KR102044605B1 - Band type febric sensor and manufacturing method thereof - Google Patents

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KR102044605B1
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Abstract

신체부착형 센서의 일종인 밴드형 패브릭 센서 및 그 제조방법이 개시된다. 밴드형 패브릭 센서는, 유전율 실을 이용하여 제조되는 밴드 형태의 베이스 원단과, 베이스 원단 상에 배치되고 전도사 또는 전도성 입자가 분산된 실로 이루어지는 거즈와, 베이스 원단 상에 배치되고 거즈에 의해 덮히는 고분자 소재와, 고분자 소재가 체액을 포함한 액체에 의해 젖어 산도(ph) 또는 온도가 변함에 따라 부피가 변할 때, 부피의 변화에 따른 저항 변화를 감지하는 센싱 회로를 포함한다.Disclosed are a band-type fabric sensor and a method of manufacturing the same. The band-type fabric sensor includes a gauze composed of a band-shaped base fabric manufactured using a dielectric constant yarn, a gauze disposed on the base fabric and dispersed with conductive yarns or conductive particles, and a polymer disposed on the base fabric and covered by gauze. The sensing material and the sensing circuit detect a resistance change according to the change in volume when the polymer material is wetted by a liquid including body fluid and changes in volume as pH or temperature is changed.

Description

밴드형 패브릭 센서 및 그 제조방법{BAND TYPE FEBRIC SENSOR AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}BAND TYPE FABRIC SENSOR AND MANUFACTURING METHOD THEREOF {BAND TYPE FEBRIC SENSOR AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명의 실시예는 신체부착형 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 밴드형 패브릭 센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a wearable sensor, and more particularly, to a band-type fabric sensor and a manufacturing method thereof.

신체부착형 센서를 통한 생체신호 측정기술은 인간의 피부 특성에 부합하도록 신축 가능한 소재 및 회로로 이루어진 센서 개발 위주로 선도적인 연구들이 수행되고 있다. 현재까지 회로보드 및 전자소자 패키징 기술, 안테나 및 통신기술, 소재 및 탈부착 기술 중심으로 개발이 진행되고 있으나 신축성 및 유연성, 양산기술 문제 해결에 대한 어려움이 있다.Bio-signal measurement technology through body-attached sensors is leading researches focused on the development of sensors made of stretchable materials and circuits to meet the characteristics of human skin. Until now, development has been focused on circuit board and electronic device packaging technology, antenna and communication technology, materials and detachable technology, but there are difficulties in solving problems of elasticity, flexibility, and mass production technology.

미국 등록특허공보 제7,813,806호(2010.10.12.)US Patent No. 7,813,806 (2010.10.12.)

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 전도사 또는 전도성 입자가 분산된 소재를 사용하여 체액 감응 고분자 소재 내에서 전극 물질이 일정하게 배열될 수 있도록 이루어지는 밴드형 패브릭 센서 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, a band-type fabric sensor and a method of manufacturing the electrode material can be uniformly arranged in the body fluid sensitive polymer material using a conductive material or conductive particles dispersed The purpose is to provide.

본 발명의 다른 목적은 상처 보호에 널리 쓰이는 일회용 밴디지 구조를 이용하여 유연성과 신축성을 가지며 탈부착이 용이하고 양산 공정에도 쉽게 적용될 수 있는 밴드형 패브릭 센서 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a band-type fabric sensor and a method of manufacturing the same using a flexible bandage structure widely used for wound protection, easy to attach and detach, and easily applied to mass production processes.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 밴드형 패브릭 센서는, 유전율 실을 이용하여 제조되는 밴드 형태의 베이스 원단; 상기 베이스 원단 상에 배치되고 전도사 또는 전도성 입자가 분산된 실로 이루어지는 거즈; 상기 베이스 원단 상에 배치되고 상기 거즈에 의해 덮히는 고분자 소재; 및 상기 고분자 소재가 체액을 포함한 액체에 의해 젖어 산도(ph) 또는 온도가 변함에 따라 부피가 변할 때, 상기 부피의 변화에 따른 저항 변화를 감지하는 센싱 회로를 포함한다.Band-shaped fabric sensor according to an aspect of the present invention for solving the above technical problem, the base fabric of the band form manufactured using a dielectric constant yarn; Gauze disposed on the base fabric and made of a yarn in which conductive yarns or conductive particles are dispersed; A polymer material disposed on the base fabric and covered by the gauze; And a sensing circuit that senses a resistance change according to the change of the volume when the polymer material is wetted by a liquid including body fluid and the volume changes as the pH (ph) or temperature changes.

