KR101948749B1 - Apparatus and method for sensing pain - Google Patents

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KR101948749B1
KR101948749B1 KR1020170115134A KR20170115134A KR101948749B1 KR 101948749 B1 KR101948749 B1 KR 101948749B1 KR 1020170115134 A KR1020170115134 A KR 1020170115134A KR 20170115134 A KR20170115134 A KR 20170115134A KR 101948749 B1 KR101948749 B1 KR 101948749B1
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pain
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장재은
문제일
박현철
신권식
심민경
최지웅
최홍수
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재단법인대구경북과학기술원
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Abstract

According to an embodiment of the present invention, provided is an apparatus for sensing pain, comprising: a composite sensor unit including a pressure measurement part and a thermal measurement part; a control unit for generating pain data from an electric signal obtained from the composite sensor unit; and an output unit for outputting the pain data, wherein the control unit includes: a comparison and determination part for determining whether to generate the pain data from each of a pressure signal obtained from the pressure measurement part and a thermal signal obtained from the thermal measurement part; and a pain data generation part for generating the pain data.

Description

고통 감지 장치 및 고통 감지 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SENSING PAIN}[0001] APPARATUS AND METHOD FOR SENSING PAIN [0002]

본 발명은 외부로부터 입력된 자극에 의한 고통을 감지하는 고통 감지 장치 및 고통 감지 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pain sensing apparatus and a pain sensing method for sensing pain caused by external stimuli.

인간이 가지고 있는 오감인 시각, 청각, 후각, 미각 및 촉각을 기계에 적용하기 위한 노력이 오래 전부터 진행되어 오면서 그와 관련된 센서 개발 기술이 점점 다양해지고 그 기술력 또한 발전하고 있다. 그 중에서도 최근에는 스마트폰이나 웨어러블(wearable) 컴퓨터 개발 기술이 발전함에 따라 인간과 기계와의 상호 작용에 있어서 촉감에 의한 전달 방법이 중요한 수단으로 자리매김하고 있다.As the efforts to apply the human sense of the five senses, such as vision, hearing, smell, taste and tactile sensation, have been progressing for a long time, sensor development technology related to it has been diversified and its technology is developing. In recent years, smartphone or wearable computer technology has developed, and as a result, a method of transmitting by touch has become an important means in interaction between human and machine.

로봇의 경우도 마찬가지로 제조업 분야에서 단순 반복 작업만 해왔던 예전과 달리, 로봇 제조 기술이 점점 더 정교해지고 섬세해지면서 의료, 국방 및 산업 등 다양한 분야에서 로봇의 활용도가 커지고 있다. 그에 따라 로봇 손가락 등에 적용하기 위한 촉감의 중요성이 점점 커지고 있으며, 기계에 촉감을 부여하기 위해 그 동안의 단순한 터치의 개념이 아닌 인간의 피부를 모방한 이상적인 촉각센서에 대한 연구가 이루어지고 있다.In the case of robots, unlike in the past, which has only performed repetitive tasks in the manufacturing field, robotic manufacturing technology has become more sophisticated and delicate, and the utilization of robots in various fields such as medical care, defense and industry is increasing. Accordingly, the importance of the touch for applying to the robot finger is increasing, and in order to give the touch to the machine, an ideal tactile sensor which imitates the human skin instead of the simple touch concept has been studied.

KR 10-2017-0030731 A, 2017.03.20KR 10-2017-0030731 A, 2017.03.20

그러나, 종래의 촉각센서에 대한 연구는 센싱의 정확도를 향상시키고 센서의 가요성(flexibility)을 향상시키기 위한 연구가 주로 이루어졌으며, 인간과 상호작용할 수 있는 로봇에 대한 연구 또한 사람이 사용하는 언어, 말 세기 및 표정과 이에 대응되는 감정을 매칭시킨 데이터를 로봇에 저장한 후, 청각센서와 시각센서 등을 이용하여 인간의 말 또는 표정을 감지한 후 이에 매칭되는 감정을 출력하는 방식으로 이루어졌다. However, the research on the conventional tactile sensor has been mainly carried out to improve the accuracy of the sensing and to improve the flexibility of the sensor. Also, After storing the data of the matching of the face strength and facial expressions and the emotion corresponding to the facial expressions, the robot senses human speech or facial expressions using an auditory sensor and a visual sensor, and outputs emotions matching therewith.

본 발명은, 복합 센서부를 이용하여 "압력에 의한 고통"과 "열에 의한 고통"을 동시에 측정할 수 있는 고통 감지 장치 및 고통 감지 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a pain sensing apparatus and a pain sensing method capable of simultaneously measuring "pain caused by pressure" and "pain caused by heat" using the complex sensor unit.

그러나, 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것을 아니다.However, these problems are illustrative, and thus the scope of the present invention is not limited thereto.

본 발명의 일 관점에 따르면, 압력 측정부 및 열 측정부를 포함하는 복합 센서부; 상기 복합 센서부로부터 획득된 전기 신호로부터 고통 데이터를 생성하는 제어부; 및 상기 고통 데이터를 출력하는 출력부를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 압력 측정부로부터 획득된 압력 신호 및 상기 열 측정부로부터 획득된 열 신호 각각으로부터 상기 고통 데이터 생성 여부를 판단하는 비교 및 판단부; 및 상기 고통 데이터를 생성하는 고통 데이터 생성부를 포함하는, 고통 감지 장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a composite sensor unit including a pressure measurement unit and a heat measurement unit; A control unit for generating pain data from the electric signal obtained from the complex sensor unit; And an output unit for outputting the pain data, wherein the control unit comprises: a comparison and determination unit for determining whether to generate the pain data from each of the pressure signal obtained from the pressure measurement unit and the column signal obtained from the thermal measurement unit; And a pain data generator for generating the pain data.

상기 압력 측정부는 인가되는 압력에 대응하여 각각 상기 압력 신호를 발생시키는 복수의 압력 센서들로 구성된 압력 센서 어레이를 포함할 수 있다.The pressure measuring unit may include a pressure sensor array composed of a plurality of pressure sensors each generating the pressure signal corresponding to an applied pressure.

상기 복합 센서부는, 제1절연 기판; 상기 제1절연 기판에 대향하도록 배치된 제2절연 기판; 상기 제1절연 기판과 상기 제2절연 기판 사이에 배치되며, 상기 제1절연 기판 상에 배치된 복수의 제1전극 및 상기 제2절연 기판의 상기 제1절연 기판을 향하는 제1면 상에 상기 복수의 제1전극 각각과 대향하도록 배치된 복수의 제2전극을 포함하는 상기 압력 측정부; 및 상기 제2절연 기판의 상기 제1면과 반대되는 제2면 상에 배치된 상기 열 측정부를 포함할 수 있다.The composite sensor unit includes: a first insulating substrate; A second insulating substrate disposed to face the first insulating substrate; A plurality of first electrodes disposed on the first insulating substrate and disposed on the first surface of the second insulating substrate facing the first insulating substrate, the first electrodes being disposed between the first insulating substrate and the second insulating substrate, The pressure measuring unit including a plurality of second electrodes arranged to face each of the plurality of first electrodes; And the thermal measuring portion disposed on a second surface opposite to the first surface of the second insulating substrate.

상기 복수의 제1전극과 상기 복수의 제2전극 사이에 배치되며, 압전(piezoelectric) 물질을 포함하는 중간층을 더 포함할 수 있다.And an intermediate layer disposed between the plurality of first electrodes and the plurality of second electrodes and including a piezoelectric material.

상기 열 측정부는 열에 의해 저항이 변하는 저항 패턴을 포함할 수 있다.The thermal measurement unit may include a resistance pattern whose resistance is changed by heat.

상기 열 측정부는, 상기 제2절연 기판의 상기 제2면 상에 배치된 제3전극; 상기 제3전극에 대향하도록 배치된 제4전극; 및 상기 제3전극과 상기 제4전극 사이에 배치된 반도체 막 또는 반도체 나노와이어(nanowire)를 포함할 수 있다.The thermal measurement unit may include: a third electrode disposed on the second surface of the second insulating substrate; A fourth electrode arranged to face the third electrode; And a semiconductor film or a semiconductor nanowire disposed between the third electrode and the fourth electrode.

상기 복합 센서부는, 제1절연 기판; 상기 제1절연 기판에 대향하도록 배치된 제2절연 기판; 상기 제1절연 기판과 상기 제2절연 기판 사이에 배치되며, 상기 제1절연 기판 상에 배치된 복수의 제1전극 및 상기 제2절연 기판의 상기 제1절연 기판을 향하는 제1면 상에 상기 복수의 제1전극 각각과 대향하도록 배치된 복수의 제2전극을 포함하는 상기 압력 측정부; 및 상기 제1절연 기판 상에 배치된 복수의 제3전극, 상기 제2절연 기판의 상기 제1면 상에 상기 복수의 제3전극 각각과 대향하도록 배치된 복수의 제4전극, 및 상기 제3전극과 상기 제4전극 사이에 배치된 반도체 막 또는 반도체 나노와이어를 포함하는 상기 열 측정부를 포함할 수 있다.The composite sensor unit includes: a first insulating substrate; A second insulating substrate disposed to face the first insulating substrate; A plurality of first electrodes disposed on the first insulating substrate and disposed on the first surface of the second insulating substrate facing the first insulating substrate, the first electrodes being disposed between the first insulating substrate and the second insulating substrate, The pressure measuring unit including a plurality of second electrodes arranged to face each of the plurality of first electrodes; And a plurality of third electrodes arranged on the first insulating substrate, a plurality of fourth electrodes arranged on the first surface of the second insulating substrate so as to face each of the plurality of third electrodes, And the thermal measurement unit including a semiconductor film or a semiconductor nanowire disposed between the electrode and the fourth electrode.

상기 복수의 제3전극 중 적어도 하나는, 상기 복수의 제1전극 사이에 배치될 수 있다.At least one of the plurality of third electrodes may be disposed between the plurality of first electrodes.

상기 복수의 제1전극과 상기 복수의 제2전극의 사이에 배치되며 압전 물질을 포함하는 중간층을 더 포함하며, 상기 중간층은 상기 제1절연 기판의 전면 상에 배치될 수 있다.And an intermediate layer disposed between the plurality of first electrodes and the plurality of second electrodes and including a piezoelectric material, and the intermediate layer may be disposed on a front surface of the first insulating substrate.

상기 복수의 제1전극과 상기 제2전극의 사이에 배치되며 압전 물질을 포함하는 중간층을 더 포함하며, 상기 중간층은 상기 복수의 제1전극 각각과 이에 대향하는 상기 복수의 제2전극 각각의 사이에만 배치될 수 있다.And an intermediate layer disposed between the plurality of first electrodes and the second electrode and including a piezoelectric material, wherein the intermediate layer is provided between each of the plurality of first electrodes and each of the plurality of second electrodes facing the plurality of first electrodes, .

상기 비교 및 판단부는, 상기 복수의 압력 센서들 중 신호를 발생시키는 압력 센서의 개수 및 상기 압력 신호의 세기를 기반으로 상기 압력에 의한 고통 데이터의 생성 여부를 판단하고, 상기 열 신호의 세기를 기반으로 상기 열에 의한 고통 데이터의 생성 여부를 판단할 수 있다.The comparison and determination unit may determine whether to generate the pain data based on the pressure based on the number of the pressure sensors for generating the signal among the plurality of pressure sensors and the intensity of the pressure signal, It is possible to determine whether or not the pain data generated by the heat is generated.

상기 비교 및 판단부는, 상기 압력 센서의 개수가 임계 개수 이하이며 상기 압력 신호의 세기가 제1임계 세기 이상인 경우 제1고통 데이터 신호로 판단하고, 상기 센서의 개수가 상기 임계 개수를 초과하며 상기 압력 신호의 세기가 제2임계 세기 이상인 경우 제2고통 데이터로 판단하며, 상기 복수의 센서들 중 적어도 하나에서 발생된 상기 열 신호의 세기가 제3임계 세기 이상인 경우 제3고통 데이터로 판단할 수 있다.Wherein the comparing and judging unit judges that the signal is the first pain data signal when the number of the pressure sensors is equal to or less than the threshold number and the intensity of the pressure signal is equal to or greater than the first threshold intensity, It is determined as the second pain data when the intensity of the signal is equal to or greater than the second threshold intensity and the third pain data if the intensity of the thermal signal generated in at least one of the plurality of sensors is equal to or greater than the third threshold intensity .

상기 제2임계 세기는 상기 제1임계 세기보다 클 수 있다.The second threshold strength may be greater than the first threshold strength.

상기 출력부는 음성 출력부, 디스플레이부 및 구동 모터 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 제1고통 데이터, 상기 제2고통 데이터 및 제3고통 데이터 중 적어도 하나의 데이터를 출력할 수 있다.The output unit may include at least one of a sound output unit, a display unit, and a driving motor, and may output at least one of the first pain data, the second pain data, and the third pain data.

본 발명의 다른 관점에 따르면, 압력 측정부와 열 측정부를 포함하는 복합 센서부를 이용하여, 압력에 의한 압력 신호 및 열에 의한 열 신호를 획득하는 단계; 상기 압력 신호 및 상기 열 신호 각각을 임계값과 비교하여 고통 데이터 생성 여부를 판단하는 단계; 고통 데이터를 생성하는 단계; 및 생성된 상기 고통 데이터를 출력하는 단계를 포함하는, 고통 감지 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of measuring pressure, comprising: obtaining a pressure signal by a pressure and a heat signal by heat using a composite sensor unit including a pressure measuring unit and a heat measuring unit; Comparing each of the pressure signal and the column signal with a threshold value to determine whether to generate pain data; Generating pain data; And outputting the generated pain data.

