KR20180038757A - 압력 감지 장치 - Google Patents

Abstract

압력 감지 장갑이 개시된다. 상기 압력 감지 장갑은 상부 본체부 및 하부 본체부를 포함하는 압력 감지 장갑에 있어서, 상기 하부 본체부는 손바닥 영역 및 손가락 하부 영역을 포함하고, 상기 손바닥 영역에 가해지는 압력을 감지하는 손바닥 압력 감지 센서부, 상기 손가락 하부 영역에 가해지는 압력을 감지하는 손가락 압력 감지 센서부 및 상기 각각의 압력 감지 센서부와 전기적으로 연결되며, 상기 각각의 압력 감지 센서부로부터 수신한 전기 신호를 처리하는 신호 처리 모듈을 포함하고, 상기 압력 감지 센서부는 전도성 섬유로 이루어지는 제1 전극층 및 제2 전극층 그리고 탄성층을 포함 탄성층을 포함하고, 상기 탄성층은 탄성체, 그리고 상기 탄성체 내에 분산된 전도성 복합체를 포함한다.

Description

압력 감지 장치{APPARATUS OF SENSING PRESSURE}

일실시예로, 본 발명은 압력 감지 장갑에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 손에 가해지는 압력을 감지하는 압력 감지 장갑에 관한 것이다.

전자 기술의 발전에 따라, 사용자에게 착용 가능한 웨어러블 디바이스에 대한 개발이 계속되고 있다.

웨어러블 디바이스라 함은 옷이나 장갑, 시계, 안경, 액서세리와 같이 몸에 착용하고 다닐 수 있는 디바이스를 의미한다. 특히, 웨어러블 디바이스는 휴대성이 우수하고, 사용자의 움직임과 연동된 동작을 수행하는데 적합할 수 있다.

웨어러블 디바이스 중에서 압력을 감지하는 장갑의 경우에, 일반적으로 장갑과 제어 모듈이 일체형으로 구성되어, 장갑의 압력 감지 센서가 손상을 입으면, 센서와 모듈을 함께 교체해야 하는 번거로움이 존재할 수 있다.

또한, 손등에 압력 감지 센서가 배치되어, 손가락의 구부림만을 감지하는 한계가 존재한다. 뿐만 아니라, 제어 모듈에서 발생하는 열이 착용자에게 그대로 전달되는 문제점이 존재한다.

본 발명은 일실시예로 이루고자 하는 기술적 과제는 손에 가해지는 악력 및 손에 접촉한 촉감을 감지하는 압력 감지 장갑을 제공하는 데 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 장치는 손바닥 측에 위치하는 하부 본체부 및 손등 측에 위치하는 상부 본체부를 포함하는 장갑 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 장갑은 상부 본체부 및 하부 본체부를 포함하는 압력 감지 장갑에 있어서, 상기 하부 본체부는 손바닥 영역 및 손가락 하부 영역을 포함하고, 상기 손바닥 영역에 가해지는 압력을 감지하는 손바닥 압력 감지 센서부, 상기 손가락 하부 영역에 가해지는 압력을 감지하는 손가락 압력 감지 센서부 및 상기 각각의 압력 감지 센서부와 전기적으로 연결되며, 상기 각각의 압력 감지 센서부로부터 수신한 전기 신호를 처리하는 신호 처리 모듈을 포함하고, 상기 압력 감지 센서부는 전도성 섬유로 이루어지는 제1 전극층 및 제2 전극층 그리고 탄성층을 포함하고, 상기 탄성층은 탄성체, 그리고 상기 탄성체 내에 분산된 전도성 복합체를 포함한다.

상기 손가락 압력 감지 센서부는, 상기 하부 본체부가 상기 손가락 하부 영역 중 검지 손가락부에 배치되는 제1 압력 감지 센서, 상기 하부 본체부가 상기 손가락 하부 영역 중 중지 손가락부에 배치되는 제2 압력 감지 센서, 상기 하부 본체부가 상기 손가락 하부 영역 중 약지 손가락부에 배치되는 제3 압력 감지 센서, 및 상기 하부 본체부가 상기 손가락 하부 영역 중 소지 손가락부 에 배치되는 제4 압력 감지 센서를 포함할 수 있다.

상기 제1 압력 감지 센서는 상기 손가락 하부 영역의 검지의 첫째 마디와 접촉하는 영역에 배치되고, 상기 제2 압력 감지 센서, 상기 제3 압력 감지 센서 및 상기 제4 압력 감지 센서는 각각 손가락 하부 영역의 중지, 약지 및 소지의 둘째 마디와 접촉하는 영역에 배치될 수 있다.

상기 복수의 압력 감지 센서는, 상기 손가락 하부 영역의 엄지와 접촉하는 영역에 배치되는 제5 압력 감지 센서를 더 포함할 수 있다.

상기 제5 압력 감지 센서는 상기 손가락 하부 영역의 엄지의 첫째 마디와 접촉하는 영역 및 상기 엄지의 둘째 마디와 접촉하는 영역 중 적어도 하나에 배치될 수 있다.

상기 손가락 하부 영역의 상기 검지의 둘째 마디와 접촉하는 영역에 배치되는 제6 압력 감지 센서를 더 포함할 수 있다.

상기 복수의 압력 감지 센서와 상기 신호 처리 모듈 사이에 배치되며, 상기 손바닥 압력 감지 센서부 및 상기 손가락 압력 감지 센서부로부터 발생한 전기 신호를 상기 신호 처리 모듈에 전달하는 커넥터부를 더 포함할 수 있다.

