KR102207175B1 - 냄새를 측정하는 후각 감지 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 개시는 냄새를 측정하는 후각 감지 장치 및 방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 후각 감지 장치의 냄새 측정 방법에 있어서, 인접 센서에 의한 간섭을 감지하는 과정과, 각 센서에 구성되는 적어도 하나의 소자의 스위칭을 조절하여 간섭을 제거하는 과정과, 상기 간섭이 제거된 적어도 하나의 센서를 이용하여 냄새를 측정하는 과정을 포함할 수 있다.

Description

냄새를 측정하는 후각 감지 장치 및 방법{OLFACTION SENSING APPARATUS AND METHOD FOR SENSING SMELL}
본 개시는 냄새를 측정하는 후각 감지 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 가스크로마토그래피나 질량 분석기와 같은 장치를 사용하여 기체 상태로 존재하는 화학종(chemical species)을 확인할 수 있다. 최근에는 사용자가 휴대하는 휴대 단말을 통해서 이러한 화학 종을 분석할 수 있는 연구가 진행중이다. 휴대 단말은 효용 가치를 높이고 사용자들의 다양한 욕구를 만족시키기 위해 휴대 단말에서 실행 가능한 다양한 애플리케이션이 개발되고 있을 뿐만 아니라, 휴대 단말의 외부 인터페이스를 통해서 후각 감지 장치를 장착하여 냄새를 측정할 수 있다.
이러한, 종래 후각 감지 장치는 단위 센서를 사용하여 잡음을 줄이는 방식을 사용하였다.
그런데, 종래 후각 감지 장치는 단위 센서를 사용하는 경우 잡음은 줄어들지만, 복수의 센서를 이용하여 냄새를 감지하는 경우 각각의 센서에 의해 발생되는 간섭으로 인해 냄새를 측정하는 성능이 저하되는 문제가 발생된다.
따라서, 후각 감지 장치에서 복수의 센서를 이용하여 냄새를 감지하는 경우 간섭을 제거하여 보다 정확한 냄새를 측정하는 필요성이 요구되고 있다.
따라서 본 발명의 다양한 실시예는 냄새를 측정하는 후각 감지 장치 및 방법을 제공한다.
상술한 바를 달성하기 위해 한 실시예는 후각 감지 장치의 냄새 측정 방법에 있어서, 인접 센서에 의한 간섭을 감지하는 과정과, 각 센서에 구성되는 적어도 하나의 소자의 스위칭을 조절하여 간섭을 제거하는 과정과, 상기 간섭이 제거된 적어도 하나의 센서를 이용하여 냄새를 측정하는 과정을 포함할 수 있다.
또한, 상술한 바를 달성하기 위한 한 실시예는 냄새를 측정하는 후각 감지 장치에 있어서, 적어도 하나의 센서를 구비한 감지부와, 인접 센서에 의한 간섭을 감지하고, 각 센서에 구성되는 적어도 하나의 소자의 스위칭을 조절하여 간섭을 제거하고, 상기 간섭이 제거된 적어도 하나의 센서를 이용하여 냄새의 측정을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상술한 바를 달성하기 위한 한 실시예는 후각 감지 장치의 냄새 측정을 제어하는 명령어를 포함하는 프로그램을 저장하는 컴퓨터 가독성 저장 매체에 있어서, 인접 센서에 의한 간섭을 감지하는 제1 명령 셋과, 각 센서에 구성되는 적어도 하나의 소자의 스위칭을 조절하여 간섭을 제거하는 제2 명령 셋과, 상기 간섭이 제거된 적어도 하나의 센서를 이용하여 냄새를 측정하는 제3 명령 셋을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 후각 감지 장치에서 복수의 센서의 공진 주파수를 상이하게 조절하여 냄새를 측정함으로써, 주파수 간섭에 의한 성능 저하 없이 보다 정확한 냄새를 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 냄새를 감지하는 시스템을 나타낸 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 냄새를 측정하는 후각 감지 장치를 나타낸 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 후각 감지 장치에서 냄새를 측정하는 감지부에 구성된 복수의 센서의 배치를 나타낸 예시도이다.
도 4a는 본 발명의 실시 예에 따른 후각 감지 장치에서 냄새를 측정하는 센서의 회로도를 나타낸 예시도이다.
도 4b는 본 발명의 실시 예에 따른 후각 감지 장치에서 냄새를 측정하는 센서의 도핑을 나타낸 예시도이다.
도 5a는 본 발명의 실시 예에 따른 냄새를 측정하는 센서에서 복수의 캐패시터들을 병렬로 연결한 회로도를 나타낸 예시도이다.
도 5b는 본 발명의 실시 예에 따른 냄새를 측정하는 센서에서 복수의 인버터들을 병렬로 연결한 회로도를 나타낸 예시도이다.
도 5c는 본 발명의 실시 예에 따른 냄새를 측정하는 센서에서 복수의 저항들을 병렬로 연결한 회로도를 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 냄새를 감지하는 센서에 구성된 복수의 인버터의 스위칭을 제어하여 공진 주파수를 조절한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 후각 감지 장치의 냄새 측정 방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시(present disclosure)를 설명한다. 본 개시는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나, 이는 본 개시를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경 및/또는 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용되었다.
