WO2016175463A1

WO2016175463A1 - 손목형 밴드

Info

Publication number: WO2016175463A1
Application number: PCT/KR2016/003260
Authority: WO
Inventors: 유의상; 이진아; 김은주; 임대영
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2015-04-27
Filing date: 2016-03-30
Publication date: 2016-11-03
Also published as: KR101615753B1

Abstract

본 발명은 피부와의 밀착력을 향상시켜 균일한 센싱을 할 수 있는 손목형 밴드로, 네오프렌 또는 스펀지를 포함하는 센서영역; 및 상기 센서영역 일측 또는 양 끝단에 결합되는 섬유 밴드영역을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

손목형 밴드

본 발명은 피부 밀착력을 향상시키고 균일한 센싱을 가능하게 하는 손목형 밴드에 대한 것이다.

최근들어 스마트워치, 스마트 밴드, 스마트안경 등 웨어러블 디바이스에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히, 스마트폰과 상용하기 위한 스마트 워치가 많은 주목을 받고 실정이다.

기존 상용화된 '스마트워치' 또는 '스마트밴드' 등에 적용되는 밴드는 대부분 고분자 재질로 되어 있다. 이러한 고분자 재질의 밴드는 외부의 충격에 의해 쉽게 긁힘 자국등이 남게되는 문제가 있으며, 신축성이 없어 온도나 압력등의 센싱 모듈의 적용시 균일한 센싱을 어렵게 만드는 문제가 있다. 또한, 착용 또는 탈착시 체결 도구를 필요로 하여, 사용상의 불편함을 야기한다.

본 발명의 목적은 상기의 종래기술의 문제점을 해결하는 것으로, 피부와의 밀착력을 향상시키고, 균일한 센싱을 가능하게 하는 손목형 밴드를 제공하는데 있다.

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적 달성을 위해 본 발명의 손목형 밴드는, 복수의 센싱모듈을 포함하는 센서영역; 및 상기 센서영역의 일측 또는 양측에 결합되어 연장되는 섬유밴드영역을 포함하고, 상기 복수의 센싱모듈 중 인접하는 센싱모듈을 연결하는 전도사를 포함한다.

일 실시예로, 상기 전도사는 상호 인접하는 센싱모듈을 연결하되, 적어도 1 이상의 곡률부를 형성하는 구조로 연결될 수 있다.

다른 일 실시예로, 복수의 센서모듈 각각을 커버하는 구조로 상기 센서영역 내에 배치되는 스페이서를 더 포함하고, 상기 스페이서는 핫멜트 필름일 수 있다.

또 다른 일실시예로, 상기 섬유밴드영역은 리브조직을 포함할 수 있다.

또 다른 일실시예로, 상기 센서 영역은 피케조직을 포함할 수 있다.

또 다른 일실시예로, 상기 리브조직은 상기 피케조직보다 신축성이 클 수 있다.

또 다른 일실시예로, 상기 피케조직 및 상기 리브조직은 폴리에스터 섬유 및 폴리우레탄 탄성사를 포함할 수 있다.

또 다른 일실시예로, 상기 폴리우레탄 탄성사는 이성분 복합사이고, 상기 이성분 복합사는 열수축성이 다른 두 섬유를 혼합방사하여 형성될 수 있다.

또 다른 일실시예로, 상기 손목형 밴드는 2.5 내지 5kg/cm2 의 신축 압력을 구비할 수 있다.

또 다른 일실시예로, 상기 전도사는 자수 형태로 형성될 수 있다.

또 다른 일실시예로, 상기 센서모듈 테두리에는 박음질이 형성될 수 있다.

상기와 같이 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 도출된 본 발명은, 피부와의 밀착력을 향상시켜 착용감이 편안하고, 균일한 압력, 온도 등의 센싱을 가능하게 한다.

도 1은 본 발명의 손목형 밴드의 평면도를 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명의 손목형 밴드의 단면도를 나타낸 도면이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "특징으로 한다", "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 손목형 밴드는, 기재내에 복수의 센싱모듈을 포함하는 센서영역(200)과 상기 센서영역의 일측 또는 양측에 결합되어 연장되는 섬유밴드영역(300) 및 상기 복수의 센싱모듈 중 인접하는 센싱모듈을 연결하는 전도사(600)를 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명의 센싱모듈에는 건전지 등의 전원공급장치 및 FPCB와 같은 회로장치도 포함될 수 있다.

