KR101203497B1 - 착용가능한 모듈식 회로 - Google Patents

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Abstract

착용가능한 모듈식 회로는 전기적 또는 전자적 기능들을 수행할 수 있는 여러 상이한 회로들을 한정하는 세트로서 연동할 수 있는 임의의 의복들(10) 수량을 제공하여, 전자기기 및 전자 컴포넌트들의 개념들 및/또는 기본 원칙들을 표현하기에 적합하다. 각각의 의복은 하나 이상의 도전성 연결 포인트들(22)과 하나 이상의 전자 컴포넌트들(24)에 연결된 일체형 도전성 네트워크를 포함한다. 각각의 의복은 적어도 하나의 전자 컴포넌트로서 작동하고 표시하며, 전자 작동의 분류를 수행할 수 있는 하나 이상의 전자 회로들을 한정하는 하나 이상의 상보적 의복들(10)과 연동한다.
의복, 연결 포인트, 전자 컴포넌트, 네트워크, 도전성 영역

Description

착용가능한 모듈식 회로{MODULAR WEARABLE CIRCUIT}
본 발명은 일반적으로 스마트 의복(smart garment)들에 관한 것이다. 보다 세부적으로는, 본 발명은 상이한 전자 작동을 달성하기 위하여 다양한 모듈식 상호연결형 컴포넌트(modular interconnecting component)들로 전기 회로를 조립하기에 적합한 스마트 의복 시스템에 관한 것이다.
전자 회로들의 구조분야의 학생들과 그 밖의 사람들을 교육시키고 즐겁게 하기 위해 여러 교육용 장치들 및/또는 게임들을 사용하는 것과 그와 관련된 다양한 전기적 및 전자적 컴포넌트들의 사용은 공지되어 있다. 교육 연구원들은 사람들, 특히 아이들을 가르치는 하나의 효율적인 방법은 그들을 가능한 한 학습 과정에 열중시키는 것임을 알게 되었다. 따라서, 수년간 상이한 수 많은 학생-참여형 교육용 키트(kit)들이 개발되어 왔다. 이해하기 어려울 수 있는 추상적 관념을 가르치기 위한 교육용 키트들의 예시들인 미국 특허 제 3,656,242; 4,376,538; 및 5,742,486을 참조한다. 단순화한 컴포넌트들을 구비한 이러한 키트들은 기초 전자기기와 회로 설계를 가르치기에 특히 유용하도록 여러 기본적인 전기 또는 전자 회로들을 형성하기 위한 수단을 제공한다. 그러나, 이러한 수 많은 공지된 교육용 키트들이 비교적 간단함에도 불구하고, 이들은 더 어린 아이들을 가르치는 용도와, 또한 학교 설비에서 종종 발견되는, 많은 그룹이 학습하는 환경에서의 용도에도 여전히 부적절하다. 따라서, 전자기기 및 전자 컴포넌트들과 관계된 기본 원칙들 및/또는 관념들을 가르치고 표현하는, 직관적이며 매력적인 방법에 사용될 수 있는 교육용 도구를 제공할 필요가 있다.
본 발명은 전기적 또는 전자적 기능들을 수행할 수 있는 상이한 여러 회로들을 한정하는 세트(set)로서 연동할 수 있는 임의 수량의 의복들을 제공함으로써 기본 원칙들 및/또는 전자기기와 전자 컴포넌트들의 개념들을 가르치고 표현하는데 사용되는 교육용 도구들과 관계된 결점들 및/또는 단점들을 다루고 있다.
본 발명의 도시적인 양상에서, 각각의 의복과 작동 가능하게 연계된 하나 이상의 전자 컴포넌트들과 하나 이상의 도전성 연결 포인트(point)들에 연결하기 위해서, 의복은 이 의복에 작동 가능하게 일체화되는 도전성 네트워크(network)를 갖는 스마트 의복이다. 본 발명의 유익한 특징은 상기 의복이 하나 이상의 전자 회로들을 한정하는 하나 이상의 상보적 의복들과 연동되도록 이와 연계되는 하나 이상의 전자 컴포넌트들로 작동하고 표시하는 점에서 확인된다.
