WO2022220369A1 - Skin attachment-type fluid collecting patch, and manufacturing method therefor - Google Patents

Skin attachment-type fluid collecting patch, and manufacturing method therefor Download PDF

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손종현
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재단법인 나노기반소프트일렉트로닉스연구단
포항공과대학교 산학협력단
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Definitions

  • the first hydrophilic part 211 may have a pattern.
  • the step (b) comprises the steps of (b-1) surface-treating the surface of the second flexible substrate 300 to be hydrophilic; (b-2) forming a second hydrophilic layer (22101, 22211, 22221) by coating a solution containing hydrophilic particles and a hydrophilic polymer on the hydrophilic surface of the surface-treated second flexible substrate 300; (b-3) coating a solution containing a water repellent material on the second hydrophilic layers 22101, 22211, and 22221 of the second flexible substrate 300 on the second hydrophilic layers 22101, 22211, 22221 forming a water repellent layer (22102, 22212, 22222); (b-4) treating the surface of the water repellent layer 22102 to be hydrophilic; and (b-5) coating a solution containing hydrophilic particles and a hydrophilic polymer on the hydrophilic surface of the surface-treated water-repellent layer 22102 to form a second hydrophilic layer 22103 to prepare the top plate; can do.
  • the skin-attachable fluid collection patch of the present invention and a manufacturing method thereof will be described in detail.
  • this is provided as an example, and the present invention is not limited thereto, and the present invention is only defined by the scope of the claims to be described later.
  • step (b) is (b-1') preparing a second flexible substrate (300); (b-2') coating a solution containing a water repellent material on the second flexible substrate 300 to form a second water repellent portion 222 on the second flexible substrate 300; and (b-3') treating a portion of the second water repellent portion 222 to be hydrophilic to form the second hydrophilic portion 221 .
  • hydrophilic treatment in step (b-3') may be performed by any one selected from the group consisting of reactive ion etching (RIE) and UV plasma treatment.
  • RIE reactive ion etching
  • UV plasma treatment any one selected from the group consisting of UV ion etching (RIE) and UV plasma treatment.
  • the upper plate prepared according to Preparation Example 2-1 was attached.
  • the pattern of the second hydrophilic layer 22103 of the upper plate and the pattern of the second hydrophilic layer 21103 of the lower plate were made to have the same shape while facing each other.
  • the reaction was carried out in an oven at 120° C. for 30 minutes to form a channel space 230 formed between the pattern of the second hydrophilic layer 22103 of the upper plate and the pattern of the second hydrophilic layer 21103 of the lower plate. ) was prepared including a channel portion 200.
  • Figure 1e shows the chemical structure and water contact angle (surface energy) of the surface of the water repellent part/hydrophilic part in the upper plate prepared according to Preparation Example 2-1
  • FIG. 1f is the pattern of the fluid collection patch prepared according to Example 1
  • the role of the core process for making the wedge pattern surface can be stably maintained in the layer is described, and the surface state of the upper plate prepared according to Preparation Example 2-1 after 1,000 cycles of tensile testing is shown as an optical microscope (OM) image.
  • 1g is an observation graph showing the change in contact angle with time of each surface of the water repellent part/hydrophilic part in the upper plate prepared according to Preparation Example 2-1.
  • FIG. 2e shows a comparison of the volume and length of the fluid located in the channel space according to the change in the height of the channel space in the fluid collecting patch manufactured according to Example 1.
  • the height of the channel space by controlling the height of the channel space, by limiting the height of the fluid located in the channel space, the area of the surface area relative to the volume of the fluid is increased, thereby maximizing the force due to the surface energy received by the fluid.

Abstract

Disclosed are a skin attachment-type fluid collecting patch and a manufacturing method therefor. The skin attachment-type fluid collecting patch according to the present invention has a wedge pattern of hydrophobic/hydrophilic parts and thus enables faster collection of fluids than existing fluid collection devices and is not affected by changes in slope caused by body movements when attached to the skin, and can be used while coupled to various types of sensors.

Description

피부 부착형 유체 포집 패치 및 그의 제조방법Skin-attachable fluid collection patch and manufacturing method thereof
본 발명은 피부 부착형 유체 포집 패치 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 발수성/친수성 웻지 패턴을 형성함으로써 기존의 유체 포집 장치보다 빠른 속도의 유체의 포집을 가능케 하며, 피부 부착 시 신체 움직임에 따른 기울기 변화에 관계가 없고, 다양한 종류의 센서와 결합하여 사용이 가능한 유체 포집 패치 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a skin-attached fluid collection patch and a method for manufacturing the same, and more particularly, by forming a water-repellent/hydrophilic wedge pattern, it enables the collection of fluid at a faster speed than that of a conventional fluid collection device, and prevents body movement when the skin is attached. It relates to a fluid collection patch that can be used in combination with various types of sensors and a method for manufacturing the same, regardless of the slope change.
마이크로플루이딕스 채널을 이용한 유체 포집 기술은 다양한 산업 전반에 걸쳐 활용되고 있는 기술로 소량의 유체를 포집 및 보존, 운반함으로써 미지의 유체 분석을 용이하게 만드는 기술이다. 특별히, 이러한 유체 포집 기술은 신체에 존재하는 체액 분석을 위해서 또한 효과적으로 사용될 수 있는데, 1차적으로는 체액을 포집하는데 효과적으로 사용되며, 2차적으로는 분석 장치와 결합하여 체액 분석을 위한 하나의 장치로서 사용되기도 한다.Fluid collection technology using microfluidics channels is a technology that is being used throughout various industries, and it is a technology that makes it easy to analyze unknown fluids by collecting, preserving, and transporting a small amount of fluid. In particular, this fluid collection technology can also be effectively used for the analysis of bodily fluids present in the body, primarily used effectively to collect bodily fluids, and secondly as a device for analyzing bodily fluids in combination with an analysis device. is also used
체액은 혈액, 땀, 눈물, 침 등을 포함하며, 이러한 체액들 안에는 우리 몸의 건강상태를 나타내는 다양한 물질(대사물질, 전해질, 아미노산, 호르몬, 미세 화학물질 등)이 포함되어 있다. 따라서 우리는 체액 분석을 통해 건강 상태에 대한 정보를 얻을 수 있는데, 이러한 이유로 다양한 체액 분석 센서들이 개발되었다. 특별히, 다양한 종류의 체액들 중 땀이나 눈물, 침의 경우 혈액과 달리 비침습성의 특징을 갖는 체액으로서 고통 없이 지속적으로 포집이 가능하다. 따라서 이러한 비침습성 포집이 가능한 체액 대상의 웨어러블 타입의 센서 개발이 활발하게 이루어지고 있다.Body fluids include blood, sweat, tears, and saliva, and these body fluids contain various substances (metabolites, electrolytes, amino acids, hormones, microchemicals, etc.) that indicate the health of our body. Therefore, we can obtain information on health status through bodily fluid analysis, and for this reason, various bodily fluid analysis sensors have been developed. In particular, in the case of sweat, tears, and saliva among various types of body fluids, unlike blood, they are non-invasive and can be continuously collected without pain. Therefore, the development of a wearable type sensor for body fluids capable of non-invasive collection is being actively conducted.
웨어러블 타입 센서의 경우, 기존의 고정형 체액 분석 장비들과 달리 피부에 부착된 상태에서 자체적으로 체액을 포집한 뒤, 분석하여야 하는데, 체액 포집 시 오염이 일어나거나 충분한 양의 체액을 포집하지 못할 경우 또 너무 느리게 포집이 될 경우 그 측정값의 오류가 생길 수 있으므로 정확한 분석을 위해서는 효과적인 체액 포집 기술이 매우 중요하다. 따라서 웨어러블 센서의 효과적인 사용을 위해서는 지속적으로 신체에서 분비되는 체액의 빠르고 효율적인 포집 및 운반이 가능한 유체 포집 시스템의 개발이 필요하다. 또한 체액을 신체 위에서 포집해야 하므로 유연한 구조체를 기반으로 제작되어야 하며, 신체의 움직임에 관계없는 포집 및 운반이 가능하도록 제작되어야 한다.In the case of a wearable sensor, unlike existing fixed-type body fluid analysis devices, it must collect body fluid by itself while attached to the skin and then analyze it. An effective bodily fluid collection technique is very important for accurate analysis because if the collection is too slow, an error in the measurement value may occur. Therefore, for the effective use of wearable sensors, it is necessary to develop a fluid collection system capable of rapidly and efficiently collecting and transporting body fluids continuously secreted from the body. In addition, since body fluid must be collected on the body, it must be manufactured based on a flexible structure, and must be manufactured so that it can be collected and transported regardless of body movement.
최근 마이크로플루이딕스 채널을 이용하여 땀 포집 및 오염에 의한 문제를 해결하려는 시도들이 등장하였다. 그러나 현재 이용되고 있는 마이크로플루이딕스 채널의 경우, 단순히 유체를 이동시키는 관의 역할을 하며, 땀이 나오는 압력에 의해 땀을 이동시키므로 감지부까지 땀을 이동시키기 위해서는 채널 자체를 땀으로 채워야 하므로, 감지부로 땀을 이동시키는데 시간이 많이 걸리며, 채널을 채우는데 땀이 낭비되어 포집 효율이 떨어진다는 문제점이 있다.Recently, attempts have been made to solve problems caused by sweat collection and contamination using microfluidics channels. However, in the case of the currently used microfluidics channel, it simply acts as a pipe for moving the fluid, and the sweat moves by the pressure of sweat. There is a problem in that it takes a lot of time to move the sweat to the part, and the sweat is wasted in filling the channel, thereby reducing the collection efficiency.
따라서 신체에서 분비되는 체액을 빠르고 효율적으로 포집 및 운반할 수 있고, 신체 위에서 신체의 움직임에 관계없이 포집 및 운반이 가능한 유체 포집 장치 연구가 필요하다.Therefore, there is a need for research on a fluid collection device that can quickly and efficiently collect and transport the body fluid secreted from the body, and can collect and transport it regardless of the body's movement on the body.
본 발명의 목적은 상기 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 빠른 속도로 유체를 포집할 수 있고, 피부 부착시 신체 움직임에 관계없이 유체를 포집할 수 있는 유체 포집 패치 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to solve the above problems, and to provide a fluid collecting patch capable of collecting fluid at a high speed, regardless of body movement when the skin is attached, and a method for manufacturing the same.
또한, 다양한 종류의 센서와 결합하여 사용 가능한 유체 포집 패치 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a fluid collection patch that can be used in combination with various types of sensors and a method for manufacturing the same.
본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 유연기판(100); 상기 제1 유연기판(100) 상에 형성된 채널부(200); 상기 채널부(200) 상에 형성된 제2 유연기판(300); 및 상기 제1 유연기판(100)과 상기 제2 유연기판(300) 사이에 위치하고, 상기 채널부(200)의 외측에 형성되는 기둥(410)을 포함하는 지지부(400);를 포함하고, 상기 채널부(200)는 상기 제1 유연기판(100) 상에 형성되고, 친수성 표면을 갖는 제1 친수성부(211) 및 발수성 표면을 갖는 제1 발수성부(212)를 포함하는 제1 패턴층(210); 상기 제1 패턴층(210) 상에 이격되어 형성되고, 친수성 표면을 갖는 제2 친수성부(221) 및 발수성 표면을 갖는 제2 발수성부(222)를 포함하는 제2 패턴층(220); 및 상기 제1 패턴층(210)과 상기 제2 패턴층(220) 사이에 형성된 채널 공간(230);을 포함하는 것인 유체 포집 패치(10)가 제공된다.According to an aspect of the present invention, a first flexible substrate 100; a channel part 200 formed on the first flexible substrate 100; a second flexible substrate 300 formed on the channel part 200; and a support portion 400 positioned between the first flexible substrate 100 and the second flexible substrate 300 and including a pillar 410 formed on the outside of the channel portion 200; The channel part 200 is formed on the first flexible substrate 100, and a first pattern layer including a first hydrophilic part 211 having a hydrophilic surface and a first water repellent part 212 having a water repellent surface ( 210); a second pattern layer 220 formed to be spaced apart from the first pattern layer 210 and including a second hydrophilic portion 221 having a hydrophilic surface and a second water repellent portion 222 having a water repellent surface; and a channel space 230 formed between the first pattern layer 210 and the second pattern layer 220 .
또한, 상기 친수성 표면이 초친수성 표면이고, 상기 발수성 표면이 초발수성 표면인 것일 수 있다.In addition, the hydrophilic surface may be a superhydrophilic surface, and the water repellent surface may be a superhydrophobic surface.
또한, 상기 친수성 표면의 수접촉각이 0 내지 20˚이고, 상기 발수성 표면의 수접촉각이 120 내지 180˚인 것일 수 있다.In addition, the hydrophilic surface may have a water contact angle of 0 to 20°, and the water-repellent surface may have a water contact angle of 120 to 180°.
또한, 상기 친수성 표면의 수접촉각이 0 내지 10˚이고, 상기 발수성 표면의 수접촉각이 150 내지 180˚인 것일 수 있다.In addition, the hydrophilic surface may have a water contact angle of 0 to 10°, and the water-repellent surface may have a water contact angle of 150 to 180°.
또한, 상기 친수성 표면의 수접촉각이 0 내지 5˚이고, 상기 발수성 표면의 수접촉각이 160 내지 180˚인 것일 수 있다.In addition, the hydrophilic surface may have a water contact angle of 0 to 5°, and the water-repellent surface may have a water contact angle of 160 to 180°.
또한, 상기 친수성 표면 상기 친수성 표면 및 발수성 표면이 각각 미세 요철(凹凸) 형상을 가질 수 있다.In addition, the hydrophilic surface The hydrophilic surface and the water repellent surface may each have a fine concavo-convex shape.
또한, 상기 제1 패턴층(210) 및 제2 패턴층(220)이 서로 상응하는 패턴을 가질 수 있다.Also, the first pattern layer 210 and the second pattern layer 220 may have patterns corresponding to each other.
또한, 상기 제1 친수성부(211) 및 상기 제2 친수성부(221)가 패치의 중심에서 수평방향 가장자리로 직경이 감소하는 패턴을 가질 수 있다.In addition, the first hydrophilic part 211 and the second hydrophilic part 221 may have a pattern in which diameters decrease from the center of the patch to the edge in the horizontal direction.
또한, 상기 패턴이 웻지(wedge) 패턴일 수 있다.Also, the pattern may be a wedge pattern.
또한, 상기 제1 발수성부(212)가 제1' 발수성부(2121) 및 상기 제1' 발수성부(2121)와 이격되어 위치하는 제1" 발수성부(2122)를 포함하고, 상기 제1 친수성부(211)가 상기 제1' 발수성부(2121)와 상기 제1" 발수성부(2122) 사이에 위치하고, 상기 제2 발수성부(222)가 제2' 발수성부(2221) 및 상기 제2' 발수성부(2221)와 이격되어 위치하는 제2" 발수성부(2222)를 포함하고, 상기 제2 친수성부(221)가 상기 제2' 발수성부(2221)와 상기 제2" 발수성부(2222) 사이에 위치할 수 있다.In addition, the first water repellent part 212 includes a first 'water repellent part 2121 and a first "water repellent part 2122 spaced apart from the first water repellent part 2121, and the first hydrophilicity A portion 211 is positioned between the first 'water repellent part 2121 and the first" water repellent part 2122, and the second water repellent part 222 is a second 'water repellent part 2221 and the second' and a second "water repellent part 2222 positioned spaced apart from the water repellent part 2221, and the second hydrophilic part 221 is the second' water repellent part 2221 and the second" water repellent part 2222. can be located between
또한, 상기 제1 친수성부(211) 및 상기 제2 친수성부(221)가 각각 독립적으로 상기 기둥(410)와 접하지 않는 것일 수 있다.In addition, the first hydrophilic part 211 and the second hydrophilic part 221 may each independently be in contact with the pillar 410 .
또한, 상기 제1 친수성부(211) 및 상기 제2 친수성부(221)는 각각 제1 친수성층(21101, 22101), 발수성층(21102, 22102), 및 제2 친수성층(21103, 22103)이 순서대로 적층된 것일 수 있다.In addition, the first hydrophilic part 211 and the second hydrophilic part 221 include first hydrophilic layers 21101 and 22101, water repellent layers 21102 and 22102, and second hydrophilic layers 21103 and 22103, respectively. They may be sequentially stacked.
또한, 상기 제1 유연기판 및 상기 제2 유연기판이 각각 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리아미드(polyamide), 폴리부타디엔(Polybutadiene), 스타이렌-부타디엔 고무(Styrene-butadiene rubber), 스타이렌-에틸렌-부타디엔-스타이렌 고무(Styrene-Ethylene-butadiene-styrene rubber, SEBS), 에코플렉스(Ecoflex), 폴리파라자일릴렌(poly(p-xylylene), parylene), 시톱(Cytop), 폴리스티렌(Polystyrene, PS), 폴리메틸메타크릴레이트(poly(methyl methacrylate, PMMA), 폴리비닐피롤리돈(poly(vinyl pyrrolidone), PVP), 폴리우레아, 폴리우레탄, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, each of the first flexible substrate and the second flexible substrate is polydimethylsiloxane (PDMS), polyimide (PI), polyamide, polybutadiene, styrene-butadiene rubber ( Styrene-butadiene rubber), Styrene-Ethylene-butadiene-styrene rubber (SEBS), Ecoflex, poly(p-xylylene), parylene, Cytop, polystyrene (PS), poly(methyl methacrylate, PMMA), poly(vinyl pyrrolidone, PVP), polyurea, polyurethane, polyethylene terephthalate , polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, may include one or more selected from the group consisting of polyethylene and polypropylene.
또한, 상기 제1 친수성부 또는 제2 친수성부가 각각 친수성 고분자 및 친수성 입자를 포함할 수 있다.In addition, the first hydrophilic part or the second hydrophilic part may include a hydrophilic polymer and hydrophilic particles, respectively.
또한, 상기 친수성 입자가 실리카(Silica), 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 티타늄(TiO2), 산화주석(SnO2), 산화철(Al2O3), 산화마그네슘(MgO), 그래파이트(Graphite) 및 셀룰로오스(Cellulose)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the hydrophilic particles are silica (Silica), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), tin oxide (SnO 2 ), iron oxide (Al 2 O 3 ), magnesium oxide (MgO), graphite ( Graphite) and may include one or more selected from the group consisting of cellulose (Cellulose).
또한, 상기 친수성 고분자가 폴리비닐알코올(PVA), 폴리아크릴릭애씨드(PAA), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리락틱애씨드(PLA), 폴리글리콜라이드(PGA) 및 폴리락테이트코글라이클레이트(PLGA)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the hydrophilic polymer is polyvinyl alcohol (PVA), polyacrylic acid (PAA), polyethylene glycol (PEG), polylactic acid (PLA), polyglycolide (PGA) and polylactate coglyclate (PLGA) It may include one or more selected from the group consisting of.
또한, 상기 제1 발수성부(212) 및 상기 제2 발수성부(222)는 각각 제1 친수성층(21211, 21221, 22211, 22221) 및 발수성층(21212, 21222, 22212, 22222)이 순서대로 적층된 것일 수 있다.In addition, in the first water repellent part 212 and the second water repellent part 222 , first hydrophilic layers 21211 , 21221 , 22211 , 22221 and water repellent layers 21212 , 21222 , 22212 and 22222 are sequentially stacked. it may have been
또한, 상기 제1 발수성부 또는 제2 발수성부가 각각 발수성 물질을 포함할 수 있다.In addition, each of the first water repellent part or the second water repellent part may include a water repellent material.