상기 상부 본체부는 손등 영역을 포함하고, 상기 커넥터부는 상기 압력 감지 센서와 상기 신호 처리 모듈 사이를 전기적으로 연결하고 상기 손등 영역에 배치될 수 있다.

상기 커넥터부와 상기 압력 감지 센서부의 제1 전극층 및 제2 전극층 사이에 배치되어 상기 커넥터부와 상기 압력 감지 센서부를 전기적으로 연결하고 전도성 섬유로 이루어진 배선을 더 포함할 수 있다.

상기 배선의 적어도 일부는 손날과 접촉하는 영역에 배치될 수 있다.

상기 배선의 적어도 일부는 상기 손등 영역에 배치될 수 있다.

상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층은 상기 탄성층의 상부 및 하부 중 어느 하나에 동일한 평면으로 이격 배치되고, 상기 탄성층의 두께변화에 의해 상호 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층은 상기 탄성층의 상부 및 하부 중 어느 하나에 각각 배치될 수 있다.

상기 제1 전극층과 상기 탄성층 사이에 배치되고, 제1 홀을 포함하는 제1 절연층을 더 포함하고, 상기 탄성층은 상기 탄성층의 두께변화로 상기 제1 절연층에 배치되어 제1 전극층 및 상기 제2 전극층 사이를 전기적으로 연결할 수 있다.

상기 제2 전극층과 상기 탄성층 사이에 배치되고, 제2 홀을 포함하는 제2 절연층을 더 포함할 수 있다.

상기 신호 처리 모듈은, 상기 압력 감지 센서에서 감지한 신호에 의해 압력을 측정하고 상기 상부 본체부 상에 배치될 수 있다.

상기 신호 처리 모듈은 상기 측정된 압력을 디스플레이하는 표시부를 포함할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일실시예와 관련된 압력 감지 장갑은 다음과 같은 효과를 갖는다

일예로, 압력 감지 장갑은 압력 감지 센서와 모듈이 분리되고, 모듈을 탈부착하여 교체 및 수리에 용이함을 제공할 수 있다.

또한, 손바닥에 의한 악력 및 접촉에 대한 압력 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 뿐만 아니라, 손에 물체를 쥔 경우에 손바닥에 가해지는 압력 분포를 통해, 자세 교정을 사용자에게 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 장갑의 전면을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 장갑의 후면을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 장갑의 내면을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력 감지 장갑의 내면을 도시한 도면이다.
도 5a는 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 센서의 단면도이다.
도 5b은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력 감지 센서의 단면도이다.
도 5c은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압력 감지 센서의 단면도이다.
도 6a는 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 장갑에 연결된 신호 처리 모듈의 사시도이다.
도 6b는 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 장갑에 연결된 신호 처리 모듈의 사시 분해도이다.
도 6c는 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 장갑과 이에 장착된 신호 처리 모듈의 사시도이다.
도 6d는 본 발명의 일실시예에 따른 신호 처리 모듈의 블록도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "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.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 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 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 장갑의 전면을 도시한 도면인 도 1과, 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 장갑의 후면을 도시한 도면인 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 장갑은 하부 본체부와 상부 본체부를 포함한다.

그리고 하부 본체부는 사용자의 손바닥과 접촉하는 손바닥 영역과 사용자의 손가락 하부면과 접촉하는 손가락 하부 영역을 포함할 수 있다. 그리고 압력 감지 장갑은 손바닥 영역에 가해지는 압력을 감지하는 손바닥 압력 감지 센서부와 손가락 하부 영역에 가해지는 압력을 감지하는 손가락 압력 감지 센서부를 포함할 수 있다.

손바닥 압력 감지 센서부와 손가락 압력 감지 센서부는 하부 본체부의 한면에 배치되며, 손바닥 및 손가락의 소정 영역에 가해지는 압력을 감지할 수 있다.

도 1을 참조 하면, 하부 본체부와 상부 본체부는 서로 연결된 형태이며, 하부 본체부와 상부 본체부는 사용자가 착용할 수 있는 재질을 포함할 수 있다. 특히, 사용자의 손 모양에 대응되는 크기 등의 형상일 수 있다.

그리고 손가락 압력 감지 센서부는 검지, 중지, 약지 및 소지 손가락부에 배치되는 압력 감지 센서(S-1, S-3, S-4, S-5)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 손가락 하부 영역 중 검지 손가락부에 배치되는 압력 감지 센서(S-1)는 손가락 하부 영역에서 검지의 첫째 마디와 접촉하는 영역에 배치되고, 중지 내지 소지에서 압력 감지 센서(S-3, S-4, S-5)는 손가락 하부 영역에서 중지, 약지 및 소지 각각의 둘째 마디와 접촉하는 영역에 배치될 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 손가락으로 물체를 쥐는 경우에, 악력이 가장 크게 가해지는 영역에 대응되도록 압력 감지 센서가 손가락 하부 영역에 배치될 수 있다. 이로써, 일실시예에 따른 압력 감지 장치를 통해 사용자가 손가락으로 물체를 쥐는 경우에 각 손가락에 높은 압력이 가해지는 부분의 압력을 측정할 수 있다.

예를 들어, 압력 감지 장갑을 통해 손바닥에 골프채, 야구 방망이 등의 물체를 손에 쥔 경우에 각 손가락에서 높은 압력이 가해지는 부분의 압력을 측정할 수 있고, 측정된 압력을 이용하여 올바른 자세에 대한 안내를 사용자에게 제공할 수 있다.

