KR102192610B1 - 물성 측정 센서 복합 구조물 - Google Patents

물성 측정 센서 복합 구조물 Download PDF

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강대식
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한국과학기술원
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Abstract

본 발명은 물성 측정 센서 복합 구조물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 탄성 구조체를 압력 센서와 결합하여, 물질의 물성을 측정함에 있어서, 정확도 높게 점탄성을 측정에 물질 내의 이물질 포함여부 등을 구분할 수 있는 센서 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 제 1 탄성 구조물 및 압력센서 또는 스트레인 게이지 중 적어도 어느 하나의 센서를 포함하며, 상기 센서는 변형에 따라 전기신호가 변화하는 박막 층 및 상기 센서 박막층 상에 적층되어 있는 제2 탄성 구조물을 포함하며 상기 제1 탄성 구조물은 상기 센서 박막층을 향하여 배치되는 구성을 개시한다.

Description

물성 측정 센서 복합 구조물{PROPERTY MEASURING SENSOR COMPLEX STRUCTURE}
본 발명은 물성 측정 센서 복합 구조물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 탄성 구조물을 압력 센서와 결합하여, 물질의 물성을 측정함에 있어서, 정확도 높게 점탄성을 측정에 물질 내의 이물질 포함여부 등을 구분할 수 있는 센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
압력센서는 액체 또는 기체의 압력을 검출하고, 계측이나 제어에 사용하기 쉬운 전기신호로 변환하여 전송하는 장치 및 소자. 압력변환기 등 넓은 범위에서 다양하게 쓰인다. 압력센서는 유량, 액면 및 온도센서와 함께 프로세스 오토메이션을 지탱하는 4대 센서의 하나이다. 압력범위는 인공 다이아몬드 합성의 105기압 단위부터 질량분석계나 전자현미경의 10-10Torr까지 널리 쓰이고 있다. 측정의 원리는 변위나 변형을 비롯하여 분자밀도의 열전도율을 이용하는 것 등 매우 많은 종류가 쓰이고 있다. 최근에는 실리콘을 재료로 한 변형게이지형의 압력센서가 개발되어 정밀한 압력계측에 사용되고 있다. 또 집적회로를 동일한 기판 위에 만들어 넣어 신호처리까지 하는 집적화 압력센서도 개발되어 있다.
이러한 압력센서를 이용한 기술이 발달하면서 이를 이용하는 복수의 분야에서 단순한 압력을 측정하는 것뿐만 아니라 물질의 점탄성을 측정하는 등 물체의 물성을 측정하는 것이 기술적 화두가 되고있다.
바이오 의료 기기 분야는 암 수술 시 제거 범위 특정을 위한 촉진으로 대표 되는 생체 적용 가능한 점탄성 및 탄성 측정 기술을 필요로 하고, 코스메틱 산업 분야는 화장품 시제품 개발 연구 등에 필요한 효율적인 피부 점탄성 및 탄성 센서를 필요로 하며, 피부 산업 분야는 피부 질병 특정 및 환자 피부 상태 확인을 위한 피부 점탄성 및 탄성 측정에 관한 기술을 필요로 하고 있다.
기존의 센서들은 정밀하게 압력을 측정하는 것에는 탁월할 수 있으나 점탄성 등의 물질의 물성을 측정할 수는 없어 물질의 물성 측정을 위한 센서가 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명의 목적은 물체에 힘을 가해 변형되고 회복되는 정도를 측정해 물질의 물성 측정을 수행할 수 있도록 하는 물성 측정 센서 복합 구조물을 제공하는데 있다.
상기한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 물성 측정 센서 복합 구조물은 제 1 탄성 구조물 및 압력센서 또는 스트레인 게이지 중 적어도 어느 하나의 센서를 포함하며, 상기 센서는 변형에 따라 전기신호가 변화하는 박막 층 및 상기 센서 박막층 상에 적층되어 있는 제2 탄성 구조물을 포함하,; 상기 제1 탄성 구조물은 상기 센서 박막층을 향하여 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제 1 탄성 구조물은 적어도 일면에 복수의 돌출부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 돌출부는 패턴화된 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 센서복합 구조물은 측정 대상물의 고유진동수, 점성, 탄성, 점탄성, 잔류응력, 인성(toughness), 취성(brittleness), 강도 {파괴강도(ultimate , 항복강도(yield strength) 및 경도에서 하나 이상의 기계적 물성 측정용일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 센서 박막층은 크랙을 포함하는 전도성 센서 박막층일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 탄성 구조물은 고분자 소재를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 탄성 구조물은 고분자 소재를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 점탄성 측정의 대상물의 측정 영역을 정의하는 프레임을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 측정의 대상물에 접촉된 상태에서 압력을 가하기 위한 가압 수단을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 측정 대상물에 접촉 및 결합된 상태에서 인장력을 가하기 위한 인장 수단을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 생체 기계 수용 시스템의 특성을 이용한 점탄성 및 탄성을 포함하는 물성 측정 센서 복합 구조물을 제공할 수 있다.
또한, 생체 기계 수용 시스템의 구조 및 물성 특성에 착안하여 기존 인덴터 및 압력 센서로 측정하기 어려운 생체에 적용 가능한 점탄성 및 탄성 등을 포함하는 물성 측정이 가능한 센서 복합 구조물을 제공할 수 있다.
또한, 연성물질과 센서의 융합을 통하여 기존 센서로 측정하기 어려운 비선형적 점탄성의 측정을 가능하게 할 수 있다.
한편, 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 포함될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 복합 구조물의 일 예시이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 복합 구조물의 일 예시이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 물성 측정 센서 복합 구조물의 측정 및 측정 결과의 일 예시이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 물성 측정 센서 복합 구조물과 기존의 압력 센서의 성능 차이를 비교한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 물성 측정 센서 복합 구조물을 이용한 종양 촉진 결과를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 물성 측정 센서 복합 구조물, 그 측정 방법 및 그 결과의 일 예시이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 물성 측정 센서 복합 구조물 및 그 측정 방법의 일 예시이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 물성 측정 센서 복합 구조물 및 그 측정 방법의 일 예시이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 돌출부를 포함하는 탄성 구조체 제작용 몰드의 제조 방법을 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 돌출부를 포함하는 탄성 구조체 제작용 몰드를 이용한 돌출부를 포함하는 탄성 구조체의 제조 방법을 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 '물성 측정 센서 복합 구조물'을 상세하게 설명한다. 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.