본 발명의 다른 도시적인 양상은 각각의 의복이 적어도 하나의 전자 컴포넌트로서 작동하고 표시하도록 그와 연계된 일체형 전자 기능들을 갖는 연동 의복들의 세트에 의해 한정되는 착용가능한 모듈식 회로를 포함한다. 상기 다양한 의복들은 전자 작동의 분류를 수행할 수 있는 임의의 상이한 여러 회로들을 한정하기 위해 연동식으로 연결하는 것이 유리하다.
본 발명의 다른 도시적인 양상은 (ⅰ) 각각의 의복이 적어도 하나의 전자 컴포넌트로서 작동하고 표시할 수 있도록 의복들에 연계된 일체형 전자 기능들을 갖는 연동 의복들(10)의 세트를 공급하는 단계;
(ⅱ) 작동 회로를 한정하는 전자 컴포넌트들을 배열하기 위해 상이한 의복들을 도전성으로 연결하는 단계를 포함하는 전기 회로 형성 방법에 관한 것이다.
본 발명의 추가적인 및/또는 대안적인 양상들, 특징들 및 장점들은 본 발명의 다양한 예시적인 실시예들에 대한 하기의 상세한 설명과 관련하여 명백해질 것이다.
본 발명의 보다 나은 이해를 위해서, 첨부 도면들과 함께 고려된 하기의 상세 설명에 언급된다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 다양한 의복들의 개략도.
도 2는 본 발명의 양상에 따른 섬유 구조의 평면도.
도 3은 도전성 연결을 제공하도록 작동 가능한 상호 연결에 적합하며 각 의복들과 작동 가능하게 연계된 개별 커넥터들의 개략도.
도 4는 본 발명의 예시적인 양상에 따른 정합 맞물림으로 도시된 도 3의 커넥터의 개략도.
도 5a는 본 발명의 다른 예시적인 양상에 따른 정합 맞물림으로 도시된 도 3의 커넥터의 개략도.
도 5b는 도 5a의 정합 맞물림의 확대도.
도 6은 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 한 세트 의복의 개략도.
도 7은 시스템이 폐쇄 회로를 한정하는, 도 6의 세트에 관한 개략도.
도 8은 시스템이 개방 회로를 한정하는, 도 6의 세트에 관한 개략도.
도면들을 참조하여, 특히 도 1에는, 일반적으로 도면 부호 10으로 표현된 본 발명에 따른 도식적인 예시에 의한 다양한 의복들이 도시된다. 도시된 바와 같이, 의복(10)은 예를 들어, 셔츠(12), 바지(14), 장갑(16) 및/또는 모자(18)를 포함하는 임의의 다양한 형태들을 가질 수 있다. 추가적인 또는 대안적인 의복들이 동일하게 사용될 수 있다. 각각의 의복(10)은 2개 이상의 도전성(conductive) 연결 포인트들(22 ; point)을 연결하는 도전성 네트워크(20 ; network)를 구비한다. 이 도전성 네트워크(20)는 이러한 의복이 컴포넌트(24)로서 표시하고 작동되도록, 의복에 내장되거나 일체형이 바람직한 적어도 하나의 전자 컴포넌트(24)를 포함한다.
도전성 네트워크(20)는 다양한 방법으로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 도전성 네트워크(20), 또는 적어도 그 부분은 바람직하게는 의복 재료의 표면(26)과 일체형으로 연계된 인쇄된 도전성 잉크(ink)일 수 있다. 달리 또는 추가하여, 도전성 네트워크(20), 또는 적어도 그 부분은, 도 2에 도시된 바와 같이, 섬유 구조(28 ; fiber construction)을 통해 동일하게 만들어질 수 있으며, 이 섬유 구조(28)는 의복(10)을 형성하기 위해 사용되는 재료와 일체되는 가요성, 탄성 및 불연속(discrete) 도전성 네트워크(20)를 형성하는 제직(weaving), 재봉(sewing), 편직(knitting)으로 공지된 임의의 방법에 따른 하나 이상의 비-도전성 섬유들(31)과 엉킨 하나 이상의 도전성 섬유들(30)을 포함한다.
