KR20180122182A - The system of data process using strain sensors applied to the body and the method of data process using the same - Google Patents

The system of data process using strain sensors applied to the body and the method of data process using the same Download PDF

Info

Publication number
KR20180122182A
KR20180122182A KR1020170056370A KR20170056370A KR20180122182A KR 20180122182 A KR20180122182 A KR 20180122182A KR 1020170056370 A KR1020170056370 A KR 1020170056370A KR 20170056370 A KR20170056370 A KR 20170056370A KR 20180122182 A KR20180122182 A KR 20180122182A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
resistance value
resistance
strain
measuring sensor
Prior art date
Application number
KR1020170056370A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101966519B1 (en
Inventor
임근배
조성진
전형국
홍성경
김민서
Original Assignee
포항공과대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 포항공과대학교 산학협력단 filed Critical 포항공과대학교 산학협력단
Priority to KR1020170056370A priority Critical patent/KR101966519B1/en
Priority to PCT/KR2018/005088 priority patent/WO2018203658A1/en
Publication of KR20180122182A publication Critical patent/KR20180122182A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101966519B1 publication Critical patent/KR101966519B1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7235Details of waveform analysis
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/16Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/0261Strain gauges
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/16Details of sensor housings or probes; Details of structural supports for sensors

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

The present invention relates to a data processing system using a strain sensor applied to a body and a processing method thereof. The data processing system includes: a strain sensor which touches skin and has the length thereof extended as the skin is stretched; a measuring part which measures the resistance of the strain sensor; and a processing part which includes a look-up table for storing data on a plurality of patterns whose resistance is changed, receives a resistance value from the measuring part, compares the patterns of a resistance change and outputs matching data. The data processing system using a strain sensor applied to the body and a data processing method using the same according to the present invention can measure the movement of a body using a strain sensor capable of being deformed with a small force and having high sensitivity, and can be utilized as a method of digitalizing the movement of a small muscle and transmitting data.

Description

신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템 및 이를 이용한 데이터 처리 방법{THE SYSTEM OF DATA PROCESS USING STRAIN SENSORS APPLIED TO THE BODY AND THE METHOD OF DATA PROCESS USING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a data processing system using a strain measuring sensor applied to a body, and a data processing method using the same. [0002]

본 발명은 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템 및 이를 이용한 데이터 처리 방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 신체에 부착하여 단순한 움직임을 데이터로 변환하여 의사소통이 가능한 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템 및 이를 이용한 데이터 처리 방법 에 관한 것이다.The present invention relates to a data processing system using a strain measuring sensor applied to a body and a data processing method using the strain measuring sensor. More particularly, the present invention relates to a strain measuring method A data processing system using the sensor, and a data processing method using the same.

변형율 측정센서는 다양한 종류가 개발되어 있다. 대표적으로 스트레인 게이지, 광섬유 센서 등이 개발되어 상업적으로 널리 사용되고 있다. 한편, 새로운 기술의 개발, 예컨대 착용가능한 전자기기, 디스플레이, 네트워크 통신기기, 휴대용 전자기기 등의 개발로 이와 관련된 인간의 움직임 검출에 대한 요구가 높아지고 있다.Various types of strain measuring sensors have been developed. Typically, strain gauges and optical fiber sensors have been developed and widely used commercially. On the other hand, the development of new technologies, such as wearable electronic devices, displays, network communication devices, portable electronic devices, etc., are increasingly demanded for human motion detection.

그러나 대한민국 공개특허 제 2013-0084832 호(2013. 7. 26. 공개) 등에 나타난 스트레인 게이지 및 광섬유 센서와 같은 변형율 센서는 인간의 움직임을 감지하기에 측정범위가 작고, 측정범위와 민감도를 모두 높일 수 없으며, 구조가 복잡하여 사람이 착용하기에는 많은 문제점이 있었다. 따라서 이물감을 느끼지 않고 신체가 자연스러운 움직임이 일어날 때 이를 측정하기 어려운 문제점이 있었다. However, strain rate sensors, such as strain gauges and optical fiber sensors, as disclosed in Korean Laid-Open Patent Application No. 2013-0084832 (published on March 26, 2013), have a small measuring range for detecting human motion and can increase both the measuring range and the sensitivity There are many problems to be worn by people because of the complicated structure. Therefore, there is a problem in that it is difficult to measure a natural motion when the body does not feel a foreign body feeling.

대한민국 공개특허 제 2013-0084832 호(2013. 7. 26. 공개)Korean Patent Publication No. 2013-0084832 (disclosed on March 26, 2013)

본 발명은 종래의 신체 움직임을 측정하여 의사소통을 위한 데이터 획득에 어려움이 있었던 문제점을 해결하는 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템 및 이를 이용한 데이터 처리 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a data processing system using a strain measuring sensor applied to a body that solves the problem of difficulty in acquiring data for communication by measuring a body movement in the past and a data processing method using the same .

상기 과제의 해결 수단으로서, 피부에 밀착되어 피부가 늘어남에 따라 함께 길이가 인장되어 저항이 증가하도록 구성되는 변형률 측정센서, 변형률 측정센서의 저항을 측정하도록 구성되는 측정부 및 저항이 변화되는 복수의 패턴에 대한 데이터가 저장되는 룩업테이블을 포함하며, 측정부로부터 저항값을 수신하여 저항변화의 패턴을 비교하여 매칭되는 데이터를 출력하는 처리부를 포함하는 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템이 제공될 수 있다.As a means for solving the above problems, there is provided a strain measuring apparatus comprising: a strain measuring sensor which is configured to be in contact with a skin and is configured to increase a resistance by stretching a length of the skin together with elongation of the skin; a measuring unit configured to measure a resistance of the strain measuring sensor; And a processing unit for receiving a resistance value from the measuring unit and comparing the pattern of the resistance change and outputting matched data, wherein the data processing system includes a lookup table in which data on a pattern is stored, Can be provided.

여기서, 처리부는, 센서의 저항값의 기준저항값을 설정하며, 측정되는 저항값을 기준저항값 이상인 경우 제1 저항값으로 구분되며, 기준저항값 미만인 경우 제2 저항값으로 구분하여 룩업테이블의 저장된 데이터와 매칭시킬 수 있다.Here, the processing unit sets the reference resistance value of the resistance value of the sensor, is divided into a first resistance value when the measured resistance value is equal to or greater than the reference resistance value, and a second resistance value when the measured resistance value is less than the reference resistance value, It can be matched with stored data.

그리고 처리부는, 소정 단위시간동안 제1 저항값 및 제2 저항값의 유지 시간 및 발생 순서로 구분되는 패턴을 룩업테이블에 저장된 데이터와 매칭시킬 수 있다. The processing unit may match the patterns stored in the look-up table with the patterns of the first resistance value and the second resistance value during the predetermined unit time, the patterns being classified into a holding time and a generation order.

나아가, 변형률 측정센서는 근육의 움직임에 의해 변형이 발생하는 피부에 밀착되며, 처리부는 피부의 변형정도에 따라 이완되었을 때와 수축되었을 때의 저항의 최대값과 최소값을 근거로 기준저항값을 설정할 수 있다. Further, the strain measuring sensor is attached to the skin that is deformed by the movement of the muscles, and the processing unit sets the reference resistance value based on the maximum value and the minimum value of the resistance when relaxed and contracted according to the degree of deformation of the skin .

또한 처리부는 룩업테이블에는 저항변화의 패턴에 1:1로 대응하는 알파벳을 포함하여 구성될 수 있다.The processor may also be configured to include a corresponding alphabet in the look-up table with a 1: 1 pattern of resistance variations.

나아가, 처리부는 룩업테이블에는 저항변화의 패턴을 유지 시간 및 발생순서에 따라 구별되는 모스코드로 구성하여 저항변화의 패턴을 매칭시킬 수 있다.Furthermore, the processing unit can match the pattern of resistance change by constituting a pattern of resistance change in the look-up table with a morse code distinguished according to the holding time and the order of occurrence.

한편, 변형률 측정센서는, 손가락 또는 눈꺼풀에 부착되어 손가락 또는 눈꺼풀의 움직임에 따라 저항변화가 발생하도록 구성될 수 있다.On the other hand, the strain measuring sensor can be constructed so as to be attached to a finger or an eyelid to cause a resistance change in accordance with the movement of a finger or an eyelid.

그리고, 변형률 측정센서는, 비전도성이며 신축성 소재로 구성되는 제1 레이어 및 제1 레이어상에 전도성 금속으로 구비되며, 측정 범위에 따라 그레인(Grain) 크기가 소정범위 내로 구성되며, 신장시 발생되는 크랙의 밀도가 소정범위 내로 구성되는 제2 레이어를 포함하여 구성될 수 있다.The strain measuring sensor is formed of a conductive metal on a first layer and a first layer made of a nonconductive and stretchable material and has a grain size within a predetermined range according to a measuring range, And a second layer in which the density of the crack is within a predetermined range.

또한, 제2 레이어는 제1 레이어상에서 증착시켜 생성되며, 제1 레이어상에서 그레인 크기가 커지면서 생성될 수 있다.Also, the second layer is created by depositing on the first layer, and can be created with a larger grain size on the first layer.

한편, 제2 레이어는 그레인 크기가 소정범위 내로 구성되며, 크랙의 밀도가 소정범위 내로 구성될 수 있도록 제1 레이어상에서 증착되는 두께를 조절하여 생성될 수 있다.On the other hand, the second layer may be formed by adjusting the thickness of the layer deposited on the first layer so that the grain size is within a predetermined range, and the density of the crack is within a predetermined range.

여기서, 그레인 크기는 신장률 100%의 측정 범위를 가질 때 15nm 이하로 형성될 수 있다.Here, the grain size may be 15 nm or less when the measurement range of the elongation percentage is 100%.

나아가, 제2 레이어의 두께는 그레인 크기가 13nm 이하로 형성될 수 있도록 25nm 이하로 형성될 수 있다.Further, the thickness of the second layer may be formed to be 25 nm or less so that the grain size may be 13 nm or less.

또한, 크랙의 밀도가 1 * 10^ 7 개/m 이상인 경우 크랙의 폭이 5 * 10-8m/개 이하가 될 수 있다.Also, when the density of the crack is 1 * 10 ^ 7 / m or more, the width of the crack may be 5 * 10 -8 m / piece or less.

그리고, 제2 레이어는 백금으로 구성될 수 있다.The second layer may be composed of platinum.

또한 제2 레이어는 스퍼터링을 이용하여 증착될 수 있다. The second layer may also be deposited using sputtering.