또한, 상기 발수성 물질이 메틸트리클로로실란(methyltrichlorosilane), 메틸트리메톡시실란(methyltrimethoxysilane), 메틸트리에톡시실란(methyltriethoxysilane), 메틸프로프옥시실란(methyltri-n-propoxysilane), 메틸트리스메톡시에톡시실란(methyltrismethoxyethoxysilane), 메틸트리아세트옥시실란(methyltriacetoxysilane), 트리스다이메틸아미노메틸실란(tris(dimethylamino)methylsilane), 트리스사이클로헥실아미노메틸실란(tris(cyclohexylamino)methylsilane), 메틸트리스메틸에틸케톡시미노실란(methyltris(methylethylketoximino)silane), 에틸트리크로로실란(ethyltrichlorosilane), 에틸트리메톡시실란(ethyltrimethoxysilane), 에틸트리에톡시실란(ethyltriethoxysilane), 에틸트리아세트옥시실란(ethyltriacetoxysilane), 프로필트리클로로실란(propyltrichlorosilane), 프로필트리메톡시실란(propyltrimethoxysilane), 프로필트리에톡시실란(propyltriethoxysilane), 부틸트리클로로실란(n-butyltrichlorosilane), 부틸트리메톡시실란(n-butyltrimethoxysilane),부틸트리에톡시실란(n-butyltriethoxysilane), 페닐트리클로로실란(pentyltrichlorosilane), 페닐트리에톡시실란(pentyltriethoxysilane), 헥실트리클로로실란(hexyltrichlorosilane), 헥실트리메톡시실란(hexyltrimethoxysilane), 헥실트리에톡시실란(hexyltriethoxysilane), 헵틸트리클로로실란(heptyltrichlorosilane), 옥틸트리클로로실란(Octyltrichlorosilane), 옥틸트리메톡시실란(octyltrimethoxysilane), 옥틸트리에톡시실란(octyltriethoxysilane), 데실트리클로로실란(decyltrichlorosilane), 데실트리메톡시실란(decyltrimethoxysilane), 데실트리에톡시실란(decyltriethoxysilane), 운데실트리클로로실란(undecyltrichlorosilane), 도데실트리클로로실란(dodecyltrichlorosilane), 도데실트리메톡시실란(dodecyltrimethoxysilane), 도데실트리에톡시실란(dodecyltriethoxysilane), 테트라데실트리클로로실란(tetradecyltrichlorosilane), 헥사데실트리클로로실란(hexadecyltrichlorosilane), 헥사데실트리메톡시실란(hexadecyltrimethoxysilane), 헥사데실트리에톡시실란(hexadecyltriethoxysilane), 옥타데실트리클로로실란(octadecyltrichlorosilane), 옥타데실트리메톡시실란(octadecyltrimethoxysilane), 옥타데실트리에톡시실란(octadecyltriethoxysilane), 옥타데실트리다이메틸아미노실란(octadecyltris(dimethylamino)silane), 트리클로로퍼플루오로옥틸실란(Trichloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl)silane), 트리데카플루오로테트라하이드로옥틸트리메톡시실란((tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyl)trimethoxysilane), 트리데카플루오로테트라하이드로옥틸트리에톡시실란((tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyl)triethoxysilane), 헵타데카플루오로테트라하이드로데실트리클로로실란((heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl)trichlorosilane), 헵타데카플루오로테트라하이드로데실트리메톡시실란((heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl)trimethoxysilane), 헵타데카플루오로테트라하이드로데실트리에톡시실란((heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl)triethoxysilane), 헤네코실테트라하이드로데실트리에톡시실란(heneicocyl-1,1,2,2-tetrahydrodecyltrichlorosilane), 헵타플루오로이소프로프옥시프로필트리클로로실란(heptafluoroisopropoxypropyltrichlorosilane) 및 헵타플루오로이소프로프프로필트리메톡시실란(heptafluoroisopropoxypropyltrimethoxysilane)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the water repellent material is methyltrichlorosilane (methyltrichlorosilane), methyltrimethoxysilane (methyltrimethoxysilane), methyltriethoxysilane (methyltriethoxysilane), methylpropoxysilane (methyltri-n-propoxysilane), methyltrismethoxy Toxysilane (methyltrismethoxyethoxysilane), methyltriacetoxysilane (methyltriacetoxysilane), tris(dimethylamino)methylsilane, triscyclohexylaminomethylsilane (tris(cyclohexylamino)methylsilane), methyltrismethylethylketoxymino Silane (methyltris (methylethylketoximino)silane), ethyltrichlorosilane (ethyltrichlorosilane), ethyltrimethoxysilane (ethyltrimethoxysilane), ethyltriethoxysilane (ethyltriethoxysilane), ethyltriacetoxysilane (ethyltriacetoxysilane), propyltrichlorosilane ( propyltrichlorosilane, propyltrimethoxysilane, propyltriethoxysilane, n-butyltrichlorosilane, n-butyltrimethoxysilane, butyltriethoxysilane (n-) butyltriethoxysilane, phenyltrichlorosilane, phenyltriethoxysilane, hexyltrichlorosilane, hexyltrimethoxysilane, hexyltriethoxysilane, heptyltrichlorosilane (heptyltrichlorosilane), octyltrichlorosilane, octyltrimethoxysilane (octyltri) methoxysilane, octyltriethoxysilane, decyltrichlorosilane, decyltrimethoxysilane, decyltriethoxysilane, undecyltrichlorosilane, dodecyltrichlorosilane Dodecyltrichlorosilane, dodecyltrimethoxysilane, dodecyltriethoxysilane, tetradecyltrichlorosilane, hexadecyltrichlorosilane, hexadecyltrimethoxysilane (hexadecyltrimethoxysilane), hexadecyltriethoxysilane, octadecyltrichlorosilane, octadecyltrimethoxysilane, octadecyltriethoxysilane, octadecyltridimethylaminosilane (octadecyltris(dimethylamino)silane), trichloroperfluorooctylsilane (Trichloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl)silane), tridecafluorotetrahydrooctyltrimethoxysilane ((tridecafluoro-1,1,2) ,2-tetrahydrooctyl)trimethoxysilane), tridecafluorotetrahydrooctyltriethoxysilane ((tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyl)triethoxysilane), heptadecafluorotetrahydrodecyltrichlorosilane ((heptadecafluoro- 1,1,2,2-tetrahydrodecyl)trichlorosilane), heptadecafluorotetrahydrodecyltrimethoxysilane ((heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl) trimethoxysilane), heptadecafluoro-tetrahydrodecyltriethoxysilane (heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl)triethoxysilane), henecosyltetrahydrodecyltriethoxysilane 2-tetrahydrodecyltrichlorosilane), heptafluoroisopropoxypropyltrichlorosilane (heptafluoroisopropoxypropyltrichlorosilane), and heptafluoroisopropoxypropyltrimethoxysilane (heptafluoroisopropoxypropyltrimethoxysilane) may include at least one selected from the group consisting of.
또한, 상기 유체 포집 패치(10)가 포집부(500); 및 상기 포집부(500) 상에 위치하고, 상기 채널공간(230)과 연결된 포집공간(600);을 추가로 포함할 수 있다.In addition, the fluid collecting patch 10 is a collecting unit 500; and a collecting space 600 located on the collecting unit 500 and connected to the channel space 230 .
또한, 상기 유체 포집 패치(10)가 복수의 채널부(200)를 포함하고, 복수의 상기 채널부(200)가 상기 포집부(500)를 중심으로 방사형으로 배치될 수 있다.In addition, the fluid collecting patch 10 may include a plurality of channel parts 200 , and the plurality of channel parts 200 may be radially disposed around the collecting part 500 .
또한, 상기 유체 포집 패치(10)가 혈당센서, 젖산센서, 알코올센서 및 전해질센서로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 센서(700)를 추가로 포함하고, 상기 센서(700)가 상기 포집공간(600) 상에 위치할 수 있다.In addition, the fluid collection patch 10 further includes at least one sensor 700 selected from the group consisting of a blood glucose sensor, a lactic acid sensor, an alcohol sensor, and an electrolyte sensor, and the sensor 700 is disposed in the collection space 600 ) can be located on
또한, 상기 유체 포집 패치(10)가 상기 제1 유연기판(100) 및 상기 제1 친수성부(211)를 수직 방향으로 관통하는 복수의 유체 투입구(800); 및 상기 제1 유연기판(100) 하부에 위치하는 점착층(900);을 추가로 포함할 수 있다.In addition, the fluid collecting patch 10 includes a plurality of fluid inlet 800 passing through the first flexible substrate 100 and the first hydrophilic part 211 in a vertical direction; and an adhesive layer 900 positioned under the first flexible substrate 100 .
본 발명의 다른 하나의 측면에 있어서, (a) 제1 유연기판(100)과, 상기 제1 유연기판(100) 상에 형성된 기둥(410)을 포함하는 지지부(400)와, 상기 제1 유연기판(100) 상에 형성되고, 친수성 표면을 갖는 제1 친수성부(211) 및 발수성 표면을 갖는 제1 발수성부(212)를 포함하는 제1 패턴층(210)을 포함하는 하판을 제조하는 단계; (b) 제2 유연기판(300)과, 상기 제2 유연기판 상에 형성되고 친수성 표면을 갖는 제2 친수성부(221) 및 발수성 표면을 갖는 제2 발수성부(222)를 포함하는 제2 패턴층(220)을 포함하는 상판을 제조하는 단계; 및 (c) 상기 하판의 지지부(400) 상에 상기 상판의 제2 유연기판(300)을 위치시켜 제1항에 따른 유체 포집 패치를 제조하는 단계;를 포함하는 유체 포집 패치의 제조방법이 제공된다.In another aspect of the present invention, (a) a first flexible substrate 100, and a support 400 including a pillar 410 formed on the first flexible substrate 100, and the first flexible Manufacturing a lower plate formed on the substrate 100 and including a first pattern layer 210 including a first hydrophilic portion 211 having a hydrophilic surface and a first water-repellent portion 212 having a water-repellent surface ; (b) a second pattern including a second flexible substrate 300 and a second hydrophilic portion 221 formed on the second flexible substrate and having a hydrophilic surface and a second water-repellent portion 222 having a water-repellent surface manufacturing a top plate including the layer 220; and (c) positioning the second flexible substrate 300 of the upper plate on the support part 400 of the lower plate to prepare the fluid collecting patch according to claim 1; do.
또한, 상기 단계 (a)가 (a-1) 기둥(410)을 포함하는 지지부(400) 및 상기 지지부와 결합된 제1 유연기판(100)을 준비하고 상기 유연기판의 표면을 친수성으로 표면처리하는 단계; (a-2) 표면처리된 상기 제1 유연기판(100)의 친수성 표면에 친수성 입자 및 친수성 고분자를 포함하는 용액을 코팅하여 제1 친수성층(21101, 21211, 21221)을 형성하는 단계; (a-3) 상기 제1 유연기판(100)의 상기 제1 친수성층(21101, 21211, 21221)에 발수성 물질을 포함하는 용액을 코팅하여 상기 제1 친수성층(21101, 21211, 21221) 상에 발수성층(21102, 21212, 21222)을 형성하는 단계; (a-4) 상기 발수성층(21102) 표면을 친수성으로 표면처리하는 단계; 및 (a-5) 표면처리된 상기 발수성층(21102)의 친수성 표면에 친수성 입자 및 친수성 고분자를 포함하는 용액을 코팅하여 제2 친수성층(21103)을 형성하여 상기 하판을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.In addition, in step (a) (a-1) preparing a support 400 including a pillar 410 and a first flexible substrate 100 coupled to the support, and surface-treating the surface of the flexible substrate to be hydrophilic to do; (a-2) forming a first hydrophilic layer (21101, 21211, 21221) by coating a solution containing hydrophilic particles and a hydrophilic polymer on the hydrophilic surface of the surface-treated first flexible substrate 100; (a-3) coating a solution containing a water repellent material on the first hydrophilic layers 21101, 21211, and 21221 of the first flexible substrate 100 on the first hydrophilic layers 21101, 21211, 21221 forming a water repellent layer (21102, 21212, 21222); (a-4) surface-treating the surface of the water-repellent layer 21102 to be hydrophilic; and (a-5) coating a solution containing hydrophilic particles and a hydrophilic polymer on the hydrophilic surface of the surface-treated water-repellent layer 21102 to form a second hydrophilic layer 21103 to prepare the lower plate; can do.
또한, 상기 단계 (a-5)에서, 상기 코팅이 상기 발수성층의 일부분에 진행됨에 따라 상기 제2 친수성층이 패턴을 가질 수 있다.In addition, in the step (a-5), the second hydrophilic layer may have a pattern as the coating progresses to a portion of the water repellent layer.
또한, 상기 단계 (a)가 (a-1') 기둥(410)을 포함하는 지지부(400) 및 상기 지지부와 결합된 제1 유연기판(100)을 준비하는 단계; (a-2') 상기 제1 유연기판(100)에 발수성 물질을 포함하는 용액을 코팅하여 상기 제1 유연기판(100) 상에 제1 발수성부(212)를 형성하는 단계; 및 (a-3') 상기 제1 발수성부(212)의 일부를 친수성으로 처리하여 제1 친수성부(211)를 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.In addition, the step (a) comprises the steps of (a-1') preparing a support portion 400 including a pillar 410 and a first flexible substrate 100 coupled to the support portion; (a-2') coating a solution containing a water repellent material on the first flexible substrate 100 to form a first water repellent portion 212 on the first flexible substrate 100; and (a-3') treating a portion of the first water repellent portion 212 to be hydrophilic to form the first hydrophilic portion 211 .
또한, 상기 단계 (a-3')에서, 상기 제1 발수성부(212)의 일부를 친수성으로 처리함에 따라 상기 제1 친수성부(211)가 패턴을 가질 수 있다.In addition, in step (a-3'), as a part of the first water repellent part 212 is treated to be hydrophilic, the first hydrophilic part 211 may have a pattern.
또한, 상기 단계 (a-3')의 상기 친수성으로 처리가 Reactive ion etching(RIE) 및 UV plasma treatment로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나로 수행될 수 있다.In addition, the hydrophilic treatment in step (a-3') may be performed by any one selected from the group consisting of reactive ion etching (RIE) and UV plasma treatment.
또한, 상기 단계 (b)가 (b-1) 제2 유연기판(300)의 표면을 친수성으로 표면처리하는 단계; (b-2) 표면처리된 상기 제2 유연기판(300)의 친수성 표면에 친수성 입자 및 친수성 고분자를 포함하는 용액을 코팅하여 제2 친수성층(22101, 22211, 22221)을 형성하는 단계; (b-3) 상기 제2 유연기판(300)의 상기 제2 친수성층(22101, 22211, 22221)에 발수성 물질을 포함하는 용액을 코팅하여 상기 제2 친수성층(22101, 22211, 22221) 상에 발수성층(22102, 22212, 22222)을 형성하는 단계; (b-4) 상기 발수성층(22102) 표면을 친수성으로 표면처리하는 단계; 및 (b-5) 표면처리된 상기 발수성층(22102)의 친수성 표면에 친수성 입자 및 친수성 고분자를 포함하는 용액을 코팅하여 제2 친수성층(22103)을 형성함으로써 상기 상판을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.In addition, the step (b) comprises the steps of (b-1) surface-treating the surface of the second flexible substrate 300 to be hydrophilic; (b-2) forming a second hydrophilic layer (22101, 22211, 22221) by coating a solution containing hydrophilic particles and a hydrophilic polymer on the hydrophilic surface of the surface-treated second flexible substrate 300; (b-3) coating a solution containing a water repellent material on the second hydrophilic layers 22101, 22211, and 22221 of the second flexible substrate 300 on the second hydrophilic layers 22101, 22211, 22221 forming a water repellent layer (22102, 22212, 22222); (b-4) treating the surface of the water repellent layer 22102 to be hydrophilic; and (b-5) coating a solution containing hydrophilic particles and a hydrophilic polymer on the hydrophilic surface of the surface-treated water-repellent layer 22102 to form a second hydrophilic layer 22103 to prepare the top plate; can do.
또한, 상기 단계 (b-5)에서, 상기 코팅이 상기 발수성층의 일부분에 진행됨에 따라 상기 제2 친수성층이 패턴을 가질 수 있다.In addition, in the step (b-5), the second hydrophilic layer may have a pattern as the coating progresses to a portion of the water repellent layer.
또한, 상기 단계 (b)가 (b-1') 제2 유연기판(300)을 준비하는 단계; (b-2') 상기 제2 유연기판(300)에 발수성 물질을 포함하는 용액을 코팅하여 상기 제2 유연기판(300) 상에 제2 발수성부(222)를 형성하는 단계; 및 (b-3') 상기 제2 발수성부(222)의 일부를 친수성으로 처리하여 제2 친수성부(221)를 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.In addition, the step (b) is (b-1') preparing a second flexible substrate (300); (b-2') coating a solution containing a water repellent material on the second flexible substrate 300 to form a second water repellent portion 222 on the second flexible substrate 300; and (b-3') treating a portion of the second water repellent portion 222 to be hydrophilic to form the second hydrophilic portion 221 .
또한, 상기 단계 (b-3')에서, 상기 제2 발수성부(222)의 일부를 친수성으로 처리함에 따라 상기 제2 친수성부(221)가 패턴을 가질 수 있다.In addition, in step (b-3'), as a part of the second water repellent part 222 is treated to be hydrophilic, the second hydrophilic part 221 may have a pattern.
또한, 상기 단계 (b-3')의 상기 친수성으로 처리가 Reactive ion etching(RIE) 및 UV plasma treatment로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나로 수행될 수 있다.In addition, the hydrophilic treatment in step (b-3') may be performed by any one selected from the group consisting of reactive ion etching (RIE) and UV plasma treatment.
본 발명의 피부 부착형 유체 포집 패치는 빠른 속도로 유체를 포집할 수 있고, 피부 부착시 신체 움직임에 관계 없이 유체를 포집할 수 있다.The skin-attached fluid collection patch of the present invention can collect fluid at a high speed, and can collect fluid regardless of body movement when the skin is attached.
또한, 본 발명의 피부 부착형 유체 포집 패치는 다양한 종류의 센서와 결합하여 사용 가능하므로 센서 사용의 효용가치를 전반적으로 높여줄 수 있다.In addition, since the skin-attached fluid collection patch of the present invention can be used in combination with various types of sensors, it is possible to increase the overall utility value of using the sensor.
또한, 본 발명의 피부 부착형 유체 포집 패치는 초발수/초친수 웻지 패턴 위에서 물방울이 이동하는 현상을 이용하여, 채널에 들어온 유체의 자발적인 이동이 가능하다.In addition, the skin-attached fluid collection patch of the present invention enables the spontaneous movement of the fluid entering the channel by using a phenomenon in which water droplets move on the super-hydrophobic/super-hydrophilic wedge pattern.
이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니 된다.Since these drawings are for reference in describing an exemplary embodiment of the present invention, the technical spirit of the present invention should not be construed as being limited to the accompanying drawings.
