KR102329236B1 - Multi-axial Physical Sensor using Multi-layer Micro-channel Array - Google Patents

Multi-axial Physical Sensor using Multi-layer Micro-channel Array Download PDF

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박인규
김규영
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Abstract

The present invention relates to a physical force measuring sensor for measuring a force applied from the outside, and more specifically to a complex physical force measuring sensor using a multi-channel array and a manufacturing method thereof, capable of sensing both an externally applied vertical force as well as a three-dimensional force such as the horizontal direction by applying a multi-microchannel array to a three-dimensional protruding body. The physical force measuring sensor of the present invention includes a body (510); and a channel unit (520).

Description

다채널 어레이를 이용한 복합 물리력 측정 센서 및 이의 제조 방법{Multi-axial Physical Sensor using Multi-layer Micro-channel Array}Complex physical force measuring sensor using multi-channel array and manufacturing method thereof

본 발명은 외부에서 가해지는 힘을 측정하기 위한 물리력 측정 센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다중 마이크로 채널 어레이를 3차원 돌출 형태의 몸체에 적용하여 외부에서 가해지는 수직 방향의 힘은 물론 수평 방향과 같은 3차원 방향의 힘을 모두 감지할 수 있는 다채널 어레이를 이용한 복합 물리력 측정 센서 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a physical force measuring sensor for measuring a force applied from the outside, and more particularly, by applying a multi-microchannel array to a three-dimensional protruding body, the external force applied in the vertical direction as well as in the horizontal direction and A complex physical force measuring sensor using a multi-channel array capable of detecting all forces in the same three-dimensional direction, and a method for manufacturing the same.

외부에서 가해지는 힘을 측정하기 위한 센서는 웨어러블 디바이스, 소프트 로보틱스, 스마트 스킨 등 다양한 분야에 활용될 요소 기술로써 현재 다양한 개발이 이루어지고 있다. 웨어러블 압력 센서의 경우 신체에 부착되어 맥박, 혈압과 같은 생체 신호를 측정하고, 침대에 누워있을 때 발생하는 신체 압력, 보행 시의 족압 등과 같은 신체 압력을 측정하여 다양한 헬스 모니터링 분야에 활용이 가능하다. 이러한 웨어러블 압력 센서는 굴곡을 갖는 신체에 부착하기 위해 유연한 재질로 이루어지며, 이의 구현을 위해 탄소나노튜브, PEDOT-PSS 등의 다양한 기능성 복합 나노 물질을 활용하는 다양한 연구들이 소개되어 왔다. A sensor for measuring an external force is currently being developed in various ways as an element technology to be used in various fields such as wearable devices, soft robotics, and smart skin. In the case of a wearable pressure sensor, it is attached to the body and measures vital signals such as pulse and blood pressure, and it can be used in various health monitoring fields by measuring body pressure such as body pressure generated when lying in bed and foot pressure while walking. . This wearable pressure sensor is made of a flexible material to be attached to a body having a curve, and various studies using various functional composite nanomaterials such as carbon nanotubes and PEDOT-PSS have been introduced for implementation.

도 1에는 압력 센서에 가해지는 다축 힘이 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 압력 센서(10)는 표면(11)에 수직한 방향의 수직력(NF, Normal force)과 수평한 방향의 전단력(SF, Shear force)을 함께 받는 다양한 상황에 노출된다. 수직한 방향의 힘(NF)은 압력 성분으로 압력 센서가 설계될 당시에 측정하고자 하는 요소이나, 실제 다양한 활용 현장에서는 순수한 수직 성분의 힘과 함께 수평 성분의 힘이 함께 작용하여 다축 힘(MF, Multi-directional force)이 발생한다.1 shows a multiaxial force applied to a pressure sensor. As shown in FIG. 1 , the pressure sensor 10 is exposed to various situations in which both a normal force (NF, Normal force) in a direction perpendicular to the surface 11 and a shear force (SF, Shear force) in a horizontal direction are received. The force in the vertical direction (NF) is a pressure component and is a factor to be measured at the time the pressure sensor is designed. -directional force) occurs.

실제로 압력 센서의 역할을 수행하는 인체의 피부는 수직력 뿐 아니라 미끄러짐(slip)이나 마찰(friction) 같은 전단력을 함께 감지할 수 있는 기능이 있다. 이러한 전단력은 사람이 어떠한 물리력이 작용하고 있는지와 함께 사물 인식을 할 수 있는 다양한 정보를 제공하여 준다. 사람이 누워있을 경우 압력과 동시에 미끄러짐이 발생하고 있는지를 감지할 수 있게 하고, 손가락에서 느껴지는 거칠기(roughness) 등 다양한 감촉을 통해 사물을 인식할 수 있는 정보를 제공한다. 또한 로봇이 사람과 같은 복합적 행동, 예를 들어 물건을 잡는 행위, 어떠한 물건을 삽입하는 행위 등을 할 수 있도록 하기 위해서는 압력 뿐 아니라 수평한 방향의 전단력 정보도 함께 필요하다.In fact, the skin of the human body, which acts as a pressure sensor, has a function to sense shear force such as slip or friction as well as vertical force. Such shear force provides various information that enables a person to recognize objects along with what kind of physical force is acting. When a person is lying down, it is possible to detect whether sliding is occurring at the same time as pressure, and provides information that can recognize objects through various touches such as roughness felt by a finger. In addition, in order for the robot to perform complex human-like actions, such as grabbing an object or inserting an object, information about shear force in the horizontal direction as well as pressure is required.

도 2에는 일반적인 유연 압력 센서(20)에 가해지는 힘의 크기 및 방향에 따라 감지되는 저항의 변화를 나타낸 도면이 기재되어 있다.2 is a view showing a change in the resistance sensed according to the magnitude and direction of the force applied to the general flexible pressure sensor 20 is described.

일반적인 유연 압력 센서의 경우, 압력에 따른 저항 변화(piezoresistance) 또는 압력에 따른 정전용량 변화(piezocapacitance) 와 같은 원리로 작동한다. 이러한 경우 주어진 압력에 따라 신호가 변화하게 되는데, 만약 힘이 가해지는 방향이 다른 경우에도 신호가 달라지기 때문에 어떠한 경우에 압력이 변화하고, 힘의 방향이 달라지는 지 구분할 수 없다.In the case of a general flexible pressure sensor, it operates on the same principle as resistance change according to pressure (piezoresistance) or capacitance change according to pressure (piezocapacitance). In this case, the signal changes according to the given pressure. Since the signal changes even if the direction in which the force is applied is different, it is impossible to distinguish in which case the pressure changes and the direction of the force changes.

도 2a와 도 2b는 서로 같은 방향(θ1)에서 서로 다른 크기(F1<F2)로 가해지는 다축 힘(MF)에 의해 압력 센서에 감지된 저항의 변화(진할수록 저항 변화가 큼)를 나타낸 도면이 도시되어 있고, 도 2b와 도 2c는 서로 다른 방향(θ1>θ2)에서 서로 같은 크기(F1)로 가해지는 다축 힘(MF)에 의해 압력 센서에 감지된 저항의 변화를 나타낸 도면이 도시되어 있다. 2A and 2B are diagrams showing the change in resistance (the darker, the greater the resistance change) sensed by the pressure sensor by the multiaxial force (MF) applied with different magnitudes (F1 < F2) in the same direction (θ1). 2b and 2c are diagrams showing the change in resistance sensed by the pressure sensor by the multiaxial force MF applied with the same magnitude F1 in different directions (θ1 > θ2). .

즉 도시된 바와 같이 서로 같은 방향(θ1)에서 서로 다른 크기(F1<F2)의 힘이 가해질 경우 도 2a 와 도 2b에 도시된 바와 같이 저항의 변화가 다르게 측정될 수 있으나, 서로 다른 방향(θ1>θ2)에서 서로 다른 크기(F1<F2)로 힘이 가해질 경우 도 2a와 도 2c에 도시된 바와 같이 저항의 변화가 같게 측정되어 힘의 크기나 방향을 정확하게 감지할 수 없다.That is, when forces of different magnitudes (F1<F2) are applied in the same direction (θ1) as shown, the change in resistance may be measured differently as shown in FIGS. 2A and 2B, but in different directions (θ1). When a force is applied with different magnitudes (F1<F2) at >θ2), as shown in FIGS. 2A and 2C , the change in resistance is measured to be the same, so that the magnitude or direction of the force cannot be accurately detected.

이처럼 복합 물리력이 작용했을 시에 일반적인 유연 압력 센서로는 그 힘의 크기와 방향 성분을 함께 측정하기 어렵기 때문에 다축 물리력을 측정할 수 있는 유연 힘 센서의 개발이 필요하다. 특히 웨어러블 디바이스로의 활용을 위해 센서의 감도는 높지만 장기적 활용 안정성이 낮은 기능성 나노 중합체와 같은 고체 기반의 물리 센서보다, 안정적이고 기계적 성질이 우수한 액체 금속과 같은 액체 기반 다축 물리력 측정 유연 힘 센서의 개발이 필요하다.When a complex physical force acts like this, it is difficult to measure the magnitude and direction component of the force together with a general flexible pressure sensor, so it is necessary to develop a flexible force sensor that can measure multi-axis physical force. In particular, for use as a wearable device, a liquid-based multi-axis physical force measurement flexible force sensor, such as liquid metal, which is stable and has superior mechanical properties, rather than a solid-based physical sensor such as a functional nanopolymer with high sensitivity but low long-term stability for long-term use, development of a force sensor I need this.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 외부로 돌출된 3차원 돌출 형태, 일예로 돔 형태의 몸체에 다중 마이크로 채널을 격자형으로 배치하여 각각의 채널에 가해지는 힘에 따른 저항 변화 또는 정전 용량 변화 등의 방식을 통해 수직력과 전단력을 모두 감지할 수 있는 다채널 어레이를 이용한 복합 물리력 측정 센서 및 이의 제조 방법을 제공함에 있다. The present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to arrange multiple microchannels in a lattice form on a three-dimensional protruding form, for example, a dome-shaped body protruding to the outside, and apply it to each channel. An object of the present invention is to provide a complex physical force measuring sensor using a multi-channel array capable of detecting both a normal force and a shear force through a method such as a change in resistance or change in capacitance according to a holding force, and a method for manufacturing the same.