추가로, 변형률 측정센서를 피부에 위치시키는 단계, 변형률 측정센서의 변형에 따라 달라지는 저항변화를 측정하는 단계 및 저항값을 수신하여 저항변화의 패턴을 비교하여 매칭되는 데이터를 출력하는 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 방법이 제공될 수 있다.In addition, the method includes the steps of positioning a strain measuring sensor on the skin, measuring a resistance change depending on a strain of the strain measuring sensor, and comparing the resistive value with a resistance change pattern to output matched data. A data processing method using a strain measurement sensor can be provided.

그리고, 측정된 저항값을 기준저항값을 기준으로 제1 저항값 및 제2 저항값으로 구별하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include the step of distinguishing the measured resistance value from the first resistance value and the second resistance value based on the reference resistance value.

본 발명에 따른 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템 및 이를 이용한 데이터 처리 방법은 적은 힘으로 변형이 가능하고 민감도가 높은 변형률 측정센서를 이용하여 신체의 움직임을 측정할 수 있으므로, 간단하고 작은 근육의 움직임을 데이터화 하여 전송할 수 있는 방법으로 활용될 수 있다.The data processing system using the strain measuring sensor applied to the body according to the present invention and the data processing method using the strain measuring body according to the present invention can measure the motion of the body using the strain measuring sensor which can be deformed with a small force and has high sensitivity, It can be utilized as a method of transmitting the data of small muscle movements.

도 1은 본 발명에 따른 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템의 개념을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따라 측정된 저항값을 패턴화하는 개념이 나타난 그래프이다.
도 3은 눈과 손가락에 적용하여 모스코드와 매칭한 결과를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 다른 실시예인 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 방법의 순서도이다.
도 5는 변형율 측정센서의 사시도이다.
도 6은 변형률 측정센서의 제2 레이어에 발생된 크랙을 확대하여 촬영한 사진이다.
도 7은 변형률 측정센서의 제2 레이어에 발생된 크랙을 비교한 사진이다.
도 8은 크랙구조와 저항변화의 개념을 나타낸 도면이다.
도 9는 제2 레이어의 그레인 사이즈가 도시된 도면이다.
도 10은 제2 레이어의 그레인 사이즈와 크랙 사이즈, 최대 변형률 및 두께의 관계에 대한 그래프이다.
도 11은 변형율 측정센서의 변형율-스트레스가 나타난 도면이다.
도 12는 변형율 측정센서의 반복신장시 저항변화가 나타난 도면이다.
도 13은 변형율 측정센서의 변형에 따른 저항변화를 나타낸 것이다.
도 14는 제2 레이어를 다른 재질로 구성했을 때의 그레인 사이즈를 나타낸 도면이다.
도 15는 변형율 측정센서의 제조방법의 순서도이다.
도 16은 변형율 측정센서의 제조되는 모습을 개략적으로 도시한 단면도이다.
1 is a block diagram showing a concept of a data processing system using a strain measuring sensor applied to a body according to the present invention.
2 is a graph showing the concept of patterning resistance values measured according to the present invention.
Fig. 3 is a diagram showing a result of matching with Morse code by applying to eyes and fingers.
4 is a flowchart of a data processing method using a strain measuring sensor applied to a body according to another embodiment of the present invention.
5 is a perspective view of a strain measuring sensor.
6 is a photograph of a crack generated in the second layer of the strain measuring sensor in an enlarged manner.
7 is a photograph showing cracks generated in the second layer of the strain measuring sensor.
8 is a view showing the concept of crack structure and resistance change.
Fig. 9 is a diagram showing the grain size of the second layer.
10 is a graph showing the relationship between the grain size of the second layer, the crack size, the maximum strain and the thickness.
11 is a view showing strain rate-stress of a strain measuring sensor.
12 is a diagram showing a change in resistance when the strain measuring sensor is repeatedly stretched.
Fig. 13 shows the resistance change according to the deformation of the strain measuring sensor.
14 is a view showing the grain size when the second layer is made of different materials.
15 is a flowchart of a method of manufacturing a strain measuring sensor.
16 is a cross-sectional view schematically showing a state in which a strain measuring sensor is manufactured.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템 및 이를 이용한 데이터 처리 방법에 대하여, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 이하의 실시예의 설명에서 각각의 구성요소의 명칭은 당업계에서 다른 명칭으로 호칭될 수 있다. 그러나 이들의 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 변형된 실시예를 채용하더라도 균등한 구성으로 볼 수 있다. 또한 각각의 구성요소에 부가된 부호는 설명의 편의를 위하여 기재된다. 그러나 이들 부호가 기재된 도면상의 도시 내용이 각각의 구성요소를 도면내의 범위로 한정하지 않는다. 마찬가지로 도면상의 구성을 일부 변형한 실시예가 채용되더라도 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 균등한 구성으로 볼 수 있다. 또한 당해 기술분야의 일반적인 기술자 수준에 비추어 보아, 당연히 포함되어야 할 구성요소로 인정되는 경우, 이에 대하여는 설명을 생략한다.Hereinafter, a data processing system using a strain measuring sensor applied to a body according to an embodiment of the present invention and a data processing method using the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the embodiments, the names of the respective components may be referred to as other names in the art. However, if there is a functional similarity and an equivalence thereof, the modified structure can be regarded as an equivalent structure. In addition, reference numerals added to respective components are described for convenience of explanation. However, the contents of the drawings in the drawings in which these symbols are described do not limit the respective components to the ranges within the drawings. Likewise, even if the embodiment in which the structure on the drawing is partially modified is employed, it can be regarded as an equivalent structure if there is functional similarity and uniformity. Further, in view of the level of ordinary skill in the art, if it is recognized as a component to be included, a description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명에 따른 신체에 적용되는 변형률 측정센서(100)를 이용한 데이터 처리 시스템의 개념을 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram showing a concept of a data processing system using a strain measuring sensor 100 applied to a body according to the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 신체에 적용되는 변형률 측정센서(100)를 이용한 데이터 처리 시스템은 복수의 센서부, 측정부(200), 처리부(300) 및 출력부(400)를 포함하여 구성될 수 있다.A data processing system using a strain measuring sensor 100 applied to a body according to the present invention includes a plurality of sensor units, a measuring unit 200, a processing unit 300, and an output unit 400, .

복수의 센서부 각각은 변형률 측정센서(100)를 포함하여 구성되며, 센서(100)는 신체에 부착되어 신체의 움직임을 측정할 수 있도록 구성된다. 복수의 센서(100)는 신체의 표면에 직접 부착되거나, 신체의 각 부분에 착용하는 착용부에 부착되며, 신체가 움직임에 따라 변형이 되도록 구성된다. 각 센서(100)는 벤딩 및 인장이 이루어질 수 있도록 구성되며, 벤딩 및 인장함에 따라 저항값이 달라져 인장정도를 측정할 수 있도록 구성된다. 복수의 센서(100)는 신체의 표면에 부착되어 사용자의 움직임에 따라 변형이 이루어질 때 사용자에게 이물감이 느껴지지 않도록 작은 힘에도 변형이 가능하도록 구성될 수 있다. 센서(100)는 관절 수준의 움직임과 얼굴 수준의 움직임을 모두 측정 가능할 수 있도록 구성된다. 따라서 안면 근육 중 가장 작은 힘으로 움직이는 근육에 의해 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수 있으며, 일 예로 안면 근육중 일부의 움직임에 의해 눈꺼풀이 움직일 때, 이러한 움직임에도 변형이 가능한 강도로 구성 될 수 있다. 한편, 복수의 센서부는 다양한 크기 및 다양한 강도로 구성될 수 있다. 즉 안면 수준의 근육에 적용시에는 보다 작고 민감한 센서(100)로 구성되며, 무릎이나 팔꿈치와 같은 부위에는 안면 수준의 근육보다 훨씬 큰 힘이 작용하므로, 보다 둔감한 센서(100)로 구성될 수 있다.Each of the plurality of sensor units is configured to include a strain measuring sensor 100, and the sensor 100 is attached to the body so as to measure the movement of the body. The plurality of sensors 100 are attached to the wearer's body directly attached to the surface of the body or worn on each part of the body, and configured so that the body deforms with movement. Each of the sensors 100 is configured to be able to bend and stretch, and is configured to measure the degree of tension by varying resistance values as it is bent and stretched. The plurality of sensors 100 may be attached to the surface of the body so that the sensor 100 can be deformed even with a small force so that the user does not feel a sense of foreign body when the user's deformation is performed. The sensor 100 is configured to be able to measure both joint-level and face-level movements. Therefore, the facial muscles can be configured to be deformed by the muscles moving with the smallest force. For example, when the eyelids move due to the movement of a part of the facial muscles, the muscles can be deformed to such a degree of motion. On the other hand, the plurality of sensor units can be configured with various sizes and various strengths. In other words, when applied to muscles at the level of the face, it is composed of a smaller and more sensitive sensor 100. Since a force much greater than muscle at the level of the face is applied to parts such as a knee or an elbow, have.

한편 이러한 센서(100)의 구성에 대하여는 차후 도 5를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.The configuration of the sensor 100 will be described in detail with reference to FIG.

측정부(200)는 복수의 센서(100) 각각에 전압을 인가하여 센서(100)의 저항을 실시간으로 측정가능하도록 구성된다. 복수의 센서(100) 각각의 변형에 의해 저항이 달라지므로, 이러한 저항을 측정할 수 있도록 구성된다. 한편, 센서(100)의 크기 에 따라 각각 다른 크기의 전기 에너지를 인가하여 저항을 측정할 수 있도록 구성된다.The measuring unit 200 is configured to be able to measure the resistance of the sensor 100 in real time by applying a voltage to each of the plurality of sensors 100. Since the resistance of each of the plurality of sensors 100 is varied by the deformation of each of the plurality of sensors 100, the resistance can be measured. On the other hand, it is constituted to be able to measure resistance by applying electrical energy of different magnitudes according to the size of the sensor 100.

처리부(300)는 연속적으로 측정된 저항값을 처리하여 데이터화 할 수 있도록 구성된다. 센서(100)로부터 연속적으로 발생되는 아날로그 신호를 디지털화 할 수 있도록 구성되며, 기준값을 설정하고 기준값+1의 개수만큼의 저항값으로 구분하여 데이터화 할 수 있다. 이때 복수의 저항값으로 구분하고, 각각의 저항값의 지속시간 및 발생순서에 따라 패턴화 시킬 수 있다. 또한 처리부(300)는 룩업테이블을 포함하여 구성될 수 있으며, 룩업테이블에는 저항값의 패턴화된 값에 1:1로 대응하는 고유의 데이터값이 저장될 수 있다. 일 예로 알파벳, MORSE 부호가 될 수 있다. 한편 이와 같은 저항값의 처리는 차후 도 2 및 도 3을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.The processing unit 300 is configured to process the continuously measured resistance value and to digitize it. The analog signal generated continuously from the sensor 100 can be digitized. The reference value can be set and divided into resistance values corresponding to the number of reference values +1. At this time, the resistances are divided into a plurality of resistances, and the resistances can be patterned according to the duration and the order of occurrence of the resistances. In addition, the processing unit 300 may be configured to include a look-up table, and a unique data value corresponding to the patterned value of the resistance value in a 1: 1 manner may be stored in the look-up table. For example, it can be an alphabet or MORSE code. The processing of the resistance value will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3. FIG.

