KR101783413B1 - 압력 감지 센서 및 이를 포함하는 압력 감지 인솔 - Google Patents
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Abstract
일실시예로, 압력 감지 센서가 개시된다. 상기 압력 감지 센서는 제1 전극층, 상기 제1 전극층 상에 배치되고 제1 홀을 포함하는 제1 탄성층, 상기 제1 탄성층 상에 배치되는 제2 전극층을 포함하고, 상기 제1 탄성층은 상기 제1 홀에 배치되는 제1 가변부재를 포함한다.
Description
본 발명은 압력 감지 센서 및 이를 포함하는 압력 감지 인솔(insole)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압력을 감지하는 센서 및 인솔(insole)에 관한 것이다.
최근, 전자 기술과 정보 통신 기술의 발전으로 헬스 케어(Health Care) 분야가 급속하게 발전하고 있다. 즉, 생체 정보를 이용하여 사람의 몸 상태를 측정할 수 있는 건강 관리 시스템이 요구되고 있다. 예를 들어, 신발 내에 압력을 감지하는 센서를 장착하여 착용자의 건강 상태, 보행 자세 등을 파악하고자 하는 기술이 개발되고 있다.
그러나, 신발의 밑창 또는 인솔(insole) 내에 압력 감지 센서를 내장하는 경우, 다수 의 센서가 필요하며, 센서의 삽입을 위하여 추가의 공간이 요구되는 문제가 있다.
또한, 센서가 유연성 및 신축성이 없으므로, 복곡면 형태의 신발에 적용하기는 무리가 있으며, 공정시간이 오래 걸리는 문제가 존재한다.
그리고 압력 측정을 원하는 부분 이외의 부분에서도 압력이 측정되는 노이즈 문제가 존재한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 가해진 무게에 따른 압력 및 위치를 감지하는 압력 감지 센서 및 압력 감지 인솔(insole)을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 센서는 홀을 포함하는 탄성층; 및 상기 탄성층 상에 이격 배치된 복수의 전극을 포함하는 전극층; 상기 탄성층은, 상기 홀에 배치되는 가변부재를 포함하고, 상기 복수의 전극 중 적어도 하나는 상기 홀의 일부를 덮는다.
상기 복수의 전극은, 제1 전극; 및 상기 제1 전극과 이격 배치되고, 극성이 상이한 제2 전극을 포함할 수 있다.
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 하나는 상기 홀의 일부를 덮을 수 있다.
상기 전극층 상에서 상기 홀이 형성된 영역 이외의 영역에 배치되는 접착층을 포함할 수 있다.
상기 가변부재를 둘러싸도록 배치되는 접착부재를 포함할 수 있다.
상기 가변부재의 상면은 상기 탄성층의 상면과 단차를 형성할 수 있다.
상기 탄성층은 복수의 층으로 이루어질 수 있다.
상기 가변부재가 상기 이격 배치된 복수의 전극 사이를 연결하여 압력을 감지할 수 있다.
상기 복수의 전극이 상기 탄성층의 상면과 접하는 부분의 면적은 복수의 전극의 하면의 면적보다 작을 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 인솔은 복수의 압력 감지 센서; 및 상기 복수의 압력 감지 센서와 연결된 커넥터부를 포함하고, 상기 압력 감지 센서는, 홀을 포함하는 탄성층; 상기 탄성층 상에 이격 배치된 복수의 전극을 포함하는 전극층; 상기 탄성층은, 상기 홀에 배치되는 가변부재를 포함하고, 상기 복수의 전극 중 적어도 하나는 상기 홀의 일부를 덮는다.
본 발명의 실시예에 따른 압력 감지 센서는 가해진 무게에 따른 압력을 정밀하게 감지할 수 있으며, 전극을 다양한 형상으로 제작하여 정밀하게 압력 분포를 감지할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 압력 감지 인솔(insole)을 사용할 경우 신발 내에 센서를 내장하기 위한 별도의 공간이 요구되지 않는다.
그리고 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 인솔(insole)은 유연하고 신축성이 좋아 다양한 형태의 신발에 적용이 가능하다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 센서는 압력을 감지하는 영역을 구조적으로 분리하여 압력 감지에 대한 노이즈 발생을 방지할 수 있다.
