KR20230038686A - 적외선 온도 측정 방식을 이용한 패치형 온도계 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 패치형 온도계 및 상기 패치형 온도계 내부에 포함된 온도 감지 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 대상물, 특히 인체의 피부에 접착이 용이한 패치형 온도계를 구현함에 있어 적외선을 이용해 온도를 측정토록 하는 것을 특징으로 하며, 이렇게 적외선을 이용하는 경우 온도를 감지하는 수단이 피부에 직접 접촉하지 않도록 할 수 있어 패치형 온도계의 착용감을 개선시킬 수 있음은 물론 제품의 수명도 개선시킬 수 있는 패치형 온도계 및 이에 포함된 온도 감지 장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 패치형 온도계 및 상기 패치형 온도계 내부에 포함된 온도 감지 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 대상물, 특히 인체의 피부에 접착이 용이한 패치형 온도계를 구현함에 있어 적외선을 이용해 온도를 측정토록 하는 것을 특징으로 하며, 이렇게 적외선을 이용하는 경우 온도를 감지하는 수단이 피부에 직접 접촉하지 않도록 할 수 있어 패치형 온도계의 착용감을 개선시킬 수 있음은 물론 제품의 수명도 개선시킬 수 있는 패치형 온도계 및 이에 포함된 온도 감지 장치에 관한 것이다.
일반적으로 체온은 신체의 면역력을 좌우하고, 신체 건강의 이상 유무를 확인하는데 중요한 척도가 되므로 정확하게 측정되고 관리되어야 한다. 특히 유아들의 건강에 있어서 체온은 아주 중요한 몸의 상태를 말해준다.
또한 유아의 체온 상승은 체내에 침입한 바이러스를 제거하는 과정에서 나타날 가능성이 많기 때문에, 유아의 건강관리를 위해서 지속적인 체온의 측정이 요구된다.
한편 종래의 체온 측정에는 타 체온계보다 감지 오차가 적고 비용이 저렴하다는 이유로 막대형 눈금 체온계를 많이 사용해 왔다. 하지만 이런 종래의 막대형 눈금 체온계는 유리 막대 형상으로 인해 체온 측정 시 측정 대상자의 겨드랑이에 끼우고 장시간 대기하여야 하는 불편함이 있고, 체온 측정 대상자가 무의식적으로 또는 장시간의 대기시간을 견디지 못하여 겨드랑이에 고정된 체온계가 이탈될 경우에는 온도 측정이 불가능해지거나 바닥에 떨어져 파손으로 인한 수은의 누출 등의 여러 가지 문제점이 발생했다.
한편, 위와 같은 문제점을 극복하기 위해서 적외선을 이용한 체온계가 등장하기도 하였다. 적외선을 이용한 체온계의 경우 사용자의 귀에 삽입할 수 있는 형태의 기구물 형태로 제작되는데, 이와 같은 형태의 체온계는 그 부피가 적지 않아 휴대하기에 불편함이 따르며, 특히 유아의 경우 기구물 형태의 체온계에 거부감을 느껴 체온 측정이 쉽지 않다는 단점이 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 극복하고자 적외선 방식의 체온 측정 방식을 패치형
체온계에 적용시키고자 고안된 것이다.
본 발명은 이러한 기술적 배경을 바탕으로 발명되었으며, 이상에서 살핀 기술적 요구를 충족시킴은 물론, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 발명할 수 없는 추가적인 기술요소들을 제공하기 위해 발명되었다.
본 발명은 대상물의 온도, 그 중에서도 특히 사람의 체온을 상시 모니터링 하기에 적합한 패치형 온도계를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히 본 발명은 기존에 부피가 큰 기구물 형태로만 제작되었던 적외선 방식의 체온계를 패치형으로 구현함으로써 사용자의 피부에 직접 온도 감지 수단이 접촉하지 않고도 온도를 측정할 수 있는 방법론을 제시하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은, 적외선 방식의 온도 측정 방식을 적용함에 따른 온도 감지 장치 내부 구성, 더 구체적으로는 기판의 구현 형태를 제시함으로써 적외선 방식의 온도 측정이 원활히 이루어질 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 온도 감지 장치는 기판; 상기 기판 상에 구비되고, 대상물로부터 방출되는 적외선을 수신하는 적외선 수신부; 수신한 적외선으로부터 상기 대상물의 온도를 연산하는 온도 연산부; 및 상기 적외선 수신부, 온도 연산부를 제어하는 제어부(MCU);를 포함하며, 상기 기판은, 상기 대상물로부터 방출되는 적외선이 투과하는 적외선 투과 영역을 포함하며, 상기 적외선 투과 영역은, 당해 온도 감지 장치의 구동시 상기 적외선 수신부와 상기 대상물 사이에 존재하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 온도 감지 장치는 온도 연산부에 의해 연산된 온도를 원격의 단말기로 전송하는 통신부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 온도 감지 장치에 있어서 적외선 투과 영역은, 상기 기판에 캐비티(cavity)가 형성된 영역으로서, 적외선 투과성 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 온도 감지 장치에 있어서 상기 기판은 투명하고, 적외선 투과성 물질을 포함할 수도 있다.