또한, 몸체가 탄성중합체로 되며, 마이크로채널이 액체금속으로 이루어져 유연성, 민감성, 안정성 등이 향상된 다채널 어레이를 이용한 복합 물리력 측정 센서 및 이의 제조 방법을 제공함에 있다. Another object of the present invention is to provide a complex physical force measuring sensor using a multi-channel array in which a body is made of an elastomer and a microchannel is made of liquid metal, which has improved flexibility, sensitivity, stability, and the like, and a method for manufacturing the same.

본 발명의 일실시 예에 따른 다채널 어레이를 이용한 복합 물리력 측정 센서(500)는, 외부로 돌출된 돌출부(515)를 포함하는 몸체(510); 및 상기 돌출부(515)를 따라 상기 몸체(510)의 상측에 인접하여 수용되는 전도성 재질의 채널부(520)를 포함하며, 상기 채널부(520)는, 소정의 길이를 갖고 평면 방향을 따라 소정 간격으로 이격 배치되는 복수의 단위채널(521)을 포함하고, 상기 단위채널(521)은, 양 단부가 평면 방향을 기준으로 각각 서로 다른 방향을 가리키도록 절곡 형성된다.The complex physical force measuring sensor 500 using a multi-channel array according to an embodiment of the present invention includes: a body 510 including a protrusion 515 protruding to the outside; and a channel part 520 of a conductive material accommodated adjacent to the upper side of the body 510 along the protrusion part 515 , wherein the channel part 520 has a predetermined length and a predetermined length along a plane direction. It includes a plurality of unit channels 521 spaced apart from each other, and the unit channels 521 are bent so that both ends point in different directions with respect to a plane direction.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 다채널 어레이를 이용한 복합 물리력 측정 센서(100)는, 외부로 돌출된 돌출부(115)를 포함하는 몸체(110); 상기 돌출부(115)를 따라 상기 몸체(110)의 상측에서 인접하여 수용되는 전도성 재질의 채널부(120)를 포함하며, 상기 채널부(120)는, 소정의 길이를 갖고 평면 방향을 따라 소정 간격으로 이격 배치되는 복수의 제1 단위채널을 포함하는 제1 채널(121)과, 상기 제1 채널(121)의 상측에 배치되며, 소정의 길이를 갖고 평면 방향을 따라 소정 간격으로 이격 배치되는 복수의 제2 단위채널을 포함하되, 상기 제1 단위채널과, 평면을 기준으로 일정각도 교차하여 배치되는 제2 채널(122)을 포함한다.A complex physical force measuring sensor 100 using a multi-channel array according to another embodiment of the present invention includes: a body 110 including a protrusion 115 protruding to the outside; and a channel part 120 made of a conductive material accommodated adjacent to the upper side of the body 110 along the protrusion part 115, wherein the channel part 120 has a predetermined length and a predetermined interval along the plane direction. A first channel 121 including a plurality of first unit channels spaced apart from each other, and a plurality of channels disposed above the first channel 121, having a predetermined length and spaced apart from each other at predetermined intervals along a plane direction and a second unit channel of , and a second channel 122 disposed to intersect the first unit channel at a predetermined angle with respect to a plane.

또한, 상기 센서는, 상기 제1 채널(121)의 상측에 제1 채널(121)을 따라 복수 개가 이격 배치되는 범프(150);를 더 포함하고, 상기 범프(150)는 상기 몸체(110) 보다 단단한 경도를 갖는 재질이다. In addition, the sensor further includes a plurality of bumps 150 spaced apart from each other along the first channel 121 on the upper side of the first channel 121 , and the bump 150 is the body 110 . It is a material with a harder hardness.

또한, 상기 범프(150)는, 상기 제1 채널(121)과 제2 채널(122)의 교차부에 배치된다. Also, the bump 150 is disposed at an intersection of the first channel 121 and the second channel 122 .

또한, 상기 제1 채널(121)과 제2 채널(122)은, 평면을 기준으로 서로 직교한다. In addition, the first channel 121 and the second channel 122 are orthogonal to each other with respect to a plane.

또한, 상기 센서는, 상기 제2 채널(122)의 상측에 배치되며, 소정의 길이를 갖고 평면 방향을 따라 소정 간격으로 이격 배치되는 복수의 추가 단위채널을 포함하되, 상기 추가 단위채널은, 상기 제1 단위채널 및 제2 단위채널과 평면을 기준으로 일정각도 이상 기울어지게 배치된다.In addition, the sensor includes a plurality of additional unit channels disposed above the second channel 122, having a predetermined length and spaced apart from each other at predetermined intervals along a plane direction, wherein the additional unit channels include: The first unit channel and the second unit channel are disposed to be inclined at a predetermined angle or more with respect to the plane.

또한, 상기 몸체(110)는, 상기 돌출부(115)를 포함하며, 상기 채널부(120)의 하측에 형성되며, 상기 채널부(120)를 지지하는, 제1 몸체(111a); 및 상기 채널부(120)의 상측을 커버하는 제2 몸체(111b)를 포함한다.In addition, the body 110, including the protrusion 115, is formed on the lower side of the channel portion 120, and supports the channel portion 120, a first body (111a); and a second body (111b) covering the upper side of the channel part (120).

또한, 상기 몸체(110)는, 상기 제1 몸체(111a) 상의 상기 돌출부(115)의 하측에 형성된 오목부에 충전되는 충전체(112)를 더 포함하며, 상기 충전체(112)는 상기 제1 몸체(111a)와 동일 재질 또는 상기 제1 몸체(111a)와 다른 경도를 갖는 이종 재질이다.In addition, the body 110 further includes a charging body 112 filled in a recess formed on the lower side of the protrusion 115 on the first body 111a, and the charging body 112 is the first body 111a. 1 It is the same material as the body (111a) or a different material having a hardness different from that of the first body (111a).

또한, 상기 채널부(120, 520)는, 액체 금속으로 이루어진다.In addition, the channel parts 120 and 520 are made of liquid metal.

아울러, 상기 돌출부(115, 515)는, 3차원으로 돌출된 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다. In addition, the protrusions 115 and 515 are characterized in that they are formed in a three-dimensionally protruding form.

본 발명의 일실시 예에 따른 다채널 어레이를 이용한 복합 물리력 측정 센서를 제조하는 제조 방법은, 범프(150)의 하측에 제1 채널(121)을 성형하고, 제1-1 몸체(111-1)를 충전하는 단계; 범프(150)의 상측에 제2 채널(122)을 성형하고, 제2 몸체(111b)를 충전하여 다채널 어레이를 제조하는 단계; 및 돌출부(150)가 성형된 제1-2 몸체(111-2)를 성형하는 단계; 및 상기 제1-2 몸체(111-2)의 상측에 상기 다채널 어레이를 결합하는 단계를 포함한다. In the manufacturing method of manufacturing a complex physical force measuring sensor using a multi-channel array according to an embodiment of the present invention, the first channel 121 is formed on the lower side of the bump 150, and the 1-1 body 111-1 ) charging; manufacturing a multi-channel array by forming a second channel 122 on the upper side of the bump 150 and filling the second body 111b; and forming the 1-2-th body 111-2 on which the protrusion 150 is molded; and coupling the multi-channel array to the upper side of the first-second body 111-2.

또한, 상기 범프(150)의 하측에 제1 채널(121)을 성형하고, 제1-1 몸체(111-1)를 충전하는 단계는, 제1 채널(121)과 동일한 형상의 수용성 몰드(125)를 배치하고, 수용성 몰드(125)의 상측에 범프(150)를 배치하는 제1 단계(S01); 상기 범프(150)가 배치된 수용성 몰드(125)를 베이스 몸체(110a)의 상측에 배치하는 제2 단계(S02); 상기 범프(150)가 배치된 수용성 몰드(125)가 수용되도록 베이스 몸체(110a)의 상측에 액상의 제1-1 몸체(111-1)를 충전하여 경화시키는 제3 단계(S03); 외부와 상기 수용성 몰드(125)가 연통되도록 상기 제1-1 몸체(111-1)에 제1 주입홀(H1)을 형성하는 제4 단계(S04); 상기 제1 주입홀(H1)에 물을 주입하여 수용성 몰드(125)를 녹여 제1 채널공간(125a)을 형성하는 제5 단계(S05); 및 상기 제1 주입홀(H1)에 제1 채널재료(LM)를 주입하여 경화시켜 제1 채널(121)을 성형하는 제6 단계(S06)를 포함한다. In addition, forming the first channel 121 under the bump 150 and filling the 1-1 body 111-1 includes a water-soluble mold 125 having the same shape as the first channel 121 . ) and a first step (S01) of placing the bump 150 on the upper side of the water-soluble mold 125; a second step (S02) of disposing the water-soluble mold 125 on which the bump 150 is disposed on the upper side of the base body 110a; a third step (S03) of filling and curing the liquid 1-1 body 111-1 on the upper side of the base body 110a so that the water-soluble mold 125 on which the bump 150 is disposed is accommodated (S03); a fourth step (S04) of forming a first injection hole (H1) in the 1-1 body (111-1) to communicate with the outside and the water-soluble mold (125); a fifth step (S05) of injecting water into the first injection hole (H1) to melt the water-soluble mold 125 to form a first channel space (125a); and a sixth step (S06) of injecting and curing the first channel material (LM) into the first injection hole (H1) to form the first channel (121).