상기 압력 측정부는, 인가되는 압력에 대응하여 각각 상기 압력 신호를 발생시키는 복수의 압력 센서들로 구성된 압력 센서 어레이를 포함하며, 상기 고통 데이터 생성 여부를 판단하는 단계는, 상기 복수의 압력 센서들 중 신호를 발생시키는 압력 센서의 수 및 상기 압력 신호의 세기를 기반으로 압력에 의한 고통 데이터의 생성 여부를 판단하는 단계; 및 상기 열 신호의 세기를 기반으로 열에 의한 고통 데이터의 생성 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein the pressure measuring unit includes a pressure sensor array composed of a plurality of pressure sensors each generating the pressure signal corresponding to an applied pressure, wherein the step of determining whether to generate the pain data comprises: Determining whether or not to generate the pain data based on the pressure based on the number of the pressure sensors generating the signal and the intensity of the pressure signal; And determining whether to generate the pain data due to heat based on the strength of the thermal signal.

상기 압력에 의한 고통 데이터 생성 여부를 판단하는 단계는, 상기 압력 센서의 수가 임계 개수 이하이며 상기 압력 신호의 세기가 제1임계 세기 이상인 경우 제1고통 데이터 신호로 판단하고, 상기 압력 센서의 수가 상기 임계 개수를 초과하며 상기 압력 신호의 세기가 제2임계 세기 이상인 경우 제2고통 데이터로 판단하며, 상기 열에 의한 고통 데이터 생성 여부를 판단하는 단계는, 상기 열 신호의 세기가 제3임계 세기 이상인 경우 제3고통 데이터로 판단할 수 있다.Wherein the step of determining whether to generate the pain data by the pressure judges that the pain data is generated when the number of the pressure sensors is equal to or less than the threshold number and the intensity of the pressure signal is equal to or greater than the first threshold value, Wherein the step of determining whether to generate the pain data by the column includes determining whether the intensity of the column signal is greater than or equal to the third threshold level It can be judged as the third pain data.

상기 제2임계 세기는 상기 제1임계 세기보다 클 수 있다.The second threshold strength may be greater than the first threshold strength.

상기 고통 데이터를 출력하는 단계는, 음성 출력부, 디스플레이부 및 구동 모터 중 적어도 하나를 이용하여, 상기 제1고통 데이터, 상기 제2고통 데이터 및 제3고통 데이터 중 적어도 하나의 데이터를 출력할 수 있다.The step of outputting the pain data may include outputting at least one of the first pain data, the second pain data, and the third pain data using at least one of an audio output unit, a display unit, and a drive motor have.

상기 복합 센서부는, 제1절연 기판; 상기 제1절연 기판에 대향하도록 배치된 제2절연 기판; 상기 제1절연 기판과 상기 제2절연 기판 사이에 배치되며, 상기 제1절연 기판 상에 배치된 복수의 제1전극 및 상기 제2절연 기판의 상기 제1절연 기판을 향하는 제1면 상에 상기 복수의 제1전극 각각과 대향하도록 배치된 복수의 제2전극을 포함하는 상기 압력 측정부; 및 상기 제2절연 기판의 상기 제1면과 반대되는 제2면 상에 배치된 상기 열 측정부를 포함할 수 있다.The composite sensor unit includes: a first insulating substrate; A second insulating substrate disposed to face the first insulating substrate; A plurality of first electrodes disposed on the first insulating substrate and disposed on the first surface of the second insulating substrate facing the first insulating substrate, the first electrodes being disposed between the first insulating substrate and the second insulating substrate, The pressure measuring unit including a plurality of second electrodes arranged to face each of the plurality of first electrodes; And the thermal measuring portion disposed on a second surface opposite to the first surface of the second insulating substrate.

상기 복합 센서부는, 제1절연 기판; 상기 제1절연 기판에 대향하도록 배치된 제2절연 기판; 상기 제1절연 기판과 상기 제2절연 기판 사이에 배치되며, 상기 제1절연 기판 상에 배치된 복수의 제1전극 및 상기 제2절연 기판의 상기 제1절연 기판을 향하는 제1면 상에 상기 복수의 제1전극 각각과 대향하도록 배치된 복수의 제2전극을 포함하는 상기 압력 측정부; 및 상기 제1절연 기판 상에 배치된 복수의 제3전극, 상기 제2절연 기판의 상기 제1면 상에 상기 복수의 제3전극 각각과 대향하도록 배치된 복수의 제4전극, 및 상기 제3전극과 상기 제4전극 사이에 배치된 반도체 막 또는 반도체 나노와이어를 포함하는 상기 열 측정부를 포함할 수 있다.The composite sensor unit includes: a first insulating substrate; A second insulating substrate disposed to face the first insulating substrate; A plurality of first electrodes disposed on the first insulating substrate and disposed on the first surface of the second insulating substrate facing the first insulating substrate, the first electrodes being disposed between the first insulating substrate and the second insulating substrate, The pressure measuring unit including a plurality of second electrodes arranged to face each of the plurality of first electrodes; And a plurality of third electrodes arranged on the first insulating substrate, a plurality of fourth electrodes arranged on the first surface of the second insulating substrate so as to face each of the plurality of third electrodes, And the thermal measurement unit including a semiconductor film or a semiconductor nanowire disposed between the electrode and the fourth electrode.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description, claims, and drawings.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 복합 센서부를 이용하여 "압력에 의한 고통"과 "열에 의한 고통"을 동시에 측정할 수 있는 고통 감지 장치 및 고통 측정 방법을 제공할 수 있다. 또한, 고통을 감지함으로써 인간과 상호작용하고 고통에 대응하여 스스로를 보호할 수 있는 고통 감지 장치를 포함하는 전자 기기를 구현할 수 있다.According to one embodiment of the present invention as described above, it is possible to provide a pain sensing apparatus and a pain measuring method capable of simultaneously measuring "pain caused by pressure" and "pain caused by heat" using the composite sensor unit. In addition, an electronic device including a pain sensing device capable of interacting with a person by sensing pain and protecting himself or herself in response to pain can be implemented.

물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 일 실시예에 따른 고통 감지 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2a는 일 실시예에 따른 고통 감지 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2b는 일 실시예에 따른 S100 단계를 세분하여 나타낸 것이다.
도 3a는 일 실시예에 따른 복합 센서부를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 3b는 도 3a의 Ⅲ-Ⅲ' 선을 따라 취한 단면도이다.
도 4 내지 도 6은 각각 다른 실시예에 따른 복합 센서부를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 7a는 또 다른 실시예에 따른 복합 센서부를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 7b는 도 7a의 Ⅶ-Ⅶ' 선을 따라 취한 단면도이다.
도 8 내지 도 10은 각각 또 다른 실시예에 따른 복합 센서부를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 고통 데이터 생성 여부를 판단하는 단계 및 고통 데이터를 생성하는 단계를 나타낸 순서도이다.
도 12 및 도 13은 각각 일 실시예에 따른 고통 감지 장치를 포함하는 전자 기기를 설명하기 위한 개념도들이다.
1 is a block diagram showing a configuration of a pain sensing apparatus according to an embodiment.
2A is a flowchart illustrating a method for detecting a pain according to an embodiment.
2B is a detailed view of the step S100 according to an embodiment.
3A is a perspective view schematically showing a composite sensor unit according to one embodiment.
3B is a cross-sectional view taken along line III-III 'of FIG. 3A.
4 to 6 are cross-sectional views schematically showing a composite sensor unit according to another embodiment.
7A is a perspective view schematically showing a composite sensor unit according to yet another embodiment.
7B is a cross-sectional view taken along line VII-VII 'of FIG. 7A.
8 to 10 are cross-sectional views schematically showing a composite sensor unit according to yet another embodiment.
FIG. 11 is a flowchart illustrating steps of determining whether to generate pain data according to an embodiment and generating pain data.
12 and 13 are conceptual diagrams for explaining an electronic apparatus including a pain sensing apparatus according to an embodiment, respectively.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. The effects and features of the present invention and methods of achieving them will be apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be implemented in various forms.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to like or corresponding components throughout the drawings, and a duplicate description thereof will be omitted .

본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다. As used herein, the terminology used herein is intended to encompass all commonly used generic terms that may be considered while considering the functionality of the present invention, but this may vary depending upon the intent or circumstance of the skilled artisan, the emergence of new technology, and the like. Also, in certain cases, there may be a term selected arbitrarily by the applicant, in which case the meaning thereof will be described in detail in the description of the corresponding invention. Therefore, the term used in the present invention should be defined based on the meaning of the term, not on the name of a simple term, but on the entire contents of the present invention.

이하의 실시예에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In the following embodiments, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements, not excluding other elements unless specifically stated otherwise. Furthermore, the term "part" or the like described in the specification means a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software, or a combination of hardware and software.

이하의 실시예에서, 층, 막, 영역, 판 등의 각종 구성요소가 다른 구성요소 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 구성요소 "바로 상에" 있는 경우뿐 아니라 그 사이에 다른 구성요소가 개재된 경우도 포함한다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.In the following embodiments, when various components such as layers, films, regions, plates, and the like are referred to as being "on" another component, it will be understood that not only are there other components "directly on" But also the case where it is intervened. Also, for convenience of explanation, the components may be exaggerated or reduced in size. For example, the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of explanation, and thus the present invention is not necessarily limited to those shown in the drawings.

도 1은 일 실시예에 따른 고통 감지 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram showing a configuration of a pain sensing apparatus according to an embodiment.

도 1을 참고하면, 일 실시예에 따른 고통 감지 장치(1)는 복합 센서부(100), 제어부(200), 저장부(300) 및 출력부(400)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the pain sensing apparatus 1 according to an embodiment may include a composite sensor unit 100, a control unit 200, a storage unit 300, and an output unit 400.

복합 센서부(100)는 복합 센서부(100)에 압력 및 열이 인가되었을 때 이에 대응되는 전기 신호를 획득한다. 복합 센서부(100)는 서로 전기적으로 분리되어 있는, 인가된 압력을 측정하는 압력 측정부(110) 및 인가된 열을 측정하는 열 측정부(120)를 포함한다. 압력 측정부(110)와 열 측정부(120)는 전기적으로 분리되어 각각 압력 신호 및 열 신호를 획득하지만, 하나의 기판 상에 배치되어 물리적으로 연결될 수 있다.The composite sensor unit 100 acquires an electrical signal corresponding to the pressure and the heat when the composite sensor unit 100 is applied. The composite sensor unit 100 includes a pressure measurement unit 110 for measuring the applied pressure and a heat measurement unit 120 for measuring the applied heat, which are electrically isolated from each other. The pressure measuring unit 110 and the heat measuring unit 120 are electrically separated from each other to obtain a pressure signal and a heat signal, respectively, but they may be disposed on one substrate and physically connected.

압력 측정부(110)는 인가된 압력에 따라 전기 용량(capacitance)이 변하는 원리를 이용한 정전용량 방식의 센서, 저항이 변하는 원리를 이용한 저항 방식의 센서, 및 인가된 압력을 전기 신호로 변환시키는 압전 현상을 이용한 센서 중 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다. 또한, 열 측정부(120)는 인가된 열에 의해 저항이 변하는 원리를 이용한 저항식 센서 및 제벡(Seebeck) 효과를 이용한 센서 중 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다. The pressure measuring unit 110 includes a capacitance type sensor using a principle that a capacitance is changed according to an applied pressure, a resistance type sensor using a principle in which a resistance changes, and a piezoelectric type sensor for converting an applied pressure into an electric signal And at least one sensor among the sensors using the phenomenon. In addition, the thermal measuring unit 120 may include at least one of a resistance-type sensor using the principle that the resistance is changed by the applied heat and a sensor using the Seebeck effect.

그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 압력 측정부(110) 및 열 측정부(120)는 각각 압력 및 열을 측정할 수 있는 어떠한 종류의 압력 센서 및 열 센서로도 구성될 수 있다.However, the present invention is not limited thereto, and the pressure measuring unit 110 and the heat measuring unit 120 may be configured as pressure sensors and thermal sensors of any kind capable of measuring pressure and heat, respectively.

여기서, 압력 및 열이 인가되었을 때 전기 신호를 발생시킨다는 것은, 복합 센서부(100)에 압력만이 인가된 경우 압력에 의한 전기 신호를 획득하고, 열만이 인가된 경우 열에 의한 전기 신호를 획득하며, 압력과 열이 인가된 경우 압력 및 열에 의한 전기 신호를 획득한다는 것을 의미한다. 즉, 이하에 기재된 압력 및 열은 압력 및/또는 열을 의미할 수 있다. 복합 센서부(100)의 구체적인 실시 형태에 관해서는 후술한다.Here, the generation of the electric signal when pressure and heat are applied means that the electric signal due to the pressure is acquired when only the pressure is applied to the composite sensor unit 100 and the electric signal due to the heat is acquired when only the heat is applied , And obtains electrical signals by pressure and heat when pressure and heat are applied. That is, the pressure and heat described below may mean pressure and / or heat. A specific embodiment of the composite sensor unit 100 will be described later.

제어부(200)는 고통 감지 장치(1) 내부의 회로 전류, 데이터 획득 및 프로세싱을 위한 수단을 제공할 수 있으며, 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.The control unit 200 may provide means for circuit current, data acquisition and processing within the pain sensing device 1, and may be implemented in hardware or software, or in a combination of hardware and software.

일 실시예에 따르면, 제어부(200)는 신호 수신부(210), 임계값 추출부(230), 비교 및 판단부(250) 및 고통 데이터 생성부(270)를 포함한다. 신호 수신부(210)는 복합 센서부(100)에 의해 발생된 압력 및 열에 의한 전기 신호를 복합 센서부(100)로부터 수신한다. The control unit 200 includes a signal receiving unit 210, a threshold value extracting unit 230, a comparing and determining unit 250, and a pain data generating unit 270. The signal receiving unit 210 receives the pressure and the electric signal generated by the composite sensor unit 100 from the composite sensor unit 100.