또한, 상기 온도 감지 장치에 있어서 적외선 수신부, 온도 연산부 및 제어부는 칩(chip)에 포함되도록 구현할 수 있으며, 상기 칩은 상기 기판 상에 배치될 수 있다.
또한, 상기 온도 감지 장치에 있어서 상기 적외선 수신부는 인체 피부로부터 방출되는 적외선을 수신하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 패치형 온도계는 이형 필름; 상기 이형 필름 상에 형성된 접착층; 상기 접착층에 구비되는 온도 감지 장치; 및 상기 온도 감지 장치를 둘러싸는 커버 필름; 을 포함하고, 상기 온도 감지 장치는, 대상물로부터 방출되는 적외선을 수신하고, 상기 수신된 적외선으로부터 상기 대상물의 온도를 연산하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 패치형 온도계에 있어서 상기 온도 감지 장치는, 기판; 및 상기 기판 상에 구비되고, 대상물로부터 방출되는 적외선을 수신하는 적외선 수신부;를 포함하고, 상기 기판은, 상기 대상물로부터 방출되는 적외선이 투과하는 제1 적외선 투과 영역을 포함할 수 있다.
또한 이 때, 상기 접착층은, 상기 적외선이 투과하는 제2 적외선 투과 영역을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 패치형 온도계에 있어서 상기 접착층은, 복수의 통기구멍을 포함할 수 있다.
또한, 상기 패치형 온도계 내 상기 온도 감지 장치는, 연산된 대상물의 온도를 원격의 단말기로 전송하는 통신부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 대상물, 특히 사람의 피부에 쉽게 탈착할 수 있는 패치형 온도계를 제공할 수 있어 대상물에 대한 온도를 쉽게 측정할 수 있는 효과가 있으며, 또한 종래의 온도계와 달리 대상물에 대한 온도를 상시 측정할 수 있게 되는 효과도 있다.
또한 본 발명에 따르면 패치형 체온계가 사용자 피부에 부착되어 있더라도 사용자는 자유롭게 활동을 할 수가 있으므로 체온 측정에 따라 행동이 제약되던 종래의 불편함을 해소할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따르면 패치형 온도계 내 온도 감지 장치만을 재활용할 수 있도록 함으로써 접착부만 교환하는 경우 반영구적으로 패치형 온도계를 사용할 수 있게 되는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따르면 적외선 방식을 활용함으로써 온도를 감지하는 수단이 대상물, 특히 사용자의 피부에 직접 접촉하지 않고도 온도를 감지해 낼 수 있어 사용자가 느끼게 되는 이질감을 줄일 수 있으며, 동시에 제품의 수명을 늘릴 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따르면 온도를 감지하기 위한 핵심 자원인 적외선을 보다 효과적으로 수신하기 위해 기판 자체에 적외선 통과를 위한 영역을 둠으로써 보다 정확한 온도 측정이 가능하게 되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 패치형 온도계의 개념도 및 이를 이용한 온도 모습을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 패치형 온도계 및 내부에 구비된 온도 감지 장치를 측면에서 바라본 모습을 나타낸 것이다.
도 3 및 도 4는 기판 상에 적외선 수신부가 포함된 칩이 배치되는 예를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 온도 감지 장치의 세부구성을 블록도로 나타낸 것이다.
도 6은 기판 및 접착층에 통기구멍이 형성된 모습을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 패치형 온도계 및 내부에 구비된 온도 감지 장치를 측면에서 바라본 모습을 나타낸 것이다.
도 3 및 도 4는 기판 상에 적외선 수신부가 포함된 칩이 배치되는 예를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 온도 감지 장치의 세부구성을 블록도로 나타낸 것이다.