본 개시 가운데 사용될 수 있는 "포함한다" 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 개시된 해당 기능, 동작 또는 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작 또는 구성요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 본 개시에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 개시에서 "또는" 등의 표현은 함께 나열된 단어들의 어떠한, 그리고 모든 조합을 포함한다. 예를 들어, "A 또는 B"는, A를 포함할 수도, B를 포함할 수도 또는 A와 B 모두를 포함할 수도 있다.
본 개시 가운데 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들이 본 개시의 다양한 구성요소들을 수식할 수 있지만, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 표현들은 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 상기 표현들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분 짓기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 사용자 기기와 제 2 사용자 기기는 모두 사용자 기기이며, 서로 다른 사용자 기기를 나타낸다. 예를 들어, 본 개시의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 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 이해될 수 있어야 할 것이다.
본 개시에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 개시에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 개시에 따른 전자 장치는, 냄새를 측정하는 기능이 포함된 장치일 수 있다. 예를 들면, 전자 장치는 스마트 폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 전화기(mobile phone), 화상전화기, 전자북 리더기(e-book reader), 데스크탑 PC(desktop personal computer), 랩탑 PC(laptop personal computer), 넷북 컴퓨터(netbook computer), PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 카메라(camera), 또는 웨어러블 장치(wearable device)(예: 전자 안경과 같은 head-mounted-device(HMD), 전자 의복, 전자 팔찌, 전자 목걸이, 전자 앱세서리(appcessory), 전자 문신, 또는 스마트 와치(smartwatch))중 적어도 하나이거나 이러한 다양한 전자 장치에 연결될 수 있는 전자 장치일 수 있다.
어떤 실시예들에 따르면, 전자 장치는 냄새를 측정하는 기능을 갖춘 스마트 가전 제품(smart home appliance)일 수 있다. 스마트 가전 제품은, 예를 들자면, 전자 장치는 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스(set-top box), TV 박스(예를 들면, 삼성 HomeSyncTM, 애플TVTM, 또는 구글 TVTM), 게임 콘솔(game consoles), 전자 사전, 전자 키, 캠코더(camcorder), 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
어떤 실시예들에 따르면, 전자 장치는 냄새를 감지하는 기능을 포함한 가구(furniture) 또는 건물/구조물의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 입력장치(electronic signature receiving device), 프로젝터(projector), 또는 각종 계측기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 개시에 따른 전자 장치는 전술한 다양한 장치들 중 하나 또는 그 이상의 조합일 수 있다. 또한, 본 개시에 따른 전자 장치는 플렉서블 장치일 수 있다. 또한, 본 개시에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않음은 당업자에게 자명하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시예에 따른 전자 장치에 대해서 살펴본다. 다양한 실시예에서 이용되는 사용자라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 전자 장치를 사용하는 장치(예: 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 냄새를 감지하는 시스템을 나타낸 블럭도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 냄새를 감지하는 시스템은 전자 장치(100)와 후각 감지 장치(200)로 구성될 수 있으며, 상기 전자 장치(100)와 후각 감지 장치(200)는 유무선을 통해 연결(300)될 수 있다.
상기 전자 장치(100)는 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스(set-top box), TV 박스(예를 들면, 삼성 HomeSyncTM, 애플TVTM, 또는 구글 TVTM), 게임 콘솔(game consoles), 전자 사전, 전자 키, 캠코더(camcorder), 및 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 후각 감지 장치(200)는 냄새를 감지하거나 측정하는 기능을 갖추며, 상기 전자 장치(100)에 연결된 액세서리일 수 있다. 후각 감지 장치(200)는 다양한 전자 장치와 상호 통신을 수행하기 위해 전자 장치의 종류별, 제조사 별로 다양한 인터페이스를 갖출 수 있다.
그리고, 전자 장치(100)와 후각 감지 장치(200) 간의 연결은 USB(Universal Serial Bus), HDMI(High-Definition Multimedia Interface) 및 MIPI(Mobile Industry Processor Interface) 중 어느 하나를 통해 연결되거나 유무선 통신 프로토콜을 통해 연결될 수 있다.
일 실시예에 따른 전자 장치(100)는 자신과 연결되는 후각 감지 장치(200)를 통해 향기, 악취, 화학 약품에 의한 유독성 파악을 위한 공기 입자 분석 등 다양한 냄새를 감지할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 전자 장치(100)는 이러한 다양한 냄새를 측정하기 위한 적어도 하나의 모듈을 구성할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 이러한 다양한 냄새를 측정하는 후각 감지 장치(200)가 전자 장치(100)와 별도로 구성되며 인터페이스를 통해 연결되어 있으나 이는 단지 실시 예일 뿐, 본 발명은 냄새를 측정하는 적어도 하나의 모듈이 전자 장치(100)에 구성될 수 있다. 전자 장치(100)는 이러한 후각 감지 장치와의 연결이 감지되면, 냄새를 측정하기 위한 명령을 후각 감지 장치(200)로 전송할 수 있다. 그리고, 전자 장치(100)는 후각 감지 장치에서 측정된 냄새에 대한 정보를 포함하는 데이터를 수신하고, 수신된 데이터를 분석하여 다른 전자 장치로 전송하거나 사용자에게 보여지도록 스크린(미도시)에 디스플레이될 수 있다.