제어부(200)는 임계값 추출부(230)를 포함하며, 임계값 추출부(230)는 저장부(300)에 저장되어 있는 임계 개수, 제1임계 세기, 제2임계 세기 및 제3임계 세기 등의 임계값들 중 적어도 하나를 추출할 수 있다. 저장부(300)에 저장된 임계값들은 미리 설정된 값이며 복합 센서부(100)의 종류, 고통 감지 장치(1)의 용도 등을 고려하여 사용자에 의해 입력된 값일 수 있다. 저장부(300)는 상기 임계값들 외에 제어부(200)의 처리 및 제어를 위한 프로그램을 저장할 수도 있고 입/출력되는 데이터들(예컨대, 음성 데이터, 영상 데이터 또는 구동 데이터 등)을 저장할 수도 있다. The control unit 200 includes a threshold value extracting unit 230. The threshold value extracting unit 230 extracts a threshold value, a first threshold value, a second threshold value, and a third threshold value, which are stored in the storage unit 300, And the like can be extracted. The threshold values stored in the storage unit 300 are predetermined values and may be values input by the user in consideration of the type of the complex sensor unit 100, the use of the pain sensor 1, and the like. The storage unit 300 may store programs for processing and controlling the control unit 200 and may store input / output data (e.g., voice data, image data, drive data, etc.) in addition to the thresholds.

저장부(300)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM, Random Access Memory) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM, Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 또한, 고통 감지 장치(1)는 인터넷(internet) 상에서 저장부(300)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage) 또는 클라우드 서버를 운영할 수도 있다.The storage unit 300 may be a flash memory type, a hard disk type, a multimedia card micro type, a card type memory (for example, SD or XD memory) (Random Access Memory) SRAM (Static Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory) A disk, and / or an optical disk. In addition, the pain sensing apparatus 1 may operate a web storage or a cloud server that performs a storage function of the storage unit 300 on the Internet.

제어부(200)는 비교 및 판단부(250)를 포함하며, 비교 및 판단부(250)는 압력 측정부(110) 및 열 측정부(120)로부터 각각 획득된 압력 신호 및 열 신호 각각을 임계값 추출부(230)에 의해 추출된 임계값들 중 적어도 하나와 비교하여 복합 센서부(100)에 인가된 압력 및 열이 "고통"에 해당되는지 여부를 판단할 수 있다. 비교 및 판단부(250)의 구체적인 실시 형태에 관해서는 후술한다.The control unit 200 includes a comparison and determination unit 250. The comparison and determination unit 250 compares each of the pressure signal and the column signal obtained from the pressure measurement unit 110 and the column measurement unit 120 with a threshold value It is possible to determine whether the pressure and the heat applied to the complex sensor unit 100 correspond to "pain" by comparing with at least one of the thresholds extracted by the extraction unit 230. A specific embodiment of the comparison and determination unit 250 will be described later.

제어부(200)는 고통 데이터 생성부(270)를 포함하며, 고통 데이터 생성부(270)는 비교 및 판단부(250)에 의해 "고통"이라고 판단된 경우 고통 데이터를 생성할 수 있다. The control unit 200 includes a pain data generator 270. The pain data generator 270 can generate pain data when it is judged by the comparing and judging unit 250 that the pain is "pain".

일 실시예에 따른 고통 감지 장치(1)는 출력부(400)를 포함하며, 제어부(200)는 생성된 고통 데이터를 다양한 형태의 출력 데이터로 변형하거나 저장부(300)에 저장된 출력 데이터를 이용하여 출력부(400)에 전송할 수 있으며, 출력부(400)는 고통 데이터에 대응되는 출력 데이터를 출력할 수 있다. 이하에서 출력부(400)가 고통 데이터를 출력한다는 것은, 출력부(400)가 고통 데이터에 대응되는 출력 데이터를 출력하는 것으로 이해될 수 있다. 출력부(400)는 오디오 출력부, 디스플레이부 및/또는 구동 모터 등을 포함할 수 있다. 출력부(400)는 고통 데이터가 생성된 경우 음성 또는 화면을 통해 고통을 표현하거나 경고할 수 있으며, 구동 모터에 의해 고통 감지 장치(1)의 적어도 일부를 움직여 압력 및 열로부터 벗어날 수도 있다.The pain sensing apparatus 1 according to an embodiment includes an output unit 400. The control unit 200 transforms the generated pain data into various types of output data or uses output data stored in the storage unit 300 To the output unit 400, and the output unit 400 can output the output data corresponding to the pain data. Hereinafter, the output unit 400 outputs the pain data, it can be understood that the output unit 400 outputs the output data corresponding to the pain data. The output unit 400 may include an audio output unit, a display unit, and / or a driving motor. The output unit 400 may express or warn the pain through voice or screen when the pain data is generated, and may move away from pressure and heat by moving at least a part of the pain sensor 1 by the drive motor.

도시하진 않았지만, 제어부(200)는 고통 감지 장치(1)를 외부 장치와 무선 또는 유선 연결할 수 있는 통신부를 더 포함할 수 있으며, 예컨대 통신부는 근거리 통신부, 이동 통신부 및/또는 원거리 통신부를 포함할 수 있다.Although not shown, the control unit 200 may further include a communication unit capable of wirelessly or wired connection of the pain sensing apparatus 1 with an external device. For example, the communication unit may include a local communication unit, a mobile communication unit, and / have.

도 2a는 일 실시예에 따른 고통 감지 방법을 나타낸 순서도이며, 도 2b는 일 실시예에 따른 S100 단계를 세분하여 나타낸 것이다.FIG. 2A is a flowchart illustrating a method of detecting pain according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a detailed view of step S100 according to an exemplary embodiment.

도 2a를 참고하면, 일 실시예에 따른 고통 감지 방법은 복합 센서부(100)를 이용하여, 압력에 의한 압력 신호 및 열에 의한 열 신호를 획득하는 단계(S100), 압력 신호 및 열 신호 각각을 임계값과 비교하여 고통 데이터 생성 여부를 판단하는 단계(S200), 고통 데이터를 생성하는 단계(S300) 및 생성된 고통 데이터를 출력하는 단계(S400)를 포함한다.Referring to FIG. 2A, the pain sensing method according to an exemplary embodiment includes obtaining a pressure signal by pressure and a heat signal by heat (S100) using the composite sensor unit 100, (S200) of determining whether to generate pain data by comparing the threshold value with a threshold value, generating a pain data (S300), and outputting the generated pain data (S400).

도 2b를 참고하면, 상기 복합 센서부(100)는 압력 측정부(110) 및 열 측정부(120)를 포함하며, S100 단계는 압력 측정부(110)를 이용하여 압력 신호를 획득하는 단계(S110) 및 열 측정부(120)를 이용하여 열 신호를 획득하는 단계(S120)를 포함한다.2b, the complex sensor unit 100 includes a pressure measurement unit 110 and a thermal measurement unit 120. In step S100, a pressure signal is acquired using the pressure measurement unit 110 S110) and obtaining a thermal signal using the thermal measurement unit 120 (S120).

S200 단계에서, 압력 신호와 열 신호 각각을 임계값과 비교하여 고통 데이터 생성 여부를 판단할 수 있다. 예컨대, 압력 신호 및 열 신호 각각에 대응되는 임계값은 저장부(300)에 저장된 이미 정해진 값일 수 있다.In step S200, it is possible to determine whether or not the pain data is generated by comparing each of the pressure signal and the column signal with a threshold value. For example, the threshold value corresponding to each of the pressure signal and the column signal may be a predetermined value stored in the storage unit 300.

S300 단계에서, S200 단계에서 압력 신호 및 열 신호 중 적어도 하나에 대하여 고통 데이터를 생성하는 것으로 판단된 경우, 고통 데이터를 생성할 수 있다.In step S300, when it is determined in step S200 that the pain data is generated for at least one of the pressure signal and the thermal signal, the pain data can be generated.

S400 단계에서, 생성된 고통 데이터를 출력부(400)에 의해 다양한 형태로 출력할 수 있다. In step S400, the generated pain data may be output by the output unit 400 in various forms.

도 3a는 일 실시예에 따른 복합 센서부를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 3b는 도 3a의 Ⅲ-Ⅲ' 선을 따라 취한 단면도이다.FIG. 3A is a perspective view schematically showing a composite sensor unit according to an embodiment, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line III-III 'in FIG. 3A.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 일 실시예에 따른 복합 센서부(1100)는 압력 측정부(1110) 및 열 측정부(1120)를 포함한다. 압력 측정부(1110) 및 열 측정부(1120)는 제1절연 기판(1130)의 주요면(1130MS)에 대하여 수직한 방향을 따라 배치될 수 있다.Referring to FIGS. 3A and 3B, a composite sensor unit 1100 according to an embodiment includes a pressure measurement unit 1110 and a heat measurement unit 1120. The pressure measuring unit 1110 and the heat measuring unit 1120 may be disposed along a direction perpendicular to the main surface 1130MS of the first insulating substrate 1130. [

압력 측정부(1110)는 인가되는 압력에 대응하여 각각 압력 신호를 발생시키는 복수의 압력 센서(1110unit)들로 구성된 압력 센서 어레이를 포함할 수 있다. 복수의 압력 센서(1110unit)들은 매트릭스 형태로 실질적으로 일정한 간격(P)으로 배열된 이차원 압력 센서 어레이일 수 있으며, 예컨대, 상기 간격(P)은 수십 μm 내지 수 mm일 수 있다.The pressure measuring unit 1110 may include a pressure sensor array composed of a plurality of pressure sensors 1110 units that generate a pressure signal corresponding to the applied pressure. The plurality of pressure sensors 1110 units may be a two-dimensional pressure sensor array arranged in a matrix shape at substantially constant intervals P, for example, the interval P may be several tens of micrometers to several millimeters.

상기 복수의 압력 센서(1110unit)들 각각은 서로 대향하는 제1전극(1140) 및 제2전극(1160)을 포함할 수 있다. 제1전극(1140) 및 제2전극(1160)은 커패시터(capacitor)를 구성하며, 외부로부터 인가된 압력에 의해 제1전극(1140)과 제2전극(1160) 사이의 간격이 변화하고 이에 따라 전기 용량(capacitance)이 변하는 원리를 이용하여 인가된 압력을 측정할 수 있다. 여기서, 제1전극(1140)과 제2전극(1160) 사이에는 공기가 분포되어 있어, 에어 갭(air gap)을 형성할 수 있다.Each of the plurality of pressure sensors 1110 units may include a first electrode 1140 and a second electrode 1160 facing each other. The first electrode 1140 and the second electrode 1160 constitute a capacitor and the distance between the first electrode 1140 and the second electrode 1160 is changed by a pressure applied from the outside, The applied pressure can be measured using the principle that the capacitance changes. Here, air is distributed between the first electrode 1140 and the second electrode 1160, and an air gap can be formed.

압력 측정부(1110) 상에는 열 측정부(1120)가 배치되며, 열 측정부(1120)는 인가된 열에 의해 저항이 변하는 저항 방식의 센서일 수 있다. 열 측정부(1120)는 압력 측정부(1110) 상부에 배치되며, 제2절연 기판(1180)에 의해 압력 측정부(1110)와 전기적으로 분리될 수 있다.  The heat measuring unit 1120 is disposed on the pressure measuring unit 1110 and the resistance measuring unit 1120 may be a resistance type sensor whose resistance is changed by applied heat. The heat measuring unit 1120 is disposed on the pressure measuring unit 1110 and can be electrically separated from the pressure measuring unit 1110 by the second insulating substrate 1180.

구체적으로, 일 실시예에 따른 복합 센서부(1100)는 제1절연 기판(1130) 및 제1절연 기판(1130)에 대향하도록 배치된 제2절연 기판(1180)을 포함하며, 제1절연 기판(1130)과 제2절연 기판(1180) 사이에는 압력 측정부(1110)과 배치되고, 제2절연 기판(1180) 상에는 열 측정부(1120)가 배치된다.The composite sensor unit 1100 includes a first insulating substrate 1130 and a second insulating substrate 1180 disposed to face the first insulating substrate 1130. The first insulating substrate 1130 includes a first insulating substrate 1130, A pressure measuring unit 1110 is disposed between the first insulating substrate 1130 and the second insulating substrate 1180 and a thermal measuring unit 1120 is disposed on the second insulating substrate 1180.

압력 측정부(1110)는 제1절연 기판(1130)의 주요면(1130MS) 상에 배치된 복수의 제1전극(1140), 제2절연 기판(1180)의 제1면(1180S1) 상에 복수의 제1전극(1140) 각각과 대향하도록 배치된 복수의 제2전극(1160)을 포함한다. 하나의 제1전극(1140)과 이에 대향하는 하나의 제2전극(1160)은 하나의 압력 센서(1110unit)를 구성한다. 상기 제1면(1180S1)은 제2절연 기판(1180)의 제1절연 기판(1130)에 대향하는 면을 의미하며, 제1면(1180S1)의 반대면은 제2면(1180S2)으로 정의된다. 제2절연 기판(1180)의 제2면(1180S2) 상에는 열 측정부(1120)가 배치된다.The pressure measuring unit 1110 includes a plurality of first electrodes 1140 disposed on the main surface 1130MS of the first insulating substrate 1130 and a plurality of second electrodes 1140 disposed on the first surface 1180S1 of the second insulating substrate 1180 And a plurality of second electrodes 1160 arranged to face each of the first electrodes 1140 of the first electrode 1140. One first electrode 1140 and one second electrode 1160 opposed thereto constitute one pressure sensor 1110 unit . The first surface 1180S1 refers to a surface of the second insulating substrate 1180 facing the first insulating substrate 1130 and the opposite surface to the first surface 1180S1 is defined as a second surface 1180S2 . On the second surface 1180S2 of the second insulating substrate 1180, a thermal measurement unit 1120 is disposed.