출력부(400)는 처리부(300)에서 저항변화의 패턴을 이용하여 매칭된 데이터를 수신하고 이를 출력할 수 있도록 구성된다. 출력부(400)는 시각, 청각 등 사람이 인지가능한 다양한 값으로 출력될 수 있으며, 별도의 시각화 또는 청각화 등으로 전환하기 위한 신호를 생성하여 출력될 수 있다. 다만, 이러한 출력부(400)의 구성은 널리 쓰이는 구성이므로 더 이상의 상세한 설명은 생략하도록 한다.The output unit 400 is configured to receive the matched data using the pattern of the resistance change in the processing unit 300 and output the matched data. The output unit 400 may be output with various values recognizable by the user such as time, hearing, etc., and may be output by generating a signal for switching to another visualization or audition. However, since the configuration of the output unit 400 is widely used, a detailed description thereof will be omitted.

도 2는 본 발명에 따라 측정된 저항값을 패턴화하는 개념이 나타난 그래프이다.2 is a graph showing the concept of patterning resistance values measured according to the present invention.

도시된 바와 같이, 신체 움직임에 의해 저항값은 연속적으로 다양한 크기로 변화하게 된다. 이때 달라지는 저항값은 변형률 측정센서(100)가 신장되는 길이에 따라 달라질 수 있다. 이때 사람의 신체는 부위별로 그 신장률이 달라지므로, 절대적인 저항의 값보다 저항의 상대변형률을 이용하여 패턴화 하는 것이 바람직하다.As shown, resistance values vary continuously in various sizes due to body movements. The resistance value may vary depending on the length of the strain measuring sensor 100. In this case, since the elongation of the human body varies depending on the site, it is preferable to pattern the relative strain of the resistance rather than the absolute resistance value.

도 2 (a)는 기준저항값이 한 개인 경우, 도 2 (b)는 기준저항값이 두 개인 경우에 따라 저항이 구별되는 그래프가 도시되어 있다. 2 (a) shows a graph in which the reference resistance value is one, and FIG. 2 (b) shows a graph in which the resistance is distinguished in the case of two reference resistance values.

저항에서 측정되는 값에 따라 상대적인 저항 변형률에 대한 그래프가 나타나게 되며, 이를 중심으로 한 개의 기준저항값이 결정되면 기준저항값을 기준으로 높은 범위의 제1 저항값(R1), 낮은 범위의 제2 저항값(R2)으로 구분될 수 있다. 따라서 제1 저항값(R1) 및 제2 저항값(R2)이 각각 유지되는 시간이 구별될 수 있다. 또한 각각의 저항값의 유지시간과 순차적으로 발생하는 순서에 따라서 데이터가 달라질 수 있다. 또한 두 개 이상의 기준저항값이 설정되는 경우 그보다 한 개의 구간이 더 추가되게 되며, 도 2 (b)의 경우 기준저항값은 제1 기준저항값, 제2 기준저항값으로 구성되며, 이를 기준으로 가장 높은 순서대로 제1 저항값(R1), 제2 저항값(R2) 및 제3 저항값으로 구분될 수 있다. 이때 저항값은 저항값의 변화율(초기 저항값과 센서(100)가 변형되었을 때 저항값의 비율)에 따라 구분되었으나, 절대적인 저항값의 범위에 따라서도 결정될 수 있다.A graph of the relative resistance strain is displayed according to the value measured in the resistor. When one reference resistance value is determined based on the resistance value, a first resistor value R1 in a high range and a second resistance value R1 in a low range And a resistance value R2. Therefore, the time at which the first resistance value R1 and the second resistance value R2 are respectively maintained can be distinguished. In addition, the data may be varied depending on the holding time of each resistance value and the sequence that occurs sequentially. In addition, when two or more reference resistance values are set, one more interval is added. In the case of FIG. 2 (b), the reference resistance value is composed of a first reference resistance value and a second reference resistance value, The first resistance value R1, the second resistance value R2, and the third resistance value in the highest order. At this time, the resistance value is divided according to the change rate of the resistance value (the ratio of the initial resistance value to the resistance value when the sensor 100 is deformed), but it can also be determined according to the absolute resistance value range.

처리부(300)는 소정 시간간격동안의 패턴을 분석하며, 소정시간간격 이후에는 패턴을 재인식하여 정규화된 데이터로 변환시킬 수 있도록 구성될 수 있으며, 다수의 패턴에 대응하는 룩업테이블을 포함하여 구성될 수 있다.The processing unit 300 may be configured to analyze a pattern during a predetermined time interval and to convert the pattern into normalized data by re-recognizing the pattern after a predetermined time interval. The processing unit 300 may include a lookup table corresponding to a plurality of patterns .

도 3은 눈과 손가락에 적용하여 모스코드와 매칭한 결과를 도시한 도면이다.Fig. 3 is a diagram showing a result of matching with Morse code by applying to eyes and fingers.

도시된 바와 같이, 룩업테이블에는 모스(Morse) 부호가 포함되어 있으며, 소정시간 간격동안을 설정하여 눈과 손의 움직임에 의한 저항값의 변화를 모스부호로 변환할 수 있다.As shown in the figure, the look-up table includes a Morse code, and the change of the resistance value due to the motion of the eyes and the hand can be converted into the Morse code by setting the predetermined time interval.

눈 또는 손의 움직임에 의해 저항값이 달라지면, 이를 제1 저항값(R1) 및 제2 저항값(R2)으로 구별하며, 각 저항값의 1회 지속시간에 따라 Dash와 Dot으로 구별하여 모스부호에 매칭한 뒤 이에 대응하는 알파벳으로 출력할 수 있게 된다.If the resistance value is changed by the eye or the movement of the hand, it is distinguished by the first resistance value R1 and the second resistance value R2, and it is distinguished by Dash and Dot according to the duration time of each resistance value, And then output it to the corresponding alphabet.

이때 손가락에서의 변형률이 크므로 눈꺼풀에 적용된 센서(100)보다 상대적으로 큰 저항변형률인 50% 근처에서 기준저항값이 설정되며, 눈꺼풀의 경우에는 25% 근처에서 기준저항값이 설정되어 제1 저항값(R1)과 제2 저항값(R2)을 구분하게 된다. 한편 이러한 수치는 일 예이며 다양한 수치로 적용될 수 있다.At this time, since the strain on the finger is large, the reference resistance value is set near 50%, which is relatively larger than the resistance strain applied to the eyelid 100. In the case of eyelids, the reference resistance value is set near 25% The value R1 and the second resistance value R2 are distinguished from each other. On the other hand, these values are merely examples and can be applied in various values.

다만, 전술한 예에서는 저항값을 모스 부호로 매칭시키는 예에 대하여 설명하였으나, 저항변형률에 따라 2진법, 3진법 등 다양한 데이터와 매칭시킬 수 있다.In the above example, the resistance value is matched with the Morse code. However, the resistance value may be matched with various data such as binary, ternary, and the like depending on the resistance strain.

도 4는 본 발명에 따른 다른 실시예인 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 생성방법의 순서도이다4 is a flowchart of a data generation method using a strain measurement sensor applied to a body according to another embodiment of the present invention

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 방법은 변형률 측정센서를 위치시키는 단계(S1000), 저항변화를 측정하는 단계(S2000), 저항값을 구별하는 단계(S3000), 매칭단계(S4000) 및 출력단계(S5000)를 포함하여 구성될 수 있다.As shown in the figure, a data processing method using a strain measuring sensor applied to a body according to the present invention includes a step (S1000) of measuring a strain measurement sensor, a step S2000 of measuring a resistance change, a step S3000 ), A matching step S4000, and an outputting step S5000.

변형률 측정센서를 위치시키는 단계(S1000)는 신체의 다양한 부분에 적용될 수 있도록 벤딩 및 신장이 가능한 변형률 측정센서를 신체에 밀착시키는 단계에 해당한다. 변형률 측정센서는 신체의 표면, 즉 피부에 직접 부착되거나, 글러브와 같은 착용부에 구비되어 신체의 표면에 밀착될 수 있다. 이때 사용되는 변형률 측정센서는 이하 도 5이후부터 기술할 나노크랙을 이용한 고 민감도, 고변형률 측정센서가 이용될 수 있다.The step of placing the strain measuring sensor (S1000) corresponds to a step of bringing a bending and stretchable strain measuring sensor into close contact with the body so that it can be applied to various parts of the body. The strain measuring sensor may be attached directly to the surface of the body, that is, to the skin, or to a wear part such as a glove, and to the surface of the body. The strain measuring sensor used at this time may be a high sensitivity, high strain measuring sensor using a nano crack, which will be described hereinafter with reference to FIG.

저항변화를 측정하는 단계(S2000)는 변형률 측정센서에 전압을 인가하여 저항을 측정하는 단계에 해당한다. 이때 측정되는 저항은 초기 저항값을 기준으로 상대적인 변화율로 계산될 수 있다.The step of measuring the resistance change (S2000) corresponds to the step of measuring the resistance by applying a voltage to the strain measuring sensor. At this time, the measured resistance can be calculated as a relative change rate based on the initial resistance value.

저항값을 구별하는 단계(S3000)는 신체부위마다 움직임에 따른 변형정도가 다르므로, 그에 대응하여 저항값의 최대값과 저항값의 최소값을 근거로 중간값인 기준저항값을 설정하는 단계에 해당한다. 기준저항값을 기준으로 제1 저항값과 제2 저항값으로 구분될 수 있다. 한편, 이때 저항값은 옴 단위의 저항값 뿐만 아니라 저항의 상대적인 변화율이 될 수 있다.The step of discriminating the resistance value (S3000) corresponds to the step of setting the reference resistance value, which is an intermediate value, based on the maximum value of the resistance value and the minimum value of the resistance value, do. And may be divided into a first resistance value and a second resistance value based on a reference resistance value. On the other hand, the resistance value at this time can be a resistance change rate in ohms as well as a relative resistance change rate.