한편, 이하에서 표현되는 각 구성부는 본 발명을 구현하기 위한 예일 뿐이다. 따라서, 본 발명의 다른 구현에서는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 구성부가 사용될 수 있다.
또한, 각 구성부는 순전히 하드웨어 또는 소프트웨어의 구성만으로 구현될 수도 있지만, 동일 기능을 수행하는 다양한 하드웨어 및 소프트웨어 구성들의 조합으로 구현될 수도 있다. 또한, 하나의 하드웨어 또는 소프트웨어에 의해 둘 이상의 구성부들이 함께 구현될 수도 있다.
또한, 어떤 구성요소들을 '포함'한다는 표현은, '개방형'의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 복합 구조물의 일 예시이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 에에 따른 센서 복합 구조물은 제1 탄성 구조체(110) 및 센서(200)를 포함할 수 있다. 상기 센서는 센서 박막층(210) 및 제2 탄성 구조체(220)를 포함할 수 있다.
상기 제1 탄성 구조체(110)는 상기 센서(200)와 전체로서 센서 복합 구조물을 형성할 수 있다. 상기 제1 탄성 구조체(110)는 상기 센서(200)와 결합해 물질의 물성을 측정할 수 있다. 상기 제1 탄성 구조체(110)의 소재는 탄성 및 점탄성을 가지는 소재를 포함할 수 있다. 상기 제1 탄성 구조체(110)의 소재는 고무, 우레탄, 실리콘, 플라스틱, 세라믹, 고분자 등을 포함할 수 있고 이에 한정되지 않고 다양한 소재를 포함할 수 있다. 상기 제1 탄성 구조체(110)는 물성 측정시 상기 센서(200)와 적어도 일면이 접할 수 있다. 상기 제1 탄성 구조체(110)는 전기가 통하지 않는 절연성 소재로 구성될 수 있다. 상기 제1 탄성 구조체(110)는 PDMS 소재를 포함할 수 있다. 상기 제1 탄성 구조체(110)는 외력이 가해지면 형태에 변형이 일어나고, 변형된 상태에서 소재의 탄성 또는 점탄성 성질에 따라 본래 상태로 회복할 수 있다. 상기 제1 탄성 구조체(110)는 측정시 상기 센서(200)와 결합하거나 접할 수 있고, 상기 센서에 힘을 전달할 수 있다. 상기 제1 탄성 구조체(110)는 상기 센서(200)에 압력을 또는 인장력을 전달 수 있다. 상기 제1 탄성 구조체(110)는 상기 센서(200)에 힘을 전달하면서 상기 제1 탄성 구조체(110) 자체도 힘을 받을 수 있다. 상기 제1 탄성 구조체(110)는 상기 센서(200)와 이격되어 있다가 측정시 결합될 수 있다. 상기 제1 탄성 구조체(110)는 상기 센서(200)와 결합되어 있을 수 있다.
상기 센서(200)는 물성을 측정할 수 있다. 상기 센서(200)는 외부에서 힘을 받아 형태에 변형이 가해질 수 있고, 형태의 변형으로 전기적 성질이 달라질 수 있다. 상기 센서(200)는 상기 변형에 따른 전기적 성질의 변화를 측정해 측정 대상의 물성을 측정할 수 있다. 상기 센서(200)는 압력 센서, 압전 센서, piezoresistive 센서, 스트레인(strain) 게이지 센서, 캐패시턴스(capacitance) 센서, 전류 센서, 전압 센서, 저항 센서 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 센서(200)는 센서 박막층(210) 및 제2 탄성 구조체(220)를 포함할 수 있다.
상기 센서 박막층(210)은 상기 제2 탄성 구조체(220)와 일면을 접하고 결합되어 있을 수 있다. 상기 센서 박막층(210)은 상기 제2 탄성 구조체(220) 상에 적층될 수 있다. 상기 제2 탄성 구조체(220)는 상기 센서 박막층(210) 상에 적층될 수 있다. 상기 센서 박막층(210)은 외부에서 힘이 가해지면 전기적 성질이 달라질 수 있다. 상기 센서 박막층(210)은 외부에서 힘이 가해지면 형태에 변형이 있을 수 있다. 상기 센서 박막층(210)은 외부에서 힘이 가해지면 형태의 변형에 따라 전기적 성질이 달라질 수 있다. 상기 센서 박막층(210)의 전기적 성질의 변화에 따른 결과를 전류, 전압, 저항 등의 전기적 성질을 이용해 측정할 수 있고, 상기 전기적 성질의 측정 결과를 이용해 측정 대상의 물성을 측정할 수 있다. 상기 물성은 측정 대상의 고유진동수, 점성, 점탄성, 잔류응력, 인성(toughness), 취성(brittleness), 강도 {파괴강도(ultimate), 항복강도(yield strength)} 및 경도에서 적어도 하나 이상의 기계적 물성을 포함할 수 있다. 상기 센서 박막층(210)층은 적어도 하나 이상의 전도성 물질의 박막층으로 이루어질 수 있다. 상기 센서 박막층(210)은 크랙을 포함할 수 있다. 상기 크랙을 포함하는 전도성 박막을 이용하여 물성 측정의 감도를 높일 수 있다. 상기 크랙은 유도된 크랙일 수 있다. 상기 크랙은 상기 센서 박막층(210)에 포함될 수 있다. 상기 크랙은 수평한 직선 형태로 복수로 포함될 수 있다. 상기 크랙은 상호간에 일정한 간격으로 배치될 수 있다. 상기 센서 박막층(210)의 유도된 크랙은 규칙적인 홀(hole) 구조에 의해 유도될 수 있다. 상기 센서 박막층(210)은 금속, 세라믹, 압전 물질, piezoresistive 물질, 스트레인(strain) 게이지 물질, 캐패시턴스(capacitance)를 가지는 물질을 포함할 수 있다.