도 1a는 본 발명 하나의 실시예에 따른 유체 포집 패치의 제1 유연기판, 채널부 및 제2 유연기판의 단면도를 나타낸 것이다.1A is a cross-sectional view showing a first flexible substrate, a channel portion, and a second flexible substrate of the fluid collecting patch according to an embodiment of the present invention.
도 1b는 본 발명 하나의 실시예에 따른 유체 포집 패치의 구조를 나타낸 것이다.Figure 1b shows the structure of the fluid collection patch according to an embodiment of the present invention.
도 1c는 본 발명 하나의 실시예에 따른 유체 포집 패치의 제1 유연기판, 채널부 및 제2 유연기판의 단면도를 나타낸 것이다. 1c is a cross-sectional view of a first flexible substrate, a channel portion, and a second flexible substrate of the fluid collecting patch according to an embodiment of the present invention.
도 1d는 본 발명 하나의 실시예에 따른 유체 포집 패치의 구조 및 단면도, 채널부에서 유체 이동 현상을 간략화하여 나타낸 것이다.1D is a schematic view illustrating a structure and a cross-sectional view of a fluid collecting patch according to an embodiment of the present invention, and a fluid movement phenomenon in a channel portion.
도 1e는 본 발명 하나의 실시예에 따라 유체 포집 패치를 제조할 때, 패턴층에서 표면의 화학구조 및 물 접촉각(표면에너지)을 나타낸 것이다.Figure 1e shows the chemical structure and water contact angle (surface energy) of the surface of the patterned layer when manufacturing a fluid trap patch according to an embodiment of the present invention.
도 1f는 실시예 1에 따라 제조된 유체 포집 패치의 패턴층에서 웻지 패턴 표면을 안정적으로 유지될 수 있도록 만드는 핵심 공정의 역할을 설명한 것이며, 제조예 2-1에 따라 제조된 상판을 1,000 사이클 인장시험 후 표면 상태를 광학현미경(OM) 이미지로 나타낸 것이다.FIG. 1f illustrates the role of a key process for making the wedge pattern surface to be stably maintained in the pattern layer of the fluid collection patch manufactured according to Example 1, and 1,000 cycles of tensioning the upper plate manufactured according to Preparation Example 2-1 The state of the surface after the test is shown with an optical microscope (OM) image.
도 1g는 제조예 2-1에 따라 제조된 상판에서 발수성부/친수성부 각각 표면의 시간에 따른 접촉각 변화를 관찰 그래프로 나타낸 것이다.1g is an observation graph showing the change in contact angle with time of each surface of the water repellent part/hydrophilic part in the upper plate prepared according to Preparation Example 2-1.
도 1h는 본 발명 하나의 실시예에 따른 유체 포집 패치를 제조하는 방법에 관한 모식도이다.1H is a schematic diagram of a method for manufacturing a fluid collection patch according to an embodiment of the present invention.
도 1i는 본 발명 하나의 실시예에 따른 유체 포집 패치를 제조하는 방법에 관한 모식도이다.1I is a schematic diagram of a method for manufacturing a fluid collection patch according to an embodiment of the present invention.
도 2a는 본 발명 하나의 실시예에 따른 유체 포집 패치의 패턴층에서 웻지 패턴 위에 있는 땀방울이 받는 표면장력에 의한 힘을 간략화하여 표현한 것이다.Figure 2a is a simplified representation of the force due to the surface tension applied to the sweat drop on the wedge pattern in the pattern layer of the fluid collection patch according to an embodiment of the present invention.
도 2b는 본 발명 하나의 실시예에 따른 유체 포집 패치의 패턴층에서 웻지 패턴 위에 있는 땀방울이 받는 표면장력에 의한 힘을 간략화하여 표현한 것이다.Figure 2b is a simplified representation of the force due to the surface tension applied to the sweat drop on the wedge pattern in the pattern layer of the fluid collection patch according to an embodiment of the present invention.
도 2c는 제조예 2-1에 따라 제조된 상판에서 패턴층의 웻지각도에 따른 Laplace pressure의 변화 및 속도 변화를 나타낸 그래프이다.FIG. 2c is a graph showing the change in laplace pressure and the change in speed according to the wedge angle of the pattern layer in the upper plate manufactured according to Preparation Example 2-1.
도 2d는 제조예 2-1에 따라 제조된 하판만 이용한 경우(열린 구조)와 실시예 1에 따라 제조된 유체 포집 패치를 이용할 경우(밀폐 구조) 각각의 웻지 패턴 상에 유체(땀)이 존재할 때 부피 및 면적의 차이를 비교하여 나타낸 것이다.FIG. 2d shows that fluid (sweat) is present on each wedge pattern when only the lower plate manufactured according to Preparation Example 2-1 is used (open structure) and when the fluid collection patch manufactured according to Example 1 is used (closed structure) It is shown by comparing the difference in volume and area.
도 2e는 실시예 1에 따라 제조된 유체 포집 패치에서 채널 공간의 높이 변화에 따른 상기 채널 공간에 위치한 유체의 부피와 길이를 비교하여 나타낸 것이다.FIG. 2e shows a comparison of the volume and length of the fluid located in the channel space according to the change in the height of the channel space in the fluid collecting patch manufactured according to Example 1. FIG.
도 2f는 실시예 1에 따라 제조된 유체 포집 패치의 채널부(우측 그림)와 비교예 1에 따라 제조된 유체 포집 패치의 채널부(좌측 그림)의 유체 이동속도를 비교하여 나타낸 것이다. FIG. 2f shows a comparison of the fluid movement speed between the channel part (right figure) of the fluid collecting patch manufactured according to Example 1 and the channel part (left figure) of the fluid collecting patch manufactured according to Comparative Example 1. FIG.
도 3a는 실시예 1에 따라 제조된 유체 포집 패치의 기울기를 변화시켜 가며, 중력변화에 따른 유체의 이동속도 변화를 관찰, 측정하여 그래프로 나타낸 것이다.3a is a graph showing the change in the movement speed of the fluid according to the change in gravity while changing the gradient of the fluid collecting patch prepared according to Example 1, by observing and measuring the change.
도 3b는 상기 도 3a를 측정할 때 초고속 카메라로 유체의 이동을 실제 관찰한 사진이다.FIG. 3b is a photograph of actually observing the movement of a fluid with a high-speed camera when measuring FIG. 3a.
도 4a는 본 발명 하나의 실시예에 따른 유체 포집 패치에서 복수의 채널부를 이용해 유체를 포집할 경우, 빠르게 유체를 포집할 수 있는 것을 설명한 것이다.FIG. 4A is a diagram illustrating that, when a fluid is collected using a plurality of channel units in a fluid collecting patch according to an embodiment of the present invention, the fluid can be quickly collected.
도 4b는 실시예 2에 따라 제조된 유체 포집 패치의 실제 피부 부착 이미지를 나타낸 것이다.4B shows an actual skin adhesion image of the fluid collection patch prepared according to Example 2. FIG.
도 4c는 실시예 1에 따라 제조된 유체 포집 패치와 비교예 1에 따라 제조된 유체 포집 패치를 사용할 경우, 각각의 유체가 모이는 포집부에서 유체가 포집되는 속도를 비교하여 나타낸 것이다. FIG. 4c shows a comparison of the speed at which the fluid is collected in the collecting unit where each fluid is collected when the fluid collecting patch prepared according to Example 1 and the fluid collecting patch prepared according to Comparative Example 1 are used.
도 4d는 마이크로플루이딕스 채널을 이용하지 않은 경우(No micro-channel), 기존 마이크로플루이딕스 채널을 이용한 경우(Micro-channel), 실시예 2에 따라 제조된 유체 포집 패치(Wedge patterned channel)를 이용한 경우를 대상으로 포집부를 채우는데 걸리는 시간(Sampling time)을 계산 모델을 이용해 예측하여 그래프로 나타낸 것이다. FIG. 4d shows a case in which a microfluidics channel is not used (No micro-channel), a case in which an existing microfluidics channel is used (Micro-channel), and a fluid trapping patch prepared according to Example 2 (Wedge patterned channel) is used. In this case, the sampling time required to fill the collection unit is predicted using a computational model and displayed as a graph.
도 4e는 상기 도 4d의 예측 결과를 증명하기 위해 인공 땀 분비 시스템을 이용해 2μL/min-cm2의 속도로 땀을 주입하였을 때, 실시예 2에 따라 제조된 유체 포집 패치에 땀이 모이는 현상을 시간에 따라 관찰한 결과를 나타낸 것이다.FIG. 4e shows the phenomenon in which sweat is collected in the fluid collection patch prepared according to Example 2 when sweat is injected at a rate of 2 μL/min-cm 2 using an artificial sweat secretion system to prove the prediction result of FIG. 4D. The results of observations over time are shown.
도 4f는 상기 도 4d의 예측 결과를 증명하기 위해 도 4e와 같은 조건에서 실시예 2에 따라 제조된 유체 포집 패치의 포집부에 땀이 채워지는 시간을 측정한 것이다. FIG. 4f is a measurement of the time the sweat is filled in the collecting part of the fluid collecting patch prepared according to Example 2 under the same conditions as in FIG. 4e to prove the prediction result of FIG. 4d.
도 4g는 상기 도 4f에서 진행한 실험을 실제 피부 위에서 진행한 결과를 나타낸 것이다.FIG. 4G shows the results of the experiment performed in FIG. 4F on actual skin.
도 5a는 본 발명 하나의 실시예에 따른 유체 포집 패치와 웨어러블 땀 센서를 결합한 형태를 그림으로 나타낸 것이다. 5A is a diagram illustrating a form in which a fluid collecting patch and a wearable sweat sensor are combined according to an embodiment of the present invention.
도 5b는 도 5a를 참고하여 실시예 2에 따라 제조된 유체 포집 패치와 웨어러블 글루코스 센서를 결합하여 땀에 있는 글루코스 농도를 측정, 혈당 농도와 비교하여 나타낸 것이다.5B is a diagram illustrating the measurement of the glucose concentration in sweat by combining the fluid collection patch prepared according to Example 2 and the wearable glucose sensor with reference to FIG. 5A and comparing it with the blood glucose concentration.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the present invention.
그러나, 이하의 설명은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.However, the following description is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and when it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the present invention in describing the present invention, the detailed description thereof will be omitted. .
본원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is used only to describe specific embodiments, and is not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that a feature, number, step, operation, element, or combination thereof described in the specification exists, but is one or more other features or It should be understood that the possibility of the presence or addition of numbers, steps, acts, elements, or combinations thereof is not precluded in advance.
또한, 이하에서 사용될 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.In addition, terms including ordinal numbers such as first, second, etc. to be used hereinafter may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 "형성되어" 있다거나 "적층되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소의 표면 상의 전면 또는 일면에 직접 부착되어 형성되어 있거나 적층되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 더 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, when it is said that a component is "formed" or "stacked" on another component, it may be formed or laminated directly attached to the front surface or one surface on the surface of the other component. It should be understood that there may be other components in the .
이하, 본 발명의 피부 부착형 유체 포집 패치 및 그의 제조방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, the skin-attachable fluid collection patch of the present invention and a manufacturing method thereof will be described in detail. However, this is provided as an example, and the present invention is not limited thereto, and the present invention is only defined by the scope of the claims to be described later.
도 1a 및 1c는 본 발명 하나의 실시예에 따른 유체 포집 패치의 제1 유연기판, 채널부 및 제2 유연기판의 단면도를 나타낸 것이고, 도 1b는 본 발명 하나의 실시예에 따른 유체 포집 패치의 구조를 나타낸 것이다. 도 1d는 본 발명 하나의 실시예에 따른 유체 포집 패치의 구조 및 단면도, 채널부에서 유체 이동 현상을 간략화하여 나타낸 것이다.1A and 1C are cross-sectional views of a first flexible substrate, a channel portion, and a second flexible substrate of a fluid collection patch according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a fluid collection patch according to an embodiment of the present invention. structure is shown. 1D is a schematic view illustrating a structure and a cross-sectional view of a fluid collecting patch according to an embodiment of the present invention, and a fluid movement phenomenon in a channel portion.
도 1a 내지 1d를 참고하면, 본 발명은 제1 유연기판(100); 상기 제1 유연기판(100) 상에 형성된 채널부(200); 상기 채널부(200) 상에 형성된 제2 유연기판(300); 및 상기 제1 유연기판(100)과 상기 제2 유연기판(300) 사이에 위치하고, 상기 채널부(200)의 외측에 형성되는 기둥(410)을 포함하는 지지부(400);를 포함하고, 상기 채널부(200)는 상기 제1 유연기판(100) 상에 형성되고, 친수성 표면을 갖는 제1 친수성부(211) 및 발수성 표면을 갖는 제1 발수성부(212)를 포함하는 제1 패턴층(210); 상기 제1 패턴층(210) 상에 이격되어 형성되고, 친수성 표면을 갖는 제2 친수성부(221) 및 발수성 표면을 갖는 제2 발수성부(222)를 포함하는 제2 패턴층(220); 및 상기 제1 패턴층(210)과 상기 제2 패턴층(220) 사이에 형성된 채널 공간(230);을 포함하는 것인 유체 포집 패치(10)를 제공한다.1a to 1d, the present invention is a first flexible substrate 100; a channel part 200 formed on the first flexible substrate 100; a second flexible substrate 300 formed on the channel part 200; and a support portion 400 positioned between the first flexible substrate 100 and the second flexible substrate 300 and including a pillar 410 formed on the outside of the channel portion 200; The channel part 200 is formed on the first flexible substrate 100, and a first pattern layer including a first hydrophilic part 211 having a hydrophilic surface and a first water repellent part 212 having a water repellent surface ( 210); a second pattern layer 220 formed to be spaced apart from the first pattern layer 210 and including a second hydrophilic portion 221 having a hydrophilic surface and a second water repellent portion 222 having a water repellent surface; and a channel space 230 formed between the first pattern layer 210 and the second pattern layer 220 .
또한, 상기 친수성 표면이 초친수성 표면이고, 상기 발수성 표면이 초발수성 표면인 것일 수 있다. In addition, the hydrophilic surface may be a superhydrophilic surface, and the water repellent surface may be a superhydrophobic surface.
또한, 상기 친수성 표면의 수접촉각이 0 내지 20˚이고, 상기 발수성 표면의 수접촉각이 120 내지 180˚인 것일 수 있고, 바람직하게는 상기 친수성 표면의 수접촉각이 0 내지 10˚이고, 상기 발수성 표면의 수접촉각이 150 내지 180˚인 것일 수 있다.In addition, the water contact angle of the hydrophilic surface is 0 to 20˚, the water contact angle of the water repellent surface may be 120 to 180˚, preferably, the water contact angle of the hydrophilic surface is 0 to 10˚, the water repellent surface may have a water contact angle of 150 to 180°.
상기 친수성 표면의 수접촉각이 20˚를 초과할 경우, 물을 표면으로 충분히 끌어당기지 못하여 바람직하지 않고, 상기 발수성 표면의 수접촉각이 120˚ 미만일 경우, 물을 표면으로부터 밀어내지못하고, 잡아당겨 물방울의 이동을 방해하므로 바람직하지 않다.When the water contact angle of the hydrophilic surface exceeds 20˚, it is not preferable because water is not sufficiently attracted to the surface, and when the water contact angle of the water-repellent surface is less than 120˚, water cannot be pushed out from the surface, and It is undesirable as it interferes with movement.
또한, 상기 친수성 표면 및 발수성 표면이 각각 미세 요철(凹凸) 형상을 가질 수 있다.In addition, the hydrophilic surface and the water-repellent surface may each have a fine concavo-convex shape.
또한, 상기 제1 패턴층(210) 및 제2 패턴층(220)이 서로 상응하는 패턴을 가질 수 있다.Also, the first pattern layer 210 and the second pattern layer 220 may have patterns corresponding to each other.
또한, 상기 제1 친수성부(211) 및 상기 제2 친수성부(221)가 각각 패치의 중심에서 수평방향 가장자리로 직경이 감소하는 패턴을 가질 수 있고, 상세하게는 상기 패턴이 웻지(wedge) 패턴일 수 있다.Also, each of the first hydrophilic part 211 and the second hydrophilic part 221 may have a pattern in which the diameter decreases from the center of the patch to the edge in the horizontal direction, and in detail, the pattern is a wedge pattern. can be
또한, 상기 제1 발수성부(212)가 제1' 발수성부(2121) 및 상기 제1' 발수성부(2121)와 이격되어 위치하는 제1" 발수성부(2122)를 포함하고, 상기 제1 친수성부(211)가 상기 제1' 발수성부(2121)와 상기 제1" 발수성부(2122) 사이에 위치하고, 상기 제2 발수성부(222)가 제2' 발수성부(2221) 및 상기 제2' 발수성부(2221)와 이격되어 위치하는 제2" 발수성부(2222)를 포함하고, 상기 제2 친수성부(221)가 상기 제2' 발수성부(2221)와 상기 제2" 발수성부(2222) 사이에 위치할 수 있다.In addition, the first water repellent part 212 includes a first 'water repellent part 2121 and a first "water repellent part 2122 spaced apart from the first water repellent part 2121, and the first hydrophilicity A portion 211 is positioned between the first 'water repellent part 2121 and the first" water repellent part 2122, and the second water repellent part 222 is a second 'water repellent part 2221 and the second' and a second "water repellent part 2222 positioned spaced apart from the water repellent part 2221, and the second hydrophilic part 221 is the second' water repellent part 2221 and the second" water repellent part 2222. can be located between
또한, 상기 제1 친수성부(211) 및 상기 제2 친수성부(221)가 각각 독립적으로 상기 기둥(410)와 접하지 않는 것일 수 있다.In addition, the first hydrophilic part 211 and the second hydrophilic part 221 may each independently be in contact with the pillar 410 .
또한, 상기 제1 친수성부(211) 및 상기 제2 친수성부(221)는 각각 제1 친수성층(21101, 22101), 발수성층(21102, 22102), 및 제2 친수성층(21103, 22103)이 순서대로 적층된 것일 수 있다.In addition, the first hydrophilic part 211 and the second hydrophilic part 221 include first hydrophilic layers 21101 and 22101, water repellent layers 21102 and 22102, and second hydrophilic layers 21103 and 22103, respectively. They may be sequentially stacked.
또한, 상기 제1 유연기판 및 상기 제2 유연기판이 각각 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리아미드(polyamide), 폴리부타디엔(Polybutadiene), 스타이렌-부타디엔 고무(Styrene-butadiene rubber), 스타이렌-에틸렌-부타디엔-스타이렌 고무(Styrene-Ethylene-butadiene-styrene rubber), 에코플렉스(Ecoflex), 폴리파라자일릴렌(poly(p-xylylene), parylene), 시톱(Cytop), 폴리스티렌(Polystyrene, PS), 폴리메틸메타크릴레이트(poly(methyl methacrylate, PMMA), 폴리비닐피롤리돈(poly(vinyl pyrrolidone), PVP), 폴리우레아, 폴리우레탄, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 폴리디메틸실록산(PDMS)을 포함할 수 있다.In addition, each of the first flexible substrate and the second flexible substrate is polydimethylsiloxane (PDMS), polyimide (PI), polyamide, polybutadiene, styrene-butadiene rubber ( Styrene-butadiene rubber, Styrene-Ethylene-butadiene-styrene rubber, Ecoflex, poly(p-xylylene, parylene), Cytop ( Cytop), polystyrene (PS), poly(methyl methacrylate, PMMA), polyvinyl pyrrolidone (poly(vinyl pyrrolidone), PVP), polyurea, polyurethane, polyethylene terephthalate, poly It may include at least one selected from the group consisting of butylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyethylene and polypropylene, and preferably include polydimethylsiloxane (PDMS).