연결 포인트들(22)은 본 발명으로부터 당업자에게 용이하게 명백해 질 여러 상이한 형상을 취할 수 있다. 예컨대, 본 명세의 일 양상에서, 각각의 연결 포인트(22)는 도 3에 도시된 바와 같은 도전성 섬유 영역(23 ; area)의 형상일 수 있다. 각각의 연결 포인트(22)는 예를 들어, 상술된 도전성 네트워크(20)와 유사한 섬유 구조로 만들어질 수 있다. 다시 도 2를 참조하여, 즉 도전성 비-도전성 섬유(30, 31)의 메시(mesh)가 가요성 직물 연결 포인트(22)를 만들기 위해 서로 얽히게 될 수 있다. 각각의 연결 포인트(22)는 또한 상이한 연결 타입들을 용이하게 하는 다수의 상이한 패턴들내에 형성될 수 있다. 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 각각의 연결 포인트(22)는 상이한 연결 포인트들(22) 사이에서 쉽고, 빠르며 분리가능한 도전성 연결들을 위해 의복(10)에 작동 가능하게 연계된 하나 이상의 자성체들(32 ; magnet)과 연동할 수 있다. 도 5a 및 도 5b는 다른 예시적인 연결 타입을 도시한다. 도시된 바와 같이, 각각의 연결 포인트(22)는 상이한 연결 포인트들(22) 사이의 쉽고, 빠르며 분리가능한 도전성 연결들에 적합한 도전성 후크(hook) 및 루프(loop)(즉, VelcroTM) 섬유 구조와 유사할 수 있다. 각각의 연결 포인트(22)는 복수의 상보적 의복(10) 중 임의의 것과 연계되는 복수의 상보적 연결 포인트들(22) 중 임의의 것과 도전성으로 연동하기에 적절한 것이 바람직하다.
도 1을 재참조하여, 본원의 지침에 기초한 당업자에게는 용이하게 명백해지는 것처럼, 도전성 네트워크(20)와 다양한 연결 포인트들(22) 모두와 도전성으로 연계되도록 의복(10)에 내장되거나 일체형이 바람직한 임의의 하나 이상의 전자 컴포넌트들(24)은 다르게는 의복(10), 도전성 네트워크(20) 및 연결 포인트들(22)과 해제가능하게 연계될 수 있다. 예를 들어, 도전성 네트워크(20)를 따라 그에 도전성으로 연결되기 위해 상이한 위치들에서 해제가능하게 연결되는 것으로 도시된 컴포넌트들(24r)을 고려한다. 각각의 컴포넌트들(24r)과 의복(10) 사이의 해제가능한 도전성 연결을 용이하도록 하기에 적합할 수 있는 예시적인 연결 타입은 연결 포인트들(22)에 관해 상술된 것과 유사한 도전성 직물 상호연결 배치이다. 다양한 임의의 다른 도전성 연결 타입들이 동일하게 사용될 수 있다.
이제 도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 양호한 양상에서, 임의의 의복들의 수량은 전기 또는 전자 기능들을 수행할 수 있는 여러 상이한 회로들을 한정하는 세트(set)로서 연동할 수 있다. 이러한 점에서, 의복들의 세트는 전자 회로들 및/또는 전자 컴포넌트들의 기본 원칙들을 표시하는 훈련 또는 교육용 도구/게임 용도에 적합하다. 예를 들어, 배터리(battery) 컴포넌트(37)를 한정하는 제 1 셔츠(36), 제 1 연결형 컴포넌트(39)를 한정하는 제 2 셔츠(38), 제 2 연결형 컴포넌트(41)를 한정하는 제 3 셔츠(40), 및 광(light) 컴포넌트(43)를 한정하는 제 4 셔츠(42)인 4개의 셔츠들을 포함하는 도 6에 도시된 셔츠 세트(34)를 고려한다.
