KR102125730B1

KR102125730B1 - 이중코일을 이용한 웨어러블 장치 및 그 동작방법

Info

Publication number: KR102125730B1
Application number: KR1020180098906A
Authority: KR
Inventors: 이성호; 김준철; 박세훈; 강상진
Original assignee: 전자부품연구원
Priority date: 2018-08-24
Filing date: 2018-08-24
Publication date: 2020-06-24
Also published as: KR20200022808A

Abstract

본 출원의 일 실시예에 따르는 웨어러블 장치는, 유연한 신체부착 패치에 전력을 공급하는 제1 코일부, 상기 제1 코일부의 중심영역과 소정 거리 이격되고, 상기 신체부착 패치로부터 데이터를 수신하는 제2 코일부 및 상기 데이터의 수신여부에 따라, 상기 신체부착 패치에 대한 전력공급을 일시중지하고, 재공급하는 시점에서, 상기 데이터에 대한 판독동작을 수행하는 제어부를 포함한다.

Description

이중코일을 이용한 웨어러블 장치 및 그 동작방법{WEARABLE DEVICE USING DUAL COILS AND OPERATION METHOD THEREOF}

본 출원의 실시예들은, 웨어러블 장치 및 그 동작방법에 관한 것이다.

웨어러블 장치란 유연한 재질로 이루어져, 사용자가 착용할 수 있는 디바이스를 의미할 수 있다. 예를 들어, 사람이나 동물이 신체에 착용할 수 있는 의복, 신발, 장갑, 안경, 모자, 장신구 등과 같은 다양한 유형의 디바이스를 웨어러블 장치라 한다.

최근에, 유연성 뿐 아니라, 신체활동에 따라 일정부분이 늘어날 수 있는 신축성까지 갖추며, 성능이 떨어지지 않는 전기전자 디바이스를 구현할 수 있는 기술개발이 요구되고 있다. 이러한 전기전자 디바이스를 구현하기 위해서는, 소자의 소형화, 경량화, 저전력 구동화가 필수적이다.

그러나, 이러한 전기전자 디바이스는 현재의 기술로 제작하는 데 어려운 동시에, 높은 제조비용을 초래할 수 있다. 이에 따라, 최근 웨어러블 장치는 유연한 회로기판을 통해 다양한 센싱정보를 측정하는 패치와 배터리 및 통신모듈이 배치된 리지드한 전자장치를 별도로 제조하여, 착용시 패치 상에 전자장치를 적층 결합하도록 형성하고 있다.

그러나, 종래의 웨어러블 장치는 착용자의 움직임에 따라, 연결상태가 빈번하게 차단될 수 있다. 이에 따라, 종래의 웨어러블 장치는 데이터통신에 대한 신뢰성 및 전력공급에 대한 효율이 낮아지는 문제를 가질 수 있다.

본 출원의 목적은, 일회용의 패치와 재사용가능한 전자장치에 대한 통신기능과 전력공급 기능을 분리하여 불안정상태를 최소화하고, 데이터를 정확하게 판독할 수 있는 웨어러블 장치 및 그 동작방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

실시예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 데이터의 수신여부에 따라 생성되는 동기화신호에 기초하여, 상기 신체부착 패치에 대한 전력공급을 제어한다.

실시예에 있어서, 상기 신체부착 패치와 탈부착되고, 리지드하며, 재사용가능하게 형성되는 전자장치를 포함한다.

실시예에 있어서, 상기 전자장치는, 상기 전력을 공급하는 배터리모듈, 상기 제어부를 통해 판독되는 데이터를 외부로 전송하는 통신모듈 및 상기 제1 및 제2 코일부에 자기장을 발생시키는 자기유도모듈을 더 포함한다.

실시예에 있어서, 상기 전자장치는, 탈부착영역에 상기 제1 및 제2 코일부가 서로 중첩되지 않도록 배치되고, 모듈영역에 상기 제어부, 상기 배터리모듈, 상기 통신모듈 및 상기 자기유도모듈이 배치되며, 상기 탈부착영역과 상기 모듈영역은 소정거리 이격되게 형성되고, 상기 탈부착영역은 상기 제1 및 제2 영역을 포함한다.

실시예에 있어서, 상기 신체부착 패치는, 상기 제1 및 제2 코일부에 대응되는 한쌍의 패치코일, 생체정보에 대한 데이터를 측정하는 유연센서 및 상기 전력을 상기 제1 코일부로부터 상기 한쌍의 코일부 중 어느 하나를 통해 전달받아 상기 유연센서를 구동시키고, 상기 한쌍의 코일부 중 다른 하나를 통해 상기 데이터를 상기 제2 코일부로 전달하는 구동IC를 포함한다.