또한, 가해지는 압력에 대한 압력 감지 센서의 민감도를 향상시킬 수 있으며, 압력을 분산하여 압력 감지 센서의 내구성을 향상 시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 센서는 동일한 층 상에 양극과 음극이 모두 배치될 수 있어 인솔(insole)의 두께가 얇아진다. 이로써, 압력 감지 센서의 재료비가 적게 들고 가공성이 우수하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 센서의 단면도이다.
도 2 내지 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 센서에서 단차가 형성된 단면도이다.
도 4은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력 감지 센서의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력 감지 센서에서 복수의 층으로 이루어진 탄성층을 도시한 도면이다.
도 6 내지 도 7는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력 감지 센서에서 단차가 형성된 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 인솔을 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력 감지 인솔을 도시한 사시도이다.
도 2 내지 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 센서에서 단차가 형성된 단면도이다.
도 4은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력 감지 센서의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력 감지 센서에서 복수의 층으로 이루어진 탄성층을 도시한 도면이다.
도 6 내지 도 7는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력 감지 센서에서 단차가 형성된 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 인솔을 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력 감지 인솔을 도시한 사시도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 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 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 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, 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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 센서의 단면도이고, 도 2 내지 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 센서에서 단차가 형성된 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 센서(100)는 제1 전극층(110), 제1 전극층(110) 상에 배치되는 제1 접착층(120), 제1 접착층(120) 상에 배치되는 제1 탄성층(130), 제1 탄성층(130) 상에 배치되는 제2 접착층(140), 제2 접착층(140) 상에 배치되는 제2 전극층(150)을 포함한다.
먼저, 제1 전극층(110)은 직물로 구성될 수 있다. 제2 전극층(150)도 제1 전극층(110)과 마찬가지로 직물로 구성될 수 있다. 또한, 제1 전극층(110) 및 제2 전극층(150) 중 어느 하나의 층에서 접지 연결이 가능하다. 뿐만 아니라, 제1 전극층(110)과 제2 전극층(150)은 층으로 이루어져 전극의 접지 연결이 용이해지고 불량률이 감소한다.
직물은 전도성 섬유를 포함할 수 있다. 여기서, 전도성 섬유는 금속 와이어 또는 표면 상에 금속 막이 피복된 일반 섬유일 수 있다. 전도성 섬유는 금속 입자가 분산된 일반 섬유일 수도 있다. 전도성 섬유가 금속 와이어인 경우, 금속 와이어의 직경은 10㎛ 내지 500㎛일 수 있다. 금속 와이어의 직경이 10㎛ 미만이면 금속 와이어의 강도가 약하여 직물 가공이 어려울 수 있으며, 금속 와이어의 직경이 500㎛를 초과하면 금속 와이어의 강성이 높아 직물의 유연성이 떨어질 수 있으므로, 직물의 가공 시 설비에 데미지를 줄 수 있고, 사용자가 이질감을 느끼기 쉽다.
이때, 금속 와이어는 Cu, Ni, 또는 스테인레스 합금일 수 있다. 스테인레스 합금은, 예를 들면 마르텐사이트계 스테인레스 합금, 페라이트계 스테인레스 합금,
오스테나이트계 스테인레스 합금, 2상계 스테인레스 합금, 석출경화계 스테인레스 합금 등일 수 있다. 금속 와이어가 스테인레스 합금인 경우, 압력 감지 센서(100)의 내부식성을 높일 수 있다.
전도성 섬유가 표면 상에 금속 막이 피복된 일반 섬유인 경우, 금속 막은 금
속 입자가 도금 방식 또는 증착 방식으로 일반 섬유의 표면 상에 피복되는 방법에 의하여 형성될 수 있다. 이때, 금속 입자는 Cu, Ni, 또는 스테인레스 합금일 수 있으며, 금속 막의 두께는 1㎛ 내지 50㎛일 수 있다. 금속 막의 두께가 1㎛ 미만이면 전도율이 낮으므로 신호 전송 시에 손실을 유발할 수 있으며, 금속 막의 두께가 50㎛를 초과하면 섬유의 표면에서 금속 막이 쉽게 이탈될 수 있다.