특히, 전도성을 가지는 상기 전도사는, 상호 인접하는 센싱모듈을 연결하되, 적어도 1 이상의 곡률부를 형성하는 구조로 연결될 수 있도록 한다. 이는 전도사 자체에 소정의 곡률을 형성하여, 손목형 밴드가 인장되는 경우, 이를 완충할 수 있는 완충력을 구비할 수 있도록 하여, 제품의 신뢰성을 담보될 수 있도록 하기 위함이다.

아울러, 본 발명의 실시예에 따른 손목형 밴드(100)는 센서모듈을 커버하는 스페이서(500)를 구비할 수 있도록 하며, 상기 스페이서는, 상기 센싱모듈과 상기 전도사의 일부를 덮는 구조로 배치될 수 있도록 한다. 이는 센싱모듈의 구조적인 안정성을 확보함과 동시에, 외부의 충격과 오염원에 대한 보호기능을 수행할 수 있도록 하기 위함이다.

이하에서는, 상술한 본 발명의 실시예에 따른 손목형 밴드의 세부 구성을 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 손목형 밴드(100)의 센서 영역(200)은 섬유 밴드 영역(300)의 사이에 위치할 수 있다. 도 1과 같이, 센서 영역(200)의 양 끝단에 섬유 밴드 영역(300)이 결합되어 연결될 수도 있지만, 센서 영역(200)의 일측 끝단에만 섬유 밴드 영역(300)이 결합되어 연결될 수도 있다. 양 끝단에 섬유 밴드 영역(300)이 결합될 때에는 섬유 밴드 영역(300)이 연결되어 원형의 밴드를 형성할 수도 있고, 분리될 때에는 섬유 밴드 영역(300) 끝단에 결합 체결구를 형성할 수도 있다.

센서 영역(200) 내의 하부에는 스페이서를 더 포함할 수 있다. 스페이서는 네오프렌 또는 스펀지로 형성될 수 있다. 네오프렌은 클로로프렌고무 또는 이것에 소량의 다른 단위체를 중합시킨 합성고무를 말하며, 스펀지는 탄성이 있는 다공질 천연고무 또는 합성 수지를 말한다. 본 발명에서는 손목과 밀착되는 센서 영역(200)을 네오프렌이나 스펀지를 사용함으로써 기존의 플라스틱 제품에 비해 피부와의 밀착력을 향상시키고 착용감을 우수하게 한다.

센서 영역(200) 내에는 복수의 센싱 모듈(400)을 포함할 수 있다. 센싱 모듈(400)은 온도, 압력등을 센싱하기 위한 전자적 기기를 포함하는 것으로 피부에 근접 또는 밀착 되어 인체의 상태를 센싱하기 위해 사용되는 것을 말한다.

이러한 센싱 모듈(400)의 연결은 전도사(600)에 의해 연결될 수 있다. 전도사(Electro conductive yarn)(600)는 도전성을 가지는 실로, 직물, 편물등의 종류에 제한 없이 사용될 수 있으며, 폴리아닐린(polyaniline)과 같은 전도성 고분자(conductive polymer)로 형성될 수 있다.

전도사(600)는 일정한 곡률을 가지는 말굽 또는 지그재그의 모양을 가질 수 있다. 이러한 모양에 의해 일정 길이로 가변이 가능하여 센서 영역(200)에 신축성이 있는 소재를 사용할 경우에 끊어짐 없이 사용이 가능하며, 내구성을 향상시킨다. 또한 이러한 전도사(600)는 자수공정에 의해 형성될 수 있다. 이러한 자수공정에 의해 전도사(600)의 내구성은 더욱 향상될 수 있다.

센싱 모듈(400)은 도 1에 도시된 바와 같이, 스페이서(500)로 둘러싸여 있을 수 있다. 스페이서는 센싱 모듈(400)을 이격시키고, 센서 영역(200)에서 전달되는 힘을 완충시켜, 균일한 센싱을 가능하게 한다.

