KR20230060961A - Pressure sensor equipped with airbags - Google Patents

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KR20230060961A
KR20230060961A KR1020210145731A KR20210145731A KR20230060961A KR 20230060961 A KR20230060961 A KR 20230060961A KR 1020210145731 A KR1020210145731 A KR 1020210145731A KR 20210145731 A KR20210145731 A KR 20210145731A KR 20230060961 A KR20230060961 A KR 20230060961A
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KR1020210145731A
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서호영
이윤정
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서호영
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Abstract

본 발명은 소정의 기체가 소정량 봉입되고 수축 팽창이 우수한 에어백으로 압력을 감지하고, 감지되는 압력은 멤스형 압력센서를 이용하여 전기신호로 변환시켜 압력을 정밀 센싱할 수 있도록 한 에어백이 구비된 압력센서에 관한 것으로, 소정의 기체(1)가 내부 공간에 봉입되어 압력을 감지하는 에어백(2)과, 에어백(2)의 일단에 연결되고 에어백(2)의 기체(1)를 압력센서(3)로 전달하는 에어호스(4)와, 에어호스(4) 단부에 연결되고 에어호스(4)를 통하여 전달되는 기체(1)의 압력을 전기신호로 변환하는 멤스형 압력센서(3)를 포함하여 구성된다.The present invention is an airbag equipped with an airbag in which a predetermined amount of a predetermined gas is enclosed and an airbag with excellent contraction and expansion detects pressure, and converts the detected pressure into an electrical signal using a MEMS-type pressure sensor so that the pressure can be precisely sensed. It relates to a pressure sensor, an airbag (2) in which a predetermined gas (1) is sealed in an internal space to sense pressure, and a pressure sensor ( 3) and a MEMS-type pressure sensor (3) that is connected to the end of the air hose (4) and converts the pressure of the gas (1) transmitted through the air hose (4) into an electrical signal. composed of

Description

에어백이 구비된 압력센서{Pressure sensor equipped with airbags}Pressure sensor equipped with airbags

본 발명은 에어백이 구비된 압력센서에 관한 것으로, 상세하게는 소정의 기체가 소정량 봉입되고 수축 팽창이 우수한 에어백으로 압력을 감지하고, 감지되는 압력은 멤스형 압력센서를 이용하여 전기신호로 변환시켜 압력을 정밀 센싱할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a pressure sensor equipped with an airbag, and more particularly, a pressure is sensed by an airbag in which a predetermined amount of a predetermined gas is enclosed and excellent in contraction and expansion, and the detected pressure is converted into an electrical signal using a MEMS-type pressure sensor. This is so that the pressure can be accurately sensed.

일반적으로 압력센서는 인가되는 유체의 압력, 즉, 센서에 가해지는 힘의 크기를 물리량으로 받아들이고 이를 전기적인 신호로 변환시켜 출력해 주는 감지기로 고압, 중압, 저압 등 사용 용도에 따라 응용되는 분야가 매우 다양한 센서이다. 대규모 장치시스템 제어, 자동차 분야로부터 최근에는 헬스케어, 의료기기, 가전 모바일 등과 같은 중소형기기에도 활용되는 수요가 많은 센서류의 한 품목을 점유하고 있다.In general, a pressure sensor is a sensor that accepts the pressure of the applied fluid, that is, the magnitude of the force applied to the sensor, as a physical quantity, converts it into an electrical signal, and outputs it. It is a very versatile sensor. From large-scale device system control and automobile fields, it occupies one of the highly demanded sensors used in small and medium-sized devices such as healthcare, medical devices, and mobile home appliances.

특히 초소형화 및 대량생산에 유리한 MEMS(Micro-Electro Mechanical Systems) 압력센서가 주류를 이루고 있는데 압력감지 방식에 따라서 압저항형(Piezoresistive)과 정전용량형(Capacitive) 방식으로 구분될 수 있다.In particular, micro-electro-mechanical systems (MEMS) pressure sensors, which are advantageous for miniaturization and mass production, are the mainstream. Depending on the pressure sensing method, they can be classified into piezoresistive and capacitive types.

일반적으로, 압력, 가속도, 소리 또는 광과 같은 물리적 현상을 전기적 신호로 변환하는 마이크로-전자 기계적 시스템(MEMS) 디바이스가 공지되어 있으며, 여기에는 멤스(MEMS) 칩과 에이직(ASIC) 칩이 포함되어 있으며, 액체 또는 기체의 압력을 검출하고, 검출된 신호를 제어에 사용하기 쉬운 전기신호로 변환하여 전송하는 장치로서, 흡입공기유량센서, 오일압력센서, 공기압력센서 등을 들 수 있다.In general, micro-electromechanical systems (MEMS) devices that convert physical phenomena such as pressure, acceleration, sound, or light into electrical signals are known, including MEMS chips and ASIC chips. As a device that detects the pressure of liquid or gas, converts the detected signal into an electrical signal that is easy to use for control, and transmits it, an intake air flow sensor, an oil pressure sensor, an air pressure sensor, and the like.