제1 접착층(120)은 제1 전극층(110) 상에서 제1 탄성층(130)의 제1 홀(h1)이 형성된 영역 이외의 영역에 배치된다. (이하에서 제1 가변부재(131)가 형성된 영역은 센싱 영역(152)으로, 압력을 감지할 수 있는 영역으로 설명한다. 그리고 센싱 영역(152) 이외의 영역은 비감지 영역(154)으로 설명한다) 제1 접착층(120)은 제1 탄성층(130)과 제1 전극층(110) 사이에서 다양한 크기와 모양을 가질 수 있다.
일예로, 제1 접착층(120)은 필름의 양면 상에 절연 접착제가 코팅된 구조일 수 있다. 이에, 제1 전극층(110)과 제1 탄성층(130)과 결합할 수 있다. 그리고 센싱 영역(152) 아래에 배치되는 부분은 펀칭되거나 절연 접착제가 코팅되지 않을 수 있다. 다른 예로, 제1 접착층(120)은 필름의 양면 상에 접착제가 코팅된 구조이며, 센싱 영역(152) 아래에 배치되는 영역을 제외하고는 절연 물질이 추가로 코팅된 구조일 수도 있다.
제1 탄성층(130)은 제1 접착층(120) 상에 배치되고, 복수의 제1 홀(h1)이 형성될 수 있다. 또한, 제1 탄성층(130)은 탄성체를 포함할 수 있다. 여기서, 탄성체는 발포폼, 부직포, 나노웹 등의 랜덤한 섬유 배열을 가지는 섬유 기재, 폴리우레탄, 나일론, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리에스터로 이루어진 그룹에서 선택된 하나를 포함하는 합성섬유 또는 천연 섬유, 엘라스토머, 고무, 우레탄 등일 수 있다.
또한, 제1 탄성층(130)에 형성된 제1 홀(h1)에는 제1 가변부재(131)가 배치될 수 있다. 일예로 제1 홀(h1)은 관통홀일 수 있다. 제1가변부재는 제1 탄성층(130)과 같이 탄성체를 포함할 수 있다. 그리고 탄성체 내에 분산된 전도성 복합체를 포함할 수 있다.
여기서, 탄성체는 발포폼, 부직포, 나노웹 등의 랜덤한 섬유 배열을 가지는 섬유 기재, 폴리우레탄, 나일론, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리에스터로 이루어진 그룹에서 선택된 하나를 포함하는 합성섬유 또는 천연 섬유, 엘라스토머, 고무, 우레탄 등일 수 있다.
한편, 제1 가변부재(131) 내에 포함되는 전도성 복합체는 탄성체를 이루는 섬유의 표면 상에 피복되거나 탄성체 내에 분산될 수 있다. 이에 따라, 제1 가변부재(131)는 물리적 변화가 발생한 경우, 즉 센싱 영역(152)인 제1 가변부재(131) 상에 압력이 가해진 경우, 센싱 영역(152) 아래에 배치된 제1 가변부재(131)의 두께가 줄어들고, 저항이 변화한다.
구체적으로, 센싱 영역(152) 상에 압력이 가해지면 제1 전극층(110), 제1 가변부재(131), 제2 전극층(150)이 전기적으로 연결되고, 제1 가변부재(131)의 저항변화에 따라 제1 전극층(110)과 제2 전극층(150) 사이에서 흐르는 전기적 신호의 크기 변화를 통해 센싱 영역(152) 상에 가해지는 압력을 감지할 수 있다.
즉, 센싱 영역(152) 상에 가해진 압력에 대해 센싱 영역(152) 하부에 배치된 제1 가변부재(131)를 통해서 압력 감지가 이루어진다. 뿐만 아니라, 압력이 가해진 센싱 영역(152) 이외의 센싱 영역(152)의 하부에 배치된 제1 가변부재(131)는 전기적 신호가 전달되지 않는다. 이는 제1 가변부재(131)에 인접한 제1 탄성층(130)으로 전기적 신호 전달이 구조적으로 차단되기 때문이다. 즉, 센싱 영역(152)과 비감지 영역(154)를 구조적으로 분리시켜 노이즈를 방지할 수 있다. 따라서 압력이 가해지지 않은 영역에서 감지되는 전기적 신호인 노이즈가 제거된 신호를 얻을 수 있다.