일 실시 예에 따른 후각 감지 장치(200)는 전자 장치(100)와 USB(Universal Serial Bus), HDMI(High-Definition Multimedia Interface) 및 MIPI(Mobile Industry Processor Interface) 중 어느 하나의 인터페이스를 통해 연결될 수 있다. 후각 감지 장치(200)는 상술한 USB, HDMI 또는 MIPI 뿐만 아니라, 연결을 통해 데이터를 송수신할 수 있는 다른 인터페이스 또는 유선 케이블 또는 무선 통신을 위한 프로토콜에 기반한 인터페이스에 의한 연결을 감지할 수 있다. 후각 감지 장치(200)는 이러한 다양한 인터페이스를 통해서 전자 장치(100)로부터 냄새를 측정하거나 감지하는 명령을 수신할 수 있다.
일 실시 예에 따른 후각 감지 장치(200)는 전자 장치(100)와의 연결을 감지하고, 전자 장치(100)로부터 냄새를 측정하는 명령이 수신되면, 적어도 하나의 센서를 이용하여 냄새를 감지한다. 후각 감지 장치(200)는 냄새를 감지하는 복수의 센서가 구비된 감지부를 포함할 수 있다. 후각 감지 장치(200)는 감지부에 구성된 복수의 센서들 중에서 인접 센서에 의한 간섭을 감지하고, 각 센서에 구성되는 적어도 하나의 소자의 스위칭을 조절하여 간섭을 제거하고, 상기 간섭이 제거된 적어도 하나의 센서를 이용하여 냄새를 측정할 수 있다. 후각 감지 장치(200)는 감지부에 구성된 각 센서의 주파수가 상이하도록 각 센서에 구성된 적어도 하나의 소자의 스위칭을 조절할 수 있다.
이러한 감지부는 적어도 하나의 센서를 구비하며, 각각의 센서는 인버터, 저항, 제1 캐패시터, 제2 캐패시터 및 공진기로 구성될 수 있다. 그리고, 각 센서는 복수의 인버터, 복수의 저항, 복수의 제1 캐패시터, 복수의 제2 캐패시터 및 하나의 공진기를 포함할 수 있다. 후각 감지 장치(200)는 이러한 복수의 인버터 중 적어도 하나의 인버터의 ON/OFF 스위칭을 제어하거나, 복수의 저항 중 적어도 하나의 저항의 ON/OFF 스위칭을 제어하거나, 복수의 캐패시터 중 적어도 하나의 캐패시터의 ON/OFF 스위칭을 제어할 수 있다. 또한, 후각 감지 장치(200)는 이러한 다양한 ON/OFF 스위칭들 중 적어도 하나의 스위칭을 제어할 수 있다. 후각 감지 장치(200)는 각 센서에 구성된 인버터, 저항, 캐패시터 중에서 인버터, 캐패시터 및 저항 순서로 ON/OFF 스위칭을 제어할 수 있다. 후각 감지 장치(200)는 적어도 하나의 인버터의 ON/OFF 스위칭을 가장 먼저 제어하고, 상기 적어도 하나의 인버터의 ON/OFF 스위칭을 제어한 이후에 적어도 하나의 캐패시터의 ON/OFF 스위칭을 제어하고, 상기 적어도 하나의 캐패시터의 ON/OFF 스위칭을 제어한 이후에 적어도 하나의 저항의 ON/OFF 스위칭을 제어할 수 있다.
공진 주파수가 1.5GHz인 센서의 주파수는 인버터를 스위칭을 제어함으로써 수백MHz를 증폭하거나 감소키킬 수 있고, 캐패시터와 저항의 스위칭을 제어함으로써 수KHz ~ 수백KHz를 증폭하거나 감소시킬 수 있다. 각각의 센서는 인버터가 32개, 저항이 6개, 제1 및 제2 캐패시터가 각각 16개로 구성될 수 있다. 그리고, 복수의 인버터 각각은 병렬로 연결될 수 있고, 복수의 저항 각각은 병렬로 연결될 수 있고, 복수의 캐패시터 각각은 병렬로 연결될 수 있다. 그리고, 이러한 인버터가 32개, 저항이 6개, 제1 및 제2 캐패시터가 각각 16개는 단지 실시 예일 뿐이며, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 센서는 인버터의 개수가 32개보다 적거나 많을 수도 있고, 저항이 6개보다 적거나 많을 수도 있고, 제1 및 제2 캐패시터가 16개보다 많거나 적을 수도 있다. 또한, 본 발명의 감지부는 이러한 센서를 16개 구비할 수 있으나 이는 단지 실시 예일 뿐이며, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 센서는 센서를 16개보다 더 많이 구비하거나 더 적게 구비할 수 있다. 그리고, 이러한 감지부에 구성된 복수의 센서는 멀티 배열(multi array) 방식으로 연결될 수 있다. 그리고, 상기 센서는 박막 벌크 음향 공진기(Film Bulk Acoustic Resonator: FBAR)를 포함할 수 있으며, 냄새를 측정하기 위해 수용체(receptor)가 도핑될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 냄새를 측정하는 후각 감지 장치를 나타낸 블럭도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 냄새를 측정하는 후각 감지 장치는 인터페이스(230), 통신부(220), 감지부(250), 오실레이터(240), 저장부(260) 및 제어부(210)를 포함할 수 있다. 그리고, 인터페이스(230), 통신부(220), 감지부(250), 오실레이터(240), 저장부(260) 및 제어부(210) 각각은 버스(BUS)를 통해 신호 또는 데이터를 전달할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 냄새를 측정하는 후각 감지 장치는 상기 인터페이스(230), 통신부(220), 감지부(250), 저장부(260) 및 제어부(210)가 수행하는 기능은 수행되는 기능별로 별도로 구성될 수 있거나, 후각 감지 장치(200)에서 수행되는 모든 기능들을 하나의 칩으로 구성할 수 있다.