또한, 압력 감지 장갑에 있어서 소지부터 검지까지 사용자의 손가락과 접촉하는 손가락 하부 영역에 배치된 압력 감지 센서(S-1, S-3, S-4, S-5)의 위치는 압력 감지 장갑이 높은 압력을 받아 빈번히 훼손되는 부분일 수 있다.

그리고 압력 감지 센서부로부터 발생한 전기 신호를 처리하는 신호 처리 모듈이 압력 감지 센서와 연결되도록 커넥터부(O)가 사용자의 손등과 접촉하는 영역에 배치될 수 있다. 일예로, 커넥터부(O)는 FPCB 등을 포함할 수 있다. 또한, 커넥터부(O)는 복수의 전선을 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 일예로, 신호 처리 모듈은 압력 감지 센서부와 전기적으로 연결되어 압력 감지 센서부에서 감지한 신호에 의해 압력을 측정하고, 그에 대한 경고, 알림 등의 다양한 제어 신호를 발생할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 장갑의 내면을 도시한 도면인 도 3과, 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력 감지 장갑의 내면을 도시한 도면인 도 4를 참조하면, 일실시예인 압력 감지 장갑(100)은 하부 본체부와 하부 본체부와 연결된 상부 본체부를 포함할 수 있다.

하부 본체부는 제1 하부 본체부(100a-1)와 제2 하부 본체부(100b-1)을 포함할 수 있다. 또한, 상부 본체부는 제1 상부 본체부(100a-2)와 제2 상부 본체부(100b-2)를 포함할 수 있다.

또한, 도 3을 참조하면, 압력 감지 장갑(100)은 사용자의 손가락 중 엄지 이외의 부분을 감싸는 제1 본체부(100a)와 엄지를 감싸는 제2 본체부(100b)를 포함할 수 있다.

그리고 제1 본체부(100a)는 사용자의 손바닥 및 손가락 하부 영역과 접촉하는 제1 하부 본체부(100a-1)와 사용자의 손등과 손가락 상부 영역과 접촉하는 제1 상부 본체부(100a-2)를 포함할 수 있다.

또한, 제2 본체부(100b)는 사용자의 손바닥과 엄지 손가락 하부 영역과 접촉하는 제2 하부 본체부(100b-1)와 사용자의 손등과 엄지 손가락 상부 영역과 접촉하는 제2 상부 본체부(100b-2)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 제1 본체부(100a)에서 AA'를 기준으로 좌측이 제1 하부 본체부(100a-1)이며, 우측이 제1 상부 본체부(100a-2)일 수 있다. 그리고 제2 본체부(100b)에서, BB'를 기준으로 좌측이 제2 하부 본체부(100b-1)이고, 우측이 제2 상부 본체부(100b-2)일 수 있다.

그리고 하부 본체부에는 복수 개의 압력 감지 센서(S-1, S-2, S-3, S-4, S-5, S-6)가 배치될 수 있다.

복수의 압력 감지 센서(S-1, S-2, S-3, S-4, S-5, S-6, S-7, S-8)를 포함하는 압력 감지 센서부는 전도성 섬유로 이루어지는 제1 전극층, 전도성 섬유로 이루어진 제2 전극층 및 탄성층을 포함한다.

이 때, 압력 감지 센서(S-1, S-2, S-3, S-4, S-5, S-6, S-7, S-8)는 손에 가해진 압력에 따라 복수의 전극 사이에서 발생한 전기 신호의 변화를 이용하여 압력을 감지할 수 있다. 여기서 복수의 전극은 제1 전극층 및 제2 전극층일 수 있다.

예를 들어, 압력 감지 센서(S-1, S-2, S-3, S-4, S-5, S-6, S-7, S-8)는 손가락에 압력이 가해지면, 압력 감지 센서 내부에 배치된 탄성층(130)의 두께가 변화하고 탄성층(130)에 의해 전기적으로 연결된 복수의 전극 사이의 전기 신호의 크기 등이 변할 수 있다. 이 때, 전기 신호는 전압, 전류의 크기 일 수 있다.

그리고 변화가 발생한 전기 신호는 압력 감지 장갑(100)에 장착된 신호 처리 모듈로 제공되고, 신호 처리 모듈은 전기 신호에 기초하여 각 압력 감지 센서(S-1, S-2, S-3, S-4, S-5, S-6, S-7, S-8)에 대한 압력을 산출할 수 있다. 따라서 압력 감지 센서부에 배치된 제1 전극층 및 제2 전극층은 배선을 통해 신호 처리 모듈이 장착되는 커넥터부(O)와 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 배선은 커넥터부(O)와 압력 감지 센서부의 제1 전극층 및 제2 전극층 사이에 배치되어 커넥터부(O)와 압력 감지 센서부를 전기적으로 연결할 수 있다.

즉, 커넥터부와 각 압력 감지 센서부의 제1 전극층 및 제2 전극층은 전도성 섬유로 이루어진 배선에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.

이러한 전기적 연결을 위해 압력 감지 장갑은 복수의 전극을 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 전극은 제1 전극층, 제2 전극층 및 배선을 포함할 수 있다. 제1 전극층 및 제2 전극층과 배선은 일체로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

그리고 복수의 전극은 양극과 음극일 수 있다. 일예로, 양극의 전극이 복수 개이고 음극의 전극이 하나일 수 있으며, 양극의 전극이 하나이고, 음극의 전극이 복수 개일 수도 있다.