매칭단계(S4000)는 측정된 저항값이 제1 저항값과 제2 저항값으로 구분되면 이를 정규화하여 저장되어 있는 데이터와 매칭시키는 단계에 해당한다. 제1 저항값 및 제2 저항값의 지속시간, 발생순서로 결정되는 패턴과 저장된 데이터를 비교하여 데이터를 매칭하게 된다.In the matching step S4000, if the measured resistance value is divided into the first resistance value and the second resistance value, it corresponds to a step of normalizing and matching the stored resistance value. The data is matched by comparing the stored data with a pattern determined by the order of occurrence of the first resistance value and the second resistance value.

출력단계(S5000)는 매칭된 데이터를 출력하는 단계이다.The output step S5000 is a step of outputting matched data.

이하에서는 본 발명에 적용되는 변형률 측정센서에 대하여 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, a strain measuring sensor according to the present invention will be described in detail.

도 5는 본 발명에 따른 변형율 측정센서의 사시도이다.5 is a perspective view of a strain measuring sensor according to the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 변형율 측정센서(100)는 제1 레이어(10), 제2 레이어(20)를 포함하여 구성될 수 있다.As shown in the figure, the strain measuring sensor 100 according to the present invention may include a first layer 10 and a second layer 20.

제1 레이어(10)와 제2 레이어(20)는 서로 부착되어 있으며, 변형율 측정시 함께 신장되도록 구성된다.The first layer (10) and the second layer (20) are attached to each other and are configured to extend together when measuring the strain rate.

제1 레이어(10)는 측정 대상으로부터 외력을 받아 신장될 수 있도록 신축성 부재로 구성되며, 이하 기술할 제2 레이어(20)의 저항 변화에 전기적으로 영향을 미치지 않도록 비전도성 부재로 구성될 수 있다. The first layer 10 is composed of a stretchable member so that it can receive an external force from the measurement object and can be constituted by a nonconductive member so as not to electrically affect the resistance change of the second layer 20, .

제2 레이어(20)는 전도성 재질로 구성되며 길이가 신장됨에 따라 복수의 크랙(30)의 폭이 넓어짐으로써 자체 저항이 증가되도록 구성된다. 이때 복수의 크랙(30)은 제2 레이어(20)를 제1 레이어(10)에 부착시킨 후 신장시켜 발생된 것을 이용한다.The second layer 20 is made of a conductive material and has a plurality of cracks 30 having a larger width as the length of the second layer 20 is increased. At this time, a plurality of cracks 30 are formed by attaching the second layer 20 to the first layer 10 and stretching them.

제2 레이어(20)는 변형율 측정범위 내에서 신장되더라도 전류의 흐름이 완전히 차단되지 않도록 구성된다. 즉 한 부분에서 과도하게 신장되어 전기적으로 단절되지 않도록 복수의 크랙(30)이 밀집되도록 구성된다. 한편, 이러한 특징을 갖도록 적절한 재료를 선정할 수 있으며, 금, 은, 백금과 같은 전도성과 연성이 뛰어난 재료를 포함하여 구성될 수 있다. 본 실시예에서는 백금을 포함하여 구성되어 있다. The second layer 20 is configured such that the current flow is not completely blocked even if it is stretched within the strain measurement range. That is, a plurality of cracks 30 are densely packed so as not to be electrically disconnected due to excessive elongation at one portion. On the other hand, an appropriate material can be selected to have such a characteristic, and it can be composed of a material having excellent conductivity and ductility such as gold, silver and platinum. In the present embodiment, platinum is included.

복수의 크랙(30)은 제2 레이어(20)의 길이가 신장되는 방향과 대략적으로 수직한 방향성을 가지며 형성된다. 따라서 제2 레이어(20)의 신장시 크랙(30)의 폭이 증가함에 따라 접촉하는 면적이 줄어들게 되어, 저항의 크기를 결정하는 유효단면적이 감소하여 자체 저항이 증가하게 된다. 반대로 원래의 길이로 회귀시 크랙(30)의 폭이 감소하여 접촉하는 면적이 넓어지게 되므로, 유효단면적이 증가하게 되어 자체 저항이 감소하게 된다. The plurality of cracks 30 are formed with a direction substantially perpendicular to the direction in which the length of the second layer 20 is elongated. Accordingly, as the width of the cracks 30 increases, the contact area decreases. Therefore, the effective cross-sectional area for determining the size of the resistance decreases and the self-resistance increases. On the contrary, the width of the cracks 30 decreases and the contact area becomes wider when returning to the original length. Therefore, the effective cross-sectional area increases and the self-resistance decreases.

이러한 크랙(30)의 작용, 기능 및 형성과정에 대하여는 차후 상세히 설명하기로 한다. The function, function and formation process of the crack 30 will be described in detail later.

제1 레이어(10)는 변형율 측정 대상에 고정되어 설치될 수 있다. 측정 대상의 길이 신장에 따라 제1 레이어(10)가 늘어나게 된다. 이때 제1 레이어(10)에 부착된 제2 레이어(20)가 함께 신장되면서 저항 값이 달라지게 되며, 제2 레이어(20)의 양측에 외부 기기가 연결되어 저항변화를 측정하도록 구성될 수 있다.The first layer 10 may be fixedly mounted on a strain measurement object. The first layer 10 is stretched depending on the length of the object to be measured. At this time, the resistance value of the second layer 20 attached to the first layer 10 may be increased and the external device may be connected to both sides of the second layer 20 to measure the resistance change .

다시 도 5를 살펴보면 제2 레이어(20)는 제1 레이어(10)에 외력이 작용하는 지점과 소정거리 이격되어 부착될 수 있다. 따라서 외력의 작용에 의해 제2 레이어(20)에 발생될 수 있는 응력집중, 부분적인 파손 등을 방지할 수 있다. Referring to FIG. 5 again, the second layer 20 may be attached to the first layer 10 at a predetermined distance from a point where an external force acts. Therefore, stress concentration, partial breakage, and the like that may be generated in the second layer 20 due to the action of external force can be prevented.

또한, 제2 레이어(20)는 제1 레이어(10)의 모서리로부터 소정거리 이격되어 부착될 수 있다. 제1 레이어(10)를 절단할 때, 절단면이 거칠어질 수 있으며, 거친 모서리에 제2 레이어(20)가 부착된 경우, 응력집중 등으로 적절한 성능을 발휘할 수 있는 문제점을 방지하기 위함이다. Also, the second layer 20 may be attached to the first layer 10 at a predetermined distance from the edge of the first layer 10. When the first layer 10 is cut, the cut surface can be roughened, and when the second layer 20 is adhered to a rough edge, it is possible to exhibit proper performance due to stress concentration or the like.

이하에서는 도 6은 내지 도 10을 참조하여 변형율 측정센서(100)의 기능 및 작용에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the function and operation of the strain measuring sensor 100 will be described in detail with reference to FIGS.

도 6은 본 발명에 따른 제2 레이어(20)에 발생된 크랙(30)을 확대하여 촬영한 사진이다.6 is an enlarged photograph of the crack 30 generated in the second layer 20 according to the present invention.

도 6은 (a)에는 변형율 측정센서(100)의 길이가 20% 신장되었을 때의 모습, 도 6은 (b)에는 변형율 측정센서(100)의 길이가 50% 신장되었을 때의 모습이 도시되어 있다. 우상측에 나타난 스케일 바의 길이는 5μm이다. 6 (a) shows a state when the strain measuring sensor 100 is stretched by 20% in length, and FIG. 6 (b) shows a strain when the strain measuring sensor 100 is stretched by 50% have. The length of the scale bar on the upper right side is 5 μm.

제2 레이어(20)에는 도시된 바와 같은 복수의 크랙(30)이 균일하게 분포되어 있다. 크랙(30)은 제2 레이어(20)가 신장되는 방향과 대체로 수직한 방향으로 형성되어 있다. 전술한 바와 같이 크랙(30)은 제2 레이어(20)가 신장시 신장되는 방향의 폭이 넓어져 접촉면적이 감소함으로써 저항이 증가되도록 구성되며, 회기시에는 반대로 폭이 좁아짐으로써 저항이 감소되도록 구성될 수 있다. A plurality of cracks 30 as shown in the second layer 20 are uniformly distributed. The cracks 30 are formed in a direction substantially perpendicular to the direction in which the second layer 20 is stretched. As described above, the crack 30 is configured such that the resistance is increased by decreasing the contact area by increasing the width in the direction in which the second layer 20 is elongated during extension, and reducing the resistance by decreasing the width Lt; / RTI >

크랙(30)은 제2 레이어(20)의 일측에서부터 타측을 가로지르는 방향으로 형성되어 있으나, 제2 레이어(20)가 파단되지는 않도록 형성된다. 따라서 크랙(30)의 폭이 넓어지더라도 어느 하나의 크랙(30)에 의해 제2 레이어(20)에 흐르는 전류가 완전히 차단되지 않는다. 즉 제2 레이어(20)가 신장되더라도 크랙(30)이 형성되지 않는 부분으로 전류가 통과될 수 있도록, 제2 레이어(20)의 폭보다 짧은 길이로 형성된 복수의 크랙(30)이 형성된다.The cracks 30 are formed in a direction transverse to one side of the second layer 20, but are formed so as not to break the second layer 20. Therefore, even if the width of the crack 30 is widened, the current flowing through the second layer 20 is not completely blocked by any one of the cracks 30. A plurality of cracks 30 having a length shorter than the width of the second layer 20 are formed so that a current can pass through a portion where the crack 30 is not formed even if the second layer 20 is elongated.

도 7은 본 발명에 따른 제2 레이어(20)에 발생된 크랙(30)을 비교한 사진이며, 길이가 20% 신장되었을 때의 모습이 나타나 있다.FIG. 7 is a photograph of cracks 30 generated in the second layer 20 according to the present invention, and shows a state when the length is 20% elongated.

도 7(a)는 제2 레이어(20)에 형성된 크랙(30)의 폭이 부적절하게 넓은 모습이 도시되어 있으며, 도 7(b)는 제2 레이어(20)에 형성된 크랙(30)의 폭이 적절하게 구성되며, 균일하고 촘촘하게 형성되어 있는 모습이 도시되어 있다. 7A shows a width of the crack 30 formed on the second layer 20 in an inadequately wider form and FIG. 7B shows a width of the crack 30 formed on the second layer 20 Are formed appropriately and are formed in a uniform and dense manner.