실시예에 있어서, 상기 전자장치는, 상기 제1 및 제2 코일부, 상기 제어부, 상기 배터리모듈, 상기 통신모듈 및 상기 자기유도모듈이 적층된 헤드부 및 필름 또는 세라믹 기판 중 어느 하나가 복수개로 적층되는 형상으로 형성되고, 복수개의 어느 하나를 상하 방향으로 관통하는 배선을 포함하는 몸체부를 포함한다.

실시예에 있어서, 상기 전자장치는, 상기 제1 및 제2 영역의 중심부를 따라 상기 몸체부의 내부에 형성된 한쌍의 자성체시트를 더 포함한다.

실시예에 있어서, 상기 한쌍의 자성체시트는, 상기 제1 및 제2 코일부를 통해 발생하는 자기력방향을 상기 제1 및 제2 영역의 중심부 방향으로 집중화시키는 페라이트 재질로 형성된다.

실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 코일부는, 서로 동일한 크기의 외주와 동일한 권선수를 가진다.

실시예에 있어서, 상기 제1 코일부는 상기 제2 코일부보다 더 많은 권선수와 더 큰 크기의 외주를 가진다.

실시예에 있어서, 상기 전자장치는, 상기 제어부, 상기 배터리모듈, 상기 통신모듈 및 상기 자기유도모듈이 적층배치된 헤드부, 상기 제1 및 제2 코일부가 적층배치된 하단부 및 필름 또는 세라믹 기판 중 어느 하나가 복수개로 적층되는 형상으로 형성되는 몸체부를 포함한다.

본 출원의 일 실시예에 따르는 웨어러블 장치의 동작 방법으로서, 제1 및 제2 코일부에 자기장을 발생시키는 단계, 상기 제1 코일부를 통해 신체부착 패치에 전력을 공급하는 단계, 상기 제2 코일부를 통해 신체정보와 관련된 데이터를 수신하는 단계, 상기 데이터의 수신여부에 따라, 상기 신체부착 패치에 대한 전력공급을 일시중지하고, 동기화신호를 생성하는 단계, 상기 신체부착 패치에 대한 전력을 재공급하는 시점에서, 상기 데이터에 대한 판독동작을 수행하는 단계 및 상기 판독동작을 통해 판독된 상기 데이터를 외부장치로 중계하는 단계를 포함한다.

본 출원의 실시 예에 따른 웨어러블 장치 및 그 동작 방법은, 자기장의 간섭으로 발생할 수 있는 불안정한 상태를 최소화시키고, 유동적인 웨어러블 환경에서 변화되는 데이터의 진폭이나 위상에 영향없이, 데이터를 정확하게 판독할 수 있다.

도 1은 본 출원의 실시 예에 따른 웨어러블 장치의 블록도이다.
도 2는 도 1의 제어부의 타이밍 도이다.
도 3은 도 1의 웨어러블 장치를 보다 구체적으로 설명하기 위한 도이다.
도 4는 도 3의 웨어러블 장치에 대한 실시 예이다.
도 5는 일 실시예에 따른 전자장치의 단면도이다.
도 6은 다른 실시예에 따른 전자장치의 단면도이다.
도 7은 도 1의 전자장치에 대한 다른 실시 예이다.
도 8은 도 1의 웨어러블 장치에 대한 동작 순서도이다.

본 명세서에 개시되어 있는 본 출원의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 출원의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 출원의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.

본 출원의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 출원의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 출원의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 출원의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 출원을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 출원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 출원의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 출원을 상세히 설명한다.

도 1은 본 출원의 실시 예에 따른 웨어러블 장치(10)의 블록도이다.

도 1을 참조하면, 웨어러블 장치(10)는 제1 코일부(110), 제2 코일부(120) 및 제어부(130)를 포함할 수 있다.

먼저, 제1 코일부(110)는 신체부착 패치(200)에 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 제1 코일부(110)는 자기장을 형성하여 신체부착 패치(200)에 자기장을 유도하고, 이에 따라 발생하는 유도전류를 통해, 전력을 공급할 수 있다.

여기서, 신체부착 패치(200)는 플렉시블 인쇄회로 기판으로 형성되어, 전자장치(100)과 탈부착되도록 형성될 수 있다. 또한, 신체부착 패치(200)는 신체에 부착되는 일회용(Disposable) 패치로서, 체온, 심박 및 혈당 중 적어도 어느 하나의 신체정보에 대한 데이터를 측정하고, 그 외 신체에 부착되어 다양한 생체신호를 측정할 수 있다. 이하, 도 2를 참조하여, 신체부착 패치(200)에 대해 보다 구체적으로 설명한다.