또한, 상기 범프(150)의 상측에 제2 채널(122)을 성형하고, 제2 몸체(111b)를 충전하여 다채널 어레이를 제조하는 단계는, 상기 제1 채널(121)과 범프(150)가 수용된 제1-1 몸체(111-1)를 배치하는 제7 단계(S07); 상기 제2 채널(122)에 대응되는 수용성 몰드(125)를 상기 제1-1 몸체(111-1)의 상측에 배치하고, 액상의 제2 몸체(111b)를 충전하여 경화시키는 제8 단계(S08); 외부와 상기 수용성 몰드(125)가 연통되도록 제2 몸체(111b) 상에 제2 주입홀(H2) 형성하는 제9 단계(S09); 상기 제2 주입홀(H2)에 물을 주입하여 수용성 몰드(125)를 녹여 제2 채널공간(125b)을 형성하는 제10 단계(S10); 및 상기 제2 주입홀(H2)에 제2 채널재료(LM)를 주입하여 경화시켜 제2 채널(122)을 성형하는 제11 단계(S11)를 포함한다. In addition, the manufacturing of the multi-channel array by forming the second channel 122 on the upper side of the bump 150 and filling the second body 111b includes the first channel 121 and the bump 150 . a seventh step (S07) of arranging the 1-1 body 111-1 in which is accommodated; An eighth step of disposing a water-soluble mold 125 corresponding to the second channel 122 on the upper side of the 1-1 body 111-1, and filling and curing the liquid second body 111b ( S08); a ninth step (S09) of forming a second injection hole (H2) on the second body (111b) to communicate with the outside and the water-soluble mold (125); a tenth step (S10) of injecting water into the second injection hole (H2) to melt the water-soluble mold 125 to form a second channel space (125b); and an eleventh step (S11) of injecting and curing the second channel material (LM) into the second injection hole (H2) to form the second channel (122).

아울러, 상기 돌출부(150)가 성형된 제1-2 몸체(111-2)를 성형하는 단계는, 내부가 중공되며, 상측에 볼록부 성형 홀(210)이 형성된 챔버(200)의 상측에 평판으로 이루어진 제1-2 몸체(111-2)를 배치하는 제12 단계(S12); 진공펌프(250)를 이용해 상기 챔버(200)의 내부에 음압을 형성하여 제1-2 몸체(111-2)에 볼록부(115)를 성형하는 제13 단계(S13); 상기 제1-2 몸체(111-2)의 볼록부(115) 상측에 형성된 오목부에 충전체(112)를 충전하여 경화하는 제14 단계(S14)를 포함한다.In addition, in the step of forming the 1-2 first body 111-2 in which the protrusion 150 is formed, the inside is hollow and a flat plate is formed on the upper side of the chamber 200 in which the convex part forming hole 210 is formed on the upper side. a twelfth step (S12) of arranging a 1-2 first body (111-2) made of; a thirteenth step (S13) of forming a negative pressure inside the chamber 200 using a vacuum pump 250 to form the convex portion 115 in the 1-2 first body 111-2; and a fourteenth step (S14) of filling and curing the charging body 112 in the concave portion formed on the upper side of the convex portion 115 of the 1-2 first body 111-2.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 다채널 어레이를 이용한 복합 물리력 측정 센서 및 이의 제조 방법은, 수직력 또는 전단력 또는 수직력과 전단력이 결합된 3차원 방향에서 가해지는 힘의 감지가 가능하여 센서에 가해지는 다축 힘에 대한 크기와 방향을 정밀하게 측정할 수 있는 효과가 있다. The complex physical force measuring sensor using the multi-channel array of the present invention according to the configuration as described above and a method for manufacturing the same, it is possible to detect a force applied in a three-dimensional direction in which a vertical force or a shear force or a vertical force and a shear force are combined. It has the effect of precisely measuring the magnitude and direction of multiaxial forces.

또한, 본 발명은 액체 금속으로 이루어진 다채널 어레이의 저항 변화를 통해 힘을 감지하여 외부 전도체로부터 신호 영향을 받지 않아 센서에 가해지는 다축 힘에 대한 크기와 방향을 정밀하게 측정할 수 있는 효과가 있다. In addition, the present invention has the effect of being able to precisely measure the magnitude and direction of the multi-axial force applied to the sensor because it is not affected by a signal from an external conductor by sensing a force through a change in resistance of a multi-channel array made of liquid metal. .

또한, 본 발명은 다채널 어레이가 3차원 돌출 형태의 몸체 외측에 구비되어 외력 발생 부에 근접 배치됨에 따라 감도를 향상시킨 효과가 있다. In addition, the present invention has the effect of improving the sensitivity as the multi-channel array is provided on the outside of the three-dimensional protruding body and disposed close to the external force generating unit.

따라서 본 발명을 통해 신축성과 안정성이 확보된 고감도의 유연 물리 센서의 제조가 가능하고, 이를 통해 다양한 헬스 모니터링을 위한 웨어러블 디바이스의 제작이 가능하며 특히 피부에 감싸지며 자연스러운 행동을 보장하면서도 사용자가 인지하지 않은 상태에서도 지속으로 생체 신호 및 신체 압력 분포를 측정할 수 있는 효과가 있다.Therefore, it is possible to manufacture a highly sensitive flexible physical sensor with elasticity and stability through the present invention, and through this, it is possible to manufacture a wearable device for various health monitoring. It has the effect of continuously measuring the distribution of vital signs and body pressure even in a non-existent state.

도 1은 일반적인 압력센서에 가해지는 다축 힘을 도시한 도면
도 2는 일반적인 압력센서에 가해지는 힘의 크기와 방향에 따라 감지되는 저항변화를 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 복합 물리력 측정 센서의 다중 채널 어레이를 나타낸 사시도
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 복합 물리력 측정 센서의 다중 채널 어레이를 나타낸 평면도
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 복합 물리력 측정 센서의 다중 채널 어레이를 나타낸 평면도
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 복합 물리력 측정 센서의 단면도
도 7 내지 도 9는 본 발명의 일실시 예에 따른 복합 물리력 측정 센서에 가해지는 힘의 크기와 방향에 따라 감지되는 저항변화를 나타낸 도면
도 10 및 도 11은 본 발명의 일실시 예에 따른 다중 채널 어레이의 제조 방법을 나타낸 공정도
도 12는 본 발명의 일실시 에에 따른 3차원 돌출 형 몸체의 제조 방법을 나타낸 공정도1 is a view showing a multiaxial force applied to a general pressure sensor
2 is a view showing a change in resistance sensed according to the magnitude and direction of a force applied to a general pressure sensor;
3 is a perspective view illustrating a multi-channel array of a complex physical force measuring sensor according to an embodiment of the present invention;
4 is a plan view illustrating a multi-channel array of a complex physical force measuring sensor according to an embodiment of the present invention;
5 is a plan view illustrating a multi-channel array of a complex physical force measuring sensor according to another embodiment of the present invention;
6 is a cross-sectional view of a composite physical force measuring sensor according to an embodiment of the present invention;
7 to 9 are views showing a change in resistance sensed according to the magnitude and direction of the force applied to the composite physical force measuring sensor according to an embodiment of the present invention;
10 and 11 are process diagrams illustrating a method of manufacturing a multi-channel array according to an embodiment of the present invention.
12 is a process diagram showing a method of manufacturing a three-dimensional protruding body according to an embodiment of the present invention;

이하, 상기와 같은 본 발명의 일실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention as described above will be described in detail with reference to the drawings.

도 3에는 본 발명의 일실시 예에 따른 복합 물리력 측정 센서(100)의 전체사시도가 도시되어 있고 도 4에는 복합 물리력 측정 센서(100)의 평면도가 도시되어 있다. 또한, 도 5에는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 복합 물리력 측정 센서(100a)의 평면도가 도시되어 있다. 3 is an overall perspective view of the complex physical force measuring sensor 100 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a plan view of the complex physical force measuring sensor 100 is shown. 5 is a plan view of the composite physical force measuring sensor 100a according to another embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이 복합 물리력 측정 센서(100)는 외부로 돌출된 3차원 돌출 형태, 일예로 돔 형 돌출부(115)를 포함하는 몸체(110)와 몸체(110)의 상측에 인접하여 결합 또는 수용되는 채널부(120)와, 복수의 층으로 적층되는 다중 채널부(120)의 사이에 구비되는 범프(150)를 포함하여 구성된다. As shown, the complex physical force measurement sensor 100 is a three-dimensional protruding form protruding to the outside, for example, a body 110 including a dome-shaped protrusion 115 and adjacent to the upper side of the body 110 coupled or accommodated. It is configured to include a bump 150 provided between the channel part 120 and the multi-channel part 120 stacked in a plurality of layers.

몸체(110)는 웨어러블 디바이스에 적용되기 좋도록 유연한 재질로 이루어지며, 늘림(stretching), 접힘(folding), 비틀림(twisting) 등의 다양한 변형에 원활하게 대응이 가능하도록, 높은 유연성을 가지는 탄성중합체(elastomer)로 이루어진다. 몸체(110)는 채널부(120)를 지지하도록 구성된다. 구체적으로 몸체(110)는 1기가 파스칼 이하의 영률을 갖는 유연한 재질로 이루어지며, 인장율은 20~1000% 일 수 있다. The body 110 is made of a flexible material to be applied to a wearable device, and is an elastomer having high flexibility to smoothly respond to various deformations such as stretching, folding, and twisting. (elastomer) The body 110 is configured to support the channel portion 120 . Specifically, the body 110 is made of a flexible material having a Young's modulus of 1 giga Pascal or less, and the tensile rate may be 20 to 1000%.