일실시예에서, 전도사 또는 전도성 입자가 분산된 소재로 이루어지는 전극 물질은 체액 감응 고분자 소재 내에서 일정하게 배열된다. 일정한 배열은 등간격, 규칙적인 격자 배열 등을 포함하나, 이에 한정되지 않으며, 거즈의 직조 방식이나 소재에 따라 다양한 굴곡을 가질 수 있다. 다만, 어떠한 경우라도, 거즈의 전극 물질의 단위 면적당 평균 밀도나 분사량은 일정 이하의 편차를 가질 수 있다. 즉, 거즈의 전극 물질의 단위 면적당 평균 밀도나 분사량은 오차 범위 내에서 유의미하게 동일할 수 있다.In one embodiment, the electrode material consisting of a material in which conductive yarns or conductive particles are dispersed is uniformly arranged in the body fluid sensitive polymer material. Certain arrangements include, but are not limited to, equal intervals, regular lattice arrangements, and the like, and may have various bends depending on the weaving method or the material of the gauze. In any case, however, the average density or injection amount per unit area of the electrode material of the gauze may have a deviation of less than a predetermined value. That is, the average density or injection amount per unit area of the electrode material of the gauze may be significantly the same within an error range.

일실시예에서, 상기 고분자 소재는 하이드로겔을 포함할 수 있다. 상기 하이드로겔의 평균 직경은 0.1㎜ 이상, 1㎜ 이하일 수 있다.In one embodiment, the polymer material may include a hydrogel. The average diameter of the hydrogel may be 0.1mm or more, 1mm or less.

일실시예에서, 상기 거즈는 상기 부피의 변화에 따른 상기 고분자 소재의 압박 변화에 따라 인접한 도전사들 또는 인접한 실들의 접촉량이 증가하는 밀도를 구비할 수 있다. 상기 거즈의 밀도는 덴시미터(densimeter)를 기준으로 상기 베이스 원단의 1/3보다 작고 직경 1㎝ 안에 10수 이하의 실을 구비할 수 있다.In one embodiment, the gauze may have a density in which the contact amount of the adjacent conductive yarns or the adjacent seals increases according to the change in pressure of the polymer material according to the change in volume. The density of the gauze may be less than one third of the base fabric on the basis of a densimeter and may have less than 10 threads in 1 cm in diameter.

일실시예에서, 상기 거스는 적어도 이중직 구조나 복수의 레이어가 중첩되는 다층 구조를 구비할 수 있다. 상기 거즈의 재질은 목면, 실크, 레이온 또는 이들의 조합일 수 있다.In one embodiment, the gauze may have a multi-layer structure in which at least a double-woven structure or a plurality of layers overlap. The material of the gauze may be cotton, silk, rayon or a combination thereof.

일실시예에서, 상기 베이스 원단의 길이는 20㎝보다 작고, 폭은 5㎝보다 작을 수 있다.In one embodiment, the length of the base fabric may be less than 20 cm, the width may be less than 5 cm.

일실시예에서, 상기 전도성 입자는 카본블랙, 카본나노뷰브, 금속입자, 금속 파이버, 그래핀 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.In one embodiment, the conductive particles may include carbon black, carbon nanobubbles, metal particles, metal fibers, graphene or a combination thereof.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 밴드형 패브릭 센서의 제조방법은, 유전율 실을 이용하여 제조되고 배선을 구비하는 밴드 형태의 베이스 원단을 준비하는 단계; 상기 베이스 원단에 전자소자를 부착하고 상기 배선의 일단을 연결하는 단계; 전도사 또는 전도성 입자가 분산된 소재로 이루어지는 전극 물질이 평균적으로 균일하게 배열되는 거즈를 준비하는 단계; 상기 베이스 원단의 일면 중앙부를 포위하고 상기 배선의 타단에 연결되도록 상기 거즈의 가장자리의 일부분을 남기고 가장자리를 상기 베이스 원단에 접합하는 단계; 및 상기 거즈의 일부분을 통해 상기 중앙부에 체액을 포함한 액체에 의해 젖어 산도(ph) 또는 온도가 변함에 따라 부피가 변하는 고분자 소재를 삽입하고 상기 일부분을 막는 단계를 포함하며, 상기 전자소자의 센싱 회로는 상기 부피의 변화에 따른 저항 변화를 감지한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a band-type fabric sensor, the method comprising: preparing a band-shaped base fabric having wiring and manufactured using a dielectric constant yarn; Attaching an electronic device to the base fabric and connecting one end of the wire; Preparing a gauze in which an electrode material made of a conductive material or a material in which conductive particles are dispersed is uniformly arranged on average; Surrounding the central portion of one side of the base fabric and joining the edge to the base fabric leaving a part of the edge of the gauze to be connected to the other end of the wiring; And inserting a polymer material whose volume changes as the acidity (ph) or temperature is changed by wetted by a liquid including body fluid through a portion of the gauze and blocking the portion, wherein the sensing circuit of the electronic device is included. Detects a change in resistance according to the change in volume.