다음으로, 제2 코일부(120)는 신체부착 패치(200)를 통해 측정된 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들어, 제2 코일부(120)는 자기장을 형성하여 신체부착 패치(200)에 자기장을 유도하고, 이에 따라 발생하는 유도전류를 통해, 신체부착 패치(200)를 통해 측정된 데이터를 수신할 수 있다.

실시예에 따른 제1 및 제2 코일부(120)는 중심영역에서 서로 소정 거리 이격되게 위치하고, 동일한 크기의 외주와 동일한 권선수를 가질 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 코일부(120)는 동일한 크기의 자기장을 발생할 수 있다.

다른 실시예에 따른 제1 및 제2 코일부(120)는 서로 다른 크기의 외주와 다른 권선수를 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 코일부(110)는 제2 코일부(120)보다 더 많은 권선수와 더 큰 크기의 외주를 가져, 전력의 진폭크기를 데이터의 진폭크기보다 크게 형성할 수 있다.

또 다른 실시예에 따른 제1 및 제2 코일부(120)는 I2C 인터페이스를 통해 무선으로 전력을 공급하고, 무선으로 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들면, 신체부착 패치(200)가 기존의 WIRED 시리얼 통신(Serial Communication)하는 경우, 제1 및 제2 코일부(120)는 I2C 인터페이스를 통해 신체부착 패치(200)와 무선으로 전력을 공급하고, 무선으로 데이터를 수신할 수 있다.

실시 예에 따른 웨어러블 장치(10)는 제1 코일부(110)를 통해 발생하는 자기장에 의해 전력을 공급하고, 제2 코일부(120)를 통해 발생하는 자기장에 의해 데이터를 수신할 수 있다. 이때, 제1 및 제2 코일부(110, 120)는 서로가 중심영역에서 소정 거리 이격된 위치에서 자기장을 발생하기 때문에, 자기장에 의한 간섭을 최소화시킬 수 있고, 특히, 안정적으로 데이터를 수신하고, 전력을 공급할 수 있다. 좀더 자세히 설명하면, 하나의 코일을 통해 신체부착 패치(200)와 연결된 종래의 웨어러블 장치(미도시)의 경우, 착용자의 움직임에 따라, 신체부착 패치(200)와 이격되기 때문에, 자기장에 의한 간섭이 발생할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 실시 예에 따른 웨어러블 장치(10)는 제1 및 제2 코일부(110, 120)를 통해 통신기능과 전력공급의 기능을 분리할 수 있다. 이에, 웨어러블 장치(10)는 신체부착 패치(200)에 전력을 안정적으로 공급할 수 있는 동시에, 신체부착 패치(200)를 통해 측정된 데이터를 안정적으로 수신할 수 있다. 즉, 웨어러블 장치(10)는 제1 및 제2 코일부(110, 120)를 통해 각 자기장의 간섭으로 발생할 수 있는 불안정한 상태를 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.

다음으로, 제어부(130)는 제2 코일부(120)를 통해 수신되는 데이터에 대한 수신여부에 따라, 신체부착 패치(200)에 대한 전력 공급을 일시적으로 중지시킬 수 있다. 그런 다음, 제어부(130)는 신체부착 패치(200)에 대한 전력을 재공급하는 시점에서, 데이터에 대한 판독동작을 수행할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제어부(130)는 제2 코일부(120)를 통해 데이터를 수신할 때, 동기화신호를 생성할 수 있다. 이때, 제어부(130)는 동기화신호에 기초하여, 신체부착 패치(200)에 대한 전력공급을 제어할 수 있다.

보다 구체적으로, 제어부(130)는 준비구간(T1)에서, 제1 코일부(110)를 통해 전력을 공급하고, 제2 코일부(120)를 통해 데이터를 수신할 수 있다. 이때, 제어부(130)는 데이터에 대한 수신여부에 따라, 동기구간(T2)에서, 동기화신호를 생성할 수 있다. 이때, 제어부(130)는 동기구간(T2)에서, 동기화신호에 기초하여, 신체부착 패치(200)에 대한 전력 공급을 일시적으로 중지시킬 수 있다. 그런 다음, 제어부(130)는 유지구간(T3)의 신체부착 패치(200)로 전력을 재공급시키는 시점에서, 데이터에 대한 판독동작을 수행할 수 있다.

본 출원의 실시 예에 있어서, 웨어러블 장치(10)의 제어부(130)는 제2 코일부(120)를 통해 수신하는 데이터에 대한 수신여부에 따라, 동기화신호를 생성하여 제1 코일부(110)를 통해 공급되는 전력을 일시적으로 중지시킬 수 있다. 그런 다음, 웨어러블 장치(10)의 제어부(130)는 동기화신호에 기초하여, 전력을 재공급하는 시점에서, 데이터에 대한 판독동작을 수행할 수 있다. 이에 따라, 웨어러블 장치(10)는 유동적인 웨어러블 환경에서 신체부착 패치(200)와 탈부착된 연결이 수시로 변화됨에 따라, 변화되는 데이터의 진폭이나 위상을 최소화하여, 데이터를 정확하게 판독할 수 있다.