도 7(a)와 같이 크랙(30)의 폭이 부적절하게 큰 경우에는 어느 하나의 크랙(30)에 의해 부분적으로 파단이 일어나게 된다. 부분적 파단으로 인해 해당 부분에서는 전류의 흐름이 차단되며, 전체적으로는 5%이내의 적은 변형에도 불구하고 측정되는 제2 레이어(20)의 저항이 급격하게 증가하게 된다. 이는 측정범위가 변형율 5% 이상이 되면 측정이 불가능하게 됨을 뜻한다. When the width of the crack 30 is inadequately large as shown in FIG. 7 (a), the crack 30 is partially broken by one of the cracks 30. The flow of the current is cut off due to the partial rupture, and the resistance of the second layer 20, which is measured in spite of the small deformation within 5% as a whole, sharply increases. This means that if the measurement range exceeds 5% of strain, the measurement becomes impossible.

반면 도 7(b)와 같이 크랙(30)이 도 7(a)보다 조밀하게 형성된 경우에는, 동일한 신장률(20%)에도 불구하고 더 많은 수의 크랙(30)의 폭이 균일하게 증가하여 제2 레이어(20)상에서 크랙(30)과 크랙(30) 사이에 전류가 흐를 수 있는 다양한 경로가 형성될 수 있으므로 안정적으로 전류가 흘러갈 수 있게 된다. On the other hand, when the crack 30 is denser than that shown in FIG. 7 (a) as shown in FIG. 7 (b), the width of a larger number of cracks 30 is uniformly increased in spite of the same elongation (20% Various paths can be formed between the crack 30 and the crack 30 on the two layers 20 so that the current can flow stably.

이와 같은 크랙(30)의 폭과 밀집도는 측정 대상의 신장률에 따라 다양하게 구성될 수 있다. 예를들어 최대 신장률 50%의 측정범위를 가질 때 크랙(30)의 폭이 최대 변형률로 신장된 상태에서 50nm 이상으로 형성된 경우, 변형률 측정범위 내에서 급격한 저항변화가 발생하여 정밀한 측정이 어려워지게 된다. 따라서 이러한 경우, 크랙(30)의 폭은 50nm 이하로 구성되는 것이 바람직하다.The width and the density of the cracks 30 may be varied depending on the elongation of the object to be measured. For example, when the width of the crack 30 is 50 nm or more when the maximum elongation is 50% and the width of the crack 30 is elongated to the maximum strain, a rapid change in resistance occurs within the strain measurement range, which makes precise measurement difficult . Therefore, in such a case, the crack 30 preferably has a width of 50 nm or less.

도 8은 크랙구조와 저항변화의 개념을 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이, 제2 레이어상에 발생하는 크랙은 크랙과 아일랜드(island)로 구분될 수 있으며, 크랙은 그레인 사이에 공백을 뜻하며 아일랜드는 크랙의 폭이 넓어지더라도 연결되어 있는 부분을 뜻한다.8 is a view showing the concept of crack structure and resistance change. As shown, the cracks occurring on the second layer can be divided into cracks and islands, cracks are spaces between the grains, and islands are connected even if the cracks are wider .

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서 R은 전체 저항을 뜻하며, R1, R2, Rc는 아일랜드의 저항, 두 인접한 아일랜드간 저항, 두 인접한 크랙간의 저항을 뜻한다.Where R is the total resistance, and R1, R2, and Rc are the resistance of the island, the resistance between two adjacent islands, and the resistance between two adjacent cracks.

이때

Figure pat00002
이므로, 전체 저항은 다음과 같이 나타낼 수 있다.At this time
Figure pat00002
Therefore, the total resistance can be expressed as follows.

Figure pat00003
Figure pat00003

Figure pat00004
Figure pat00004

따라서 50%의 신장률을 가질 때 실험결과로부터, R1는 약 4.94kΩ, R2는 2.96kΩ/% ㅧ 변형률(%)을 얻을 수 있다. Therefore, from the experimental results, when the elongation at 50% is obtained, R1 is about 4.94 kΩ and R2 is 2.96 kΩ /% strain (%).

이하에서는 본 발명에 따른 고 변형률 측정센서(100)의 크랙과 그레인(1) 사이즈에 대하여 도 9 및 도 10을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, the size of cracks and grains (1) of the high strain rate measurement sensor 100 according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 9 and 10. FIG.

도 9는 제2 레이어(20)의 그레인(1) 사이즈가 도시된 도면이다. 도 9에는 제2 레이어(20)를 백금을 이용하여 그레인(1) 사이즈(Grain Size)가 각각 다르게 형성시킨 후 제1 레이어(10)를 50%의 길이로 인장시켜 크랙(30)이 발생되었을 때의 모습이 나타나 있다. 9 is a view showing the size of the grain 1 of the second layer 20. 9 shows a case where cracks 30 were generated by stretching the first layer 10 to a length of 50% after the second layer 20 was formed by using platinum to have different grain sizes The appearance of the time is shown.

도시된 바와 같이, 그레인(1) 사이즈가 커짐에 따라 같은 변형률인 경우에도 발생되는 크랙(30)의 사이즈가 다르게 구성된다. 여기서 크랙(30)의 사이즈는 발생되는 크랙(30)의 폭을 말하며, 크랙(30)의 발생위치는 무작위로 전영역에 균일하게 발생된다. 이때, 그레인(1) 사이즈에 따라 단위 길이당 발생되는 크랙(30)의 수로 정의되는 크랙(30)밀도가 달라지게 된다. 이때 제2 레이어(20)의 인장된 길이에 대응하여 미시적으로는 발생된 다수의 크랙(30) 각각의 폭이 넓어지게 된다. 따라서 크랙(30)밀도가 낮은 경우, 즉 크랙(30)의 수가 적은 경우 동일한 길이로 인장되기 위하여 크랙(30)의 폭이 넓어지게 되며, 반대로 크랙(30)의 수가 많은 경우 동일한 길이로 인장되기 위하여 크랙(30)의 폭이 작아질 수 있게 된다. 제2 레이어(20)에서 최초 인장시 발생되는 크랙(30)은 그레인(1)과 그레인(1) 사이의 결합부분에서부터 발생하게 되므로, 크랙(30)밀도는 그레인(1) 사이즈와 밀접한 관련이 있게 된다. 그레인(1) 사이즈가 크면 클수록 크랙(30)밀도는 낮아지게 된다. 한편 하나의 크랙(30)의 관점에서 살펴보면, 하나의 크랙(30)의 폭은 신장률에 따라 소정 범위 내로 이루어 져야 한다. 크랙(30)밀도가 1 * 107 개/m 이상인 경우, 아일랜드를 제외하고 변형률 측정센서의 전체적으로 신장된 길이를 각각의 크랙이 분할하여 차지하게 되며 하나의 크랙(30)의 폭은 5*10-8m 이하가 된다. As shown in FIG. 3, as the size of the grain 1 increases, the size of the crack 30 generated even when the grain 1 has the same strain is different. Here, the size of the crack 30 refers to the width of the generated crack 30, and the generation position of the crack 30 is randomly generated uniformly in the entire region. At this time, the density of cracks 30 defined by the number of cracks 30 generated per unit length varies depending on the size of the grain 1. At this time, the width of each of the plurality of cracks 30 generated microscopically corresponding to the stretched length of the second layer 20 is widened. Therefore, when the density of the cracks 30 is low, that is, when the number of the cracks 30 is small, the width of the cracks 30 is widened to be stretched to the same length. On the contrary, when the number of cracks 30 is large, The width of the crack 30 can be reduced. The crack 30 generated at the initial tensioning in the second layer 20 occurs from the joint portion between the grain 1 and the grain 1 so that the density of the crack 30 is closely related to the size of the grain 1 . The larger the size of the grain (1), the lower the density of the crack (30). On the other hand, from the viewpoint of one crack 30, the width of one crack 30 must be within a predetermined range according to the elongation. If the density of the crack (30) is more than 1 * 10 7 / m, the entire elongated length of the strain measuring sensor except the island is divided and occupied by each crack, and the width of one crack (30) -8 m or less.

도 9 (a),(b),(c)에는 각각 그레인(1) 사이즈가 2nm 이하, 13nm이하, 30nm 이하로 나타날 때의 모습이 도시되어 있으며, scale bar는 400nm 이다. 그레인(1) 사이즈가 커짐에 따라 획득된 영상에서 육안으로 그레인(1)을 확인할 수 있게 되며, 크랙(30)의 개수가 적어져 크랙(30)밀도가 낮아지고 크랙(30)의 폭도 커짐을 알 수 있다.Figs. 9A, 9B and 9C show the case where the size of the grain 1 is 2 nm or less, 13 nm or less, 30 nm or less, and the scale bar is 400 nm. As the size of the grain (1) increases, the grains 1 can be visually recognized from the acquired image, the number of cracks 30 is reduced, the density of the cracks 30 is lowered, and the width of the cracks 30 increases Able to know.

도 10은 제2 레이어(20)의 그레인(1) 사이즈와 크랙(30) 사이즈, 최대 변형률 및 두께의 관계에 대한 그래프이다.10 is a graph showing the relationship between the size of the grain 1 of the second layer 20, the size of the crack 30, the maximum strain, and the thickness.

도 10(a)를 살펴보면, 그레인(1) 사이즈가 커짐에 따라 그레인(1) 사이즈의 초기 5nm 까지 커질 때 크랙(30)밀도는 급격한 감소경향을 보이며, 크랙(30)의 폭 또한 급격한 증가가 이루어지는 경향을 확인할 수 있다.10 (a), as the size of the grain (1) increases, the density of the crack (30) tends to sharply decrease when the initial size of the grain (1) is increased to 5 nm and the width of the crack Can be confirmed.

도 10(b)를 살펴보면 그레인(1) 사이즈에 따른 최대 측정가능한 인장률이 나타나 있는데, 100% 이상의 고 변형률이 측정가능한 범위는 그레인(1) 사이즈가 2 nm 내지 13nm 인 경우로 확인된다. 측정가능한 범위는 변형률 측정센서(100)가 인장됨에 따라 각각의 크랙(30)의 폭이 점차 넓어져 변형률 측정센서(100)의 길이가 변화됨에도 의미있는 저항의 변화가 없는 경우 그 직전까지가 측정가능한 범위가 된다. 한편, 후술할 두께조절과 관련하여, 그레인(1) 사이즈는 제2 레이어(20)의 두께를 조절하여 크기를 조절할 수 있는데, 그레인(1) 사이즈가 매우 작은 경우는 제2 레이어(20)의 두께가 매우 얇은 경우이며, 이 경우에는 의미있는 전도성을 갖지 못해 측정이 불가하며, 그레인(1) 크기가 소정크기 이상이 되었을 때 의미있는 저항의 차이가 발생하게 된다. 이 경우, 약 2nm 이상이 될 때부터 길이변화에 따른 저항변화가 의미있는 값이 된다.Referring to FIG. 10 (b), the maximum measurable tensile rate according to the size of the grain (1) is shown, and the range in which the high strain rate of 100% or more can be measured is confirmed to be the case where the grain (1) size is 2 nm to 13 nm. The measurable range is a range in which the width of each crack 30 gradually increases as the strain measuring sensor 100 is stretched to change the length of the strain measuring sensor 100, It becomes possible. The thickness of the second layer 20 may be adjusted by adjusting the thickness of the second layer 20 in relation to the thickness control described later. In this case, there is no meaningful conductivity and measurement is impossible. When the size of the grain (1) becomes larger than a predetermined size, a significant resistance difference occurs. In this case, the change in resistance with a change in length becomes a meaningful value from about 2 nm or more.