상기 인터페이스(230)는 적어도 하나의 전자 장치와의 통신을 수행하기 위한 입출력 장치로서, 명령 또는 데이터를 외부로 출력하거나 외부로부터 입력할 수 있다. 그리고, 인터페이스(230)는 수신되는 명령, 데이터 또는 신호를 통신부(220)를 통해 제어부(210)로 송신할 수 있다. 인터페이스(230)는 전자 장치로부터 수신되는 데이터를 통신부(220)를 통해 제어부(210)로 전달하고, 통신부(220)를 통해 전달 받은 신호 또는 데이터를 전자 장치(100)로 전송할 수 있다.
상기 통신부(220)는 후각 감지 장치(200)와 외부 장치(예: 전자 장치(100) 간의 통신을 연결할 수 있다. 예를 들면, 상기 통신부(220)는 무선 통신 또는 유선 통신을 통해서 네트워크(미도시)에 연결되어 상기 외부 장치와 통신할 수 있다. 상기 무선 통신은, 예를 들어, Wifi(wireless fidelity), BT(Bluetooth), NFC(near field communication), GPS(global positioning system) 또는 cellular 통신(예: LTE, LTE-A, CDMA, WCDMA, UMTS, WiBro 또는 GSM 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 유선 통신은, 예를 들어, USB(universal serial bus), HDMI(high definition multimedia interface), RS-232(recommended standard 232) 또는 POTS(plain old telephone service) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 감지부(250)는 적어도 하나의 센서를 이용해 주변 냄새를 감지하거나 냄새를 측정할 수 있다. 감지부(250)는 냄새를 감지하기 위한 적어도 하나의 센서(251 내지 253)를 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 센서는 박막 벌크 음향 공진기(Film Bulk Acoustic Resonator: FBAR)를 포함하며, 냄새를 측정하기 위해 수용체(receptor)가 도핑될 수 있다. 그리고, 이러한 적어도 하나의 센서는 감지부(250) 내에 구비되거나 오실레이터(240)에 구비될 수 있다. 감지부(250)는 오실레이터(240)로부터 출력된 클럭의 미리 결정된 주기마다 냄새를 감지 및 냄새 감지의 일시 중지(또는 대기)를 반복적으로 수행할 수 있다. 감지부(250)는 감지된 냄새에 대한 정보를 제어부(210)로 전달하고, 제어부(210)는 감지부(250)에 의해 감지된 결과를 이용해 전자 장치(100)로 전송하기 위한 데이터를 생성할 수 있다.
그리고, 감지부(250)는 냄새를 감지하기 위해 상기 적어도 하나의 센서를 활성화한다. 상기 적어도 하나의 센서는 후각 감지 장치(200)의 내관 또는 외관에 구비될 수 있으며, 또한, 후각 감지 장치(200)의 어느 위치에도 구비될 수 있다. 그리고, 활성화된 적어도 하나의 센서를 통해서 미리 결정된 시간 동안 냄새를 감지하고, 상기 미리 결정된 시간이 지나면 냄새 감지를 중단하고 대기 상태로 전환한다. 상기 감지부(250)는 이러한 냄새 감지 및 대기로 이어지는 과정을 반복적으로 수행하고, 수행 결과를 제어부(210)로 전달할 수 있다. 상기 감지부(250)에 구성된 각각의 센서는 인버터, 저항, 제1 캐패시터, 제2 캐패시터 및 공진기로 구성될 수 있다. 또한, 각각의 센서는 복수의 인버터, 복수의 저항, 복수의 제1 캐패시터, 복수의 제2 캐패시터 및 하나의 공진기로 구성될 수 있다. 상기 복수의 인버터, 복수의 저항, 복수의 제1 캐패시터 및 복수의 제2 캐패시터는 각각 병렬로 연결될 수 있다. 그리고, 각각의 인버터, 각각의 저항, 각각의 제1 캐패시터 및 각각의 제2 캐패시터의 스위칭이 제어됨으로써 해당 센서의 공진 주파수는 조절될 수 있다.
그리고, 오실레이터(240)는 냄새를 측정하는데 이용되는 클럭을 출력할 수 있다. 상기 오실레이터는 이미터 접지형 트랜지스터의 컬렉터와 베이스 간에 압전 결정(크리스털)을 접속한 피어스(pierce) 오실레이터를 포함할 수 있다. 감지부(250)의 적어도 하나의 센서(251, 252, 253)는 이러한 출력된 클럭에서 미리 결정된 구간 단위로 냄새를 측정할 수 있다.