도 3은 도 1의 웨어러블 장치(10)를 보다 구체적으로 설명하기 위한 도이고, 도 4는 도 3의 웨어러블 장치(10)에 대한 실시 예이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 웨어러블 장치(10)는 전자장치(100)와 신체부착 패치(200)를 포함할 수 있다.

본 출원에서, 전자장치(100)는 리지드(Rigid)하고, 재사용(Reuse) 가능하게 형성되며, 신체부착 패치(200)는 유연(Flexible)하며, 일회용(Disposable)으로 형성될 수 있다.

예를 들어, 전자장치(100)는 배터리모듈(140), 통신모듈(150) 및 자기유도모듈(160)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 배터리모듈(140)은 제1 코일부(110)를 통해 신체부착 패치(200)로 전력을 공급하는 이차전지용 배터리일 수 있다. 또한, 배터리모듈(140)은 이차전지용 이온배터리 또는 이차전지용 폴리머배터리일 수 있다. 즉, 제어부(130)는 배터리모듈(140)을 제어하여, 제1 코일부(110)를 통해 신체부착 패치(200)로 전력을 공급할 수 있다.

이때, 제어부(130)는 신체부착 패치(200)로부터 데이터를 수신하는 동시에, 배터리모듈(140)을 통해 전원을 충전시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 제어부(130)는 공진주파수의 전력을 신체부착 패치(200)에 공급할 때, 전력에 대한 진폭을 조절할 수 있다. 이에, 제어부(130) 신체부착 패치(200)로부터 데이터를 수신하는 동시에, 배터리모듈(140)에 전원을 충전시킬 수 있다.

다음으로, 통신모듈(150)은 제어부(130)를 통해 판독되는 데이터를 외부장치(50)로 전송할 수 있다. 예컨대, 통신모듈(150)은 전력선 통신(Power Line Communication, PLC), USB 통신, 이더넷(Ethernet), 시리얼 통신(serial communication), 광/동축 케이블 중 적어도 어느 하나를 포함하는 유선통신모듈을 포함할 수 있다. 또한, 통신모듈(150)은 무선랜(Wireless LAN, WLAN), DLNA(Digital Living Network Alliance), 와이브로(Wireless Broadband, Wibro), 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access, Wimax), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), IEEE 802.16, 롱 텀 에볼루션(Long Term Evolution, LTE), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced), 광대역 무선 이동 통신 서비스(Wireless Mobile Broadband Service, WMBS) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 무선통신모듈을 포함할 수 있다.

또한, 통신모듈(150)은 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association, IrDA), UWB(Ultra Wideband), 지그비(ZigBee), 인접 자장 통신(Near Field Communication, NFC), 초음파 통신(Ultra Sound Communication, USC), 가시광 통신(Visible Light Communication, VLC), 와이 파이(Wi-Fi), 와이 파이 다이렉트(Wi-Fi Direct) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 근거리통신모듈을 포함할 수 있다. 즉, 제어부(130)는 통신모듈(150)을 제어하여, 데이터를 외부장치(50)로 전송시킬 수 있다.

여기서, 외부장치(50)는 네트워크를 통해 데이터 송/수신이 가능하도록 컴퓨터나 휴대용 단말기, 텔레비전으로 구현되거나, 사용자에 따라 데이터를 분류하여관리할 수 있는 서버로 구현될 수 있다. 예컨대, 컴퓨터는 근거리 무선통신이 가능한 노트북, 데스크톱(desktop), 랩톱(laptop) 등을 포함하고, 휴대용 단말기는 예를 들어, 휴대성과 이동성이 보장되는 무선 통신 장치로서, 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 무선 통신 장치를 포함할 수 있다. 또한, 텔레비전은 IPTV(Internet Protocol Television), 인터넷 TV(Internet Television), 지상파 TV, 케이블 TV 등을 포함할 수 있다.

다음으로, 자기유도모듈(160)은 제1 및 제2 코일부(110, 120)에 자기장을 발생시킬 수 있다. 즉, 제어부(130)는 자기유도모듈(160)을 제어하여, 제1 및 제2 코일부(110, 120)에 자기장을 발생시킬 수 있다.

실시예에 따른 전자장치(100)는 소정거리 이격되게 배치된 모듈영역(310)과 탈부착영역(320)을 포함할 수 있다. 또한, 전자장치(100)는 모듈영역(310)과 탈부착영역(320) 사이에는 중립영역(미도시)을 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 모듈영역(310)에는 제어부(130), 배터리모듈(140), 통신모듈(150) 및 자기유도모듈(160)이 배치되고, 탈부착영역(320)에는 제1 및 제2 코일부(110, 120)가 배치될 수 있다.