예를 들어, 도 3과 같이, 양극의 전극(121a)은 하나이며 커넥터부(O)에 연결될 수 있다. 양극의 전극(121a)은 일단이 복수 개의 압력 감지 센서(S-1, S-2, S-3, S-4, S-5, S-6, S-7, S-8)의 제1 전극층 및 제2 전극층 중 어느 하나와 연결될 수 있다. 양극의 전극(121a)의 타단은 커넥터부와 연결될 수 있다.

양극의 전극(121a) 중 적어도 일부는 압력 감지 센서에서 제1 전극층 및 제2 전극층 중 어느 하나일 수 있다. 또한, 음극의 전극(121b-1 내지 121b-8) 중 적어도 일부는 압력 감지 센서에서 제1 전극층 제2 전극층 중 어느 하나일 수 있다.

반면에, 복수 개인 음극의 전극은 압력 감지 센서(S-1, S-2, S-3, S-4, S-5, S-6, S-7, S-8)마다 각각 배치되며 커넥터부와 연결될 수 있다. 일예로, 손가락 하부 영역에서 소지와 접촉하는 영역에 배치된 압력 감지 센서(S-5)는 양극의 전극(121a)과 음극의 전극(121b-5)이 배치될 수 있다.

이로써, 각 압력 감지 센서(S-1, S-2, S-3, S-4, S-5, S-6, S-7, S-8)에서 감지한 개별적인 전기 신호의 변화가 배선을 통해 커넥터부(O)로 전달되고, 최종적으로 커넥터부(O)에 연결된 신호 처리 모듈로 제공될 수 있다. 신호 처리 모듈은 압력 감지 센서가 배치된 사용자의 손바닥 소정 영역에 가해진 압력을 상세하게 산출할 수 있다.

또한, 압력 감지 센서부의 구조는 다양한 형태일 수 있다. 이에 대해서는 이하 도 5a 내지 5c에서 설명한다.

그리고 앞서 설명한 바와 같이, 손가락 하부 영역 중 소지부터 약지까지 각 영역에 배치된 복수의 압력 감지 센서(S-1, S-3, S-4, S-5)는 사선으로 배치되어, 물체를 쥔 경우에 손가락에 가해지는 높은 압력을 감지할 수 있다.

구체적으로, 손가락 하부 영역에서 검지의 첫째 마디에 접촉하는 영역에 압력 감지 센서(S-1)가 배치될 수 있다. 또한, 손가락 하부 영역에서 중지의 둘째 마디와 접촉하는 영역에 압력 감지 센서(S-3)가 배치될 수 있다. 그리고 손가락 하부 영역에서 약지 둘째 마디와 접촉하는 영역에 압력 감지 센서(S-4)가 배치될 수 있다. 또한, 손가락 하부 영역에서 소지부 둘째 마디와 접촉하는 영역에 압력 감지 센서(S-5)가 배치될 수 있다.

또한, 사용자의 손바닥 영역에 압력 감지 센서(S-6)를 배치하여, 손에 물체가 접촉한 경우에 가해지는 압력을 감지할 수 있다. 또한, 손바닥 부분에 가해진 압력을 감지하여 압력 감지 장갑은 손과 물체의 접촉 여부를 판단할 수 있다.

손가락 하부 영역에서 검지의 셋째 마디와 접촉하는 영역에 압력 감지 센서(S-2)를 배치하고, 손가락 하부 영역에서 엄지의 첫째 마디 및 둘째 마디와 접촉하는 영역에 각각 압력 감지 센서(S-7, S-8)를 배치할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 물체를 쥐었을 때, 엄지에 의해 가해지는 악력에 대한 압력을 감지할 수 있다.

일예로, 하부 본체부가 엄지의 첫째 마디와 접촉하는 영역에 배치된 압력 감지 센서(S-7)는 엄지의 첫째 마디 상에 가해지는 압력을 감지할 수 있다.

또한, 일예로, 양극의 전극(121a)과 음극의 전극(121b-7)은 나선형으로 이격 배치될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 외부에서 가해지는 압력을 효과적으로 감지할 수 있다. 일예로, 양극의 전극(121a)는 제1 전극층이고, 음극의 전극(121b-7)은 제2 전극층일 수 있다.

그리고 도 3과 같이, 각 압력 감지 센서는 복수의 전극 라인(L1)을 포함하는 배선의 일단에 연결될 수 있다. 그리고 배선의 타단은 커넥터부(O)와 연결될 수 있다. 또한, 배선의 일부는 사용자의 손날과 접촉하는 영역에 배치되고, 커넥터부(O)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이에, 사용자에게 높은 착용감과 적은 이물감을 제공할 수 있다.

또한, 도 4와 같이, 각 압력 감지 센서는 복수의 전극 라인(L2)을 포함하는 배선을 따라 커넥터부(O)와 연결될 수도 있다. 이러한 구성에 의하면, 배선의 일부는 사용자의 손등과 접촉하는 영역에 배치될 수 있다. 이에, 복수의 전극 라인(L2)는 복수의 전극 라인(L1)보다 적은 길이를 가져 압력 감지 장갑의 제조 비용을 감소시킬 수 있고, 복수의 전극 간의 노이즈 발생을 감소시킬 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 센서의 단면도인 도 5a와, 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력 감지 센서의 단면도인 도 5b 및 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압력 감지 센서의 단면도인 도 5c를 참조하면, 압력 감지 센서는 다양한 구조로 이루어질 수 있다.