이상을 고려하면, 압력감지에 MEMS 압력센서를 제공하는 것이 유익할 것이다. 이런 센서가 상당한 추가 공간을 필요로 하지 않으면서 확장된 작동 범위를 추가로 제공하는 압력센서도 유익할 것이다.Considering the above, it would be beneficial to provide a MEMS pressure sensor for pressure sensing. A pressure sensor would also be beneficial where such a sensor would additionally provide an extended operating range without requiring significant additional space.

대한민국 등록특허공보 제10-2297122호(발명의 명칭: 압력센서, 2021. 09. 01. 공고)Republic of Korea Patent Registration No. 10-2297122 (Title of Invention: Pressure Sensor, 2021. 09. 01. Notice) 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0080402호(MEMS 압력 센서 및 그 제조 방법, 2017. 07. 10. 공개)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0080402 (MEMS pressure sensor and its manufacturing method, published on July 10, 2017) 대한민국 등록특허공보 제10-1645789호(압력센서를 이용한 부하 제어시스템, 2016. 08. 05. 공고)Republic of Korea Patent Registration No. 10-1645789 (load control system using pressure sensor, 2016. 08. 05. notice)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 소정의 기체가 소정량 봉입되고 수축 팽창이 우수한 에어백으로 압력을 감지하고, 감지되는 압력은 멤스형 압력센서를 이용하여 전기신호로 변환시켜 압력을 정밀하게 센싱할 수 있는 에어백이 구비된 압력센서를 제공함에 있다.The problem to be solved by the present invention is to detect the pressure with an airbag in which a predetermined amount of a predetermined gas is enclosed and has excellent contraction and expansion, and the detected pressure is converted into an electrical signal using a MEMS-type pressure sensor to precisely sense the pressure. It is to provide a pressure sensor equipped with an air bag.

본 발명에 게시되는 에어백이 구비된 압력센서는, 소정의 기체가 내부 공간에 봉입되어 압력을 감지하는 에어백과, 상기 에어백의 일단에 연결되고 에어백의 기체를 압력센서로 전달하는 에어호스와, 상기 에어호스 단부에 연결되고 에어호스를 통하여 전달되는 기체의 압력을 전기신호로 변환하는 멤스형 압력센서를 포함한다.A pressure sensor equipped with an airbag disclosed in the present invention includes an airbag in which a predetermined gas is sealed in an internal space to sense pressure, an air hose connected to one end of the airbag and transferring gas of the airbag to the pressure sensor, It includes a MEMS-type pressure sensor connected to the end of the air hose and converting the pressure of the gas transmitted through the air hose into an electrical signal.

상기 멤스형 압력센서가 실장되는 프린트기판(PCB)을 포함할 수 있다.A printed circuit board (PCB) on which the MEMS-type pressure sensor is mounted may be included.

상기 에어백과 에어호스와 멤스형 압력센서를 복수로 구성하여 모듈화할 수 있다.The airbag, air hose, and MEMS-type pressure sensor may be configured in plurality and modularized.

상기 에어백은, 소정 크기의 상부체와 하부체와, 상기 상부체와 하부체의 가장자리부분에 접합되는 테두리부를 포함하되, 상기 테두리부를 중심으로 상하로 볼록하게 팽창한 상태임을 특징으로 한다.The airbag includes an upper body and a lower body of a predetermined size, and rim portions joined to edges of the upper and lower bodies, and is characterized in that the rim portion expands convexly up and down around the rim portion.

상기 에어호스의 단부가 억지 결합되는 플러그와, 상기 플러그 후단에 구성되는 외향돌출테와, 상기 외향돌출테에 헐겁게 끼워지고 내주연에는 나사부가 형성되는 니플고과, 상기 니플 내부에 끼어지는 패킹과, 상기 압력센서의 하우징 전면으로 돌출되고 상기 니플이 체결되는 체결봉을 포함할 수 있다.A plug to which the end of the air hose is forcibly coupled, an outward protruding frame formed at the rear end of the plug, a nipple fitting loosely fitted into the outward protruding frame and having a threaded portion formed on an inner periphery, a packing inserted inside the nipple, A fastening rod protruding from the front surface of the housing of the pressure sensor and coupled to the nipple may be included.

상기 에어백은 외부 압력에 의해 변형되면서 압축되고, 외부 압력에 제거되면 신속히 또는 바로 복귀할 수 있도록 연하면서 질긴 성질의 실리콘, 비닐, 나일론, 폴리프로필렌(LLDPE) 등의 필름 재질로 구성될 수 있다.The airbag may be composed of a soft and tough film material such as silicone, vinyl, nylon, polypropylene (LLDPE), etc., so that it is compressed while being deformed by external pressure and can quickly or immediately return when removed by external pressure.