여기서, 탈부착영역(320)은 제1 및 제2 영역(321, 322)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 및 제2 영역(321, 322)은 제1 및 제2 코일부(110, 120)를 통해 발생하는 자기장이 서로 중첩되지 않도록 중심부가 소정거리 이격되게 배치될 수 있다. 이때, 제1 코일부(110)는 제1 영역(321)의 중심부에 배치되고, 제2 코일부(120)는 제2 영역(322)의 중심부에 배치될 수 있다.

다음으로, 신체부착 패치(200)는 유연한 인쇄회로기판에 한쌍의 패치코일(210, 220), 유연센서(230) 및 구동IC(240)를 포함할 수 있다.

먼저, 한쌍의 패치코일(210, 220)은 제1 및 제2 코일부(110, 120)에 대응되는 위치에 형성되어, 제1 및 제2 코일부(110, 120)를 통해 형성된 자기장에 따라 자기유도되어 유도전류가 흐르는 코일일 수 있다. 본 출원에서, 한쌍의 패치코일(210, 220) 중 제1 패치코일(210)은 제1 코일부(110)를 통해 형성된 자기장에 자기유도되는 코일이고, 제2 패치코일(220)은 제2 코일부(120)를 통해 형성된 자기장에 자기유도되는 코일일 수 있다.

또한, 한쌍의 패치코일(210, 220)은 금속 이온을 이용한 도금 공정에 의해 단면형상이 사각형으로 사전에 인쇄회로기판 또는 신체부착 패치(200)의 일측에 코팅 또는 프린팅될 수 있다.

다음으로, 유연센서(230)는 신체의 체온, 심박 및 혈당 중 적어도 어느 하나의 신체정보와 관련된 데이터를 측정할 수 있다. 여기서, 유연센서(230)는 제조가 용이하고, 그래핀과 유사한 구조를 가지는 나노 재료인 2차원 전이금속 칼코겐화합물(2D Transition Metal Dichalcogenides)로 형성될 수 있다.

예컨대, 2차원 전이금속 칼코겐화합물(2D Transition Metal Dichalcogenides)은 이황화 몰리브덴(Molybdenum Disulfide, MoS2), 이셀레니드 몰리브덴(Molybdenum Diselenide, MoSe2), 이셀레니드 텅스텐(Tungsten Diselenide, WSe2), 이텔루리드 몰리브덴(Molybdenum Ditelluride, MoTe2), 및 이셀레니드 주석(Tin Diselenide, SnSe2) 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 즉, 유연센서(230)는 원자 수 층의 두께로 매우 얇고, 유연하고 투명한 특성을 가질 수 있다.

다음으로, 구동IC(240)는 제1 코일부(110)로부터 한쌍의 패치코일(210, 220) 중 제1 패치코일(210)를 통해 전력을 공급받아 유연센서(230)를 구동킬 수 있다. 또한, 구동IC(240)는 유연센서(230)를 통해 측정된 데이터를 한쌍의 패치코일(210, 220) 중 제2 패치코일(220)를 통해 제2 코일부(120)로 전송할 수 있다.

이때, 구동IC(240)는 그래핀을 이용한 반도체 소자로 형성되며, 신체부착 패치(200)의 유연한 인쇄회로 기판을 통해 한쌍의 패치코일(210, 220)과 유연센서(230)를 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 신체부착 패치(200)는 유연한 특성을 유지할 수 있다.

이하, 도 5를 참조하여 전자장치(100)에 대해 보다 구체적으로 설명한다.

도 5는 도 4의 전자장치(100)에 대한 단면도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 전자장치(100)는 헤드부(101)와 몸체부(102)를 포함할 수 있다.

먼저, 헤드부(101)에는 전자장치(100)의 제조를 용이하게 하기 위하여, 제1 및 제2 코일부(110, 120), 제어부(130), 배터리모듈(140), 통신모듈(150) 및 자기유도모듈(160)이 적층될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 및 제2 코일부(110, 120)는 헤드부(101)의 탈부착영역(320)에 배치되고, 제어부(130), 배터리모듈(140), 통신모듈(150) 및 자기유도모듈(160)은 헤드부(101)의 모듈영역(310)에 적층될 수 있다.