또한, 상기 제1 친수성부 또는 제2 친수성부가 각각 친수성 고분자 및 친수성 입자를 포함할 수 있다.In addition, the first hydrophilic part or the second hydrophilic part may include a hydrophilic polymer and hydrophilic particles, respectively.
상기 친수성 입자가 실리카(Silica), 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 티타늄(TiO2), 산화주석(SnO2) 산화철(Al2O3), 산화마그네슘(MgO), 그래파이트(Graphite) 및 셀룰로오스로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 실리카를 포함할 수 있다.The hydrophilic particles are silica (Silica), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), tin oxide (SnO 2 ) iron oxide (Al 2 O 3 ), magnesium oxide (MgO), graphite (Graphite) and It may include one or more selected from the group consisting of cellulose, preferably silica.
상기 친수성 고분자가 폴리비닐알코올(PVA), 폴리아크릴릭애씨드(PAA), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리락틱애씨드(PLA), 폴리글리콜라이드(PGA) 및 폴리락테이트코글라이클레이트(PLGA)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 폴리비닐알코올을 포함할 수 있다.The hydrophilic polymer is made of polyvinyl alcohol (PVA), polyacrylic acid (PAA), polyethylene glycol (PEG), polylactic acid (PLA), polyglycolide (PGA) and polylactate coglyclate (PLGA). It may include one or more selected from the group, preferably polyvinyl alcohol.
또한, 상기 제1 발수성부(212) 및 상기 제2 발수성부(222)는 각각 제1 친수성층(21211, 21221, 22211, 22221) 및 발수성층(21212, 21222, 22212, 22222)이 순서대로 적층된 것일 수 있다.In addition, in the first water repellent part 212 and the second water repellent part 222 , first hydrophilic layers 21211 , 21221 , 22211 , 22221 and water repellent layers 21212 , 21222 , 22212 and 22222 are sequentially stacked. it may have been
또한, 상기 제1 발수성부(212) 및 상기 제2 발수성부(222)가 각각 발수성 물질을 포함할 수 있고, 상기 발수성 물질이 메틸트리클로로실란(methyltrichlorosilane), 메틸트리메톡시실란(methyltrimethoxysilane), 메틸트리에톡시실란(methyltriethoxysilane), 메틸프로프옥시실란(methyltri-n-propoxysilane), 메틸트리스메톡시에톡시실란(methyltrismethoxyethoxysilane), 메틸트리아세트옥시실란(methyltriacetoxysilane), 트리스다이메틸아미노메틸실란(tris(dimethylamino)methylsilane), 트리스사이클로헥실아미노메틸실란(tris(cyclohexylamino)methylsilane), 메틸트리스메틸에틸케톡시미노실란(methyltris(methylethylketoximino)silane), 에틸트리크로로실란(ethyltrichlorosilane), 에틸트리메톡시실란(ethyltrimethoxysilane), 에틸트리에톡시실란(ethyltriethoxysilane), 에틸트리아세트옥시실란(ethyltriacetoxysilane), 프로필트리클로로실란(propyltrichlorosilane), 프로필트리메톡시실란(propyltrimethoxysilane), 프로필트리에톡시실란(propyltriethoxysilane), 부틸트리클로로실란(n-butyltrichlorosilane), 부틸트리메톡시실란(n-butyltrimethoxysilane),부틸트리에톡시실란(n-butyltriethoxysilane), 페닐트리클로로실란(pentyltrichlorosilane), 페닐트리에톡시실란(pentyltriethoxysilane), 헥실트리클로로실란(hexyltrichlorosilane), 헥실트리메톡시실란(hexyltrimethoxysilane), 헥실트리에톡시실란(hexyltriethoxysilane), 헵틸트리클로로실란(heptyltrichlorosilane), 옥틸트리클로로실란(Octyltrichlorosilane), 옥틸트리메톡시실란(octyltrimethoxysilane), 옥틸트리에톡시실란(octyltriethoxysilane), 데실트리클로로실란(decyltrichlorosilane), 데실트리메톡시실란(decyltrimethoxysilane), 데실트리에톡시실란(decyltriethoxysilane), 운데실트리클로로실란(undecyltrichlorosilane), 도데실트리클로로실란(dodecyltrichlorosilane), 도데실트리메톡시실란(dodecyltrimethoxysilane), 도데실트리에톡시실란(dodecyltriethoxysilane), 테트라데실트리클로로실란(tetradecyltrichlorosilane), 헥사데실트리클로로실란(hexadecyltrichlorosilane), 헥사데실트리메톡시실란(hexadecyltrimethoxysilane), 헥사데실트리에톡시실란(hexadecyltriethoxysilane), 옥타데실트리클로로실란(octadecyltrichlorosilane), 옥타데실트리메톡시실란(octadecyltrimethoxysilane), 옥타데실트리에톡시실란(octadecyltriethoxysilane), 옥타데실트리다이메틸아미노실란(octadecyltris(dimethylamino)silane), 트리클로로퍼플루오로옥틸실란(Trichloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl)silane), 트리데카플루오로테트라하이드로옥틸트리메톡시실란((tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyl)trimethoxysilane), 트리데카플루오로테트라하이드로옥틸트리에톡시실란((tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyl)triethoxysilane), 헵타데카플루오로테트라하이드로데실트리클로로실란((heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl)trichlorosilane), 헵타데카플루오로테트라하이드로데실트리메톡시실란((heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl)trimethoxysilane), 헵타데카플루오로테트라하이드로데실트리에톡시실란((heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl)triethoxysilane), 헤네코실테트라하이드로데실트리에톡시실란(heneicocyl-1,1,2,2-tetrahydrodecyltrichlorosilane), 헵타플루오로이소프로프옥시프로필트리클로로실란(heptafluoroisopropoxypropyltrichlorosilane) 및 헵타플루오로이소프로프프로필트리메톡시실란(heptafluoroisopropoxypropyltrimethoxysilane)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 옥타데실트리클로로실란을 포함할 수 있다.In addition, the first water repellent part 212 and the second water repellent part 222 may each include a water repellent material, and the water repellent material may include methyltrichlorosilane, methyltrimethoxysilane, Methyltriethoxysilane, methyltri-n-propoxysilane, methyltrismethoxyethoxysilane, methyltriacetoxysilane, trisdimethylaminomethylsilane (tris) (dimethylamino)methylsilane), triscyclohexylaminomethylsilane (tris(cyclohexylamino)methylsilane), methyltrismethylethylketoximinosilane (methyltris(methylethylketoximino)silane), ethyltrichlorosilane, ethyltrimethoxysilane (ethyltrimethoxysilane), ethyltriethoxysilane, ethyltriacetoxysilane, propyltrichlorosilane, propyltrimethoxysilane, propyltriethoxysilane, butyltrichlorosilane Losilane (n-butyltrichlorosilane), butyltrimethoxysilane (n-butyltrimethoxysilane), butyltriethoxysilane (n-butyltriethoxysilane), phenyltrichlorosilane (pentyltrichlorosilane), phenyltriethoxysilane (pentyltriethoxysilane), hexyltrichlorosilane Silane (hexyltrichlorosilane), hexyltrimethoxysilane (hexyltrimethoxysilane), hexyltriethoxysilane (hexyltriethoxysilane), heptyltrichlorosilane (heptyltrichlorosila) ne), octyltrichlorosilane, octyltrimethoxysilane, octyltriethoxysilane, decyltrichlorosilane, decyltrimethoxysilane, decyltriethoxysilane Silane (decyltriethoxysilane), undecyltrichlorosilane (undecyltrichlorosilane), dodecyltrichlorosilane (dodecyltrichlorosilane), dodecyltrimethoxysilane (dodecyltrimethoxysilane), dodecyltriethoxysilane (dodecyltriethoxysilane), tetradecyltrichlorosilane (tetradecyltrichlorosilane) ), hexadecyltrichlorosilane, hexadecyltrimethoxysilane, hexadecyltriethoxysilane, octadecyltrichlorosilane, octadecyltrimethoxysilane, Octadecyltriethoxysilane, octadecyltris(dimethylamino)silane, trichloroperfluorooctylsilane (Trichloro(1H,1H,2H,2H-perfluorooctyl)silane), tridecafluoro Rotetrahydrooctyltrimethoxysilane ((tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyl)trimethoxysilane), tridecafluorotetrahydrooctyltriethoxysilane ((tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyl) triethoxysilane), heptadecafluorotetrahydrodecyltrichlorosilane ((heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl)trichlorosilane), heptadecafluorotetra Lahydrodecyltrimethoxysilane ((heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl)trimethoxysilane), heptadecafluorotetrahydrodecyltriethoxysilane ((heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl)triethoxysilane ), henecocyl tetrahydrodecyltriethoxysilane (heneicocyl-1,1,2,2-tetrahydrodecyltrichlorosilane), heptafluoroisopropoxypropyltrichlorosilane and heptafluoroisopropoxypropyltrimethoxysilane It may include at least one selected from the group consisting of (heptafluoroisopropoxypropyltrimethoxysilane), preferably octadecyltrichlorosilane.
도 1c는 본 발명 하나의 실시예에 따른 유체 포집 패치 단면도를 나타낸 것이다. 1C is a cross-sectional view of a fluid collection patch according to an embodiment of the present invention.
도 1c를 참고하면, 상기 제1 친수성부(211)의 제1 친수성층(21101)은 상기 제1 발수성부(212)의 제1 친수성층(21211, 21221)과 같은 물질일 수 있고, 상세하게는 동일한 층일 수 있다. 또한, 상기 제2 친수성부(221)의 제1 친수성층(22101)은 상기 제2 발수성부(212)의 제1 친수성층(22211, 22221)과 같은 물질일 수 있고, 상세하게는 동일한 층일 수 있다.Referring to FIG. 1C , the first hydrophilic layer 21101 of the first hydrophilic part 211 may be the same material as the first hydrophilic layers 21211 and 21221 of the first water repellent part 212 , in detail may be on the same layer. In addition, the first hydrophilic layer 22101 of the second hydrophilic part 221 may be the same material as the first hydrophilic layers 22211 and 22221 of the second water repellent part 212, and in detail, it may be the same layer. have.
도 1c를 참고하면, 상기 제1 친수성부(211)의 발수성층(21102)은 상기 제1 발수성부(212)의 발수성층(21212, 21222)과 같은 물질일 수 있고, 상세하게는 동일한 층일 수 있다. 또한, 상기 제2 친수성부(221)의 발수성층(22102)은 상기 제2 발수성부(212)의 발수성층(22212, 22222)과 같은 물질일 수 있고, 상세하게는 동일한 층일 수 있다.Referring to FIG. 1C , the water repellent layer 21102 of the first hydrophilic part 211 may be the same material as the water repellent layers 21212 and 21222 of the first water repellent part 212, and specifically may be the same layer. have. In addition, the water repellent layer 22102 of the second hydrophilic part 221 may be the same material as the water repellent layers 22212 and 22222 of the second water repellent part 212 , and in detail, it may be the same layer.
또한, 상기 유체 포집 패치(10)가 포집부(500); 및 상기 포집부(500) 상에 위치하고, 상기 채널공간(230)과 연결된 포집공간(600);을 추가로 포함할 수 있다.In addition, the fluid collecting patch 10 is a collecting unit 500; and a collecting space 600 located on the collecting unit 500 and connected to the channel space 230 .
도 4a는 본 발명 하나의 실시예에 따른 유체 포집 패치에서 복수의 채널부를 이용해 유체를 포집할 경우, 넓은 면적의 피부에서 땀을 포집, 한 곳으로 모아 그 포집 속도를 높일 수 있는 것을 설명한 것이다.FIG. 4A illustrates that when fluid is collected using a plurality of channel units in the fluid collecting patch according to an embodiment of the present invention, sweat can be collected from a large area of skin and collected in one place to increase the collection speed.
도 4a를 참고하면, 상기 유체 포집 패치(10)가 복수의 채널부(200)를 포함하고, 복수의 상기 채널부(200)가 상기 포집부(500)를 중심으로 방사형으로 배치된 것일 수 있다.Referring to FIG. 4A , the fluid collecting patch 10 may include a plurality of channel parts 200 , and a plurality of the channel parts 200 may be radially arranged around the collecting part 500 . .
또한, 도 4a를 참고하면, 상기 유체 포집 패치의 크기가 직경 3 cm, 두께 1 mm일 수 있다.Also, referring to FIG. 4A , the size of the fluid collecting patch may be 3 cm in diameter and 1 mm in thickness.
또한, 상기 유체 포집 패치(10)가 글루코스(Glucose)를 감지하는 혈당센서, 젖산염(Lactate)을 감지하는 젖산센서, 에탄올(Ethanol)을 감지하는 알코올센서 및 소듐이온(Na+), 포타슘이온(K+), 마그네슘이온(Mg2+) 및 칼슘이온(Ca2+)을 감지하는 전해질센서로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 센서(700)를 추가로 포함할 수 있고, 바람직하게는 혈당센서를 추가로 포함할 수 있다.In addition, the fluid collection patch 10 has a blood glucose sensor that detects glucose, a lactate sensor that detects lactate, an alcohol sensor that detects ethanol, and sodium ions (Na + ), potassium ions ( K + ), magnesium ions (Mg 2+ ) and calcium ions (Ca 2+ ) may further include one or more sensors 700 selected from the group consisting of an electrolyte sensor for detecting, preferably a blood glucose sensor may additionally include.
또한, 상기 센서(700)가 화학센서 또는 생물센서(바이오센서)일 수 있다.In addition, the sensor 700 may be a chemical sensor or a biological sensor (biosensor).
또한, 상기 센서(700)가 상기 포집공간(600) 상에 위치할 수 있다.Also, the sensor 700 may be located on the collection space 600 .
도 1d는 본 발명 하나의 실시예에 따른 유체 포집 패치의 구조 및 단면도, 채널부에서 유체 이동 현상을 간략화하여 나타낸 것이다.1D is a schematic view illustrating a structure and a cross-sectional view of a fluid collecting patch according to an embodiment of the present invention, and a fluid movement phenomenon in a channel portion.
도 1d를 참고하면, 상기 유체 포집 패치(10)가 상기 제1 유연기판(100) 및 상기 제1 친수성부(211)를 수직 방향으로 관통하는 복수의 유체 투입구(800); 및 상기 제1 유연기판(100) 하부에 위치하는 점착층(900);을 추가로 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1D , the fluid collecting patch 10 includes a plurality of fluid inlets 800 passing through the first flexible substrate 100 and the first hydrophilic part 211 in a vertical direction; and an adhesive layer 900 positioned under the first flexible substrate 100 .
또한, 상기 점착층의 두께가 0.1 mm일 수 있다.In addition, the thickness of the adhesive layer may be 0.1 mm.
도 1e는 본 발명 하나의 실시예에 따라 유체 포집 패치를 제조할 때, 패턴층에서 표면의 화학구조 및 물 접촉각(표면에너지)을 나타낸 것이고, 도 1f는 본 발명 하나의 실시예에 따라 제조된 유체 포집 패치의 패턴층에서 웻지 패턴 표면을 안정적으로 유지될 수 있도록 만드는 핵심 공정의 역할을 설명한 것이다.Figure 1e shows the chemical structure and water contact angle (surface energy) of the surface of the patterned layer when manufacturing the fluid collection patch according to one embodiment of the present invention, and Figure 1F is the one manufactured according to one embodiment of the present invention. It explains the role of a key process that allows the wedge pattern surface to be stably maintained in the pattern layer of the fluid trapping patch.
초발수 표면의 경우 일반적으로 유연 고분자가 탄소를 기반으로 이루어져 소수성의 성질을 가지므로 유연기판의 표면을 마이크로/나노 사이즈의 요철이 있는 형태로 만들면 초발수성의 표면으로 만들 수 있다. In the case of a super water-repellent surface, since a flexible polymer is generally made of carbon and has hydrophobic properties, the surface of the flexible substrate can be made into a super water-repellent surface by making the surface of the flexible substrate in the form of micro/nano-sized irregularities.
그러나 초친수 표면의 경우, 초발수 표면 제작과 달리 유연 고분자의 표면 성질을 친수성으로 만들어줘야 하는데, 유연 고분자들의 경우 탄소 기반으로 이루어져 소수성을 띄며, O2 Plasma etching 또는 UV treatment를 통해서 친수성으로 만들어 준다고 하더라도 유연 고분자의 경우 Chain-entanglement 현상에 의해서 반나절이면 소수성을 회복하게 된다. 따라서 근본적으로 친수성 성질이 유지 가능한 표면을 제작하기 위해서는 Chain-entanglement가 일어나지 않는 물질로 표면을 만들어야 한다. 하지만 일반적으로 Chain-entanglement가 일어나지 않는 고분자의 경우, 인장에 약한 특성을 갖는다. 따라서 이상적인 표면 구조체의 제작을 위해 기판 전체적으로는 유연하면서도 표면에너지는 안정적으로 유지할 수 있는 특성의 구조체를 고안하여야 했다.However, in the case of super-hydrophilic surfaces, unlike super - repellent surface production, the surface properties of flexible polymers must be made hydrophilic. However, in the case of flexible polymers, hydrophobicity is recovered in half a day due to chain-entanglement. Therefore, in order to produce a surface that can fundamentally maintain hydrophilic properties, it is necessary to make the surface with a material that does not cause chain-entanglement. However, in general, polymers that do not undergo chain-entanglement have weak tensile properties. Therefore, in order to fabricate an ideal surface structure, it was necessary to devise a structure with the characteristics of being able to maintain the surface energy stably while being flexible throughout the substrate.
도 1e 및 1f를 참고하면, 본 발명은 상기 기판 전체적으로는 유연하면서도 표면은 유연하지 않은 특성을 충족하기 위해 아일랜드 형태의 딱딱한 친수성 입자가 유연 고분자 위에 코팅된 표면구조를 고안하였다. 1e and 1f, the present invention devised a surface structure in which island-shaped hard hydrophilic particles are coated on a flexible polymer in order to satisfy the characteristics that the entire substrate is flexible but the surface is not.