스페이서(500)는 원형, 타원형, 다각형등 제한없이 다양한 형상이 올 수 있다. 다만, 복수의 센싱 모듈(400)을 균일한 간격을 가지게 배치하기 위해서는 사각형 형상의 스페이서(500)가 바람직하다.

스페이서(500)는 센서영역(200) 또는 섬유 밴드 영역(300)에서 전달되는 힘의 완충 역활을 하면서 접착 능력을 가지는 핫멜트 필름이 더 적용될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 센싱 모듈(300)은 돌기 모양으로 형성될 수 있다. 피부와의 밀착력을 저해하지 않는 돌기 형상이면 어떠한 형상이든 올 수 있다. 바람직하게는 돌기의 평면 형상이 원형 또는 타원형일 때, 피부와의 감촉을 저해하지 않는다. 또한 돌기의 단면 형상은 볼록한 원형 또는 타원형이 피부와의 감촉 및 밀착력의 측면에서 보다 바람직하다.

센서 영역(200) 또는 섬유 밴드 영역(300)은 편성물 조직인 리브조직 또는 피케조직을 포함할 수 있다. 섬유 밴드 영역(300)은 신축성이 뛰어난 리브조직이 바람직하고, 센서 영역은 리브조직보다 신축성이 떨어지는 피케조직이 바람직하다. 이때, 센서 영역(200)의 피케조직은 네오프렌 또는 스펀지층과 별도의 층으로 형성되거나, 센서 영역(200)의 일부 영역으로 네오프렌 또는 스펀지와는 별도로 형성되어 신축성을 제어할 수 있다.

피케조직에서, 피케는 프랑스어로 수를 놓는다는 뜻을 가진 말에서 유래된 것으로, 이중직의 일종이며 가로방향으로 표면이 아주 작은 그물모양이나,마름모 모양의 작은 무늬가 반복적으로 되는 벌집형태의 조직을 가진다. 통기성, 흠습성, 세탁성 및 변형저항성이 우수하여 여름 및 스포츠용 티셔츠 등에 주로 사용된다.

피케조직은 센싱 영역(200)에서 센싱 모듈(300)과 함께 형성되기 때문에 리브조직보다는 신축성이 적어야 한다. 즉, 손목 부분의 압력이나 온도등을 균일하게 센싱하기 위해서는 이를 지지 하는 센서 영역(200)의 변동이 적어야 한다.

또한, 센서 영역(200)에서의 변형률을 줄이기 위해서, 센싱 모듈(400) 테두리에는 박음질이 형성될 수 있다. 박음질이란, 자수, 기계 바늘질 등의 당업계에서 통용되는 것을 말한다. 이러한 박음질은 센서 영역(200) 또는 피케조직의 테두리 영역 뿐만 아니라, 센서 영역(200)내에 상표등의 로고를 형성하는데 적용될 수 있다. 상표 등의 로고로 인해 미관을 해치지 않으면서, 피케조직 영역내의 신축성을 제어할 수 있다.

섬유 밴드 영역(300)은 피부와의 밀착력을 향상시키고, 균일한 센싱이 가능하도록 편성물의 리브조직으로 형성될 수 있다. 리브조직이란 고무단이라고도 부르며, 양면으로 편성되는 조직으로 바늘배열에 따라 1×1, 2×1, 2×2 등으로 나뉘며 신축성이 매우 우수하여 허리, 소매단 및 신축성 T셔츠 등에 주로 사용된다.

상기 피케조직 또는 리브조직은 조직내의 밀도를 조절하여 신축성을 제어할 수 있다. 용도 및 센싱 범위에 따라 이러한 신축성은 제어 될 수 있다. 바람직하게는 피케조직 및/또는 리브조직의 조직은 2.5 내지 5kg/cm² 의 압력을 가질 수 있게 조절 될 수 있다. 본 발명의 손목형 밴드(100)는 테스트한 결과, 최소 2.5 kg/cm² 의 압력이 손목에 전달 되어야 균일한 체온 측정이 가능함을 확인 하였다. 또한, 5kg/cm² 의 압력을 초과할 경우에는 손목의 압박감이 심하게 느껴짐을 확인 하였다.