먼저, 도 5a는 일실시예에 따른 압력 감지 센서의 단면도로, 도 3에서 CC'에 대한 전극 센서부(S-7)의 단면도이다. 도 5a를 참조하면, 압력 감지 센서부는 압력 감지 장갑(100)의 외면인 외면층(110), 외면층(110) 상의 동일 평면에 제1 전극층(120a) 및 제2 전극층(120b)이 이격 배치되고, 제1 전극층(120a) 및 제2 전극층(120b) 상에 배치되는 탄성층(130), 탄성층(130) 상에 배치되는 커버층(140)을 포함할 수 있다. 다만, 제1 전극층(120a) 및 제2 전극층(120b) 하부에 탄성층(130)이 배치될 수도 있다.

먼저, 외면층(110)은 하부 본체부의 한 면일 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 사용자가 착용할 수 있는 재질로 이루어질 수 있다. 외면층(110)은 탄성 재질을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

일예로, 제1 전극층(120a) 및 제2 전극층(120b)는 외면층(110) 상에 배치되고, 이격 배치된 제1 전극층(120a)과 제2 전극층(120b)은 탄성층(130) 하부에서 동일 평면으로 배치될 수 있다.

이 때, 제1 전극층(120a)과 제2 전극층(120b)은 서로 다른 극성일 수 있다. 일예로, 제1 전극층(120a)은 음극, 제2 전극층(120b)은 양극을 가질 수 있다.

또한, 외부로부터 압력이 가해지면 이격 배치된 제1 전극층(120a)과 제2 전극층(120b)은 탄성층(130)의 두께 변형에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.

또한, 사용자의 손에 가해지는 압력의 정도에 따라, 제1 전극층(120a)과 제2 전극층(120b) 사이에 감지되는 전기 신호의 크기가 변할 수 있다. 그리고 발생된 전기 신호로부터 신호 처리 모듈에서 압력을 산출할 수 있다.

제1 전극층(120a) 및 제2 전극층(120b)은 직물로 구성될 수 있다. 그리고 직물은 전도성 섬유를 포함할 수 있다. 여기서, 전도성 섬유는 금속 와이어 또는 표면 상에 금속 막이 피복된 일반 섬유일 수 있다. 전도성 섬유는 금속 입자가 분산된 일반 섬유일 수도 있다. 전도성 섬유가 금속 와이어인 경우, 금속 와이어의 직경은 10㎛ 내지 500㎛일 수 있다. 금속 와이어의 직경이 10㎛ 미만이면 금속 와이어의 강도가 약하여 직물 가공이 어려울 수 있으며, 금속 와이어의 직경이 500㎛를 초과하면 금속 와이어의 강성이 높아 직물의 유연성이 떨어질 수 있으므로, 직물의 가공 시 설비에 데미지를 줄 수 있고, 사용자가 이질감을 느끼기 쉽다.

이때, 금속 와이어는 Cu, Ni, 또는 스테인레스 합금일 수 있다. 스테인레스 합금은, 예를 들면 마르텐사이트계 스테인레스 합금, 페라이트계 스테인레스 합금,

오스테나이트계 스테인레스 합금, 2상계 스테인레스 합금, 석출경화계 스테인레스 합금 등일 수 있다. 금속 와이어가 스테인레스 합금인 경우, 압력 감지 장갑의 내부식성을 높일 수 있다.

전도성 섬유가 표면 상에 금속 막이 피복된 일반 섬유인 경우, 금속 막은 금

속 입자가 도금 방식 또는 증착 방식으로 일반 섬유의 표면 상에 피복되는 방법에 의하여 형성될 수 있다. 이때, 금속 입자는 Cu, Ni, 또는 스테인레스 합금일 수 있으며, 금속 막의 두께는 1㎛ 내지 50㎛일 수 있다. 금속 막의 두께가 1㎛ 미만이면 전도율이 낮으므로 신호 전송 시에 손실을 유발할 수 있으며, 금속 막의 두께가 50㎛를 초과하면 섬유의 표면에서 금속 막이 쉽게 이탈될 수 있다.

탄성층(130)은 제1 전극층(120a) 및 제2 전극층(120b) 상에 위치할 수 있다. 탄성층(130)은 하면 본체부에서 압력 감지 센서가 배치되는 영역 상에만 배치될 수 있다. 이에, 압력 감지 센서 이외의 영역에서는 압력 감지가 이루어지지 않을 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 압력 감지 센서 이외의 영역에 대한 신호를 필터링하는 필터부가 압력 감지 장갑에 추가로 포함된 경우에 압력 감지 장갑(100) 전 영역에 탄성층(130)이 배치될 수 있다.

한편, 탄성층(130)은 탄성체, 그리고 탄성체 내에 분산된 전도성 복합체를 포함할 수 있다. 여기서, 탄성체는 발포폼, 부직포, 나노웹 등의 랜덤한 섬유 배열을 가지는 섬유 기재, 폴리우레탄, 나일론, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리에스터로 이루어진 그룹에서 선택된 하나를 포함하는 합성섬유 또는 천연 섬유, 엘라스토머, 고무, 우레탄 등일 수 있다.

이에 따라, 탄성층(130)에는 미세 기공이 존재하며, 탄성이 있다. 이때, 탄성층(130)의 두께는 1 내지 4mm일 수 있다. 탄성층(130)의 두께가 1mm 미만인 경우, 정상 상태, 즉 외력이 가해지지 않은 상태에서 절연 기능을 유지하기 어려울 수 있으며, 외력이 가해진 경우 두께의 변화량이 작으므로 저항의 변화량이 작을 수 있다. 이에 따라, 압력 감지 효율이 낮아질 수 있다. 탄성층(130)의 두께가 4mm를 초과하는 경우, 신발 내에 적용하기 어려울 수 있다.

