KR20220026358A - 물질감지 전자회로 시스템 및 이를 포함하는 웨어러블 디바이스 - Google Patents
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Abstract
물질감지 전자회로 시스템은 센서회로, 증폭회로, 제1 아날로그디지털 변환회로, 및 제어회로를 포함한다. 상기 센서회로는 입력전극, 출력전극, 제어전극, 및 채널층을 포함하는 트랜지스터를 포함하고, 상기 채널층은 그래핀을 포함한다. 상기 증폭회로는 상기 센서회로에서 전류를 수신하고, 상기 전류를 증폭한다. 상기 제1 아날로그디지털 변환회로는 상기 증폭회로에서 수신한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변경한다. 상기 제어회로는 상기 제1 아날로그디지털 변환회로에서 상기 디지털 신호를 수신하며, 상기 디지털 신호를 캘리브레이션 하기 위해 피드백 신호를 생성한다. 상기 제어회로는 상기 디지털 신호의 변화를 측정하며, 상기 제어회로는 상기 디지털 신호의 상기 변화에 근거하여 상기 채널층에 접촉하는 물질의 종류를 판단한다.
Description
본 발명은 물질감지 전자회로 시스템 및 이를 포함하는 웨어러블 디바이스에 대한 것으로, 구체적으로 그래핀(graphene) 기반 FET(field effect transistor)을 포함하는 물질감지 전자회로 시스템 및 웨어러블 디바이스에 대한 것이다.
환경대기 중 휘발성유기화합물(volatile organic components, VOC)은 대부분 ppb 수준의 낮은 농도로 존재하지만, 환경관리 측면에서 이들 물질의 중요성은 매우 크다. VOCs 중 반응성이 강한 물질들은 지표면 오존생성 및 광화학 스모그 발생의 전구물질로 작용하며, 반응성이 낮은 물질들은 대기 중에 오랫동안 존재하여 성층권의 오존층 파괴와 지구온난화에 관여하기도 한다. 특히 벤젠과 같이 역치가 없는 발암성 물질에 대한 상시관측과 관리의 필요성은 더욱 강조되고 있다.
유해성 VOCs(hazardous VOCs, HVOCs)에는 벤젠, 뷰타디엔과 같은 발암성 물질이 다수 포함되어 있어 위해성 평가 측면에서 이들 물질의 농도수준과 농도변화 추세를 파악하는 것은 매우 중요한 과제이다. 환경대기 중 VOCs 측정은 여러 가지 방법이 있으나, 현재 많이 사용되는 방법으로는 GC/FID(flame ionization detector) 분석법, GC/PID(photoionization detector) 분석법, 및 GC/MS(mass spectroscopy) 분석법 등이 있다.
한편, 최근 그래핀 기반 FET(G-fet)이 개발되고 있으나, 이를 전자회로 시스템에 실장시키는 것에 대해서는 신뢰도 문제 등에 의해 활발히 적용되지 않고 있다.
본 발명은 최근 그래핀 기반 FET(G-fet)을 이용하여 화학가스 또는 생체분자 등과 같은 물질을 감지할 수 있는 물질감지 전자회로 시스템 및 웨어러블 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 물질감지 전자회로 시스템은 센서회로, 증폭회로, 제1 아날로그디지털 변환회로, 및 제어회로를 포함할 수 있다. 상기 센서회로는 입력전극, 출력전극, 제어전극, 및 채널층을 포함하는 트랜지스터를 포함하고, 상기 채널층은 그래핀을 포함할 수 있다. 상기 증폭회로는 상기 센서회로에서 전류를 수신하고, 상기 전류를 증폭할 수 있다. 상기 제1 아날로그디지털 변환회로는 상기 증폭회로에서 수신한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변경할 수 있다. 상기 제어회로는 상기 제1 아날로그디지털 변환회로에서 상기 디지털 신호를 수신하며, 상기 디지털 신호를 캘리브레이션 하기 위해 피드백 신호를 생성할 수 있다.