상기 기체는 열팽창 계수가 작은 질소 등이 이용될 수 있다.Nitrogen having a small coefficient of thermal expansion may be used as the gas.

본 발명은 소정의 기체(1)가 봉입되고 수축 팽창이 우수한 에어백(2)으로 압력을 감지하고, 감지되는 압력은 멤스형 압력센서(3)를 이용하여 전기신호로 변환시킴으로써 압력을 정밀하게 센싱할 수 있는 효과가 있다.The present invention detects pressure with an airbag (2) in which a predetermined gas (1) is enclosed and has excellent contraction and expansion, and the detected pressure is converted into an electrical signal using a MEMS-type pressure sensor (3) to precisely sense the pressure There are effects that can be done.

도 1 : 본 발명 일 예로 도시한 에어백이 구비된 압력센서의 구성도.
도 2 : 본 발명 일 예로 도시한 에어백이 구비된 압력센서의 단면도.
도 3 : 본 발명 다른 예로 도시한 에어백이 구비된 압력센서의 구성도.
도 4 : 본 발명 다른 예로 도시한 에어백이 구비된 압력센서의 단면도.
도 5 : 본 발명 또 다른 예로 도시한 에어백이 구비된 압력센서의 구성도.
도 6 : 본 발명에서 에어백과 에어호스와 압력센서를 복수로 구성한 압력센서모듈 예시도.
도 7 : 본 발명 일 예로 도시한 도 6의 압력센서모듈을 환자 침대에 적용한 상태도.
도 8 : 본 발명 에어백의 실물 예시도.1: A configuration diagram of a pressure sensor equipped with an airbag shown as an example of the present invention.
Figure 2: A cross-sectional view of a pressure sensor equipped with an airbag shown as an example of the present invention.
Figure 3: A configuration diagram of a pressure sensor equipped with an airbag shown as another example of the present invention.
Figure 4: A cross-sectional view of a pressure sensor equipped with an airbag shown as another example of the present invention.
5: A configuration diagram of a pressure sensor equipped with an airbag shown as another example of the present invention.
6: An exemplary view of a pressure sensor module comprising a plurality of airbags, air hoses, and pressure sensors in the present invention.
Fig. 7: A state diagram in which the pressure sensor module of Fig. 6 shown as an example of the present invention is applied to a patient bed.
8: A real-life example of the airbag of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하고자 한다. 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어 도면들 중 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일 부호로 기재하고, 관련된 공지구성이나 기능에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지가 모호해지지 않도록 생략하며, 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the embodiments of the present invention, the same components in the drawings are described with the same reference numerals as much as possible, and specific descriptions of related well-known configurations or functions are omitted so as not to obscure the subject matter of the present invention. In addition, the accompanying drawings Matters expressed in may be different from the form actually implemented in the drawings schematically for easily explaining the embodiments of the present invention.

도 1은 본 발명 일 예로 도시한 압력센서의 정면도이고, 도 2는 그 단면도로, 소정의 기체(1)가 내부 공간에 봉입되어 압력을 감지하는 에어백(2)과, 에어백(2)의 일단에 연결되고 에어백(2)의 기체(1)를 압력센서(3)로 전달하는 에어호스(4)와, 에어호스(4) 단부에 연결되고 에어호스(4)를 통하여 전달되는 기체(1)의 압력을 전기신호로 변환하는 멤스형 압력센서(3)를 포함한다.1 is a front view of a pressure sensor shown as an example of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view thereof, an airbag 2 in which a predetermined gas 1 is sealed in an internal space to sense pressure, and one end of the airbag 2 An air hose (4) connected to and delivering the gas (1) of the airbag (2) to the pressure sensor (3), and a gas (1) connected to the end of the air hose (4) and transmitted through the air hose (4) It includes a MEMS-type pressure sensor 3 that converts the pressure of the electric signal.

상기 멤스형 압력센서(3)가 실장(장착)되는 프린트기판(PCB)(5)을 더 포함한다.A printed circuit board (PCB) 5 on which the MEMS-type pressure sensor 3 is mounted (mounted) is further included.