일실시예에서, 상기 접합하는 단계는 상기 배선의 타단과 상기 전도사 또는 전도성 입자가 분산된 실이 전기적으로 서로 연결되도록 도전성 섬유로 꿰메고 핫멜트로 피복하는 과정을 포함할 수 있다.In one embodiment, the step of bonding may include a step of sewing with a conductive fiber and covered with hot melt so that the other end of the wiring and the yarn in which the conductive yarn or conductive particles are dispersed are electrically connected to each other.

일실시예에서, 상기 센싱 회로는 영률(Young's modulus), 부피탄성률(bulk modulus) 또는 이들의 조합에 의해 저항 변화를 산출하도록 구현될 수 있다.In one embodiment, the sensing circuit can be implemented to calculate the resistance change by Young's modulus, bulk modulus, or a combination thereof.

전술한 밴드형 패브릭 센서 및 그 제조방법을 이용하면, 간단한 구성 및 소재로 피부에서 방출되는 체액에 감응하는 센서를 제조할 수 있으며 양산공정으로의 도입이 용이한 장점이 있다. 참고로, 피부에서 생체신호를 측정하는 종래 기술들은 소자 패키징, 탈부착, 양산공정 기술 개발에 어려움이 있었으나, 본 발명은 그러한 종래 기술들의 문제를 해결할 수 있다.Using the aforementioned band-type fabric sensor and its manufacturing method, it is possible to manufacture a sensor sensitive to the body fluid emitted from the skin with a simple configuration and material, there is an advantage that it is easy to introduce into the mass production process. For reference, conventional technologies for measuring biosignals in the skin have been difficult to develop device packaging, detachment, and mass production process technologies, but the present invention may solve the problems of such prior arts.

또한, 본 발명에 의하면, 건강관리 및 의료 분야에 폭넓게 적용가능할 수 있는 밴드형 패브릭 센서를 제공할 수 있으며, 특히 피부에서 측정가능한 생체 신호 측정 및 상처 치료, 상처 치료 과정의 지속적인 모니터링 등에 효과적으로 활용할 수 있는 장점이 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to provide a band-like fabric sensor that can be widely applied in the health care and medical field, in particular, it can be effectively used for measurement of bio-signal and measurement of wounds, continuous monitoring of wound healing process, etc. There is an advantage.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 밴드형 패브릭 센서에 대한 평면도이다.
도 2는 도 1의 밴드형 패브릭 센서의 횡단면도이다.
도 3은 도 1의 밴드형 패브릭 센서에 사용할 수 있는 전도사 또는 전도성 입자가 분산된 소재에 대한 단면도이다.
도 4는 도 1의 밴드형 패브릭 센서에 사용할 수 있는 전도사에 대한 부분 측면도이다.
도 5는 도 1의 밴드형 패브릭 센서에 사용할 수 있는 전자소자의 블록도이다.
1 is a plan view of a band-type fabric sensor according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of the band-shaped fabric sensor of FIG. 1.
3 is a cross-sectional view of a material in which conductive yarns or conductive particles are dispersed, which may be used in the band-shaped fabric sensor of FIG. 1.
4 is a partial side view of a conductive yarn that may be used in the banded fabric sensor of FIG. 1.
5 is a block diagram of an electronic device that may be used in the band-type fabric sensor of FIG.

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

본 명세서에서 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. 또한, "특징으로 한다", "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In addition, terms such as “characterize”, “comprise” or “have” are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described in the specification, one or It is to be understood that no other features or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof are excluded in advance.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 밴드형 패브릭 센서에 대한 평면도이다. 도 2는 도 1의 밴드형 패브릭 센서의 횡단면도이다. 도 3은 도 1의 밴드형 패브릭 센서에 사용할 수 있는 전도사 또는 전도성 입자가 분산된 소재에 대한 단면도이다. 도 4는 도 1의 밴드형 패브릭 센서에 사용할 수 있는 전도사에 대한 부분 측면도이다. 도 5는 도 1의 밴드형 패브릭 센서에 사용할 수 있는 전자소자의 블록도이다.1 is a plan view of a band-type fabric sensor according to an embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view of the band-shaped fabric sensor of FIG. 1. 3 is a cross-sectional view of a material in which conductive yarns or conductive particles are dispersed, which may be used in the band-shaped fabric sensor of FIG. 1. 4 is a partial side view of a conductive yarn that may be used in the banded fabric sensor of FIG. 1. 5 is a block diagram of an electronic device that may be used in the band-type fabric sensor of FIG.