상기 제어부(210)는 USB(Universal Serial Bus), HDMI(High-Definition Multimedia Interface) 및 MIPI(Mobile Industry Processor Interface) 중 어느 하나를 이용한 상기 전자 장치와의 연결을 감지할 수 있다. 그리고, 제어부(210)는 감지부(250)에 구성된 복수의 센서들 중에서 인접 센서에 의한 간섭이 발생되는지를 감지할 수 있다. 만일, 간섭이 감지되면, 제어부(210)는 각 센서의 주파수가 상이하도록 상기 각 센서에 구성된 적어도 하나의 소자의 스위칭을 조절할 수 있다. 제어부(210)는 각 센서에 구성되는 적어도 하나의 소자의 스위칭을 조절하여 간섭을 제거하고, 간섭이 제거된 적어도 하나의 센서를 이용하여 냄새를 측정할 수 있다. 제어부(210)는 상기 복수의 인버터 중 적어도 하나의 인버터의 ON/OFF 스위칭 제어, 상기 복수의 저항 중 적어도 하나의 저항의 ON/OFF 스위칭 제어 및 상기 복수의 캐패시터 중 적어도 하나의 캐패시터의 ON/OFF 스위칭 제어 중 적어도 하나를 수행할 수 있다. 제어부(210)는 각 센서에 구성된 인버터, 캐패시터 및 저항 순서로 ON/OFF 스위칭을 제어하여 공진 주파수를 조절할 수 있다.
제어부(210)는 오실레이터(240)로부터 출력된 클럭의 미리 결정된 시간 단위로 감지부(250)에 구성된 각 센서의 활성(ON) 또는 비활성(OFF) 동작을 제어할 수 있다.
저장부(260)는 적어도 하나의 센서별로 측정된 냄새에 대응되는 카운트 계수를 테이블 형태로 저장한다. 또한, 저장부(260)는 제어부(210)의 제어에 따라 통신부(220), 감지부(250), 제어부(210)의 동작에 대응되게 입/출력되는 신호 또는 데이터를 저장할 수 있다. 저장부(260)는 후각 감지 장치(200) 또는 제어부(210)의 제어를 위한 제어 프로그램 및 애플리케이션들을 저장할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 후각 감지 장치에서 냄새를 측정하는 감지부에 구성된 복수의 센서의 배치를 나타낸 예시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 냄새를 측정하는 복수의 센서(311 내지 326)는 FBAR 센서일 수 있다. 상기 적어도 하나의 센서(311 내지 326)에서 감지 또는 측정된 냄새에 대한 정보는 제어부(210)로 전송되고, 제어부(210)는 이러한 측정된 냄새에 대한 카운트 계수를 테이블 형태로 저장부(260)에 저장한다. 이러한 각각의 센서는 인버터, 저항, 캐패시터 및 공진기의 소자로 구성될 수 있다. 그리고, 복수의 센서는 멀티 배열(multi array) 방식으로 연결될 수 있으며, 다른 센서와 상이한 공진 주파수로 조절될 수 있다. 또한, 복수의 센서는 원칩(one chip)으로 구성될 수 있다. 또한, 각각의 센서는 복수 개의 인버터, 복수 개의 저항, 복수 개의 제1 캐패시터, 복수 개의 제2 캐패시터 및 하나의 공진기로 구성될 수 있다. 각각의 소자의 스위칭을 제어함으로써 해당 센서의 공진 주파수는 인접한 센서의 공진 주파수와 다르게 조절될 수 있다. 그리고, 복수 개의 인버터, 복수 개의 저항, 복수 개의 제1 캐패시터 및 복수 개의 제2 캐패시터 각각은 병렬로 연결될 수 있다.
도 4a는 본 발명의 실시 예에 따른 후각 감지 장치에서 냄새를 측정하는 센서의 회로도를 나타낸 예시도이고, 도 4b는 본 발명의 실시 예에 따른 후각 감지 장치에서 냄새를 측정하는 센서의 도핑을 나타낸 예시도이다.
도 4a를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 냄새를 측정하는 센서는 인버터(450), 저항(440), 공진기(430), 두 개의 캐패시터(410, 420)로 구성될 수 있다. 인버터(450), 저항(440), 두 개의 캐패시터(410, 420)는 CMOS 공정으로 만들고, 공진기(430)는 FBAR 공정으로 조립할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 센서는 이러한 FBAR 공정으로 만들어진 FBAR 센서를 포함할 수 있다. 이러한 FBAR 센서에 수용체(receptor)가 도핑될 수 있다. 그리고, 인버터(450), 저항(440), 공진기(430), 두 개의 캐패시터(410, 420) 각각의 스위칭을 제어하여 해당 센서의 공진 주파수를 인접한 또는 다른 적어도 하나의 센서의 공진 주파수와 다르게 조절할 수 있다.
도 4b를 참조하면, 도 4a의 인버터(450), 저항(440), 두 개의 캐패시터(410, 420)는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)(460) 공정으로 제조되고, 공진기(430)는 FBAR 공정(470)을 통해서 CMOS 위에 탑재되고, 그 위에 수용체(480)를 도핑한다.
예를 들어, 냄새 분자가 감지되면, FBAR의 공진 주파수가 변화되어 오실레이터 출력되는 주파수 역시 변경된다. 이러한 변경된 주파수는 아날로그 카운터(362)의 값에 영향을 주고 아날로그 카운터의 값의 변화를 이용하여 냄새가 감지되거나 측정될 수 있다.