상기 에어백(2)은 대체로 사각형상을 갖는 소정 크기의 상부체(21)와 하부체(22)의 가장자리부분이 접착제(접합제) 또는 고주파 열접합 등에 의해 완고하게 접합(실링)되는 테두리부(23)가 구성되고, 내부에 형성되는 소정 체적의 공간에 소정량의 기체(1)가 봉입되며, 상기 상부체(21)와 하부체(22)의 가장자리부분에 테두리부(23)를 접합(실링)할 때 에어호스(4)의 단부(41)를 끼운 다음 테두리부(23)를 접합(실링)시켜 에어백(2)의 완고한 결합이 유지된다.The airbag 2 has an edge portion in which the edges of the upper body 21 and the lower body 22 of a predetermined size having a substantially rectangular shape are firmly bonded (sealed) by adhesive (bonding agent) or high-frequency thermal bonding ( 23) is formed, a predetermined amount of gas 1 is sealed in a space of a predetermined volume formed therein, and the rim portion 23 is bonded to the edge portions of the upper body 21 and the lower body 22 ( When sealing), the end 41 of the air hose 4 is inserted and then the rim 23 is joined (sealed) so that the airbag 2 is firmly bonded.

상기 에어호스(4)는 도 2와 같이 테두리부(23) 일측의 확개부(24)에 에어호스(4)의 단부(41)를 끼우되 접착제(접합제) 또는 고주파 열접합 등으로 접합시켜 에어호스(4)의 완고하게 결합(연결)되도록 구성할 수 있다.As shown in FIG. 2, the air hose 4 is bonded by inserting the end 41 of the air hose 4 into the expansion part 24 on one side of the edge part 23 with an adhesive (bonding agent) or high-frequency thermal bonding. It can be configured to be stubbornly coupled (connected) to the air hose (4).

또한 상기 테두리부(23) 일측에 도 5와 같이 관체부(25)를 형성하되, 관체부(25)의 외주연 단부에 외향 돌출부(26)를 구성하고, 에어호스(4)의 내주연 단부에는 내향 돌출부(42)를 구성하여 상기 외향 돌출부(26)에 암수 결합되게 구성함으로써 에어호스(4)의 더욱 완고한 결합을 달성할 수 있다.In addition, the body portion 25 is formed on one side of the rim portion 23 as shown in FIG. 5, and an outward protrusion 26 is formed at the outer circumference end of the body portion 25, and the inner circumferential end of the air hose 4 By configuring the inward protrusion 42 to be male and female coupled to the outward protrusion 26, a more rigid coupling of the air hose 4 can be achieved.

상기 에어백(2)은 봉입되는 기체(1)에 의해 테두리부(23)를 중심으로 상하로 볼록하게 팽창한 상태이며, 외부 압력에 의해 변형되면서 압축되고, 외부 압력에 제거되면 신속히 또는 바로 복귀할 수 있도록 연하면서 질긴(연질) 성질의 실리콘, 비닐, 나일론, 폴리프로필렌(LLDPE) 등의 필름 재질로 구성되며, 또한 외부 압력에 충분히 견딜수 있는 내구성과 밀폐력을 갖도록 구성된다. 물론 상기에서 예시한 실리콘, 비닐, 나일론, 폴리프로필렌(LLDPE) 이외에도 상기 조건을 만족하는 다른 재질로 에어백(2)이 구성될 수 있다. 상기 에어백(2)은 에어 쿠션 구조이기도 하다.The airbag 2 is in a state of being convexly inflated up and down around the rim 23 by the encapsulated gas 1, is compressed while being deformed by external pressure, and returns quickly or immediately when removed by the external pressure. It is composed of film materials such as silicone, vinyl, nylon, and polypropylene (LLDPE), which are soft and tough (soft), and are configured to have durability and sealing power that can sufficiently withstand external pressure. Of course, the airbag 2 may be made of other materials that satisfy the above conditions in addition to silicon, vinyl, nylon, and polypropylene (LLDPE) exemplified above. The airbag 2 is also an air cushion structure.

상기 에어백(2)의 평면 형상은 사각형이나 사각에 가까운 타원형이 바람직하며, 측면 형상은 가운데 부분이 상하로 볼록한 타원 형상이거나, 반원에 가까운 형상으로 수축 및 팽창하는 구성이 바람직하다.The plane shape of the airbag 2 is preferably a rectangle or an ellipse close to a square, and the side shape is preferably an ellipse with a central portion vertically convex, or a structure that contracts and expands to a shape close to a semicircle.

상기 에어백(2)은 압력 감지 대상이나 사용 환경이나 감지 환경 등에 따라 다양한 형상이 될 수 있다. 예컨대 직하중 압력을 감지하는 경우 평면 사각형이나 원형이나 타원형 등이 될 수 있으며, 사방의 압력을 감지하는 경우 구형이나 풍선형 등일 수 있다.The airbag 2 may have various shapes depending on a pressure sensing target, a use environment, or a sensing environment. For example, when detecting direct load pressure, it may be a flat rectangle, circle, or ellipse, and when detecting pressure in all directions, it may be spherical or balloon-shaped.

상기 기체(1)는 공기, 수소 등이 주입되어 팽창 상태로 유지되며 외압이 제거되면 바로 복원되는 구성이다. The gas 1 is maintained in an expanded state by injecting air, hydrogen, etc., and is immediately restored when external pressure is removed.