여기서, 전도성 복합체는 전도성 고분자 및 전도성 분말을 포함할 수 있다. 전도성 복합체는 탄성체의 1 내지 10wt%로 포함될 수 있다. 전도성 복합체가 탄성체의 10wt%를 초과하여 포함되면, 압력이 가해지지 않은 상태에서 절연 특성을 보장하기 어려워진다. 이때, 전도성 고분자는 폴리아닐린(polyaniline) 또는 폴리피롤(polypyrrole)을 포함할 수 있다. 그리고, 전도성 분말은 Au, Ag, Cu, Ni, CNT(Carbon Nano Tube), 그래핀 및 세라믹 필러로 이루어진 그룹에서 선택된 하나를 포함할 수 있다.
이때, 전도성 분말의 직경은 10nm 내지 500㎛일 수 있고, 구형, 침상형 또는 판상형일 수 있다. 전도성 분말의 직경이 10nm 미만이면 전도성 고분자 내 분산이 어려우며 입자간 계면 저항이 높아 제1 가변부재(131)의 전체의 저항이 낮아지게 된다. 그리고, 전도성 분말의 직경이 500㎛를 초과하면 제1 가변부재(131)의 표면이 매끄럽지 못하여 마찰력이 증가하고, 이로 인하여 가공이 어려울 수 있다.
또한, 제1 가변부재(131)의 상면은 제1 탄성층(130)의 상면과 단차를 형성할 수 있다. 일예로, 도 2와 같이 제1 가변부재(131)의 상면이 제1 탄성층(130)의 상면보다 상부에 배치되어 단차(d1)를 형성할 수 있다. 제1 가변부재(131)의 상면과 동일하게, 제1 가변부재(131)의 하면도 제1 탄성층(130)의 하면과 단차를 형성할 수 있다.
이로써, 센싱 영역(152)에 가해진 압력에 의해 제1 전극층(110) 및 제2 전극층(150)은 제1 가변부재(131)와 용이하게 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 단차(d1)만큼 돌출된 제1 가변부재(131)의 두께에 압력이 집중될 수 있다. 이에, 센싱 영역(152)에 가해진 적은 압력에 대해서도 압력 감지가 이루어질 수 있다.
도 3과 같이 제1 가변부재(131)의 상면이 제1 탄성층(130)의 상면보다 하부에 배치되어 단차(d2)를 형성할 수 있다. 제1 가변부재(131)의 하면도 제1 탄성층(130)의 하면과 단차를 형성할 수 있다.
이로써, 센싱 영역(152)에 가해진 압력은 제1 가변부재(131)에 접하는 제1 탄성층(130)으로 먼저 분배되고, 최종적으로 센싱 영역(152)에 가해진 압력은 제1 가변부재(131)로 전달된다. 즉, 압력 분배를 통해 제1 가변부재(131)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 제1 탄성층(130)에서 제1 홀(h1)과 제1 가변부재(131)가 접하는 면에는 제1 접착부재(132)가 배치되어, 제1 가변부재(131)를 고정, 지지할 수 있다.
제2 접착층(140)은 제1 탄성층(130) 상에서 제1 홀(h1)이 형성되지 않은 영역 상에 배치될 수 있다. 제1 접착층(120)과 동일하게 적용될 수 있다.
제2 전극층(150)은 제2 접착층(140) 상에 배치될 수 있고, 제1 전극층(110)과 극성이 상이할 수 있다. 또한, 제1 전극층(110)과 동일하게 직물로 이루어질 수 있다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이, 센싱 영역(152) 하부에 배치된 제2 전극층(150), 제1 가변부재(131) 및 제1 전극층(110)를 통해 흐르는 전기적 신호로부터 압력을 감지할 수 있다.
도 4은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력 감지 센서의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력 감지 센서에서 복수의 층으로 이루어진 탄성층을 도시한 도면이며, 도 6 내지 도 7는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력 감지 센서에서 단차가 형성된 단면도이다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력 감지 센서(200)는 제2홀을 포함하는 제2 탄성층(210), 제2 탄성층(210) 상에 배치되는 제3 접착층(220), 제3 접착층(220) 상에 배치되는 제3 전극층(230)을 포함할 수 있다.