상기 제어회로는 상기 디지털 신호의 변화를 측정할 수 있다. 상기 디지털 신호의 단위 시간당 변화량이 제1 값인 경우, 상기 제어회로는 상기 채널층에 제1 물질이 결합되었다고 판단할 수 있다. 상기 디지털 신호의 상기 단위 시간당 변화량이 상기 제1 값과 다른 제2 값인 경우, 상기 제어회로는 상기 채널층에 상기 제1 물질과 다른 제2 물질이 결합되었다고 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 물질감지 전자회로 시스템은 주변환경측정센서를 더 포함할 수 있다. 상기 제어회로는 상기 주변환경측정센서에서 측정한 온도값 및 습도값 중 적어도 어느 하나를 고려하여 상기 피드백 신호의 값을 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 증폭회로는 전류 적분기, 제1 증폭기, 로우패스필터, 및 제2 증폭기를 포함할 수 있다. 상기 전류 적분기는 상기 센서회로에서 상기 전류를 수신하여 전압값으로 출력할 수 있다. 상기 제1 증폭기는 상기 전류 전분기의 출력을 수신하고, 수신된 신호 중 일부를 샘플링하고, 상기 샘플링 신호의 레벨을 소정의 시간동안 유지할 수 있다. 상기 로우패스필터는 상기 제1 증폭기의 출력을 수신하고, 수신된 신호 중 고주파부분을 제거할 수 있다. 상기 제2 증폭기는 상기 로우패스필터의 출력을 수신하고, 수신된 신호를 증폭시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 물질감지 전자회로 시스템은 상기 제어회로의 상기 피드백 신호를 수신하는 제2 아날로그디지털 변환회로를 더 포함할 수 있다. 상기 제2 아날로그디지털 변환회로의 출력은 상기 제1 증폭기에 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어회로는 상기 피드백 신호를 상기 로우패스필터에 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어회로는 상기 피드백 신호를 상기 제2 증폭기에 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 물질감지 전자회로 시스템은 센서회로, 증폭회로, 제1 아날로그디지털 변환회로, 및 제어회로를 포함할 수 있다. 상기 센서회로는 입력전극, 출력전극, 제어전극, 및 채널층을 포함하는 트랜지스터를 포함하고, 상기 채널층은 그래핀을 포함할 수 있다. 상기 증폭회로는 상기 센서회로에서 전류를 수신하고, 상기 전류를 증폭할 수 있다. 상기 제1 아날로그디지털 변환회로는 상기 증폭회로에서 수신한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변경할 수 있다. 상기 제어회로는 상기 제1 아날로그디지털 변환회로에서 상기 디지털 신호를 수신하며, 상기 디지털 신호를 캘리브레이션 하기 위해 피드백 신호를 생성할 수 있다. 상기 제어회로는 상기 디지털 신호의 변화를 측정하며, 상기 제어회로는 상기 디지털 신호의 상기 변화에 근거하여 상기 채널층에 접촉하는 물질의 종류를 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 디지털 신호의 상기 변화는 단위 시간당 상기 디지털 신호값의 변화량일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 디지털 신호의 상기 변화는 단위 시간당 상기 디지털 신호값의 변화량에 대한 변화율일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 디바이스는 하우징 및 물질감지 전자회로 시스템을 포함할 수 있다. 상기 물질감지 전자회로 시스템은 상기 하우징에 실장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 높은 정확도로 화학가스 또는 생체분자를 감지할 수 있는 물질감지 전자회로 시스템 및 웨어러블 디바이스를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 그래핀 기반 FET(G-fet)의 공정편차에 따른 낮은 신뢰도를 보완할 수 있는 물질감지 전자회로 시스템 및 웨어러블 디바이스를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 물질감지 전자회로 시스템을 예시적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 기반 FET을 예시적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 물질감지 전자회로 시스템을 예시적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 물질감지 전자회로 시스템을 예시적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 디바이스를 착용한 사용자를 예시적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 기반 FET을 예시적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 물질감지 전자회로 시스템을 예시적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 물질감지 전자회로 시스템을 예시적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 디바이스를 착용한 사용자를 예시적으로 도시한 것이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명한다.
도면들에 있어서, 구성요소들의 비율 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. "및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
"포함하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 물질감지 전자회로 시스템(MSC)을 예시적으로 도시한 것이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜지스터(TR)를 예시적으로 도시한 것이다.