도 10(c)를 살펴보면, 그레인(1) 사이즈는 제2 레이어(20)를 제1 레이어(10)상에 스퍼터링으로 증착할 때 두께조절을 통하여 조절이 가능하며, 초기 적층에 따라 그레인(1) 사이즈가 증가하는 제1 구간, 두께가 10nm 이상부터 그레인(1) 사이즈가 급격하게 증가하는 제2 구간, 이후 두께가 증가되는 변화에도 그레인(1) 사이즈의 변화량이 미미한 제3 구간으로 구분될 수 있다. 스퍼터링으로 적층하여 제1 구간에는 그레인(1) 사이즈가 커지면서 두께 방향으로는 단일 그레인(1)이 제1 레이어(10)상에서 부착되고 성장하게 되며, 제2 구간에서는 두께방향으로 수개~수십개의 그레인(1)이 적층되고 스퍼터링을 통하여 원자간 연결이 재배열되면서 크레인이 급격하게 성장하게 된다. 제3 구간에서는 사이즈가 점점 커지는 그레인(1)이 두께방향으로 수백개 이상 적층된다.10 (c), the size of the grain 1 can be adjusted by controlling the thickness of the second layer 20 when the second layer 20 is deposited on the first layer 10 by sputtering, ), A second section in which the size of the grain (1) increases sharply from the thickness of 10 nm or more, and a section of the grain (1) in which the variation of the grain . A single grain 1 is adhered and grown on the first layer 10 in the thickness direction while the size of the grain 1 is increased in the first section by sputtering. In the second section, several to several grains (1) are laminated and the inter-atomic connections are rearranged through sputtering and the crane grows abruptly. In the third section, the grain 1 whose size gradually increases is stacked by hundreds or more in the thickness direction.

다시 도 10(b)를 살펴보면, 신장률에 따라 제2 레이어(20)의 그레인(1) 사이즈를 선택할 수 있는데, 신장률 50%의 측정범위를 필요로 하는 경우 그레인(1) 사이즈는 약 2 내지 25nm로 결정되며, 이를 위하여 제2 레이어(20)의 두께는 약75nm 이하로 형성될 수 있다. 또한, 고변형률인 신장률 100%의 측정범위를 필요로 하는 경우 그레인(1) 사이즈는 약 3 내지 13nm 로 결정되며 이때 제2 레이어(20)의 최대 두께는 약 25nm 가 될 수 있다.Referring again to FIG. 10 (b), the size of the grain 1 of the second layer 20 can be selected according to the elongation. When a measurement range of 50% elongation is required, the size of the grain 1 is about 2 to 25 nm And the thickness of the second layer 20 may be about 75 nm or less. Also, when a high strain range of 100% elongation is required, the grain 1 size is determined to be about 3 to 13 nm, and the maximum thickness of the second layer 20 may be about 25 nm.

즉, 변형률 측정센서(100)의 측정범위에 따라 제2 레이어(20)의 두께를 조절하여 그레인(1) 사이즈를 결정할 수 있게 된다. That is, the thickness of the second layer 20 can be adjusted according to the measurement range of the strain measuring sensor 100 to determine the size of the grain 1.

도 11은 본 발명에 따른 변형율 측정센서(100)의 변형율-스트레스 그래프가 나타난 도면이다. 변형률 측정센서(100)를 50% 변형율로 반복적으로 신장시킨 데이터가 나타나 있으며, 신장시키는 횟수에 따라 다른 색깔로 표시되어 있다. 11 is a graph showing a strain-stress graph of the strain measuring sensor 100 according to the present invention. Data obtained by repeatedly stretching the strain measuring sensor 100 at a strain of 50% is shown and displayed in a different color depending on the number of stretching times.

도시된 바와 같이, 최초 1회의 신장시의 데이터는 이후의 데이터와 다소 차이가 있는 모습이 나타나 있다. 이때 최초 1회의 신장은 제2 레이어(20)에 크랙(30)이 형성되기 전 상태에서 신장시킨 데이터이며, 최초의 1회 신장시에는 다소 높게 인가되는 응력(stress)에 따라 제2 레이어(20)에는 전술한 복수의 크랙(30)이 발생되며, 제1 레이어(10)는 미세변형이 발생되게 된다.As shown in the figure, the data at the first extension is slightly different from the data at the next extension. In this case, the first elongation is the data stretched before the crack 30 is formed in the second layer 20, and the second layer 20 A plurality of cracks 30 described above are generated, and the first layer 10 is micro-deformed.

그러나 이후의 반복 사용시에는 도시된 것처럼 변형에 따라 일정한 응력이 인가되게 되며, 반복사용을 할수록 데이터가 수렴하는 모습을 보이고 있다.However, in the subsequent repeated use, a certain stress is applied according to the deformation as shown in the figure, and data is converged as it is repeatedly used.

이와 같이 본 발명에 따른 변형율 측정센서(100)를 사용시 신뢰도 향상을 위하여 1차적으로 신장시켜 균일한 크랙(30)을 발생시켜야 한다. 다만 크랙(30)이 형성되지 않고 제1 레이어(10) 및 제2 레이어(20)가 부착된 상태에서 사용 직전 크랙(30)을 발생시키기 위해 신장시킬 수 있다.As described above, in order to improve reliability, the strain measuring sensor 100 according to the present invention must be primarily elongated to generate a uniform crack 30. The cracks 30 may not be formed and the first layer 10 and the second layer 20 may be stretched so as to generate a crack 30 immediately before use.

도 12는 본 발명에 따른 변형율 측정센서(100)의 반복신장시 저항변화가 나타난 도면이다.12 is a diagram showing a change in resistance upon repeated stretching of the strain measuring sensor 100 according to the present invention.

도시된 바와 같이 변형율 측정센서(100)는 50%의 신장률로 반복했을 때, 저항의 변화는 대략 15배 정도 차이가 발생할 수 있다. 즉 10%의 변형이 일어나더라도 저항은 3배 이상의 차이가 발생되므로 매우 민감하게 작동될 수 있다.As shown, when the strain measuring sensor 100 is repeated at an elongation of 50%, a change in resistance may occur by about 15 times. That is, even if a distortion of 10% occurs, the resistance can be operated very sensitively because a difference of three times or more occurs.

한편, 신장 가능한 변형률 측정센서(100)의 민감도를 나타내는 가장 대표적인 인자로 gauge factor(GF=(저항변화량/초기저항)/변형률)를 들 수 있으며, 본 발명에 따른 변형률 측정센서(100)의 GF 값은 20 내지 40의 값을 가질 수 있어 종래의 메탈 게이지가 5% 이내의 변형률 측정시 GF는 약 2 정도, 종래의 신장 가능한 변형률 측정센서(100)가 약 0.8 정도인 것에 비하여 10배 이상의 높은 GF값을 가질 수 있다. 따라서 변형률을 매우 민감하게 측정이 가능하여 0.01 N 단위로 변화되는 외력에 의한 변형을 측정 가능하다.A strain gauge factor (GF = (resistance change amount / initial resistance) / strain) is a typical representative factor for the sensitivity of the strain measuring sensor 100. The GF of the strain measuring sensor 100 according to the present invention Value can have a value of 20 to 40, so that the conventional metal gauge has a GF of about 2 when measuring a strain of 5% or less and a tensile strain of 10 times or more higher than that of a conventional strainable strain measuring sensor 100 of about 0.8 GF. ≪ / RTI > Therefore, it is possible to measure strain very sensitively and it is possible to measure deformation by external force which is changed by 0.01 N unit.

또한 반복사용을 하더라도 변형율에 따른 변형율 측정센서(100)의 저항 값은 일정하게 변화되므로 신뢰성을 확보할 수 있게 된다.Also, even when the sensor is repeatedly used, the resistance value of the strain measuring sensor 100 according to the strain rate is constantly changed, thereby ensuring reliability.

도 13은 본 발명에 따른 변형율 측정센서(100)의 변형에 따른 저항변화를 나타낸 것이다.FIG. 13 shows the resistance change according to the strain of the strain measuring sensor 100 according to the present invention.

도시된 바와 같이 변형율 50% 내에서 변형율 측정센서(100)의 신장에 따른 저항증가되고 있으며, 50%까지 선형적으로 길이를 증가시킴에 따라 변형율 측정센서(100)의 저항 값이 선형적으로 증가되는 실험결과 데이터가 나타나 있다. As shown in the figure, the resistance of the strain measuring sensor 100 increases linearly up to 50%, and the resistance of the strain measuring sensor 100 linearly increases The experimental result data are shown.

제2 레이어(20)에 형성된 복수의 크랙(30)이 밀집되어 있어 급격한 저항변화를 방지하며 길이의 신장에 따라 선형적으로 저항이 달라지게 되므로, 측정값을 이용하여 절대값을 이용한 변형률 산출 또는 저항의 상대적 변화에 따른 변형율의 산출이 용이하다. 또한 변형에 따른 저항의 변화가 빠르게 이루어지며, 작은 오버슈트(overshoot) 및 회기시 작은 복구시간이 나타난다.Since a plurality of cracks 30 formed in the second layer 20 are densely packed to prevent a rapid change in resistance and linearly vary the resistance according to the elongation of the length, It is easy to calculate the strain according to the relative change of resistance. In addition, resistance changes due to deformation rapidly occur, and small overshoot and small recovery time occur during the spin.

도 14는 제1 레이어(10)를 다른 재질로 구성했을 때의 그레인(1) 사이즈와 제2 레이어(20)를 다른 재질로 구성했을 때의 그레인(1) 사이즈를 나타낸 도면이다.14 is a view showing the size of the grain 1 when the first layer 10 is made of different materials and the size of the grain 1 when the second layer 20 is made of different materials.