도 6은 기판 및 접착층에 통기구멍이 형성된 모습을 나타낸 것이다.
본 발명의 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다.
본 명세서에서 개시되는 실시예들은 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되거나 이용되지 않아야 할 것이다. 이 분야의 통상의 기술자에게 본 명세서의 실시예를 포함한 설명은 다양한 응용을 갖는다는 것이 당연하다. 따라서, 본 발명의 상세한 설명에 기재된 임의의 실시예들은 본 발명을 보다 잘 설명하기 위한 예시적인 것이며 본 발명의 범위가 실시예들로 한정되는 것을 의도하지 않는다.
도면에 표시되고 아래에 설명되는 기능 블록들은 가능한 구현의 예들일 뿐이다. 다른 구현들에서는 상세한 설명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 기능 블록들이 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 하나 이상의 기능 블록이 개별 블록들로 표시되지만, 본 발명의 기능 블록들 중 하나 이상은 동일 기능을 실행하는 다양한 하드웨어 및 소프트웨어 구성들의 조합일 수 있다.
또한, 어떤 구성요소들을 포함한다는 표현은 개방형의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
나아가 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다.
또한 '제1, 제2' 등과 같은 표현은 복수의 구성들을 구분하기 위한 용도로만 사용된 표현으로써, 구성들 사이의 순서나 기타 특징들을 한정하지 않는다.
한편 실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
이하에서는 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 패치형 온도계(100)의 개략적인 모습 및 그 구동 방식에 대해 살펴보기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 패치형 온도계(100)가 대상물, 그 중에서도 사람의 피부에 부착된 사용예를 나타낸 것이다. 도 1에 따르면, 패치형 온도계(100)는 크게 두 개의 구성, 즉 피부에 본 패치형 온도계(100)를 접착시키기 위한 패치부와 실질적으로 대상물의 온도를 감지하는 온도 감지 장치(200)를 포함한다.
한편 본 발명에 따른 패치형 온도계(100)는 대상물의 온도를 측정할 때에 적외선을 활용한다. 적외선 센서에는 여러 가지 종류가 존재하는데, 본 발명은 그 중에서도 열을 감지하는, 더 구체적으로는 초전효과를 이용한 초전형 적외선 온도 감지 장치에 해당한다.
초전형 적외선 온도 감지 장치란, 초전 물질의 초전 특성을 이용한 것으로, 이는 대상물로부터 방출되는 적외선 에너지를 검출한다. 초전특성이란, 티탄산 지르콘산(PZT) 등의 결정구조의 온도변화에 대응하여 표면전하가 변화하는 특성으로, 적외선이 조사되는 경우 PZT, 탄탈산리튬, PVF2, PbTaO3 등 초전소자의 온도 변화에 대응하여 결정의 면에 전하가 유기되는 현상을 가리킨다. 이는 자발분극을 가진 결정의 성질인데 온도가 변화하면 분극의 크기가 변화하여 표면전하의 변화분이 관측되는 것이다.
한편, 이와 같이 적외선 방식의 온도 측정을 적용하기 위해서는 대상물로부터 방출되는 적외선을 수신하는 과정 및 이를 위한 수단이 반드시 필요한데, 이는 후술하게 될 온도 감지 장치(200)의 적외선 수신부(310)에 의해 이루어진다.
한편, 본 발명은 대상물, 특히 인체로부터 방출되는 적외선을 기초로 온도를 감지하기 위한 것이다. 인체에서 방출하는 적외선 크기는 6 내지 14 um의 파장 영역을 가지고 있으며, 본 발명에 따른 적외선 수신부(310)는 0.2 내지 20um의 측정 대역을 가지도록 구현함이 바람직하다.
또 다른 한편, 상기 온도 감지 장치(200)는 하나의 기판(210) 상에 모듈 또는 칩(300)이 배치된 형태로 제작되는데, 이 때 상기 기판(210)은 대상물로부터 방출되는 적외선을 보다 효과적을 수신하기 위해 적외선 투과 영역을 별도로 구비한다. 즉, 본 발명은 대상물에 부착할 수 있는 형태의 패치형 온도계(100)를 제안하되, 적외선을 이용하여 대상물의 온도를 측정하는 것을 특징으로 하고, 더 나아가 상기 적외선을 효과적으로 수신하기 위해 기판(210) 상에 적외선 투과 영역을 별도로 구비시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 패치형 온도계(100)는 외부 단말기(500)와 통신을 하기 위한 통신부(330)를 더 구비할 수 있으며, 대상물의 적외선으로부터 연산된 온도를 무선으로 외부 단말기(500)에 제공할 수도 있다. 예를 들어, 유아의 피부에 패치형 온도계(100)를 부착하였다고 가정할 때 유아의 체온이 지속적으로 감지될 수 있으며, 이러한 모니터링 정보는 유아의 부모 단말기, 즉 스마트폰, PC 등의 단말기로 전송되어 부모가 유아의 건강 상태를 쉽게 확인할 수 있는 환경을 제공할 수 있다.