이때, 몸체(110)는 지지되는 채널부(120)가 전단력을 감지할 수 있도록 중심으로 갈수록 상방으로 돌출된 돌출부(150)를 포함하는 3차원 돌출 형태로 이루어질 수 있다. 평면상에 채널부(120)가 배치될 경우 수직력에 대해서는 감지가 용이하나, 전단력에 대해서는 감지가 불가하거나 정확도가 현저히 떨어진다. 따라서 본 발명의 몸체(110)는 돌출부(150)를 형성하고, 돌출부(150)의 상측에 채널부(120)를 결합 또는 상측 내부에 수용하여 채널부(120)가 돌출형상에 대응되는 형상으로 성형 배치됨에 따라 센서에 가해지는 전단력의 감지가 용이해진다.In this case, the body 110 may be formed in a three-dimensional protrusion shape including the protrusion 150 protruding upward toward the center so that the supported channel unit 120 can sense the shear force. When the channel unit 120 is disposed on a plane, it is easy to detect the vertical force, but it is impossible to detect the shear force or the accuracy is significantly lowered. Therefore, the body 110 of the present invention forms the protrusion 150, and the channel part 120 is coupled to the upper side of the protrusion 150 or accommodated in the upper side so that the channel part 120 has a shape corresponding to the protrusion shape. As it is molded, it is easy to detect the shear force applied to the sensor.

돌출부(150)는 일예로 원형 타원형 각형 등의 3차원 형상으로 돌출 형성될 수 있다. 도면상에는 몸체(110)의 상측에 채널부(120)가 결합되는 것으로 도시되어 있으나, 채널부(120)의 상측에도 몸체(110)가 형성되도록 채널부(120)가 몸체(110) 상에 수용 결합될 수도 있다.(도 6 참조)The protrusion 150 may be formed to protrude in a three-dimensional shape such as, for example, a circular, oval, or prismatic shape. Although the figure shows that the channel part 120 is coupled to the upper side of the body 110 , the channel part 120 is accommodated on the body 110 so that the body 110 is also formed on the upper side of the channel part 120 . They may also be combined (see FIG. 6).

도 4를 참조하면, 채널부(120)는 수평방향을 길이 방향으로 형성되되, 복수 개가 수직 방향으로 이격 배치되는 제1 채널(121)과, 제1 채널(121)의 상측에 배치되며, 수직방향을 길이 방향으로 형성되되, 복수 개가 수평 방향으로 이격 배치되는 제2 채널(122)을 포함하여 구성된다. 즉 제1 채널(121)과 제2 채널(122)은 격자형으로 교차 배치될 수 있다. 채널부(120)는 유연한 측정 센서(100)의 구현을 위해 전도성이 있는 액체물질로 구성될 수 있다. 바람직하게는 제조 편의성과 외부 전도체의 영향을 최소화 하도록 액체금속(Liquid Metal)으로 이루어질 수 있다. 액체금속은 전도도가 높아 저전력으로 센서를 구동할 수 있으며 다양한 물리적 변형에도 적응이 좋아 전기적 성질을 잃지 않는 장점이 있다. 따라서 탄성중합체로 된 몸체(110) 내부의 채널부(120)에 액체금속이 채워진 형태로 제작된 센서(100)는, 늘림, 접힘, 비틀림 등의 다양한 물리적 변형에도 기본 저항의 변화와 같은 성능의 차이가 생기지 않아 웨어러블 센서로서의 활용도가 높다. 액체금속으로 수은(mercury)이나, 갈린스탄(galinstan) 적용될 수 있으나, 보다 바람직하게는 인체에 독성이 없는 갈린스탄(galinstan)일 수 있다. 갈린스탄은 갈륨, 인듐, 주석을 혼합한 합금으로 상온에서 액체로 존재한다. 위와 같은 채널부(120)는 압력이 가해지면, 단면적이 변화(줄어듦)하고, 이로 인해 저항이 변하기 때문에 저항의 변화를 압력이나 힘으로 환산하여 센서(100)에 가해지는 외력을 측정하게 된다.Referring to FIG. 4 , the channel unit 120 is formed in a longitudinal direction in a horizontal direction, and a plurality of first channels 121 are vertically spaced apart from each other and disposed above the first channel 121 , and are vertically disposed. The direction is formed in the longitudinal direction, and a plurality of second channels 122 are arranged to be spaced apart in the horizontal direction. That is, the first channel 121 and the second channel 122 may be intersected in a grid shape. The channel part 120 may be made of a conductive liquid material to implement the flexible measurement sensor 100 . Preferably, it may be made of liquid metal to minimize the effect of manufacturing convenience and external conductors. Liquid metal has high conductivity, so it can drive the sensor with low power, and it has the advantage of not losing its electrical properties because it can adapt to various physical deformations. Therefore, the sensor 100 manufactured in the form of filling the liquid metal in the channel portion 120 inside the body 110 made of elastomer has the same performance as the change in basic resistance even in various physical deformations such as stretching, folding, and twisting. Since there is no difference, it is highly usable as a wearable sensor. As a liquid metal, mercury (mercury) or galinstan may be applied, but more preferably, galinstan may be non-toxic to the human body. Galinstan is an alloy of gallium, indium, and tin, and exists as a liquid at room temperature. When pressure is applied to the channel unit 120 as described above, the cross-sectional area changes (reduces), and as a result, the resistance changes, so the change in resistance is converted into pressure or force to measure the external force applied to the sensor 100 .

따라서 도면상의 수직 방향을 따라 일정 기울기로 가해지는 다축 힘 발생 시 복수의 제1 채널(121)에서 감지되는 각각의 저항 변화를 통해 힘의 크기는 물론 방향까지 감지가 가능하고, 도면상의 수평 방향을 따라 일정 기울기로 가해지는 다축 힘 발생 시 복수의 제2 채널(122)에서 감지되는 각각의 저항 변화를 통해 힘의 크기는 물론 방향까지 감지가 가능하다. 즉 본 발명은 채널부(120)를 통해 3차원 방향에서 가해지는 다축 힘의 크기와 방향을 감지할 수 있는 효과가 있다. 도면상에는 채널부(120)가 2개의 층을 이루는 것으로 도시되어 있으나, 방향 감지 정밀도 향상을 위해 제1 및 제2 채널(121, 122)과 면방향을 따라 서로 평행하지 않게 열을 이루어 추가적인 채널이 더 적층될 수도 있다. 즉 복합 물리력 측정 센서(100)는, 제2 채널(122)의 상측에 배치되며, 소정의 길이를 갖고 평면 방향을 따라 소정 간격으로 이격 배치되는 복수의 추가 단위채널을 포함하되, 상기 추가 단위채널은, 제1 채널(121)을 구성하는 각각의 제1 단위채널들 및 제2 채널(122)을 구성하는 각각의 제2 단위채널들과 평면을 기준으로 일정각도 이상 기울어지게 배치된다.Therefore, when a multi-axis force applied at a certain inclination along the vertical direction in the drawing is generated, the magnitude of the force as well as the direction can be sensed through each resistance change detected in the plurality of first channels 121, and the horizontal direction in the drawing is Accordingly, when a multi-axial force applied at a certain inclination is generated, the magnitude of the force as well as the direction can be sensed through each resistance change sensed in the plurality of second channels 122 . That is, the present invention has the effect of detecting the magnitude and direction of the multiaxial force applied in the three-dimensional direction through the channel unit 120 . Although it is shown in the drawing that the channel unit 120 forms two layers, the first and second channels 121 and 122 and the first and second channels 121 and 122 and the first and second channels 121 and 122 are arranged non-parallel to each other in the plane direction to improve the accuracy of direction detection, so that additional channels are formed. It may be further stacked. That is, the complex physical force measuring sensor 100 includes a plurality of additional unit channels disposed above the second channel 122, having a predetermined length and spaced apart from each other at predetermined intervals along the plane direction, the additional unit channel is disposed to be inclined at a predetermined angle or more with respect to each of the first unit channels constituting the first channel 121 and each of the second unit channels constituting the second channel 122 .

추가적인 실시 예로 도 5에 도시된 바와 같이 채널부(520)가 단층으로 이루어질 수도 있다. 즉 본 발명의 다른 실시 예에 따른 복합 물리력 측정 센서(500)는 외부로 돌출된 3차원 돌출 형태, 일예로 돔 형 돌출부(515)를 포함하는 몸체(510)와 몸체(510)의 상측에 결합되는 단층의 채널부(520)를 포함하여 구성된다. 이 경우 채널부(520)는 복수의 단위채널(521)로 이루어지되 각각의 단위채널(521)이 서로 교차하지 않도록 이격 배치되며, 양 단부가 서로 다른 2방향을 가리키도록 절곡 형성되어 배치될 수 있다. 위와 같은 복수의 단위채널(521)을 통해 힘의 방향(2방향)을 감지할 수 있도록 구성하여 다축 힘의 크기는 물론 방향까지 감지가 가능하도록 구성할 수 있다. 또한, 단위채널(521)의 수를 증가시키거나, 단위채널의 양단부가 이루는 각도를 좁게 구성하여 힘의 방향에 대한 민감도를 증가시킬 수 있다. As an additional embodiment, as shown in FIG. 5 , the channel unit 520 may be formed of a single layer. That is, the composite physical force measuring sensor 500 according to another embodiment of the present invention is coupled to the upper side of the body 510 and the body 510 including a three-dimensional protruding shape, for example, a dome-shaped protrusion 515 protruding to the outside. It is configured to include a single-layered channel portion 520 . In this case, the channel part 520 is made of a plurality of unit channels 521, and is spaced apart so that each unit channel 521 does not cross each other, and is bent so that both ends point in two different directions. can It can be configured to sense the direction (two directions) of the force through the plurality of unit channels 521 as described above, so that the magnitude of the multiaxial force as well as the direction can be sensed. In addition, by increasing the number of unit channels 521 or narrowing the angle formed by both ends of the unit channel, the sensitivity to the direction of the force may be increased.