상기 제2 탄성 구조체(220)의 소재는 탄성 및 점탄성을 가지는 소재를 포함할 수 있다. 상기 제2 탄성 구조체(220)의 소재는 고무, 우레탄, 실리콘, 플라스틱, 세라믹, 고분자 등을 포함할 수 있고 이에 한정되지 않고 다양한 소재를 포함할 수 있다. 상기 제2 탄성 구조체(220)는 전기가 통하지 않는 절연성 소재로 구성될 수 있다. 상기 제2 탄성 구조체(220)는 PDMS 소재를 포함할 수 있다. 상기 제2 탄성 구조체(220)는 외력이 가해지면 형태에 변형이 일어나고, 변형된 상태에서 소재의 탄성 또는 점탄성 성질에 따라 본래 상태로 회복할 수 있다. 상기 제2 탄성 구조체(220)는 측정시 상기 센서 박막층(210)에 힘을 전달할 수 있다. 상기 제2 탄성 구조체(220)는 상기 센서 박막층(210)에 압력을 또는 인장력을 전달 수 있다. 상기 제2 탄성 구조체(220)는 상기 센서 박막층(210)에 힘을 전달하면서 상기 제2 탄성 구조체(220) 자체도 힘을 받을 수 있다. 상기 제2 탄성 구조체(220)가 변형된 후 자체의 탄성 또는 점탄성 등의 특성에 의해 회복되면서 상기 센서 박막층(210)의 전기적 성질의 변화량에 영향을 줄 수 있다.
상기 제1 탄성 구조체(110)상기 제2 탄성 구조체(220)의 탄성 또는 점탄성 등의 특성은 수치적으로 표현될 수 있다. 상기 제1 탄성 구조체(110)상기 제2 탄성 구조체(220)의 탄성 또는 점탄성 등의 특성은 상이한 수치를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 탄성 구조체(110) 및 상기 제2 탄성 구조체(220)는 주제(A)와 경화제(B)를 혼합해 형성될 수 있다. 상기 주제(A)와 경화제(B)의 비율을 조정함에 따라 물질의 점탄성을 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 A, B는 비율이 1:3일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 탄성 구조체(110) 및 상기 제2 탄성 구조체(220)는 에코플렉스(ecoflex)일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 탄성 구조체(110)는 상기 A, B 비율이 10 : 1 일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 탄성 구조체(130)는 상기 A, B 비율이 1 : 1 일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 탄성 구조체(130)는 상기 A, B 비율이 1 : 6 일 때 점성 측정에 효율적일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 탄성 구조체(130)는 상기 A, B 비율이 4 : 1 일 때 탄성 측정에 효율적일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 복합 구조물의 일 예시이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 복합 구조물은 제1 탄성 구조체(110) 및 센서(200)를 포함할 수 있다. 상기 제1 탄성 구조체(110)는 돌출부(111)를 포함할 수 있다. 상기 센서(200)는 센서 박막층(210) 및 제2 탄성 구조체(220)를 포함할 수 있다.
상기 제1 탄성 구조체(110)는 평평한 형태의 구조체에 일부분이 돌출되는 형태의 돌출부(111)를 포함할 수 있다. 상기 구조물은 제1 탄성 구조체(110)의 상기 돌출부(111)는 상기 제1 탄성 구조체(110)의 적어도 일면에 포함될 수 있다. 상기 돌출부(111)는 상기 제1 탄성 구조체(110)의 복수로 포함될 수 있다. 상기 돌출부(111)는 상기 제1 탄성 구조체(110)의 일변에 특정 형태가 반복되는 형태로 형성될 수 있다. 상기 돌출부(111)는 일직선의 연속된 형태, 바늘 형태, 산 형태, 기둥 형태, 반복되는 동심원 형태 등 다양한 형태를 가질 수 있고, 이에 한정되지 않고 상기 제1 탄성 구조체(110)의 일면에 돌출되는 형태라면 무질서한 형태라도 포함할 수 있다. 상기 돌출부(111)는 상기 센서(200)에 가해지는 힘을 집중시켜 줄 수 있다. 상기 돌출부(111)는 상기 제1 탄성 구조체(110)가 측정시 상기 센서(220)와 접하는 면에 형성될 수 있다. 상기 돌출부(111)는 상기 센서(200)에 힘을 전달해 변형을 유도할 수 있다. 상기 돌출부(111)는 상기 센서(200)의 상기 센서 박막층(210) 상에 형성되는 크랙에 접하는 위치에 형성될 수 있다. 상기 돌출부(111)는 상기 크랙에 힘을 집중시켜 상기 센서 복합 구조물의 측정 감도를 높일 수 있다.