이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 패치형 온도계(100)의 세부 구성에 대해 살펴보기로 한다.
도 2에 따르면, 본 발명에 따른 패치형 온도계(100)는 아래에서부터 이형필름, 접착층(120), 기판(210) 및 칩(300)을 포함하는 온도 감지 장치(200), 그리고 상기 온도 감지 장치(200)를 보호하기 위한 커버 필름(130)이 적층되어 있는 형태로 구현될 수 있다. 앞서도 언급하였듯 본 발명은 크게 패치부와 온도 감지 장치(200)라는 두 구성을 포함하는데, 이 때 패치부는 실질적으로 온도를 측정하는 온도 감지 장치(200)를 제외한 모든 구성, 즉 이형필름, 접착층(120) 및 커버 필름(130)을 포함한다.
이하에서는 온도 감지 장치(200), 패치부를 나누어 각각에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.
먼저 본 발명에 따른 온도 감지 장치(200)는 기판(210) 및 적외선 수신부(310)를 포함하며, 특히 상기 기판(210)은 대상물로부터 방출되는 적외선이 통과할 수 있는 적외선 투과 영역을 포함한다.
먼저, 상기 기판(210)은 리지드(rigid)하거나 또는 플렉서블(flexible)할 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(210) 은 유리 또는 플라스틱을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 기판(210)은 소다라임유리(soda lime glass) 또는 알루미노실리케이트유리 등의 화학 강화/반강화유리를 포함하거나, 폴리이미드(Polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 프로필렌 글리콜(propylene glycol, PPG) 폴리 카보네이트(PC) 등의 강화 혹은 연성 플라스틱을 포함하거나 사파이어를 포함할 수 있다.
또한 상기 기판(210)은 광등방성 필름을 포함할 수 있다. 일례로 상기 기판(210)은 COC(Cyclic Olefin Copolymer), COP(Cyclic Olefin Polymer), 광등방 폴리카보네이트(polycarbonate, PC) 또는 광등방 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등을 포함할 수 있다.
또한 상기 기판(210)은 부분적으로 곡면을 가지면서 휘어질 수 있다. 즉, 기판(210)은 부분적으로는 평면을 가지고, 부분적으로는 곡면을 가지면서 휘어질 수 있다. 자세하게, 상기 기판(210)의 끝단이 곡면을 가지면서 휘어지거나 랜덤한 곡률을 포함한 표면을 가지며 휘어지거나 구부러질 수 있다.
또한 상기 기판(210)은 유연한 특성을 가지는 플렉서블(flexible) 기판(210)이거나, 커브드(curved) 또는 벤디드(bended) 기판(210)일 수 있다. 즉 상기 기판(210)을 포함하는 패치형 온도계(100)도 플렉서블, 커브드 또는 벤디드 특성을 가지도록 형성될 수 있다. 이로 인해 실시예에 따른 패치형 체온계는 휴대가 용이하며, 다양한 디자인으로 변경이 가능하고, 신체의 움직임에 따라 모양이 변형되어 체온을 지속적으로 감지할 수 있다.
또한 이 때 상기 기판(210)은 통풍 및 땀 배출을 가능하게 하는 크기의 천공된 복수의 통기구멍을 포함할 수 있는데, 통기구멍은 온도 감지 장치(200)의 정상적인 작동을 위해, 기판(210) 상에 형성되는 전극 부분 이외의 영역에만 천공되어 형성될 수 있다.