본 실시예에 따른 밴드형 패브릭 센서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 베이스 원단(10), 거즈(20), 고분자 소재(30) 및 전자소자(40)를 포함한다. 밴드형 패브릭 센서에서 거즈(20)와 전자소자(40)는 배선(50)을 통해 연결되고, 베이스 원단(10)의 일단부에는 접착 성분이 도포되어 있을 수 있다.As shown in FIG. 1, the band-type fabric sensor according to the present embodiment includes a base fabric 10, a gauze 20, a polymer material 30, and an electronic device 40. In the band-type fabric sensor, the gauze 20 and the electronic device 40 may be connected through the wiring 50, and one end of the base fabric 10 may be coated with an adhesive component.

베이스 원단(10)의 길이(L1)는 20㎝보다 작고, 폭(W1)은 5㎝보다 작을 수 있다. 이것은 통상의 밴드 형태에서 가장 큰 치수를 한정한 것이나, 용도에 따라 좀더 큰 사이즈의 베이스 원단(10)이 사용될 수도 있다.The length L1 of the base fabric 10 may be smaller than 20 cm, and the width W1 may be smaller than 5 cm. This defines the largest dimension in the form of a conventional band, but a larger size base fabric 10 may be used depending on the application.

베이스 원단(10)은 유전율 실을 이용하여 제조된다. 베이스 원단(10)은 전도사나 전도성 입자가 분산된 소재(실)을 사용하여 형성되는 배선(50)을 포함할 수 있다.Base fabric 10 is made using a dielectric constant yarn. The base fabric 10 may include a wiring 50 formed by using a conductive material or yarn in which conductive particles are dispersed.

거즈(20)는 베이스 원단(10)의 일면 상에 배치되고 전도사 또는 전도성 입자가 분산된 소재(실)로 이루어질 수 있다. 전도성 입자는 카본블랙, 카본나노뷰브, 금속입자, 금속 파이버, 그래핀 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 본 실시예에서 용어 '거즈'는 직물의 일종으로 전도성 직물로 지칭될 수 있다.The gauze 20 may be formed of a material (thread) disposed on one surface of the base fabric 10 and having conductive yarns or conductive particles dispersed therein. The conductive particles may include carbon black, carbon nanobubbles, metal particles, metal fibers, graphene, or a combination thereof. In this embodiment, the term 'gauze' is a kind of fabric may be referred to as a conductive fabric.

전도사 또는 전도성 입자가 분산된 소재로 이루어지는 전극 물질은 체액 감응 고분자 소재 내에서 일정하게 배열된다. 일정한 배열은 등간격, 규칙적인 격자 배열 등을 포함하나, 이에 한정되지 않으며, 거즈의 직조 방식이나 소재에 따라 다양한 굴곡을 가질 수 있다. 다만, 어떠한 경우라도, 거즈의 전극 물질의 단위 면적당 평균 밀도나 분사량은 일정 이하의 편차를 가질 수 있다. 즉, 거즈의 전극 물질의 단위 면적당 평균 밀도나 분사량은 오차 범위 내에서 유의미하게 동일할 수 있다.Electrode materials consisting of a material in which conductive yarns or conductive particles are dispersed are uniformly arranged in a body fluid sensitive polymer material. Certain arrangements include, but are not limited to, equal intervals, regular lattice arrangements, and the like, and may have various bends depending on the weaving method or the material of the gauze. In any case, however, the average density or injection amount per unit area of the electrode material of the gauze may have a deviation of less than a predetermined value. That is, the average density or injection amount per unit area of the electrode material of the gauze may be significantly the same within an error range.

또한, 거즈(20)는 고분자 소재(30)의 부피의 변화에 따른 고분자 소재(30)의 압박 변화에 따라 인접한 도전사들 또는 인접한 실들의 접촉량이 증가하는 밀도를 구비하도록 제조될 수 있다. 거즈(20)의 밀도는 덴시미터(densimeter)를 기준으로 베이스 원단(10)의 1/3보다 작고 직경 1㎝ 안에 10수 이하의 실을 구비할 수 있다.In addition, the gauze 20 may be manufactured to have a density in which the contact amount of the adjacent conductive yarns or the adjacent seals increases according to the pressure change of the polymer material 30 according to the change in the volume of the polymer material 30. The density of the gauze 20 may be less than 1/3 of the base fabric 10 on the basis of a densimeter, and may have 10 or fewer threads in 1 cm in diameter.