상기 센서 박막층(210)은 상기 제2 탄성 구조체(220)와 일면을 접하고 결합되어 있을 수 있다. 상기 센서 박막층(210)은 상기 제2 탄성 구조체(220) 상에 적층될 수 있다. 상기 제2 탄성 구조체(220)는 상기 센서 박막층(210) 상에 적층될 수 있다. 상기 센서 박막층(210)은 외부에서 힘이 가해지면 전기적 성질이 달라질 수 있다. 상기 센서 박막층(210)은 외부에서 힘이 가해지면 형태에 변형이 있을 수 있다. 상기 센서 박막층(210)은 외부에서 힘이 가해지면 형태의 변형에 따라 전기적 성질이 달라질 수 있다. 상기 센서 박막층(210)의 전기적 성질의 변화에 따른 결과를 전류, 전압, 저항 등의 전기적 성질을 이용해 측정할 수 있고, 상기 전기적 성질의 측정 결과를 이용해 측정 대상의 물성을 측정할 수 있다. 상기 물성은 측정 대상의 고유진동수, 점성, 점탄성, 잔류응력, 인성(toughness), 취성(brittleness), 강도 {파괴강도(ultimate), 항복강도(yield strength)} 및 경도에서 적어도 하나 이상의 기계적 물성을 포함할 수 있다. 상기 센서 박막층(210)층은 적어도 하나 이상의 전도성 물질의 박막층으로 이루어질 수 있다. 상기 센서 박막층(210)은 크랙을 포함할 수 있다. 상기 크랙을 포함하는 전도성 박막을 이용하여 물성 측정의 감도를 높일 수 있다. 상기 크랙은 유도된 크랙일 수 있다. 상기 크랙은 상기 센서 박막층(210)에 포함될 수 있다. 상기 크랙은 수평한 직선 형태로 복수로 포함될 수 있다. 상기 크랙은 상호간에 일정한 간격으로 배치될 수 있다. 상기 센서 박막층(210)의 유도된 크랙은 규칙적인 홀(hole) 구조 또는 노치(norch) 구조에 의해 유도될 수 있다. 상기 센서 박막층(210)은 금속, 세라믹, 압전 물질, piezoresistive 물질, 스트레인(strain) 게이지 물질, 캐패시턴스(capacitance)를 가지는 물질을 포함할 수 있다. 상기 센서 박막층(210)은 각각 상이한 물질로 이루어지는 복수의 박막층을 포함할 수 있다. 상기 센서 박막층(210)은 측정 감도를 높이기 위해 복수의 전도성 물질층을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 센서 박막층(210)은 필름형 센서 및 필름형 크랙(Crack) 센서를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 센서 박막층(210)은 PET 필름 위에 MoO3, Cr, Au 등의 금속층이 형성되는 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 센서 박막층(210)을 제작하는 과정은 Si 웨이퍼(Wafer) 상에 PDMS 코팅을 하는 단계, 상기 코팅된 웨이퍼 위에 PET 또는 PI 필름을 부착하는 단계, 포토 리쏘그래피(photo lithography) 공정을 통하여 hole array 구조 제작(crack 구조 가이드를 위함)하는 단계, 디포지션(deposition)을 통하여 MoO3, Cr, Au 층(Layer)을 형성하는 단계, 리프트오프(lift-off) 공정을 통하여 규칙적인 홀(hole) 구조가 있는 금속층을 형성하는 단계, 인장을 통한 유도된 크랙(guided crack)을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 PET 필름은 두께가 1.5 μm, 상기 MoO3 층은 두께가 3.5 nm, 상기 Cr 층은 두께가 50 nm, 상기 Au 층은 두께가 30 nm일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 물성 측정 센서 복합 구조물의 측정 및 측정 결과의 일 예시이다.
도 3을 참조하면, 가해지는 힘에 따른 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 복합 구조물의 저항비 측정 결과를 확인할 수 있다.
도 3에 따른 일 실시 예에서 상기 돌출부의 간격은 150μm로 측정했고, 측정 대상이 되는 물질은 동일한 물질로 측정되었다. 상기 돌출부의 간격은 100μm~200μm가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 130μm~170μm의 간격을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 물성 측정 센서 복합 구조물은 전체적 구성이 탄성 또는 점탄성 등의 특성을 지니는 물질로 구성될 수 있기 때문에 측정되는 물질의 경도, 탄성, 점탄성 등의 물성적 특성에 따라 같은 힘으로 측정해도 상기 센서가 받는 힘은 달라질 수 있다. 상기 센서에 가해지는 힘에 따른 저항비의 변화로 측정 대상의 물성을 측정할 수 있다.
도 3의 그래프에서 상기 물성 측정 센서 복합 구조물은 가해지는 힘에 따라 정상 상태의 저항비로 회복하는데 걸리는 시간이 달라질 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 물성 측정 센서 복합 구조물에 가해지는 힘의 크기가 커질수록 상기 물성 측정 센서 복합 구조물의 저항비가 상승하고, 정상상태로 회복하는데 걸리는 시간이 길어질 수 있다. 상기 물성 측정 센서 복합 구조물을 1mm/min으로 누르고, 회복시켜 저항비를 측정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 물성 측정 센서 복합 구조물과 기존의 압력 센서의 성능 차이를 비교한 것이다.
도 4 a를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 물성 측정 센서 복합 구조물은 센서의 전기적 특성을 측정해 측정 대상의 물성을 측정할 수 있고, 상기 센서(200)와 상기 제1 탄성 구조체(110)가 접하고, 상기 센서(200)는 일면은 상기 제1 탄성 구조체(110)와 접하고 타면은 측정 대상 물질과 접하는 센서 박막층(210)을 포함할 수 있다. 또한 상기 물성 측정 센서 복합 구조물은 상기 물성 측정 센서 복합 구조물을 외부에서 둘러싸고 측정 영역을 한정하는 프레임을 포함할 수 있다.
도 4 a에서 본 발명의 일 실시 예에 따른 물성 측정 센서 복합 구조물로 물질에 힘을 가한 뒤 저항 값의 비의 변화를 측정하면 하기 그래프와 같은 결과를 얻을 수 있다. 도 4 a의 그래프를 확인하면 힘을 가하면서 저항 값의 비가 증가했다가 최고점에서 물질의 탄성 및 점탄성 등의 특징에 따라 저항 값의 비가 서서히 감소하는 부위가 발생하는 것을 확인할 수 있다. 이후 힘을 제거하여 저항 값의 비가 급격히 감소해 측정 전으로 회복하는 구간이 발생하는 것을 확인할 수 있다.
도 4 b를 참조하면, 기존의 압력센서를 이용해 힘을 가해 저항 값의 비를 측정한 결과를 확인할 수 있다. 상기 기존의 압력센서는 압력센서의 금속층의 전압을 측정할 수 있고, 일측은 상기 금속층과 접하고 타측은 측정 대상 물질과 접하는 필름층을 포함할 수 있다. 또한 상기 금속층을 고리형태로 둘러싸고 열을 발산하는 프레임을 포함할 수 있다.