이때, 제1 및 제2 코일부(110, 120)는 적층된 높이와 단면적에 의해 인덕턴스(inductance)와 저항이 조절되기 때문에, 금속 이온을 이용한 도금 공정에 의해 단면형상이 사각형으로 사전에 헤드부(101)에 코팅 또는 프린팅 될 수 있다. 즉, 제1 및 제2 코일부(110, 120)의 코팅 또는 프린팅된 높이는 제어부(130), 배터리모듈(140), 통신모듈(150) 및 자기유도모듈(160)의 적층된 높이보다 낮을 수 있다. 실시예에 따라, 제1 및 제2 코일부(110, 120)는 전자장치(100)와 신체부착 패치(200)를 탈부착시키는 탈부착장치(미도시)에 코팅 또는 프린팅될 수 있다.

다음으로, 몸체부(102)는 필름 또는 세라믹 기판 중 적어도 어느 하나가 복수개로 적층된 형상으로 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 몸체부(102)는 내부에 배선(114)을 포함할 수 있다. 이러한 배선(114)은 복수개의 어느 하나를 상하 방향으로 관통하여, 제1 및 제2 코일부(110, 120), 제어부(130), 배터리모듈(140), 통신모듈(150) 및 자기유도모듈(160) 중 적어도 어느 하나를 전기적으로 연결할 수 있다.

실시예에 따라, 몸체부(102)는 내부에 한쌍의 자성체시트(111, 112)을 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 한쌍의 자성체시트(111, 112)는 탈부착영역(320)에서 제1 및 제2 영역의 중심부를 따라, 몸체부(102)의 내부에 수용될 수 있다. 이때, 한쌍의 자성체시트(111, 112)는 페라이트(Ferrite) 재질일 수 있다.

즉, 한쌍의 자성체시트(111, 112)는 제1 및 제2 코일부(110, 120)를 통해 발생하는 또는 유도되는 자기장의 자기력방향을 분산시키지 않고, 제1 및 제2 영역의 중심부 방향으로 집중화시킬 수 있다. 이에 따라, 제어부(130), 배터리모듈(140), 통신모듈(150) 및 자기유도모듈(160)은 탈부착영역(320)과 소정거리 이격된 헤드부(101)의 모듈영역(310)에 배치되기 때문에, 제1 및 제2 코일부(110, 120)를 통해 발생하는 자기장 영향에 대해 최소화될 수 있다.

실시예에 따른 전자장치(100)와 신체부착 패치(200)는 서로 탈부착되어 고정되는 탈부착장치(115)가 모듈영역(310)의 헤드부(101)에 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 탈부착장치(115)는 누름단추형 형상 또는 숫나사의 스크류형 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 신체부착 패치(200)는 누름단추형 형상 또는 숫나사의 스크류형 형상의 탈부착장치(115)를 수용하여 고정시키는 홀 형상 또는 암나사 형상의 수용장치(미도시)를 포함할 수 있다.

실시예에 따른 전자장치(100)는 신체부착 패치(200)와 연결을 용이하게 하기 위하여, 하단부(103)를 더 포함할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 전자장치(100)는 하단부(103)에 제1 및 제2 코일부(110, 120)이 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 및 제2 코일부(110, 120)는 하단부(103)의 탈부착영역(320)에 적층배치되고, 제어부(130), 배터리모듈(140), 통신모듈(150) 및 자기유도모듈(160)은 헤드부(101)의 모듈영역(310)에 적층배치될 수 있다. 여기서, 몸체부(102)는 도 4에 설명된 내용과 동일하다.

즉, 제1 및 제2 코일부(110, 120)는 전자장치(100)의 일면에 적층배치되고, 제어부(130), 배터리모듈(140), 통신모듈(150) 및 자기유도모듈(160)은 전자장치(100)의 타면에 적층배치되기 때문에, 제어부(130), 배터리모듈(140), 통신모듈(150) 및 자기유도모듈(160)은 제1 및 제2 코일부(110, 120)를 통해 발생하는 자기장 영향에 대해 최소화될 수 있다.

도 7은 도 1의 전자장치(100_1)에 대한 다른 실시 예이다.

도 7을 참조하면, 제1 코일부(110)는 제1 및 제2 서브코일(1101, 1102)를 포함하고, 제2 코일부(120)는 제3 및 제4 서브코일(1103, 1104)을 포함할 수 있다.

먼저, 제1 및 제2 서브코일(1101, 1102)은 중심영역이 서로 동일하고, 소정 거리 이격되게 위치할 수 있다. 즉, 제1 및 제2 서브코일(1101, 1102)은 도 3의 탈부착영역(320)의 제1 영역에 위치할 수 있다. 이때, 제1 서브코일(1101)의 외주는 제2 서브코일(1102)보다 작을 수 있다.

