KR101948749B1 - Apparatus and method for sensing pain - Google Patents
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Abstract
Description
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.
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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 나노와이어100, 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)
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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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KR1020170115134A KR101948749B1 (en) | 2017-09-08 | 2017-09-08 | Apparatus and method for sensing pain |
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012086208A1 (en) | 2010-12-22 | 2012-06-28 | 京セラ株式会社 | Electronic device |
US20130238129A1 (en) | 2012-03-08 | 2013-09-12 | Quality Manufacturing Inc. | Touch sensitive robotic gripper |
CN204207751U (en) | 2014-05-13 | 2015-03-18 | 赵平 | A kind of medical threshold of pain measuring device with warning piece |
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2017
- 2017-09-08 KR KR1020170115134A patent/KR101948749B1/en active IP Right Grant
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WO2012086208A1 (en) | 2010-12-22 | 2012-06-28 | 京セラ株式会社 | Electronic device |
US20130238129A1 (en) | 2012-03-08 | 2013-09-12 | Quality Manufacturing Inc. | Touch sensitive robotic gripper |
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