상기 제1절연 기판(1130) 및 제2절연 기판(1180)은 절연성을 갖는 다양한 종류의 기판일 수 있으며, 예컨대 가요성(flexibility)을 갖는 플렉서블 기판일 수 있다. The first insulating substrate 1130 and the second insulating substrate 1180 may be various kinds of substrates having an insulating property, and may be, for example, a flexible substrate having flexibility.

상기 제1전극(1140) 및 제2전극(1160)은 예컨대 인듐 틴 옥사이드(ITO; indium tin oxide) 등의 투명 도전막일 수 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 제1전극(1140) 및 제2전극(1160)은 다양한 종류의 도전 물질로 구성될 수 있으며, 서로 상이한 물질로 구성될 수도 있다.The first electrode 1140 and the second electrode 1160 may be transparent conductive films such as indium tin oxide (ITO), but the present invention is not limited thereto. That is, the first electrode 1140 and the second electrode 1160 may be formed of various kinds of conductive materials or may be made of different materials.

도 3a 및 도 3b에서는 각각의 압력 센서(1110unit)에 포함된 제1전극(1140) 및 제2전극(1160)이 모두 분리되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 제1전극(1140) 및 제2전극(1160) 중 하나는 분리되어 있지 않고 복수의 압력 센서(1110unit)들에 걸쳐 일체로 형성될 수 있다. 또한, 도 3a 및 도 3b에서는 압력 센서(1110unit)들을 6개만 도시하였으나, 압력 센서(1110unit)는 이보다 많은 수, 예컨대 9개 이상의 압력 센서(1110unit)들을 포함할 수 있다.In Figures 3a and 3b are illustrated as being separated both the first electrode 1140 and second electrode 1160 that are included in each of the pressure sensor (1110 unit), the present invention is not limited to the first electrode One of the first electrode 1140 and the second electrode 1160 may not be separated and may be integrally formed over a plurality of pressure sensors 1110 units . In FIGS. 3A and 3B, only six pressure sensors 1110 units are shown, but the pressure sensor 1110 unit may include more than nine pressure sensors 1110 units .

제2절연 기판(1180) 상에는 열에 의해 저항이 변화하는 저항 패턴(1121)을 포함하는 열 측정부(1120)가 배치된다. 저항 패턴(1121)은 큰 저항을 구현하기 위해 금속을 구부린 형태를 가질 수 있다. 저항 패턴(1121)은 복수의 압력 센서(1110unit)들 각각에 대응되도록 형성될 수도 있고, 복수의 압력 센서(1110unit)들의 배치와 무관하게 제2절연 기판(1180) 상에 다수 개 배치될 수도 있다. 저항 패턴(1121)은 예컨대, 저항이 큰 텅스텐(W), 크롬(Cr), 니오븀(Nb) 등을 포함할 수 있으며, 열 측정부(1120)는 저항 패턴(1121)을 외부 회로(미도시)에 연결하기 위한 콘택 전극(미도시)을 더 포함할 수 있다.On the second insulating substrate 1180, a thermal measuring portion 1120 including a resistance pattern 1121 whose resistance changes by heat is disposed. The resistance pattern 1121 may have a bent shape of metal to realize a large resistance. Resist pattern 1121 is to be multiple-piece disposed on the second insulating substrate 1180, regardless of the arrangement of the plurality of pressure sensors (1110 unit) may be formed so as to correspond to each of a plurality of pressure sensors (1110 unit) It is possible. The resistance pattern 1121 may include tungsten (W), chromium (Cr), niobium (Nb) or the like having a large resistance and the thermal measurement unit 1120 may include a resistance pattern 1121, (Not shown) for connecting the contact electrodes (not shown).

상기와 같은 복합 센서부(1100)를 이용하여 압력 및 열을 동시에 측정할 수 있으며, 압력 신호 및 열 신호를 소정의 단계로 처리함으로써 고통 신호를 생성할 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.The composite sensor unit 1100 can simultaneously measure pressure and heat, and the pressure signal and the heat signal can be processed in a predetermined step to generate a pain signal. This will be described later.

도 4 내지 도 6은 각각 다른 실시예에 따른 복합 센서부를 개략적으로 나타낸 단면도이다.4 to 6 are cross-sectional views schematically showing a composite sensor unit according to another embodiment.

도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 복합 센서부(2100)는 제1절연 기판(2130), 제1절연 기판(2130)에 대향하도록 배치된 제2절연 기판(2180), 제1절연 기판(2130)과 제2절연 기판(2180) 사이에 배치되며 복수의 제1전극(2140), 복수의 제1전극(2140) 각각에 대향하는 제2전극(2160) 및 복수의 제1전극(2140)과 복수의 제2전극(2160) 사이에 배치된 중간층(2150)을 포함하는 압력 측정부(2110), 제2절연 기판(2180) 상에 배치된 열 측정부(2120)을 포함한다. 압력 측정부(2110)는 복수의 압력 센서(2110unit)들로 구성된 압력 센서 어레이일 수 있다.Referring to FIG. 4, the composite sensor unit 2100 includes a first insulating substrate 2130, a second insulating substrate 2180 disposed to face the first insulating substrate 2130, A plurality of first electrodes 2140 disposed between the second insulating substrate 2130 and the second insulating substrate 2180, a plurality of first electrodes 2140, a second electrode 2160 opposed to each of the plurality of first electrodes 2140, And an intermediate layer 2150 disposed between the plurality of second electrodes 2160 and the plurality of second electrodes 2160. The thermal measurement unit 2120 is disposed on the second insulating substrate 2180. The pressure measuring unit 2110 may be a pressure sensor array composed of a plurality of pressure sensors 2110 units .

도 4의 복합 센서부(2100)는 도 3a 및 도 3b의 복합 센서부(1100)과 다른 구성은 동일하며, 압력 측정부(2110)가 중간층(2150)을 더 포함한다는 차이만 존재한다.The composite sensor unit 2100 of FIG. 4 has the same configuration as the composite sensor unit 1100 of FIGS. 3A and 3B, except that the pressure measurement unit 2110 further includes an intermediate layer 2150.

일 실시예에 따르면, 중간층(2150)은 제1전극(2140)과 제2전극(2160)로 구성된 커패시터의 유전체로서 기능하는 절연층일 수 있다. 이 경우, 절연층에 종류에 따란 커패시터의 유전율이 달라질 수 있다. 이 경우, 압력 측정부(2110)는 도 3a 및 도 3b의 압력 측정부(1110)와 같이 인가된 압력에 따라 전기 용량이 달라지는 원리를 이용한 정전 용량 방식일 수 있다. According to one embodiment, the intermediate layer 2150 may be an insulating layer functioning as a dielectric of a capacitor composed of the first electrode 2140 and the second electrode 2160. In this case, the dielectric constant of the capacitor depending on the type of the insulating layer can be changed. In this case, the pressure measuring unit 2110 may be a capacitance type using the principle that the capacitance is changed according to the applied pressure like the pressure measuring unit 1110 of FIGS. 3A and 3B.

다른 실시예에 따르면, 중간층(2150)은 기계적인 외력이 가해지면 전기 분극을 일으켜 전기 신호를 발생하는 압전(piezoelectric) 물질로 구성될 수 있다. 압전 물질은 예컨대, 티탄산 바륨(BaTiO3; Barium titanate), 티탄산 지르콘산 납(PZT; Lead zirconate titanate), 티탄산 납(PbTiO3; Lead titanate) 또는 티탄산 스트론튬(SrTiO3; Strontium titanate) 등의 무기물 또는 불소 수지(PVDF; Polyvinylidene fluoride) 등의 다결정 유기물 등을 포함할 수 있다. 상기 압전 물질은 절연성 압전 물질일 수 있다. According to another embodiment, the intermediate layer 2150 may be composed of a piezoelectric material that generates an electric signal by generating an electric polarization when a mechanical external force is applied. Piezoelectric materials are, for example, barium titanate (BaTiO 3; Barium titanate), lead titanate zirconate (PZT; Lead zirconate titanate), lead titanate (PbTiO 3; Lead titanate) or strontium titanate; such as (SrTiO 3 Strontium titanate) inorganic or And polycrystalline organic materials such as polyvinylidene fluoride (PVDF) and the like. The piezoelectric material may be an insulating piezoelectric material.

이 경우, 제1전극(2140)과 제2전극(2160)은 콘택 전극으로서 기능하며, 중간층(2150)에 압력이 가해져 전기 분극이 생긴 경우, 중간층(2150)의 양단에 배치된 제1전극(2140)과 제2전극(2160) 사이에 전위차가 발생하고 이들을 연결함으로써 전류가 흐르도록 할 수 있으며, 전류측정기나 전압측정기를 이용하여 전류 또는 전압을 측정할 수 있다. 측정된 압력 신호, 즉 전기 신호는 제어부(200, 도 1)로 전송되며 제어부(200)의 신호 수신부(210, 도 1)는 이러한 전기 신호를 수신할 수 있다. 전기 신호의 세기는 압력의 세기가 커짐에 따라 커질 수 있으며, 압력이 가해지거나 압력이 해소되는 순간에만 발생될 수 있다.In this case, the first electrode 2140 and the second electrode 2160 function as a contact electrode, and when electric field is generated by applying pressure to the intermediate layer 2150, the first electrode 2140 and the second electrode 2160 disposed at both ends of the intermediate layer 2150 2140 and the second electrode 2160, and a current can be flowed by connecting them, and the current or voltage can be measured using a current measuring device or a voltage measuring device. The measured pressure signal, that is, the electric signal is transmitted to the controller 200 (FIG. 1) and the signal receiver 210 (FIG. 1) of the controller 200 can receive the electric signal. The intensity of the electric signal may increase as the intensity of the pressure increases, and may occur only when the pressure is applied or the pressure is relieved.

중간층(2150)은 복수의 압력 센서(2110unit)에 걸쳐 일체로 형성될 수 있다. 복수의 압력 센서(2110unit)는 독립적인 압력 신호를 획득한다. 물론, 압전 물질에 의해 일 영역에 가해진 압력이 다른 영역에 대응되는 압력 센서(2110unit)에 영향을 미칠 수도 있지만, 압전 물질의 특성 상 압력이 가해진 부분에 한해 전위차가 발생하고 주변 부분으로 갈수록 전위차의 세기가 급격히 감소하므로 실질적으로 압력이 가해진 영역에 대응되는 압력 센서(2110unit)에만 압력 신호가 발생할 수 있다.The intermediate layer 2150 may be integrally formed over a plurality of pressure sensors 2110 units . A plurality of pressure sensors 2110 units acquire independent pressure signals. Of course, the pressure applied to one region by the piezoelectric material may affect the pressure sensor 2110 unit corresponding to the other region. However, due to the characteristics of the piezoelectric material, a potential difference occurs only in the portion where the pressure is applied, The pressure signal can be generated only in the pressure sensor 2110 unit corresponding to the region where the pressure is substantially applied.

그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 중간층(2150)은 제1전극(2140)과 이에 대응되는 제2전극(2160) 사이에만 배치되어, 복수의 압력 센서(2110unit)들 각각에 아일랜드(island) 형태로 배치될 수도 있다.However, the present invention is not limited thereto, and the intermediate layer 2150 may be disposed only between the first electrode 2140 and the corresponding second electrode 2160, and may be provided on each of the plurality of pressure sensors 2110 units . ). ≪ / RTI >

또 다른 실시예에 따르면, 중간층(2150)은 반도체 물질, 압력에 의해 저항이 변화하는 압저항(piezoresistance) 물질 등의 다양한 물질로 구성될 수 있다.According to another embodiment, the intermediate layer 2150 may be composed of various materials such as a semiconductor material, a piezoresistance material whose resistance changes by pressure, and the like.

도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 복합 센서부(3100)는 제1절연 기판(3130), 제1절연 기판(3130)에 대향하도록 배치된 제2절연 기판(3180), 제1절연 기판(3130)과 제2절연 기판(3180) 사이에 배치되며 복수의 제1전극(3140) 및 복수의 제1전극(3140) 각각에 대향하는 제2전극(3160)을 포함하는 압력 측정부(3110), 제2절연 기판(3180) 상에 배치된 열 측정부(3120)를 포함한다. 압력 측정부(3110)는 복수의 압력 센서(3110unit)들로 구성된 압력 센서 어레이일 수 있다.5, the composite sensor unit 3100 according to an embodiment includes a first insulating substrate 3130, a second insulating substrate 3180 disposed to face the first insulating substrate 3130, (3110) including a plurality of first electrodes (3140) and a second electrode (3160) disposed between the first insulating substrate (3130) and the second insulating substrate (3180) And a heat measuring unit 3120 disposed on the second insulating substrate 3180. The pressure measuring unit 3110 may be a pressure sensor array composed of a plurality of pressure sensors 3110 units .

도 5의 복합 센서부(3100)는 도 3a 및 도 3b의 복합 센서부(1100)과 다른 구성은 동일하며, 열 측정부(3120)의 구성에만 차이가 존재한다. The configuration of the composite sensor unit 3100 of FIG. 5 is the same as that of the composite sensor unit 1100 of FIGS. 3A and 3B, except that there is a difference only in the configuration of the thermal sensor unit 3120.