또한, 거즈(20)는 적어도 이중직 구조나 복수의 레이어들(21, 22, 23)이 중첩되는 다층 구조를 구비할 수 있다(도 2 참조). 거즈(20)의 재질은 목면, 실크, 레이온 또는 이들의 조합일 수 있다.In addition, the gauze 20 may have a multi-layer structure in which at least a double-woven structure or a plurality of layers 21, 22, and 23 overlap each other (see FIG. 2). The material of the gauze 20 may be cotton, silk, rayon or a combination thereof.

또한, 거즈(20)에 포함되는 도전사 또는 도전성 입자가 분산된 실(210)은 도 3에 도시한 바와 같이 유전율 실(211)이나 탄소섬유의 표면에 바인더(212)에 의한 탄소나노튜브나 그래핀(213)의 분산을 포함할 수 있다. 또한, 상기 실(210)(이하, 도전성 섬유라고도 함)은 바인더(212)에 의해 탄소나노튜브나 그래핀(213)과 함께 분산되는 첨가재(214)를 더 구비할 수 있다. 첨가재(214)는 흑연 분말을 포함할 수 있다.In addition, the yarn 210 in which the conductive yarn or the conductive particles contained in the gauze 20 is dispersed may be formed of carbon nanotubes or graphene by the binder 212 on the surface of the dielectric constant yarn 211 or carbon fiber, as shown in FIG. Dispersion of the pins 213. In addition, the seal 210 (hereinafter also referred to as conductive fiber) may further include an additive 214 dispersed together with the carbon nanotubes or the graphene 213 by the binder 212. The additive 214 may include graphite powder.

또한, 거즈(20)에 포함되는 도전사(220)는 도 4에 도시한 바와 같이 유전율 실(211)과 도전성 섬유(210)가 꼬여져 멀티필라멘트 형태를 구비할 수 있다.In addition, the conductive yarn 220 included in the gauze 20 may have a multifilament shape by twisting the dielectric constant yarn 211 and the conductive fiber 210 as illustrated in FIG. 4.

다시 도 1 및 도 2을 참조하면, 고분자 소재(30)는 베이스 원단(10)의 일면 중앙부에 배치되고 거즈(20)에 의해 덮힐 수 있다. 고분자 소재(30)는 고분자 소재가 체액을 포함한 액체에 의해 젖어 산도(ph) 또는 온도가 변함에 따라 부피가 변한다.Referring back to FIGS. 1 and 2, the polymer material 30 may be disposed at the central portion of one surface of the base fabric 10 and covered by the gauze 20. The polymer material 30 is changed in volume as the polymer material is wetted by a liquid including body fluids and changes in acidity (ph) or temperature.

고분자 소재(30)는 하이드로겔을 포함할 수 있다. 고분자 소재(30)는 구 형상을 구비할 수 있으며, 그 평균 직경은 0.1㎜ 이상, 1㎜ 이하일 수 있다.The polymer material 30 may include a hydrogel. The polymer material 30 may have a spherical shape, and the average diameter may be 0.1 mm or more and 1 mm or less.

전자소자(40)는 고분자 소재(30)의 부피의 변화에 따른 저항 변화를 감지한다. 전자소자(40)는 센싱 회로를 포함하거나 센싱 회로에 대응될 수 있다. 전자소자(40)는 배선(50)을 통해 거즈(20)의 양단에 소정의 전압을 인가하는 전원부를 포함할 수 있다. 전자소자(40)는 반도체 칩이나 모듈 구조나 형태를 가질 수 있다. 전자소자(40)는 FPGA(field programmable gate array), ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 하드웨어 구성요소를 포함할 수 있다.The electronic device 40 detects a change in resistance caused by a change in volume of the polymer material 30. The electronic device 40 may include or correspond to a sensing circuit. The electronic device 40 may include a power supply unit for applying a predetermined voltage to both ends of the gauze 20 through the wiring 50. The electronic device 40 may have a semiconductor chip or module structure or form. The electronic device 40 may include hardware components such as a field programmable gate array (FPGA), an application specific integrated circuit (ASIC), and the like.

전자소자(40)는 도 5에 도시한 바와 같이 전원부(미도시), 신호감지부(42), 비교부(44), 생체신호 처리부(46) 및 출력부(48)를 구비할 수 있다. 전원부는 배선(50)을 통해 거즈(20)의 도전사나 도전성 섬유의 양측 단자부들에 소정 전압을 인가할 수 있다. 전원부는 배터리, 압전 발전기, 열전지 등을 포함할 수 있으며, 압전 발전기와 열전지는 탄소섬유를 이용하여 제작될 수 있다.As illustrated in FIG. 5, the electronic device 40 may include a power supply unit (not shown), a signal detection unit 42, a comparison unit 44, a biosignal processing unit 46, and an output unit 48. The power supply unit may apply a predetermined voltage to both the conductive yarns of the gauze 20 and the terminal portions of both sides of the conductive fiber through the wiring 50. The power supply unit may include a battery, a piezoelectric generator, a thermoelectric battery, and the like. The piezoelectric generator and the thermoelectric battery may be manufactured using carbon fiber.