한편, 복합 물리력 측정 센서(100)는 외력이 제2 채널(122)의 내측에 배치되는 제1 채널(121)에 민감하게 전달되도록 제1 채널(121)과 제2 채널(122)이 교차하는 부분에는 범프(150)가 구비될 수 있다. 범프(150)는 채널부(120)의 재질보다 단단한 경도를 갖는 경질성 물질로 이루어져, 제2 채널(122)에 가해지는 외력이 제1 채널(121)에 민감하게 전달될 수 있도록 한다. 경질성 물질이란 단단한 성질을 가지는 물질을 말하는 것으로, 몸체(110)가 유연한 재질로 이루어져 외부로부터의 압력을 받으면 형상 변형이 발생되는 것과는 달리, 외부로부터 압력을 받더라도 변형이 일어나지 않는 물질을 말한다. 따라서 몸체(110)에 압력 발생 시 범프(150)를 통해 제1 채널(121)의 단면적의 변화를 극대화시킬 수 있도록 구성된다.On the other hand, the complex physical force measurement sensor 100 is the first channel 121 and the second channel 122 intersect so that the external force is sensitively transmitted to the first channel 121 disposed inside the second channel 122 . The portion may be provided with bumps 150 . The bump 150 is made of a hard material having a hardness harder than that of the channel part 120 , so that an external force applied to the second channel 122 can be sensitively transmitted to the first channel 121 . The hard material refers to a material having hard properties, and unlike the body 110 that is made of a flexible material and undergoes shape deformation when subjected to external pressure, it refers to a material that does not deform even when subjected to external pressure. Therefore, it is configured to maximize the change in the cross-sectional area of the first channel 121 through the bump 150 when pressure is generated in the body 110 .

일반적인 채널 기반 압력 센서의 경우 낮은 압력 감도가 단점으로 제기된다. 다양한 웨어러블 디바이스로 활용되기 위해서는 50kPa 이하의 작은 압력 범위에서 우수한 압력 감도(sensitivity) 및 측정 한계 (limit of detection)를 갖는 것이 매우 중요하다. 따라서 액체 금속 기반 압력 센서의 안정 적인 기계적 특성 및 신호 안정성을 유지하면서 높은 압력 감도 및 넓은 측정 범위를 지니도록 하는 필수적인 요소로 범프(150)가 삽입된 구조를 적용하였다.For typical channel-based pressure sensors, low pressure sensitivity is presented as a disadvantage. In order to be used as various wearable devices, it is very important to have excellent pressure sensitivity and limit of detection in a small pressure range of 50 kPa or less. Therefore, the structure in which the bump 150 is inserted is applied as an essential element to have high pressure sensitivity and a wide measurement range while maintaining the stable mechanical properties and signal stability of the liquid metal-based pressure sensor.

이하 위와 같은 구성의 복합 물리력 측정 센서(100)의 세부 구성에 대하여 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다. Hereinafter, the detailed configuration of the composite physical force measuring sensor 100 having the above configuration will be described in more detail with reference to the drawings.

도 6에는 본 발명의 일실시 예에 따른 복합 물리력 측정 센서(100)의 단면도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 복합 물리력 측정 센서(100)는 3차원 형상의 돌출부(150, 도 3 및 도 4 참조)를 포함하는 몸체(110)와, 몸체(110)에 수용되는 채널부(121, 122)와, 제1 채널(121)과 제2 채널(122)의 교차부에 배치되는 범프(150)를 포함하여 구성된다. 6 is a cross-sectional view of the composite physical force measuring sensor 100 according to an embodiment of the present invention. As shown, the complex physical force measuring sensor 100 includes a body 110 including a three-dimensional protrusion 150 (refer to FIGS. 3 and 4 ), and channel portions 121 and 122 accommodated in the body 110 ). and a bump 150 disposed at the intersection of the first channel 121 and the second channel 122 .

몸체(110)는, 제1 몸체(111a)와 제2 몸체(111b)로 구성될 수 있다. 제1 몸체(111a)는, 채널부(121, 122)의 하측에 형성되어 채널부(121, 122)가 돔 형태를 유지하도록 채널부(121, 122)를 지지하고, 제2 몸체(111b)는, 채널부(121, 122)의 상측을 커버하여 채널부(121, 122)가 몸체(110) 내부에 수용되도록 구성된다. 또한 몸체(110)는 제1 몸체(111a)가 외측으로 볼록하게 형성됨에 따라 제1 몸체(111a)의 내측에 형성된 오목부를 충전하기 위한 충전체(112)를 포함한다. 충전체(112)는 제1 몸체(111a)가 돔 형태를 유지하도록 구성되며, 충전체(112)는 제1 및 제2 몸체(111a, 111b)와 동일한 재질로 이루어지거나, 제1 및 제2 몸체(111a, 111b) 보다 강한 경도 또는 약한 경도를 갖는 이종 재질로 이루어질 수 있다. 충전체(112)가 제1 및 제2 몸체(111a, 111b) 보다 강한 경도를 갖는 경우 외부 압력에 대한 센서(100)의 감지 민감도가 향상하게 되고, 약한 경도를 갖는 경우 센서(100)의 완충도가 향상되어 신체에 부착 시 외력 발생에 따른 거부감이 줄어드는 장점이 있다. 따라서 충전체(112)의 재질은 센서의 용도에 맞게 선택 적용이 가능하다. 즉 충전체(112)는 강한 경도를 갖는 경우 지지체의 역할을 수행할 수도 있고, 약한 경도를 갖는 경우 완충제의 역할을 수행할 수도 있다. The body 110 may include a first body 111a and a second body 111b. The first body (111a) is formed on the lower side of the channel parts (121, 122) to support the channel parts (121, 122) so that the channel parts (121, 122) maintain a dome shape, the second body (111b) is configured to cover the upper side of the channel portions 121 and 122 so that the channel portions 121 and 122 are accommodated in the body 110 . In addition, the body 110 includes a charging body 112 for filling the recess formed on the inner side of the first body (111a) as the first body (111a) is formed to be convex to the outside. The charging body 112 is configured such that the first body 111a maintains a dome shape, and the charging body 112 is made of the same material as the first and second bodies 111a and 111b, or the first and second The body (111a, 111b) may be made of a different material having a stronger or weaker hardness than the. When the charging body 112 has a stronger hardness than the first and second bodies 111a and 111b, the sensing sensitivity of the sensor 100 to external pressure is improved, and when it has a weak hardness, the buffer of the sensor 100 It has the advantage of reducing the feeling of rejection due to the generation of external force when attached to the body due to the improved degree. Therefore, the material of the charging body 112 can be selectively applied according to the purpose of the sensor. That is, when the filler 112 has a strong hardness, it may serve as a support, or when it has a weak hardness, it may serve as a buffer.

채널부(121, 122)는 제1 몸체(111a)와 제2 몸체(111b) 사이에 구비되며, 제1 채널(121)과 제2 채널(122)이 상하 방향으로 층을 이루어 적층 배치될 수 있고, 제1 채널(121)과 제2 채널(122)은 서로 평행하지 않도록 일정각도 이상 어긋나게 적층 배치될 수 있다. 바람직하게는 서로 수직하게 배치될 수 있다. 제1 채널(121)과 제2 채널(122)은 상하 방향을 따라 이격 배치될 수 있다. The channel parts 121 and 122 are provided between the first body 111a and the second body 111b, and the first channel 121 and the second channel 122 may be stacked in layers in the vertical direction. In addition, the first channel 121 and the second channel 122 may be stacked and disposed to be shifted by a predetermined angle or more so as not to be parallel to each other. Preferably, they may be disposed perpendicular to each other. The first channel 121 and the second channel 122 may be spaced apart from each other in the vertical direction.

범프(150)는 제1 채널(121)과 제2 채널(122)이 교차되는 부위에 배치되어 제2 채널(122)로 가해지는 외력이 제1 채널(121)에 민감하게 전달되도록 구성된다. 범프(150)는 도면에 도시된 바와 같이 제1 채널(121)과 맞닿아 배치될 수도 있고, 도면상에 도시되지 않았으나, 제2 채널(122)과 맞닿아 배치될 수도 있다. 또한, 제1 채널(121)과 제2 채널(122) 모두에 대하여 이격 배치될 수도 있다. The bump 150 is disposed at an intersection of the first channel 121 and the second channel 122 so that an external force applied to the second channel 122 is sensitively transmitted to the first channel 121 . The bump 150 may be disposed in contact with the first channel 121 as shown in the drawing, or may be disposed in contact with the second channel 122 although not shown in the drawing. Also, the first channel 121 and the second channel 122 may be spaced apart from each other.

다른 실시 예로 범프(150)는 제1 채널(121)의 상측에 제1 채널(121)을 따라 배치되되, 일정 길이를 갖는 복수 개의 범프(150)가 일정 간격으로 이격 배치될 수도 있다. In another embodiment, the bumps 150 are disposed along the first channel 121 on the upper side of the first channel 121 , and a plurality of bumps 150 having a predetermined length may be spaced apart from each other at predetermined intervals.

도 7 내지 도 9에는 본 발명의 일실시 예에 따른 복합 물리력 측정 센서(100)에 가해지는 힘의 크기와 방향에 따라 감지되는 저항변화를 나타낸 도면이 도시되어 있다. 7 to 9 are diagrams showing a change in resistance sensed according to the magnitude and direction of the force applied to the composite physical force measuring sensor 100 according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이 복합 물리력 측정 센서(100)에는 다양한 힘(F1, F2)과 다양한 방향(θ1, θ2)을 갖는 다축 힘(MF)이 가해질 수 있고, 다축 힘(MF)에 따라 제1 채널(121)의 각각의 열에 해당하는 제1 단위채널들(121a~d)과 제2 채널(122)의 각각의 열에 해당하는 제2 단위채널들(122a~d)의 저항 변화를 도시하였다. As shown, a multiaxial force (MF) having various forces (F1, F2) and various directions (θ1, θ2) may be applied to the complex physical force measuring sensor 100 as shown, and according to the multiaxial force (MF), the first channel ( Resistance changes of the first unit channels 121a to d corresponding to each column of 121 and the second unit channels 122a to d corresponding to each column of the second channel 122 are shown.