친수성 성질을 가지며 표면에너지 변화가 크지 않은 친수성 입자를 유연기판 상에 화학 결합시킴으로써 요철이 있는 형태의 초친수성층을 형성하였고, 상기 초친수성층의 표면 작용기와 초발수 물질을 화학반응 시킴으로써, 요철이 있는 형태의 초발수성층을 안정적으로 형성할 수 있다.By chemically bonding hydrophilic particles having hydrophilic properties and not having a large change in surface energy on a flexible substrate, a super-hydrophilic layer with irregularities was formed. It is possible to stably form a superhydrophobic layer in the form of
도 2a는 본 발명 하나의 실시예에 따른 유체 포집 패치의 채널부에서 웻지 패턴 위에 있는 땀방울이 받는 표면장력에 의한 힘을 간략화하여 표현한 것이고, 도 2b는 본 발명 하나의 실시예에 따른 유체 포집 패치의 채널부에서 웻지 패턴 위에 있는 땀방울이 받는 표면장력에 의한 힘을 간략화하여 표현한 것이다.Figure 2a is a simplified representation of the force due to the surface tension received by sweat droplets on the wedge pattern in the channel portion of the fluid collection patch according to an embodiment of the present invention, Figure 2b is a fluid collection patch according to an embodiment of the present invention It is a simplified expression of the force caused by the surface tension applied to the sweat drop on the wedge pattern in the channel part of the
도 2a 및 2b를 참고하면, 웻지 패턴 위에 있는 유체를 움직이는 그 근본적인 힘은 유체를 구성하는 입자 사이의 인력에 의해 발생하는 것으로, 유체 표면에 위치한 입자들 사이에 작용하는 분자간 인력과 유체 내부에 위치한 입자들 사이에 작용하는 분자간 인력의 차이에 의해 발생한다. 이러한 표면 장력의 차이에 의해 발생하는 힘을 Laplace pressure라고 하며, 이 힘은 유체의 표면장력이 강하고, 유체 방울의 곡률이 커질수록 증가한다(도면 2a). 따라서 웻지 패턴 위에 있는 유체의 경우, 웻지 패턴의 비스듬한 경계면에서 발생하는 라플라스 압력을 받는데, 이때 받는 힘은 초발수/초친수 표면이 나뉘는 경계면의 수직방향, 유체 방울의 볼록한 곡면을 포함하는 면의 반대 방향으로 발생하므로 웻지패턴의 너비보다 지름의 크기가 큰 유체 방울의 경우 라플라스 압력의 합력에 의해 초친수 방향으로 이동한다(도면 2b).Referring to FIGS. 2A and 2B , the fundamental force that moves the fluid on the wedge pattern is generated by the attraction between the particles constituting the fluid, and the intermolecular attraction between the particles located on the surface of the fluid and the intermolecular force acting on the inside of the fluid It is caused by differences in the intermolecular forces acting between the particles. The force generated by the difference in surface tension is called Laplace pressure, and this force increases as the surface tension of the fluid is strong and the curvature of the fluid droplet increases (Fig. 2a). Therefore, in the case of a fluid on the wedge pattern, the Laplace pressure generated at the oblique interface of the wedge pattern is received, and the force received at this time is in the vertical direction of the interface where the superhydrophobic/superhydrophilic surface is divided, and opposite to the plane containing the convex curved surface of the fluid droplet. direction, in the case of a fluid drop whose diameter is larger than the width of the wedge pattern, it moves in the super-hydrophilic direction by the resultant force of Laplace pressure (Fig. 2b).
본 발명은 (a) 제1 유연기판(100)과, 상기 제1 유연기판(100) 상에 형성된 기둥(410)을 포함하는 지지부(400)와, 상기 제1 유연기판(100) 상에 형성되고, 친수성 표면을 갖는 제1 친수성부(211) 및 발수성 표면을 갖는 제1 발수성부(212)를 포함하는 제1 패턴층(210)을 포함하는 하판을 제조하는 단계; (b) 제2 유연기판(300)과, 상기 제2 유연기판 상에 형성되고 친수성 표면을 갖는 제2 친수성부(221) 및 발수성 표면을 갖는 제2 발수성부(222)를 포함하는 제2 패턴층(220)을 포함하는 상판을 제조하는 단계; 및 (c) 상기 하판의 지지부(400) 상에 상기 상판의 제2 유연기판(300)을 위치시켜 상기 유체 포집 패치를 제조하는 단계;를 포함하는 유체 포집 패치의 제조방법을 제공한다.The present invention is (a) a first flexible substrate 100, a support portion 400 including a pillar 410 formed on the first flexible substrate 100, and formed on the first flexible substrate (100) and manufacturing a lower plate including a first pattern layer 210 including a first hydrophilic portion 211 having a hydrophilic surface and a first water-repellent portion 212 having a water-repellent surface; (b) a second pattern including a second flexible substrate 300 and a second hydrophilic portion 221 formed on the second flexible substrate and having a hydrophilic surface and a second water-repellent portion 222 having a water-repellent surface manufacturing a top plate including the layer 220; and (c) positioning the second flexible substrate 300 of the upper plate on the support part 400 of the lower plate to manufacture the fluid collecting patch; provides a method of manufacturing a fluid collecting patch comprising.
도 1h는 본 발명 하나의 실시예에 따른 유체 포집 패치를 제조하는 방법에 관한 모식도이다.1H is a schematic diagram of a method for manufacturing a fluid collection patch according to an embodiment of the present invention.
도 1h를 참고하면, 상기 단계 (a)가 (a-1) 기둥(410)을 포함하는 지지부(400) 및 상기 지지부와 결합된 제1 유연기판(100)을 준비하고 상기 유연기판의 표면을 친수성으로 표면처리하는 단계; (a-2) 표면처리된 상기 제1 유연기판(100)의 친수성 표면에 친수성 입자 및 친수성 고분자를 포함하는 용액을 코팅하여 제1 친수성층(21101, 21211, 21221)을 형성하는 단계; (a-3) 상기 제1 유연기판(100)의 상기 제1 친수성층(21101, 21211, 21221)에 발수성 물질을 포함하는 용액을 코팅하여 상기 제1 친수성층(21101, 21211, 21221) 상에 발수성층(21102, 21212, 21222)을 형성하는 단계; (a-4) 상기 발수성층(21102) 표면을 친수성으로 표면처리하는 단계; 및 (a-5) 표면처리된 상기 발수성층(21102)의 친수성 표면에 친수성 입자 및 친수성 고분자를 포함하는 용액을 코팅하여 제2 친수성층(21103)을 형성하여 상기 하판을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.Referring to Figure 1h, the step (a) is (a-1) to prepare the support portion 400 including the pillar 410 and the first flexible substrate 100 coupled to the support portion, and the surface of the flexible substrate surface treatment with hydrophilicity; (a-2) forming a first hydrophilic layer (21101, 21211, 21221) by coating a solution containing hydrophilic particles and a hydrophilic polymer on the hydrophilic surface of the surface-treated first flexible substrate 100; (a-3) coating a solution containing a water repellent material on the first hydrophilic layers 21101, 21211, and 21221 of the first flexible substrate 100 on the first hydrophilic layers 21101, 21211, 21221 forming a water repellent layer (21102, 21212, 21222); (a-4) surface-treating the surface of the water-repellent layer 21102 to be hydrophilic; and (a-5) coating a solution containing hydrophilic particles and a hydrophilic polymer on the hydrophilic surface of the surface-treated water-repellent layer 21102 to form a second hydrophilic layer 21103 to prepare the lower plate; can do.
또한, 상기 단계 (a-5)에서, 상기 코팅이 상기 발수성층의 일부분에 진행됨에 따라 상기 제2 친수성층이 패턴을 가질 수 있다.In addition, in the step (a-5), the second hydrophilic layer may have a pattern as the coating progresses to a portion of the water repellent layer.
또한, 상기 단계 (b)가 (b-1) 제2 유연기판(300)의 표면을 친수성으로 표면처리하는 단계; (b-2) 표면처리된 상기 제2 유연기판(300)의 친수성 표면에 친수성 입자 및 친수성 고분자를 포함하는 용액을 코팅하여 제2 친수성층(22101, 22211, 22221)을 형성하는 단계; (b-3) 상기 제2 유연기판(300)의 상기 제2 친수성층(22101, 22211, 22221)에 발수성 물질을 포함하는 용액을 코팅하여 상기 제2 친수성층(22101, 22211, 22221) 상에 발수성층(22102, 22212, 22222)을 형성하는 단계; (b-4) 상기 발수성층(22102) 표면을 친수성으로 표면처리하는 단계; 및 (b-5) 표면처리된 상기 발수성층(22102)의 친수성 표면에 친수성 입자 및 친수성 고분자를 포함하는 용액을 코팅하여 제2 친수성층(22103)을 형성함으로써 상기 상판을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.In addition, the step (b) comprises the steps of (b-1) surface-treating the surface of the second flexible substrate 300 to be hydrophilic; (b-2) forming a second hydrophilic layer (22101, 22211, 22221) by coating a solution containing hydrophilic particles and a hydrophilic polymer on the hydrophilic surface of the surface-treated second flexible substrate 300; (b-3) coating a solution containing a water repellent material on the second hydrophilic layers 22101, 22211, and 22221 of the second flexible substrate 300 on the second hydrophilic layers 22101, 22211, 22221 forming a water repellent layer (22102, 22212, 22222); (b-4) surface-treating the surface of the water-repellent layer 22102 to be hydrophilic; and (b-5) coating a solution containing hydrophilic particles and a hydrophilic polymer on the hydrophilic surface of the surface-treated water-repellent layer 22102 to form a second hydrophilic layer 22103 to prepare the top plate; can do.
또한, 상기 단계 (b-5)에서, 상기 코팅이 상기 발수성층의 일부분에 진행됨에 따라 상기 제2 친수성층이 패턴을 가질 수 있다.In addition, in the step (b-5), the second hydrophilic layer may have a pattern as the coating progresses to a portion of the water repellent layer.
도 1i는 본 발명 하나의 실시예에 따른 유체 포집 패치를 제조하는 방법에 관한 모식도이다.1I is a schematic diagram of a method for manufacturing a fluid collection patch according to an embodiment of the present invention.
도 1i를 참고하면, 상기 단계 (a)가 (a-1') 기둥(410)을 포함하는 지지부(400) 및 상기 지지부와 결합된 제1 유연기판(100)을 준비하는 단계; (a-2') 상기 제1 유연기판(100)에 발수성 물질을 포함하는 용액을 코팅하여 상기 제1 유연기판(100) 상에 제1 발수성부(212)를 형성하는 단계; 및 (a-3') 상기 제1 발수성부(212)의 일부를 친수성으로 처리하여 제1 친수성부(211)를 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1I, the step (a) is (a-1') preparing a support portion 400 including a pillar 410 and a first flexible substrate 100 coupled to the support portion; (a-2') coating a solution containing a water repellent material on the first flexible substrate 100 to form a first water repellent portion 212 on the first flexible substrate 100; and (a-3') treating a portion of the first water repellent portion 212 to be hydrophilic to form the first hydrophilic portion 211 .
또한, 상기 단계 (a-3')에서, 상기 제1 발수성부(212)의 일부를 친수성으로 처리함에 따라 상기 제1 친수성부가 패턴을 가질 수 있다.In addition, in step (a-3'), as a part of the first water-repellent part 212 is treated to be hydrophilic, the first hydrophilic part may have a pattern.
또한, 상기 단계 (a-3')의 상기 친수성으로 처리가 Reactive ion etching(RIE) 및 UV plasma treatment로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나로 수행될 수 있다.In addition, the hydrophilic treatment in step (a-3') may be performed by any one selected from the group consisting of reactive ion etching (RIE) and UV plasma treatment.
또한, 상기 단계 (b)가 (b-1') 제2 유연기판(300)을 준비하는 단계; (b-2') 상기 제2 유연기판(300)에 발수성 물질을 포함하는 용액을 코팅하여 상기 제2 유연기판(300) 상에 제2 발수성부(222)를 형성하는 단계; 및 (b-3') 상기 제2 발수성부(222)의 일부를 친수성으로 처리하여 제2 친수성부(221)를 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.In addition, the step (b) is (b-1') preparing a second flexible substrate (300); (b-2') coating a solution containing a water repellent material on the second flexible substrate 300 to form a second water repellent portion 222 on the second flexible substrate 300; and (b-3') treating a portion of the second water repellent portion 222 to be hydrophilic to form the second hydrophilic portion 221 .
또한, 상기 단계 (b-3')에서, 상기 제2 발수성부(222)의 일부를 친수성으로 처리함에 따라 상기 제2 친수성부(212)가 패턴을 가질 수 있다.In addition, in step (b-3'), as a part of the second water repellent part 222 is treated to be hydrophilic, the second hydrophilic part 212 may have a pattern.
또한, 상기 단계 (b-3')의 상기 친수성으로 처리가 Reactive ion etching(RIE) 및 UV plasma treatment로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나로 수행될 수 있다.In addition, the hydrophilic treatment in step (b-3') may be performed by any one selected from the group consisting of reactive ion etching (RIE) and UV plasma treatment.
상기 발수성 물질이 발수성인 실란 커플링제(silane coupling agent)로 코팅된 친수성 입자이다. 상기 단계 (a-3') 또는 (b-3')에서 Reactive ion etching(RIE) 및 UV plasma treatment로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나로 상기 실란 커플링제로 코팅된 친수성 입자를 처리함으로써 상기 실란 커플링제가 산화되고, 동시에 표면에 히드록시기를 형성함으로써 친수성부가 형성된다.The water-repellent material is a hydrophilic particle coated with a water-repellent silane coupling agent. By treating the hydrophilic particles coated with the silane coupling agent with any one selected from the group consisting of reactive ion etching (RIE) and UV plasma treatment in step (a-3') or (b-3'), the silane coupling agent is It is oxidized and, at the same time, forms a hydroxyl group on the surface to form a hydrophilic moiety.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 이는 예시를 위한 것으로서 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, this is for illustrative purposes and the scope of the present invention is not limited thereby.
[실시예] [Example]
제조예 1: 하판 제조Preparation Example 1: Preparation of lower plate
제조예 1-1: 제1 친수성층/발수성층/제2 친수성층의 제1 패턴층을 갖는 하판 제조Preparation Example 1-1: Preparation of a lower plate having a first pattern layer of a first hydrophilic layer/water repellent layer/second hydrophilic layer
도 1h는 본 발명 하나의 실시예에 따른 유체 포집 패치를 제조하는 방법에 관한 모식도이다. 도 1h의 하판 제작을 참고하여 제조예 1-1의 하판을 제조하였다.1H is a schematic diagram of a method for manufacturing a fluid collection patch according to an embodiment of the present invention. The lower plate of Preparation Example 1-1 was manufactured with reference to the preparation of the lower plate of FIG. 1H.
알루미늄 몰드 위에 액체상태의 폴리디메틸실록산(Poly(dimethylsiloxane), PDMS) 용액(PDMS base와 curing agent의 비율 10 : 1 로 제조)을 부은 뒤, 120℃오븐에서 30분 동안 경화시켜 기둥(410)을 포함하는 지지부(400) 및 상기 지지부와 결합된 PDMS 제1 유연기판(100)을 제작하였다. 이때, 알루미늄 몰드를 이용하여 상기 제1 유연기판(PDMS)의 채널부를 관통하는 복수개의 유체투입구(지름 : 0.5 mm)를 생성하였다. 상기 PDMS 유연기판의 표면을 친수성으로 표면처리하였다. 상세하게는, RIE(Reactive ion plasma)를 이용하여 상기 PDMS 유연기판 표면에 히드록시기를 만들었다. After pouring the liquid polydimethylsiloxane (Poly(dimethylsiloxane), PDMS) solution (prepared with a ratio of PDMS base to curing agent of 10:1) on the aluminum mold, it was cured in an oven at 120°C for 30 minutes to form the column 410. The support 400 including the support part and the PDMS first flexible substrate 100 combined with the support part were manufactured. At this time, a plurality of fluid inlet (diameter: 0.5 mm) passing through the channel portion of the first flexible substrate (PDMS) was created using an aluminum mold. The surface of the PDMS flexible substrate was surface-treated to be hydrophilic. Specifically, a hydroxyl group was made on the surface of the PDMS flexible substrate by using reactive ion plasma (RIE).
표면에 히드록시기가 존재하는 상기 PDMS 유연기판 상에 Polyvinyl-alcohol(PVA) in water solution, Silica particle, Ammonium dichromate(ADC)를 혼합한 'PVA/Silica/ADC' 혼합액을 스프레이 코팅하여 제1 친수성층(21101, 21211, 21221)을 형성하였다. 상기 스프레이팅 코팅은 140℃고온의 핫플레이트 위에 표면에 하이드록실 작용기가 존재하는 상기 PDMS 유연기판을 올린 상태에서 이루어졌으며, 스프레이 코팅 시 Shadow mask를 이용하여 패터닝하였다. 상기 'PVA/Silica/ADC' 혼합액을 이용함으로써 PDMS 유연기판 위에 있는 히드록시기와 PVA, Silica particle에 있는 히드록시기기가 ADC에 의해 개시되어 화학적으로 결합함으로 PDMS 유연기판 표면 위에서도 안정적으로 코팅 상태를 유지할 수 있었다.The first hydrophilic layer ( 21101, 21211, 21221) were formed. The spraying coating was made in a state where the PDMS flexible substrate having a hydroxyl functional group on the surface was placed on a hot plate at a high temperature of 140° C., and was patterned using a shadow mask during spray coating. By using the 'PVA/Silica/ADC' mixture, the hydroxyl group on the PDMS flexible substrate and the hydroxyl group on the PVA and silica particles were initiated by ADC and chemically combined, so that the coating state could be stably maintained even on the surface of the PDMS flexible substrate.
상기 제1 친수성층이 형성된 PDMS 유연기판을 Octadecyltrichlorosilane (ODTS) in toluene 용액에 넣어 화학반응 시켜 상기 제1 친수성층 상에 접촉각 160°이상의 발수성층(21102, 21212, 21222)을 형성하였다.The PDMS flexible substrate on which the first hydrophilic layer was formed was put into an Octadecyltrichlorosilane (ODTS) in toluene solution and chemically reacted to form water repellent layers 21102, 21212, 21222 with a contact angle of 160° or more on the first hydrophilic layer.
상기 발수성층 표면을 RIE(Reactive ion plasma)를 이용해 친수성으로 표면처리 하였다. 이때 Shadow mask를 이용해 제2 친수성층을 올리고자 하는 부분만 노출시킨 상태로 매우 짧게 RIE 처리를 진행해 상기 발수성층의 일부 표면에 히드록시기를 만들었다.The surface of the water-repellent layer was treated to be hydrophilic using RIE (Reactive ion plasma). At this time, a very short RIE treatment was performed in a state where only the portion to be raised on the second hydrophilic layer was exposed using a shadow mask to make a hydroxyl group on a part of the surface of the water repellent layer.
일부 표면에 히드록시기가 존재하는 상기 초발수성층을 포함하는 PDMS 유연기판을 140℃고온의 핫플레이트로 옮긴 후, 일부 표면에 히드록시기가 존재하는 상기 발수성층 상에 상기 'PVA/Silica/ADC' 혼합액을 스프레이 코팅하였으며, Shadow mask의 패턴을 따라 웻지 패턴(wedge pattern)의 제2 친수성층(21103)을 상기 초발수성층 상에 형성하여 제1 친수성층(21101, 21211, 21221)/발수성층(21102, 21212, 21222)/제2 친수성층(21103)의 제1 패턴층(210)을 갖는 하판을 제조하였다.After transferring the PDMS flexible substrate including the super water-repellent layer having a hydroxyl group on some surface to a hot plate at 140° C. Spray coating was carried out, and a second hydrophilic layer 21103 of a wedge pattern was formed on the superhydrophobic layer along the pattern of the shadow mask to form the first hydrophilic layer 21101, 21211, 21221 / water repellent layer 21102, 21212 and 21222)/a lower plate having the first patterned layer 210 of the second hydrophilic layer 21103 was manufactured.
제조예 1-2: 제1 친수성부/제1 발수성부의 제1 패턴층을 갖는 하판 제조Preparation Example 1-2: Preparation of a lower plate having a first pattern layer of a first hydrophilic part/a first water-repellent part
도 1i는 본 발명 하나의 실시예에 따른 유체 포집 패치를 제조하는 방법에 관한 모식도이다. 도 1i의 하판 제작을 참고하여 제조예 1-2의 하판을 제조하였다.1I is a schematic diagram of a method for manufacturing a fluid collection patch according to an embodiment of the present invention. The lower plate of Preparation Example 1-2 was manufactured with reference to the preparation of the lower plate of FIG. 1I.