신호감지부(42)는 전원부와 거즈(20) 사이에 연결되고 거즈(20)로 덮힌 고분자 소재(30)의 부피 변화에 따른 물리량(저항 등)을 감지한다. 신호감지부(42)는 부피 변화에 따른 물리양을 증폭하는 신호증폭부를 구비할 수 있다. 신호감지부(42)의 입력단은 전자소자(40)의 입력부로서 신호증폭부의 입력단들 중 적어도 어느 하나에 대응될 수 있다.The signal detecting unit 42 is connected between the power supply unit and the gauze 20 and detects a physical quantity (resistance, etc.) according to the volume change of the polymer material 30 covered with the gauze 20. The signal detector 42 may include a signal amplifier for amplifying a physical quantity according to a volume change. The input terminal of the signal detecting unit 42 may correspond to at least one of the input terminals of the signal amplifying unit as the input unit of the electronic device 40.

비교부(44)는 신호감지부(42)의 출력신호를 기준신호 또는 기준레벨과 비교한다. The comparator 44 compares the output signal of the signal detector 42 with a reference signal or a reference level.

생체신호 처리부(46)는 감지신호 중 비교부(44)를 통해 판단된 신호에 기초하여 미리 설정된 생체신호를 감지할 수 있다. 이러한 생체신호를 이용하면, 상처 치료, 상처 치료 과정의 지속적인 모니터링 등을 수행할 수 있다.The biosignal processing unit 46 may detect a biosignal preset based on the signal determined by the comparator 44 among the detection signals. Using such a biosignal, wound healing, continuous monitoring of a wound healing process, and the like can be performed.

또한, 전자소자(40)는 신호감지부(42)에서 감지되는 감지신호나 이에 대응하는 생체신호를 출력하는 출력부(48)를 구비할 수 있다. 출력부(48)는 커넥터, 통신서브시스템의 안테나, 표시장치 등을 포함할 수 있다. 통신서브시스템은 무선 통신을 위한 통신 모듈을 포함할 수 있고, 무선 통신은 근거리 무선통신, 이동통신 등을 포함할 수 있다.In addition, the electronic device 40 may include an output unit 48 for outputting a detection signal detected by the signal detection unit 42 or a biosignal corresponding thereto. The output unit 48 may include a connector, an antenna of a communication subsystem, a display device, and the like. The communication subsystem may include a communication module for wireless communication, and the wireless communication may include short range wireless communication, mobile communication, or the like.

커넥터는 기존의 다양한 형태들 중 적어도 어느 하나를 선택하여 채용될 수 있다. 커넥터는 USB(universal serial bus)를 포함할 수 있다. 커넥터, 통신서브시스템 등을 이용하면, 스마트폰 등의 휴대 단말을 연결하여 휴대 단말에 탑재된 애플리케이션을 통해 생체 신호나 상처 치료 과정 등을 화면에 표시하는 것이 가능하다. 물론, 생체신호는 헬스케어 서버 등으로 전송되어 개인 건강관리를 모니터링하는데 이용될 수 있다.The connector may be employed by selecting at least one of various existing forms. The connector may include a universal serial bus (USB). By using a connector, a communication subsystem, or the like, it is possible to connect a portable terminal such as a smartphone to display a biosignal, a wound healing process, and the like on a screen through an application mounted on the portable terminal. Of course, the biosignal may be transmitted to a health care server or the like and used to monitor personal health care.

출력부는 커넥터나 통신서브시스템에 더하여 추가로 포함하거나 이것을 대체하는 표시소자로 구현될 수 있으며, 그 경우 액정표시장치(LED) 등에 의해 감지된 생체신호를 미리 정해진 숫자나 문자 형태로 표시하도록 구현될 수 있다.The output unit may be implemented as a display element additionally included or replaced in addition to the connector or communication subsystem, in which case it is implemented to display the biological signal detected by the liquid crystal display (LED) in the form of a predetermined number or letter. Can be.

전술한 본 실시예에 따른 밴드형 패브릭 센서의 제조방법은, 먼저 유전율 실을 이용하여 제조되고 배선을 구비하는 밴드 형태의 베이스 원단을 준비할 수 있다. 그런 다음, 베이스 원단에 전자소자를 부착하고 배선의 일단을 연결할 수 있다.In the method of manufacturing the band-type fabric sensor according to the above-described embodiment, first, a band-type base fabric manufactured by using a dielectric constant yarn and provided with a wire may be prepared. Then, the electronic device may be attached to the base fabric and one end of the wiring may be connected.