상기 기체(1)는 열팽창 계수가 작은 질소 등이 이용될 수 있다.As the gas 1, nitrogen having a low coefficient of thermal expansion may be used.

상기 멤스형 압력센서(3)의 선단에는 에어호스(4)가 억지 결합되는 커플러 또는 플러그(6)가 돌출 구성된다.A coupler or plug 6 to which the air hose 4 is forcibly coupled protrudes from the front end of the MEMS-type pressure sensor 3.

상기 플러그(6)의 외주연에는 경사면(62)과 수직부(63)가 교대로 형성되어 에어호스(4) 단부(43)가 그 외면에 억지결합되거나, 억지결합되면서 접착제 등으로 접착되어 기체(1)의 유출이 방지되며, 길이방향 중앙에는 통기공(61)이 형성되어 에어백(2)에 봉입된 기체(1)가 압력센서(3)로 전달될 수 있도록 구성된다.An inclined surface 62 and a vertical portion 63 are alternately formed on the outer periphery of the plug 6, so that the end 43 of the air hose 4 is forcibly coupled to the outer surface or adhered with an adhesive while being forcefully coupled to the gas The outflow of (1) is prevented, and a ventilation hole (61) is formed at the center in the longitudinal direction so that the gas (1) sealed in the airbag (2) can be transmitted to the pressure sensor (3).

상기 에어호스(4)는 도 3, 4, 5와 같이 니플(7), 또는 커플링을 이용하여 멤스형 압력센서(3)로부터 쉽게 분리 결합할 수 있도록 구성할 수 있다.As shown in FIGS. 3, 4, and 5, the air hose 4 can be configured to be easily separated from and coupled to the MEMS-type pressure sensor 3 using a nipple 7 or a coupling.

이를테면, 에어호스(4) 단부가 결합되는 플러그(6) 후단에 외향돌출테(8)가 구성되고, 외향돌출테(8)에 헐겁게 끼워지는 니플(7)의 내주연에는 나사부(9)가 형성되며, 니플(7) 내부에 패킹(10)을 끼워운 다음 압력센서(3)의 하우징(11) 전면으로 돌출된 체결봉(12)에 나사결합(체결)하면 에어호스(4)가 체결봉(12)에 견고하게 고정되며, 플러그(6)의 외향돌출테(8)와 체결봉(12) 사이에 패킹(10)이 위치하므로 외향돌출테(8)와 체결봉(12) 사이의 기밀(氣密)이 유지된다.For example, an outward protruding frame 8 is formed at the rear end of the plug 6 to which the end of the air hose 4 is coupled, and a threaded portion 9 is formed on the inner periphery of the nipple 7 loosely fitted into the outward protruding frame 8. After inserting the packing (10) inside the nipple (7), the air hose (4) is fastened by screwing (fastening) the fastening rod (12) protruding to the front of the housing (11) of the pressure sensor (3). It is firmly fixed to the rod 12, and since the packing 10 is located between the outward projecting frame 8 of the plug 6 and the fastening rod 12, there is a gap between the outward projecting frame 8 and the fastening rod 12. Confidentiality is maintained.

상기에서 에어호스(4)를 분리하고 하는 경우, 니플(7)을 풀림방향으로 회전시키면 체결봉(12)으로부터 간편하게 분리된다. In the case where the air hose 4 is separated from the above, the nipple 7 can be easily separated from the fastening rod 12 by rotating the nipple 7 in the releasing direction.

상기 하우징(11) 내부에는 멤스형 압력센서모듈(13)이 설치되고, 체결봉(12)의 길이방향 중앙에는 형성되는 기공(14)은 상기 멤스형 압력센서모듈(13)에 연결되며, 따라서 에어백(2)으로 외부 압력(F1)이 작용되면 그 부분이 함몰되면서 기체(1)의 압력이 증가하고, 증가된 압력은 도 2의 A방향 이를테면, 에어호스(4)와 플러그(6)의 통기공(61)과 체결봉(12)의 기공(14)을 통하여 멤스형 압력센서모듈(13)로 전달되어 전기신호로 변환된 다음 프린트기판(5)에 고정되는 단자(15)(16)로 출력된다.A MEMS-type pressure sensor module 13 is installed inside the housing 11, and a hole 14 formed in the center of the longitudinal direction of the fastening rod 12 is connected to the MEMS-type pressure sensor module 13, and thus When the external pressure (F1) is applied to the airbag (2), the pressure of the gas (1) increases as the part is depressed, and the increased pressure is directed toward A in FIG. Terminals 15 and 16 that are transmitted to the MEMS-type pressure sensor module 13 through the ventilation hole 61 and the hole 14 of the fastening rod 12, converted into electrical signals, and then fixed to the printed board 5 is output as