한편, 탄성층(130)에 포함되는 전도성 복합체는 탄성체를 이루는 섬유의 표면 상에 피복되거나, 탄성체 내에 분산될 수 있다. 이에 따라, 탄성층(130)은 정상 상태에서 저항이 1kΩ이상으로 절연 특성을 가지나, 탄성층(130)(140)의 주변에 물리적인 변화가 발생한 경우, 즉 센싱 영역(113) 상에 압력이 가해진 경우, 센싱 영역(113) 아래에 배치된 탄성층(130)의 두께가 줄어들어, 저항이 변화하게 된다. 또한, 탄성층(130)은 전도 물질이 분산될 수 있다.

이를 위하여, 전도성 복합체는 전도성 고분자 및 전도성 분말을 포함할 수 있다. 전도성 복합체는 탄성체의 1 내지 10wt%로 포함될 수 있다. 전도성 복합체가 탄성체의 10wt%를 초과하여 포함되면, 압력이 가해지지 않은 상태에서 절연 특성을 보장하기 어려워진다.

이때, 전도성 고분자는 폴리아닐린(polyaniline) 또는 폴리피롤(polypyrrole) 을 포함할 수 있다. 그리고, 전도성 분말은 Au, Ag, Cu, Ni,CNT(Carbon Nano Tube), 그래핀 및 세라믹 필러로 이루어진 그룹에서 선택된 하나를 포함할 수 있다.

이때, 전도성 분말의 직경은 10nm 내지 500㎛일 수 있고, 구형, 침상형 또는 판상형일 수 있다. 전도성 분말의 직경이 10nm 미만이면 전도성 고분자 내 분산이 어려우며 입자간 계면 저항이 높아 탄성층(130) 전체의 저항이 낮아지게 된다. 그리고, 전도성 분말의 직경이 500㎛를 초과하면 탄성층(130)의 표면이 매끄럽지 못하여 마찰력이 증가하고, 이로 인하여 가공이 어려울 수 있다. 또한, 탄성층(130)은 복수의 층이 적층된 형태일 수도 있다.

커버층(140)은 압력 감지 장갑의 일면을 감싸며, 압력 감지 장갑을 외부의 충격으로부터 보호한다. 커버층(140)은 외면층(110)과 동일한 재질로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아닐 수 있다.

도 5b를 참조하면, 압력 감지 센서는 외면층(110), 외면층(110) 상에 배치되는 제1 전극층(120a), 제1 전극층(120a) 상에 배치되는 탄성층(130), 탄성층(130) 상에 배치되는 제2 전극층(120b), 제2 전극층(120b) 상에 배치되는 커버층(140)을 포함할 수 있다.

제1 전극층(120a)과 제2 전극층(120b)은 앞서 언급한 바와 동일한 재질을 포함할 수 있다. 그리고 제1 전극층(120a)과 제2 전극층(120b)은 서로 상이한 극성일 수 있다.

또한, 탄성층(130)은 제1 전극층(120a)과 제2 전극층(120b) 사이를 연결하며, 외부 압력에 따라 탄성층(130)의 두께가 할 수 있다. 그리고 탄성층(130)의 두께 변화에 따라 제1 전극층(120a)과 제2 전극층(120b) 사이의 전기 신호의 크기가 변할 수 있다. 이때, 압력 감지 센서에서 감지한 전기 신호의 크기 변화를 기초로 신호 처리 모듈은 압력 감지 센서의 압력을 산출할 수 있다.

또한, 제1 전극층(120a)은 이격 배치된 접착체(120a-1) 사이에 배치될 수 있다. 제2 전극층(120b)도 제1 전극층(120a)과 마찬가지로 이격 배치된 접착체(120b-1) 사이에 배치될 수 있다. 이로써, 접착체는 접착체 상하에 배치된 양층 사이를 고정하여, 압력 감지 장갑에 구조적인 안정감을 제공할 수 있다.

외면층(110), 커버층(140)은 상기 도 5a에서 언급한 바와 동일하게 적용될 수 있다.

도 5c를 참조하면, 도 5b에서 압력 감지 센서는 제1 전극층(120a)과 탄성층(130) 사이에 제1 홀(h1)이 형성된 제1 절연층(150-1)을 더 포함할 수 있다. 또한, 압력 감지 센서는 탄성층(130)과 제2 전극층(120b) 사이에 제2 홀(h2)이 형성된 제2 절연층(150-2)을 더 포함할 수 있다.

제1 홀(h1)을 통해 제1 전극층(120a)과 탄성층(130)은 전기적으로 절연되어 있고, 제2 홀(h2)을 통해 탄성층(130)과 제2 전극층(120b)은 전기적으로 절연되어 있다.

이러한 구성에 의하면, 일정한 압력 이상이 가해진 경우에만 제1 전극층(120a)과 탄성층(130)이 제1 홀(h1)에서 연결될 수 있다. 뿐만 아니라, 제2 전극층(120b)과 탄성층(130)도 일정한 압력 이상이 가해진 경우에만 제2 홀(h2)에서 연결될 수 있다.

따라서 제1 전극층(120a)과 제2 전극층(120b)이 탄성층(130)을 통해 전기적 연결이 되기 위해서는 소정의 압력 이상이 요구될 수 있다. 즉, 제1 홀(h1)과 제2 홀(h2)에 의해 탄성층(130)의 두께가 변할 수 있는 공간이 크므로, 압력 감지 센서는 보다 높은 압력을 감지할 수 있다.