또한, 피케조직 또는 리브조직의 원사 혼용률을 제어하여 신축성을 제어할 있다. 피케조직 또는 리브조직에 사용되는 원사는 폴리에스터 섬유일 수 있다. 폴리에테르 부분의 평균분자량은 500 ～ 5,000, 더욱 바람직하게는 1,000 ～ 3,000인 것이 좋다. 분자량이 500미만이면 충분한 탄성회복율을 발휘하기 어렵고 5,000을 초과하면 경질 세그먼트와의 상용성이 나쁘며 연질 세그먼트 자체의 결정화가 생기기 때문에 좋지않다

폴리에스터 섬유는 2가 알코올과 테레프탈산의 에스테르를 적어도 85% 함유하는 합성고분자로부터 제조될 수 있다. 폴리에스터 섬유는 선상고분자인 폴리에틸렌테레프탈레이트[poly(ethylene terephthalate), PET]로부터 만들어질 수 있다.

PET 섬유는 일반적으로 열가소성 고분자인 PET를 용융점 이상의 온도에서 방사구금을 통하여 압출하여 냉각고화시킨 다음 권취하는 용융방사공정을 거칠 수 있다. 이렇게 용융방사된 미연신사는 최종 섬유로서 가져야 할 강도를 부여하기 위해 배양화와 결정화를 섬유구조에 발현시키는 연신공정을 거쳐 최종 원사로 제조된다. 또한 권취속도가 커서 분자배향이 방사공정에서 다 이루어지는 경우에는 별도의 연신공정이 필요 없이 방사공정만으로 원하는 물성을 갖는 원사를 제조할 수 있다.

PET는 유리전이온도(Tg)가 80℃ 전후, 냉결정화온도(Tcc)가 125℃ 전후, 용융점(Tm)이 260℃ 전후이며 열안정성이 우수하다. 또한 PET는 205℃에서 점착성이 생기므로 다림질 온도는 이보다 훨씬 낮은 135℃ 근처가 바람직하다.

PET사는 열수축을 최대한 억제하기 위해 연신공정 중에 장력하에서 열처리를 행하여 결정화도를 증가시키고 비결정영역을 충분히 완화시켜 형태안정성을 좋게 할 수 있다. PET 직, 편물은 정련, 표백, 염색, 가공 등의 습식공정 중에 받는 기계적 힘과 열에 의한 변형이나 주름의 발생을 최대한 줄이기 위해 습식공정 전에 텐터 등을 이용하여 예비열고정(preset)을 행하며, 최종 공정이 끝난 후에도 최종 열처리(final set)를 할 수 있다.

PET 섬유는 산성이나 염기성을 띠는 친수성 이온구조를 갖지 않고 구조가 치밀하기 때문에 주로 이온성이 없는 분산염료와 소수의 아조염료와 배트염료에 의해서 염색될 수 있다. PET 섬유를 분산염료로 염색하는 방법으로는 캐리어(carrier) 염색법, 고온고압 염색법, 서모졸(thermosol) 염색법 등이 있다. 캐리어 염색법은 PET 섬유를 가소화하시키면서 물에 대한 용해도는 작고 분산염료에 대한 용해도가 큰 유기화합물을 분산염료의 캐리어로 사용하여 80～100℃에서 염색하는 방법이며, 고온고압 염색법은 고온고압 염색기를 이용하여 125～130℃에서 염색 하는 방법이고, 서모졸 염색법은 PET 섬유를 분산염료 용액에 패딩, 건조한 후 180～220℃의 고온으로 수십초 내지는 수분간 열처리하여 염료를 섬유 내부로 확산, 고착시키는 방법이다.

상기 폴리에스터 섬유의 PET 섬유의 예는 실시의 일예일뿐, PBT(polybuthylene terephthalate), PTT(polytrimethylene terephalate), 폴리디히드록시메틸사이클로 헥실 테레프탈레이트(Kodel Type) 등의 폴리에스터 섬유의 사용을 제한하는 것으로 해석 되어서는 아니된다.

본 발명에서 피케조직 또는 리브조직은 폴리우레탄 탄성사를 혼용하여 사용할 수 있다. 폴리우레탄 탄성사는 이성분 복합방사법에 의해 열수축성이 다른 두 섬유를 혼합방사하여 크림프(crimp)를 부여하는 잠재권축사 등으로 형성될 수 있다.