상기 열 측정부(3120)는 제3전극(3121), 제3전극(3121) 상에 배치된 반도체 막(3123) 및 반도체 막(3123) 상에 배치된 제4전극(3122)을 포함하며, 제4전극(3122) 상에는 제3절연 기판(3190)이 배치될 수 있다. 상기 반도체 막(3123)은 열이 가해지면 물질 내부에 존재하는 전도성 캐리어(carrier)의 움직임이 생성되어 전기 신호가 생성되는 제벡 현상(Seebeck effect)을 나타내는 물질일 수 있으며, 예컨대 과산화아연(ZnO; Zinc oxide) 막일 수 있다.The thermal measurement unit 3120 includes a third electrode 3121, a semiconductor film 3123 disposed on the third electrode 3121, and a fourth electrode 3122 disposed on the semiconductor film 3123, A third insulating substrate 3190 may be disposed on the fourth electrode 3122. The semiconductor film 3123 may be a material exhibiting a Seebeck effect in which an electric signal is generated by the movement of a conductive carrier existing in the material when heat is applied. Zinc oxide film.

인가되는 열에 의한 전기 신호를 얻기 위해서는, 전도성 캐리어의 농도가 소정값 이상이어야 하며, 반도체 물질인 과산화아연 등에 전도성 캐리어의 농도를 높이기 위해 불순물을 도핑(doping), 물질 성장 시 결함(defect)을 형성, 또는 제3전극(3121) 또는 제4전극(3122)을 구성하는 물질을 확산(diffusion)시켜 전도성 캐리어를 생성하는 등의 방법을 이용할 수 있다. In order to obtain an electric signal by the applied heat, the concentration of the conductive carrier must be equal to or higher than a predetermined value. In order to increase the concentration of the conductive carrier, for example, zinc peroxide which is a semiconductor material, doping of impurities and formation of defects Or a method of forming a conductive carrier by diffusion of a material constituting the third electrode 3121 or the fourth electrode 3122 can be used.

반도체 막(3123)의 제벡 현상을 이용하여, 상기 열 측정부(3120)는 외부로부터 인가되는 열의 세기, 즉 온도에 대응되는 열 신호를 획득할 수 있다.Using the anti-bake phenomenon of the semiconductor film 3123, the thermal measurement unit 3120 can acquire a thermal signal corresponding to the intensity of heat applied from the outside, that is, the temperature.

도 5에서는 제3전극(3121)과 제4전극(3122)이 제2절연 기판(3180)의 전면에 덮도록 형성된 구성을 도시하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 제3전극(3121) 및 제4전극(3122) 중 적어도 하나는 복수 개로 분리되어 형성될 수 있다. 이 경우, 열 측정부(3120)는 복수의 열 센서들로 이루어지며 열이 인가되는 영역에 대응되는 열 센서로부터 열 신호를 획득할 수 있다.5, the third electrode 3121 and the fourth electrode 3122 are formed to cover the entire surface of the second insulating substrate 3180. However, the present invention is not limited to this, At least one of the fourth electrodes 3122 may be formed separately. In this case, the thermal measuring unit 3120 may include a plurality of thermal sensors and may obtain a thermal signal from a thermal sensor corresponding to a region to which the thermal is applied.

도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 복합 센서부(4100)는 제1절연 기판(4130), 제1절연 기판(4130)에 대향하도록 배치된 제2절연 기판(4180), 제1절연 기판(4130)과 제2절연 기판(4180) 사이에 배치되며 복수의 제1전극(4140), 복수의 제1전극(4140) 각각에 대향하는 제2전극(4160) 및 복수의 제1전극(4140)과 복수의 제2전극(4160) 사이에 배치된 중간층(4150)을 포함하는 압력 측정부(4110), 제2절연 기판(4180) 상에 순차적으로 배치된 제3전극(4121), 반도체 막(4123) 및 제4전극(4122)을 포함하는 열 측정부(4120)을 포함한다. 압력 측정부(4110)는 복수의 압력 센서(4110unit)들로 구성된 압력 센서 어레이일 수 있으며, 열 측정부(4120) 상에는 제3절연 기판(4190)이 더 배치될 수 있다.Referring to FIG. 6, the composite sensor unit 4100 includes a first insulating substrate 4130, a second insulating substrate 4180 disposed to face the first insulating substrate 4130, A plurality of first electrodes 4140 and a plurality of first electrodes 4140 which are disposed between the second insulating substrate 4180 and the second insulating substrate 4180 and are opposed to the first electrodes 4140, A third electrode 4121 sequentially disposed on the second insulating substrate 4180, a second electrode 4160 disposed on the second insulating substrate 4180, A second electrode 4123, and a fourth electrode 4122. The pressure measuring unit 4110 may be a pressure sensor array composed of a plurality of pressure sensors 4110 units and a third insulating substrate 4190 may be further disposed on the heat measuring unit 4120.

도 6의 복합 센서부(4100)는 도 4의 압력 측정부(2110)과 도 5의 열 측정부(3120)가 결합된 형태이며, 따라서 도 4 및 도 5에 대한 설명이 도 6의 복합 센서부(4100)에 그대로 적용될 수 있다.The composite sensor unit 4100 of FIG. 6 is a combination of the pressure measurement unit 2110 of FIG. 4 and the thermal measurement unit 3120 of FIG. 5, Section 4100 of FIG.

도 7a는 또 다른 실시예에 따른 복합 센서부를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 7b는 도 7a의 Ⅶ-Ⅶ' 선을 따라 취한 단면도이다.FIG. 7A is a perspective view schematically showing a composite sensor unit according to another embodiment, and FIG. 7B is a sectional view taken along line VII-VII 'of FIG. 7A.

도 7a 및 도 7b를 참고하면, 일 실시예에 따른 복합 센서부(5100)는 제1절연 기판(5130), 제1절연 기판(5130)에 대향하도록 배치된 제2절연 기판(5180), 제1절연 기판(5130)과 제2절연 기판(5180) 사이에 배치되며 복수의 제1전극(5140) 및 복수의 제1전극(5140) 각각에 대향하는 제2전극(5160)을 포함하는 압력 측정부(5110), 제2절연 기판(5180) 상에 배치된 열 측정부(5120)를 포함한다. 압력 측정부(5110)는 복수의 압력 센서(5110unit)들로 구성된 압력 센서 어레이일 수 있다.7A and 7B, the composite sensor unit 5100 according to one embodiment includes a first insulating substrate 5130, a second insulating substrate 5180 disposed to face the first insulating substrate 5130, 1 pressure measurement including a first electrode 5140 and a second electrode 5160 disposed between the insulating substrate 5130 and the second insulating substrate 5180 and opposing each of the plurality of first electrodes 5140 and the plurality of first electrodes 5140, And a heat measuring portion 5120 disposed on the second insulating substrate 5180. The pressure measuring unit 5110 may be a pressure sensor array composed of a plurality of pressure sensors (5110 units ).

도 7a 및 도 7b의 복합 센서부(5100)는 도 3a 및 도 3b의 복합 센서부(1100)과 다른 구성은 동일하며, 열 측정부(5120)의 구성에만 차이가 존재한다. The composite sensor portion 5100 of FIGS. 7A and 7B has the same configuration as that of the composite sensor portion 1100 of FIGS. 3A and 3B except that only the configuration of the thermal sensor 5120 is different.

상기 열 측정부(5120)는 제3전극(5121), 제3전극(5121) 상에 배치된 반도체 나노와이어(5123) 및 반도체 나노와이어(5123) 상에 배치된 제4전극(5122)을 포함하며, 제4전극(5122) 상에는 제3절연 기판(5190)이 배치될 수 있다. 상기 반도체 나노와이어(5123)는 열이 가해지면 물질 내부에 존재하는 전도성 캐리어(carrier)의 움직임이 생성되어 전기 신호가 생성되는 제벡 현상(Seebeck effect)을 나타내는 반도체 물질로 구성될 수 있으며, 예컨대 과산화아연(ZnO; Zinc oxide) 나노와이어를 포함할 수 있다.The thermal measurement unit 5120 includes a third electrode 5121, a semiconductor nanowire 5123 disposed on the third electrode 5121, and a fourth electrode 5122 disposed on the semiconductor nanowire 5123 And a third insulating substrate 5190 may be disposed on the fourth electrode 5122. The semiconductor nanowire 5123 may be formed of a semiconductor material exhibiting a Seebeck effect in which a movement of a conductive carrier existing in a material is generated when heat is applied to generate an electric signal, And may include zinc (ZnO) nanowires.

인가되는 열에 의한 전기 신호를 얻기 위해서는, 전도성 캐리어의 농도가 소정값 이상이어야 하며, 반도체 물질인 과산화아연 등에 전도성 캐리어의 농도를 높이기 위해 불순물을 도핑(doping), 물질 성장 시 결함(defect)을 형성, 또는 제3전극(5121) 또는 제4전극(5122)을 구성하는 물질을 확산(diffusion)시켜 전도성 캐리어를 생성하는 등의 방법을 이용할 수 있다. 도시하진 않았지만, 제3전극(5121) 상에 나노와이어를 성장시키기 위한 시드층(미도시) 및 나노와이어를 지지하면서 나노와이어들 사이의 공간을 채우는 캐핑층(미도시)이 더 배치될 수 있다.In order to obtain an electric signal by the applied heat, the concentration of the conductive carrier must be equal to or higher than a predetermined value. In order to increase the concentration of the conductive carrier, for example, zinc peroxide which is a semiconductor material, doping of impurities and formation of defects Or a method of forming a conductive carrier by diffusion of a material constituting the third electrode 5121 or the fourth electrode 5122 can be used. Although not shown, a seed layer (not shown) for growing nanowires on the third electrode 5121 and a capping layer (not shown) for supporting the nanowires and filling the space between the nanowires may be further arranged .

반도체 나노와이어(5123)의 제벡 현상을 이용하여, 상기 열 측정부(5120)는 외부로부터 인가되는 열의 세기, 즉 온도에 대응되는 열 신호를 획득할 수 있다.Using the anti-bake phenomenon of the semiconductor nanowire 5123, the thermal measurement unit 5120 can acquire a thermal signal corresponding to the intensity of heat applied from the outside, that is, the temperature.

도 8 내지 도 10은 각각 또 다른 실시예에 따른 복합 센서부를 개략적으로 나타낸 단면도이다.8 to 10 are cross-sectional views schematically showing a composite sensor unit according to yet another embodiment.

도 8을 참고하면, 일 실시예에 따른 복합 센서부(6100)는 제1절연 기판(6130), 제1절연 기판(6130)에 대향하도록 배치된 제2절연 기판(6180), 제1절연 기판(6130)과 제2절연 기판(6180) 사이에 배치되며 복수의 제1전극(6140), 복수의 제1전극(6140) 각각에 대향하는 제2전극(6160) 및 복수의 제1전극(6140)과 복수의 제2전극(6160) 사이에 배치된 중간층(6150)을 포함하는 압력 측정부(6110), 제2절연 기판(6180) 상에 순차적으로 배치된 제3전극(6121), 반도체 나노와이어(6123) 및 제4전극(6122)을 포함하는 열 측정부(6120)를 포함한다. 압력 측정부(6110)는 복수의 압력 센서(6110unit)들로 구성된 압력 센서 어레이일 수 있으며, 열 측정부(6120) 상에는 제3절연 기판(6190)이 더 배치될 수 있다.8, the composite sensor unit 6100 according to one embodiment includes a first insulating substrate 6130, a second insulating substrate 6180 disposed to face the first insulating substrate 6130, A plurality of first electrodes 6140, a plurality of first electrodes 6140 and a plurality of first electrodes 6140 disposed between the first insulating substrate 6130 and the second insulating substrate 6180 and facing the first electrodes 6140, A third electrode 6121 sequentially disposed on the second insulating substrate 6180, a second electrode 6123 disposed on the second insulating substrate 6180, A wire 6123, and a fourth electrode 6122, as shown in FIG. The pressure measuring unit 6110 may be a pressure sensor array composed of a plurality of pressure sensors 6110 units and a third insulating substrate 6190 may be further disposed on the heat measuring unit 6120.

도 8의 복합 센서부(6100)는 도 4의 압력 측정부(2110)과 도 7a 및 도 7b의 열 측정부(5120)가 결합된 형태이며, 따라서 도 4, 도 7a 및 도 7b에 대한 설명이 도 8의 복합 센서부(6100)에 그대로 적용될 수 있다.The composite sensor unit 6100 of FIG. 8 is a combination of the pressure measuring unit 2110 of FIG. 4 and the heat measuring unit 5120 of FIGS. 7A and 7B, and therefore the description of FIGS. 4, 7A and 7B May be directly applied to the composite sensor unit 6100 of Fig.

도 9를 참조하면, 일 실시예에 따른 복합 센서부(7100)는 제1절연 기판(7130), 제1절연 기판(7130)에 대향하도록 배치된 제2절연 기판(7180), 제1절연 기판(7130)과 제2절연 기판(7180) 사이에 배치되며 복수의 제1전극(7140), 복수의 제1전극(7140) 각각에 대향하는 제2전극(7160) 및 복수의 제1전극(7140)과 복수의 제2전극(7160) 사이에 배치된 중간층(7150)을 포함하는 압력 측정부(7110), 제1절연 기판(7130)과 제2절연 기판(7180) 사이에 배치되며 제3전극(7121), 반도체 나노와이어(7123) 및 제4전극(7122)을 포함하는 열 측정부(7120)를 포함한다. 9, a composite sensor unit 7100 according to an embodiment includes a first insulating substrate 7130, a second insulating substrate 7180 disposed to face the first insulating substrate 7130, A plurality of first electrodes 7140, a plurality of first electrodes 7140 and a plurality of first electrodes 7140 disposed between the first insulating substrate 7130 and the second insulating substrate 7180 and facing the first electrodes 7140, A pressure measurement part 7110 including an intermediate layer 7150 disposed between the second electrode 7160 and the plurality of second electrodes 7160; a pressure sensor 7110 disposed between the first and second electrodes 7130 and 7180; A semiconductor nanowire 7123, and a fourth electrode 7122. The semiconductor nanowire 7123 and the fourth electrode 7122 are connected to each other through a contact hole 7121.