전자회로 시스템(MSC)은 센서회로(SC), 증폭회로(AMC), 제1 아날로그디지털 변환회로(ADC1), 주변환경측정센서(ESC), 제어회로(CC), 및 제2 아날로그디지털 변환회로(ADC2)를 포함할 수 있다.
센서회로(SC)는 외부의 화학가스 또는 생체분자를 감지하기 위한 부분일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 센서회로(SC)는 하우징(미도시) 내부에 배치될 수 있으며, 하우징(미도시)을 통해 유입된 화학가스 또는 생체분자를 감지할 수 있다.
센서회로(SC)는 트랜지스터(TR), 바이어스 전압 제공회로(BVC), 및 멀티플렉서(MUX)를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 트랜지스터(TR)는 입력전극(IE), 출력전극(OE), 제어전극(CE), 및 채널층(CL)을 포함할 수 있다.
입력전극(IE) 및 출력전극(OE) 중 어느 하나는 소스전극이고 다른 하나는 드레인전극이며, 제어전극(CE)은 게이트전극 일 수 있다.
채널층(CL)은 그래핀(graphene)을 포함할 수 있다. 그래핀(graphene)은 외부의 화학가스 또는 생체분자와 접촉할 수 있다. 그래핀이 화학가스 또는 생체분자와 접촉하는 경우, 그래핀이 가지는 저항값이 변할 수 있다.
제어전극(CE) 및 채널층(CL) 사이에는 절연층(ISL)이 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 절연층(ISL)은 이산화규소를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 트랜지스터(TR)는 그래핀(graphene) 기반 FET(field effect transistor, G-fet) 일 수 있으며, 트랜지스터(TR)가 가지는 구조는 도 2에 개시된 구조에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에서, 트랜지스터(TR)는 복수개로 제공될 수 있으나, 편의상 도 1에서는 1개의 트랜지스터(TR)만 도시하였다.
바이어스 전압 제공회로(BVC)는 트랜지스터(TR)의 제어전극(CE)에 일정한 바이어스 전압을 제공할 수 있다.
멀티플렉서(MUX)는 트랜지스터(TR)가 복수개가 존재할 때, 복수의 트랜지스터들(TR) 중 전류를 감지할 특정 트랜지스터(TR)를 선택할 수 있다.
증폭회로(AMC)는 센서회로(SC)에서 전류를 수신하여 증폭할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 증폭회로(AMC)는 전류 적분기(CI), 제1 증폭기(AMP1), 로우패스필터(LPF), 및 제2 증폭기(AMP2)를 포함할 수 있다.
전류 적분기(CI)는 상기 센서회로에서 전류를 수신하여 전압값으로 출력할 수 있다. 전류 적분기(CI)는 수신한 전류를 클럭 신호(CLK)에 연동하여 전압값으로 변동함으로써, 전력소모량을 낮추고, 감지 정확성을 높일 수 있다.
제1 증폭기는 전류 적분기(CI)의 출력을 수신하여 수신된 신호 중 안정된 값을 샘플링하고, 클럭 신호(CLK)에 따라서 샘플링한 신호의 레벨을 소정의 시간동안 유지할 수 있다. 즉, 제1 증폭기는 sample-hold amplifier 일 수 있다.
로우패스필터(LPF)는 제1 증폭기(AMP1)의 출력을 수신하고, 수신된 신호 중 고주파 부분을 제거할 수 있다. 즉, 로우패스필터(LPF)는 제1 증폭기(AMP1)의 출력의 노이즈를 제거하여, 센싱의 정확도를 향상시킬 수 있다.
제2 증폭기(AMP2)는 로우패스필터(LPF)의 출력을 수신하고, 수신된 신호를 증폭시킬 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 제2 증폭기(AMP2)의 증폭배율은 0.1배 내지 100배 일 수 있으며, 이에 따라 센싱범위를 확장하여 센싱의 정확도를 향상시킬 수 있다.
제1 아날로그디지털 변환회로(ADC1)는 상기 증폭회로에서 수신한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변경할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 제1 아날로그디지털 변환회로(ADC1)은 SAR Type(축차비교형)의 Analog to Digital Converter로, 아날로그 신호를 디지털 신호(이진코드)로 변환하여, 이를 제어회로(CC)에 제공할 수 있다.