다음, 전도사 또는 전도성 입자가 분산된 소재로 이루어지는 전극 물질이 평균적으로 균일하게 배열되는 거즈를 준비할 수 있다.Next, a gauze may be prepared in which an electrode material made of conductive material or a material in which conductive particles are dispersed is uniformly arranged on average.

다음, 베이스 원단의 일면 중앙부를 포위하고 배선의 타단에 연결되도록 거즈의 가장자리의 일부분을 남기고 거즈의 나머지 가장자리를 베이스 원단에 접합할 수 있다.Next, the other edge of the gauze may be joined to the base fabric, leaving a part of the edge of the gauze surrounding the central portion of one side of the base fabric and connected to the other end of the wiring.

그리고, 상기 중앙부에 체액을 포함한 액체에 의해 젖어 산도(ph) 또는 온도가 변함에 따라 부피가 변하는 고분자 소재를 상기 거즈의 일부분을 통해 삽입하고 상기 일부분을 막을 수 있다.In addition, a polymer material whose volume is changed as the acidity (ph) or temperature is changed by being wetted by a liquid including body fluid in the central portion may be inserted through a portion of the gauze to block the portion.

다음, 상기 전자소자의 센싱 회로는 고분자 소재의 부피 변화에 따른 저항 변화를 감지할 수 있다. 센싱 회로는 영률(Young's modulus), 부피탄성률(bulk modulus) 또는 이들의 조합에 의해 저항 변화를 산출하도록 구현될 수 있다.Next, the sensing circuit of the electronic device may detect a change in resistance caused by a change in volume of the polymer material. The sensing circuit can be implemented to calculate the resistance change by Young's modulus, bulk modulus, or a combination thereof.

상기 접합하는 단계는 배선의 타단과 전도사 또는 전도성 입자가 분산된 소재(실)가 전기적으로 서로 연결되도록 도전성 섬유로 꿰메고 핫멜트로 피복하는 과정을 포함할 수 있다. 물론, 구현에 따라서 박음질에 의한 연결 구조를 사용할 수 있다.The bonding may include stitching the other end of the wiring and a material (thread) in which conductive yarns or conductive particles are dispersed, electrically conductively connected to each other, and coating the same with hot melt. Of course, depending on the implementation, it is possible to use a connection structure by lockstitch.

한편, 전술한 실시예에서는 길이방향의 길이가 폭 방향의 길이에 비해 대략 4배 정도 큰 형태를 예시하여 설명하였지만, 본 발명은 그러한 구성으로 한정되지 않고, 다른 사이즈의 사각형이나 정사각형, 삼각형, 원형, 반달형, 별모양 등 다양한 모양을 구비하도록 구현될 수 있다.On the other hand, in the above-described embodiment has been described by way of example the length in the longitudinal direction is about four times larger than the length in the width direction, the present invention is not limited to such a configuration, the square, square, triangle, circle of different sizes It may be implemented to have various shapes such as a half moon shape and a star shape.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments illustrated in the drawings, it is merely exemplary, and various modifications and equivalent other embodiments are possible to those skilled in the art. Will understand. Therefore, the technical protection scope of the present invention will be defined by the claims.

Claims (11)