제2 탄성층(210)은 앞서 기재한 제1 탄성층과 마찬가지로 탄성체를 포함할 수 있다. 여기서, 탄성체는 발포폼, 부직포, 나노웹 등의 랜덤한 섬유 배열을 가지는 섬유 기재, 폴리우레탄, 나일론, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리에스터로 이루어진 그룹에서 선택된 하나를 포함하는 합성섬유 또는 천연 섬유, 엘라스토머, 고무, 우레탄 등일 수 있다.
또한, 제2 탄성층(210)에 형성된 제2 홀(h2)에는 제2 가변부재(211)가 배치될 수 있다. 제2 가변부재(211)는 제2 탄성층(210)과 같이 탄성체를 포함할 수 있다. 그리고 제2 가변부재(211)의 탄성체 내에 분산된 전도성 복합체를 포함할 수 있다.
여기서, 탄성체는 발포폼, 부직포, 나노웹 등의 랜덤한 섬유 배열을 가지는 섬유 기재, 폴리우레탄, 나일론, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리에스터로 이루어진 그룹에서 선택된 하나를 포함하는 합성섬유 또는 천연 섬유, 엘라스토머, 고무, 우레탄 등일 수 있다.
한편, 제2 가변부재(211) 내에 포함되는 전도성 복합체는 탄성체를 이루는 섬유의 표면 상에 피복되거나 탄성체 내에 분산될 수 있다. 이에 따라, 제2 가변부재(211)는 물리적 변화가 발생한 경우, 즉 센싱 영역(233)인 제2 가변부재(211) 상에 압력이 가해진 경우, 센싱 영역(233) 아래에 배치된 제2 가변부재(211)의 두께가 줄어들고, 저항이 변화한다. (이하에서 제2 가변부재(211)가 형성된 영역은 센싱 영역(233)으로, 압력을 감지할 수 있는 영역으로 설명한다. 그리고 센싱 영역(233) 이외의 영역은 비감지 영역(234)으로 설명한다) 구체적으로, 센싱 영역(233) 상에 압력이 가해지면 제3 전극층(230)에서 이격 배치된 복수의 전극(231, 232)과 제2 가변부재(211)가 전기적으로 연결되고, 제2 가변부재(211)의 저항변화에 따라 제3 전극층(230)의 복수의 전극(231, 232) 사이의 전기적 신호의 크기 변화 등을 통해 센싱 영역(233) 상에 가해지는 압력을 감지할 수 있다.
즉, 센싱 영역(233) 상에 가해진 압력에 대해 센싱 영역(233) 하부에 배치된 제2 가변부재(211)를 통해서 압력 감지가 이루어진다. 뿐만 아니라, 압력이 가해진 센싱 영역(233) 이외의 센싱 영역(233)의 하부에 배치된 제2 가변부재(211)는 전기적 신호가 전달되지 않는다. 즉, 센싱 영역(233)과 비감지 영역(234)를 구조적으로 분리시켜 노이즈를 방지할 수 있다. 이는 제2 탄성층(210)이 압력이 가해진 제2 가변부재(211)를 둘러쌈으로써, 인접한 제2 가변 부재로 전기적 신호가 전달되는 경로가 제2 탄성층(210)에 의해 차단되기 때문이다. 따라서 압력이 가해지지 않은 영역에서 감지되는 전기적 신호인 노이즈가 제거된 신호를 얻을 수 있다.
여기서, 전도성 복합체는 전도성 고분자 및 전도성 분말을 포함할 수 있다. 전도성 복합체는 탄성체의 1 내지 10wt%로 포함될 수 있다. 전도성 복합체가 탄성체의 10wt%를 초과하여 포함되면, 압력이 가해지지 않은 상태에서 절연 특성을 보장하기 어려워진다. 이때, 전도성 고분자는 폴리아닐린(polyaniline) 또는 폴리피롤(polypyrrole)을 포함할 수 있다. 그리고, 전도성 분말은 Au, Ag, Cu, Ni, CNT(Carbon Nano Tube), 그래핀 및 세라믹 필러로 이루어진 그룹에서 선택된 하나를 포함할 수 있다.