일 실시예에 따른 복합 센서부(7100)는 압력 측정부(7110)와 열 측정부(7120)가 모두 제1절연 기판(7130)과 제2절연 기판(7180) 사이에 배치된다. 즉, 압력 측정부(7110)과 열 측정부(7120)는 제1절연 기판(7130)의 주요면을 기준으로 서로 수평한 방향으로 배치될 수 있다. The composite sensor portion 7100 according to one embodiment is disposed between the first insulating substrate 7130 and the second insulating substrate 7180 both in the pressure measuring portion 7110 and the heat measuring portion 7120. That is, the pressure measuring unit 7110 and the heat measuring unit 7120 may be disposed in a horizontal direction with respect to the main surface of the first insulating substrate 7130.

압력 측정부(7110)는 복수의 압력 센서(7110unit)들로 구성된 압력 센서 어레이일 수 있다. 열 측정부(7120)는 복수의 열 센서(7120unit)들을 포함하며, 복수의 열 센서(7120unit)들 중 적어도 하나는 하나의 압력 센서(7110unit)와 다른 압력 센서(7110unit) 사이에 배치될 수 있다.The pressure measuring unit 7110 may be a pressure sensor array composed of a plurality of pressure sensors (7110 units ). Between the heat measuring unit 7120 comprises a plurality of thermal sensors (7120 unit), at least one of the plurality of thermal sensors (7120 unit) is one pressure sensor (7110 unit) and the other pressure sensor (7110 unit) .

일 실시예에 따르면, 복수의 압력 센서(7110unit)들과 복수의 열 센서(7120unit)들은 서로 교대로 배치될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 복수의 압력 센서(7110unit)들과 복수의 열 센서(7120unit)들은 다양한 형태의 배치 구조로 배치될 수 있다.According to one embodiment, a plurality of pressure sensors 7110 units and a plurality of heat sensors 7120 units may be alternately arranged. However, the present invention is not limited thereto, and a plurality of pressure sensors 7110 units and a plurality of heat sensors 7120 units may be arranged in various configurations.

상기 중간층(7150)은 예컨대 압전 물질을 포함할 수 있으며, 복수의 압력 센서(7110unit)들 및 복수의 열 센서(7120unit)들에 걸쳐 일체로 형성될 수 있다. 즉, 중간층(7150)은 제1절연 기판(7130)의 전면 상에 배치될 수 있다.The intermediate layer 7150 may include, for example, a piezoelectric material, and may be integrally formed over a plurality of pressure sensors 7110 units and a plurality of heat sensors 7120 units . That is, the intermediate layer 7150 may be disposed on the front surface of the first insulating substrate 7130.

일 실시예에 따르면, 상기 압력 센서(7110unit)와 열 센서(7120unit)의 간격은 수십 μm 내지 수 mm일 수 있으며, 복수의 압력 센서(7110unit)들 각각으로부터 압력 신호를 획득하고 복수의 열 센서(7120unit)들 각각으로부터 열 신호를 획득할 수 있다.According to one embodiment, the interval between the pressure sensor 7110 unit and the heat sensor 7120 unit may be several tens of micrometers to several millimeters, and a pressure signal may be obtained from each of the plurality of pressure sensors 7110 units , A thermal signal can be obtained from each of the thermal sensors (7120 units ).

도 10을 참조하면, 일 실시예에 따른 복합 센서부(8100)는 제1절연 기판(8130), 제1절연 기판(8130)에 대향하도록 배치된 제2절연 기판(8180), 제1절연 기판(8130)과 제2절연 기판(8180) 사이에 배치되며 복수의 제1전극(8140), 복수의 제1전극(8140) 각각에 대향하는 제2전극(8160) 및 복수의 제1전극(8140)과 복수의 제2전극(8160) 사이에 배치된 중간층(8150)을 포함하는 압력 측정부(8110), 제1절연 기판(8130)과 제2절연 기판(8180) 사이에 배치되며 제3전극(8121), 반도체 나노와이어(8123) 및 제4전극(8122)을 포함하는 열 측정부(8120)를 포함한다. 10, the composite sensor unit 8100 includes a first insulating substrate 8130, a second insulating substrate 8180 disposed to face the first insulating substrate 8130, A plurality of first electrodes 8140, a plurality of first electrodes 8140 and a plurality of second electrodes 8160 disposed between the first insulating substrate 8130 and the second insulating substrate 8180 and facing the plurality of first electrodes 8140, A pressure measuring portion 8110 including an intermediate layer 8150 disposed between the second electrode 8160 and the plurality of second electrodes 8160; a pressure measuring portion 8110 disposed between the first insulating substrate 8130 and the second insulating substrate 8180, A semiconductor nanowire 8123, and a fourth electrode 8122, as shown in FIG.

일 실시예에 따른 복합 센서부(8100)는 도 9의 복합 센서부(7100)와 같이 압력 측정부(8110)와 열 측정부(8120)가 모두 제1절연 기판(7130)과 제2절연 기판(7180) 사이에 배치된다. The composite sensor unit 8100 according to an embodiment is different from the composite sensor unit 7100 of FIG. 9 in that both the pressure measuring unit 8110 and the heat measuring unit 8120 are provided with a first insulating substrate 7130, (7180).

압력 측정부(8110)는 복수의 압력 센서(8110unit)들로 구성된 압력 센서 어레이일 수 있다. 열 측정부(8120)는 복수의 열 센서(8120unit)들을 포함하며, 복수의 열 센서(8120unit)들 중 적어도 하나는 하나의 압력 센서(8110unit)와 다른 압력 센서(8110unit) 사이에 배치될 수 있다.The pressure measuring unit 8110 may be a pressure sensor array composed of a plurality of pressure sensors (8110 units ). The thermal measurement unit 8120 includes a plurality of thermal sensors 8120 units and at least one of the plurality of thermal sensors 8120 units is disposed between one pressure sensor 8110 unit and another pressure sensor 8110 unit .

상기 중간층(8150)은 예컨대 압전 물질을 포함할 수 있으며, 제1전극(8140)과 이에 대향하는 제2전극(8160)의 사이에만 배치될 수 있다. 즉, 압전 물질을 제1전극(8140)과 제2전극(8160) 사이에만 배치함으로써, 압전 물질이 열 측정부(8120)에 영향을 미치지 않도록 할 수 있다. The intermediate layer 8150 may include, for example, a piezoelectric material, and may be disposed only between the first electrode 8140 and the second electrode 8160 opposed thereto. That is, by arranging the piezoelectric material only between the first electrode 8140 and the second electrode 8160, it is possible to prevent the piezoelectric material from affecting the thermometry portion 8120.

도 3a 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 복합 센서부(1100, 2100, 3100, 4100, 5100, 6100, 7100, 8100)는 다양한 형태로 구현될 수 있으나, 도 3a 내지 도 10에 도시된 것 외에 다른 형태로 구현될 수도 있다. 예컨대, 전극들은 사각 형태로 도시되어 있지만 이에 한정되지 않으며 다이아몬드형, 원형, 다각형 등 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 압력 측정부(1110, 2110, 3110, 4110, 5110, 6110, 7110, 8110)와 열 측정부(1120, 2120, 3120, 4120, 5120, 6120, 7120, 8120) 또한 다양한 배치 형태를 가질 수 있다.As shown in FIGS. 3A to 10, the composite sensor units 1100, 2100, 3100, 4100, 5100, 6100, 7100, 8100 may be implemented in various forms, But may be implemented in other forms. For example, the electrodes may be formed in various shapes such as a diamond shape, a circular shape, and a polygonal shape, but are not limited thereto, and may include pressure measurement portions 1110, 2110, 3110, 4110, 5110, 6110, 7110, The thermal measuring units 1120, 2120, 3120, 4120, 5120, 6120, 7120, 8120 may also have various configurations.

도 3a 내지 도 10의 복합 센서부(2100, 3100, 4100, 5100, 6100, 7100, 8100)로부터 인가된 압력에 대응되는 압력 신호 및 인가된 열에 대응되는 열 신호를 획득한 후, 이를 기반으로 고통 데이터를 생성할 수 있다. 이하에서는 고통 데이터 생성과 관련하여 상세히 설명한다.After obtaining the pressure signal corresponding to the pressure applied from the composite sensor units 2100, 3100, 4100, 5100, 6100, 7100, 8100 of FIGS. 3A to 10 and the column signal corresponding to the applied column, Data can be generated. Hereinafter, the generation of pain data will be described in detail.

도 11은 일 실시예에 따른 고통 데이터 생성 여부를 판단하는 단계 및 고통 데이터를 생성하는 단계를 나타낸 순서도이다.FIG. 11 is a flowchart illustrating steps of determining whether to generate pain data according to an embodiment and generating pain data.

이하에서는 도 3a 및 도 3b의 복합 센서부(1100)를 참고하며 상기 단계들을 설명하기로 하며, 하기의 설명은 도 4 내지 도 10의 복합 센서부 및 다른 구조의 복합 센서부를 이용한 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.Hereinafter, the steps will be described with reference to the composite sensor unit 1100 of FIGS. 3A and 3B. In the following description, the composite sensor unit of FIGS. 4 to 10 and the composite sensor unit of another structure are used. Can be applied.

도 11을 참조하면, 일 실시예에 따른 고통 데이터 생성 여부를 판단하는 단계(S200)는 압력에 의한 고통 데이터 생성 여부를 판단하는 단계 및 열에 의한 고통 데이터 생성 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 11, step S200 of determining whether to generate pain data according to an embodiment may include determining whether to generate pain data by pressure, and determining whether to generate pain data by heat .

압력에 의한 고통 데이터 생성 여부를 판단하는 단계는 신호를 발생시키는 압력 센서(1110unit)의 수가 제1임계 개수 이하인지 판단하는 단계(S210), 압력 센서(1110unit)의 수가 제1임계 개수 이하인 경우(YES), 압력 신호의 크기가 제1임계 세기 이상인지 판단하는 단계(S220), 압력 센서(1110unit)의 수가 제1임계 개수 이하가 아닌 경우(NO), 압력 신호의 크기가 제2임계 세기 이상인지 판단하는 단계(S230)를 포함할 수 있다. 상기 제1임계 세기 및 제2임계 세기는 압력 센서(1110unit)에 포함된 물질 및 고통을 감지하는 전자 기기의 활용 용도 등을 고려하여 사용자에 의해 이미 정해져 저장부(300, 도 1)에 저장된 값일 수 있다.Determining pain data generating whether due to the pressure is less than or equal to the number of the first threshold number of steps (S210), a pressure sensor (1110 unit) for determining whether more than the number of the first threshold number of pressure sensors (1110 unit) for generating a signal (YES), it is determined whether the magnitude of the pressure signal is equal to or greater than the first threshold value (S220). If the number of pressure sensors (1110 units ) is not equal to or less than the first threshold number (NO) (S230) whether the threshold value is equal to or greater than the threshold value. The first threshold intensity and a second threshold intensity is stored in the pressure sensor (1110 unit), the material and considering the use of applications such as the electronic equipment to detect pain already determined storage unit (300, FIG. 1) by the user it included in the Lt; / RTI >

상기 신호가 발생된다는 것은 노이즈 신호가 아닌 의미있는 전기 신호가 발생된다는 것을 의미하며, 실제로 노이즈에 해당되는 세기의 신호들은 하드웨어 및/또는 소프트웨어적으로 제거될 수 있다.The generation of the signal means that a meaningful electrical signal is generated rather than a noise signal. In fact, the signals of the intensity corresponding to the noise can be removed by hardware and / or software.

여기서, 제2임계 세기는 제1임계 세기보다 큰 값일 수 있다. 즉, 신호를 발생시키는 압력 센서(1110unit)의 수가 작으며 작은 세기의 압력에도 고통 데이터를 생성하며, 신호를 발생시키는 압력 센서(1110unit)의 수가 크면 상대적으로 큰 세기의 압력에서 고통 데이터를 생성할 수 있다. Here, the second threshold intensity may be a value larger than the first threshold intensity. That is, a small number is less of a pressure sensor (1110 unit) for generating a signal for pain data in the number of large, relatively large strength pressure in the to produce a pain data in a small intensity pressure, a pressure sensor (1110 unit) for generating a signal Can be generated.

단계 S210에서, 신호를 발생시키는 압력 센서(1110unit)의 수를 제1임계 개수와 비교하며, 이러한 단계는 압력을 인가하는 물체의 형상을 예측하는 단계에 대응될 수 있다. 뾰족한 물체에 의해 압력이 인가되는 경우, 압력의 세기가 작더라도 압력이 인가되는 면적이 작아 사람은 찔림에 의한 고통을 느끼게 된다. 즉, 신호를 발생시키는 압력 센서(1110unit)의 수가 적을수록 복합 센서부(1100)에 압력이 인가되는 면적이 작음을 의미하며 이 경우 압력의 세기가 작더라도 고통 데이터를 생성할 수 있다.In step S210, the number of pressure sensors 1110 units generating the signal is compared with the first threshold number, and this step may correspond to the step of predicting the shape of the object to which the pressure is applied. When pressure is applied by a pointed object, even if the intensity of the pressure is small, the area to which the pressure is applied is so small that the person feels pain due to the piercing. That is, the smaller the number of the pressure sensor 1110 units generating the signal, the smaller the area where the pressure is applied to the composite sensor unit 1100. In this case, the pain data can be generated even if the pressure is low.