도 4 b에서 기존의 압력센서로 물질에 힘을 가한 뒤 저항 값의 비의 변화를 측정하면 힘을 가함에 따라 저항 값의 비가 증가한 뒤 일정한 값을 유지하다가 힘을 제거하면 상기 저항 값의 비가 급격히 감소하여 측정 전의 저항 값의 비로 돌아가게 된다.
상기 도 4 a, b를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 물성 측정 센서는 힘을 가하고 유지하는 순간에 물질의 탄성 및 점탄성 등의 물성에 따른 회복에 의해 저항 값의 비가 변하므로 이 변화율을 통해 물질의 탄성 및 점탄성 등의 물성을 측정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 물성 측정 센서 복합 구조물을 이용한 종양 촉진 결과를 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 물성 측정 센서 복합 구조물에 물질을 고정한 뒤 상부에서 물체와 물성 측정 센서 방향으로 힘을 가하면서 저항 값의 비를 통해 물질의 점탄성을 측정한 경우 일반적 조직과 종양(Tumor)의 측정 값의 차이를 비교한 결과를 확인할 수 있다.
일반적 조직의 경우 압력이 작게 측정되고 점탄성도 작게 측정되는 것을 확인할 수 있다. 반면에 종양의 경우는 힘을 가하면 압력이 급격하게 상승해 크게 측정되고, 이후 점탄성에 따른 회복 구간에서 저항 값의 비가 서서히 변하는 구간이 일반적 조직과 비교할 때 크게 관찰되는 것을 확인할 수 있다. 이러한 측정 수치적 차이를 통해 사람의 신체부위에서 위치를 변경하면서 복수의 측정을 반복하면, 종양이 없는 경우 일반적 조직만 존재해야 하는 위치에서 일반적 조직에서 측정되는 형태와 상이하게 압력과 점탄성이 크게 증가하는 구간이 발견되면, 그 부분에 종양이 존재한다고 판단할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 물성 측정 센서 복합 구조물, 그 측정 방법 및 그 결과의 일 예시이다.
도 6 a를 참조하면, 상기 물성 측정 센서 복합 구조물은 상기 물성 측정 센서 복합 구조물의 상기 프레임에 상기 가압 수단이 결합된 형태를 가질 수 있다. 도 6 a의 물성 측정 센서 복합 구조물은 상기 센서(200)의 제2 탄성 구조체(220)와 결합하는 부분은 개방되고, 반대측 부분은 밀폐된 형태를 가질 수 있다. 상기 프레임의 밀폐된 부분은 상기 프레임 내부로 가압 수단을 포함할 수 있다. 상기 프레임 내부의 압착부는 끝 부분이 평평한 형태를 가질 수 있다. 상기 프레임은 단단한 물질, 일정 형태를 유지하는 물질로 구성될 수 있다. 상기 프레임은 금속으로 구성될 수 있다. 상기 프레임은 상기 센서(200)의 제2 탄성 구조체(220)와 접촉할 수 있고, 상기 제1 탄성 구조체(210)을 고리형태로 둘러싸는 형태로 배치될 수 있다.
도 6 b를 참조하면, 본 실시 예에 따른 물성 측정 센서 복합 구조물의 센서(200)는 압력을 감지할 수 있다. 상기 센서(200)는 전기적 신호가 상기 물성 측정 센서 복합 구조물에 가해지는 압력에 따라 변화하여 압력을 감지할 수 있다. 상기 센서(200)는 제2 탄성 구조체(220) 및 센서 박막층(210)을 포함할 수 있다. 상기 제2 탄성 구조체(220)는 물체와 접촉할 수 있다. 상기 센서(200)는 상기 제2 탄성 구조체(220)에 상기 센서 박막층(210)이 위치할 수 있다. 상기 제2 탄성 구조체(220)은 PET 필름 소재를 포함할 수 있다.
상기 센서(200)의 센서 박막층(210)은 전류가 흐를 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 센서 박막층(210)은 각각 상이한 전도성 물질을 포함하는 박막층을 포함할 수 있다. 상기 센서 박막층(210)은 MoO3 층, Cr 층, Au 층을 포함할 수 있다. 상기 센서 박막층(210)은 상기 제2 탄성 구조체(220)와 접하는 위치부터 MoO3 층, Cr 층, Au 층 순서로 배치될 수 있다. 상기 센서 박막층(210)은 크랙을 포함할 수 있다. 상기 크랙은 유도된 크랙일 수 있다. 상기 유도된 크랙은 규칙적인 홀(hole) 구조에 의해 유도될 수 있다. 상기 센서(200)의 상기 제2 탄성 구조체(220)의 PET 필름은 두께가 1.5 μm, 상기 센서 박막층(210)의 MoO3 층은 두께가 3.5 nm, 상기 센서 박막층(210)의 Cr 층은 두께가 50 nm, 상기 센서 박막층(210)의 Au 층은 두께가 30 nm일 수 있다. 상기 센서 박막층(210)의 크랙은 압력이 가해지면 간격이 벌어질 수 있다. 상기 센서(200)는 멤브레인 타입 센서를 포함할 수 있다.
본 실시 예의 물성 측정 센서 복합 구조물에 포함되는 제1 탄성 구조체(110)은 평평한 평면상의 일측에 돌출부를 포함할 수 있다. 상기 제1 탄성 구조체(110)은 상기 돌출부(110)를 통해 상기 센서(200)와 접촉할 수 있다. 상기 제1 탄성 구조체(110)는 탄성 및 점탄성 등의 물성이 있는 소재로 구성될 수 있다. 상기 제1 탄성 구조체(110)는 전기가 통하지 않는 절연체로 구성될 수 있다. 상기 제1 탄성 구조체(110)는 PDMS로 구성될 수 있다. 상기 제1 탄성 구조체(110)의 돌출부(110)는 수평한 직선 형태로 복수로 포함될 수 있다. 상기 돌출부(110)는 상호간에 일정한 간격으로 배치될 수 있다.