도 14는 제1 레이어(10)와 제2 레이어(20)를 다른 재질로 구성했을 때의 SEM영상이 도시되어 있으며, 도 9와 달리 scale bar는 10μm 이다. 도시된 바와 같이, 각 재질별로 그레인(1) 사이즈가 달라지게 되며, 전술한 실시예에서와 달리 상대적으로 매우 큰 그레인(1)이 발생하게 되며, 매우 크고 낮은 밀도의 크랙(30)이 발생하여 측정범위가 매우 협소해진다. 따라서 그레인(1) 사이즈를 조절하기 위하여 재질에 따라 제2 레이어(20)의 두께를 다르게 설정할 수 있게 된다.FIG. 14 shows an SEM image when the first layer 10 and the second layer 20 are made of different materials. Unlike FIG. 9, the scale bar is 10 .mu.m. As shown in the figure, the size of the grain (1) differs for each material. Unlike the above-described embodiment, a relatively large grain 1 is generated, and a very large and low density crack 30 is generated The measurement range becomes very narrow. Therefore, the thickness of the second layer 20 can be set differently depending on the material to adjust the size of the grain 1.

도 15는 본 발명에 따른 변형율 측정센서(100)의 제조방법의 순서도이다.15 is a flowchart of a method of manufacturing a strain measuring sensor 100 according to the present invention.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 변형율 측정센서(100)는 제1 레이어를 생성시키는 단계(S100), 제2 레이어의 두께를 결정하는 단계(S200), 제2 레이어를 생성시키는 단계(S300), 크랙(30)을 발생시키는 단계(S400)를 포함하여 구성될 수 있다.As shown, the strain measuring sensor 100 according to the present invention includes a step S100 of generating a first layer, a step S200 of determining a thickness of a second layer, a step S300 of generating a second layer, And generating a crack 30 (S400).

나아가 제2 레이어(20)를 생성시 제2 레이어(20)를 부착시키는 영역을 결정하는 마스크를 부착 및 제거하는 과정이 포함될 수 있다.A process of attaching and removing a mask for determining an area to which the second layer 20 is to be attached when generating the second layer 20 may be included.

제1 레이어를 생성시키는 단계(S100)는, 비전도성이고 신축성 부재를 스핀 코팅 방법으로 생성시킬 수 있다. 회전하는 슬라이드 글라스의 상측에서 폴리우레탄 솔루션을 떨어뜨려 회전에 의해 박막형태의 제1 레이어(10)를 형성시킨다. 이때 제1 레이어는 200μm 이하로 생성될 수 잇다.The step of creating the first layer (SlOO) may be a nonconductive, stretchable member produced by a spin coating method. The polyurethane solution is dropped on the rotating slide glass to form the first layer 10 in the form of a thin film by rotation. At this time, the first layer may be formed to 200 μm or less.

이후 전술한 바와 같이 제2 레이어(20)의 응력집중을 방지하기 위하여 제1 레이어(10)의 모서리에서 소정간격 이격되어 부착될 수 있도록, 생성영역을 결정하는 마스크를 부착시킬 수 있다. 마스크는 제2 레이어(20)를 부착시키는 영역만이 관통되어 있어 제1 레이어(10)상에서 제2 레이어(20)를 선택적으로 생성시킬 수 있게 된다.A mask for determining the generation region may be attached so as to be spaced apart from the edge of the first layer 10 by a predetermined distance in order to prevent stress concentration of the second layer 20 as described above. The mask is selectively penetrated through only the area to which the second layer 20 is attached so that the second layer 20 can be selectively formed on the first layer 10.

제2 레이어의 두께를 결정하는 단계(S200)는 그레인(1) 사이즈에 따라 나노크랙의 밀도가 달라지게 되며, 결국 측정가능한 신장률의 범위가 달라지게 되므로 최대 측정범위를 결정하여 제2 레이어의 두께를 결정하는 단계에 해당한다.In the step S200 of determining the thickness of the second layer, the density of nano cracks varies depending on the size of the grain 1. As a result, the range of measurable stretchability varies. Therefore, the maximum measurement range is determined, . ≪ / RTI >

제2 레이어를 생성시키는 단계(S300)는 제1 레이어(10)의 일면에 전도성 제2 레이어(20)를 부착시킨다. 일 예로, 스퍼터링(Sputtering) 공정을 이용하여 제2 레이어(20)를 생성시키며, 이때 스퍼터링은 백금 타겟을 이용하고, 10 내지 20 mA 로 200 내지 300초 간 이루어질 수 있다. 스퍼터링이 15mA 로 240초 간 수행되는 경우 신장률 60% 이내로 측정가능한 변형율 측정센서(100)의 제조에 바람직하다. 한편 이와 같은 스퍼터링은 일 예이며, 측정하고자 하는 측정범위에 따라서 다양한 공정이 채택될 수 있으며, 스퍼터링에 적용되는 시간 및 전류도 다양하게 적용될 수 있다. 한편, 제2 레이어(20)의 그레인(1) 사이즈를 조절하기 위하여 압력 및 온도 등을 조절하는 단계를 추가로 포함할 수 있게 된다. The step of forming a second layer (S300) attaches the conductive second layer (20) to one surface of the first layer (10). As an example, a second layer 20 is formed using a sputtering process, wherein the sputtering may be performed for 10 to 20 mA for 200 to 300 seconds using a platinum target. And is suitable for the production of the strain measuring sensor 100 which can be measured within an elongation of 60% when the sputtering is carried out at 15 mA for 240 seconds. On the other hand, such sputtering is an example, and various processes can be adopted depending on the measurement range to be measured, and the time and current applied to sputtering can be variously applied. Meanwhile, it is possible to further include a step of adjusting the pressure and temperature to adjust the size of the grain (1) of the second layer (20).

제2 레이어(20)를 생성시킨 후에는 마스크를 제거한다.After the second layer 20 is formed, the mask is removed.

크랙을 발생시키는 단계(S400)는 제1 레이어(10)를 신장시킴으로써 제2 레이어(20)의 전 영역에 균일한 인장력을 인가하여 균일한 분포로 복수의 크랙(30)을 발생시키게 된다. In step S400 of generating a crack, a uniform tensile force is applied to the entire area of the second layer 20 by stretching the first layer 10 to generate a plurality of cracks 30 in a uniform distribution.

이때, 크랙(30)을 발생시킬 때 신장되는 길이는 변형율 측정센서(100)로 측정하고자 하는 변형율의 최대치로 적용시켜 신장시킬 수 있다. 일 예로 측정범위가 50% 이내인 변형율 측정센서(100)를 제조하고자 하는 경우, 제1 레이어(10)를 50% 신장시켜 제2 레이어(20)상에 복수의 크랙(30)을 발생시킨다. 이후의 반복 사용에 의한 변형율에 대한 데이터는 도 11과 같이 나타날 수 있게 된다.At this time, the length that is elongated when the crack 30 is generated can be extended by applying the maximum strain rate to be measured by the strain measuring sensor 100. For example, when a strain measuring sensor 100 having a measurement range of 50% or less is to be manufactured, the first layer 10 is stretched 50% to generate a plurality of cracks 30 on the second layer 20. Data on the strain rate due to repeated use can be shown in FIG.

도 16은 본 발명에 따른 변형율 측정센서(100)의 제조되는 모습을 개략적으로 도시한 단면도이다.FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing a strain measuring sensor 100 according to the present invention.

도시된 바와 같이, 제1 레이어를 생성시키고(a), 생성된 제1 레이어에 마스크를 부착하고(b), 일부분에 스퍼터링을 이용하여 제2 레이어(20)를 생성시킨다(c). 이후 마스크를 제거하고(d), 제1 레이어(10)를 신장시켜 제2 레이어(20)에 균일한 크랙(30)을 발생시키게 된다(e).As shown, a first layer is formed (a), a mask is attached to the generated first layer (b), and a second layer 20 is formed using sputtering (c). Then, the mask is removed (d), and the first layer 10 is stretched to generate a uniform crack 30 in the second layer 20 (e).

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템 및 이를 이용한 데이터 처리 방법은 적은 힘으로 변형이 가능하고 민감도가 높은 변형률 측정센서를 이용하여 신체의 움직임을 측정할 수 있으므로, 간단하고 작은 근육의 움직임을 데이터화 하여 전송할 수 있는 방법으로 활용될 수 있다.As described above, the data processing system using the strain measuring sensor applied to the body according to the present invention and the data processing method using the same can measure the motion of the body using the strain measuring sensor which can be deformed with a small force and has a high sensitivity. Therefore, it can be utilized as a method that can transmit a simple and small muscle movement data.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, . Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

10: 제1 레이어
20: 제2 레이어
30: 크랙
100: 센서부
200: 측정부
300: 처리부
400: 출력부
S1000: 변형률 측정센서를 신체에 위치시키는 단계
S2000: 저항변화를 측정하는 단계
S3000: 제1 저항값 및 제2 저항값으로 구별하는 단계
S4000: 매칭 단계
S5000: 출력 단계
10: First layer
20: Second layer
30: crack
100:
200:
300:
400: Output section
S1000: Positioning the strain measuring sensor on the body
S2000: Steps to measure resistance change
S3000: distinguishing between the first resistance value and the second resistance value
S4000: matching step
S5000: Output stage

Claims (17)