신호를 발생시키는 압력 센서(1110unit)의 수가 제1임계 개수보다 큰 경우, 상대적으로 넓은 면적이 압력이 가해지는 것으로 뾰족한 물체가 아닌 뭉툭한 물체에 의해 압력이 가해지는 것으로 인식될 수 있으며, 이 경우 압력의 세기가 상대적으로 큰 경우에만 고통 데이터를 생성할 수 있다. 예컨대, 주먹 등과 같이 뭉툭한 물체로 자극을 주더라도 자극의 세기가 매우 큰 경우 사람은 고통을 느끼게 되며, 일 실시예에 따르면 이러한 경우에도 고통 데이터를 생성할 수 있다. 따라서, 제2임계 세기는 제1임계 세기보다 크며, 이러한 제2임계 세기는 제2임계 개수가 클수록 더 큰 값을 가질 수 있다.When the number of the pressure sensors 1110 units generating the signal is larger than the first threshold number, it can be recognized that a relatively large area is applied by pressure, and the pressure is applied by a blunt object rather than a pointed object. The pain data can be generated only when the intensity of the pressure is relatively large. For example, even if a stimulus is given by a blunt object such as a fist, if a stimulus intensity is very high, a person feels pain, and according to an embodiment, pain data can be generated even in this case. Thus, the second threshold intensity is greater than the first threshold intensity, and such second threshold intensity may have a larger value as the second threshold number is greater.

제1임계 개수는 복합 센서부(1100)의 압력 측정부(1110)에 포함된 압력 센서(1110unit)들의 간격(P, 도 3a)에 의해 결정될 수 있으며, 예컨대 간격(P)이 약 1 mm인 경우 제1임계 개수는 "1"로 설정될 수 있다. 간격(P)이 1 mm보다 작은 경우 제1임계 개수는 1보다 큰 값을 가질 수 있으며, 간격(P)은 복합 센서부(1100)의 제작 용이성 및 복합 센서부(1100)의 정밀도 등을 고려하여 정해질 수 있다.The first threshold number may be determined by the interval P of the pressure sensors 1110 units included in the pressure measurement unit 1110 of the composite sensor unit 1100. For example, The first threshold number may be set to "1 ". If the interval P is smaller than 1 mm, the first threshold number may have a value larger than 1, and the interval P may take into consideration the ease of fabrication of the composite sensor unit 1100 and the precision of the composite sensor unit 1100 .

열에 의한 고통 데이터 생성 여부를 판단하는 단계는, 열 신호 크기가 제3임계 세기 이상인지 판단하는 단계(S340)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 제3임계 세기는 열 측정부(1120)에 포함된 물질 및 고통을 감지하는 전자 기기의 활용 용도 등을 고려하여 사용자에 의해 이미 정해져 저장부(300)에 저장된 값일 수 있을 수 있다.The step of determining whether to generate pain data by heat may further include determining whether the thermal signal size is equal to or greater than a third threshold level (S340). Here, the third threshold intensity may be a value previously stored in the storage unit 300 by the user in consideration of the material contained in the thermal measurement unit 1120 and the utilization purpose of the electronic device for sensing the pain and the like.

일 실시예에 따른 고통 데이터를 생성하는 단계(S300)는 단계 S200에 의해 고통 데이터를 생성하는 것으로 판단된 경우 수행될 수 있으며, 단계 S200에 의해 고통 데이터를 생성하지 않는 것으로 판단된 경우 고통 감지 방법은 종료될 수 있다. 구체적으로, 단계 S210 및 단계 S220에 의해 고통 데이터를 생성하는 것으로 판단된 경우 제1고통 데이터를 생성하는 단계(S310)가 수행되고, 단계 S210 및 S230에 의해 고통 데이터를 생성하는 것으로 판단된 경우 제2고통 데이터를 생성하는 단계(S320)가 수행되며, 단계 S240에 의해 고통 데이터를 생성하는 것으로 판단된 경우 제3고통 데이터를 생성하는 단계(S330)를 수행할 수 있다. 즉, 고통 데이터를 생성하는 단계(S300)는 제1 내지 제3고통 데이터 중 적어도 하나를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.The step of generating the pain data S300 according to the embodiment may be performed when it is determined that the pain data is generated by the step S200. If it is determined that the pain data is not generated by the step S200, Can be terminated. Specifically, when it is determined in step S210 and step S220 to generate the pain data, the step of generating the first pain data (S310) is performed, and when it is determined in steps S210 and S230 that the pain data is generated Step 2 S320 of generating the pain data is performed. If it is determined in step S240 that the pain data is to be generated, step 330 of generating the third pain data may be performed. That is, the step of generating the pain data (S300) may include generating at least one of the first to third pain data.

상술한 바와 같이, 제1고통 데이터 및 제2고통 데이터는 압력에 의한 고통이며 제3고통 데이터는 열에 의한 고통, 즉 뜨거움에 대응되는 고통 데이터일 수 있다. 제1고통 데이터는 압력이 가해지는 면적이 작으며 제1임계 세기 이상의 세기로 압력이 가해진 경우에 발생되는 고통, 즉 찌르기에 대응되는 고통일 수 있으며, 제2고통 데이터는 압력이 가해지는 면적이 상대적으로 크며 제1임계 세기보다 큰 제2임계 세기 이상의 세기로 압력이 가해진 경우에 발생되는 고통, 즉 타박상에 대응되는 고통일 수 있다.As described above, the first pain data and the second pain data are pain caused by pressure, and the third pain data may be pain caused by heat, that is, pain data corresponding to hot. The first pain data may be a pain that occurs when the pressure applied area is small and the pressure is applied to the intensity of the first threshold intensity or more, that is, the pain corresponding to the sticking, and the second pain data is the area May be a pain that occurs when pressure is applied to an intensity that is relatively large and greater than a second threshold intensity that is greater than the first threshold intensity, i.e., a pain corresponding to the contusion.

다시 도 2를 참조하면, 고통 데이터를 생성하는 단계(S300) 후에 생성된 고통 데이터를 출력하는 단계(S400)가 수행될 수 있으며, 이때 제1고통 데이터, 제2고통 데이터 및 제3고통 데이터에 대응한 출력 데이터는 서로 다를 수 있다.Referring again to FIG. 2, step (S400) of outputting the pain data generated after the step of generating the pain data (S300) may be performed, wherein the first pain data, the second pain data and the third pain data The corresponding output data may be different.

도 12 및 도 13은 각각 일 실시예에 따른 고통 감지 장치를 포함하는 전자 기기를 설명하기 위한 개념도들이다.12 and 13 are conceptual diagrams for explaining an electronic apparatus including a pain sensing apparatus according to an embodiment, respectively.

도 12는 고통 감지 장치를 포함하는 전자 기기가 모바일 폰인 경우를 나타낸 것으로, 모바일 폰의 적어도 일부에는 복합 센서부(100)가 내장될 수 있다. 복합 센서부(100)에 압력 및 열이 가해지는 경우 제어부(200, 도 2)에서 소정의 단계들을 실행함으로써 고통 데이터를 생성할 수 있으며, 이를 모바일 폰에 포함된 오디오 출력부(410) 및/또는 디스플레이부(420)를 통해 출력할 수 있다. 도시하진 않았지만, 모바일 폰은 모바일 폰을 진동시키는 구동 모터를 포함할 수 있으며, 고통 데이터가 생성된 경우 구동 모터가 작동하여 모바일 폰을 진동시킬 수도 있다.FIG. 12 shows a case where the electronic device including the pain sensing device is a mobile phone, and the composite sensor unit 100 may be incorporated in at least a part of the mobile phone. When pressure and heat are applied to the composite sensor unit 100, the controller 200 (FIG. 2) may perform predetermined steps to generate pain data, which may be output to the audio output unit 410 and / Or through the display unit 420. Although not shown, a mobile phone may include a drive motor to vibrate the mobile phone, and a drive motor may operate to vibrate the mobile phone when the pain data is generated.

도 13은 고통 감지 장치를 포함하는 전자 기기가 로봇인 경우를 나타낸 것으로, 로봇은 적어도 일부, 예컨대 손가락 부위에 내장된 복합 센서부(100)를 포함할 수 있다. 복합 센서부(100)에 압력 및/또는 열이 가해지는 경우 제어부(200, 도 2)에서 소정의 단계들을 실행함으로써 고통 데이터를 생성할 수 있으며, 이를 로봇에 포함된 구동 모터(430)를 통해 출력할 수 있다. 즉, 구동 모터(430)가 작동하여 팔을 이동시킴으로써 고통으로부터 벗어나기 위한 동작 등을 수행할 수 있다. 도시하진 않았지만, 로봇은 오디오 출력부 및/또는 디스플레이부를 더 포함하며, 이들을 통해 고통 데이터를 출력할 수 있다.FIG. 13 shows a case where the electronic apparatus including the pain sensing apparatus is a robot, and the robot may include at least a part, for example, a composite sensor unit 100 built in a finger region. When pressure and / or heat are applied to the composite sensor unit 100, the controller 200 (FIG. 2) can perform predetermined steps to generate pain data, which is transmitted through a drive motor 430 included in the robot Can be output. That is, the driving motor 430 is operated to move the arm, thereby performing an operation for escaping the pain. Although not shown, the robot further includes an audio output unit and / or a display unit, through which the pain data can be output.

상술한 바와 같이, 서로 다른 종류의 제1고통 데이터, 제2고통 데이터 및 제3고통 데이터는 서로 다른 출력 데이터로 변환되거나 저장부(300, 도 1)로부터 서로 다른 출력 데이터를 전송 받아 출력부(400)를 통해 출력될 수 있다. As described above, the first type of pain data, the second type of pain data, and the third type of pain data of different types are converted into different output data, or different output data is received from the storage unit 300 (FIG. 1) 400). ≪ / RTI >

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 복합 센서부를 이용하여 "압력에 의한 고통"과 "열에 의한 고통"을 동시에 측정할 수 있는 고통 감지 장치 및 고통 감지 방법을 제공할 수 있다. 또한, 고통을 감지함으로써 인간과 상호작용하고 고통에 대응하여 스스로를 보호할 수 있는 고통 감지 장치를 포함하는 전자 기기를 구현할 수 있다.According to one embodiment of the present invention as described above, it is possible to provide a pain sensing apparatus and a pain sensing method capable of simultaneously measuring "pain caused by pressure" and "pain caused by heat" using the composite sensor unit. In addition, an electronic device including a pain sensing device capable of interacting with a person by sensing pain and protecting himself or herself in response to pain can be implemented.

본 발명의 일 실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.The method according to an embodiment of the present invention can be implemented in the form of a program command which can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.

100, 1100, 2100, 3100, 4100, 5100, 6100, 7100, 8100: 복합 센서부
110, 1110, 2110, 3110, 4110, 5110, 6110, 7110, 8110: 압력 측정부
120, 1120, 2120, 3120, 4120, 5120, 6120, 7120, 8120: 열 측정부
1140, 2140, 3140, 4140, 5140, 6140, 7140, 8140: 제1전극
1160, 2160, 3160, 4160, 5160, 6160, 7160, 8160: 제2전극
3121, 4121, 5121, 6121, 7121, 8121: 제3전극
3122, 4122, 5122, 6122, 7122, 8122: 제3전극
1121, 2121: 저항 패턴
2150, 4150, 6150, 7150, 8150: 중간층
3123, 4123: 반도체 막
5123, 6123, 7123, 8123: 반도체 나노와이어
100, 1100, 2100, 3100, 4100, 5100, 6100, 7100, 8100:
110, 1110, 2110, 3110, 4110, 5110, 6110, 7110, 8110:
120, 1120, 2120, 3120, 4120, 5120, 6120, 7120, 8120:
1140, 2140, 3140, 4140, 5140, 6140, 7140, 8140:
1160, 2160, 3160, 4160, 5160, 6160, 7160, 8160:
3121, 4121, 5121, 6121, 7121, 8121:
3122, 4122, 5122, 6122, 7122, 8122:
1121, 2121: resistance pattern
2150, 4150, 6150, 7150, 8150: middle layer
3123, 4123: Semiconductor film
5123, 6123, 7123, 8123: semiconductor nanowires

Claims (21)