상기 물성 측정 센서 복합 구조물은 상기 프레임에 힘을 가해 상기 측정 물질과 접촉하는 상기 센서(200)의 제2 탄성 구조체(220)에 힘을 가하면 상기 측정 물질의 형태가 변하면서 상기 프레임이 하강할 수 있다. Hdistance만큼 하강한 상기 프레임은 상기 센서(200)의 센서 박막층(210)과 접촉하고 있는 상기 제1 탄성 구조체(110)와 접촉해 상기 제1 탄성 구조체(110)이 상기 센서(200)의 센서 박막층(210)에 힘을 가해 물질의 물성을 측정하게 할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 Hdistance가 0일 수 있다. 즉, 상기 상기 프레임의 밀폐된 부분은 상기 프레임 내부의 압착부가 상기 탄성 구조체의 일면과 접할 수 있다.
도 6 b를 참조하면, 본 도면의 실시 예에 따른 물성 측정 결과를 확인할 수 있다. Hdistance 만큼 압축된 이후 본 발명의 도 4 a의 실시 예에 따른 물성 측정 센서와 동일한 결과를 보인다는 것을 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 물성 측정 센서 복합 구조물 및 그 측정 방법의 일 예시이다.
도 7 a, b를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 물성 측정 센서 복합 구조물은 펜 형태를 포함할 수 있다. 펜 형태 물성 측정 센서 복합 구조물은 프레임(701), 센서(702), 제1 탄성 구조체(703) 및 펜(704)를 포함할 수 있다.
상기 프레임(701)은 단단한 물질, 일정 형태를 유지하는 물질로 구성될 수 있다. 상기 프레임(701)은 금속으로 구성될 수 있다. 상기 프레임(701)은 상기 센서(702)의 제2 탄성 구조체와 접촉할 수 있고, 제1 탄성 구조체(703)를 둘러 싸는 형태로 배치될 수 있다. 상기 프레임(701)은 상기 센서(702)와 접촉 및 결합되어 고정될 수 있다. 상기 프레임(701)은 상기 센서(702)과 결합해 상기 센서(702)가 고정되도록 할 수 있다.
상기 센서(702)는 압력을 감지할 수 있다. 상기 센서(702)는 전기적 신호가 가해지는 압력에 따라 변화하여 압력을 감지할 수 있다. 상기 센서(702)는 제2 탄성 구조체 및 센서 박막층을 포함할 수 있다. 상기 제2 탄성 구조체는 물체와 접촉할 수 있다. 상기 센서(702)는 상기 제2 탄성 구조체에 상기 센서 박막층이 위치할 수 있다. 상기 제2 탄성 구조체는 탄성 및 점탄성의 물성을 가지는 소재, 예를 들어 PET 필름으로 구성될 수 있다.
상기 센서(702)의 센서 박막층은 전류가 흐를 수 있다. 상기 센서 박막층은 MoO3 층, Cr 층, Au 층을 포함할 수 있다. 상기 센서 박막층은 상기 제2 탄성 구조체와 접하는 위치부터 MoO3 층, Cr 층, Au 층 순서로 배치될 수 있다. 상기 센서 박막층은 크랙을 포함할 수 있다. 상기 크랙은 유도된 크랙일 수 있다. 상기 유도된 크랙은 규칙적인 홀(hole) 구조에 의해 유도될 수 있다. 상기 센서(702)의 상기 제2 탄성 구조체의 PET 필름은 두께가 1.5 μm, 상기 센서 박막층의 MoO3 층은 두께가 3.5 nm, 상기 센서 박막층의 Cr 층은 두께가 50 nm, 상기 센서 박막층의 Au 층은 두께가 30 nm일 수 있다. 상기 센서 박막층의 크랙은 압력이 가해지면 간격이 벌어질 수 있다. 상기 센서(702)는 멤브레인 타입 센서를 포함할 수 있다.
상기 제1 탄성 구조체(703)는 평면상의 일측에 돌출부를 포함할 수 있다. 상기 제1 탄성 구조체(703)는 상기 돌출부를 통해 상기 센서(702)와 접촉할 수 있다. 상기 제1 탄성 구조체(703)는 탄성 및 점탄성 등의 물성이 있는 소재로 구성될 수 있다. 상기 제1 탄성 구조체(703)는 전기가 통하지 않는 절연체로 구성될 수 있다. 상기 제1 탄성 구조체(703)는 PDMS로 구성될 수 있다. 상기 제1 탄성 구조체(703)의 돌출부는 수평한 직선 형태로 복수로 포함될 수 있다. 상기 돌출부는 상호간에 일정한 간격으로 배치될 수 있다. 상기 제1 탄성 구조체(703)는 상기 압력센서와 결합되어 고정될 수 있다. 상기 제1 탄성 구조체(703)는 상기 센서(702)의 센서 박막층과 결합되어 고정될 수 있다.
상기 펜(704)은 상기 프레임(701)에 결합, 고정 또는 부착될 수 있다. 상기 펜(704)은 상기 프레임(701)과 결합, 고정 또는 부착되지만 상기 프레임(701)의 내부에서 자유롭게 움직일 수 있다. 상기 펜(704)은 상기 프레임의 내부에서 움직이면서 상기 제1 탄성 구조체(703)와 상기 센서(702)에 힘을 가할 수 있다. 상기 펜(704)은 단단한 물질로 구성될 수 있다. 상기 펜(704)은 금속 또는 경질의 플라스틱 소재로 구성될 수 있다.
도 7의 실시 예에 따른 물성 측정 센서 복합 구조물은 펜 형태의 물성 측정 센서 복합 구조물을 측정 물질의 접촉 후 힘을 가해 물성 측정을 수행하도록 할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 물성 측정 센서 복합 구조물 및 그 측정 방법의 일 예시이다.
도 8을 참조하면, 측정 물질(803)의 물성을 측정하는 상기 물성 측정 센서 복합 구조물은 프레임(801), 센서(802), 제1 탄성 구조체(804) 및 가압 수단(805)를 포함할 수 있다.