한편 기판(210) 상에 형성되는 통기구멍의 크기는 다양한 크기로 형성될 수 있는데, 지름이 1.0mm 이상인 경우 기판(210)의 내구성이 약해져 구부리거나 충격을 가했을 때, 기판(210)이 손상되는 문제점이 있을 수 있으며, 지름이 0.3mm 이하인 경우에는 증발하는 수분이 통기구멍에 맺혀 통기구멍이 막혀 통풍이 원활하지 못한 현상이 발생할 수 있다. 따라서 지름의 크기를 0.3mm~1.0mm 사이에서 제작함이 기판(210)의 내구성과 원활한 통풍을 위해 적절하다.
한편, 지름이 1.0mm의 경우 패치를 신체에 착용 후 약 24시간이 지나자 신체의 움직임으로 기판(210)의 손상이 발생하는 문제가 발생하였다. 이러한 문제점을 해결하고자 지름을 0.7mm로 제작하였을 때, 24시간 이상 사용하여도 기판(210)의 손상이 거의 발생하지 않았으나 7일 이상 사용시 공기 중에 있는 미세 먼지 등이 쉽게 침투하여 통기구멍이 막히는 현상이 발생하였다. 이에 지름을 0.5mm로 제작하였을 때, 오랜 내구성을 유지하면서 이물질의 침투가 적으며 땀 배출도 원활함을 확인할 수 있었다. 따라서 본 발명의 통기구멍은 지름이 0.3mm~0.5mm 인 것이 내구성 및 원활한 피부 호흡을 위해 가장 적절함을 확인 하였다.
종래의 온도 센서를 구비한 패치는 장시간 부착시 통풍 및 땀 배출이 원활하지 못하여 유아 또는 피부가 민감한 사람이 이를 사용할 경우 피부에 문제가 생기는 경우가 있다. 따라서 본 발명은 기판(210)에 통기구멍을 천공하여 패치 부착 부위에 통풍 및 땀 배출이 원활하게 함으로써 유아 또는 피부가 민감한 사람이 패치를 장시간 부착하여도 피부에 문제를 일으킬 가능성이 줄어들 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 온도 감지 장치(200)의 기판(210)은 다양한 물성의 물질로 제조될 수 있으며, 특히 사람의 피부에 부착되는 경우 움직임에 따른 손상을 방지하기 위해 플렉서블 한 특성을 가지도록 함이 바람직하다. 또한, 정확한 체온의 측정 및 사용자의 착용감을 개선시키기 위하여 통기구멍을 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 기판(210)은 대상물로부터 방출되는 적외선을 보다 효과적으로 수신하기 위해 적외선 투과 영역을 더 포함할 수 있다.
도 3 및 도 4는 기판(210)에 적외선 투과 영역이 구현된 모습을 예시적으로 나타낸 것이다.
먼저 도 3은 기판(210)에 일정 크기의 캐비티(cavity)를 형성시키고, 상기 캐비티에 적외선이 통과할 수 있는 물질을 채워 넣음으로써 적외선 투과 영역을 구현한 모습을 나타낸 것이다. 캐비티란, 기판(210) 상에 형성된 소정 부피의 빈 공간을 의미하며, 상기 캐비티는 적외선이 통과할 수 있는 물질, 예를 들어 투명한 플라스틱이 충진됨으로써 채워질 수 있다. 도 3에서도 볼 수 있듯, 캐비티는 바람직하게는 기판(210) 상에 배치되는 칩(300), 더 정확하게는 적외선 수신부(310)와 매칭되도록 기판(210) 상에 형성될 수 있으며, 상기 그 내부에 충진되는 매질 역시 상기 적외선 수신부(310)와 그 면적이 매칭되도록 할 수 있다.
한편, 상기 캐비티는 그 내부가 적외선을 투과 시킬 수 있는 물질로 충진될 수도 있지만, 아무 물질도 충진되지 않은 채, 다른 표현으로는 공기(air)로 충진된 채로 단순히 상기 적외선을 통과시키는 용도로도 활용될 수 있다. 즉, 상기 기판(210)에는 일정 크기의 캐비티가 형성되고, 상기 캐비티, 즉 빈 공간(또는 공기층)으로 하여금 대상물로부터 발생되는 적외선을 통과시킬 수 있게 함으로써 적외선 수신부(310)가 적외선을 대상물로부터 직접 수신할 수 있게 할 수 있다.
다음으로 도 4는 기판(210) 자체를 투명한 물질로 제조하여 적외선이 어느 영역에서나 통과할 수 있도록 하고, 이러한 투명 기판(210) 상에 칩(300), 더 정확하게는 적외선 수신부(310)를 구비시켜 적외선 수신부(310)가 효과적으로 대상물로부터 방출되는 적외선을 수신할 수 있도록 한 것이다.