압력 측정부 및 열 측정부를 포함하는 복합 센서부;
상기 복합 센서부로부터 획득된 전기 신호로부터 고통 데이터를 생성하는 제어부; 및
상기 고통 데이터를 출력하는 출력부를 포함하며,
상기 제어부는,
상기 압력 측정부로부터 획득된 압력 신호 및 상기 열 측정부로부터 획득된 열 신호 각각으로부터 상기 고통 데이터 생성 여부를 판단하는 비교 및 판단부; 및
상기 고통 데이터를 생성하는 고통 데이터 생성부를 포함하는, 고통 감지 장치.
A composite sensor unit including a pressure measurement unit and a heat measurement unit;
A control unit for generating pain data from the electric signal obtained from the complex sensor unit; And
And an output unit for outputting the pain data,
Wherein,
A comparison and determination unit for determining whether to generate the pain data from each of the pressure signal obtained from the pressure measurement unit and the thermal signal obtained from the thermal measurement unit; And
And a pain data generating unit for generating the pain data.
제1항에 있어서,
상기 압력 측정부는 인가되는 압력에 대응하여 각각 상기 압력 신호를 발생시키는 복수의 압력 센서들로 구성된 압력 센서 어레이를 포함하는, 고통 감지 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the pressure measuring unit includes a pressure sensor array composed of a plurality of pressure sensors each generating the pressure signal corresponding to an applied pressure.
제1항에 있어서,
상기 복합 센서부는,
제1절연 기판;
상기 제1절연 기판에 대향하도록 배치된 제2절연 기판;
상기 제1절연 기판과 상기 제2절연 기판 사이에 배치되며, 상기 제1절연 기판 상에 배치된 복수의 제1전극 및 상기 제2절연 기판의 상기 제1절연 기판을 향하는 제1면 상에 상기 복수의 제1전극 각각과 대향하도록 배치된 복수의 제2전극을 포함하는 상기 압력 측정부; 및
상기 제2절연 기판의 상기 제1면과 반대되는 제2면 상에 배치된 상기 열 측정부를 포함하는, 고통 감지 장치.
The method according to claim 1,
The composite sensor unit includes:
A first insulating substrate;
A second insulating substrate disposed to face the first insulating substrate;
A plurality of first electrodes disposed on the first insulating substrate and disposed on the first surface of the second insulating substrate facing the first insulating substrate, the first electrodes being disposed between the first insulating substrate and the second insulating substrate, The pressure measuring unit including a plurality of second electrodes arranged to face each of the plurality of first electrodes; And
And the thermal measuring portion disposed on a second surface opposite to the first surface of the second insulating substrate.
제3항에 있어서,
상기 복수의 제1전극과 상기 복수의 제2전극 사이에 배치되며, 압전(piezoelectric) 물질을 포함하는 중간층을 더 포함하는, 고통 감지 장치.
The method of claim 3,
Further comprising an intermediate layer disposed between the plurality of first electrodes and the plurality of second electrodes and comprising a piezoelectric material.
제3항에 있어서,
상기 열 측정부는 열에 의해 저항이 변하는 저항 패턴을 포함하는, 고통 감지 장치.
The method of claim 3,
Wherein the thermal measurement unit includes a resistance pattern whose resistance is changed by heat.
제3항에 있어서,
상기 열 측정부는,
상기 제2절연 기판의 상기 제2면 상에 배치된 제3전극;
상기 제3전극에 대향하도록 배치된 제4전극; 및
상기 제3전극과 상기 제4전극 사이에 배치된 반도체 막 또는 반도체 나노와이어(nanowire)를 포함하는, 고통 감지 장치.
The method of claim 3,
The heat measuring unit includes:
A third electrode disposed on the second surface of the second insulating substrate;
A fourth electrode arranged to face the third electrode; And
And a semiconductor film or a semiconductor nanowire disposed between the third electrode and the fourth electrode.
제1항에 있어서,
상기 복합 센서부는,
제1절연 기판;
상기 제1절연 기판에 대향하도록 배치된 제2절연 기판;
상기 제1절연 기판과 상기 제2절연 기판 사이에 배치되며, 상기 제1절연 기판 상에 배치된 복수의 제1전극 및 상기 제2절연 기판의 상기 제1절연 기판을 향하는 제1면 상에 상기 복수의 제1전극 각각과 대향하도록 배치된 복수의 제2전극을 포함하는 상기 압력 측정부; 및
상기 제1절연 기판 상에 배치된 복수의 제3전극, 상기 제2절연 기판의 상기 제1면 상에 상기 복수의 제3전극 각각과 대향하도록 배치된 복수의 제4전극, 및 상기 제3전극과 상기 제4전극 사이에 배치된 반도체 막 또는 반도체 나노와이어를 포함하는 상기 열 측정부를 포함하는, 고통 감지 장치.
The method according to claim 1,
The composite sensor unit includes:
A first insulating substrate;
A second insulating substrate disposed to face the first insulating substrate;
A plurality of first electrodes disposed on the first insulating substrate and disposed on the first surface of the second insulating substrate facing the first insulating substrate, the first electrodes being disposed between the first insulating substrate and the second insulating substrate, The pressure measuring unit including a plurality of second electrodes arranged to face each of the plurality of first electrodes; And
A plurality of third electrodes disposed on the first insulating substrate, a plurality of fourth electrodes disposed on the first surface of the second insulating substrate so as to face the plurality of third electrodes, And the thermo-measuring unit including the semiconductor film or the semiconductor nanowire disposed between the fourth electrode and the fourth electrode.
제7항에 있어서,
상기 복수의 제3전극 중 적어도 하나는, 상기 복수의 제1전극 사이에 배치된, 고통 감지 장치.
8. The method of claim 7,
And at least one of the plurality of third electrodes is disposed between the plurality of first electrodes.
제7항에 있어서,
상기 복수의 제1전극과 상기 복수의 제2전극의 사이에 배치되며 압전 물질을 포함하는 중간층을 더 포함하며, 상기 중간층은 상기 제1절연 기판의 전면 상에 배치된, 고통 감지 장치.
8. The method of claim 7,
Further comprising an intermediate layer disposed between the plurality of first electrodes and the plurality of second electrodes and including a piezoelectric material, wherein the intermediate layer is disposed on a front surface of the first insulating substrate.
제7항에 있어서,
상기 복수의 제1전극과 상기 제2전극의 사이에 배치되며 압전 물질을 포함하는 중간층을 더 포함하며, 상기 중간층은 상기 복수의 제1전극 각각과 이에 대향하는 상기 복수의 제2전극 각각의 사이에만 배치된, 고통 감지 장치.
8. The method of claim 7,
And an intermediate layer disposed between the plurality of first electrodes and the second electrode and including a piezoelectric material, wherein the intermediate layer is provided between each of the plurality of first electrodes and each of the plurality of second electrodes facing the plurality of first electrodes, , The pain sensing device.
제2항에 있어서,
상기 비교 및 판단부는, 상기 복수의 압력 센서들 중 신호를 발생시키는 압력 센서의 개수 및 상기 압력 신호의 세기를 기반으로 상기 압력에 의한 고통 데이터의 생성 여부를 판단하고, 상기 열 신호의 세기를 기반으로 상기 열에 의한 고통 데이터의 생성 여부를 판단하는, 고통 감지 장치.
3. The method of claim 2,
The comparison and determination unit may determine whether to generate the pain data based on the pressure based on the number of the pressure sensors for generating the signal among the plurality of pressure sensors and the intensity of the pressure signal, To determine whether or not to generate the pain data due to the heat.
제11항에 있어서,
상기 비교 및 판단부는,
상기 압력 센서의 개수가 임계 개수 이하이며 상기 압력 신호의 세기가 제1임계 세기 이상인 경우 제1고통 데이터 신호로 판단하고, 상기 센서의 개수가 상기 임계 개수를 초과하며 상기 압력 신호의 세기가 제2임계 세기 이상인 경우 제2고통 데이터로 판단하며, 상기 복수의 센서들 중 적어도 하나에서 발생된 상기 열 신호의 세기가 제3임계 세기 이상인 경우 제3고통 데이터로 판단하는, 고통 감지 장치.
12. The method of claim 11,
The comparison and determination unit may include:
Determining that the first signal is a first pain data signal when the number of the pressure sensors is less than or equal to a threshold number and the intensity of the pressure signal is greater than or equal to a first threshold intensity, And determines the third pain data as the second pain data if the intensity of the thermal signal generated in at least one of the plurality of sensors is equal to or greater than the third threshold intensity.
제12항에 있어서,
상기 제2임계 세기는 상기 제1임계 세기보다 큰, 고통 감지 장치.
13. The method of claim 12,
Wherein the second threshold strength is greater than the first threshold strength.
제12항에 있어서,
상기 출력부는 음성 출력부, 디스플레이부 및 구동 모터 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 제1고통 데이터, 상기 제2고통 데이터 및 제3고통 데이터 중 적어도 하나의 데이터를 출력하는, 고통 감지 장치.
13. The method of claim 12,
Wherein the output section includes at least one of a sound output section, a display section, and a drive motor, and outputs at least one of the first pain data, the second pain data, and the third pain data.
압력 측정부와 열 측정부를 포함하는 복합 센서부를 이용하여, 압력에 의한 압력 신호 및 열에 의한 열 신호를 획득하는 단계;
상기 압력 신호 및 상기 열 신호 각각을 임계값과 비교하여 고통 데이터 생성 여부를 판단하는 단계;
고통 데이터를 생성하는 단계; 및
생성된 상기 고통 데이터를 출력하는 단계를 포함하는, 고통 감지 방법.
Acquiring a pressure signal by a pressure and a heat signal by heat using a composite sensor unit including a pressure measuring unit and a heat measuring unit;
Comparing each of the pressure signal and the column signal with a threshold value to determine whether to generate pain data;
Generating pain data; And
And outputting the generated pain data.
제15항에 있어서,
상기 압력 측정부는,
인가되는 압력에 대응하여 각각 상기 압력 신호를 발생시키는 복수의 압력 센서들로 구성된 압력 센서 어레이를 포함하며,
상기 고통 데이터 생성 여부를 판단하는 단계는,
상기 복수의 압력 센서들 중 신호를 발생시키는 압력 센서의 수 및 상기 압력 신호의 세기를 기반으로 압력에 의한 고통 데이터의 생성 여부를 판단하는 단계; 및
상기 열 신호의 세기를 기반으로 열에 의한 고통 데이터의 생성 여부를 판단하는 단계를 포함하는, 고통 감지 방법.
16. The method of claim 15,
The pressure measuring unit includes:
And a pressure sensor array composed of a plurality of pressure sensors each generating the pressure signal corresponding to an applied pressure,
Wherein the step of determining whether to generate the pain data comprises:
Determining whether the pressure data generated by the pressure is generated based on the number of pressure sensors generating the signal among the plurality of pressure sensors and the intensity of the pressure signal; And
And determining whether to generate the pain data by the column based on the intensity of the thermal signal.
제16항에 있어서,
상기 압력에 의한 고통 데이터 생성 여부를 판단하는 단계는,
상기 압력 센서의 수가 임계 개수 이하이며 상기 압력 신호의 세기가 제1임계 세기 이상인 경우 제1고통 데이터 신호로 판단하고, 상기 압력 센서의 수가 상기 임계 개수를 초과하며 상기 압력 신호의 세기가 제2임계 세기 이상인 경우 제2고통 데이터로 판단하며,
상기 열에 의한 고통 데이터 생성 여부를 판단하는 단계는,
상기 열 신호의 세기가 제3임계 세기 이상인 경우 제3고통 데이터로 판단하는, 고통 감지 방법.
17. The method of claim 16,
The step of determining whether to generate the pain data by the pressure comprises:
Determining that the first signal is a first pain data signal when the number of the pressure sensors is less than or equal to a threshold number and the intensity of the pressure signal is greater than or equal to a first threshold intensity, If it is equal to or greater than the second threshold,
Wherein the step of determining whether to generate the pain data by the heat comprises:
And determines the third pain data if the intensity of the thermal signal is equal to or greater than a third threshold intensity.
제17항에 있어서,
상기 제2임계 세기는 상기 제1임계 세기보다 큰, 고통 감지 방법.
18. The method of claim 17,
Wherein the second threshold strength is greater than the first threshold strength.
제17항에 있어서,
상기 고통 데이터를 출력하는 단계는,
음성 출력부, 디스플레이부 및 구동 모터 중 적어도 하나를 이용하여, 상기 제1고통 데이터, 상기 제2고통 데이터 및 제3고통 데이터 중 적어도 하나의 데이터를 출력하는, 고통 감지 방법.
18. The method of claim 17,
Wherein the step of outputting the pain data comprises:
Wherein at least one of the first pain data, the second pain data, and the third pain data is output using at least one of a sound output unit, a display unit, and a drive motor.
제15항에 있어서,
상기 복합 센서부는,
제1절연 기판;
상기 제1절연 기판에 대향하도록 배치된 제2절연 기판;
상기 제1절연 기판과 상기 제2절연 기판 사이에 배치되며, 상기 제1절연 기판 상에 배치된 복수의 제1전극 및 상기 제2절연 기판의 상기 제1절연 기판을 향하는 제1면 상에 상기 복수의 제1전극 각각과 대향하도록 배치된 복수의 제2전극을 포함하는 상기 압력 측정부; 및
상기 제2절연 기판의 상기 제1면과 반대되는 제2면 상에 배치된 상기 열 측정부를 포함하는, 고통 감지 방법.
16. The method of claim 15,
The composite sensor unit includes:
A first insulating substrate;
A second insulating substrate disposed to face the first insulating substrate;
A plurality of first electrodes disposed on the first insulating substrate and disposed on the first surface of the second insulating substrate facing the first insulating substrate, the first electrodes being disposed between the first insulating substrate and the second insulating substrate, The pressure measuring unit including a plurality of second electrodes arranged to face each of the plurality of first electrodes; And
And the thermal measuring portion disposed on a second surface opposite to the first surface of the second insulating substrate.
제15항에 있어서,
상기 복합 센서부는,
제1절연 기판;
상기 제1절연 기판에 대향하도록 배치된 제2절연 기판;
상기 제1절연 기판과 상기 제2절연 기판 사이에 배치되며, 상기 제1절연 기판 상에 배치된 복수의 제1전극 및 상기 제2절연 기판의 상기 제1절연 기판을 향하는 제1면 상에 상기 복수의 제1전극 각각과 대향하도록 배치된 복수의 제2전극을 포함하는 상기 압력 측정부; 및
상기 제1절연 기판 상에 배치된 복수의 제3전극, 상기 제2절연 기판의 상기 제1면 상에 상기 복수의 제3전극 각각과 대향하도록 배치된 복수의 제4전극, 및 상기 제3전극과 상기 제4전극 사이에 배치된 반도체 막 또는 반도체 나노와이어를 포함하는 상기 열 측정부를 포함하는, 고통 감지 방법.
16. The method of claim 15,
The composite sensor unit includes:
A first insulating substrate;
A second insulating substrate disposed to face the first insulating substrate;
A plurality of first electrodes disposed on the first insulating substrate and disposed on the first surface of the second insulating substrate facing the first insulating substrate, the first electrodes being disposed between the first insulating substrate and the second insulating substrate, The pressure measuring unit including a plurality of second electrodes arranged to face each of the plurality of first electrodes; And
A plurality of third electrodes disposed on the first insulating substrate, a plurality of fourth electrodes arranged on the first surface of the second insulating substrate so as to face the plurality of third electrodes, And a semiconductor film or semiconductor nanowire disposed between the fourth electrode and the fourth electrode.
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WO2012086208A1 (en) 2010-12-22 2012-06-28 京セラ株式会社 Electronic device
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