상기 외부 압력(F1)이 제거되면, 팽창 압력(F2)에 의해 에어백(2)의 함몰 부분이 복원되면서 에어백(2)의 내부 압력이 원래 압력으로 감소되므로, 도 4의 B방향 이를테면, 멤스형 압력센서모듈(13)로 전달되었던 압력(증가분 압력)이 체결봉(12)의 기공(14)과 플러그(6)의 통기공(61)과 에어호스(4)를 경유하여 에어백(2)으로 이동하게되고, 멤스형 압력센서모듈(13)은 압력 감소분이 감안된 전기신호로 변환된 다음 프린트기판(5)의 단자(15)(16)로 출력된다.When the external pressure F1 is removed, the internal pressure of the airbag 2 is reduced to the original pressure while the depressed portion of the airbag 2 is restored by the expansion pressure F2, so that the MEMS type The pressure (increased pressure) transmitted to the pressure sensor module 13 passes through the hole 14 of the fastening rod 12, the air hole 61 of the plug 6, and the air hose 4 to the airbag 2. It moves, and the MEMS-type pressure sensor module 13 converts the pressure decrease into an electrical signal into consideration, and then outputs it to the terminals 15 and 16 of the printed board 5.

상기 멤스형(MEMS Type) 압력센서모듈(13)은 에어백(2)의 내부 압력, 기체(1) 압력을 실시간 감지하는 압전형이나 멤스형(MEMS Type)이나 이들의 복합형 센서일 수 있으며, 멤스형 압력센서모듈(13)의 경우, 에어호스(4)를 통하여 전달되는 기체(1)의 압력을 감지하는 감지용 멤스 칩(MEMS Chip)과, 멤스 칩의 신호처리소자인 에이직 칩과, 멤스 칩과 에이직 칩 간에 연결되는 동시에 에이직 칩과 리드 간에 연결되어 전기적 신호 전달을 하는 도전성 와이어와, 멤스 칩 및 에이직 칩을 비롯하여 도전성 와이어 등을 봉지시키는 몰딩 컴파운드 수지와 리드 단자 등이 포함된다.The MEMS type pressure sensor module 13 may be a piezo type or MEMS type sensor that detects the internal pressure of the air bag 2 and the pressure of the gas 1 in real time, or a combination of these sensors, In the case of the MEMS-type pressure sensor module 13, a MEMS chip for sensing that detects the pressure of the gas 1 transmitted through the air hose 4, and an ASIC chip, a signal processing element of the MEMS chip, , a conductive wire that is connected between the MEMS chip and the AS chip and at the same time connected between the AS chip and the lead to transmit electrical signals, and a molding compound resin and lead terminals that encapsulate the MEMS chip and the AS chip as well as the conductive wire, etc. included

상기 멤스형(MEMS Type) 압력센서모듈(13)은 절연막 증착 기술, 금속 증착 및 배선 기술, 이온주입 기술, 미세패턴 형성기술, 실리콘 식각 기술, 글래스 식각 기술과 기판 접합 기술 등의 조합으로 만들어진다. The MEMS type pressure sensor module 13 is made by a combination of insulating film deposition technology, metal deposition and wiring technology, ion implantation technology, fine pattern formation technology, silicon etching technology, glass etching technology and substrate bonding technology.

상기 멤스형(MEMS Type) 압력센서모듈(13)의 압력은 압저항(piezo resistance)이 감지하며 이러한 압저항은 실리콘 웨이퍼 기판에 이온을 주입하거나 확산시켜 다수의 저항 단자가 형성된다. The pressure of the MEMS type pressure sensor module 13 is sensed by piezo resistance, and the piezo resistance implants or diffuses ions into the silicon wafer substrate to form a plurality of resistance terminals.

그러나 압저항은 압력의 변화가 없어도 온도에 대하여 영향을 받는다. 온도가 증가함에 따라 그 저항값이 증가하고 온도가 감소하면 저항값이 감소한다. 또한, 이러한 다수의 압저항을 연결하여 휘스톤브릿지회로를 만들기 위해서는 금속박막 증착 및 미세패턴 형성 기술이 필요하며 금속배선의 절연을 위하여 절연막증착 기술 또한 적용된다.However, piezoresistance is affected by temperature even without a change in pressure. As the temperature increases, the resistance value increases, and as the temperature decreases, the resistance value decreases. In addition, in order to make a Wheatstone bridge circuit by connecting such a plurality of piezoresistors, metal thin film deposition and fine pattern formation technology are required, and an insulating film deposition technology is also applied to insulate metal wires.

그리고, 대부분의 물체는 온도가 증가하면서 저항 또한 증가하게되며, 마찬가지로 멤스형(MEMS Type) 압력센서모듈(13)의 경우에도 이온주입을 통하여 형성되는 압저항의 저항값이 온도가 증가함에 따라 증가하게 되며, 이러한 저항증가 현상은 압력에 의해서만 저항과 출력이 변해야 하는 압력센서의 본질적인 기능에 영향을 주게된다. In addition, the resistance of most objects increases as the temperature increases, and similarly, in the case of the MEMS type pressure sensor module 13, the resistance value of the piezoresistor formed through ion implantation increases as the temperature increases This increase in resistance affects the essential function of the pressure sensor, which must change resistance and output only by pressure.

따라서 압저항이 온도에 따라 저항값이 증가함으로써 그 특성에 영향을 미치는 것을 최소화하기 위하여 온도에 따라 저항값이 감소하는 NTC 저항기를 이용하여 압저항의 온도 특성을 보상하거나, 외부에 온도보상회로를 붙이는 방법으로 온도 특성을 보상하게된다.Therefore, in order to minimize the influence of the piezoresistor on its characteristics by increasing its resistance value with temperature, use an NTC resistor whose resistance value decreases with temperature to compensate for the temperature characteristics of the piezoresistor, or use an external temperature compensation circuit. The temperature characteristic is compensated by the method of attachment.

도 6은 본 발명의 압력센서가 복수로 구성된 압력센서모듈로 구성하여 다양한 용도로 사용할 수 있음을 도시한 것으로 복수의 에어백(2)에 에어호스(4)로 각각 연결되는 압력센서(3)는 프린트기판(5) 상에 어레이 형태로 실장(장착)시켜 인터페이스(30)를 통하여 제어기(MCU)로 각각의 압력신호가 전송 및 입력되도록 함으로써 다양한 용도로 사용할 수 있다. 상기 도 6에서는 9개의 에어백(2)과 9개의 압력센서(3)를 에어호스(4)로 각각 연결시켜 압력센서모듈의 구성을 예시한 것이다.6 shows that the pressure sensor of the present invention can be used for various purposes by configuring a plurality of pressure sensor modules, and the pressure sensors 3 connected to the plurality of airbags 2 by air hoses 4 It can be used for various purposes by mounting (mounting) on the printed board 5 in an array form so that each pressure signal is transmitted and input to the controller (MCU) through the interface 30. 6 illustrates the configuration of the pressure sensor module by connecting nine airbags 2 and nine pressure sensors 3 with air hoses 4, respectively.

도 7은 침대 위에 도 6의 압력센서모듈을 2세트 설치하고 인터페이스(30)를 통하여 제어기(MCU)와 데이터를 주고받을 수 있게 구성하되, 복수로 배열되는 에어백(2)으로 거동이 어렵거나 불편한 환자의 신체를 지지하도록 하되, 에어백(2)이 접촉되는 환자의 신체 부분별 압력을 감지한 다음 침대 유동수단이나 환자의 신체를 유동시키는 수단을 이용하여 환자의 신체가 주기적이거나 교대로, 또는 주기와 교대를 혼용하면서 유동시킬 수 있게 구성 및 적용함으로써 환자의 욕창 등을 예방 및 방지할 수 있다. 7 is configured such that two sets of pressure sensor modules of FIG. 6 are installed on the bed and data can be exchanged with the controller (MCU) through the interface 30, but the airbags 2 arranged in plurality make it difficult or uncomfortable to move. The patient's body is supported, but the airbag (2) detects the pressure of each part of the patient's body that is in contact, and then the patient's body is periodically, alternately, or periodically using a bed moving means or a means for moving the patient's body It is possible to prevent and prevent patients' bedsores by configuring and applying the fluid while mixing and alternating.

또한 거동이 어렵거나 불편한 환자가 이용하는 훨체어의 바닥 등에도 마찬가지의 방법으로 적용할 수 있다.In addition, the same method can be applied to the bottom of a wheelchair used by a patient who has difficulty in moving or is inconvenient.

상기 인터페이스(30)는 제어기(MCU)와 캔(CAN)통신, 시리얼 통신(RS-232, RS-485, RS-422)으로 압력신호를 실시간 또는 비실시간 전달할 수 있다.The interface 30 may transmit a pressure signal in real time or non-real time through a controller (MCU), CAN communication, and serial communication (RS-232, RS-485, RS-422).

본 발명은 도 7에서 제어기(MCU)에 무선통신부 또는 무선통신모듈을 구성하여 이동통신망(도시안됨)을 통하여 어플리케이션이 설치된 스마트폰과 무선으로 연결되어 압력데이터를 주고 받을 수 있게 구성할 수 있으며, 이에 따라 압력데이터를 수집할 수 있어 욕창 방지 관련 빅데이터로 활용할 수 있다.The present invention configures a wireless communication unit or wireless communication module in the controller (MCU) in FIG. 7 to wirelessly connect with a smartphone with an application installed through a mobile communication network (not shown) to transmit and receive pressure data. As a result, pressure data can be collected, which can be used as big data related to pressure sore prevention.