알루미늄 몰드 위에 액체상태의 폴리디메틸실록산(Poly(dimethylsiloxane), PDMS) 용액을 부은 뒤, 120℃오븐에서 30분 동안 경화시켜 기둥(410)을 포함하는 지지부(400) 및 상기 지지부와 결합된 PDMS 제1 유연기판(100)을 제작하였다. 이때, PDMS 용액은 PDMS base와 curing agent의 비율을 10 : 1 로 제조하였다.After pouring a polydimethylsiloxane (PDMS) solution in a liquid state on an aluminum mold, it was cured in an oven at 120° C. for 30 minutes. 1 A flexible substrate 100 was manufactured. At this time, the PDMS solution was prepared in a ratio of PDMS base and curing agent of 10: 1.
친수성 입자 Silica particle와 발수성 물질 Octadecyltrichlorosilane (ODTS)을 화학 반응시킨 뒤, 원심분리기를 이용하여 발수성 입자를 추출하였다. 추출한 발수성 입자를 미량의 발수성 고분자 용액 Poly(dimethylsiloxane)/Hexane solution 1wt%에 분산시켜, 발수성 실리카-고분자 분산액을 제조하였다. 상기 발수성 실리카-고분자 분산액을 유연기판 위에 스프레이 코팅하여 제1 발수성부를 형성하였다.Hydrophilic particles Silica particles and water-repellent substance Octadecyltrichlorosilane (ODTS) were chemically reacted, and then the water-repellent particles were extracted using a centrifuge. The extracted water-repellent particles were dispersed in a trace amount of a water-repellent polymer solution Poly(dimethylsiloxane)/Hexane solution 1wt% to prepare a water-repellent silica-polymer dispersion. The water-repellent silica-polymer dispersion was spray-coated on a flexible substrate to form a first water-repellent portion.
상기 제1 발수성부 표면에 새도우 마스크(shadow mask)를 밀착시킨 뒤, 제1 친수성부를 형성하고자 하는 부분만 노출시킨 상태로 RIE(Reactive ion plasma) 처리를 진행하였다. 상기 RIE 처리에 의해 상기 발수성 실리카 표면의 발수성 고분자가 산화하여 제거됨과 동시에 표면에 히드록시기를 생성하여 웻지 패턴(wedge pattern)의 제1 친수성부를 형성하였다. 따라서, 제1 친수성부(211)/제1 발수성부(212)의 제1 패턴층(210)을 갖는 하판을 제조하였다.After attaching a shadow mask to the surface of the first water-repellent portion, reactive ion plasma (RIE) treatment was performed in a state where only a portion to be formed of the first hydrophilic portion was exposed. The water-repellent polymer on the surface of the water-repellent silica was oxidized and removed by the RIE treatment, and a hydroxyl group was generated on the surface to form a first hydrophilic portion of a wedge pattern. Accordingly, a lower plate having the first pattern layer 210 of the first hydrophilic part 211/first water repellent part 212 was manufactured.
제조예 2: 상판 제조Preparation Example 2: Preparation of top plate
제조예 2-1: 제1 친수성층/발수성층/제2 친수성층의 제2 패턴층을 갖는 상판 제조Preparation Example 2-1: Preparation of a top plate having a second pattern layer of a first hydrophilic layer/water repellent layer/second hydrophilic layer
도 1h는 본 발명 하나의 실시예에 따른 유체 포집 패치를 제조하는 방법에 관한 모식도이다. 도 1h의 상판 제작을 참고하여 제조예 2-1의 상판을 제조하였다.1H is a schematic diagram of a method for manufacturing a fluid collection patch according to an embodiment of the present invention. The top plate of Preparation Example 2-1 was manufactured with reference to the preparation of the top plate of FIG. 1H.
기둥(410)을 포함하는 지지부(400) 및 상기 지지부와 결합된 PDMS 제1 유연기판(100)을 제작하여 사용한 것 대신에, 평평한 구조의 PDMS 제2 유연기판(300)을 제작하여 사용한 것을 제외하고는 제조예 1-1과 동일한 방법으로 제1 친수성층(22101, 22211, 22221)/발수성층(22102, 22212, 22222)/제2 친수성층(22103)의 제2 패턴층(220)을 갖는 상판을 제조하였다.Instead of producing and using the support portion 400 including the pillar 410 and the PDMS first flexible substrate 100 coupled to the support portion, the PDMS second flexible substrate 300 having a flat structure was manufactured and used except that and having a second pattern layer 220 of the first hydrophilic layer (22101, 22211, 22221)/water-repellent layer (22102, 22212, 22222)/second hydrophilic layer (22103) in the same manner as in Preparation Example 1-1 A top plate was prepared.
제조예 2-2: 제2 친수성부/제2 발수성부의 제2 패턴층을 갖는 상판 제조Preparation Example 2-2: Preparation of a top plate having a second pattern layer of the second hydrophilic part/the second water-repellent part
도 1i는 본 발명 하나의 실시예에 따른 유체 포집 패치를 제조하는 방법에 관한 모식도이다. 도 1i의 상판 제작을 참고하여 제조예 2-2의 상판을 제조하였다.1I is a schematic diagram of a method for manufacturing a fluid collection patch according to an embodiment of the present invention. The top plate of Preparation Example 2-2 was manufactured with reference to the preparation of the top plate of FIG. 1I.
기둥(410)을 포함하는 지지부(400) 및 상기 지지부와 결합된 PDMS 제1 유연기판(100)을 제작하여 사용한 것 대신에, 평평한 구조의 PDMS 제2 유연기판(300)을 제작하여 사용한 것을 제외하고는 제조예 1-2와 동일한 방법으로 제2 친수성부(221)/제2 발수성부(222)의 제2 패턴층(220)을 갖는 상판을 제조하였다.Instead of producing and using the support portion 400 including the pillar 410 and the PDMS first flexible substrate 100 coupled to the support portion, the PDMS second flexible substrate 300 having a flat structure was manufactured and used except that Then, an upper plate having the second pattern layer 220 of the second hydrophilic part 221 / second water repellent part 222 was manufactured in the same manner as in Preparation Example 1-2.
제조비교예 1: 하판 제조Preparation Comparative Example 1: Lower plate manufacturing
웻지 패턴(wedge pattern)의 제2 친수성층을 형성한 것 대신에 스트라이프 패턴(stripe pattern)의 제2 친수성층을 형성한 것을 제외하고는 제조예 1-1과 동일한 방법으로 제1 유연기판(100)/제1 친수성층(21101, 21211, 21221)/발수성층(21102, 21212, 21222)/제2 친수성층(21103)의 하판을 제조하였다.The first flexible substrate 100 in the same manner as in Preparation Example 1-1, except that a second hydrophilic layer of a stripe pattern was formed instead of a second hydrophilic layer of a wedge pattern was formed. )/first hydrophilic layer (21101, 21211, 21221)/water-repellent layer (21102, 21212, 21222)/second hydrophilic layer (21103) were prepared.
제조비교예 2: 상판 제조Preparation Comparative Example 2: Preparation of top plate
웻지 패턴(wedge pattern)의 제2 친수성층을 형성한 것 대신에 스트라이프 패턴(stripe pattern)의 제2 친수성층을 형성한 것을 제외하고는 제조예 2-1과 동일한 방법으로 제2 유연기판(300)/제1 친수성층(22101, 22211, 22221)/발수성층(22102, 22212, 22222)/제2 친수성층(22103)의 상판을 제조하였다.The second flexible substrate 300 was formed in the same manner as in Preparation Example 2-1, except that a second hydrophilic layer of a stripe pattern was formed instead of a second hydrophilic layer of a wedge pattern was formed. )/first hydrophilic layers (22101, 22211, 22221)/water repellent layers (22102, 22212, 22222)/second hydrophilic layer (22103) were prepared.
실시예 1: 유체 포집 패치 제조Example 1: Preparation of a fluid entrapment patch
도 1b는 본 발명 하나의 실시예에 따른 유체 포집 패치의 단면도를 나타낸 것이고, 도 1c는 본 발명 하나의 실시예에 따른 유체 포집 패치의 제1 유연기판, 채널부 및 제2 유연기판의 단면도를 나타낸 것이다. 도 1d는 본 발명 하나의 실시예에 따른 유체 포집 패치의 구조 및 단면도, 채널부에서 유체 이동 현상을 간략화하여 나타낸 것이고, 도 1h는 본 발명 하나의 실시예에 따른 유체 포집 패치를 제조하는 방법에 관한 모식도이다. 도 1b 내지 1d, 1h의 상-하판 결합을 참고하여 실시예 1의 유체 포집 패치를 제조하였다.Figure 1b shows a cross-sectional view of a fluid collection patch according to an embodiment of the present invention, Figure 1c is a cross-sectional view of the first flexible substrate, the channel portion and the second flexible substrate of the fluid collection patch according to an embodiment of the present invention it has been shown 1D is a schematic view showing the structure and cross-sectional view of a fluid collection patch according to an embodiment of the present invention, and a fluid movement phenomenon in a channel part, and FIG. 1H is a method for manufacturing a fluid collection patch according to an embodiment of the present invention. It is a schematic diagram about 1b to 1d, the fluid collection patch of Example 1 was prepared with reference to the upper-lower plate bonding of 1h.
상기 제조예 1-1에 따라 제조된 하판의 지지부에 점성이 높은 폴리디메틸실록산(Poly(dimethylsiloxane), PDMS)을 얇게 도포한 뒤, 상기 제조예 2-1에 따라 제조된 상판을 부착하였다. 이때, 상기 상판의 제2 친수성층(22103)의 패턴과 상기 하판의 제2 친수성층(21103)의 패턴이 서로 마주보는 상태에서 일치하는 형태를 갖도록 하였다. 이후, 진공을 통해 기포를 제거한 뒤 120℃ 오븐에서 30분 동안 반응시켜 상기 상판의 제2 친수성층(22103)의 패턴과 상기 하판의 제2 친수성층(21103)의 패턴 사이에 형성된 채널공간(230)을 포함하는 채널부(200)를 제조하였다.After thinly coating polydimethylsiloxane (PDMS) with high viscosity on the support part of the lower plate prepared according to Preparation Example 1-1, the upper plate prepared according to Preparation Example 2-1 was attached. At this time, the pattern of the second hydrophilic layer 22103 of the upper plate and the pattern of the second hydrophilic layer 21103 of the lower plate were made to have the same shape while facing each other. Thereafter, after removing air bubbles through a vacuum, the reaction was carried out in an oven at 120° C. for 30 minutes to form a channel space 230 formed between the pattern of the second hydrophilic layer 22103 of the upper plate and the pattern of the second hydrophilic layer 21103 of the lower plate. ) was prepared including a channel portion 200.
상기 하판의 상기 제2 친수성층(21103) 상에 위치하고, 상기 채널공간(230)과 연결된 포집공간(510)을 포함하는 포집부(500)를 포함하는 유체 포집 패치를 제조하였다.A fluid collecting patch including a collecting part 500 positioned on the second hydrophilic layer 21103 of the lower plate and including a collecting space 510 connected to the channel space 230 was manufactured.
실시예 2: 복수의 채널부를 포함하는 유체 포집 패치 제조Example 2: Fabrication of a fluid entrapment patch comprising a plurality of channel portions
도 4a는 본 발명 하나의 실시예에 따른 유체 포집 패치에서 복수의 채널부를 이용해 유체를 포집할 경우, 빠르게 유체를 포집할 수 있는 것을 설명한 것이다.FIG. 4A is a diagram illustrating that, when a fluid is collected using a plurality of channel units in a fluid collecting patch according to an embodiment of the present invention, the fluid can be quickly collected.
도 4a를 참고하여, 상기 실시예 1에 따라 제조된 7개의 채널부가 포집부를 중심으로 방사형으로 배치되고, 직경(diameter) 3 cm, 두께 1 mm인 유체 포집 패치를 제조하였다. 상기 유체 포집 패치는 하부에 0.1 mm 두께의 점착층을 포함하고, 도 4b에 실제 피부 부착 이미지를 나타내었다. Referring to FIG. 4A , the seven channel parts manufactured according to Example 1 were radially arranged around the collecting unit, and a fluid collecting patch having a diameter of 3 cm and a thickness of 1 mm was prepared. The fluid collection patch includes an adhesive layer having a thickness of 0.1 mm at the bottom, and an actual skin attachment image is shown in FIG. 4B .
실시예 3: 유체 포집 패치 제조Example 3: Preparation of Fluid Entrapment Patches
도 1a는 본 발명 하나의 실시예에 따른 유체 포집 패치의 제1 유연기판, 채널부 및 제2 유연기판의 단면도를 나타낸 것이고, 도 1b는 본 발명 하나의 실시예에 따른 유체 포집 패치의 단면도를 나타낸 것이다. 도 1d는 본 발명 하나의 실시예에 따른 유체 포집 패치의 구조 및 단면도, 채널부에서 유체 이동 현상을 간략화하여 나타낸 것이고, 도 1h는 본 발명 하나의 실시예에 따른 유체 포집 패치를 제조하는 방법에 관한 모식도이다. 도 1a, 1b, 1d 및 1h의 상-하판 결합을 참고하여 실시예 3의 유체 포집 패치를 제조하였다.1A is a cross-sectional view of a first flexible substrate, a channel portion, and a second flexible substrate of a fluid collecting patch according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view of a fluid collecting patch according to an embodiment of the present invention it has been shown 1D is a schematic view showing the structure and cross-sectional view of a fluid collection patch according to an embodiment of the present invention, and a fluid movement phenomenon in a channel part, and FIG. 1H is a method for manufacturing a fluid collection patch according to an embodiment of the present invention. It is a schematic diagram about The fluid collection patch of Example 3 was prepared with reference to the upper-lower plate bonding of FIGS. 1A, 1B, 1D and 1H.
제조예 1-1에 따라 제조된 하판 및 제조예 2-1에 따라 제조된 상판을 사용한 것 대신에 제조예 1-2에 따라 제조된 하판 및 제조예 2-2에 따라 제조된 상판을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유체 포집 패치를 제조하였다.Instead of using the lower plate prepared according to Preparation Example 1-1 and the upper plate prepared according to Preparation Example 2-1, the lower plate prepared according to Preparation Example 1-2 and the upper plate prepared according to Preparation Example 2-2 were used. A fluid collection patch was prepared in the same manner as in Example 1, except that.
비교예 1: 유체 포집 패치 제조Comparative Example 1: Preparation of a fluid collection patch
제조예 1-1에 따라 제조된 하판 대신에 비교제조예 1에 따라 제조된 하판을 사용하고, 제조예 2-1에 따라 제조된 상판 대신에 비교제조예 2에 따라 제조된 상판을 이용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 유체 포집 패치를 제조하였다.Except for using the lower plate prepared according to Comparative Preparation Example 1 instead of the lower plate prepared according to Preparation Example 1-1, and using the upper plate prepared according to Comparative Preparation Example 2 instead of the upper plate prepared according to Preparation Example 2-1 Then, a fluid collection patch was prepared in the same manner as in Example 1.
[시험예] [Test Example]
시험예 1: 유연기판 위 초발수/초친수 표면 제작에 관하여Test Example 1: Preparation of super water-repellent/super-hydrophilic surface on flexible substrate
도 1e는 제조예 2-1에 따라 제조된 상판에서, 발수성부/친수성부 표면의 화학구조 및 물 접촉각(표면에너지)을 나타낸 것이고, 도 1f는 실시예 1에 따라 제조된 유체 포집 패치의 패턴층에서 웻지 패턴 표면을 안정적으로 유지될 수 있도록 만드는 핵심 공정의 역할을 설명한 것이며, 제조예 2-1에 따라 제조된 상판을 1,000 사이클 인장시험 후 표면 상태를 광학현미경(OM) 이미지로 나타낸 것이다. 도 1g는 제조예 2-1에 따라 제조된 상판에서 발수성부/친수성부 각각 표면의 시간에 따른 접촉각 변화를 관찰 그래프로 나타낸 것이다.Figure 1e shows the chemical structure and water contact angle (surface energy) of the surface of the water repellent part/hydrophilic part in the upper plate prepared according to Preparation Example 2-1, and FIG. 1f is the pattern of the fluid collection patch prepared according to Example 1 The role of the core process for making the wedge pattern surface can be stably maintained in the layer is described, and the surface state of the upper plate prepared according to Preparation Example 2-1 after 1,000 cycles of tensile testing is shown as an optical microscope (OM) image. 1g is an observation graph showing the change in contact angle with time of each surface of the water repellent part/hydrophilic part in the upper plate prepared according to Preparation Example 2-1.
발수성부 표면의 경우 일반적으로 유연 고분자가 탄소를 기반으로 이루어져 소수성의 성질을 가지므로 표면을 마이크로/나노 사이즈의 요철이 있는 형태로 만들면 초발수성의 표면으로 만들 수 있다. 그러나 친수성부 표면의 경우, 초발수 표면 제작과 달리 유연 고분자의 표면 성질을 친수성으로 만들어줘야 하는데, 유연 고분자들의 경우 탄소 기반으로 이루어져 소수성을 띄며, O2 Plasma etching, UV treatment를 통해서 친수성으로 만들어 준다고 하더라도 유연 고분자의 경우 Chain-entanglement 현상에 의해서 반나절이면 소수성을 회복하게 된다. 따라서 근본적으로 친수성 성질이 유지 가능한 표면을 제작하기 위해서는 Chain-entanglement가 일어나지 않는 물질로 표면을 만들어야 한다. 하지만 일반적으로 Chain-entanglement가 일어나지 않는 고분자의 경우, 인장에 약한 특성을 갖는다. 따라서 이상적인 표면 구조체의 제작을 위해, 기판 전체적으로는 유연하면서도 표면에너지는 안정적으로 유지할 수 있는 특성의 구조체를 고안하여야 했다.In the case of the surface of the water-repellent part, in general, the flexible polymer is carbon-based and has hydrophobic properties. However, in the case of the surface of the hydrophilic part, unlike the production of super water - repellent surface, the surface properties of the flexible polymer must be made hydrophilic. However, in the case of flexible polymers, hydrophobicity is recovered in half a day due to chain-entanglement. Therefore, in order to produce a surface that can fundamentally maintain hydrophilic properties, it is necessary to make the surface with a material that does not cause chain-entanglement. However, in general, polymers that do not undergo chain-entanglement have weak tensile properties. Therefore, in order to fabricate an ideal surface structure, it was necessary to devise a structure with the characteristics of being able to maintain the surface energy stably while being flexible throughout the substrate.
도 1e를 참고하면, 본 발명은 PDMS 기판 위에 친수성 성질을 가지며 시간에 따른 표면에너지 변화가 크지 않은 실리카 파티클을 화학 결합시킴으로써 요철이 있는 형태의 친수성 표면을 제작하였고, 결과적으로 초친수성을 띄는 표면을 제작할 수 있는 것을 확인하였다.Referring to Figure 1e, the present invention produced a hydrophilic surface with irregularities by chemically bonding silica particles having hydrophilic properties and not having a large change in surface energy over time on a PDMS substrate, and as a result, a surface with super-hydrophilic properties It was confirmed that it could be produced.