즉, 도 4는 기판(210) 자체가 투명한 것으로서 도 3에서와 같은 캐비티를 형성시킬 필요가 없으며, 기판(210) 상의 어느 위치에나 칩(300), 즉 적외선 수신부(310)를 실장시켜 온도 감지 장치(200)를 완성할 수 있다. 한편, 도 4에서의 적외선 투과 영역은 상기 칩(300), 더 정확하게는 적외선 수신부(310)가 상기 투명한 기판(210)과 맞닿는 영역이 곧 적외선 투과 영역인 것으로 이해하여야 할 것이다.
한편, 상기 캐비티에 충진되는 매질, 또는 적외선을 투과 시키기 위한 용도로서의 상기 기판 자체의 물질은 바람직하게는, i) 굴절률이 클 것 ii) 열분산이 작을 것 iii) 분산과 흡수가 작을 것 iv) 반사방지 코팅이 용이하고 내구성이 좋을 것을 요한다. 위 조건들을 만족하는 물질로는 게르마늄(Ge), 실리콘(Si), 징크 설파이드(ZnS), 징크 세라나이드(ZnSe), 마그네슘 플루오라이드(MgF2), 사파이어 등이 존재하며, 바람직하게는 위 나열한 물질들이 상기 캐비티 내 충진되는 물질 또는 기판 자체의 물질로서 포함될 수 있다.
한편, 이상 설명한 기판(210) 상에는 적외선 수신부(310)가 구비된다.
적외선 수신부(310)는 앞서 설명한 기판(210) 및 기판(210)의 적외선 투과 영역을 통해 대상물로부터 방출되는 적외선을 수신한다.
한편, 상기 적외선 수신부(310)는 세부 구성으로서 적외선을 일점으로 집중시키기 위한 렌즈, 상기 적외선 중 필요한 영역의 파장 이외의 영역을 필터링 하는 필터, 그리고 상기 적외선 내 광자가 부딪히는 감지부를 포함할 수 있다.
한편, 상기 적외선 수신부(310)는 바람직하게는 상기 기판(210) 상에 실장되는 칩(300)의 일 구성으로 포함된 형태로 존재할 수 있다. 도 2 내지 도 4를 참조할 때, 기판(210) 상에는 칩(300)(chip)이 실장되는데, 이 때 상기 칩(300)은 대상물의 온도를 측정하기 위한 모듈을 포함할 수 있다. 적외선 수신부(310)는 이러한 모듈 중 하나로서 상기 칩(300)에 구비된 채로 기판(210) 상에 배치될 수 있다.
한편, 도 5는 본 발명에 따른 온도 감지 장치(200) 내 적외선 수신부(310) 이외의 다른 세부 구성을 블록도로 나타낸 것이다.
도 5에 따르면, 온도 감지 장치(200)는 적외선 수신부(310) 이외에 온도 연산부(320), 통신부(330) 및 제어부(340)를 더 포함할 수 있다.
온도 연산부(320)는 적외선 수신부(310)에 의해 수신된 적외선으로부터 대상물의 온도를 연산, 즉 대상물의 온도를 하나의 값으로서 산출해 내는 기능을 한다. 일 예로서, 적외선 수신부(310)는 대상물로부터 방출되는 적외선이 디텍터에 부딪히는 정도에 따라 그 광량의 크기를 알 수 있는데, 상기 온도 연산부(320)는 상기 광량의 크기를 사람이 인지할 수 있는 온도 값으로 변환한다. 이 때 광량의 크기로부터 특정 값으로 변환되는 과정은 예를 들어 상기 광량과 비례하여 발생된 전압, 전류의 크기를 측정하고 이를 기 설정되어 있는 온도 값과 비교하는 방식으로 이루어질 수 있다. 다만, 이는 온도 연산부(320)가 적외선을 기초로 특정 온도 값을 산출해 내는 일 실시예를 설명한 것이며, 이 외에도 다양한 방식으로 대상물의 온도가 산출될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 온도 감지 장치(200)는 통신부(330)를 더 포함할 수 있다.
통신부(330)는 온도 감지 장치(200)가 외부 단말기(500)와 데이터를 송수신할 수 있게 하기 위해 구비되는 것으로, 특히 온도 감지 장치(200)는 상기 통신부(330)를 통해 앞서 산출된 대상물의 온도를 전송할 수 있다.