피부에 밀착되어 피부가 늘어남에 따라 함께 길이가 인장되어 저항이 증가하도록 구성되는 변형률 측정센서;
상기 변형률 측정센서의 저항을 측정하도록 구성되는 측정부; 및
저항이 변화되는 복수의 패턴에 대한 데이터가 저장되는 룩업테이블을 포함하며, 상기 측정부로부터 저항값을 수신하여 저항변화의 패턴을 비교하여 매칭되는 데이터를 출력하는 처리부를 포함하는 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템.
A strain measuring sensor configured to increase the resistance by being stretched together as the skin is tightened against the skin;
A measuring unit configured to measure a resistance of the strain measuring sensor; And
And a processing unit for receiving a resistance value from the measuring unit and comparing the pattern of resistance change and outputting matched data, wherein the processing unit includes a lookup table in which data on a plurality of patterns whose resistance is changed is stored, Data processing system using measurement sensor.
제1 항에 있어서,
상기 처리부는,
상기 센서의 저항값의 기준저항값을 설정하며,
측정되는 저항값을 상기 기준저항값 이상인 경우 제1 저항값으로 구분되며, 상기 기준저항값 미만인 경우 제2 저항값으로 구분하여 상기 룩업테이블의 저장된 데이터와 매칭시키는 것을 특징으로 하는 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein,
Setting a reference resistance value of the resistance value of the sensor,
Up table is divided into a first resistance value when the measured resistance value is equal to or greater than the reference resistance value and a second resistance value when the measured resistance value is less than the reference resistance value and is matched with the stored data in the look- Data processing system using measurement sensor.
제2 항에 있어서,
상기 처리부는,
소정 단위시간동안 상기 제1 저항값 및 상기 제2 저항값의 유지 시간 및 발생 순서로 구분되는 패턴을 상기 룩업테이블에 저장된 데이터와 매칭시키는 것을 특징으로 하는 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템.
3. The method of claim 2,
Wherein,
Up table and the data stored in the look-up table are matched with patterns of the first resistance value and the second resistance value for a predetermined unit time, system.
제3 항에 있어서,
상기 변형률 측정센서는 근육의 움직임에 의해 변형이 발생하는 피부에 밀착되며,
상기 처리부는 상기 피부의 변형정도에 따라 이완되었을 때와 수축되었을 때의 저항의 최대값과 최소값을 근거로 기준저항값을 설정하는 것을 특징으로 하는 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템.
The method of claim 3,
The strain measuring sensor is in close contact with the skin where deformation occurs due to the movement of muscles,
Wherein the processing unit sets a reference resistance value based on a maximum value and a minimum value of resistance when the skin is relaxed and shrunk according to the degree of deformation of the skin.
제4 항에 있어서,
상기 처리부는,
상기 룩업테이블에는 상기 저항변화의 패턴에 1:1로 대응하는 알파벳을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템.
5. The method of claim 4,
Wherein,
Wherein the look-up table includes alphabets corresponding to the pattern of resistance change in a ratio of 1: 1.
제4 항에 있어서,
상기 처리부는,
상기 룩업테이블에는 상기 저항변화의 패턴을 상기 유지 시간 및 발생순서에 따라 구별되는 모스코드로 구성하여 상기 저항변화의 패턴을 매칭시키는 것을 특징으로 하는 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템.
5. The method of claim 4,
Wherein,
Wherein the lookup table includes a pattern of the resistance change by using a morse code that is distinguished according to the holding time and the order of occurrence so as to match the pattern of the resistance change.
제1 항에 있어서,
상기 변형률 측정센서는,
손가락 또는 눈꺼풀에 부착되어 상기 손가락 또는 상기 눈꺼풀의 움직임에 따라 저항변화가 발생하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템.
The method according to claim 1,
The strain measuring sensor includes:
And a resistance change depending on a motion of the finger or the eyelid is attached to the finger or the eyelid.
제1 항에 있어서,
상기 변형률 측정센서는,
비전도성이며 신축성 소재로 구성되는 제1 레이어; 및
상기 제1 레이어상에 전도성 금속으로 구비되며, 측정 범위에 따라 그레인(Grain) 크기가 소정범위 내로 구성되며, 신장시 발생되는 크랙의 밀도가 소정범위 내로 구성되는 제2 레이어를 포함하는 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템.
The method according to claim 1,
The strain measuring sensor includes:
A first layer of nonconductive, stretchable material; And
The present invention is applicable to a body including a second layer formed of a conductive metal on the first layer and having a grain size within a predetermined range according to a measurement range and having a density of cracks generated in extension within a predetermined range A data processing system using a strain measuring sensor.
제8 항에 있어서,
상기 제2 레이어는 상기 제1 레이어상에서 증착시켜 생성되며, 상기 제1 레이어상에서 그레인 크기가 커지면서 생성되는 것을 특징으로 하는 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템.
9. The method of claim 8,
Wherein the second layer is generated by depositing on the first layer and is generated while the grain size is increased on the first layer.
제9 항에 있어서,
상기 제2 레이어는 상기 그레인 크기가 소정범위 내로 구성되며, 상기 크랙의 밀도가 소정범위 내로 구성될 수 있도록 상기 제1 레이어상에서 증착되는 두께를 조절하여 생성되는 것을 특징으로 하는 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템.
10. The method of claim 9,
Wherein the second layer is generated by adjusting the thickness of the layer deposited on the first layer so that the grain size is within a predetermined range and the density of the crack is within a predetermined range. Data processing system using sensors.
제9 항에 있어서,
상기 그레인 크기는 신장률 100%의 측정 범위를 가질 때15nm 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템.
10. The method of claim 9,
Wherein the grain size is 15 nm or less when the elongation percentage is 100%.
제11 항에 있어서,
상기 제2 레이어의 두께는 상기 그레인 크기가 13nm 이하로 형성될 수 있도록 25nm 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템.
12. The method of claim 11,
Wherein the thickness of the second layer is less than 25 nm so that the grain size may be less than 13 nm.
제9 항에 있어서,
상기 크랙의 밀도는 1*0-7m/개 이상인 것을 특징으로 하는 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템.
10. The method of claim 9,
Wherein the density of the cracks is 1 * 0 -7 m / piece or more.
제13 항에 있어서,
상기 제2 레이어는 백금으로 구성되는 것을 특징으로 하는 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템.
14. The method of claim 13,
Wherein the second layer is made of platinum. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
제8 항에 있어서,
상기 제2 레이어는 스퍼터링을 이용하여 증착되는 것을 특징으로 하는 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 시스템.
9. The method of claim 8,
Wherein the second layer is deposited using sputtering. ≪ RTI ID = 0.0 > 8. < / RTI >
변형률 측정센서를 피부에 위치시키는 단계;
상기 변형률 측정센서의 변형에 따라 달라지는 저항변화를 측정하는 단계; 및
저항값을 수신하여 저항변화의 패턴을 비교하여 매칭되는 데이터를 출력하는 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 방법.
Placing a strain measurement sensor on the skin;
Measuring a resistance change depending on a strain of the strain measuring sensor; And
A data processing method using a strain measuring sensor applied to a body that receives a resistance value and compares a pattern of resistance change and outputs matched data.
제16 항에 있어서,
측정된 저항값을 기준저항값을 기준으로 제1 저항값 및 제2 저항값으로 구별하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신체에 적용되는 변형률 측정센서를 이용한 데이터 처리 방법.
17. The method of claim 16,
Further comprising the step of distinguishing the measured resistance value by a first resistance value and a second resistance value with reference to a reference resistance value.
KR1020170056370A 2017-05-02 2017-05-02 The system of data process using strain sensors applied to the body and the method of data process using the same KR101966519B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170056370A KR101966519B1 (en) 2017-05-02 2017-05-02 The system of data process using strain sensors applied to the body and the method of data process using the same
PCT/KR2018/005088 WO2018203658A1 (en) 2017-05-02 2018-05-02 Strain measurement sensor, data processing system using strain measurement sensor applied to body, and data processing method using same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170056370A KR101966519B1 (en) 2017-05-02 2017-05-02 The system of data process using strain sensors applied to the body and the method of data process using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180122182A true KR20180122182A (en) 2018-11-12
KR101966519B1 KR101966519B1 (en) 2019-04-05

Family

ID=64397944

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170056370A KR101966519B1 (en) 2017-05-02 2017-05-02 The system of data process using strain sensors applied to the body and the method of data process using the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101966519B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220118583A (en) 2021-02-18 2022-08-26 삼성전자주식회사 Speech recognition using facial skin strain data

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020152077A1 (en) * 2001-04-12 2002-10-17 Patterson Randall R. Sign language translator
KR20130084832A (en) 2012-01-18 2013-07-26 고려대학교 산학협력단 Strain gauges and methods of manufacturing the strain sensors
KR20150064707A (en) * 2013-12-03 2015-06-11 재단법인 멀티스케일 에너지시스템 연구단 Highly sensitive sensor comprising cracked conductive thin film and process for preparing same
KR20160105174A (en) * 2015-02-27 2016-09-06 서울대학교산학협력단 Stretchable Silicon Nanoribbon Electronics for Skin Prosthesis and Process for Preparing the Same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020152077A1 (en) * 2001-04-12 2002-10-17 Patterson Randall R. Sign language translator
KR20130084832A (en) 2012-01-18 2013-07-26 고려대학교 산학협력단 Strain gauges and methods of manufacturing the strain sensors
KR20150064707A (en) * 2013-12-03 2015-06-11 재단법인 멀티스케일 에너지시스템 연구단 Highly sensitive sensor comprising cracked conductive thin film and process for preparing same
KR20160105174A (en) * 2015-02-27 2016-09-06 서울대학교산학협력단 Stretchable Silicon Nanoribbon Electronics for Skin Prosthesis and Process for Preparing the Same

Also Published As

Publication number Publication date
KR101966519B1 (en) 2019-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101737525B1 (en) The high-sensitive strain sensor using nano-crack and the process of that and the strain sensing system comprising that
KR101946150B1 (en) The high-sensitive, high strain rate measuring sensor comprising nano-crack and the manufacturing method for the same
KR101914373B1 (en) The system for measuring body motion and the method for measuring body motion
Tolvanen et al. Stretchable and washable strain sensor based on cracking structure for human motion monitoring
Atalay et al. Comparative study of the weft-knitted strain sensors
Huang et al. Tracing the motion of finger joints for gesture recognition via sewing RGO-coated fibers onto a textile glove
US5813406A (en) Strain-sensing goniometers, systems and recognition algorithms
Bicchi et al. Haptic discrimination of softness in teleoperation: the role of the contact area spread rate
EP3724596A1 (en) Multimodal strain sensor and method
KR20050031458A (en) Data input device for individuals with limited hand function
US20170363489A1 (en) High resolution pressure sensing
KR101966519B1 (en) The system of data process using strain sensors applied to the body and the method of data process using the same
Li et al. An ultra-stretchable and highly sensitive photoelectric effect-based strain sensor: Implementation and applications
CN109613976B (en) Intelligent flexible pressure sensing sign language recognition device
Tian et al. Dual-mode sensor and actuator to learn human-hand tracking and grasping
US20190321643A1 (en) Sensing system and sensing method using machine learning
WO2018203658A1 (en) Strain measurement sensor, data processing system using strain measurement sensor applied to body, and data processing method using same
Zhan et al. Ultra-highly sensitive and self-healing flexible strain sensor with a wide measuring range based on a bilayer structure
TWI739212B (en) Stretchable electronics generating apparatus and layout method thereof
KR102003123B1 (en) Three dimensional control device utilizing highly sensitive and stretchable strain sensor and system having that
Bobin et al. SVM based approach for the assessment of elbow flexion with smart textile sensor
Rager et al. Generating tactile afferent stimulation patterns for slip and touch feedback in neural prosthetics
KR101914389B1 (en) Tensile force measurable forceps utilizing highly sensitive strain sensor
Bobin et al. Dnn based approach for the assessment of elbow flexion with smart textile sensor
Ravenscroft et al. A Wearable Graphene Strain Gauge Sensor with Haptic Feedback for Silent Communications

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant