KR101966519B1

KR101966519B1 - 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템 및 이를 이용한 데이터 처리 방법

Info

Publication number: KR101966519B1
Application number: KR1020170056370A
Authority: KR
Inventors: 임근배; 조성진; 전형국; 홍성경; 김민서
Original assignee: 포항공과대학교 산학협력단
Priority date: 2017-05-02
Filing date: 2017-05-02
Publication date: 2019-04-05
Also published as: KR20180122182A

Abstract

본 발명은, 피부에 밀착되어 피부가 늘어남에 따라 함께 길이가 인장되어 저항이 증가하도록 구성되는 변형률 측정센서, 변형률 측정센서의 저항을 측정하도록 구성되는 측정부 및 저항이 변화되는 복수의 패턴에 대한 데이터가 저장되는 룩업테이블을 포함하며, 측정부로부터 저항값을 수신하여 저항변화의 패턴을 비교하여 매칭되는 데이터를 출력하는 처리부를 포함하는 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템 및 그 처리 방법이 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템 및 이를 이용한 데이터 처리 방법은 적은 힘으로 변형이 가능하고 민감도가 높은 변형률 측정센서를 이용하여 신체의 움직임을 측정할 수 있으므로, 간단하고 작은 근육의 움직임을 데이터화 하여 전송할 수 있는 방법으로 활용될 수 있다.

Description

신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템 및 이를 이용한 데이터 처리 방법{THE SYSTEM OF DATA PROCESS USING STRAIN SENSORS APPLIED TO THE BODY AND THE METHOD OF DATA PROCESS USING THE SAME}

본 발명은 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템 및 이를 이용한 데이터 처리 방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 신체에 부착하여 단순한 움직임을 데이터로 변환하여 의사소통이 가능한 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템 및 이를 이용한 데이터 처리 방법 에 관한 것이다.

변형율 측정센서는 다양한 종류가 개발되어 있다. 대표적으로 스트레인 게이지, 광섬유 센서 등이 개발되어 상업적으로 널리 사용되고 있다. 한편, 새로운 기술의 개발, 예컨대 착용가능한 전자기기, 디스플레이, 네트워크 통신기기, 휴대용 전자기기 등의 개발로 이와 관련된 인간의 움직임 검출에 대한 요구가 높아지고 있다.

그러나 대한민국 공개특허 제 2013-0084832 호(2013. 7. 26. 공개) 등에 나타난 스트레인 게이지 및 광섬유 센서와 같은 변형율 센서는 인간의 움직임을 감지하기에 측정범위가 작고, 측정범위와 민감도를 모두 높일 수 없으며, 구조가 복잡하여 사람이 착용하기에는 많은 문제점이 있었다. 따라서 이물감을 느끼지 않고 신체가 자연스러운 움직임이 일어날 때 이를 측정하기 어려운 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허 제 2013-0084832 호(2013. 7. 26. 공개)

본 발명은 종래의 신체 움직임을 측정하여 의사소통을 위한 데이터 획득에 어려움이 있었던 문제점을 해결하는 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템 및 이를 이용한 데이터 처리 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.

상기 과제의 해결 수단으로서, 피부에 밀착되어 피부가 늘어남에 따라 함께 길이가 인장되어 저항이 증가하도록 구성되는 변형률 측정센서, 변형률 측정센서의 저항을 측정하도록 구성되는 측정부 및 저항이 변화되는 복수의 패턴에 대한 데이터가 저장되는 룩업테이블을 포함하며, 측정부로부터 저항값을 수신하여 저항변화의 패턴을 비교하여 매칭되는 데이터를 출력하는 처리부를 포함하는 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템이 제공될 수 있다.

여기서, 처리부는, 센서의 저항값의 기준저항값을 설정하며, 측정되는 저항값을 기준저항값 이상인 경우 제1 저항값으로 구분되며, 기준저항값 미만인 경우 제2 저항값으로 구분하여 룩업테이블의 저장된 데이터와 매칭시킬 수 있다.

그리고 처리부는, 소정 단위시간동안 제1 저항값 및 제2 저항값의 유지 시간 및 발생 순서로 구분되는 패턴을 룩업테이블에 저장된 데이터와 매칭시킬 수 있다.

나아가, 변형률 측정센서는 근육의 움직임에 의해 변형이 발생하는 피부에 밀착되며, 처리부는 피부의 변형정도에 따라 이완되었을 때와 수축되었을 때의 저항의 최대값과 최소값을 근거로 기준저항값을 설정할 수 있다.

또한 처리부는 룩업테이블에는 저항변화의 패턴에 1:1로 대응하는 알파벳을 포함하여 구성될 수 있다.

나아가, 처리부는 룩업테이블에는 저항변화의 패턴을 유지 시간 및 발생순서에 따라 구별되는 모스코드로 구성하여 저항변화의 패턴을 매칭시킬 수 있다.

한편, 변형률 측정센서는, 손가락 또는 눈꺼풀에 부착되어 손가락 또는 눈꺼풀의 움직임에 따라 저항변화가 발생하도록 구성될 수 있다.

그리고, 변형률 측정센서는, 비전도성이며 신축성 소재로 구성되는 제1 레이어 및 제1 레이어상에 전도성 금속으로 구비되며, 측정 범위에 따라 그레인(Grain) 크기가 소정범위 내로 구성되며, 신장시 발생되는 크랙의 밀도가 소정범위 내로 구성되는 제2 레이어를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 제2 레이어는 제1 레이어상에서 증착시켜 생성되며, 제1 레이어상에서 그레인 크기가 커지면서 생성될 수 있다.

한편, 제2 레이어는 그레인 크기가 소정범위 내로 구성되며, 크랙의 밀도가 소정범위 내로 구성될 수 있도록 제1 레이어상에서 증착되는 두께를 조절하여 생성될 수 있다.

여기서, 그레인 크기는 신장률 100%의 측정 범위를 가질 때 15nm 이하로 형성될 수 있다.

나아가, 제2 레이어의 두께는 그레인 크기가 13nm 이하로 형성될 수 있도록 25nm 이하로 형성될 수 있다.

또한, 크랙의 밀도가 1 * 10^{^} ⁷ 개/m 이상인 경우 크랙의 폭이 5 * 10^-8m/개 이하가 될 수 있다.

그리고, 제2 레이어는 백금으로 구성될 수 있다.

또한 제2 레이어는 스퍼터링을 이용하여 증착될 수 있다.

추가로, 변형률 측정센서를 피부에 위치시키는 단계, 변형률 측정센서의 변형에 따라 달라지는 저항변화를 측정하는 단계 및 저항값을 수신하여 저항변화의 패턴을 비교하여 매칭되는 데이터를 출력하는 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 방법이 제공될 수 있다.

그리고, 측정된 저항값을 기준저항값을 기준으로 제1 저항값 및 제2 저항값으로 구별하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템 및 이를 이용한 데이터 처리 방법은 적은 힘으로 변형이 가능하고 민감도가 높은 변형률 측정센서를 이용하여 신체의 움직임을 측정할 수 있으므로, 간단하고 작은 근육의 움직임을 데이터화 하여 전송할 수 있는 방법으로 활용될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템의 개념을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따라 측정된 저항값을 패턴화하는 개념이 나타난 그래프이다.
도 3은 눈과 손가락에 적용하여 모스코드와 매칭한 결과를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 다른 실시예인 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 방법의 순서도이다.
도 5는 변형율 측정센서의 사시도이다.
도 6은 변형률 측정센서의 제2 레이어에 발생된 크랙을 확대하여 촬영한 사진이다.
도 7은 변형률 측정센서의 제2 레이어에 발생된 크랙을 비교한 사진이다.
도 8은 크랙구조와 저항변화의 개념을 나타낸 도면이다.
도 9는 제2 레이어의 그레인 사이즈가 도시된 도면이다.
도 10은 제2 레이어의 그레인 사이즈와 크랙 사이즈, 최대 변형률 및 두께의 관계에 대한 그래프이다.
도 11은 변형율 측정센서의 변형율-스트레스가 나타난 도면이다.
도 12는 변형율 측정센서의 반복신장시 저항변화가 나타난 도면이다.
도 13은 변형율 측정센서의 변형에 따른 저항변화를 나타낸 것이다.
도 14는 제2 레이어를 다른 재질로 구성했을 때의 그레인 사이즈를 나타낸 도면이다.
도 15는 변형율 측정센서의 제조방법의 순서도이다.
도 16은 변형율 측정센서의 제조되는 모습을 개략적으로 도시한 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템 및 이를 이용한 데이터 처리 방법에 대하여, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 이하의 실시예의 설명에서 각각의 구성요소의 명칭은 당업계에서 다른 명칭으로 호칭될 수 있다. 그러나 이들의 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 변형된 실시예를 채용하더라도 균등한 구성으로 볼 수 있다. 또한 각각의 구성요소에 부가된 부호는 설명의 편의를 위하여 기재된다. 그러나 이들 부호가 기재된 도면상의 도시 내용이 각각의 구성요소를 도면내의 범위로 한정하지 않는다. 마찬가지로 도면상의 구성을 일부 변형한 실시예가 채용되더라도 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 균등한 구성으로 볼 수 있다. 또한 당해 기술분야의 일반적인 기술자 수준에 비추어 보아, 당연히 포함되어야 할 구성요소로 인정되는 경우, 이에 대하여는 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 신체에 적용되는 변형률 측정센서(100)를 이용한 데이터 처리 시스템의 개념을 나타낸 블록도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 신체에 적용되는 변형률 측정센서(100)를 이용한 데이터 처리 시스템은 복수의 센서부, 측정부(200), 처리부(300) 및 출력부(400)를 포함하여 구성될 수 있다.

복수의 센서부 각각은 변형률 측정센서(100)를 포함하여 구성되며, 센서(100)는 신체에 부착되어 신체의 움직임을 측정할 수 있도록 구성된다. 복수의 센서(100)는 신체의 표면에 직접 부착되거나, 신체의 각 부분에 착용하는 착용부에 부착되며, 신체가 움직임에 따라 변형이 되도록 구성된다. 각 센서(100)는 벤딩 및 인장이 이루어질 수 있도록 구성되며, 벤딩 및 인장함에 따라 저항값이 달라져 인장정도를 측정할 수 있도록 구성된다. 복수의 센서(100)는 신체의 표면에 부착되어 사용자의 움직임에 따라 변형이 이루어질 때 사용자에게 이물감이 느껴지지 않도록 작은 힘에도 변형이 가능하도록 구성될 수 있다. 센서(100)는 관절 수준의 움직임과 얼굴 수준의 움직임을 모두 측정 가능할 수 있도록 구성된다. 따라서 안면 근육 중 가장 작은 힘으로 움직이는 근육에 의해 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수 있으며, 일 예로 안면 근육중 일부의 움직임에 의해 눈꺼풀이 움직일 때, 이러한 움직임에도 변형이 가능한 강도로 구성 될 수 있다. 한편, 복수의 센서부는 다양한 크기 및 다양한 강도로 구성될 수 있다. 즉 안면 수준의 근육에 적용시에는 보다 작고 민감한 센서(100)로 구성되며, 무릎이나 팔꿈치와 같은 부위에는 안면 수준의 근육보다 훨씬 큰 힘이 작용하므로, 보다 둔감한 센서(100)로 구성될 수 있다.

한편 이러한 센서(100)의 구성에 대하여는 차후 도 5를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

측정부(200)는 복수의 센서(100) 각각에 전압을 인가하여 센서(100)의 저항을 실시간으로 측정가능하도록 구성된다. 복수의 센서(100) 각각의 변형에 의해 저항이 달라지므로, 이러한 저항을 측정할 수 있도록 구성된다. 한편, 센서(100)의 크기 에 따라 각각 다른 크기의 전기 에너지를 인가하여 저항을 측정할 수 있도록 구성된다.

처리부(300)는 연속적으로 측정된 저항값을 처리하여 데이터화 할 수 있도록 구성된다. 센서(100)로부터 연속적으로 발생되는 아날로그 신호를 디지털화 할 수 있도록 구성되며, 기준값을 설정하고 기준값+1의 개수만큼의 저항값으로 구분하여 데이터화 할 수 있다. 이때 복수의 저항값으로 구분하고, 각각의 저항값의 지속시간 및 발생순서에 따라 패턴화 시킬 수 있다. 또한 처리부(300)는 룩업테이블을 포함하여 구성될 수 있으며, 룩업테이블에는 저항값의 패턴화된 값에 1:1로 대응하는 고유의 데이터값이 저장될 수 있다. 일 예로 알파벳, MORSE 부호가 될 수 있다. 한편 이와 같은 저항값의 처리는 차후 도 2 및 도 3을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

출력부(400)는 처리부(300)에서 저항변화의 패턴을 이용하여 매칭된 데이터를 수신하고 이를 출력할 수 있도록 구성된다. 출력부(400)는 시각, 청각 등 사람이 인지가능한 다양한 값으로 출력될 수 있으며, 별도의 시각화 또는 청각화 등으로 전환하기 위한 신호를 생성하여 출력될 수 있다. 다만, 이러한 출력부(400)의 구성은 널리 쓰이는 구성이므로 더 이상의 상세한 설명은 생략하도록 한다.

도 2는 본 발명에 따라 측정된 저항값을 패턴화하는 개념이 나타난 그래프이다.

도시된 바와 같이, 신체 움직임에 의해 저항값은 연속적으로 다양한 크기로 변화하게 된다. 이때 달라지는 저항값은 변형률 측정센서(100)가 신장되는 길이에 따라 달라질 수 있다. 이때 사람의 신체는 부위별로 그 신장률이 달라지므로, 절대적인 저항의 값보다 저항의 상대변형률을 이용하여 패턴화 하는 것이 바람직하다.

도 2 (a)는 기준저항값이 한 개인 경우, 도 2 (b)는 기준저항값이 두 개인 경우에 따라 저항이 구별되는 그래프가 도시되어 있다.

저항에서 측정되는 값에 따라 상대적인 저항 변형률에 대한 그래프가 나타나게 되며, 이를 중심으로 한 개의 기준저항값이 결정되면 기준저항값을 기준으로 높은 범위의 제1 저항값(R1), 낮은 범위의 제2 저항값(R2)으로 구분될 수 있다. 따라서 제1 저항값(R1) 및 제2 저항값(R2)이 각각 유지되는 시간이 구별될 수 있다. 또한 각각의 저항값의 유지시간과 순차적으로 발생하는 순서에 따라서 데이터가 달라질 수 있다. 또한 두 개 이상의 기준저항값이 설정되는 경우 그보다 한 개의 구간이 더 추가되게 되며, 도 2 (b)의 경우 기준저항값은 제1 기준저항값, 제2 기준저항값으로 구성되며, 이를 기준으로 가장 높은 순서대로 제1 저항값(R1), 제2 저항값(R2) 및 제3 저항값으로 구분될 수 있다. 이때 저항값은 저항값의 변화율(초기 저항값과 센서(100)가 변형되었을 때 저항값의 비율)에 따라 구분되었으나, 절대적인 저항값의 범위에 따라서도 결정될 수 있다.

처리부(300)는 소정 시간간격동안의 패턴을 분석하며, 소정시간간격 이후에는 패턴을 재인식하여 정규화된 데이터로 변환시킬 수 있도록 구성될 수 있으며, 다수의 패턴에 대응하는 룩업테이블을 포함하여 구성될 수 있다.

도 3은 눈과 손가락에 적용하여 모스코드와 매칭한 결과를 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 룩업테이블에는 모스(Morse) 부호가 포함되어 있으며, 소정시간 간격동안을 설정하여 눈과 손의 움직임에 의한 저항값의 변화를 모스부호로 변환할 수 있다.

눈 또는 손의 움직임에 의해 저항값이 달라지면, 이를 제1 저항값(R1) 및 제2 저항값(R2)으로 구별하며, 각 저항값의 1회 지속시간에 따라 Dash와 Dot으로 구별하여 모스부호에 매칭한 뒤 이에 대응하는 알파벳으로 출력할 수 있게 된다.

이때 손가락에서의 변형률이 크므로 눈꺼풀에 적용된 센서(100)보다 상대적으로 큰 저항변형률인 50% 근처에서 기준저항값이 설정되며, 눈꺼풀의 경우에는 25% 근처에서 기준저항값이 설정되어 제1 저항값(R1)과 제2 저항값(R2)을 구분하게 된다. 한편 이러한 수치는 일 예이며 다양한 수치로 적용될 수 있다.

다만, 전술한 예에서는 저항값을 모스 부호로 매칭시키는 예에 대하여 설명하였으나, 저항변형률에 따라 2진법, 3진법 등 다양한 데이터와 매칭시킬 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 다른 실시예인 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 생성방법의 순서도이다

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 방법은 변형률 측정센서를 위치시키는 단계(S1000), 저항변화를 측정하는 단계(S2000), 저항값을 구별하는 단계(S3000), 매칭단계(S4000) 및 출력단계(S5000)를 포함하여 구성될 수 있다.

변형률 측정센서를 위치시키는 단계(S1000)는 신체의 다양한 부분에 적용될 수 있도록 벤딩 및 신장이 가능한 변형률 측정센서를 신체에 밀착시키는 단계에 해당한다. 변형률 측정센서는 신체의 표면, 즉 피부에 직접 부착되거나, 글러브와 같은 착용부에 구비되어 신체의 표면에 밀착될 수 있다. 이때 사용되는 변형률 측정센서는 이하 도 5이후부터 기술할 나노크랙을 이용한 고 민감도, 고변형률 측정센서가 이용될 수 있다.

저항변화를 측정하는 단계(S2000)는 변형률 측정센서에 전압을 인가하여 저항을 측정하는 단계에 해당한다. 이때 측정되는 저항은 초기 저항값을 기준으로 상대적인 변화율로 계산될 수 있다.

저항값을 구별하는 단계(S3000)는 신체부위마다 움직임에 따른 변형정도가 다르므로, 그에 대응하여 저항값의 최대값과 저항값의 최소값을 근거로 중간값인 기준저항값을 설정하는 단계에 해당한다. 기준저항값을 기준으로 제1 저항값과 제2 저항값으로 구분될 수 있다. 한편, 이때 저항값은 옴 단위의 저항값 뿐만 아니라 저항의 상대적인 변화율이 될 수 있다.

매칭단계(S4000)는 측정된 저항값이 제1 저항값과 제2 저항값으로 구분되면 이를 정규화하여 저장되어 있는 데이터와 매칭시키는 단계에 해당한다. 제1 저항값 및 제2 저항값의 지속시간, 발생순서로 결정되는 패턴과 저장된 데이터를 비교하여 데이터를 매칭하게 된다.

출력단계(S5000)는 매칭된 데이터를 출력하는 단계이다.

이하에서는 본 발명에 적용되는 변형률 측정센서에 대하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 5는 본 발명에 따른 변형율 측정센서의 사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 변형율 측정센서(100)는 제1 레이어(10), 제2 레이어(20)를 포함하여 구성될 수 있다.

제1 레이어(10)와 제2 레이어(20)는 서로 부착되어 있으며, 변형율 측정시 함께 신장되도록 구성된다.

제1 레이어(10)는 측정 대상으로부터 외력을 받아 신장될 수 있도록 신축성 부재로 구성되며, 이하 기술할 제2 레이어(20)의 저항 변화에 전기적으로 영향을 미치지 않도록 비전도성 부재로 구성될 수 있다.

제2 레이어(20)는 전도성 재질로 구성되며 길이가 신장됨에 따라 복수의 크랙(30)의 폭이 넓어짐으로써 자체 저항이 증가되도록 구성된다. 이때 복수의 크랙(30)은 제2 레이어(20)를 제1 레이어(10)에 부착시킨 후 신장시켜 발생된 것을 이용한다.

제2 레이어(20)는 변형율 측정범위 내에서 신장되더라도 전류의 흐름이 완전히 차단되지 않도록 구성된다. 즉 한 부분에서 과도하게 신장되어 전기적으로 단절되지 않도록 복수의 크랙(30)이 밀집되도록 구성된다. 한편, 이러한 특징을 갖도록 적절한 재료를 선정할 수 있으며, 금, 은, 백금과 같은 전도성과 연성이 뛰어난 재료를 포함하여 구성될 수 있다. 본 실시예에서는 백금을 포함하여 구성되어 있다.

복수의 크랙(30)은 제2 레이어(20)의 길이가 신장되는 방향과 대략적으로 수직한 방향성을 가지며 형성된다. 따라서 제2 레이어(20)의 신장시 크랙(30)의 폭이 증가함에 따라 접촉하는 면적이 줄어들게 되어, 저항의 크기를 결정하는 유효단면적이 감소하여 자체 저항이 증가하게 된다. 반대로 원래의 길이로 회귀시 크랙(30)의 폭이 감소하여 접촉하는 면적이 넓어지게 되므로, 유효단면적이 증가하게 되어 자체 저항이 감소하게 된다.

이러한 크랙(30)의 작용, 기능 및 형성과정에 대하여는 차후 상세히 설명하기로 한다.

제1 레이어(10)는 변형율 측정 대상에 고정되어 설치될 수 있다. 측정 대상의 길이 신장에 따라 제1 레이어(10)가 늘어나게 된다. 이때 제1 레이어(10)에 부착된 제2 레이어(20)가 함께 신장되면서 저항 값이 달라지게 되며, 제2 레이어(20)의 양측에 외부 기기가 연결되어 저항변화를 측정하도록 구성될 수 있다.

다시 도 5를 살펴보면 제2 레이어(20)는 제1 레이어(10)에 외력이 작용하는 지점과 소정거리 이격되어 부착될 수 있다. 따라서 외력의 작용에 의해 제2 레이어(20)에 발생될 수 있는 응력집중, 부분적인 파손 등을 방지할 수 있다.

또한, 제2 레이어(20)는 제1 레이어(10)의 모서리로부터 소정거리 이격되어 부착될 수 있다. 제1 레이어(10)를 절단할 때, 절단면이 거칠어질 수 있으며, 거친 모서리에 제2 레이어(20)가 부착된 경우, 응력집중 등으로 적절한 성능을 발휘할 수 있는 문제점을 방지하기 위함이다.

이하에서는 도 6은 내지 도 10을 참조하여 변형율 측정센서(100)의 기능 및 작용에 대하여 상세히 설명한다.

도 6은 본 발명에 따른 제2 레이어(20)에 발생된 크랙(30)을 확대하여 촬영한 사진이다.

도 6은 (a)에는 변형율 측정센서(100)의 길이가 20% 신장되었을 때의 모습, 도 6은 (b)에는 변형율 측정센서(100)의 길이가 50% 신장되었을 때의 모습이 도시되어 있다. 우상측에 나타난 스케일 바의 길이는 5μm이다.

제2 레이어(20)에는 도시된 바와 같은 복수의 크랙(30)이 균일하게 분포되어 있다. 크랙(30)은 제2 레이어(20)가 신장되는 방향과 대체로 수직한 방향으로 형성되어 있다. 전술한 바와 같이 크랙(30)은 제2 레이어(20)가 신장시 신장되는 방향의 폭이 넓어져 접촉면적이 감소함으로써 저항이 증가되도록 구성되며, 회기시에는 반대로 폭이 좁아짐으로써 저항이 감소되도록 구성될 수 있다.

크랙(30)은 제2 레이어(20)의 일측에서부터 타측을 가로지르는 방향으로 형성되어 있으나, 제2 레이어(20)가 파단되지는 않도록 형성된다. 따라서 크랙(30)의 폭이 넓어지더라도 어느 하나의 크랙(30)에 의해 제2 레이어(20)에 흐르는 전류가 완전히 차단되지 않는다. 즉 제2 레이어(20)가 신장되더라도 크랙(30)이 형성되지 않는 부분으로 전류가 통과될 수 있도록, 제2 레이어(20)의 폭보다 짧은 길이로 형성된 복수의 크랙(30)이 형성된다.

도 7은 본 발명에 따른 제2 레이어(20)에 발생된 크랙(30)을 비교한 사진이며, 길이가 20% 신장되었을 때의 모습이 나타나 있다.

도 7(a)는 제2 레이어(20)에 형성된 크랙(30)의 폭이 부적절하게 넓은 모습이 도시되어 있으며, 도 7(b)는 제2 레이어(20)에 형성된 크랙(30)의 폭이 적절하게 구성되며, 균일하고 촘촘하게 형성되어 있는 모습이 도시되어 있다.

도 7(a)와 같이 크랙(30)의 폭이 부적절하게 큰 경우에는 어느 하나의 크랙(30)에 의해 부분적으로 파단이 일어나게 된다. 부분적 파단으로 인해 해당 부분에서는 전류의 흐름이 차단되며, 전체적으로는 5%이내의 적은 변형에도 불구하고 측정되는 제2 레이어(20)의 저항이 급격하게 증가하게 된다. 이는 측정범위가 변형율 5% 이상이 되면 측정이 불가능하게 됨을 뜻한다.

반면 도 7(b)와 같이 크랙(30)이 도 7(a)보다 조밀하게 형성된 경우에는, 동일한 신장률(20%)에도 불구하고 더 많은 수의 크랙(30)의 폭이 균일하게 증가하여 제2 레이어(20)상에서 크랙(30)과 크랙(30) 사이에 전류가 흐를 수 있는 다양한 경로가 형성될 수 있으므로 안정적으로 전류가 흘러갈 수 있게 된다.

이와 같은 크랙(30)의 폭과 밀집도는 측정 대상의 신장률에 따라 다양하게 구성될 수 있다. 예를들어 최대 신장률 50%의 측정범위를 가질 때 크랙(30)의 폭이 최대 변형률로 신장된 상태에서 50nm 이상으로 형성된 경우, 변형률 측정범위 내에서 급격한 저항변화가 발생하여 정밀한 측정이 어려워지게 된다. 따라서 이러한 경우, 크랙(30)의 폭은 50nm 이하로 구성되는 것이 바람직하다.

도 8은 크랙구조와 저항변화의 개념을 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이, 제2 레이어상에 발생하는 크랙은 크랙과 아일랜드(island)로 구분될 수 있으며, 크랙은 그레인 사이에 공백을 뜻하며 아일랜드는 크랙의 폭이 넓어지더라도 연결되어 있는 부분을 뜻한다.

여기서 R은 전체 저항을 뜻하며, R1, R2, Rc는 아일랜드의 저항, 두 인접한 아일랜드간 저항, 두 인접한 크랙간의 저항을 뜻한다.

이때

이므로, 전체 저항은 다음과 같이 나타낼 수 있다.

따라서 50%의 신장률을 가질 때 실험결과로부터, R1는 약 4.94kΩ, R2는 2.96kΩ/% ㅧ 변형률(%)을 얻을 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 고 변형률 측정센서(100)의 크랙과 그레인(1) 사이즈에 대하여 도 9 및 도 10을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 9는 제2 레이어(20)의 그레인(1) 사이즈가 도시된 도면이다. 도 9에는 제2 레이어(20)를 백금을 이용하여 그레인(1) 사이즈(Grain Size)가 각각 다르게 형성시킨 후 제1 레이어(10)를 50%의 길이로 인장시켜 크랙(30)이 발생되었을 때의 모습이 나타나 있다.

도시된 바와 같이, 그레인(1) 사이즈가 커짐에 따라 같은 변형률인 경우에도 발생되는 크랙(30)의 사이즈가 다르게 구성된다. 여기서 크랙(30)의 사이즈는 발생되는 크랙(30)의 폭을 말하며, 크랙(30)의 발생위치는 무작위로 전영역에 균일하게 발생된다. 이때, 그레인(1) 사이즈에 따라 단위 길이당 발생되는 크랙(30)의 수로 정의되는 크랙(30)밀도가 달라지게 된다. 이때 제2 레이어(20)의 인장된 길이에 대응하여 미시적으로는 발생된 다수의 크랙(30) 각각의 폭이 넓어지게 된다. 따라서 크랙(30)밀도가 낮은 경우, 즉 크랙(30)의 수가 적은 경우 동일한 길이로 인장되기 위하여 크랙(30)의 폭이 넓어지게 되며, 반대로 크랙(30)의 수가 많은 경우 동일한 길이로 인장되기 위하여 크랙(30)의 폭이 작아질 수 있게 된다. 제2 레이어(20)에서 최초 인장시 발생되는 크랙(30)은 그레인(1)과 그레인(1) 사이의 결합부분에서부터 발생하게 되므로, 크랙(30)밀도는 그레인(1) 사이즈와 밀접한 관련이 있게 된다. 그레인(1) 사이즈가 크면 클수록 크랙(30)밀도는 낮아지게 된다. 한편 하나의 크랙(30)의 관점에서 살펴보면, 하나의 크랙(30)의 폭은 신장률에 따라 소정 범위 내로 이루어 져야 한다. 크랙(30)밀도가 1 * 10⁷개/m 이상인 경우, 아일랜드를 제외하고 변형률 측정센서의 전체적으로 신장된 길이를 각각의 크랙이 분할하여 차지하게 되며 하나의 크랙(30)의 폭은 5*10^-8m 이하가 된다.

도 9 (a),(b),(c)에는 각각 그레인(1) 사이즈가 2nm 이하, 13nm이하, 30nm 이하로 나타날 때의 모습이 도시되어 있으며, scale bar는 400nm 이다. 그레인(1) 사이즈가 커짐에 따라 획득된 영상에서 육안으로 그레인(1)을 확인할 수 있게 되며, 크랙(30)의 개수가 적어져 크랙(30)밀도가 낮아지고 크랙(30)의 폭도 커짐을 알 수 있다.

도 10은 제2 레이어(20)의 그레인(1) 사이즈와 크랙(30) 사이즈, 최대 변형률 및 두께의 관계에 대한 그래프이다.

도 10(a)를 살펴보면, 그레인(1) 사이즈가 커짐에 따라 그레인(1) 사이즈의 초기 5nm 까지 커질 때 크랙(30)밀도는 급격한 감소경향을 보이며, 크랙(30)의 폭 또한 급격한 증가가 이루어지는 경향을 확인할 수 있다.

도 10(b)를 살펴보면 그레인(1) 사이즈에 따른 최대 측정가능한 인장률이 나타나 있는데, 100% 이상의 고 변형률이 측정가능한 범위는 그레인(1) 사이즈가 2 nm 내지 13nm 인 경우로 확인된다. 측정가능한 범위는 변형률 측정센서(100)가 인장됨에 따라 각각의 크랙(30)의 폭이 점차 넓어져 변형률 측정센서(100)의 길이가 변화됨에도 의미있는 저항의 변화가 없는 경우 그 직전까지가 측정가능한 범위가 된다. 한편, 후술할 두께조절과 관련하여, 그레인(1) 사이즈는 제2 레이어(20)의 두께를 조절하여 크기를 조절할 수 있는데, 그레인(1) 사이즈가 매우 작은 경우는 제2 레이어(20)의 두께가 매우 얇은 경우이며, 이 경우에는 의미있는 전도성을 갖지 못해 측정이 불가하며, 그레인(1) 크기가 소정크기 이상이 되었을 때 의미있는 저항의 차이가 발생하게 된다. 이 경우, 약 2nm 이상이 될 때부터 길이변화에 따른 저항변화가 의미있는 값이 된다.

도 10(c)를 살펴보면, 그레인(1) 사이즈는 제2 레이어(20)를 제1 레이어(10)상에 스퍼터링으로 증착할 때 두께조절을 통하여 조절이 가능하며, 초기 적층에 따라 그레인(1) 사이즈가 증가하는 제1 구간, 두께가 10nm 이상부터 그레인(1) 사이즈가 급격하게 증가하는 제2 구간, 이후 두께가 증가되는 변화에도 그레인(1) 사이즈의 변화량이 미미한 제3 구간으로 구분될 수 있다. 스퍼터링으로 적층하여 제1 구간에는 그레인(1) 사이즈가 커지면서 두께 방향으로는 단일 그레인(1)이 제1 레이어(10)상에서 부착되고 성장하게 되며, 제2 구간에서는 두께방향으로 수개~수십개의 그레인(1)이 적층되고 스퍼터링을 통하여 원자간 연결이 재배열되면서 크레인이 급격하게 성장하게 된다. 제3 구간에서는 사이즈가 점점 커지는 그레인(1)이 두께방향으로 수백개 이상 적층된다.

다시 도 10(b)를 살펴보면, 신장률에 따라 제2 레이어(20)의 그레인(1) 사이즈를 선택할 수 있는데, 신장률 50%의 측정범위를 필요로 하는 경우 그레인(1) 사이즈는 약 2 내지 25nm로 결정되며, 이를 위하여 제2 레이어(20)의 두께는 약75nm 이하로 형성될 수 있다. 또한, 고변형률인 신장률 100%의 측정범위를 필요로 하는 경우 그레인(1) 사이즈는 약 3 내지 13nm 로 결정되며 이때 제2 레이어(20)의 최대 두께는 약 25nm 가 될 수 있다.

즉, 변형률 측정센서(100)의 측정범위에 따라 제2 레이어(20)의 두께를 조절하여 그레인(1) 사이즈를 결정할 수 있게 된다.

도 11은 본 발명에 따른 변형율 측정센서(100)의 변형율-스트레스 그래프가 나타난 도면이다. 변형률 측정센서(100)를 50% 변형율로 반복적으로 신장시킨 데이터가 나타나 있으며, 신장시키는 횟수에 따라 다른 색깔로 표시되어 있다.

도시된 바와 같이, 최초 1회의 신장시의 데이터는 이후의 데이터와 다소 차이가 있는 모습이 나타나 있다. 이때 최초 1회의 신장은 제2 레이어(20)에 크랙(30)이 형성되기 전 상태에서 신장시킨 데이터이며, 최초의 1회 신장시에는 다소 높게 인가되는 응력(stress)에 따라 제2 레이어(20)에는 전술한 복수의 크랙(30)이 발생되며, 제1 레이어(10)는 미세변형이 발생되게 된다.

그러나 이후의 반복 사용시에는 도시된 것처럼 변형에 따라 일정한 응력이 인가되게 되며, 반복사용을 할수록 데이터가 수렴하는 모습을 보이고 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 변형율 측정센서(100)를 사용시 신뢰도 향상을 위하여 1차적으로 신장시켜 균일한 크랙(30)을 발생시켜야 한다. 다만 크랙(30)이 형성되지 않고 제1 레이어(10) 및 제2 레이어(20)가 부착된 상태에서 사용 직전 크랙(30)을 발생시키기 위해 신장시킬 수 있다.

도 12는 본 발명에 따른 변형율 측정센서(100)의 반복신장시 저항변화가 나타난 도면이다.

도시된 바와 같이 변형율 측정센서(100)는 50%의 신장률로 반복했을 때, 저항의 변화는 대략 15배 정도 차이가 발생할 수 있다. 즉 10%의 변형이 일어나더라도 저항은 3배 이상의 차이가 발생되므로 매우 민감하게 작동될 수 있다.

한편, 신장 가능한 변형률 측정센서(100)의 민감도를 나타내는 가장 대표적인 인자로 gauge factor(GF=(저항변화량/초기저항)/변형률)를 들 수 있으며, 본 발명에 따른 변형률 측정센서(100)의 GF 값은 20 내지 40의 값을 가질 수 있어 종래의 메탈 게이지가 5% 이내의 변형률 측정시 GF는 약 2 정도, 종래의 신장 가능한 변형률 측정센서(100)가 약 0.8 정도인 것에 비하여 10배 이상의 높은 GF값을 가질 수 있다. 따라서 변형률을 매우 민감하게 측정이 가능하여 0.01 N 단위로 변화되는 외력에 의한 변형을 측정 가능하다.

또한 반복사용을 하더라도 변형율에 따른 변형율 측정센서(100)의 저항 값은 일정하게 변화되므로 신뢰성을 확보할 수 있게 된다.

도 13은 본 발명에 따른 변형율 측정센서(100)의 변형에 따른 저항변화를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이 변형율 50% 내에서 변형율 측정센서(100)의 신장에 따른 저항증가되고 있으며, 50%까지 선형적으로 길이를 증가시킴에 따라 변형율 측정센서(100)의 저항 값이 선형적으로 증가되는 실험결과 데이터가 나타나 있다.

제2 레이어(20)에 형성된 복수의 크랙(30)이 밀집되어 있어 급격한 저항변화를 방지하며 길이의 신장에 따라 선형적으로 저항이 달라지게 되므로, 측정값을 이용하여 절대값을 이용한 변형률 산출 또는 저항의 상대적 변화에 따른 변형율의 산출이 용이하다. 또한 변형에 따른 저항의 변화가 빠르게 이루어지며, 작은 오버슈트(overshoot) 및 회기시 작은 복구시간이 나타난다.

도 14는 제1 레이어(10)를 다른 재질로 구성했을 때의 그레인(1) 사이즈와 제2 레이어(20)를 다른 재질로 구성했을 때의 그레인(1) 사이즈를 나타낸 도면이다.

도 14는 제1 레이어(10)와 제2 레이어(20)를 다른 재질로 구성했을 때의 SEM영상이 도시되어 있으며, 도 9와 달리 scale bar는 10μm 이다. 도시된 바와 같이, 각 재질별로 그레인(1) 사이즈가 달라지게 되며, 전술한 실시예에서와 달리 상대적으로 매우 큰 그레인(1)이 발생하게 되며, 매우 크고 낮은 밀도의 크랙(30)이 발생하여 측정범위가 매우 협소해진다. 따라서 그레인(1) 사이즈를 조절하기 위하여 재질에 따라 제2 레이어(20)의 두께를 다르게 설정할 수 있게 된다.

도 15는 본 발명에 따른 변형율 측정센서(100)의 제조방법의 순서도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 변형율 측정센서(100)는 제1 레이어를 생성시키는 단계(S100), 제2 레이어의 두께를 결정하는 단계(S200), 제2 레이어를 생성시키는 단계(S300), 크랙(30)을 발생시키는 단계(S400)를 포함하여 구성될 수 있다.

나아가 제2 레이어(20)를 생성시 제2 레이어(20)를 부착시키는 영역을 결정하는 마스크를 부착 및 제거하는 과정이 포함될 수 있다.

제1 레이어를 생성시키는 단계(S100)는, 비전도성이고 신축성 부재를 스핀 코팅 방법으로 생성시킬 수 있다. 회전하는 슬라이드 글라스의 상측에서 폴리우레탄 솔루션을 떨어뜨려 회전에 의해 박막형태의 제1 레이어(10)를 형성시킨다. 이때 제1 레이어는 200μm 이하로 생성될 수 잇다.

이후 전술한 바와 같이 제2 레이어(20)의 응력집중을 방지하기 위하여 제1 레이어(10)의 모서리에서 소정간격 이격되어 부착될 수 있도록, 생성영역을 결정하는 마스크를 부착시킬 수 있다. 마스크는 제2 레이어(20)를 부착시키는 영역만이 관통되어 있어 제1 레이어(10)상에서 제2 레이어(20)를 선택적으로 생성시킬 수 있게 된다.

제2 레이어의 두께를 결정하는 단계(S200)는 그레인(1) 사이즈에 따라 나노크랙의 밀도가 달라지게 되며, 결국 측정가능한 신장률의 범위가 달라지게 되므로 최대 측정범위를 결정하여 제2 레이어의 두께를 결정하는 단계에 해당한다.

제2 레이어를 생성시키는 단계(S300)는 제1 레이어(10)의 일면에 전도성 제2 레이어(20)를 부착시킨다. 일 예로, 스퍼터링(Sputtering) 공정을 이용하여 제2 레이어(20)를 생성시키며, 이때 스퍼터링은 백금 타겟을 이용하고, 10 내지 20 mA 로 200 내지 300초 간 이루어질 수 있다. 스퍼터링이 15mA 로 240초 간 수행되는 경우 신장률 60% 이내로 측정가능한 변형율 측정센서(100)의 제조에 바람직하다. 한편 이와 같은 스퍼터링은 일 예이며, 측정하고자 하는 측정범위에 따라서 다양한 공정이 채택될 수 있으며, 스퍼터링에 적용되는 시간 및 전류도 다양하게 적용될 수 있다. 한편, 제2 레이어(20)의 그레인(1) 사이즈를 조절하기 위하여 압력 및 온도 등을 조절하는 단계를 추가로 포함할 수 있게 된다.

제2 레이어(20)를 생성시킨 후에는 마스크를 제거한다.

크랙을 발생시키는 단계(S400)는 제1 레이어(10)를 신장시킴으로써 제2 레이어(20)의 전 영역에 균일한 인장력을 인가하여 균일한 분포로 복수의 크랙(30)을 발생시키게 된다.

이때, 크랙(30)을 발생시킬 때 신장되는 길이는 변형율 측정센서(100)로 측정하고자 하는 변형율의 최대치로 적용시켜 신장시킬 수 있다. 일 예로 측정범위가 50% 이내인 변형율 측정센서(100)를 제조하고자 하는 경우, 제1 레이어(10)를 50% 신장시켜 제2 레이어(20)상에 복수의 크랙(30)을 발생시킨다. 이후의 반복 사용에 의한 변형율에 대한 데이터는 도 11과 같이 나타날 수 있게 된다.

도 16은 본 발명에 따른 변형율 측정센서(100)의 제조되는 모습을 개략적으로 도시한 단면도이다.

도시된 바와 같이, 제1 레이어를 생성시키고(a), 생성된 제1 레이어에 마스크를 부착하고(b), 일부분에 스퍼터링을 이용하여 제2 레이어(20)를 생성시킨다(c). 이후 마스크를 제거하고(d), 제1 레이어(10)를 신장시켜 제2 레이어(20)에 균일한 크랙(30)을 발생시키게 된다(e).

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템 및 이를 이용한 데이터 처리 방법은 적은 힘으로 변형이 가능하고 민감도가 높은 변형률 측정센서를 이용하여 신체의 움직임을 측정할 수 있으므로, 간단하고 작은 근육의 움직임을 데이터화 하여 전송할 수 있는 방법으로 활용될 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 제1 레이어
20: 제2 레이어
30: 크랙
100: 센서부
200: 측정부
300: 처리부
400: 출력부
S1000: 변형률 측정센서를 신체에 위치시키는 단계
S2000: 저항변화를 측정하는 단계
S3000: 제1 저항값 및 제2 저항값으로 구별하는 단계
S4000: 매칭 단계
S5000: 출력 단계

Claims

피부에 밀착되어 피부가 늘어남에 따라 함께 길이가 인장되어 저항이 증가하도록 구성되는 변형률 측정센서;
상기 변형률 측정센서의 저항을 측정하도록 구성되는 측정부; 및
저항이 변화되는 복수의 패턴에 대한 데이터가 저장되는 룩업테이블을 포함하며, 상기 측정부로부터 저항값을 수신하여 저항변화의 패턴을 비교하여 매칭되는 데이터를 출력하는 처리부를 포함하며,
상기 변형률 측정센서는,
비전도성이며 일면이 상기 피부에 부착될 수 있도록 구성되며, 신축성 소재로 구성되는 제1 레이어; 및
상기 제1 레이어상에 전도성 금속으로 구비되며, 측정 범위에 따라 그레인(Grain) 크기가 소정범위 내로 구성되며, 신장시 발생되는 복수의 마이크로 크랙의 밀도가 상기 측정 범위에 대응하여 결정되는 제2 레이어를 포함하여 구성되며,
상기 변형률 측정센서의 gauge factor(
)은 20 내지 40의 값을 가지는 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 처리부는,
상기 센서의 저항값의 기준저항값을 설정하며,
측정되는 저항값을 상기 기준저항값 이상인 경우 제1 저항값으로 구분되며, 상기 기준저항값 미만인 경우 제2 저항값으로 구분하여 상기 룩업테이블의 저장된 데이터와 매칭시키는 것을 특징으로 하는 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템.
제2 항에 있어서,
상기 처리부는,
소정 단위시간동안 상기 제1 저항값 및 상기 제2 저항값의 유지 시간 및 발생 순서로 구분되는 패턴을 상기 룩업테이블에 저장된 데이터와 매칭시키는 것을 특징으로 하는 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템.
제3 항에 있어서,
상기 변형률 측정센서는 근육의 움직임에 의해 변형이 발생하는 피부에 밀착되며,
상기 처리부는 상기 피부의 변형정도에 따라 이완되었을 때와 수축되었을 때의 저항의 최대값과 최소값을 근거로 기준저항값을 설정하는 것을 특징으로 하는 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템.
제4 항에 있어서,
상기 처리부는,
상기 룩업테이블에는 상기 저항변화의 패턴에 1:1로 대응하는 알파벳을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템.
제4 항에 있어서,
상기 처리부는,
상기 룩업테이블에는 상기 저항변화의 패턴을 상기 유지 시간 및 발생순서에 따라 구별되는 모스코드로 구성하여 상기 저항변화의 패턴을 매칭시키는 것을 특징으로 하는 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 변형률 측정센서는,
손가락 또는 눈꺼풀에 부착되어 상기 손가락 또는 상기 눈꺼풀의 움직임에 따라 저항변화가 발생하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 제2 레이어는 상기 제1 레이어상에서 증착시켜 생성되며, 상기 제1 레이어상에서 그레인 크기가 커지면서 생성되는 것을 특징으로 하는 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템.
제9 항에 있어서,
상기 제2 레이어는 상기 그레인 크기가 소정범위 내로 구성되며, 상기 크랙의 밀도가 소정범위 내로 구성될 수 있도록 상기 제1 레이어상에서 증착되는 두께를 조절하여 생성되는 것을 특징으로 하는 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템.
제9 항에 있어서,
상기 그레인 크기는 신장률 100%의 측정 범위를 가질 때 3nm 내지 13nm로 형성되는 것을 특징으로 하는 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템.
제11 항에 있어서,
상기 제2 레이어는 상기 그레인 크기가 2 내지 13nm 로 형성될 수 있도록 백금을 제1 레이어상에 10 내지 20 mA 로 200 내지 300초 동안 스퍼터링으로 증착시켜 생성되는 것을 특징으로 하는 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템.
삭제
삭제
삭제
변형률 측정센서를 피부에 위치시키는 단계;
상기 변형률 측정센서의 변형에 따라 달라지는 저항변화를 측정하는 단계; 및
저항값을 수신하여 저항변화의 패턴을 비교하여 매칭되는 데이터를 출력하는 단계를 포함하여 구성되며,
상기 변형률 측정센서는,
비전도성이며 일면이 상기 피부에 부착될 수 있도록 구성되며, 신축성 소재로 구성되는 제1 레이어; 및
상기 제1 레이어상에 전도성 금속으로 구비되며, 측정 범위에 따라 그레인(Grain) 크기가 소정범위 내로 구성되며, 신장시 발생되는 복수의 마이크로 크랙의 밀도가 소정범위내로 구성되는 제2 레이어를 포함하여 구성되며,
상기 변형률 측정센서의 gauge factor(
)은 20 내지 40의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 방법.
제16 항에 있어서,
측정된 저항값을 기준저항값을 기준으로 제1 저항값 및 제2 저항값으로 구별하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 방법.