이 때 통신부(330)는 무선 통신을 통해 데이터를 송수신 할 수 있으며, 여기에는 NFC, 블루투스, 와이파이 등이 포함될 수 있으며, 이 외에 이동 통신사가 제공하는 이동통신망도 포함될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 온도 감지 장치(200)는 위에서 설명한 적외선 수신부(310), 온도 연산부(320), 통신부(330)를 제어하기 위한 제어부(340)를 더 포함할 수 있다. 제어부(340)는 적어도 하나의 연산 수단과 저장 수단을 포함할 수 있으며, 이 때 연산 수단은 범용의 중앙연산장치(CPU)일 수도 있고, 특정 목적에 적합하게 구현된 프로그래머블 디바이스 소자(CPLD, FPGA), 주문형 반도체 연산장치(ASIC) 또는 마이크로 컨트롤러 칩(300)일 수도 있다. 또한, 저장 수단으로는 휘발성 메모리 소자, 비휘발성 메모리 소자 또는 비휘발성 전자기적 저장 소자가 활용될 수 있다.
한편, 상기 적외선 수신부(310), 온도 연산부(320), 제어부(340)는 하나의 칩(300)(chip) 내에 각각 모듈로서 존재할 수 있으며, 설계에 따라 상기 통신부(330)가 더 포함될 수도 있다.
이상 본 발명에 따른 온도 감지 장치(200)를 구성하는 기판(210)과 각 기능부에 대해 살펴보았다.
다시 도 2를 참조하여 패치부에 대해 살펴보기로 한다.
도 2를 참조할 때 패치형 온도계(100)는 온도 감지 장치(200) 외에 이형 필름(110), 접착층(120), 그리고 커버 필름(130)을 포함한다.
이형 필름(110)은 두께가 균일하고 점착성 부품소재의 일시적 지지체 또는 점착층 보호용으로 사용되는 필름으로서 사용자의 피부에 부착되는 접착층(120)을 보호하는 기능을 한다. 즉, 사용자의 피부에 상기 패치형 온도계(100)를 부착하고자 할 때 이형 필름(110)을 떼어내면 접착층(120)이 노출되며, 이렇게 노출된 접착층(120)이 사용자 피부에 부착되게 된다.
다음으로 접착층(120)은 앞서 설명한 것과 같이 사용자의 피부에 직접 닿는 층을 의미한다. 접착층(120)은 일면이 사용자 피부에 점착되며 동시에 접착층(120)의 이면에는 온도 감지 장치(200)의 기판(210)이 접착된다.
한편, 본 발명에 따르면 상기 접착층(120)에도 적외선을 통과시키기 위한 적외선 투과 영역이 형성될 수 있다. 본 상세한 설명에서는 기판(210)에 형성되는 적외선 투과 영역을 제1 적외선 투과 영역, 접착층(120)에 형성되는 적외선 투과 영역을 제2 적외선 투과 영역으로 칭하여 이를 구별하기로 한다.
제2 적외선 투과 영역은 상기 기판(210)에 제1 적외선 투과 영역을 형성시키는 것과 유사한 방식으로 형성시킬 수 있다. 즉, 접착층(120)의 소정 영역을 보이드 영역, 즉 접착층(120)의 소정 영역이 비게 함으로써 적외선이 이렇게 뚫려 있는 영역을 통해 자유로이 통과될 수 있도록 할 수 있다. 또는 상기 접착층(120)의 소정 영역을 투명한 재질의 접착층으로 형성시킴으로써 적외선이 통과하도록 할 수 있으며, 또는 상기 접착층 자체를 투명한 물질로 형성시킴으로써 이를 통해 대상물로부터 방출되는 적외선이 통과하도록 할 수 있다.
또 다른 한편, 상기 제2 적외선 투과 영역은 상기 접착층(120)의 소정 영역에 통기구멍을 밀도 있게 형성시킴으로써 위 통기구멍을 통해서 적외선이 통과될 수 있도록 할 수도 있다. 이 때, 상기 접착층(120)은 전체 면에 통풍 및 땀 배출을 위한 통기구멍이 형성될 수 있는데, 특히 제2 적외선 투과 영역에 있어서는 타 영역에 비해 단위 면적당 통기구멍의 개수, 즉 밀도를 높임으로써 해당 영역을 통해 적외선이 원활하게 통과될 수 있도록 할 수 있다.