또한, 제3 및 제4 서브코일(1103, 1104)은 중심영역이 서로 동일하고, 소정 거리 이격되게 위치할 수 있다. 즉, 제3 및 제4 서브코일(1103, 1104)은 도 3의 탈부착영역(320)의 제2 영역에 위치할 수 있다. 이때, 제3 서브코일(1103)의 외주는 제2 코일(1104)보다 작을 수 있다.

다음으로, 제어부(130)는 외주가 작은 제1 서브코일(1101)에 자기장을 발생시켜, 신체부착 패치(200)에 전력을 집중화하여 공급할 수 있다. 또한, 제어부(130)는 신체부착 패치(200)로부터 제4 서브코일(1104)을 통해 데이터를 끊김없이 연속적으로 수신할 수 있다. 이때, 제1 서브코일(1101)의 외주는 제4 서브코일(1104)의 외주보다 작을 수 있다.

실시예에 따라, 데이터가 일정시간 수신되지 않을 때, 제어부(130)는 제1 및 제2 서브코일(1101, 1102) 중 외주가 큰 크기의 코일로 스위칭하여, 신체부착 패치(200)에 보다 큰 전력을 공급할 수 있다. 보다 구체적으로, 데이터가 일정시간 수신되지 않을 때, 제어부(130)는 제1 서브코일(1101)을 제2 서브코일(1102)로 스위칭하고, 신체부착 패치(200)에 보다 큰 전력을 공급할 수 있다.

다른 실시예에 따라, 수신된 데이터에 일정크기 이상의 노이즈가 포함될 때, 제어부(130)는 제3 및 제4 서브코일(1103, 1104) 중 외주가 작은 크기의 코일로 스위칭하여 신체부착 패치(200)로부터 데이터를 집중화하여 수신할 수 있다.

도 8은 도 1의 웨어러블 장치(10)에 대한 동작 순서도이다.

도 1 내지 도 6 및 도 8을 참조하면, 먼저, S110 단계에서, 제어부(130)는 자기유도모듈(160)을 통해 제1 및 제2 코일부(110, 120)에 자기장을 발생시킬 수 있다.

그런 다음, S120 단계에서, 제어부(130)는 배터리모듈(140)에 충전된 전력을 제1 코일부(110)를 통해 신체부착 패치(200)에 공급할 수 있다.

이때, 제1 코일부(110)는 자기장에 의해 자기유도된 신체부착 패치(200)의 한쌍의 패치코일(210, 220) 중 어느 하나에 배터리모듈(140)을 통해 공급된 전력을 전달할 수 있다.

이때, S130 단계에서, 제어부(130)는 신체부착 패치(200)로부터 제2 코일부(120)를 통해 신체정보와 관련된 데이터를 수신할 수 있다.

보다 구체적으로, 신체부착 패치(200)의 구동IC(240)는 한쌍의 패치코일(210, 220) 중 어느 하나를 통해 전력을 공급받아 유연센서(230)를 구동시킬 수 있다. 여기서, 유연센서(230)는 신체정보와 관련된 데이터를 측정할 수 있다. 그런 다음, 구동IC(240)는 유연센서(230)를 통해 측정된 데이터를 한쌍의 패치코일(210, 220) 중 다른 하나를 통해 제2 코일부(120)로 전송할 수 있다. 즉, 제2 코일부(120)는 준비구간(T1)에서, 신체부착 패치(200)의 한쌍의 패치코일(210, 220) 중 다른 하나로부터 유연센서(230)를 통해 측정된 데이터를 수신할 수 있다.

그런 다음, S140 단계에서, 제어부(130)는 제2 코일부(120)를 통해 수신되는 데이터에 대한 수신 여부에 따라, 제1 코일부(110)를 통해 상기 신체부착 패치에 대한 전력공급을 일시중지하고, 동기구간(T2)에서 동기화신호를 생성할 수 있다.

그런 다음, S150 단계에서, 제어부(130)는 제1 코일부(110)를 통해 전력을 재공급하는 시점에서, 데이터에 대한 판독동작을 수행할 수 있다. 즉, 제어부(130)는 동기화신호의 동기구간(T2) 이후인 유지구간(T3)에서, 제1 코일부(110)를 통해 전력을 재공급하고, 데이터에 대한 판독동작을 수행할 수 있다.

이후, S160 단계에서, 제어부(130)는 판독동작이 수행된 데이터를 통신모듈(150)을 통해 외부장치(50)로 중계할 수 있다.