전류 적분기(CI), 제1 증폭기(AMP1), 로우패스필터(LPF), 제2 증폭기(AMP2), 및 제1 아날로그디지털 변환회로(ADC1)는 전원부(PW)로부터 전력을 제공받을 수 있다. 전원부(PW)는 외부로부터 받은 전력이 가지는 레벨을 조절하고, 조절한 전력을 전류 적분기(CI), 제1 증폭기(AMP1), 로우패스필터(LPF), 제2 증폭기(AMP2), 및 제1 아날로그디지털 변환회로(ADC1)에 제공할 수 있다.
전류 적분기(CI), 제1 증폭기(AMP1), 로우패스필터(LPF), 제2 증폭기(AMP2), 및 제1 아날로그디지털 변환회로(ADC1)는 바이어스 생성부(BG)로부터 바이어스 전압을 제공받을 수 있다. 바이어스 생성부(BG)는 각 회로의 기준입력전압, 공통입력전압(Vcom), 또는 제어전압 등을 생성할 수 있다.
전류 적분기(CI), 제1 증폭기(AMP1), 로우패스필터(LPF), 제2 증폭기(AMP2), 및 제1 아날로그디지털 변환회로(ADC1)는 클럭 생성부(CG)로부터 클럭 신호(CLK)를 제공받을 수 있다. 클럭 생성부(CG)는 외부의 오실레이터에서 기준 클럭 신호를 수신하고, 가변 가능한 동작 클럭 신호를 발생시켜서, 전류 적분기(CI), 제1 증폭기(AMP1), 로우패스필터(LPF), 제2 증폭기(AMP2), 및 제1 아날로그디지털 변환회로(ADC1)에 제공할 수 있다.
주변환경측정센서(ESC)는 온도 센서 및 습도 센서 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 주변환경측정센서(ESC)는 주변의 온도 및 습도 중 적어도 어느 하나를 측정하여, 측정한 데이터 신호를 제어회로(CC)에 제공할 수 있다.
제어회로(CC)는 제1 아날로그디지털 변환회로(ADC1)에서 수신한 디지털 신호 및 주변환경측정센서(ESC)에서 수신한 데이터 신호를 이용하여, 제1 아날로그디지털 변환회로(ADC1)에서 출력하는 디지털 신호를 캘리브레이션 하기 위한 피드백 신호를 생성할 수 있다. 이와 같이, 피드백 신호를 통한 캘리브레이션을 진행하여, 그래핀 기반 FET(G-fet)의 공정편차에 따른 낮은 신뢰도를 보완할 수 있다.
제2 아날로그디지털 변환회로(ADC2)는 제어회로(CC)에서 피드백 신호를 수신하여, 수신한 아날로그 형태의 피드백 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 이와 같이 변환된 디지털 신호는 제1 증폭기(AMP1)에 제공될 수 있다.
제어회로(CC)는 제1 아날로그디지털 변환회로(ADC1)에서 출력되는 디지털 신호의 변화를 측정하며, 이에 근거하여 트랜지스터(TR)의 채널층(CL)에 접촉하는 물질의 종류를 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 디지털 신호의 변화는 단위 시간당 상기 디지털 신호값의 변화량일 수 있다. 이 경우, 단위 시간당 상기 디지털 신호값의 변화량이 제1 값인 경우, 제어회로(CC)는 채널층(CL)에 제1 물질이 결합되었다고 판단할 수 있다. 그리고, 단위 시간당 상기 디지털 신호값의 변화량이 제1값과 다른 제2 값인 경우, 제어회로(CC)는 채널층(CL)에 제1 물질과 다른 제2 물질이 결합되었다고 판단할 수 있다.