셔츠들(36, 38, 40, 42) 각각은 상술된 바와 같이 일체형 도전성 섬유 트랙(track) 또는 도전성 네트워크(20) 및 연결 포인트들(22)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 연결 네트워크(20)는, 또한 각각의 소매와 연계되는 연결 포인트들(22)을 갖는 각 셔츠(36, 38, 40, 42) 각각의 소매들(44, 45)로 연장한다. 또한, 각각의 소매(44, 45)는 인접 셔츠의 상보적인 연결 포인트들(22)과의 적절한 상호연결을 용이하게 하기 위해서 표시(예컨대, "+" 또는 "-")될 수 있다.
도시된 바와 같이, 제 1 셔츠(36)는 배터리 컴포넌트(37)(예를 들어, 실질적으로 편평한 재충전 배터리)로서 작동하며 표시한다. 이 배터리 컴포넌트는 원격 전원(미도시)에 의해서 재충전될 수 있는 재충전용 배터리가 바람직하다. 이 배터리 컴포넌트(37)는 상당한 공간을 차지하지 않도록 비교적 편평한 저 프로파일(low profile)을 갖는 것이 바람직하다. 배터리 컴포넌트(37)는 상보적인 셔츠들(38, 40, 및 42) 중 임의의 하나 이상에 전력 공급하기에 적절한 것이 바람직하다. 본 발명의 양상에서, 배터리 컴포넌트(37)는 제 1 셔츠(36)의 표면에 분리되어 연결될 수 있다.
제 2 셔츠(38)는 예를 들어, 제 1 연결형 컴포넌트(39)처럼 작동하며 표시한다. 제 1 연결형 컴포넌트(39)는 임의의 여러 전자 연결 소자(예를 들어, 와이어, 스위치, 분배기(divider) 등)일 수 있다. 배터리 컴포넌트(37)와 같이, 제 1 연결형 컴포넌트(39)는 셔츠(38)로부터 상당하게 돌출되지 않도록 저 프로파일이 바람직하다. 제 1 연결형 컴포넌트(39)는 임의의 2이상의 상보적 셔츠들(36, 40, 42)을 도전성으로 연결하기에 적합한 것이 바람직하다. 유사하게, 본 발명의 양상에서, 제 1 연결형 컴포넌트(39)는 제 2 셔츠(38)의 표면에 분리 연결될 수 있다.
제 3 셔츠(40)는 예를 들어 제 2 연결형 컴포넌트(41)처럼 작동하고 표시한다. 제 1 연결 소자와 달리, 제 2 연결형 컴포넌트(41)는 통과하는 도전성 플로우(flow)를 조정하기 위해 그와 연계된 플로우 제어 수단(예컨대, 저항기, 축전기 등)를 구비할 수 있다. 제 1 연결형 컴포넌트(39)와 같이, 제 2 연결형 컴포넌트(41)는 임의의 2이상의 상보적 셔츠들(36, 38, 42)을 도전성으로 연결하기에 적합한 것이 바람직하다. 게다가, 본 발명의 양상에서, 각각의 상술된 컴포넌트들(37, 39)과 함께, 제 2 연결형 컴포넌트(41)는 제 3 셔츠(40)의 표면에 분리 연결될 수 있다.
제 4 셔츠(42)는 예를 들어 광 컴포넌트(43)처럼 작동하고 표시된다. 광 컴포넌트(43)는 임의의 광원(예컨대, LED, 발광(luminescent), 백열광(incandescent), 형광(fluorescent) 등)일 수 있다. 광 컴포넌트(43)는 상술된 각각의 컴포넌트들(37, 39, 41)과 함께, 셔츠(42)로부터 상당하게 돌출하지 않도록 저 프로파일이 바람직하다. 유사하게는, 본 발명의 양상에서, 제 1 연결형 컴포넌트(39)는 제 2 셔츠(38)의 표면에 분리 연결될 수 있다. 제 1 및/또는 제 2 연결형 컴포넌트(39, 41)를 경유하여 배터리 컴포넌트(37)에 도전성으로 연결될 때, 밝아진다.