도 8은 에어호스(4)가 연결된 에어백(2)의 실물 예시도이다.8 is a real life example of the airbag 2 to which the air hose 4 is connected.

이상과 같이 설명한 본 발명은 본 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하며, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 자명한 것이다.The present invention described above is not limited to the present embodiment and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible within the scope without departing from the technical spirit of the present invention, which is in the technical field to which the present invention belongs. It is self-evident to those skilled in the art.

(1)--기체 (2)--에어백
(3)--압력센서 (4)--에어호스
(5)--프린트기판(PCB) (6)--플러그
(7)--니플 (8)--외향돌출테
(9)--나사부 (10)--패킹
(11)--압력센서 하우징 (12)--체결봉
(13)--멤스형 압력센서모듈 (14)--기공
(15)(16)--단자 (21)--상부체
(22)--하부체 (22)--테두리부
(24)--확개부 (25)--관체부
(26)--외향 돌출부 (41)(43)--에어호스 단부
(42)--내향 돌출부 (61)--통기공
(62)--경사면 (63)--수직부
(F1)--외부 압력 (F2)--팽창 압력(1)--aircraft (2)--airbags
(3)--Pressure sensor (4)--Air hose
(5)--Printed board (PCB) (6)--Plug
(7)--nipple (8)--outward projecting frame
(9)--thread (10)--packing
(11)--pressure sensor housing (12)-fastening bar
(13)--MEMS type pressure sensor module (14)--Kigong
(15) (16)--terminal (21)--upper body
(22)--lower body (22)--frame part
(24)--extension part (25)--tube body part
(26)--Outward protrusion (41) (43)--Air hose end
(42)-inward projection (61)-air hole
(62)--Slope (63)--Vertical
(F1)--external pressure (F2)--expansion pressure

Claims (5)

소정의 기체가 내부 공간에 봉입되어 압력을 감지하는 에어백;
상기 에어백의 일단에 연결되고 에어백의 기체를 압력센서로 전달하는 에어호스; 그리고
상기 에어호스 단부에 연결되고 에어호스를 통하여 전달되는 기체의 압력을 전기신호로 변환하는 멤스형 압력센서;
를 포함하는 에어백이 구비된 압력센서.an airbag in which a predetermined gas is sealed in an internal space to sense pressure;
an air hose connected to one end of the airbag and transferring gas from the airbag to a pressure sensor; and
a MEMS-type pressure sensor connected to an end of the air hose and converting gas pressure transmitted through the air hose into an electrical signal;
A pressure sensor equipped with an airbag comprising a. 청구항 1에 있어서;
상기 멤스형 압력센서가 실장되는 프린트기판(PCB);
을 포함하는 에어백이 구비된 압력센서.according to claim 1;
a printed circuit board (PCB) on which the MEMS-type pressure sensor is mounted;
A pressure sensor equipped with an airbag comprising a. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서;
상기 에어백과 에어호스와 멤스형 압력센서를 복수로 구성하여 모듈화 함을 특징으로 하는 에어백이 구비된 압력센서.according to claim 1 or claim 2;
A pressure sensor with an airbag, characterized in that the airbag, the air hose, and the MEMS-type pressure sensor are configured in plurality and modularized. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서 ;
상기 에어백은,
소정 크기의 상부체와 하부체;
상기 상부체와 하부체의 가장자리부분에 접합되는 테두리부;
를 포함하되,
상기 테두리부를 중심으로 상하로 볼록하게 팽창한 상태임을 특징으로 하는 에어백이 구비된 압력센서.In claim 1 or claim 2;
The airbag is
upper and lower bodies of predetermined sizes;
Rim portions bonded to the edges of the upper and lower bodies;
Including,
A pressure sensor with an airbag, characterized in that it is in a state of convexly inflating up and down around the edge portion. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서 ;
상기 에어호스의 단부가 억지 결합되는 플러그;
상기 플러그 후단에 구성되는 외향돌출테;
상기 외향돌출테에 헐겁게 끼워지고 내주연에는 나사부가 형성되는 니플;
상기 니플 내부에 끼어지는 패킹;
상기 압력센서의 하우징 전면으로 돌출되고 상기 니플이 체결되는 체결봉;
을 포함하는 에어백이 구비된 압력센서.In claim 1 or claim 2;
a plug to which an end of the air hose is forcibly coupled;
an outward protruding frame formed at the rear end of the plug;
a nipple loosely fitted to the outwardly protruding frame and having a threaded portion formed on an inner periphery;
Packing inserted into the nipple;
a fastening rod protruding from the front surface of the housing of the pressure sensor and fastening the nipple;
A pressure sensor equipped with an airbag comprising a.
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