이를 그래프 관점에서 살펴보면, X축을 시간, Y축을 제1 아날로그디지털 변환회로(ADC1)에서 출력되는 디지털 신호값이라 할 때, 상기 디지털 신호의 변화는 그래프의 기울기 값에 해당할 수 있다. 이 경우, 그래프의 기울기 값이 제1 값인 경우, 제어회로(CC)는 채널층(CL)에 제1 물질이 결합되었다고 판단할 수 있다. 그리고, 그래프의 기울기 값이 제1값과 다른 제2 값인 경우, 제어회로(CC)는 채널층(CL)에 제1 물질과 다른 제2 물질이 결합되었다고 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 디지털 신호의 변화는 단위 시간당 상기 디지털 신호값의 변화량에 대한 변화율일 수 있다.
이를 그래프 관점에서 살펴보면, X축을 시간, Y축을 제1 아날로그디지털 변환회로(ADC1)에서 출력되는 디지털 신호값이라 할 때, 상기 디지털 신호의 변화는 그래프의 기울기 값의 변화율일 수 있다. 즉, 상기 디지털 신호의 변화는 상기 디지털 신호값의 변화량에 대한 가속도값에 해당할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 물질감지 전자회로 시스템(MSC-1)을 예시적으로 도시한 것이다.
본 발명의 일 실시예에서, 물질감지 전자회로 시스템(MSC-1)의 제어회로(CC)는 피드백 신호를 로우패스필터(LPF)에 제공할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 물질감지 전자회로 시스템(MSC-2)을 예시적으로 도시한 것이다.
본 발명의 일 실시예에서, 물질감지 전자회로 시스템(MSC-2)의 제어회로(CC)는 피드백 신호를 제2 증폭기(AMP2)에 제공할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 디바이스(WD1, WD2, WD3)를 착용한 사용자를 예시적으로 도시한 것이다.
도 5에서는 웨어러블 디바이스(WD1, WD2, WD3)의 예시로, 스마트 안경(WD1), 스마트 시계(WD2), 및 스마트 벨트(WD3)를 도시하였으나, 이에 제한되지 않는다.
웨어러블 디바이스(WD1, WD2, WD3)는 하우징 및 상기 하우징에 실장된 전자회로 시스템(MSC, MSC-1, MSC-2)를 포함할 수 있다.
실시 예를 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. 또한 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니고, 하기의 특허 청구의 범위 및 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
MSC: 물질감지 전자회로 시스템
SC: 센서회로
AMC: 증폭회로
ADC1: 제1 아날로그디지털 변환회로
CC: 제어회로
ESC: 주변환경측정센서
ADC2: 제2 아날로그디지털 변화회로
CI: 전류 적분기
AMP1: 제1 증폭기
LPF: 로우패스필터
AMP2: 제2 증폭기
SC: 센서회로
AMC: 증폭회로
ADC1: 제1 아날로그디지털 변환회로
CC: 제어회로
ESC: 주변환경측정센서
ADC2: 제2 아날로그디지털 변화회로
CI: 전류 적분기
AMP1: 제1 증폭기
LPF: 로우패스필터
AMP2: 제2 증폭기
Claims (15)
- 입력전극, 출력전극, 제어전극, 및 채널층을 포함하는 트랜지스터를 포함하고, 상기 채널층은 그래핀을 포함하는 센서회로;
상기 센서회로에서 전류를 수신하고, 상기 전류를 증폭하는 증폭회로;
상기 증폭회로에서 수신한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변경하는 제1 아날로그디지털 변환회로; 및
상기 제1 아날로그디지털 변환회로에서 상기 디지털 신호를 수신하며, 상기 디지털 신호를 캘리브레이션 하기 위해 피드백 신호를 생성하는 제어회로를 포함하고,
상기 제어회로는 상기 디지털 신호의 변화를 측정하며,
상기 디지털 신호의 단위 시간당 변화량이 제1 값인 경우, 상기 제어회로는 상기 채널층에 제1 물질이 결합되었다고 판단하고,
상기 디지털 신호의 상기 단위 시간당 변화량이 상기 제1 값과 다른 제2 값인 경우, 상기 제어회로는 상기 채널층에 상기 제1 물질과 다른 제2 물질이 결합되었다고 판단하는 물질감지 전자회로 시스템. - 제1 항에 있어서,
주변환경측정센서를 더 포함하며,