도 1f를 참고하면, 제조예 2-1에 따라 제조된 상판은 발수성부/친수성부 표면 모두, PVA 고분자를 통해 강하게 결합되어 물방울이 떨어지는 세기에 관계 없이 안정적으로 형태를 유지하였으며, 인장 시 실리카 파티클 사이의 간격이 벌어지기는 하였지만, PDMS와 강하게 결합되어 표면에너지를 안정적으로 유지하는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 1f , the upper plate prepared according to Preparation Example 2-1 was strongly bonded to both the water-repellent part/hydrophilic part surface through the PVA polymer and maintained its shape stably regardless of the strength of the droplet, and silica particles during tension. Although the gap between them is widened, it can be confirmed that the surface energy is stably maintained by strongly bonding with the PDMS.
도 1g를 참고하면, 제조예 2-1에 따라 제조된 상판에서, 초발수성 성질은 시간에 관계없이 유지되는 경향을 보였으며, 초친수성 성질의 경우 약 2주 이상 안정적으로 유지되는 것을 확인할 수 있다.Referring to Figure 1g, in the top plate prepared according to Preparation Example 2-1, the superhydrophobic property showed a tendency to be maintained regardless of time, and it can be confirmed that the superhydrophilic property is stably maintained for about 2 weeks or more. .
시험예 2: 웻지 패턴의 웻지 각도에 따른 속도 변화Test Example 2: Speed change according to the wedge angle of the wedge pattern
도 2c는 제조예 2-1에 따라 제조된 상판에서 패턴층의 웻지 각도에 따른 Laplace pressure의 변화 및 속도 변화를 나타낸 그래프이다.FIG. 2c is a graph showing the change in laplace pressure and the change in speed according to the wedge angle of the pattern layer in the upper plate manufactured according to Preparation Example 2-1.
발수성부/친수성부 웻지패턴 위에서 물방울의 이동 현상은 패턴 위 물방울의 경계면 위치에 따른 곡률 차이 및 유체의 표면장력에 의해 발생하는 Laplace pressure에 의해서 발생한다. 따라서 물방울을 효과적으로 이동시키기 위해서는 Laplace pressure를 극대화 시켜야 하는데, 이를 위해서는 (1) 초발수/초친수 표면의 접촉각(표면에너지) 차이를 극대화 시켜야 하며, (2) 웻지앵글을 조절하여 위치에 따른 표면에너지의 변화율을 증가시켜야 하고, (3) Droplet의 좌우 너비가 웻지패턴의 너비보다 커서 초발수/초친수 경계면을 중심으로 초발수 표면으로 일정 정도 볼록하게 튀어 나와, 곡률에 의한 Laplace pressure가 존재할 수 있도록 웻지패턴을 디자인해야 한다. 이때, 첫번째로 조건 (1)의 경우 초발수 표면의 Contact angle을 160°이상으로 제작, 초친수 표면을 ~0°로 제작하여 그 차이를 극대화 한 상태로 고정하였다. 그러나 조건 (2)와 조건 (3)의 경우 반비례하는 경향이 있어 실험적으로 적절한 값을 찾기 위해서 조건 실험을 진행하였다.The movement of water droplets on the water repellent/hydrophilic wedge pattern is caused by the difference in curvature according to the location of the interface of the water drop on the pattern and the laplace pressure generated by the surface tension of the fluid. Therefore, in order to move water droplets effectively, the Laplace pressure must be maximized. (3) The width of the left and right of the droplet is larger than the width of the wedge pattern so that it protrudes convexly to the super-repellent surface centering on the super-hydrophobic/super-hydrophilic interface, so that Laplace pressure due to curvature can exist. We need to design a wedge pattern. At this time, first, in the case of condition (1), the contact angle of the super water-repellent surface was manufactured to be 160° or more, and the super-hydrophilic surface was manufactured to 0°, and the difference was maximized and fixed. However, conditions (2) and (3) tend to be inversely proportional, so a conditional experiment was conducted to find an experimentally appropriate value.
도 2c를 참고하면, 표면에너지에 의해서 Droplet을 움직이는 힘은 조건 (2)에 따라 Wedge angle이 커질수록 커지는 특성을 보였다(Tilting angle을 변화시켜 가며 물방울에 작용하는 중력의 세기를 조절하여, 물방울에 작용하는 표면에너지에 의한 힘을 계산하였다). 그러나 평면에서 물방울이 이동하는 속도의 경우 Wedge angle이 3.4°일 때 가장 빠르게 움직이는 것을 볼 수 있었는데, 이러한 현상은 조건 (3)과 관련된 것으로 웻지 앵글(Wedge angle)이 너무 클 경우 움직이는 Droplet의 너비가 웻지 패턴의 너비보다 작아지는 시간이 빨라져 초발수/초친수 경계면에서 물방울의 형태가 빠르게 볼록한 형태에서 오목한 형태로 변하게 되고, 이로 인해 곡률이 변하여 더이상 Laplace pressure의 영향을 받지 못해 이동속도가 떨어지기 때문인 것으로 추측할 수 있었다.Referring to Figure 2c, the force that moves the droplet by the surface energy shows a characteristic that increases as the wedge angle increases according to condition (2) (by changing the tilting angle and controlling the strength of gravity acting on the droplet, The force due to the acting surface energy was calculated). However, in the case of the moving speed of the droplet on the plane, it was observed that the moving droplet moved the fastest when the wedge angle was 3.4°. This phenomenon is related to condition (3). If the wedge angle is too large, the width of the moving droplet is This is because the time to become smaller than the width of the wedge pattern becomes faster, and the shape of the water droplet quickly changes from a convex shape to a concave shape at the super-hydrophobic/super-hydrophilic interface. could be inferred that
따라서 결과적으로 유체를 가장 빠르게 움직일 수 있는 웻지 패턴은 웻지 앵글이 3.4°인 경우라는 것을 확인할 수 있다.Therefore, as a result, it can be confirmed that the wedge pattern that can move the fluid the fastest is the case where the wedge angle is 3.4°.
시험예 3: 웻지 패턴을 포함하는 적층체의 열린 구조와 밀폐 구조 비교Test Example 3: Comparison of open and closed structures of laminates including wedge patterns
도 2d는 제조예 2-1에 따라 제조된 하판만 이용한 경우(열린 구조)와 실시예 1에 따라 제조된 유체 포집 패치를 이용할 경우(밀폐 구조) 각각의 웻지 패턴 상에 유체(땀)이 존재할 때 부피 및 면적의 차이를 비교하여 나타낸 것이다.FIG. 2d shows that fluid (sweat) is present on each wedge pattern when only the lower plate manufactured according to Preparation Example 2-1 is used (open structure) and when the fluid collection patch manufactured according to Example 1 is used (closed structure) It is shown by comparing the difference in volume and area.
도 2d를 참고하면, 열린 구조의 발수성부/친수성부 웻지 패턴 위에 있는 물방울은 중력에 의한 영향을 많이 받으며, 표면의 기울기에 따라 유체의 이동속도가 크게 영향 받는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 열린 구조 웻지 패턴 채널의 경우 신체 부착시 신체 움직임에 관계없이 물방울을 안정적으로 이동시키지 못한다는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 2D , it can be seen that the water droplets on the open structure of the water-repellent/hydrophilic wedge pattern are greatly affected by gravity, and the movement speed of the fluid is greatly affected by the slope of the surface. Therefore, it can be confirmed that, in the case of an open wedge pattern channel, water droplets cannot stably move regardless of body movement when the body is attached.
이러한 현상을 극복하기 위해서는 유체에 작용하는 중력에 의한 힘을 줄이고, 표면에너지에 의한 힘을 극대화 시켜야 하는데, 이를 위해서 채널 내에서 이동하는 유체가 표면에너지의 영향을 배로 받는 동시에 상대적으로 중력에는 영향을 적게 받을 수 있는 구조가 요구되고, 본 발명 하나의 실시예에 따라 제조된 적층체 두 개를 이용해 상기 적층체가 마주보는 구조(밀폐 구조)를 고안하였다.In order to overcome this phenomenon, it is necessary to reduce the force due to gravity acting on the fluid and maximize the force due to surface energy. A structure that can receive less is required, and a structure (sealing structure) in which the laminate is facing each other is devised using two laminates manufactured according to an embodiment of the present invention.
도 2e는 실시예 1에 따라 제조된 유체 포집 패치에서 채널 공간의 높이 변화에 따른 상기 채널 공간에 위치한 유체의 부피와 길이를 비교하여 나타낸 것이다.FIG. 2e shows a comparison of the volume and length of the fluid located in the channel space according to the change in the height of the channel space in the fluid collecting patch manufactured according to Example 1. FIG.
도 2e를 참고하면, 상기 채널 공간의 높이를 조절함으로써 상기 채널 공간에 위치한 유체의 높이를 제한함으로써 유체의 부피 대비 표면적의 넓이를 증가시켜 유체가 받는 표면 에너지에 의한 힘을 극대화할 수 있다.Referring to FIG. 2E , by controlling the height of the channel space, by limiting the height of the fluid located in the channel space, the area of the surface area relative to the volume of the fluid is increased, thereby maximizing the force due to the surface energy received by the fluid.
시험예 4: 웻지 패턴과 스트라이프 패턴의 유체 이동속도 비교Test Example 4: Comparison of fluid movement speed between wedge pattern and stripe pattern
도 2f는 실시예 1에 따라 제조된 유체 포집 패치의 채널부(우측 그림)와 비교예 1에 따라 제조된 유체 포집 패치(좌측 그림)의 채널부의 유체 이동속도를 비교하여 나타낸 것이다. FIG. 2f shows a comparison of the fluid movement speed of the channel part (right figure) of the fluid collecting patch manufactured according to Example 1 and the channel part of the fluid collecting patch manufactured according to Comparative Example 1 (left figure).
도 2f를 참고하면, 웻지 패턴을 포함하는 실시예 1에 따라 제조된 유체 포집 패치(우측 그림)가 훨씬 더 빠른 속도로 유체(땀)을 이동시키는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 2F , it can be seen that the fluid collection patch (picture on the right) prepared according to Example 1 including a wedge pattern moves fluid (sweat) at a much faster rate.
시험예 5: 실제 피부 부착시 신체 움직임과 관계없이 땀 포집 가능 여부 확인Test Example 5: Check whether sweat can be collected regardless of body movement when actually attaching to the skin
도 3a는 실시예 1에 따라 제조된 유체 포집 패치 (웻지 패턴)의 기울기를 30°, 60°, 90°, 120°, 150°, 180°로 변화시켜 가며, 중력변화에 따른 유체의 이동속도 변화를 관찰, 측정하여 그래프로 나타낸 것이고, 도 3b는 상기 도 3a를 측정할 때 초고속 카메라로 유체의 이동을 실제 관찰한 사진이다. Figure 3a is changing the inclination of the fluid collecting patch (wedge pattern) prepared according to Example 1 to 30 °, 60 °, 90 °, 120 °, 150 °, 180 °, the movement speed of the fluid according to the change in gravity The change is observed and measured and shown as a graph, and FIG. 3B is a photograph of actually observing the movement of the fluid with a high-speed camera when measuring FIG. 3A.
도 3a 및 3b를 참고하면, 기울기를 변화시켜 가며 유체의 이동 속도를 관찰해본 결과, 중력에 관계없이 매우 빠른 속도로 유체 이동이 가능하다는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIGS. 3A and 3B , as a result of observing the moving speed of the fluid while changing the slope, it can be confirmed that the fluid can move at a very high speed regardless of gravity.
따라서 결과적으로 90도 기울어진 상태는 물론, 뒤집어진 상태에서도 빠른 유체 포집이 가능하다는 것을 확인할 수 있다.Therefore, as a result, it can be confirmed that fast fluid collection is possible not only in a 90 degree tilted state but also in an inverted state.
시험예 6: 포집부에서 땀이 포집되는 속도 비교Test Example 6: Comparison of the rate at which sweat is collected in the collecting unit
도 4c는 실시예 1에 따라 제조된 유체 포집 패치와 비교예 1에 따라 제조된 유체 포집 패치를 사용할 경우, 각각의 유체가 모이는 감지부에서 유체가 포집되는 속도를 비교하여 나타낸 것이다. FIG. 4c shows a comparison of the speed at which the fluid is collected by the sensing unit where each fluid is collected when the fluid collecting patch prepared according to Example 1 and the fluid collecting patch prepared according to Comparative Example 1 are used.
도 4c를 참고하면, 기존 마이크로플루이딕스 채널과 유사한 스트라이프 패턴을 포함하는 유체 포집 패치(비교예 1)의 경우 유체가 채널을 채우며 이동하므로 채널을 채우는데 100초 이상의 시간이 걸리는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 4C , in the case of the fluid collection patch (Comparative Example 1) including a stripe pattern similar to that of the existing microfluidics channel, it can be seen that it takes more than 100 seconds to fill the channel because the fluid moves while filling the channel.
반면에, 웻지 패턴을 포함하는 유체 포집 패치(실시예 1)의 경우, 채널에 유입된 유체가 포집부로 바로 이동하여 포집되므로 초고속 카메라로 관찰, 기록한 결과 훨씬 더 빠르고 효율적인 포집이 가능하다는 것을 확인할 수 있다.On the other hand, in the case of the fluid collection patch (Example 1) including the wedge pattern, the fluid flowing into the channel moves directly to the collection unit and is collected, so it can be confirmed that much faster and more efficient collection is possible as a result of observation and recording with a high-speed camera. have.
시험예 7: 복수의 채널부를 이용할 경우, 유체 포집 패치에서 웻지 패턴의 우수성 확인Test Example 7: Confirmation of superiority of wedge pattern in fluid collection patch when using a plurality of channel parts
시험예 7-1: 계산 모델을 이용하여 포집부를 유체로 채우는데 걸리는 시간 예측 비교Test Example 7-1: Comparison of prediction of time taken to fill the collecting unit with a fluid using a calculation model
도 4d는 마이크로플루이딕스 채널을 이용하지 않은 경우(No micro-channel), 기존 마이크로플루이딕스 채널을 이용한 경우(Micro-channel), 실시예 2에 따라 제조된 유체 포집 패치(Wedge patterned channel)를 이용한 경우를 대상으로 포집부를 채우는데 걸리는 시간(Sampling time)을 계산 모델을 이용해 예측하여 그래프로 나타낸 것이다. 상세하게는 상기 계산모델은 포집부에 7개의 채널부가 연결된 것으로 한정하여 예측하였다.FIG. 4d shows a case in which a microfluidics channel is not used (No micro-channel), a case in which an existing microfluidics channel is used (Micro-channel), and a fluid trapping patch prepared according to Example 2 (Wedge patterned channel) is used. In this case, the sampling time required to fill the collection unit is predicted using a computational model and displayed as a graph. In detail, the calculation model predicted by limiting the 7 channel units to the collection unit.
상기 기존 마이크로플루이딕스 채널은 절단면이 직사각형 구조인 관의 형태를 가졌으며 윗면 및 아랫면이 친수성 물질로 코팅(바닥면을 전면 코팅, 초발수면 없음)된 채널부를 포함하는 것이다. 기존 마이크로플루이딕스 채널은 스트라이프 패턴이 있지는 않지만 코팅된 친수성 표면의 넓이 변화가 없으므로 비교예 1의 스트라이프 패턴을 갖는 유체 포집 패치와 유사한 구조를 가지며 유체가 이동하는 현상 역시 비교예 1의 유체 포집 패치와 거의 동일하다. The existing microfluidics channel has the shape of a tube having a rectangular structure in cut, and includes a channel portion in which the upper and lower surfaces are coated with a hydrophilic material (the bottom surface is coated on the entire surface, there is no super water-repellent surface). The existing microfluidics channel does not have a stripe pattern, but since there is no change in the area of the coated hydrophilic surface, it has a structure similar to that of the fluid collection patch having the stripe pattern of Comparative Example 1, and the phenomenon of fluid movement is also similar to that of the fluid collection patch of Comparative Example 1. Almost identical.
도 4d를 참고하면, 채널부가 없는 포집부를 피부에 부착해 놓은 경우(No micro-channel), 유체 포집이 가능한 면적이 적어 전체적인 포집 속도가 줄어들어, 포집부를 유체로 채우는데 상대적으로 가장 많은 시간이 걸린 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 4D , when the collecting unit without the channel unit is attached to the skin (No micro-channel), the overall collecting speed is reduced due to the small area that can collect the fluid, and it takes relatively the most time to fill the collecting unit with the fluid. that can be checked
기존의 마이크로플루이딕스 채널을 이용한 경우, 채널을 이용하지 않은 경우보다 포집 면적이 넓어져 전체 포집 속도가 증가하여, 포집부를 채우는데 걸리는 시간이 줄어든 것을 확인할 수 있다. 하지만, 기존의 마이크로플루이딕스 채널을 이용한 경우, 감지부뿐만 아니라 마이크로플루이딕스 채널 역시 유체로 채워야 포집이 가능하므로 실시예 2에 따라 제조된 유체 포집 패치(Wedge patterned channel)보다 포집 효율이 떨어지므로 샘플링하는데 시간이 더 많이 걸리는 것을 확인할 수 있다.In the case of using the existing microfluidics channel, it can be seen that the collection area is wider than when the channel is not used, so that the total collection speed is increased, and the time taken to fill the collection unit is reduced. However, when the existing microfluidics channel is used, not only the sensing unit but also the microfluidics channel must be filled with a fluid to collect it. You can see that it takes more time to do it.
실시예 2에 따라 제조된 유체 포집 패치(Wedge patterned channel)를 이용한 경우 역시 포집 면적이 넓어져 전체 포집 속도가 증가하였는데, 이때 마이크로플루이딕스 채널과 달리 채널부 자체에 남는 유체의 양은 거의 없으므로 포집에 걸리는 시간이 상대적으로 짧아진 것을 확인할 수 있다.In the case of using the fluid collecting patch (Wedge patterned channel) prepared according to Example 2, the collecting area was also enlarged and the total collecting speed was increased. It can be seen that the time taken is relatively short.
시험예 7-2: 상기 예측 결과를 증명하기 위한 실험Test Example 7-2: Experiment to prove the prediction result
도 4e는 상기 도 4d의 예측 결과를 증명하기 위해 인공 땀 분비 시스템을 이용해 2μL/min-cm2의 속도로 땀을 주입하였을 때, 실시예 2에 따라 제조된 유체 포집 패치에 땀이 모이는 현상을 시간에 따라 관찰한 결과를 나타낸 것이고, 도 4f는 상기 도 4d의 예측 결과를 증명하기 위해 도 4e와 같은 조건에서 실시예 2에 따라 제조된 유체 포집 패치의 포집부에 땀이 채워지는 시간을 측정한 것이다. FIG. 4e shows the phenomenon in which sweat is collected in the fluid collection patch prepared according to Example 2 when sweat is injected at a rate of 2 μL/min-cm 2 using an artificial sweat secretion system to prove the prediction result of FIG. 4D. It shows the results observed over time, and Fig. 4f is a measurement of the time the sweat is filled in the collecting part of the fluid collecting patch prepared according to Example 2 under the same conditions as in Fig. 4e to prove the predicted result of Fig. 4d. did it
상세하게는, 도 4f는 상기 유체 포집 패치의 포집부에 땀이 채워지는 시간 측정을 총 3회 시도하여 각각 검은색(1차), 빨간색(2차), 파란색(3차)로 표시하여 나타낸 것이고, 상기 땀이 채워지는 시간은 전극에 땀이 접촉했을 때 분리된 전극 사이의 임피던스가 변하는 현상을 이용해 측정한 것이다. In detail, FIG. 4f shows a total of three attempts to measure the time that sweat is filled in the collecting part of the fluid collecting patch, and is displayed in black (primary), red (secondary), and blue (tertiary), respectively. and the time for the sweat to be filled is measured using a phenomenon in which the impedance between the separated electrodes changes when the sweat contacts the electrodes.