도 5a는 본 발명의 실시 예에 따른 냄새를 측정하는 센서에서 복수의 캐패시터들을 병렬로 연결한 회로도를 나타낸 예시도이고, 도 5b는 본 발명의 실시 예에 따른 냄새를 측정하는 센서에서 복수의 인버터들을 병렬로 연결한 회로도를 나타낸 예시도이고, 도 5c는 본 발명의 실시 예에 따른 냄새를 측정하는 센서에서 복수의 저항들을 병렬로 연결한 회로도를 나타낸 예시도이다.
도 5a를 참조하면, 본 발명의 각 센서는 제1 캐패시터(510), 제2 캐패시터(520), 공진기(530) 및 인버터(550)가 각각 하나씩 구성되며 연결될 수 있다. 그리고, 각 센서에는 복수의 제1 캐패시터(510, 510-1, 510-2,...510-W)가 병렬로 연결될 수 있다. 또한, 각 센서에는 복수의 제2 캐패시터(520, 520-1, 520-2,...520-X)가 병렬로 연결될 수 있다. 이러한 복수의 제1 캐패시터 및 제2 캐패시터의 개수는 가변적으로 조절될 수 있으며 예를 들어, 캐패시터의 개수가 16개일 수 있다. 제어부(210)는 이러한 각각의 캐패시터의 ON/OFF 스위칭을 제어할 수 있다. 제어부(210)는 각각의 캐패시터의 ON/OFF 스위칭을 제어하여 공진 주파수를 조절할 수 있다.
도 5b를 참조하면, 본 발명의 각 센서는 제1 캐패시터(510), 제2 캐패시터(520), 공진기(530) 및 인버터(550)가 각각 하나씩 구성되며 연결될 수 있다. 그리고, 각 센서에는 복수의 인버터(550, 550-1, 550-2,...550-Y)가 병렬로 연결될 수 있다. 이러한 복수의 인버터의 개수는 가변적으로 조절될 수 있으며 예를 들어, 인버터의 개수가 32개일 수 있다. 제어부(210)는 이러한 각각의 인버터의 ON/OFF 스위칭을 제어할 수 있다. 제어부(210)는 각각의 인버터의 ON/OFF 스위칭을 제어하여 공진 주파수를 조절할 수 있다.
도 5c를 참조하면, 본 발명의 각 센서는 제1 캐패시터(510), 제2 캐패시터(520), 공진기(530) 및 인버터(550)가 각각 하나씩 구성되며 연결될 수 있다. 그리고, 각 센서에는 복수의 저항(540, 540-1, 540-2,...540-Z)가 병렬로 연결될 수 있다. 이러한 복수의 저항의 개수는 가변적으로 조절될 수 있으며 예를 들어, 저항의 개수가 6개일 수 있다. 제어부(210)는 이러한 각각의 저항의 ON/OFF 스위칭을 제어할 수 있다. 제어부(210)는 각각의 저항의 ON/OFF 스위칭을 제어하여 공진 주파수를 조절할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 복수의 캐패시터를 병렬로 연결하고, 복수의 인버터를 병렬로 연결하고, 복수의 저항을 병렬로 연결한 이후, 각각 병렬로 연결된 각 소자의 스위칭을 제어하여 공진 주파수를 조절할 수 있다. 또한, 본 발명은 이러한 복수의 캐패시터, 복수의 인버터 및 복수의 저항들 중 적어도 두 개의 소자의 스위칭을 제어하여 공진 주파수를 조절할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 냄새를 감지하는 센서에 구성된 복수의 인버터의 스위칭을 제어하여 공진 주파수를 조절한 예시도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 감지부(250)의 각 센서에 구성된 복수의 인버터들 중 각각의 인버터는 공진 주파수를 조절하기 위해 ON/OFF로 스위칭이 조절될 수 있다. 그리고, 이러한 각각의 인버터의 스위칭을 제어함으로써 주파수 파형은 변화될 수 있다. 예를 들어, 인버터가 32개인 경우, ON으로 스위칭되는 인버터의 개수가 증가함에 따라 공진 주파수는 증폭될 수 있다. 마찬가지로, ON으로 스위칭되는 인버터의 개수가 감소함에 따라 공진 주파수는 감소될 수 있다. 도 6은 단지 인버터에 대해서 공진 주파수가 조절됨을 예시하고 있으나, 이는 단지 실시예일 뿐이다. 본 발명은 인버터 이외에 저항 및/또는 캐패시터의 개수가 변경됨에 따라 해당 센서의 공진 주파수는 조절될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 후각 감지 장치의 냄새 측정 방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 도 7을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 후각 감지 장치의 냄새 측정 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
인접 센서에 의한 간섭이 발생되는 경우, 각 센서에 구성되는 각 소자의 스위칭을 제어하여 간섭을 제거한다(710, 720). 후각 감지 장치(200)는 냄새를 감지하는 복수의 센서가 구비된 감지부(250)를 포함할 수 있다. 제어부(210)는 감지부(250)에 구성된 복수의 센서들 중에서 인접 센서에 의해 발생되는 간섭을 감지하고, 각 센서에 구성되는 적어도 하나의 소자의 스위칭을 조절하여 간섭을 제거할 수 있다. 감지부(250)에 구성된 각각의 센서의 공진 주파수가 동일한 경우, 간섭이 발생될 수 있는데, 이러한 간섭은 각각의 센서의 공진 주파수를 다르게 함으로써 제거될 수 있다. 본 발명은 이러한 공진 주파수를 다르게 조절하기 위해 각 소자에 구성된 복수의 소자의 ON/OFF 스위칭을 제어할 수 있다. 각각의 소자의 스위칭을 조절함으로써, 각 센서의 공진 주파수를 수 KHz에서 수백 MHz까지 조절할 수 있다. 제어부(210)는 각 센서에 구성된 복수의 인버터 중 적어도 하나의 인버터의 ON/OFF 스위칭을 제어하거나, 복수의 저항 중 적어도 하나의 저항의 ON/OFF 스위칭을 제어하거나, 복수의 캐패시터 중 적어도 하나의 캐패시터의 ON/OFF 스위칭을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(210)는 이러한 다양한 ON/OFF 스위칭들 중 적어도 하나의 스위칭을 제어할 수 있다. 제어부(210)는 각 센서에 구성된 인버터, 저항, 캐패시터 중에서 인버터, 캐패시터 및 저항 순서로 ON/OFF 스위칭을 제어할 수 있다. 제어부(210)는 적어도 하나의 인버터의 ON/OFF 스위칭을 가장 먼저 제어하고, 상기 적어도 하나의 인버터의 ON/OFF 스위칭을 제어한 이후에 적어도 하나의 캐패시터의 ON/OFF 스위칭을 제어하고, 상기 적어도 하나의 캐패시터의 ON/OFF 스위칭을 제어한 이후에 적어도 하나의 저항의 ON/OFF 스위칭을 제어할 수 있다. 제어부(210)는 이러한 적어도 하나의 소자의 스위칭을 제어함으로써 인접한 센서에 의해 발생되는 간섭을 제거할 수 있다.