도 7에 도시된 바와 같이 제2 크기(F2)의 힘으로 제1 방향(θ1)에서 다축 힘(MF)이 가해지는 경우 전단축을 기준으로 제1 방향(θ1)과 평행하게 배치되는 제2 단위채널들(122a~d)의 경우 저항의 변화가 서로 동일하게 감지되나, 전단축을 기준으로 제1 방향(θ1)과 소정의 각도로 배치되는 제1 단위채널들(121a~d)의 경우 수직축을 기준으로 제1 방향(θ1)과 수직에 가까운 제1 단위채널(121c)의 저항 신호가 가장 크게 변화하기 때문에 다축 힘(MF)이 가해진 방향을 유추할 수 있게 된다. As shown in FIG. 7 , when the multiaxial force MF is applied in the first direction θ1 with a force of the second magnitude F2, the second is disposed parallel to the first direction θ1 with respect to the shear axis. In the case of the unit channels 122a to d, the change in resistance is detected to be the same, but in the case of the first unit channels 121a to d arranged at a predetermined angle with the first direction θ1 with respect to the shear axis. Since the resistance signal of the first unit channel 121c close to the first direction θ1 and perpendicular to the vertical axis changes the most, the direction in which the multiaxial force MF is applied can be inferred.

도 8에 도시된 바와 같이 제2 크기(F2)보다 큰 크기를 갖는 제1 크기(F1)(F1>F2)의 힘으로 제1 방향(θ1)에서 다축 힘(MF)이 가해지는 경우 전단축을 기준으로 제1 방향(θ1)과 평행하게 배치되는 제2 단위채널들(122a~d)의 경우 저항의 변화가 서로 동일하게 감지되되, 도 7에서 감지된 신호 보다 큰 신호로 감지되고, 전단축을 기준으로 제1 방향(θ1)과 소정의 각도로 배치되는 제1 단위채널들(121a~d)의 경우 수직축을 기준으로 제1 방향(θ1)과 수직에 가까운 제1 단위채널(121c)의 저항 신호가 가장 크게 변화하되, 도 7에서 감지된 신호 보다 큰 신호로 감지될 수 있다. As shown in FIG. 8 , when a multiaxial force MF is applied in the first direction θ1 with a force of a first magnitude F1 (F1 > F2) having a magnitude greater than the second magnitude F2, the shear axis In the case of the second unit channels 122a to d arranged parallel to the first direction θ1 based on In the case of the first unit channels 121a to d arranged at a predetermined angle with the first direction θ1 with respect to the short axis, the first unit channel 121c close to the first direction θ1 with respect to the vertical axis. Although the resistance signal of is the largest, it can be detected as a signal larger than the signal detected in FIG. 7 .

아울러, 도 9에 도시된 바와 같이 제1 크기(F1>F2)의 힘으로 제1 방향(θ1) 보다 적은 기울기를 갖는 제2 방향(θ2)(θ2<θ1)에서 다축 힘(MF)이 가해지는 경우 전단축을 기준으로 제1 방향(θ1)과 평행하게 배치되는 제2 단위채널들(122a~d)의 경우 저항의 변화가 서로 동일하게 감지되되, 도 7에서 감지된 신호 보다 큰 신호로 감지되고, 전단축을 기준으로 제2 방향(θ2)과 소정의 각도로 배치되는 제1 단위채널들(121a~d)의 경우 수직축을 기준으로 제1 방향(θ1)과 수직에 가까운 제1 단위채널(121d)의 저항 신호가 가장 크게 변화하되, 도 7에서 감지된 신호 보다 큰 신호로 감지될 수 있다. In addition, as shown in FIG. 9 , a multiaxial force MF is applied in the second direction θ2 (θ2 < θ1) having a smaller inclination than the first direction θ1 with the force of the first magnitude (F1 > F2). In the case of loss, in the case of the second unit channels 122a to d arranged parallel to the first direction θ1 with respect to the shear axis, the change in resistance is detected to be the same, but a signal larger than the signal detected in FIG. 7 is obtained. In the case of the first unit channels 121a to d that are sensed and disposed at a predetermined angle with the second direction θ2 with respect to the shear axis, a first unit close to the first direction θ1 with respect to the vertical axis. Although the resistance signal of the channel 121d changes the most, it may be detected as a signal larger than the signal detected in FIG. 7 .

따라서 본 발명은 서로 다른 힘을 갖고 서로 다른 방향으로 가해지는 다축 힘(MF)에 대한 정밀한 감지가 가능한 장점이 있다. Therefore, the present invention has an advantage in that it is possible to precisely sense multiaxial forces (MF) having different forces and applied in different directions.

이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명의 일실시 예에 따른 복합 물리력 측정 센서(100)의 제조 방법에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing the composite physical force measuring sensor 100 according to an embodiment of the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the drawings.

도 10에는 본 발명의 일실시 예에 따른 복합 물리력 측정 센서(100)의 제1 채널(121)과 범프(150)의 제조 과정을 나타낸 공정도가 도시되어 있다. 10 is a process diagram illustrating a manufacturing process of the first channel 121 and the bump 150 of the composite physical force measuring sensor 100 according to an embodiment of the present invention.

우선 도 10a 에 도시된 바와 같이 제1 채널(121, 도 6 참조)과 동일한 형상의 수용성 몰드(125)를 복수 개 이격 배치하고, 수용성 몰드(125)의 상측에 범프(150)를 배치 또는 결합하는 제1 단계(S01)를 수행한다.First, as shown in FIG. 10A, a plurality of water-soluble molds 125 having the same shape as the first channel 121 (refer to FIG. 6) are spaced apart and arranged or combined with bumps 150 on the upper side of the water-soluble mold 125. performing the first step (S01).

다음으로, 도 10b에 도시된 바와 같이 범프(150)가 배치된 수용성 몰드(125)를 베이스 몸체(110a)의 상측에 배치하는 제2 단계(S02)를 수행한다. 베이스 몸체(110a)는 경화된 탄성중합체일 수 있다.Next, a second step (S02) of arranging the water-soluble mold 125 in which the bump 150 is disposed on the upper side of the base body 110a as shown in FIG. 10B is performed. The base body 110a may be a cured elastomer.

다음으로, 도 10c에 도시된 바와 같이 범프(150)가 배치된 수용성 몰드(125)가 수용되도록 베이스 몸체(110a)의 상측에 액상의 탄성중합체를 충전한 후 이를 경화시켜 제1-1 몸체(111-1)를 성형하는 제3 단계(S03)를 수행한다. 위 과정을 통해 제1 몸체(111a, 도 6 참조)의 상부가 형성될 수 있다.Next, as shown in FIG. 10c, a liquid elastomer is filled on the upper side of the base body 110a so that the water-soluble mold 125 on which the bump 150 is disposed is accommodated, and then cured to cure the 1-1 body ( 111-1) of forming the third step (S03) is performed. Through the above process, an upper portion of the first body 111a (refer to FIG. 6 ) may be formed.

다음으로 도 10d에 도시된 바와 같이 외부와 수용성 몰드(125)가 연통되도록 제1-1 몸체(111-1) 상에 제1 주입홀(H1)을 형성하는 제4 단계(S04)를 수행한다. Next, as shown in FIG. 10D , a fourth step ( S04 ) of forming a first injection hole H1 on the 1-1 body 111-1 is performed so that the water-soluble mold 125 communicates with the outside. .

다음으로 도 10e에 도시된 바와 같이 제1 주입홀(H1)에 물을 주입하여 수용성 몰드(125)를 녹여 제1 채널공간(125a)을 형성하는 제5 단계(S05)를 수행한다. (도 10e는 도 10d의 측면 방향을 도시한 단면도이다.)Next, as shown in FIG. 10E , a fifth step ( S05 ) of forming the first channel space 125a by injecting water into the first injection hole H1 to melt the water-soluble mold 125 is performed. (FIG. 10E is a cross-sectional view showing the side direction of FIG. 10D.)

다음으로 도 10f에 도시된 바와 같이 제1 주입홀(H1)에 제1 채널재료(LM)를 주입하여 경화시켜 제1 채널(121)을 완성하는 제6 단계(S06)를 수행한다. 제1 채널재료(LM)로는 리퀴드 메탈이 적용될 수 있고 일예로 갈린스탄일 수 있다. (도 10f는 도 10d의 측면 방향을 도시한 단면도이다.)Next, as shown in FIG. 10f , a sixth step ( S06 ) of injecting and curing the first channel material LM into the first injection hole H1 to complete the first channel 121 is performed. A liquid metal may be applied as the first channel material LM, and for example, galinstan may be used. (FIG. 10F is a cross-sectional view showing the side direction of FIG. 10D.)

위와 같은 과정을 통해 제1 채널(121)과 범프(150) 및 제1-1 몸체(111-1)가 완성된다.Through the above process, the first channel 121, the bump 150, and the 1-1 body 111-1 are completed.

도 11에는 본 발명의 일실시 예에 따른 복합 물리력 측정 센서(100)의 제2 채널(122)의 제조 및 제1 채널(121)과의 적층 과정을 나타낸 공정도가 도시되어 있다. 11 is a process diagram illustrating a process of manufacturing the second channel 122 of the composite physical force measuring sensor 100 and stacking it with the first channel 121 according to an embodiment of the present invention.

우선, 도 11a에 도시된 바와 같이 제1 채널(121)과 범프(150)가 수용된 제1-1 몸체(111-1)를 배치하는, 제7 단계(S07)를 수행한다.First, as shown in FIG. 11A , the seventh step (S07) of disposing the 1-1 body 111-1 in which the first channel 121 and the bump 150 are accommodated is performed.