상기 제어회로는 상기 주변환경측정센서에서 측정한 온도값 및 습도값 중 적어도 어느 하나를 고려하여 상기 피드백 신호의 값을 결정하는 물질감지 전자회로 시스템. - 제1 항에 있어서,
상기 증폭회로는,
상기 센서회로에서 상기 전류를 수신하여 전압값으로 출력하는 전류 적분기;
상기 전류 전분기의 출력을 수신하고, 수신된 신호 중 일부를 샘플링하고, 상기 샘플링 신호의 레벨을 소정의 시간동안 유지하는 제1 증폭기;
상기 제1 증폭기의 출력을 수신하고, 수신된 신호 중 고주파부분을 제거하는 로우패스필터; 및
상기 로우패스필터의 출력을 수신하고, 수신된 신호를 증폭시키는 제2 증폭기를 포함하는 물질감지 전자회로 시스템. - 제3 항에 있어서,
상기 제어회로의 상기 피드백 신호를 수신하는 제2 아날로그디지털 변환회로를 더 포함하고,
상기 제2 아날로그디지털 변환회로의 출력은 상기 제1 증폭기에 제공되는 물질감지 전자회로 시스템. - 제3 항에 있어서,
상기 제어회로는 상기 피드백 신호를 상기 로우패스필터에 제공하는 물질감지 전자회로 시스템. - 제3 항에 있어서,
상기 제어회로는 상기 피드백 신호를 상기 제2 증폭기에 제공하는 물질감지 전자회로 시스템. - 입력전극, 출력전극, 제어전극, 및 채널층을 포함하는 트랜지스터를 포함하고, 상기 채널층은 그래핀을 포함하는 센서회로;
상기 센서회로에서 전류를 수신하고, 상기 전류를 증폭하는 증폭회로;
상기 증폭회로에서 수신한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변경하는 제1 아날로그디지털 변환회로; 및
상기 제1 아날로그디지털 변환회로에서 상기 디지털 신호를 수신하며, 상기 디지털 신호를 캘리브레이션 하기 위해 피드백 신호를 생성하는 제어회로를 포함하고,
상기 제어회로는 상기 디지털 신호의 변화를 측정하며,
상기 제어회로는 상기 디지털 신호의 상기 변화에 근거하여 상기 채널층에 접촉하는 물질의 종류를 판단하는 물질감지 전자회로 시스템. - 제7 항에 있어서,
상기 디지털 신호의 상기 변화는 단위 시간당 상기 디지털 신호값의 변화량인 물질감지 전자회로 시스템. - 제7 항에 있어서,
상기 디지털 신호의 상기 변화는 단위 시간당 상기 디지털 신호값의 변화량에 대한 변화율인 물질감지 전자회로 시스템. - 제7 항에 있어서,
주변환경측정센서를 더 포함하며,
상기 제어회로는 상기 주변환경측정센서에서 측정한 온도값 및 습도값 중 적어도 어느 하나를 고려하여 상기 피드백 신호의 값을 결정하는 물질감지 전자회로 시스템. - 제10 항에 있어서,
상기 증폭회로는,
상기 센서회로에서 상기 전류를 수신하여 전압값으로 출력하는 전류 적분기;
상기 전류 전분기의 출력을 수신하고, 수신된 신호 중 일부를 샘플링하고, 상기 샘플링 신호의 레벨을 소정의 시간동안 유지하는 제1 증폭기;
상기 제1 증폭기의 출력을 수신하고, 수신된 신호 중 고주파부분을 제거하는 로우패스필터; 및
상기 로우패스필터의 출력을 수신하고, 수신된 신호를 증폭시키는 제2 증폭기를 포함하는 물질감지 전자회로 시스템. - 제11 항에 있어서,
상기 제어회로의 상기 피드백 신호를 수신하는 제2 아날로그디지털 변환회로를 더 포함하고,
상기 제2 아날로그디지털 변환회로의 출력은 상기 제1 증폭기에 제공되는 물질감지 전자회로 시스템. - 제11 항에 있어서,
상기 제어회로는 상기 피드백 신호를 상기 로우패스필터에 제공하는 물질감지 전자회로 시스템. - 제11 항에 있어서,
상기 제어회로는 상기 피드백 신호를 상기 제2 증폭기에 제공하는 물질감지 전자회로 시스템. - 하우징; 및
상기 하우징에 실장된 물질감지 전자회로 시스템을 포함하고, 상기 물질감지 전자회로 시스템은,
입력전극, 출력전극, 제어전극, 및 채널층을 포함하는 트랜지스터를 포함하고, 상기 채널층은 그래핀을 포함하는 센서회로;
상기 센서회로에서 전류를 수신하여 증폭하는 증폭회로;
상기 증폭회로에서 수신한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변경하는 제1 아날로그디지털 변환회로; 및
상기 제1 아날로그디지털 변환회로에서 상기 디지털 신호를 수신하며, 상기 디지털 신호를 캘리브레이션 하기 위해 피드백 신호를 상기 증폭회로에 제공하는 제어회로를 포함하고,
상기 제어회로는 상기 디지털 신호의 변화를 측정하며,