이때, 전도성 분말의 직경은 10nm 내지 500㎛일 수 있고, 구형, 침상형 또는 판상형일 수 있다. 전도성 분말의 직경이 10nm 미만이면 전도성 고분자 내 분산이 어려우며 입자간 계면 저항이 높아 제2 가변부재(211)의 전체의 저항이 낮아지게 된다. 그리고, 전도성 분말의 직경이 500㎛를 초과하면 제2 가변부재(211)의 표면이 매끄럽지 못하여 마찰력이 증가하고, 이로 인하여 가공이 어려울 수 있다.
도 5를 참조하면, 제2 탄성층(210)은 복수의 층이 적층된 형태일 수 있다. 일예로, 제2 탄성층(210)은 하부 제2 탄성층(210-1)과 상부 제2 탄성층(210-2)를 포함할 수 있다. 그리고 상부 제2 탄성층(210-2)의 탄성력이 하부 제2 탄성층(210-1)의 탄성력보다 클 수 있다. 이로써, 유연성을 확보하면서 동시에 지지력이 향상된 압력 감지 센서(200)를 제공할 수 있다.
또한, 제2 가변부재(211)의 상면은 제2 탄성층(210)의 상면과 단차를 형성할 수 있다. 일예로, 도 6을 참조하면 제2 가변부재(211)의 상면이 제2 탄성층(210)의 상면보다 상부에 배치되어 단차(d3)를 형성할 수 있다. 이로써, 센싱 영역(233)에 가해진 압력에 의해 제2 가변부재(211) 상부에 배치된 제3 전극층(230)의 복수의 전극(231, 232)은 제2 가변부재(211)와 용이하게 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 단차(d3)만큼 돌출된 제2 가변부재(211)의 두께에 압력이 집중될 수 있다. 이에, 센싱 영역(233)에 가해진 적은 압력에 대해서도 압력 감지가 가능할 수 있다.
도 7과 같이 제2 가변부재(211)의 상면이 제2 탄성층(210)의 상면보다 하부에 배치되어 단차(d4)를 형성할 수 있다. 이로써, 센싱 영역(233)에 가해진 압력은 제2 가변부재(211)에 접하는 제2 탄성층(210)으로 먼저 분배되고 최종적으로 제2 가변부재(211)로 전달될 수 있다. 즉, 제2 가변부재(211)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
제2 탄성층(210)에서 제2 가변부재(211)를 둘러싸도록 제2 접착부재(212)가 배치될 수 있다. 즉, 제2 가변부재(211)와 제2 홀(h2)이 접하는 면에 제2 접착부재(212)가 배치될 수 있다.
제3 접착층(220)은 상기 설명한 바와 같이 제1 접착층과 동일한 재질일 수 있다. 이로써, 제3 접착층(220) 상면에 배치된 제3 전극층(230)과 결합할 수 있다.
제3 전극층(230)은 복수의 전극(231, 232)으로 이루어질 수 있다. 일예로, 복수의 전극(231, 232)은 제1 전극(231)과 제2 전극(232)을 포함할 수 있다. 그리고 제1 전극(231)과 제2 전극(232)은 이격 배치될 수 있으며, 제1 전극(231)과 제2 전극(232)은 서로 상이한 극성일 수 있다. 예를들어, 제1 전극(231)은 음전극이고, 제2 전극(232)는 양전극일 수 있다.
또한, 복수의 전극(231, 232)이 제2 탄성층(210)의 상면 또는 제3 접착층(220)의 상면과 접하는 부분의 면적은 복수의 전극(231, 232)의 하면의 면적보다 작을 수 있다.
그리고 제1 전극(231)과 제2 전극(232) 중 적어도 하나는 제2 홀(h2)의 일부를 덮을 수 있다. 일예로, 제1 전극(231)과 제2 전극(232)가 동일한 비율로 제2 홀(h2)을 덮을 수 있다. 뿐만 아니라, 제1 전극(231) 및 제2 전극(232) 중 어느 하나의 전극만이 제2 홀(h2)를 덮을 수 있다.
이로써, 일실시예에 따른 압력 감지 센서(200)의 센싱 영역(233)에 작은 압력이 가해지는 경우, 제2 가변부재(211)의 두께가 적게 변하더라도 제2 가변부재(211)가 이격 배치된 인접한 전극을 전기적으로 연결할 수 있다. 즉, 압력 감지의 범위를 확장할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 인솔을 도시한 사시도이다. 도 8을 참조하면, 일실시예에 따른 압력 감지 인솔(300)은 복수의 압력 감지 센서, 압력 감지 센서와 연결된 커넥터부(160)를 포함할 수 있다.
그리고 압력 감지 인솔(300)은 상기 언급한 복수의 압력 감지 센서을 포함하는 형태로, 도1 내지 도3에서 설명한 압력 감지 센서의 복수의 층이 확장된 형태일 수 있다. 그리고 A-A'단면과 같이, 압력 감지 인솔(300)에서 압력을 감지하기 원하는 부분에 압력 감지 센서의 제1 가변부재(131)가 배치된 센싱 영역(152)을 형성할 수 있다. 또한, 센싱 영역(152) 이외의 영역인 비감지 영역(154)은 도 8과 같이 센싱 영역(152)에서 감지한 전기 신호를 커넥터부(160)로 전달하는 영역일 수 있다. 커넥터부(160)는 FPCB(Flexible Printed Circuit Borard)로 구현될 수 있으며, 외부 장치(미도시)와 연결될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력 감지 인솔을 도시한 사시도이다. 도 9를 참조하면, 다른 실시예에 따른 압력 감지 인솔(400)은 복수의 압력 감지 센서, 압력 감지 센서와 연결된 커넥터부(240)를 포함할 수 있다.
압력 감지 인솔(400)은 복수의 압력 감지 인솔을 포함하는 형태로, 도4 내지 도7에서 설명한 압력 감지 센서의 복수의 층이 확장된 형태일 수 있다. 또한, 제3 전극층(230)에서 복수의 전극(231, 232)이 배치되지 않은 부분이 존재할 수 있다. 그리고 B-B' 단면과 같이, 압력 감지 인솔(400)에서 압력을 감지하기 원하는 부분에 압력 감지 센서의 제2 가변부재(211)가 배치된 센싱 영역(233)을 형성할 수 있다. 또한, 센싱 영역(233) 이외의 영역인 비감지 영역(234)은 상기 기재와 같이 센싱 영역(233)에서 감지한 전기 신호를 커넥터부(240)로 전달하는 영역일 수 있다. 커넥터부(240)도 상기 기재와 같이 FPCB(Flexible Printed Circuit Borard)로 구현될 수 있으며, 외부 장치(미도시)와 연결될 수 있다.
또한, 상기에서는 압력 감지 센서를 포함하는 압력 감지 인솔에 대하여 설명하였지만, 장갑, 벨트, 매트 등과 같은 웨어러블 물건에 압력을 측정하는 경우에도 적용될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100, 200: 압력 감지 센서
110: 제1 전극층
120: 제1 접착층
130: 제1 탄성층
140: 제2 접착층
150: 제2 전극층
210: 제2 탄성층
220: 제3 접착층
230: 제3 전극층
300, 400: 압력 감지 인솔
110: 제1 전극층
120: 제1 접착층
130: 제1 탄성층
140: 제2 접착층
150: 제2 전극층
210: 제2 탄성층
220: 제3 접착층
230: 제3 전극층
300, 400: 압력 감지 인솔
Claims (10)
- 홀을 포함하는 탄성층; 및
상기 탄성층 상에 이격 배치된 복수의 전극을 포함하는 전극층;
상기 탄성층은,
상기 홀에 배치되는 가변부재를 포함하고,
상기 복수의 전극 중 적어도 하나는,
상기 홀의 일부를 덮으며,
상기 가변부재는 전도성 복합체를 포함하여,
상기 가변부재의 두께 변화에 의해 상기 가변부재의 저항이 변하는 압력 감지 센서.
- 제 1항에 있어서,
상기 복수의 전극은,
제1 전극; 및
상기 제1 전극과 이격 배치되고, 극성이 상이한 제2 전극을 포함하는 압력 감지 센서.