또한, 압력 감지 장갑의 사용처에 따라 제1 절연층(150-1) 및 제2 절연층(150-2) 어느 하나만 배치될 수 있다.

그리고 제1 절연층(150-1)의 제1홀(h1) 양측에는 절연체(151)가 배치될 수 있다. 또한, 제2 절연층(150-2)의 제2홀(h2) 양측에도 절연체(152)가 배치될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 절연층(150-1) 및 제2 절연층(150-2)에 접착체가 배치될 수도 있다.

이러한 압력 감지 센서는 압력 감지 장갑의 외면 직물 내에 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 압력 감지 장갑의 외면 상에 형성될 수도 있다.

커넥터부는 압력 감지 장갑에서 제1 상부 본체부에서 손등과 접촉하는 부분에 배치될 수 있다. 따라서 커넥터부와 전기적으로 연결되는 신호 처리 모듈도 손등에 배치될 수 있다. 일예로, 상기 커넥터부의 상부에 신호 처리 모듈이 배치될 수 있다.

이러한 구성에 의하여, 신호 처리 모듈이 포함하는 표시부(D)를 통해 사용자는 산출된 압력에 대한 정보를 시각적으로 편리하게 제공받을 수 있다.

도 6a는 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 장갑에 연결된 신호 처리 모듈의 사시도이고, 도 6b는 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 장갑에 연결된 신호 처리 모듈의 사시 분해도이며, 도 6c는 본 발명의 일실시예에 따른 압력 감지 장갑과 이에 장착된 신호 처리 모듈의 사시도이고, 도 6d는 본 발명의 일실시예에 따른 신호 처리 모듈의 블록도이다.

도 6a 내지 도 6d를 참조하면, 신호 처리 모듈(200)은 신호 처리 모듈(200)을 지지하는 지지부재(210), 지지부재(210) 상에 배치되고 커넥터부와 신호 처리 모듈(200)을 전기적으로 연결하는 연결부(220), 연결부(220) 상에 배치되어 연결부(220)를 통해 커넥터부와 연결되는 제어부(232) 등 소정의 전자 장치가 장착하는 장착부(230), 장착부(230) 상에 배치되고 외부 힘으로부터 신호 처리 모듈(200)을 보호하는 리드부(240)를 포함할 수 있다.

신호 처리 모듈(200)은 압력 감지 장갑과 탈착이 가능하여, 압력 감지 장갑과 신호 처리 모듈(200)의 고장 발생 시 교체가 용이할 수 있다. 뿐만 아니라, 압력 감지 장갑에 압력 산출을 위한 부품이 설치된 인쇄회로기판(PCB) 등이 내장될 필요가 없어, 사용자는 이물감을 적게 느낄 수 있다.

그리고, 배터리 등이 내장된 경우에 배터리에서 발생하는 열이 사용자에게 직접적으로 전달되지 않을 수 있다. 이에, 화재 등의 사고로 사용자가 큰 화상 등의 피해를 입는 것을 조기에 방지할 수 있다.

지지부재(210)는 신호 처리 모듈(200) 하면에 배치되어, 신호 처리 모듈(200)에 구조적 안정감을 제공할 수 있다. 그리고 복수의 관통홀을 포함할 수 있다. 일예로, 관통홀을 통해 커넥터부의 각 전선이 연결부(220)로 이어질 수 있다.

관통홀은 지지부재(210)의 일 영역에 집중하여 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 커넥터부의 전선의 구조에 따라 관통홀의 위치는 다양하게 변할 수 있다.

연결부(220)는 지지부재(210) 상에 배치되고, 장착부(230)에 배치된 전자 장치와 지지부재(210)의 관통홀을 통해 제공된 각 전선을 전기적으로 연결할 수 있다.

신호 처리 모듈(200)이 탈착 가능하도록, 연결부(220)는 L-Clip, M-Clip, C-Clip 등 다양한 방식으로 커넥터의 각 전선과 신호 처리 모듈(200)을 전기적으로 연결할 수 있다. 다만, 연결부(220)의 연결 방식은 이에 한정되지 않는다.

장착부(230)는 연결부(220) 상에 배치되고, 장착부(230)에는 다양한 전자 장치가 배치될 수 있다. 예를 들어, 압력 감지 센서에서 발생한 전기 신호를 처리하는 신호 처리부(231)와 신호 처리부(231)에 의해 철된 신호에 기초하여 각 압력 감지 센서에 압력을 산출하는 제어부(232)가 장착부(230)에 배치될 수 있다.

또한, 장착부(230)에는 배터리부(미도시됨), 표시부(D) 등이 더 배치될 수 있다. 그리고 장착부(230)는 통신부(233)를 더 포함할 수 있다. 통신부(233)는 제어부(232)에 의하여 생성된 제어 신호를 외부 장치로 송신할 수 있다.

또한, 일실시예로, 제어부(232)는 예를 들어, 신호 처리 모듈(200)에 대한 사용자의 접촉 횟수 등을 기준으로 신호 처리 모듈(200)의 온/오프를 제어할 수 있다.