상기 제어회로는 상기 디지털 신호의 상기 변화에 근거하여 상기 채널층에 접촉하는 물질의 종류를 판단하는 웨어러블 디바이스.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200107282A KR102515754B1 (ko) | 2020-08-25 | 2020-08-25 | 물질감지 전자회로 시스템 및 이를 포함하는 웨어러블 디바이스 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020200107282A KR102515754B1 (ko) | 2020-08-25 | 2020-08-25 | 물질감지 전자회로 시스템 및 이를 포함하는 웨어러블 디바이스 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220026358A true KR20220026358A (ko) | 2022-03-04 |
| KR102515754B1 KR102515754B1 (ko) | 2023-03-31 |
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ID=80814020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020200107282A KR102515754B1 (ko) | 2020-08-25 | 2020-08-25 | 물질감지 전자회로 시스템 및 이를 포함하는 웨어러블 디바이스 |
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| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102515754B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024014820A1 (ko) * | 2022-07-12 | 2024-01-18 | 주식회사 에이배리스터컴퍼니 | 그래핀 기반 센서, 이를 이용한 측정 장치, 검체의 측정 방법 및 분석 방법 |
| KR20240008766A (ko) * | 2022-07-12 | 2024-01-19 | 주식회사 에이배리스터컴퍼니 | 그래핀 기반 센서, 센서 어레이 및 이를 이용한 측정장치 및 분석방법 |
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| KR20100014833A (ko) * | 2007-01-30 | 2010-02-11 | 알에프 나노 코포레이션 | 멀티핑거 탄소 나노튜브 전계-효과 트랜지스터 |
| KR20120125159A (ko) * | 2011-05-04 | 2012-11-14 | 충북대학교 산학협력단 | 나노채널을 이용한 실시간 분자서열 분석시스템 및 방법 |
| KR20150088086A (ko) * | 2014-01-23 | 2015-07-31 | 국민대학교산학협력단 | 실리콘 나노와이어 상보형 금속산화물 반도체 하이브리드 전류 증폭기 기반의 바이오센서 및 바이오물질 감지 방법 |
-
2020
- 2020-08-25 KR KR1020200107282A patent/KR102515754B1/ko active IP Right Grant
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20120125159A (ko) * | 2011-05-04 | 2012-11-14 | 충북대학교 산학협력단 | 나노채널을 이용한 실시간 분자서열 분석시스템 및 방법 |
| KR20150088086A (ko) * | 2014-01-23 | 2015-07-31 | 국민대학교산학협력단 | 실리콘 나노와이어 상보형 금속산화물 반도체 하이브리드 전류 증폭기 기반의 바이오센서 및 바이오물질 감지 방법 |
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|---|---|---|---|---|
| WO2024014820A1 (ko) * | 2022-07-12 | 2024-01-18 | 주식회사 에이배리스터컴퍼니 | 그래핀 기반 센서, 이를 이용한 측정 장치, 검체의 측정 방법 및 분석 방법 |
| KR20240008766A (ko) * | 2022-07-12 | 2024-01-19 | 주식회사 에이배리스터컴퍼니 | 그래핀 기반 센서, 센서 어레이 및 이를 이용한 측정장치 및 분석방법 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102515754B1 (ko) | 2023-03-31 |
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