본 출원은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 출원의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

10, 웨어러블 장치
100, 전자장치
110, 제1 코일부
120, 제2 코일부
130, 제어부
200, 신체부착 패치
210, 제1 패치코일
220, 제2 패치코일
230, 센서부
240, 구동IC

Claims

유연한 신체부착 패치에 전력을 공급하는 제1 코일부;
상기 제1 코일부의 중심영역과 소정 거리 이격되고, 상기 신체부착 패치로부터 생체정보에 대한 데이터를 수신하는 제2 코일부; 및
상기 데이터의 수신여부에 따라 상기 신체부착 패치에 대한 전력공급을 일시중지할 때 동기화신호를 생성하고, 상기 동기화신호에 기초하여 상기 전력을 재공급하는 시점에서 상기 데이터에 대한 판독동작을 수행하는 제어부를 포함하고,
상기 신체부착 패치는 상기 전력을 공급받을 때, 상기 데이터를 측정하는 웨어러블 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 동기화신호에 기초하여, 상기 신체부착 패치에 대한 전력공급을 제어하는 웨어러블 장치.
제1항에 있어서,
상기 신체부착 패치와 탈부착되고, 리지드하며, 재사용가능하게 형성되는 전자장치를 포함하는 웨어러블 장치.
제3항에 있어서,
상기 전자장치는, 상기 전력을 공급하는 배터리모듈;
상기 제어부를 통해 판독되는 데이터를 외부로 전송하는 통신모듈; 및
상기 제1 및 제2 코일부에 자기장을 발생시키는 자기유도모듈을 더 포함하는 웨어러블 장치.
제4항에 있어서,
상기 전자장치는, 탈부착영역에 상기 제1 및 제2 코일부가 서로 중첩되지 않도록 배치되고, 모듈영역에 상기 제어부, 상기 배터리모듈, 상기 통신모듈 및 상기 자기유도모듈이 배치되며,
상기 탈부착영역과 상기 모듈영역은 소정거리 이격되게 형성되고, 상기 탈부착영역은 상기 제1 및 제2 코일부가 배치되는 제1 및 제2 영역을 포함하는 웨어러블 장치.
제1항에 있어서,
상기 신체부착 패치는, 상기 제1 및 제2 코일부에 대응되는 한쌍의 패치코일;
상기 생체정보에 대한 데이터를 측정하는 유연센서; 및
상기 전력을 상기 제1 코일부로부터 상기 한쌍의 코일부 중 어느 하나를 통해 전달받아 상기 유연센서를 구동시키고, 상기 한쌍의 코일부 중 다른 하나를 통해 상기 데이터를 상기 제2 코일부로 전달하는 구동IC를 포함하는 웨어러블 장치.
제5항에 있어서,
상기 전자장치는, 상기 제1 및 제2 코일부, 상기 제어부, 상기 배터리모듈, 상기 통신모듈 및 상기 자기유도모듈이 적층된 헤드부; 및
필름 또는 세라믹 기판 중 어느 하나가 복수개로 적층되는 형상으로 형성되고, 복수개의 어느 하나를 상하 방향으로 관통하는 배선을 포함하는 몸체부를 포함하는 웨어러블 장치.
제7항에 있어서,
상기 전자장치는, 상기 제1 및 제2 영역의 중심부를 따라 상기 몸체부의 내부에 형성된 한쌍의 자성체시트를 더 포함하는 웨어러블 장치.
제8항에 있어서,
상기 한쌍의 자성체시트는, 페라이트 재질로 형성되는 웨어러블 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 코일부는, 서로 동일한 크기의 외주와 동일한 권선수를 가지는 웨어러블 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 코일부는 상기 제2 코일부보다 더 많은 권선수와 더 큰 크기의 외주를 가지는 웨어러블 장치.
제4항에 있어서,
상기 전자장치는, 상기 제어부, 상기 배터리모듈, 상기 통신모듈 및 상기 자기유도모듈이 적층배치된 헤드부;
상기 제1 및 제2 코일부가 적층배치된 하단부; 및
필름 또는 세라믹 기판 중 어느 하나가 복수개로 적층되는 형상으로 형성되는 몸체부를 포함하는 웨어러블 장치.
웨어러블 장치의 동작 방법으로서,
제어부가 제1 및 제2 코일부에 자기장을 발생시키는 단계;
상기 제어부가 상기 제1 코일부를 통해 신체부착 패치에 전력을 공급하는 단계;
상기 제어부가 상기 제2 코일부를 통해 신체정보와 관련된 데이터를 수신하는 단계;
상기 제어부가 상기 데이터의 수신여부에 따라, 상기 신체부착 패치에 대한 전력공급을 일시중지할 때, 동기화신호를 생성하는 단계;
상기 제어부가 상기 신체부착 패치에 대한 전력을 재공급하는 시점에서, 상기 데이터에 대한 판독동작을 수행하는 단계; 및
상기 제어부가 상기 판독동작을 통해 판독된 상기 데이터를 외부장치로 중계하는 단계를 포함하고,
상기 신체부착 패치는 상기 전력을 공급받을 때, 상기 데이터를 측정하는 웨어러블 장치의 동작 방법.