본 발명으로부터 당업자에게 용이하게 명백해지는 것처럼, 하나 이상의 전자 컴포넌트들을 작동하고 표시하는 임의의 여러 추가적인 및/또는 대안적인 셔츠 또는 다른 의복 타입들은 본 발명에 따라 동일하게 사용될 수 있으며, 따라서 이는 본 발명의 범주에 해당한다.
이제 도 7과 도 8을 참조하여, 본 발명의 도시적인 양상에서, 셔츠들(36, 38, 40, 42)은 예를 들면, 도 7에 표현된 것과 같은 작동 회로(44)를 한정하도록 서로에 대해 위치될 수 있는 4명의 아이들에 의해서 착용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 제 1 셔츠(36) 또는 배터리 컴포넌트(37)가 각각의 셔츠들에 연계된 연결 포인트들(22)을 경유하여 제 2 및 제 3 셔츠들(38, 40) 또는 연결형 컴포넌트들(39, 41)에 직접 연결되도록, 회로(44)는 원형으로 아이들을 위치시켜 생성될 수 있다. 따라서, 제 4 셔츠(42) 또는 광 컴포넌트(43)는 제 2 및 제 3 셔츠들(38, 40)을 경유하여 제 1 셔츠(36) 또는 배터리 컴포넌트(37)에, 또는 그 각각의 연결 포인트들(22)을 경유하여 연결형 컴포넌트들(39, 41)에 간접 연결될 수 있다. 회로(44)를 폐쇄하기 위해 일단 각각의 셔츠(36, 38, 40, 42) 또는 컴포넌트(37, 39, 41, 43)가 적절하게 위치되면, 광 컴포넌트(43)는 밝아진다. 회로(44)는 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이 임의의 하나 이상의 연결 포인트들(22)을 분리함으로써 단선(broken)될 수 있다. 따라서, 전술한 장치는 전자 회로의 기본 원칙들과 배터리들, 광원들 및 스위치들의 작동 방법을 표현하는데 사용될 수 있다.
물론, 본 발명으로부터 당업자에게 명백해지는 바와 같이, 간단한 회로 장치 및 복잡한 회로 장치 모두, 임의의 여러 다른 회로 장치들이 동일하게 가능하다. 예컨대, 본원에 개시된 의복들(10)은 안테나들(antenna), RFID 태그들(tag), 다이오드들(diode), 스피커들 또는 여러 상이한 전기적 또는 전자적 작동들(예컨대, 라디오, 가변 저항기들, 계산기 등)을 한정 및/표현하기에 적합한 임의의 다양한 다른 전자적 또는 전기적 컴포넌트들처럼 작동하고 표시한다.
상술된 실시예들과 다양한 양상들 그리고 그 특징들은 단지 예시적이며, 당업자는 본 발명의 기술적 사상과 범주를 벗어나지 않고 많은 변화들 및/또는 변경예들을 만들수 있는 것으로 이해될 것이다. 이러한 모든 변화들과 변경예들은 첨 부된 청구범위에서 규정한 바와 같이 본 발명의 범주내에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (20)

  1. 하나 이상의 도전성 연결 포인트들(22; point)을 연결하기 위해 의복(10; garment)내에 작동 가능하게 일체화되고, 하나 이상의 전자 컴포넌트들(24; electronic component)을 구비하는 도전성 네트워크(20)를 포함하고,
    상기 의복(10)은 상기 하나 이상의 전자 컴포넌트들의 동작을 표시하기 위한 것인, 스마트(smart) 의복.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 연결 포인트들(22)은 상기 의복(10)에 작동 가능하게 연계된 도전성 영역(23)의 형태인, 스마트 의복.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 도전성 영역(23)은 도전성 섬유들의 메시(mesh)에 의해 정의되는, 스마트 의복.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 도전성 영역(23)의 각각은 상기 도전성 영역(23)과 작동 가능하게 연계된 자석을 갖는, 스마트 의복.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 도전성 영역(23)은 도전성 후크(hook) 및 루프(loop) 섬유 구조에 의해 정의되는, 스마트 의복.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 연결 포인트들(22) 각각은 임의의 복수의 상보적 연결 포인트들(22)과 도전 가능하게 연동할 수 있는, 스마트 의복.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 전자 컴포넌트들(24) 중 적어도 하나는 상기 도전성 네트워크와 상기 연결 포인트들(22)에 작동 가능하게 연결되도록, 상기 의복(10)과 해제가능하게 연계된, 스마트 의복.