한편, 커버 필름(130)은 상기 온도 감지 장치(200)를 전체적으로 덮어 보호하기 위한 필름으로, 온도 감지 장치(200)의 상부를 둘러싸 외부로의 노출을 차단하여 해당 장치의 기계적, 전기적 기능을 유지시키고, 이물질의 침투로부터 보호하여 패치형 온도계(100)가 정상적으로 기능하도록 한다.
도 6은 본 발명에 따른 온도 감지 장치(200) 내 기판(210)과 접착층(120)에 통기구멍이 형성된 모습을 나타낸 것이다. 앞서 언급한 것과 같이 사용자 피부에 부착되었을 때 통기성을 향상시키기 위해 기판(210)에 통기구멍을 형성할 수 있으며, 이 때 통기구멍은 제1 적외선 투과 영역을 제외한 기판 전체 면에 형성시킬 수 있다. 또한, 이 때 상기 기판 상에 소정의 전극이 형성되는 경우에는 상기 전극이 형성되는 부분을 제외한 기판 영역에 통기구멍이 형성될 수도 있다.
한편, 접착층(120)에도 통기구멍이 형성될 수 있으며, 이 때 통기구멍은 상기 접착층 전체 영역에 걸쳐 형성될 수 있다. 또는 상기 접착층(120)의 제2 적외선 투과 영역을 제외한 접착층(120) 면에 통기구멍이 형성될 수도 있으며, 또는 상기 제2 적외선 투과 영역에 해당하는 부분에는 단위면적 당 통기구멍이 개수가 더 많게, 즉 통기구멍이 더 밀도 있게 형성될 수도 있다.
이상 도면을 참조하여 본 발명에 따른 패치형 온도계 및 온도 감지 장치에 대해 살펴보았다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이며, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이고 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 또한 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 패치형 온도계
110 이형 필름
120 접착층
130 커버 필름
200 온도 감지 장치
210 기판
300 칩
310 적외선 수신부
320 온도 연산부
330 통신부
340 제어부
500 외부 단말기
110 이형 필름
120 접착층
130 커버 필름
200 온도 감지 장치
210 기판
300 칩
310 적외선 수신부
320 온도 연산부
330 통신부
340 제어부
500 외부 단말기
Claims (6)
- 이형 필름;
상기 이형 필름 상에 형성된 접착층;
상기 접착층에 구비되는 온도 감지 장치; 및
상기 온도 감지 장치를 둘러싸는 커버 필름;
을 포함하고,
상기 온도 감지 장치는,
상기 접착층이 부착된 기판과,
상기 기판 상에 실장되고 대상물로부터 방출되는 적외선을 수신하는 적외선 수신부와,
상기 수신된 적외선으로부터 상기 대상물의 온도를 연산하는 온도 연산부를 포함하며,
상기 기판은, 상기 대상물로부터 방출되는 적외선이 투과하는 제1 적외선 투과 영역을 포함하고,
상기 접착층은, 상기 적외선이 투과하는 제2 적외선 투과 영역을 포함하며,
상기 기판은 상기 제1 적외선 투과 영역을 제외한 나머지 영역에 형성된 복수의 통기구멍을 포함하고,
상기 접착층은 전체 영역에 걸쳐 형성된 복수의 통기구멍을 포함하되,
상기 접착층에서 상기 제2 적외선 투과 영역은 타 영역에 비해 단위 면적당 통기구멍의 수가 더 큰 것을 특징으로 하는, 패치형 온도계. - 제1항에 있어서,
상기 온도 감지 장치는, 상기 온도 연산부에 의해 연산된 온도를 원격의 단말기로 전송하는 통신부를 더 포함하는, 패치형 온도계. - 제1항에 있어서,
상기 제1 적외선 투과 영역은,
상기 기판에 캐비티(cavity)가 형성된 영역으로서, 적외선 투과성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는, 패치형 온도계. - 제1항에 있어서,
상기 기판은 투명하고, 적외선 투과성 물질을 포함하는, 패치형 온도계. - 제1항에 있어서,
상기 적외선 수신부, 상기 온도 연산부 및 상기 제어부는 칩(chip)에 포함되며,
상기 칩은 상기 기판 상에 배치되는 것을 특징으로 하는, 패치형 온도계. - 제1항에 있어서,
상기 적외선 수신부는 인체 피부로부터 방출되는 적외선을 수신하는 것을 특징으로 하는, 패치형 온도계.
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