상기 물성 측정 센서는 상기 제1 탄성 구조체(804) 위에 상기 센서(802)가 배치되고 상기 압력센서 상부에 상기 측정 물질(803)과 상기 측정 물질(803)을 둘러싸는 형태로 상기 프레임(801)이 위치하고, 상기 측정 물질(803)에 상기 가압 수단(805)으로 힘을 가해 물성을 측정할 수 있다.
상기 프레임(801)은 단단한 물질, 일정 형태를 유지하는 물질로 구성될 수 있다. 상기 프레임(801)은 금속으로 구성될 수 있다. 상기 프레임(801)은 상기 센서(802)의 제2 탄성 구조체와 접촉할 수 있고, 측정 물질(803)을 둘러 싸는 형태로 배치될 수 있다.
상기 센서(802)는 압력을 감지할 수 있다. 상기 센서(802)는 전기적 신호가 가해지는 압력에 따라 변화하여 압력을 감지할 수 있다. 상기 센서(802)는 제2 탄성 구조체 및 센서 박막층을 포함할 수 있다. 상기 제2 탄성 구조체는 물체와 접촉할 수 있다. 상기 센서(802)는 상기 제2 탄성 구조체에 상기 센서 박막층이 위치할 수 있다. 상기 제2 탄성 구조체는 탄성 및 점탄성 등의 물성을 가지는 소재, 예를 들어 PET 필름으로 구성될 수 있다.
상기 센서(802)의 센서 박막층은 전류가 흐를 수 있다. 상기 센서 박막층은 MoO3 층, Cr 층, Au 층을 포함할 수 있다. 상기 센서 박막층은 상기 제2 탄성 구조체와 접하는 위치부터 MoO3 층, Cr 층, Au 층 순서로 배치될 수 있다. 상기 센서 박막층은 크랙을 포함할 수 있다. 상기 크랙은 유도된 크랙일 수 있다. 상기 유도된 크랙은 규칙적인 홀(hole) 구조에 의해 유도될 수 있다. 상기 센서(802)의 상기 제2 탄성 구조체의 PET 필름은 두께가 1.5 μm, 상기 센서 박막층의 MoO3 층은 두께가 3.5 nm, 상기 센서 박막층의 Cr 층은 두께가 50 nm, 상기 센서 박막층의 Au 층은 두께가 30 nm일 수 있다. 상기 센서 박막층의 크랙은 압력이 가해지면 간격이 벌어질 수 있다. 상기 센서(802)는 멤브레인 타입 센서를 포함할 수 있다.
상기 제1 탄성 구조체(804)는 평면상의 일측에 돌출부를 포함할 수 있다. 상기 제1 탄성 구조체(804)는 상기 돌출부를 통해 상기 센서(804)와 접촉할 수 있다. 상기 제1 탄성 구조체(804)는 탄성이 있는 소재로 구성될 수 있다. 상기 제1 탄성 구조체(804)는 전기가 통하지 않는 절연체로 구성될 수 있다. 상기 제1 탄성 구조체(804)는 PDMS로 구성될 수 있다. 상기 제1 탄성 구조체(804)의 돌출부는 수평한 직선 형태로 복수로 포함될 수 있다. 상기 돌출부는 상호간에 일정한 간격으로 배치될 수 있다.
상기 가압 수단(805)은 상기 측정 물질(803)의 상부에 힘을 가해 상기 측정 물질(803)이 상기 물성 측정 센서에 힘을 가해 물성을 측정하도록 할 수 있다. 상기 가압 수단(805)은 단단한 물질로 구성될 수 있다. 상기 가압 수단(805)은 금속 또는 경질의 플라스틱으로 구성될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 돌출부를 포함하는 탄성 구조체 제작용 몰드의 제조 방법을 도시한 것이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 돌출부를 포함하는 탄성 구조체 제작용 몰드의 제조 방법은 단단한 PDMS 판에 선형으로 복수의 선평 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 하기 단계는 일 실시 예에 해당하고 본 발명의 돌출부를 포함하는 탄성 구조체 제작용 몰드의 제조 방법을 한정하는 것은 아니다.
상기 패턴 형성 단계(a 단계)에서, PUA마스크를 준비하고, 사각 petri dish 안의 4인치 silicon wafer에 있는 40um/50um line pattern을 높이 40um로 형성할 수 있다. 이 후 PDMS를 [Base : Curing agent = 10 : 1] 의 질량비로 섞는다. 상기 질량비는 Base : 15g / Curing agent : 1.5g 일 수 있다. 상기 질량비로 잘 섞은 PDMS를 상기 petri dish 안 마스크 위에 붓는다. 상기 PDMS가 petri dish 안에 고르게 퍼지도록 dish를 기울여준다. 상기 마스크의 패턴 사이사이에 있는 기포를 제거하기 위해 상기 Petri dish의 뚜껑을 덮지 않은 채로 Desiccator 안에 넣어 약 5분간 진공을 잡는다. 5분 경과 후 진공을 빼준다. 상기 PDMS에 남아있는 작은 기포를 blower를 이용하여 제거해준다. 상기 PDMS를 70도 오븐에서 1시간 굽는다. 이 때 petri dish가 오븐 안에서 수평상태를 유지해야 한다. 이후 상기 Petri dish의 가장자리 쪽 PDMS를 칼로 제거해준다. 이후 Petri dish를 위아래 뒤집어 잡고 다른 손으로 PDMS 모서리를 잡고 천천히 아래로 떼어낸다. 이 때 너무 세게 떼어내면 마스크가 갈라질 수 있으니 조심해야 한다. 상기 ‘PDMS+마스크’를 와이퍼 위에 뒤집어 놓고 마스크 가장자리를 따라 면도날을 이용해서 PDMS를 잘라준다. 상기 마스크의 뒷면에 남아있는 PDMS필름을 면도칼을 이용해서 제거한다. 이후 상기 마스크를 패턴이 위로가게 뒤집고 PDMS를 천천히 살살 떼어낸다. 상기 PDMS의 패턴이 있는 면을 위로가게 바닥에 두고 패턴을 따라 잘라낸다. 상기 선형 패턴은 상기 PDMS에 홈을 파낸 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 탄성 구조체 제작용 몰드의 제조 방법은 상기 생성된 복수의 홈에 액상 PDMS를 주입하고 세미 큐어링(Semi-Curing)을 하는 단계(b 단계)를 포함할 수 있다.