간섭이 제거된 적어도 하나의 센서를 통해서 냄새를 측정한다(730). 제어부(210)는 감지부(250)에 구성된 각각의 센서의 공진 주파수가 상이하도록 각 센서의 소자의 스위칭을 제어하여 냄새를 측정할 수 있다. 감지부(250)에 구성된 적어도 하나의 센서는 오실레이터에서 출력되는 클럭을 이용하여 냄새를 측정할 수 있다. 각 센서는 오실레이터에서 출력되는 클럭에서 미리 결정된 구간 단위로 냄새를 측정할 수 있다.
본 개시에 사용된 용어 "모듈"은, 예를 들어, 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어(firmware) 중 하나 또는 둘 이상의 조합을 포함하는 단위(unit)를 의미할 수 있다. "모듈"은 예를 들어, 유닛(unit), 로직(logic), 논리 블록(logical block), 부품(component) 또는 회로(circuit) 등의 용어와 바꾸어 사용(interchangeably use)될 수 있다. "모듈"은, 일체로 구성된 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. "모듈"은 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수도 있다. "모듈"은 기계적으로 또는 전자적으로 구현될 수 있다. 예를 들면, 본 개시에 따른 "모듈"은, 알려졌거나 앞으로 개발될, 어떤 동작들을 수행하는 ASIC(application-specific integrated circuit) 칩, FPGAs(field-programmable gate arrays) 또는 프로그램 가능 논리 장치(programmable-logic device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 본 개시에 따른 장치(예: 모듈들 또는 그 기능들) 또는 방법(예: 동작들)의 적어도 일부는, 예컨대, 프로그래밍 모듈의 형태로 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체(computer-readable storage media)에 저장된 명령어로 구현될 수 있다. 상기 명령어는, 하나 이상의 프로세서 (예: 상기 프로세서(210))에 의해 실행될 경우, 상기 하나 이상의 프로세서가 상기 명령어에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체는, 예를 들면, 상기 메모리(220)가 될 수 있다. 상기 프로그래밍 모듈의 적어도 일부는, 예를 들면, 상기 프로세서(210)에 의해 구현(implement)(예: 실행)될 수 있다. 상기 프로그래밍 모듈의 적어도 일부는 하나 이상의 기능을 수행하기 위한, 예를 들면, 모듈, 프로그램, 루틴, 명령어 세트 (sets of instructions) 또는 프로세스 등을 포함할 수 있다.
상기 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에는 하드디스크, 플로피디스크 및 자기 테이프와 같은 마그네틱 매체(Magnetic Media)와, CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory), DVD(Digital Versatile Disc)와 같은 광기록 매체(Optical Media)와, 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media)와, 그리고 ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령(예: 프로그래밍 모듈)을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함될 수 있다. 또한, 프로그램 명령에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 상술한 하드웨어 장치는 본 개시의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지다.
본 개시에 따른 모듈 또는 프로그래밍 모듈은 전술한 구성요소들 중 적어도 하나 이상을 포함하거나, 일부가 생략되거나, 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 본 개시에 따른 모듈, 프로그래밍 모듈 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱(heuristic)한 방법으로 실행될 수 있다. 또한, 일부 동작은 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 명령들을 저장하고 있는 저장 매체에 있어서, 상기 명령들은 적어도 하나의 프로세서에 의하여 실행될 때에 상기 적어도 하나의 프로세서로 하여금 적어도 하나의 동작을 수행하도록 설정된 것으로서, 상기 적어도 하나의 동작은 인접 센서에 의한 간섭을 감지하는 제1 명령 셋과, 각 센서에 구성되는 적어도 하나의 소자의 스위칭을 조절하여 간섭을 제거하는 제2 명령 셋과, 상기 간섭이 제거된 적어도 하나의 센서를 이용하여 냄새를 측정하는 제3 명령 셋을 더 포함할 수 있다.