도 4e를 참고하면, 포집부를 가득 채우는데 까지 걸리는 시간을 샘플링 타임으로 정하고, 땀 주입 속도에 따라서 포집부가 채워지는 샘플링 타임을 카메라를 통해 관찰해 본 결과, 예측 결과와 유사한 시간 안에 포집부가 채워지는 것을 육안으로 확인할 수 있다.Referring to FIG. 4E, the time it takes to fill the collecting unit is set as the sampling time, and the sampling time at which the collecting unit is filled according to the sweat injection rate is observed through the camera. As a result, the collecting unit is filled in a time similar to the predicted result. can be visually confirmed.
도 4f를 참고하면, 포집부에 습도 센서를 부착, 시간에 따른 임피던스 변화를 측정해 본 결과, 예측 결과와 일치하는 샘플링 시간 이후에 임피던스 값의 변화가 생기는 것을 확인함으로써 예측 결과와 실험 결과가 상당히 유사한 결과를 보여주는 것을 확인할 수 있다. 또한, 1차(검은색 라인), 2차(빨간색 라인), 3차(파란색 라인) 시도 모두 비슷한 시간안에 땀 포집부를 채우는 결과를 확인할 수 있다.Referring to FIG. 4f, as a result of measuring the impedance change with time by attaching a humidity sensor to the collection unit, it was confirmed that the change in the impedance value occurred after the sampling time consistent with the predicted result, so that the predicted and experimental results were significantly improved. It can be seen that similar results are shown. In addition, it can be seen that the first (black line), the second (red line), and the third (blue line) attempts all fill the sweat collection unit within a similar time.
시험예 7-3: 실제 피부 위에서 상기 예측 결과를 증명하기 위한 실험Test Example 7-3: Experiment to prove the predicted result on real skin
도 4g는 상기 도 4f에서 진행한 실험을 실제 피부 위에서 진행한 결과를 나타낸 것으로, 센서 및 패치를 실제 피부에 부착한 상태로 사이클을 탈 경우 임피던스 값이 변화하는 데까지 걸리는 시간을 측정한 것이다. FIG. 4G shows the results of the experiment performed in FIG. 4F on the actual skin, and the time it takes for the impedance value to change is measured when riding a cycle with the sensor and the patch attached to the actual skin.
도 4g를 참고하면, 실제 피부 위에 패치 부착 후 습도 센서를 결합하여 샘플링 시간을 측정해 본 결과, 약 1분에서 2분 사이에 임피던스 값이 변화되는 것을 확인할 수 있었고, 이를 통해 실제 피부 위에서 역시 샘플링이 빠르게 이루어진다는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 4G , after attaching the patch on the actual skin and combining the humidity sensor to measure the sampling time, it was confirmed that the impedance value changed between about 1 minute and 2 minutes, and through this, it was also sampled on the actual skin. You can see that this happens quickly.
시험예 8: 유체 포집 패치와 화학 센서 결합Test Example 8: Combination of fluid collection patch and chemical sensor
도 5a는 본 발명 하나의 실시예에 따른 유체 포집 패치와 웨어러블 땀 센서를 결합한 형태를 그림으로 나타낸 것이다. 도 5b는 도 5a를 참고하여 실시예 2에 따라 제조된 유체 포집 패치와 웨어러블 글루코스 센서를 결합하여 땀에 있는 글루코스 농도를 측정, 혈당 농도와 비교하여 나타낸 것이다.5A is a diagram illustrating a form in which a fluid collecting patch and a wearable sweat sensor are combined according to an embodiment of the present invention. 5B is a diagram illustrating the measurement of the glucose concentration in sweat by combining the fluid collection patch prepared according to Example 2 and the wearable glucose sensor with reference to FIG. 5A and comparing it with the blood glucose concentration.
도 5b를 참고하면, 패치를 실제 피부 위에 붙인 뒤, 웨어러블 글루코스 센서를 결합하여 운동 중에 땀을 포집하여 측정해 본 결과, 혈액 내 포도당의 농도와 상관 관계가 있음을 확인할 수 있었으며, 이를 통해 약 10~15분 정도의 시간 차이를 두고 혈당과 땀의 농도 변화를 지속적으로 측정 가능하며, 패치가 실용적으로 사용 가능한 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5B , after attaching the patch to the actual skin, a wearable glucose sensor was combined to collect and measure sweat during exercise, and as a result, it was confirmed that there is a correlation with the concentration of glucose in the blood. It is possible to continuously measure changes in blood sugar and sweat concentration with a time difference of about 15 minutes, and it can be confirmed that the patch is practically usable.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention. do.
본 발명의 피부 부착형 유체 포집 패치는 빠른 속도로 유체를 포집할 수 있고, 피부 부착시 신체 움직임에 관계 없이 유체를 포집할 수 있다.The skin-attached fluid collection patch of the present invention can collect fluid at a high speed, and can collect fluid regardless of body movement when the skin is attached.
또한, 본 발명의 피부 부착형 유체 포집 패치는 다양한 종류의 센서와 결합하여 사용 가능하므로 센서 사용의 효용가치를 전반적으로 높여줄 수 있다.In addition, since the skin-attached fluid collection patch of the present invention can be used in combination with various types of sensors, it is possible to increase the overall utility value of using the sensor.
또한, 본 발명의 피부 부착형 유체 포집 패치는 초발수/초친수 웻지 패턴 위에서 물방울이 이동하는 현상을 이용하여, 채널에 들어온 유체의 자발적인 이동이 가능하다.In addition, the skin-attached fluid collection patch of the present invention enables the spontaneous movement of the fluid entering the channel by using a phenomenon in which water droplets move on the super-hydrophobic/super-hydrophilic wedge pattern.

Claims (20)

  1. 제1 유연기판;a first flexible substrate;
    상기 제1 유연기판 상에 형성된 채널부; a channel portion formed on the first flexible substrate;
    상기 채널부 상에 형성된 제2 유연기판; 및a second flexible substrate formed on the channel part; and
    상기 제1 유연기판과 상기 제2 유연기판 사이에 위치하고, 상기 채널부의 외측에 형성되는 기둥을 포함하는 지지부;를 포함하고,and a support part positioned between the first flexible substrate and the second flexible substrate and including a column formed outside the channel part; and
    상기 채널부는the channel part
    상기 제1 유연기판 상에 형성되고, 친수성 표면을 갖는 제1 친수성부 및 발수성 표면을 갖는 제1 발수성부를 포함하는 제1 패턴층;a first pattern layer formed on the first flexible substrate and including a first hydrophilic part having a hydrophilic surface and a first water repellent part having a water repellent surface;
    상기 제1 패턴층 상에 이격되어 형성되고, 친수성 표면을 갖는 제2 친수성부 및 발수성 표면을 갖는 제2 발수성부를 포함하는 제2 패턴층; 및a second pattern layer spaced apart from the first pattern layer and including a second hydrophilic part having a hydrophilic surface and a second water repellent part having a water repellent surface; and
    상기 제1 패턴층과 상기 제2 패턴층 사이에 형성된 채널 공간;을 포함하는 것인 유체 포집 패치.The fluid collection patch comprising a; channel space formed between the first pattern layer and the second pattern layer.
  2. 제1항에 있어서,According to claim 1,
    상기 친수성 표면이 초친수성 표면이고, 상기 발수성 표면이 초발수성 표면인 것을 특징으로 하는 유체 포집 패치.wherein the hydrophilic surface is a superhydrophilic surface, and the water repellent surface is a superhydrophobic surface.
  3. 제1항에 있어서,According to claim 1,
    상기 친수성 표면의 수접촉각이 0 내지 20˚이고, 상기 발수성 표면의 수접촉각이 120 내지 180˚인 것을 특징으로 하는 유체 포집 패치.The hydrophilic surface has a water contact angle of 0 to 20˚, and the water repellent surface has a water contact angle of 120 to 180˚.
  4. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 친수성 표면 및 발수성 표면이 각각 미세 요철(凹凸) 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 유체 포집 패치.The fluid collection patch, characterized in that the hydrophilic surface and the water-repellent surface each have a fine concavo-convex shape.
  5. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 제1 패턴층 및 제2 패턴층이 서로 상응하는 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 유체 포집 패치.The fluid collection patch, characterized in that the first patterned layer and the second patterned layer have patterns corresponding to each other.
  6. 제5항에 있어서,6. The method of claim 5,
    상기 제1 친수성부 및 상기 제2 친수성부가 각각 패치의 중심에서 수평방향 가장자리로 직경이 감소하는 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 유체 포집 패치.The fluid collection patch, characterized in that the first hydrophilic portion and the second hydrophilic portion each has a pattern in which the diameter decreases from the center of the patch to the edge in the horizontal direction.
  7. 제6항에 있어서,7. The method of claim 6,
    상기 패턴이 웻지(wedge) 패턴인 것을 특징으로 하는 유체 포집 패치.The fluid collection patch, characterized in that the pattern is a wedge pattern.
  8. 제1항에 있어서,According to claim 1,
    상기 제1 발수성부가 제1' 발수성부 및 상기 제1' 발수성부와 이격되어 위치하는 제1" 발수성부를 포함하고,The first water-repellent portion includes a first 'water-repellent portion and a first "water-repellent portion located spaced apart from the first water-repellent portion,
    상기 제1 친수성부가 상기 제1' 발수성부와 상기 제1" 발수성부 사이에 위치하고,The first hydrophilic portion is located between the first 'water-repellent portion and the first" water-repellent portion,
    상기 제2 발수성부가 제2' 발수성부 및 상기 제2' 발수성부와 이격되어 위치하는 제2" 발수성부를 포함하고,The second water-repellent portion includes a second 'water-repellent portion and a second" water-repellent portion positioned spaced apart from the second water-repellent portion,
    상기 제2 친수성부가 상기 제2' 발수성부와 상기 제2" 발수성부 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 유체 포집 패치.The second hydrophilic portion is located between the second' water-repellent portion and the second"water-repellent portion.
  9. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 제1 친수성부 및 상기 제2 친수성부가 각각 독립적으로 상기 기둥과 접하지 않는 것을 특징으로 하는 유체 포집 패치.The first hydrophilic part and the second hydrophilic part are each independently fluid collection patch, characterized in that not in contact with the pillar.
  10. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 제1 친수성부 또는 제2 친수성부가 각각 친수성 고분자 및 친수성 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 포집 패치.The first hydrophilic part or the second hydrophilic part comprises a hydrophilic polymer and hydrophilic particles, respectively.
  11. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 제1 발수성부 또는 제2 발수성부가 각각 발수성 물질을 포함 하는 것을 특징으로 하는 유체 포집 패치.The fluid collection patch, characterized in that the first water repellent portion or the second water repellent portion each comprises a water repellent material.
  12. 제1항에 있어서,According to claim 1,
    상기 유체 포집 패치가 포집부; 및 상기 포집부 상에 위치하고, 상기 채널공간과 연결된 포집공간;을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 포집 패치.The fluid collecting patch is a collecting unit; and a collection space located on the collection unit and connected to the channel space.
  13. 제12항에 있어서,13. The method of claim 12,
    상기 유체 포집 패치가 the fluid collection patch
    복수의 채널부를 포함하고,including a plurality of channel units,
    복수의 상기 채널부가 상기 포집부를 중심으로 방사형으로 배치된 것을 특징으로 하는 유체 포집 패치.A fluid collection patch, characterized in that the plurality of channel portions are radially disposed around the collection portion.
  14. 제12항에 있어서,13. The method of claim 12,
    상기 유체 포집 패치가 혈당센서, 젖산센서, 알코올센서 및 전해질센서로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 센서를 추가로 포함하고, 상기 센서가 상기 포집공간 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 유체 포집 패치.The fluid collection patch, characterized in that the fluid collection patch further comprises at least one sensor selected from the group consisting of a blood glucose sensor, a lactic acid sensor, an alcohol sensor, and an electrolyte sensor, wherein the sensor is located on the collection space.
  15. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 유체 포집 패치가 the fluid collection patch
    상기 제1 유연기판 및 상기 제1 친수성부를 수직 방향으로 관통하는 복수의 유체 투입구; 및a plurality of fluid inlets penetrating the first flexible substrate and the first hydrophilic part in a vertical direction; and
    상기 제1 유연기판 하부에 위치하는 점착층;을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 포집 패치.The fluid collection patch, characterized in that it further comprises; an adhesive layer located under the first flexible substrate.
  16. (a) 제1 유연기판과, 상기 제1 유연기판 상에 형성된 기둥을 포함하는 지지부와, 상기 제1 유연기판 상에 형성되고, 친수성 표면을 갖는 제1 친수성부 및 발수성 표면을 갖는 제1 발수성부를 포함하는 제1 패턴층을 포함하는 하판을 제조하는 단계;(a) a first flexible substrate, a support portion including a pillar formed on the first flexible substrate, and a first water repellent portion formed on the first flexible substrate and having a hydrophilic surface and a water repellent surface manufacturing a lower plate including a first pattern layer including a portion;
    (b) 제2 유연기판과, 상기 제2 유연기판 상에 형성되고 친수성 표면을 갖는 제2 친수성부 및 발수성 표면을 갖는 제2 발수성부를 포함하는 제2 패턴층을 포함하는 상판을 제조하는 단계;(b) manufacturing an upper plate comprising a second flexible substrate and a second pattern layer formed on the second flexible substrate and including a second hydrophilic part having a hydrophilic surface and a second water repellent part having a water repellent surface;
    (c) 상기 하판의 지지부 상에 상기 상판의 제2 유연기판을 위치시켜 제1항에 따른 유체 포집 패치를 제조하는 단계;를 (c) positioning the second flexible substrate of the upper plate on the support part of the lower plate to prepare the fluid collection patch according to claim 1;
    포함하는 유체 포집 패치의 제조방법.A method of manufacturing a fluid collection patch comprising a.
  17. 제16항에 있어서,17. The method of claim 16,
    상기 단계 (a)가The step (a) is
    (a-1) 기둥을 포함하는 지지부 및 상기 지지부와 결합된 제1 유연기판을 준비하고 상기 유연기판의 표면을 친수성으로 표면처리하는 단계;(a-1) preparing a support portion including a pillar and a first flexible substrate coupled to the support portion, and surface-treating the surface of the flexible substrate to be hydrophilic;
    (a-2) 표면처리된 상기 제1 유연기판의 친수성 표면에 친수성 입자 및 친수성 고분자를 포함하는 용액을 코팅하여 제1 친수성층을 형성하는 단계;(a-2) forming a first hydrophilic layer by coating a solution containing hydrophilic particles and a hydrophilic polymer on the hydrophilic surface of the surface-treated first flexible substrate;
    (a-3) 상기 제1 친수성층에 발수성 물질을 포함하는 용액을 코팅하여 상기 제1 친수성층 상에 발수성층을 형성하는 단계;(a-3) forming a water repellent layer on the first hydrophilic layer by coating a solution containing a water repellent material on the first hydrophilic layer;
    (a-4) 상기 발수성층 표면을 친수성으로 표면처리하는 단계; 및(a-4) surface-treating the surface of the water-repellent layer to be hydrophilic; and
    (a-5) 표면처리된 상기 발수성층의 친수성 표면에 친수성 입자 및 친수성 고분자를 포함하는 용액을 코팅하여 제2 친수성층을 형성하여 상기 하판을 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 포집 패치의 제조방법.(a-5) coating the hydrophilic surface of the surface-treated water-repellent layer with a solution containing hydrophilic particles and a hydrophilic polymer to form a second hydrophilic layer to prepare the lower plate; Fluid collection comprising a A method for manufacturing a patch.
  18. 제16항에 있어서,17. The method of claim 16,
    상기 단계 (a)가The step (a) is
    (a-1') 기둥을 포함하는 지지부 및 상기 지지부와 결합된 제1 유연기판을 준비하는 단계;(a-1') preparing a support portion including a pillar and a first flexible substrate coupled to the support portion;
    (a-2') 상기 제1 유연기판에 발수성 물질을 포함하는 용액을 코팅하여 상기 제1 유연기판 상에 제1 발수성부를 형성하는 단계; 및(a-2') forming a first water repellent part on the first flexible substrate by coating a solution containing a water repellent material on the first flexible substrate; and
    (a-3') 상기 제1 발수성부의 일부를 친수성으로 처리하여 제1 친수성부를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 포집 패치의 제조방법.(a-3') forming a first hydrophilic part by treating a part of the first water-repellent part to be hydrophilic;
  19. 제16항에 있어서,17. The method of claim 16,
    상기 단계 (b)가The step (b) is
    (b-1) 제2 유연기판의 표면을 친수성으로 표면처리하는 단계;(b-1) surface-treating the surface of the second flexible substrate to be hydrophilic;
    (b-2) 표면처리된 상기 제2 유연기판의 친수성 표면에 친수성 입자 및 친수성 고분자를 포함하는 용액을 코팅하여 제2 친수성층을 형성하는 단계;(b-2) forming a second hydrophilic layer by coating a solution containing hydrophilic particles and a hydrophilic polymer on the hydrophilic surface of the surface-treated second flexible substrate;
    (b-3) 상기 제2 유연기판의 상기 제2 친수성층에 발수성 물질을 포함하는 용액을 코팅하여 상기 제2 친수성층 상에 발수성층을 형성하는 단계;(b-3) forming a water repellent layer on the second hydrophilic layer by coating a solution containing a water repellent material on the second hydrophilic layer of the second flexible substrate;
    (b-4) 상기 발수성층 표면을 친수성으로 표면처리하는 단계; 및(b-4) surface-treating the surface of the water-repellent layer to be hydrophilic; and
    (b-5) 표면처리된 상기 발수성층의 친수성 표면에 친수성 입자 및 친수성 고분자를 포함하는 용액을 코팅하여 제2 친수성층을 형성함으로써 상기 상판을 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 포집 패치의 제조방법.(b-5) coating the hydrophilic surface of the surface-treated water-repellent layer with a solution containing hydrophilic particles and a hydrophilic polymer to form a second hydrophilic layer to prepare the top plate; Fluid collection comprising a A method for manufacturing a patch.
  20. 제16항에 있어서,17. The method of claim 16,
    상기 단계 (b)가The step (b) is
    (b-1') 제2 유연기판을 준비하는 단계;(b-1') preparing a second flexible substrate;
    (b-2') 상기 제2 유연기판에 발수성 물질을 포함하는 용액을 코팅하여 상기 제2 유연기판 상에 제2 발수성부를 형성하는 단계; 및(b-2') forming a second water repellent part on the second flexible substrate by coating a solution containing a water repellent material on the second flexible substrate; and
    (b-3') 상기 제2 발수성부의 일부를 친수성으로 처리하여 제2 친수성부를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 포집 패치의 제조방법.(b-3') forming a second hydrophilic part by treating a part of the second water-repellent part to be hydrophilic.
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