상기 상기 생성된 복수의 홈에 액상 PDMS를 주입하고 세미 큐어링(Semi-Curing)을 하는 단계에서, 상기 단단한 PDMS의 패턴이 위로 가게 한다. 액상 PDMS를 [Base : Curing agent = 10 : 1] 의 질량비 로 섞어 진공을 빼 놓고 스포이드를 담가놓는다. 이후 준비된 액상 10:1 PDMS를 스포이드를 이용해서 상기 단단한 PDMS의 한쪽 가장자리에 떨어뜨린다. 이후 면도칼을 이용하여 긁어내듯이 빠르게 액상 PDMS를 패턴에 채워준다. 충분히 빠르게 긁어 줄 경우 상기 액상 PDMS가 상기 단단한 PDMS의 50um 채널 안으로 채워진다. 드라이 오븐을 70도에 맞춘다. 상기 PDMS 전체를 넣고 20분간 열처리한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 탄성 구조체 제작용 몰드의 제조 방법은 상기 액상 PDMS가 채워진 단단한 PDMS를 단일 방향으로 인장시키는 단계(c 단계)를 포함할 수 있다.
상기 액상 PDMS가 채워진 단단한 PDMS를 단일 방향으로 인장시키는 단계에서, 지그에 PDMS 패턴이 위로 가도록 물린다. 이후, 클램프를 제외한 안쪽 길이가 20-22mm가 되도록 맞춘다. 이후 상기 액상 PDMS가 채워진 단단한 PDMS를 천천히 인장시킨다. 이때 샘플이 끊어질 수 있으므로 조심. 너무 샘플이 많이 끊어진다 싶으면 적어도 전체길이 45mm 이상으로 인장한다. 바람직하게는 48mm 까지 인장한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 탄성 구조체 제작용 몰드의 제조 방법은 상기 인장된 PDMS를 UVO 처리하는 단계(c 단계)를 포함할 수 있다.
상기 인장된 PDMS를 UVO 처리하는 단계에서, 상기 인장된 PDMS의 UVO 처리는 30분간 처리한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 탄성 구조체 제작용 몰드의 제조 방법은 상기 인장된 PDMS를 풀어 수축 시키는 단계(d 단계)를 포함할 수 있다.
상기 인장된 PDMS를 풀어 수축 시키는 단계에서 지그를 풀어주면 상기 PDMS가 수축하면서 폴드를 형성시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 탄성 구조체의 제조 방법은 상기 방법으로 제조된 탄성 구조체 몰드에 sylane 처리를 통해 표면 에너지를 낮춰주고 PDMS를 이용해 찍어내는 방법으로 탄성 구조체를 제작할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 돌출부를 포함하는 탄성 구조체 제작용 몰드를 이용한 돌출부를 포함하는 탄성 구조체의 제조 방법을 도시한 것이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 몰드를 이용한 돌출부를 포함하는 탄성 구조체의 제조 방법은 상기 몰드를 이용해 1차 틀을 제작하는 단계(a 단계)를 포함할 수 있다.
상기 a 단계에서, 도 9의 방법으로 제작한 몰드로 1차 틀을 제작할 수 있다. 상기 1차 틀은 PFPE(퍼플루오르폴리에테르) 소재를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 몰드를 이용한 돌출부를 포함하는 탄성 구조체의 제조 방법은 상기 1차 틀을 이용해 2차 틀을 제작하는 단계(b 단계)를 포함할 수 있다.
상기 b 단계에서, 상기 1차 틀을 통해 2차 틀을 제작할 수 있고, 상기 2차 틀은 PUA(Polyurethane Acrylate) 소재를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 몰드를 이용한 돌출부를 포함하는 탄성 구조체의 제조 방법은 상기 2차 틀을 이용해 돌출부를 포함하는 탄성 구조체를 제작하는 단계(c 단계)를 포함할 수 있다.
상기 c 단계에서, 상기 2차 틀에 탄성 및 점탄성 등의 물성을 가지는 소재를 성형해 돌출부를 포함하는 탄성 구조체를 제작할 수 있다. 상기 돌출부를 포함하는 탄성 구조체는 PDMS 소재를 포함할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통 상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 일 면에 복수의 돌출부를 포함하며, 제1 고분자 소재로 이루어진 제1 탄성 구조물; 및
    압력센서 또는 스트레인 게이지 중 적어도 어느 하나의 센서;를 포함하며,
    상기 센서는, 상기 복수의 돌출부 중 적어도 일부에 접촉할 수 있으며 변형에 따라 전기신호가 변화하는 박막층; 및 상기 박막층의 다른 일 면 상에 적층되며, 제2 고분자 소재로 이루어진 제2 탄성 구조물을 포함하며;
    상기 제1 탄성 구조물은 상기 박막층을 향하여 배치되는 센서 복합 구조물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 돌출부는,
    패턴화된 것을 특징으로 하는 센서 복합 구조물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 센서 복합 구조물은,
    측정 대상물의 고유진동수, 점성, 탄성, 점탄성, 잔류응력, 인성(toughness), 취성(brittleness), 강도 {파괴강도(ultimate strength), 항복강도(yield strength)} 및 경도에서 하나 이상의 기계적 물성 측정용인 센서 복합 구조물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 박막층은,
    크랙을 포함하는 전도성 센서 박막층인 센서 복합 구조물.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    점탄성 측정의 대상물의 측정 영역을 정의하는 프레임;을 더 포함하는 센서 복합 구조물.
  9. 제 1항에 있어서,
    측정의 대상물에 접촉된 상태에서 압력을 가하기 위한 가압 수단;을 더 포함하는 센서 복합 구조물.
  10. 제1항에 있어서,
    측정 대상물에 접촉 및 결합된 상태에서 인장력을 가하기 위한 인장 수단;을 더 포함하는 센서 복합 구조물.
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