유전율 실을 이용하여 제조되는 밴드 형태의 베이스 원단;
상기 베이스 원단 상에 배치되고 전도사 또는 전도성 입자가 분산된 실로 이루어지는 거즈;
상기 베이스 원단 상에 배치되고 상기 거즈에 의해 덮히는 고분자 소재; 및
상기 고분자 소재가 체액을 포함한 액체에 의해 젖어 산도(ph) 또는 온도가 변함에 따라 부피가 변할 때, 상기 부피의 변화에 따른 저항 변화를 감지하는 센싱 회로를 포함하고,
상기 거즈는 상기 부피의 변화에 따른 상기 고분자 소재의 압박 변화에 따라 인접한 도전사들 또는 인접한 실들의 접촉량이 증가하는 밀도를 구비하며,
상기 거즈의 밀도는 밀도계(densimeter) 기준으로 상기 베이스 원단의 1/3보다 작고 직경 1㎝ 안에 10수 이하의 실을 구비하는, 밴드형 패브릭 센서.
Base fabric in the form of a band produced using a dielectric constant yarn;
Gauze disposed on the base fabric and made of a yarn in which conductive yarns or conductive particles are dispersed;
A polymer material disposed on the base fabric and covered by the gauze; And
When the polymer material is wetted by a liquid containing a body fluid and the volume changes as the pH (ph) or temperature changes, includes a sensing circuit for detecting a change in resistance according to the change of the volume,
The gauze has a density in which the contact amount of the adjacent conductive yarns or adjacent seals increases with the change in pressure of the polymer material according to the change in volume,
The density of the gauze is less than one third of the base fabric on a densimeter (densimeter), having a band of less than 10 yarns in 1 cm in diameter, band-like fabric sensor.
청구항 1에 있어서,
상기 고분자 소재는 하이드로겔을 포함하는, 밴드형 패브릭 센서.
The method according to claim 1,
The polymer material comprises a hydrogel, band-shaped fabric sensor.
청구항 2에 있어서,
상기 하이드로겔의 평균 직경은 0.1㎜ 이상, 1㎜ 이하인, 밴드형 패브릭 센서.
The method according to claim 2,
Band-shaped fabric sensor, the average diameter of the hydrogel is 0.1mm or more, 1mm or less.
삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 거즈는 적어도 이중직 구조, 복수의 레이어가 중첩되는 2층 이상의 복층 구조, 트윌 구조 또는 이중직 구조를 구비하는, 밴드형 패브릭 센서.
The method according to claim 1,
The gauze has at least a double weave structure, a two or more layers structure, a twill structure or a double weave structure in which a plurality of layers overlap, band-like fabric sensor.
청구항 1에 있어서,
상기 거즈의 재질은 목면, 실크, 레이온 또는 이들의 조합인, 밴드형 패브릭 센서.
The method according to claim 1,
The material of the gauze is cotton, silk, rayon or a combination thereof, band-like fabric sensor.
청구항 1에 있어서,
상기 베이스 원단의 길이는 20㎝보다 작고, 폭은 5㎝보다 작은, 밴드형 패브릭 센서.
The method according to claim 1,
Wherein said base fabric is less than 20 cm in length and less than 5 cm in width.
청구항 1에 있어서,
상기 전도성 입자는 카본블랙, 카본나노뷰브, 금속입자, 금속 파이버, 그래핀 또는 이들의 조합을 포함하는, 밴드형 패브릭 센서.
The method according to claim 1,
The conductive particles may include carbon black, carbon nanobubbles, metal particles, metal fibers, graphene, or a combination thereof.
유전율 실을 이용하여 제조되고 배선을 구비하는 밴드 형태의 베이스 원단을 준비하는 단계;
상기 베이스 원단에 전자소자를 부착하고 상기 배선의 일단을 연결하는 단계;
전도사 또는 전도성 입자가 분산된 소재로 이루어지는 전극 물질이 배열되는 거즈를 준비하는 단계;
상기 베이스 원단의 일면 중앙부를 포위하고 상기 배선의 타단에 연결되도록 상기 거즈의 가장자리의 일부분을 남기고 가장자리를 상기 베이스 원단에 접합하는 단계; 및
상기 거즈의 일부분을 통해 상기 중앙부에 체액을 포함한 액체에 의해 젖어 산도(ph) 또는 온도가 변함에 따라 부피가 변하는 고분자 소재를 삽입하고 상기 일부분을 막는 단계를 포함하며,
상기 전자소자의 센싱 회로는 상기 부피의 변화에 따른 저항 변화를 감지하는, 밴드형 패브릭 센서의 제조 방법.
Preparing a band-shaped base fabric manufactured by using a dielectric constant yarn and having wiring;
Attaching an electronic device to the base fabric and connecting one end of the wire;
Preparing a gauze in which an electrode material made of conductive material or a material in which conductive particles are dispersed is arranged;
Surrounding the central portion of one side of the base fabric and joining the edge to the base fabric leaving a part of the edge of the gauze to be connected to the other end of the wire; And
Inserting a polymer material whose volume changes as the acidity (ph) or temperature changes by wetted by a liquid including body fluid through a portion of the gauze and blocking the portion;
The sensing circuit of the electronic device detects a change in resistance according to the change in volume, the manufacturing method of the band-type fabric sensor.
청구항 10에 있어서,
상기 접합하는 단계는 상기 배선의 타단과 상기 전도사 또는 전도성 입자가 분산된 소재가 전기적으로 서로 연결되도록 도전성 소재로 꿰메고 핫멜트로 피복하는, 밴드형 패브릭 센서의 제조 방법.
The method according to claim 10,
Wherein the bonding step is the other end of the wire and the conductive yarn or conductive material is sewn in a conductive material and covered with hot melt so as to be electrically connected to each other, the manufacturing method of the band-type fabric sensor.
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