폴리에스터 섬유 및 폴리우레탄 탄성사의 혼용율 조절에 의해 신축성, 즉 손목용 밴드(100)에서 전달되는 압력을 조절 할 수 있다. 폴리우레탄 탄성사는 폴리에스터 섬유 100중량부 대비 35 내지 60중량부의 범위가 바람직하다. 35중량부 미만일 경우에는 신축성이 떨어지며, 60중량부를 초과할 때에는 센싱의 균일성이 떨어지는 문제점이 있다.

상기 폴리에스터 섬유 및 폴리우레탄 탄성사에 더하여 폴리에스터 봉재사가 더 포함될 수 있다. 폴리에스터 봉재사는 폴리아미드 섬유(nylon 66, nylon 46) 봉재사 및 아라미드(p-aramid) 봉제사보다 원가적인 측면에서 유리하며, 원사의 강성 및 내열성이 우수한 장점을 가지고 있다.

폴리에스터 봉재사는 손목형 밴드(100)의 마감처리를 위해서 사용될 수 있다. 이러한 봉재사 처리에 의해 손목형 밴드(100)의 내구성이 향상되며, 신축성의 조절 측면에서도 다양한 압력조절을 가능하게 한다. 폴리에스터 봉재사는 폴리에스터 섬유 100중량부 대비 2 내지 5중량부의 범위로 사용될 수 있다.

본 발명의 손목형 밴드(100)의 폭과 길이는 일반 환편기와 심리스(seamless) 아대편기를 사용하여 조절될 수 있다. 또한, 일반 환편기 및 심리스 아대편기의 종류를 변경하여 신축성을 제어할 수도 있다.

상기와 같이 형성될 수 있는 손목형 밴드(100)는 스마트워치 등의 전자적 기능이 부여된 전자제품뿐만 아니라, 온도, 압력 등의 센싱을 목적으로 하는 스마트 밴드등에도 사용될 수 있다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다.

Claims

복수의 센싱모듈을 포함하는 센서영역; 및

상기 센서영역의 일측 또는 양측에 결합되어 연장되는 섬유밴드영역을 포함하고,

상기 복수의 센싱모듈 중 인접하는 센싱모듈을 연결하는 전도사를 포함하는 것을 특징으로 하는 손목형 밴드.
청구항 1에 있어서,

상기 전도사는,

상호 인접하는 센싱모듈을 연결하되,

적어도 1 이상의 곡률부를 형성하는 구조로 연결되는 것을 특징으로 하는 손목형 밴드.
청구항 2에 있어서,

복수의 센서모듈 각각을 커버하는 구조로 상기 센서영역 내에 배치되는 스페이서를 더 포함하고,

상기 스페이서는 핫멜트 필름인 것을 특징으로 하는 손목형 밴드
청구항 1에 있어서,

상기 섬유밴드영역은 리브조직을 포함하는 것을 특징으로 하는 손목형 밴드.
청구항 1에 있어서,

상기 센서 영역은 피케조직을 포함하는 것을 특징으로 하는 손목형 밴드.
청구항 4 및 5에 있어서,

상기 리브조직은 상기 피케조직보다 신축성이 큰 것을 특징으로 하는 손목형 밴드.
청구항 6에 있어서,

상기 피케조직 및 상기 리브조직은 폴리에스터 섬유 및 폴리우레탄 탄성사를 포함하는 것을 특징으로 하는 손목형 밴드.
제 7항에 있어서,

상기 폴리우레탄 탄성사는 이성분 복합사이고,

상기 이성분 복합사는 열수축성이 다른 두 섬유를 혼합방사하여 형성되는 것을 특징으로 하는 손목형 밴드.
청구항 1에 있어서,

상기 손목형 밴드는,

2.5 내지 5kg/cm2 의 신축 압력을 구비하는 손목형 밴드.
제 1항에 있어서,

상기 전도사는 자수 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 손목형 밴드
제 1항에 있어서,

상기 센서모듈 테두리에는 박음질이 형성되는 것을 특징으로 하는 손목형 밴드