다음으로 도 11b에 도시된 바와 같이 제2 채널(122, 도 6 참조)에 대응되는 수용성 몰드(125)를 제1-1 몸체(111-1)의 상측에 배치하고, 액상의 탄성중합체를 충전한 후 이를 경화시켜 제2 몸체(111b)를 성형하는 제8 단계(S08)를 수행한다. Next, as shown in FIG. 11B, a water-soluble mold 125 corresponding to the second channel 122 (refer to FIG. 6) is placed on the upper side of the 1-1 body 111-1, and a liquid elastomer is filled. After this, an eighth step (S08) of curing the second body 111b to form the second body 111b is performed.

다음으로 외부와 수용성 몰드(125)가 연통되도록 제2 주입홀(H2)을 제2 몸체(111b)상에 형성하는 제9 단계(S09)를 수행한다. Next, a ninth step (S09) of forming the second injection hole H2 on the second body 111b so that the water-soluble mold 125 communicates with the outside is performed.

다음으로 제2 주입홀(H2)에 물을 주입하여 수용성 몰드(125)를 녹여 제2 채널공간(125b)을 형성하는 제10 단계(S10)를 수행한다.Next, a tenth step (S10) of forming the second channel space 125b by injecting water into the second injection hole H2 to melt the water-soluble mold 125 is performed.

다음으로 제2 주입홀(H2)에 제2 채널재료(LM)를 주입하여 경화시켜 제2 채널(122)을 완성하는 제11 단계(S11)를 수행한다. 제2 채널재료(LM)로는 리퀴드 메탈이 적용될 수 있고 일예로 갈린스탄일 수 있다. Next, an eleventh step (S11) of injecting and curing the second channel material LM into the second injection hole H2 to complete the second channel 122 is performed. As the second channel material LM, a liquid metal may be applied, and for example, galinstan may be used.

위와 같은 과정을 통해 제2 채널(122)과 제2 몸체(111b)가 완성된다.Through the above process, the second channel 122 and the second body 111b are completed.

도 12에는 본 발명의 일실시 예에 따른 복합 물리력 측정 센서(100)의 제1 몸체(111a)의 하부인 제1-2 몸체(111-2)의 제조 과정을 나타낸 공정도가 도시되어 있다. FIG. 12 is a process diagram illustrating a manufacturing process of a first-second body 111-2 that is a lower portion of the first body 111a of the composite physical force measuring sensor 100 according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이 평판 상의 제1-2 몸체(111-2)를 내부가 중공되며, 상측에 볼록부 성형 홀(210)이 형성된 챔버(200)의 상측에 배치하는 제12 단계(S12)를 수행한다. 이때, 제1-2 몸체(111-2)의 중앙이 볼록부 성형 홀(210)의 중앙에 일치하도록 배치한다. As shown, the twelfth step (S12) of arranging the first 1-2 body 111-2 on the flat plate on the upper side of the chamber 200 in which the inside is hollow and the convex part forming hole 210 is formed on the upper side is performed. do. At this time, the center of the 1-2 first body 111-2 is disposed to coincide with the center of the convex part forming hole 210 .

다음으로 진공펌프(250)를 이용해 챔버(200)의 내부에 음압을 형성하여 제1-2 몸체(111-2)에 돔 형 볼록부(115)를 성형하는 제13 단계(S13)를 수행한다. Next, a thirteenth step (S13) of forming the dome-shaped convex part 115 in the 1-2 first body 111-2 by forming a negative pressure inside the chamber 200 using the vacuum pump 250 is performed. .

다음으로 제1-2 몸체(111-2)의 볼록부(115) 상측에 형성된 오목부에 충전체(112)를 충전하여 경화하는 제14 단계(S14)를 수행한다. 충전체(112)는 제1-2 몸체(111-2)와 동일한 재질의 탄성중합체 일 수도 있고, 제1-2 몸체(111-2) 보다 강한 경도 또는 약한 경도를 갖는 재질일 수도 있다.Next, a 14th step (S14) of filling and curing the charging body 112 in the concave portion formed on the upper side of the convex portion 115 of the 1-2 first body 111-2 is performed. The charging body 112 may be made of an elastomer of the same material as the first-second body 111-2, or a material having a stronger or weaker hardness than the first-second body 111-2.

다음으로 충전체(112)가 충전된 제1-2 몸체(111-2)를 챔버(200)로부터 분리하여 제1-2 몸체(111-2)의 상측에 채널부(120)를 결합하는 제15 단계(S15)를 수행한다. (도 5 참조)Next, the second body 111-2 filled with the charging body 112 is separated from the chamber 200, and the channel part 120 is coupled to the upper side of the 1-2 first body 111-2. Step 15 (S15) is performed. (See Fig. 5)

본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.The technical idea should not be construed as being limited to the above-described embodiment of the present invention. Various modifications can be made at the level of those skilled in the art without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Accordingly, such improvements and modifications fall within the protection scope of the present invention as long as it is apparent to those skilled in the art.

100, 500 : 복합 물리력 측정 센서
110, 510 : 몸체 110a : 베이스 몸체
111a : 제1 몸체 111-1 : 제1-1 몸체
111-2 : 제1-2 몸체 111b : 제2 몸체
112 : 충전체 115 : 볼록부
120, 520 : 채널부 521 : 단위채널
121 : 제1 채널 122 : 제2 채널
125 : 수용성 몰드 125a : 제1 채널공간
125b : 제2 채널공간
150 : 범프
H1 : 제1 주입홀 H2 : 제2 주입홀
200 : 챔버 210 : 볼록부 형성홀
250 : 진공펌프100, 500: complex physical force measuring sensor
110, 510: body 110a: base body
111a: first body 111-1: 1-1 body
111-2: first 1-2 body 111b: second body
112: charging body 115: convex part
120, 520: channel unit 521: unit channel
121: first channel 122: second channel
125: water-soluble mold 125a: first channel space
125b: second channel space
150: bump
H1: first injection hole H2: second injection hole
200: chamber 210: convex portion forming hole
250: vacuum pump

Claims (14)