리드부(240)는 장착부(230) 상에 배치되어, 신호 처리 모듈(200)을 보호하는 외면으로, 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 장갑 본체
100a: 제1 본체부
100a-1: 제1 하부 본체부
100a-2: 제1 상부 본체부
100b: 제2 본체부
100b-1: 제2 하부 본체부
100b-2: 제2 상부 본체부
S-1, S-2, S-3, S-4, S-5, S-6, S-7, S-8: 압력 센서부
110: 외면층
120a: 제1 전극층
120b: 제2 전극층
120c: 제3 전극층
130: 중간층
140: 커버층
150-1: 제1 절연층
150-2: 제2 절연층
200: 측정 모듈
210: 지지부재
220: 연결부
230: 장착부
240: 리드부

Claims (17)

1. 상부 본체부 및 하부 본체부를 포함하는 압력 감지 장갑에 있어서,
   상기 하부 본체부는 손바닥 영역 및 손가락 하부 영역을 포함하고,
   상기 손바닥 영역에 가해지는 압력을 감지하는 손바닥 압력 감지 센서부,
   상기 손가락 하부 영역에 가해지는 압력을 감지하는 손가락 압력 감지 센서부 및
   상기 각각의 압력 감지 센서부와 전기적으로 연결되며, 상기 각각의 압력 감지 센서부로부터 수신한 전기 신호를 처리하는 신호 처리 모듈을 포함하고,
   상기 압력 감지 센서부는 전도성 섬유로 이루어지는 제1 전극층 및 제2 전극층 그리고 탄성층을 포함하고,
   상기 탄성층은 탄성체, 그리고 상기 탄성체 내에 분산된 전도성 복합체를 포함하는 압력 감지 장갑.
   
2. 제2항에 있어서,
   상기 손가락 압력 감지 센서부는,
   상기 손가락 하부 영역 중 검지 손가락부에 배치되는 제1 압력 감지 센서,
   상기 손가락 하부 영역 중 중지 손가락부에 배치되는 제2 압력 감지 센서,
   상기 손가락 하부 영역 중 약지 손가락부에 배치되는 제3 압력 감지 센서, 및
   상기 손가락 하부 영역 중 소지 손가락부 에 배치되는 제4 압력 감지 센서를 포함하는 압력 감지 장갑.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 압력 감지 센서는 상기 손가락 하부 영역의 검지의 첫째 마디와 접촉하는 영역에 배치되고,
   상기 제2 압력 감지 센서, 상기 제3 압력 감지 센서 및 상기 제4 압력 감지 센서는 각각 손가락 하부 영역의 중지, 약지 및 소지의 둘째 마디와 접촉하는 영역에 배치되는 압력 감지 장갑.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 손가락 압력 감지 센서부는,
   상기 손가락 하부 영역의 엄지와 접촉하는 영역에 배치되는 제5 압력 감지 센서를 더 포함하는 압력 감지 장갑.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 제5 압력 감지 센서는 상기 손가락 하부 영역의 엄지의 첫째 마디와 접촉하는 영역 및 상기 엄지의 둘째 마디와 접촉하는 영역 중 적어도 하나에 배치되는 압력 감지 장갑.
   
6. 제2항에 있어서,
   상기 손가락 하부 영역의 상기 검지의 둘째 마디와 접촉하는 영역에 배치되는 제6 압력 감지 센서를 더 포함하는 압력 감지 장갑.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 손바닥 압력 감지 센서부 및 상기 손가락 압력 감지 센서부로부터 발생한 전기 신호를 상기 신호 처리 모듈에 전달하는 커넥터부를 더 포함하는 압력 감지 장갑.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 상부 본체부는 손등 영역을 포함하고,
   상기 커넥터부는 상기 압력 감지 센서와 상기 신호 처리 모듈 사이를 전기적으로 연결하고 상기 손등 영역에 배치되는 압력 감지 장갑.
   
9. 제7항에 있어서,
   상기 커넥터부와 상기 압력 감지 센서부의 제1 전극층 및 제2 전극층 사이에 배치되어 상기 커넥터부와 상기 압력 감지 센서부를 전기적으로 연결하고 전도성 섬유로 이루어진 배선을 더 포함하는 압력 감지 장갑.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 배선의 적어도 일부는 손날과 접촉하는 영역에 배치되는 압력 감지 장갑.
    
11. 제9항에 있어서,
    상기 배선의 적어도 일부는 상기 손등 영역에 배치되는 압력 감지 장갑.
    
12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층은 상기 탄성층의 상부 및 하부 중 어느 하나에 동일한 평면으로 이격 배치되고, 상기 탄성층의 두께변화에 의해 상호 전기적으로 연결되는 압력 감지 장갑.
    
13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극층 및 상기 제2 전극층은 상기 탄성층의 상부 및 하부 중 어느 하나에 각각 배치되는 압력 감지 장갑.
    
14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 전극층과 상기 탄성층 사이에 배치되고, 제1 홀을 포함하는 제1 절연층을 더 포함하고,
    상기 탄성층은 상기 탄성층의 두께변화로 상기 제1 절연층에 배치되어 제1 전극층 및 상기 제2 전극층 사이를 전기적으로 연결하는 압력 감지 장갑.
    
15. 제13항 및 제14항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제2 전극층과 상기 탄성층 사이에 배치되고, 제2 홀을 포함하는 제2 절연층을 더 포함하는 압력 감지 장갑.
    
16. 제1항에 있어서,
    상기 신호 처리 모듈은,
    상기 압력 감지 센서에서 감지한 신호에 의해 압력을 측정하고 상기 상부 본체부 상에 배치되는 압력 감지 장갑.
    
17. 제16항에 있어서,
    상기 신호 처리 모듈은 상기 측정된 압력을 디스플레이하는 표시부를 포함하는 압력 감지 장갑.

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