그리고 본 명세서와 도면에 개시된 본 개시의 실시 예들은 본 개시의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 개시의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 개시의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 개시의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 개시의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 개시의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
210: 제어부 220: 통신부
230: 인터페이스 240: 오실레이터
250: 감지부 260: 저장부

Claims (17)

  1. 후각 감지 장치의 냄새 측정 방법에 있어서,
    복수의 센서들 사이의 간섭을 감지하는 과정과,
    상기 간섭을 감지하는 경우, 상기 복수의 센서들 각각에 구성되는 적어도 하나의 소자의 스위칭을 조절하여 상기 간섭을 제거하는 과정과,
    상기 간섭이 제거된 상기 복수의 센서들을 이용하여 냄새를 측정하는 과정을 포함하고,
    상기 복수의 센서들 각각은 복수의 인버터, 복수의 저항, 복수의 캐패시터 및 하나의 공진기를 포함하고,
    상기 간섭을 제거하는 과정은,
    상기 복수의 센서들 각각의 주파수가 상이하도록, 상기 복수의 인버터 중 적어도 하나의 인버터의 ON/OFF 스위칭 제어, 상기 복수의 저항 중 적어도 하나의 저항의 ON/OFF 스위칭 제어 또는 상기 복수의 캐패시터 중 적어도 하나의 캐패시터의 ON/OFF 스위칭 제어 중 적어도 하나를 수행하는 과정을 포함하는 냄새 측정 방법.
  2. 삭제
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  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 간섭을 제거하는 과정은,
    상기 인버터, 캐패시터 및 저항 순서로 ON/OFF 스위칭을 제어하는 과정을 포함하는 냄새 측정 방법.
  7. 냄새를 측정하는 후각 감지 장치에 있어서,
    복수의 센서들을 구비한 감지부와,
    상기 복수의 센서들 사이의 간섭을 감지하고, 상기 간섭을 감지하는 경우, 상기 복수의 센서들 각각에 구성되는 적어도 하나의 소자의 스위칭을 조절하여 상기 간섭을 제거하고, 상기 간섭이 제거된 상기 복수의 센서들을 이용하여 냄새의 측정을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 복수의 센서들 각각은 복수의 인버터, 복수의 저항, 복수의 제1 캐패시터, 복수의 제2 캐패시터 및 하나의 공진기를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 복수의 센서들 각각의 주파수가 상이하도록 상기 복수의 인버터 중 적어도 하나의 인버터의 ON/OFF 스위칭 제어, 상기 복수의 저항 중 적어도 하나의 저항의 ON/OFF 스위칭 제어 또는 상기 복수의 캐패시터 중 적어도 하나의 캐패시터의 ON/OFF 스위칭 제어 중 적어도 하나를 수행하는 후각 감지 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제7 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 인버터, 캐패시터 및 저항 순서로 ON/OFF 스위칭을 제어하는 것을 특징으로 하는 후각 감지 장치.
  13. 제7 항에 있어서,
    상기 인버터는 32개, 상기 저항은 6개, 상기 제1 및 제2 캐패시터는 16개로 구성되는 것을 특징으로 하는 후각 감지 장치.
  14. 제7 항에 있어서,
    상기 감지부에 구비된 상기 복수의 센서들은 멀티 배열(multi array) 방식으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 후각 감지 장치.
  15. 제7 항에 있어서,
    상기 복수의 인버터 각각은 병렬로 연결되어 있고, 상기 복수의 저항 각각은 병렬로 연결되어 있고, 상기 제1 캐패시터 각각은 병렬로 연결되어 있고, 상기 제2 캐패시터 각각은 병렬로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 후각 감지 장치.
  16. 후각 감지 장치의 냄새 측정을 제어하는 명령어를 포함하는 프로그램을 저장하는 컴퓨터 가독성 저장 매체에 있어서,
    복수의 센서들 사이의 간섭을 감지하는 제1 명령 셋과,
    상기 간섭을 감지하는 경우, 상기 복수의 센서들 각각에 구성되는 적어도 하나의 소자의 스위칭을 조절하여 상기 간섭을 제거하는 제2 명령 셋과-상기 복수의 센서들 각각은 복수의 인버터, 복수의 저항, 복수의 캐패시터 및 하나의 공진기를 포함하고, 상기 제2 명령 셋은 상기 복수의 센서들 각각의 주파수가 상이하도록, 상기 복수의 인버터 중 적어도 하나의 인버터의 ON/OFF 스위칭 제어, 상기 복수의 저항 중 적어도 하나의 저항의 ON/OFF 스위칭 제어 또는 상기 복수의 캐패시터 중 적어도 하나의 캐패시터의 ON/OFF 스위칭 제어 중 적어도 하나를 수행하는 것을 특징으로 함-,
    상기 간섭이 제거된 상기 복수의 센서들을 이용하여 냄새를 측정하는 제3 명령 셋을 포함하는 컴퓨터 가독성 저장 매체.
  17. 삭제
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