- 제 2항에 있어서,
상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 하나는 상기 홀의 일부를 덮는 압력 감지 센서.
- 제 1항에 있어서,
상기 전극층 상에서 상기 홀이 형성된 영역 이외의 영역에 배치되는 접착층을 포함하는 압력 감지 센서.
- 제 1항에 있어서,
상기 가변부재를 둘러싸도록 배치되는 접착부재를 포함하는 압력 감지 센서.
- 제 1항에 있어서,
상기 가변부재의 상면은 상기 탄성층의 상면과 단차를 형성하는 압력 감지 센서.
- 제 1항에 있어서,
상기 탄성층은 복수의 층으로 이루어진 압력 감지 센서.
- 제1항에 있어서,
상기 가변부재가 상기 이격 배치된 복수의 전극 사이를 연결하여 압력을 감지하는 압력 감지 센서.
- 제 1항에 있어서,
상기 복수의 전극이 상기 탄성층의 상면과 접하는 부분의 면적은 복수의 전극의 하면의 면적보다 작은 압력 감지 센서.
- 복수의 압력 감지 센서; 및
상기 복수의 압력 감지 센서와 연결된 커넥터부를 포함하고,
상기 복수의 압력 감지 센서는,
홀을 포함하는 탄성층;
상기 탄성층 상에 이격 배치된 복수의 전극을 포함하는 전극층;
상기 탄성층은,
상기 홀에 배치되는 가변부재를 포함하고,
상기 복수의 전극 중 적어도 하나는 상기 홀의 일부를 덮으며,
상기 가변부재는 전도성 복합체를 포함하여,
상기 가변부재의 두께 변화에 의해 상기 가변부재의 저항이 변하는 압력 감지 인솔.
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190120949A (ko) * | 2018-04-17 | 2019-10-25 | 주식회사 엔젤로보틱스 | 다축 외력 감지센서 및 이를 구비하는 다축 외력 감지 시스템 |
| KR102323275B1 (ko) * | 2020-06-02 | 2021-11-08 | 중앙대학교 산학협력단 | 기판 집적 도파관을 이용한 압력센서 |
| KR20220096576A (ko) * | 2020-12-31 | 2022-07-07 | 주식회사 에니에스 | 자세교정 스마트 방석 |
| WO2023182737A1 (ko) * | 2022-03-22 | 2023-09-28 | 서울대학교산학협력단 | 신축성 압력센서 어레이 및 그를 포함하는 전자 장치 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100063778A1 (en) | 2008-06-13 | 2010-03-11 | Nike, Inc. | Footwear Having Sensor System |
| JP2012150075A (ja) | 2011-01-21 | 2012-08-09 | Dainippon Printing Co Ltd | 圧力センサ |
-
2016
- 2016-07-14 KR KR1020160089287A patent/KR101783413B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100063778A1 (en) | 2008-06-13 | 2010-03-11 | Nike, Inc. | Footwear Having Sensor System |
| JP2012150075A (ja) | 2011-01-21 | 2012-08-09 | Dainippon Printing Co Ltd | 圧力センサ |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190120949A (ko) * | 2018-04-17 | 2019-10-25 | 주식회사 엔젤로보틱스 | 다축 외력 감지센서 및 이를 구비하는 다축 외력 감지 시스템 |
| KR102041710B1 (ko) | 2018-04-17 | 2019-11-06 | 주식회사 엔젤로보틱스 | 다축 외력 감지센서 및 이를 구비하는 다축 외력 감지 시스템 |
| KR102323275B1 (ko) * | 2020-06-02 | 2021-11-08 | 중앙대학교 산학협력단 | 기판 집적 도파관을 이용한 압력센서 |
| KR20220096576A (ko) * | 2020-12-31 | 2022-07-07 | 주식회사 에니에스 | 자세교정 스마트 방석 |
| KR102504502B1 (ko) * | 2020-12-31 | 2023-02-28 | 주식회사 에니에스 | 자세교정 스마트 방석 |
| WO2023182737A1 (ko) * | 2022-03-22 | 2023-09-28 | 서울대학교산학협력단 | 신축성 압력센서 어레이 및 그를 포함하는 전자 장치 |
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