  8. 각각의 의복(10)이 적어도 하나의 전자 컴포넌트들의 동작을 표시하도록, 상기 의복들과 연계된 일체형 전자 기능들을 갖는 연동형 의복들(cooperating garments; 10)의 세트(set)를 포함하고,
    상이한 전자 작동들을 수행하기 위한 상이한 회로들을 정의하기 위해 상기 의복들(10)은 서로 연동식으로 연결되는, 착용가능한 모듈식 회로.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 의복들(10)의 세트는 전자 회로들 및 전자 컴포넌트들(24)의 원리들을 보여주기 위해 사용되는, 착용가능한 모듈식 회로.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 의복들(10)의 세트는 상이한 의복 타입들을 포함하는, 착용가능한 모듈식 회로.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 의복 타입들은 셔츠들, 바지들, 장갑들, 또는 모자들, 또는 임의의 그 조합으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는, 착용가능한 모듈식 회로.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 의복들(10)의 각각은 하나 이상의 다른 의복들(10)과 연계된 하나 이상의 다른 도전성 연결 포인트들(22)에 작동 가능하게 연결될 수 있는 하나 이상의 도전성 연결 포인트들(22)을 포함하는, 착용가능한 모듈식 회로.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 도전성 연결 포인트들(22)의 각각은 도전성 연결을 달성하기 위해 상기 도전성 연결 포인트들(22)과 작동 가능하게 연계된 적어도 하나의 자석을 갖는, 착용가능한 모듈식 회로.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 도전성 연결 포인트들(22)의 각각은 도전성 후크 및 루프 섬유 구조로 한정되는, 착용가능한 모듈식 회로.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전자 컴포넌트는 상기 연결 포인트들(22)이 작동 가능하도록 상기 각각의 의복들(10)과 해제가능하게 연계되는, 착용가능한 모듈식 회로.
  16. 제 8 항에 있어서,
    상기 의복들(10)의 일부는 연결형 컴포넌트의 동작을 표시하기 위한 것이고, 상기 의복들(10)의 다른 것은 기능성 컴포넌트의 동작을 표시하기 위한 것인, 착용가능한 모듈식 회로.
  17. 각각의 의복이 적어도 하나의 전자 컴포넌트(24)의 동작을 표시하도록 의복들에 연계된 일체형 전자 기능들을 갖는 연동 의복들(10)의 세트를 제공하는 단계;
    작동하는 회로를 정의하도록 상기 전자 컴포넌트들(24)을 배열하기 위해 상기 의복들(10)을 도전 가능하게 연결하는 단계를 포함하는, 전기 회로 형성 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 의복들(10)의 각각은 한 명 이상의 개인들에 의해 착용되는, 전기 회로 형성 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 작동하는 회로를 선택적으로 정의하기 위해 상기 의복들(10)이 연결될 수 있도록, 상기 개인들의 각각이 위치되는, 전기 회로 형성 방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 의복들(10)의 일부는 연결형 컴포넌트의 동작을 표시하기 위한 것이며, 상기 의복들(10)의 다른 것은 기능성 컴포넌트의 동작을 표시하기 위한 것인, 전기 회로 형성 방법.
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