외부로 돌출된 돌출부(515)를 포함하는 몸체(510); 및
상기 돌출부(515)를 따라 상기 몸체(510)의 상측에 인접하여 배치되는 전도성 재질의 채널부(520)를 포함하며,
상기 채널부(520)는,
소정의 길이를 갖고 평면 방향을 따라 소정 간격으로 이격 배치되는 복수의 단위채널(521)을 포함하고,
상기 단위채널(521)은, 하나의 층으로 이루어지고, 양 단부가 평면 방향을 기준으로 각각 서로 다른 방향을 가리키도록 절곡 형성되는, 다채널 어레이를 이용한 복합 물리력 측정 센서.
a body 510 including a protrusion 515 protruding to the outside; and
and a channel part 520 of a conductive material disposed adjacent to the upper side of the body 510 along the protrusion 515,
The channel unit 520,
It includes a plurality of unit channels 521 having a predetermined length and spaced apart from each other at predetermined intervals along a plane direction,
The unit channel 521 is made of one layer, and both ends are bent so as to point in different directions with respect to a plane direction, a composite physical force measuring sensor using a multi-channel array.
 외부로 돌출된 돌출부(115)를 포함하는 몸체(110); 및
상기 돌출부(115)를 따라 상기 몸체(110)의 상측에 인접하여 배치되는 전도성 재질의 채널부(120)를 포함하며,
상기 채널부(120)는,
소정의 길이를 갖고 평면 방향을 따라 소정 간격으로 이격 배치되는 복수의 제1 단위채널을 포함하는 제1 채널(121)과,
상기 제1 채널(121)의 상측에 배치되며, 소정의 길이를 갖고 평면 방향을 따라 소정 간격으로 이격 배치되는 복수의 제2 단위채널을 포함하되, 상기 제1 단위채널과, 평면을 기준으로 일정각도 교차하여 배치되는 제2 채널(122)을 포함하고,
상기 제1 채널(121)의 상측에 제1 채널(121)을 따라 복수 개가 이격 배치되는 범프(150);를 더 포함하되, 상기 범프(150)는 상기 몸체(110) 보다 단단한 경도를 갖는 재질이고,
상기 범프(150)는, 상기 제1 채널(121)과 제2 채널(122)의 사이에 배치되는, 다채널 어레이를 이용한 복합 물리력 측정 센서.
a body 110 including a protrusion 115 protruding to the outside; and
and a channel portion 120 of a conductive material disposed adjacent to the upper side of the body 110 along the protrusion 115,
The channel unit 120,
A first channel 121 including a plurality of first unit channels having a predetermined length and spaced apart from each other at predetermined intervals along a plane direction;
A plurality of second unit channels are disposed above the first channel 121, have a predetermined length and are spaced apart from each other at predetermined intervals along a plane direction, wherein the first unit channel and the predetermined plane are constant. and a second channel 122 disposed at an angle intersecting;
A plurality of bumps 150 spaced apart from each other along the first channel 121 on the upper side of the first channel 121 are further included, wherein the bump 150 is made of a material having a hardness harder than that of the body 110 . ego,
The bump 150 is disposed between the first channel 121 and the second channel 122, a complex physical force measuring sensor using a multi-channel array.
 삭제delete 제 2항에 있어서,
상기 범프(150)는,
상기 제1 채널(121)과 제2 채널(122)의 교차부에 배치되는, 다채널 어레이를 이용한 복합 물리력 측정 센서.
3. The method of claim 2,
The bump 150 is
A complex physical force measuring sensor using a multi-channel array, disposed at the intersection of the first channel 121 and the second channel 122 .
 제 2항에 있어서,
상기 제1 채널(121)과 제2 채널(122)은,
평면을 기준으로 서로 직교하는, 다채널 어레이를 이용한 복합 물리력 측정 센서.
3. The method of claim 2,
The first channel 121 and the second channel 122 are
A complex physical force measuring sensor using a multi-channel array that is orthogonal to each other on the basis of a plane.
 제 2항에 있어서,
상기 센서는,
상기 제2 채널(122)의 상측에 배치되며, 소정의 길이를 갖고 평면 방향을 따라 소정 간격으로 이격 배치되는 복수의 추가 단위채널을 포함하되, 상기 추가 단위채널은, 상기 제1 단위채널 및 제2 단위채널과 평면을 기준으로 일정각도 이상 기울어지게 배치되는, 다채널 어레이를 이용한 복합 물리력 측정 센서.
3. The method of claim 2,
The sensor is
and a plurality of additional unit channels disposed above the second channel 122, having a predetermined length and spaced apart from each other at predetermined intervals along a plane direction, wherein the additional unit channels include the first unit channel and the second unit channel. 2 A complex physical force measuring sensor using a multi-channel array, which is arranged to be inclined at a certain angle or more based on the unit channel and the plane.
 제 2항에 있어서,
상기 몸체(110)는,
상기 돌출부(115)를 포함하며, 상기 채널부(120)의 하측에 형성되며, 상기 채널부(120)를 지지하는, 제1 몸체(111a); 및
상기 채널부(120)의 상측을 커버하는 제2 몸체(111b);
를 포함하는, 다채널 어레이를 이용한 복합 물리력 측정 센서.
3. The method of claim 2,
The body 110,
a first body (111a) including the protrusion part (115), formed below the channel part (120), and supporting the channel part (120); and
a second body (111b) covering the upper side of the channel part (120);
Including, a complex physical force measurement sensor using a multi-channel array.
 제 7항에 있어서,
상기 몸체(110)는,
상기 제1 몸체(111a) 상의 상기 돌출부(115)의 하측에 형성된 오목부에 충전되는 충전체(112)를 더 포함하며,
상기 충전체(112)는 상기 제1 몸체(111a)와 동일 재질 또는 상기 제1 몸체(111a)와 다른 경도를 갖는 이종 재질인, 다채널 어레이를 이용한 복합 물리력 측정 센서.
8. The method of claim 7,
The body 110,
Further comprising a charging body 112 filled in the recess formed on the lower side of the protrusion 115 on the first body (111a),
The charging body 112 is made of the same material as the first body 111a or a heterogeneous material having a hardness different from that of the first body 111a, a composite physical force measuring sensor using a multi-channel array.
 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 채널부는,
액체 금속으로 이루어진, 다채널 어레이를 이용한 복합 물리력 측정 센서.
3. The method of claim 1 or 2,
The channel unit,
A complex physical force measurement sensor using a multi-channel array made of liquid metal.
 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 돌출부는,
3차원으로 돌출된 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는, 다채널 어레이를 이용한 복합 물리력 측정 센서.
3. The method of claim 1 or 2,
The protrusion is
A complex physical force measuring sensor using a multi-channel array, characterized in that it has a three-dimensional protruding shape.
 제 2항의 다채널 어레이를 이용한 복합 물리력 측정 센서를 제조하는 제조 방법에 있어서,
범프(150)의 하측에 제1 채널(121)을 성형하고, 제1-1 몸체(111-1)를 충전하는 단계;
범프(150)의 상측에 제2 채널(122)을 성형하고, 제2 몸체(111b)를 충전하여 다채널 어레이를 제조하는 단계; 및
돌출부(150)가 성형된 제1-2 몸체(111-2)를 성형하는 단계; 및
상기 제1-2 몸체(111-2)의 상측에 상기 다채널 어레이를 결합하는 단계;
를 포함하는, 다채널 어레이를 이용한 복합 물리력 측정 센서의 제조 방법.
In the manufacturing method of manufacturing a complex physical force measuring sensor using the multi-channel array of claim 2,
forming the first channel 121 on the lower side of the bump 150 and filling the 1-1 body 111-1;
manufacturing a multi-channel array by forming a second channel 122 on the upper side of the bump 150 and filling the second body 111b; and
forming the 1-2-th body 111-2 on which the protrusion 150 is molded; and
coupling the multi-channel array to the upper side of the first-second body (111-2);
Including, a method of manufacturing a complex physical force measuring sensor using a multi-channel array.
 제 11항에 있어서,
상기 범프(150)의 하측에 제1 채널(121)을 성형하고, 제1-1 몸체(111-1)를 충전하는 단계는,
제1 채널(121)과 동일한 형상의 수용성 몰드(125)를 배치하고, 수용성 몰드(125)의 상측에 범프(150)를 배치하는 제1 단계(S01);
상기 범프(150)가 배치된 수용성 몰드(125)를 베이스 몸체(110a)의 상측에 배치하는 제2 단계(S02);
상기 범프(150)가 배치된 수용성 몰드(125)가 수용되도록 베이스 몸체(110a)의 상측에 액상의 제1-1 몸체(111-1)를 충전하여 경화시키는 제3 단계(S03);
외부와 상기 수용성 몰드(125)가 연통되도록 상기 제1-1 몸체(111-1)에 제1 주입홀(H1)을 형성하는 제4 단계(S04);
상기 제1 주입홀(H1)에 물을 주입하여 상기 수용성 몰드(125)를 녹여 제1 채널공간(125a)을 형성하는 제5 단계(S05); 및
상기 제1 주입홀(H1)에 제1 채널재료(LM)를 주입하여 경화시켜 제1 채널(121)을 성형하는 제6 단계(S06);
를 포함하는, 다채널 어레이를 이용한 복합 물리력 측정 센서의 제조 방법.
12. The method of claim 11,
Forming the first channel 121 on the lower side of the bump 150, and filling the 1-1 body 111-1,
A first step (S01) of disposing a water-soluble mold 125 having the same shape as that of the first channel 121, and disposing a bump 150 on the upper side of the water-soluble mold 125;
a second step (S02) of disposing the water-soluble mold 125 on which the bump 150 is disposed on the upper side of the base body 110a;
a third step (S03) of filling and curing the liquid 1-1 body 111-1 on the upper side of the base body 110a so that the water-soluble mold 125 on which the bump 150 is disposed is accommodated (S03);
a fourth step (S04) of forming a first injection hole (H1) in the 1-1 body (111-1) so that the outside and the water-soluble mold (125) communicate;
a fifth step (S05) of injecting water into the first injection hole (H1) to melt the water-soluble mold 125 to form a first channel space (125a); and
a sixth step (S06) of injecting and curing a first channel material (LM) into the first injection hole (H1) to form a first channel (121);
Including, a method of manufacturing a complex physical force measuring sensor using a multi-channel array.
 제 12항에 있어서,
상기 범프(150)의 상측에 제2 채널(122)을 성형하고, 제2 몸체(111b)를 충전하여 다채널 어레이를 제조하는 단계는,
상기 제1 채널(121)과 범프(150)가 수용된 제1-1 몸체(111-1)를 배치하는 제7 단계(S07);
상기 제2 채널(122)에 대응되는 수용성 몰드(125)를 상기 제1-1 몸체(111-1)의 상측에 배치하고, 액상의 제2 몸체(111b)를 충전하여 경화시키는 제8 단계(S08);
외부와 상기 수용성 몰드(125)가 연통되도록 제2 몸체(111b) 상에 제2 주입홀(H2) 형성하는 제9 단계(S09);
상기 제2 주입홀(H2)에 물을 주입하여 상기 수용성 몰드(125)를 녹여 제2 채널공간(125b)을 형성하는 제10 단계(S10); 및
상기 제2 주입홀(H2)에 제2 채널재료(LM)를 주입하여 경화시켜 제2 채널(122)을 성형하는 제11 단계(S11);
를 포함하는, 다채널 어레이를 이용한 복합 물리력 측정 센서의 제조 방법.
13. The method of claim 12,
Forming a second channel 122 on the upper side of the bump 150 and filling the second body 111b to manufacture a multi-channel array,
a seventh step (S07) of disposing a 1-1 body 111-1 in which the first channel 121 and the bump 150 are accommodated;
An eighth step of disposing a water-soluble mold 125 corresponding to the second channel 122 on the upper side of the 1-1 body 111-1, and filling and curing the liquid second body 111b ( S08);
a ninth step (S09) of forming a second injection hole (H2) on the second body (111b) to communicate with the outside and the water-soluble mold (125);
a tenth step (S10) of injecting water into the second injection hole (H2) to melt the water-soluble mold 125 to form a second channel space (125b); and
an eleventh step (S11) of injecting and curing a second channel material (LM) into the second injection hole (H2) to form a second channel (122);
Including, a method of manufacturing a complex physical force measuring sensor using a multi-channel array.
 제 13항에 있어서,
상기 돌출부(150)가 성형된 제1-2 몸체(111-2)를 성형하는 단계는,
내부가 중공되며, 상측에 볼록부 성형 홀(210)이 형성된 챔버(200)의 상측에 평판으로 이루어진 제1-2 몸체(111-2)를 배치하는 제12 단계(S12);
진공펌프(250)를 이용해 상기 챔버(200)의 내부에 음압을 형성하여 제1-2 몸체(111-2)에 볼록부(115)를 성형하는 제13 단계(S13);
상기 제1-2 몸체(111-2)의 볼록부(115) 상측에 형성된 오목부에 충전체(112)를 충전하여 경화하는 제14 단계(S14);
를 포함하는, 다채널 어레이를 이용한 복합 물리력 측정 센서의 제조 방법.14. The method of claim 13,
The step of forming the 1-2 first body 111-2 on which the protrusion 150 is formed,
A twelfth step (S12) of arranging a 1-2 body (111-2) made of a flat plate on the upper side of the chamber 200 having a hollow interior and a convex part forming hole 210 formed on the upper side;
a thirteenth step (S13) of forming a negative pressure inside the chamber 200 using a vacuum pump 250 to form the convex portion 115 in the 1-2 first body 111-2;
a 14th step (S14) of filling and curing the charging body 112 in the concave portion formed on the upper side of the convex portion 115 of the 1-2 first body (111-2);
Including, a method of manufacturing a complex physical force measuring sensor using a multi-channel array.
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