WO2017061799A1 - 압력 감지 의자 - Google Patents

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WO2017061799A1
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sensing
sheet
conductive
intermediate layer
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박용화
김비이
김정한
박현규
조원근
조현진
조인희
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엘지이노텍 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a pressure-sensitive chair, and more particularly to a pressure-sensitive chair that incorporates a pressure sensor on the seat plate of the chair.
  • a general chair for obtaining biometric information requires a plurality of independent sensors for measuring a large area, and additionally needs a space for connecting modules for driving each sensor.
  • the sensor is not flexible and elastic, it is difficult to apply to the chair in the form of a curved surface.
  • the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a pressure sensing chair for detecting the pressure and position according to the applied weight.
  • a pressure sensing chair includes a first electrode having a first conductive region formed in a first direction, a second electrode having a second conductive region formed in a second direction, and the first electrode and A sensing sheet including an intermediate layer disposed between the second electrodes, a first elastic body disposed on the sensing sheet, the first elastic body having a first elastic modulus, and a first elastic body arranged in the first elastic body and higher than the first elastic modulus.
  • a plurality of second elastic bodies having a modulus of elasticity is included.
  • the plurality of second elastic bodies may extend in a direction from the top of the first elastic body toward the sensing sheet.
  • the plurality of second elastic bodies may include a first head unit, a second head unit, and an extension unit connecting the first head unit and the second head unit.
  • the first head unit and the second head unit may be disposed corresponding to the sensing area where the first conductive area and the second conductive area cross each other.
  • the width of the first head unit and the width of the second head unit may be greater than the width of the extension unit.
  • the first conductive region and the second conductive region may each be composed of conductive fibers.
  • the conductive fiber may be a metal wire or a fiber coated with a metal film on the surface.
  • the intermediate layer may include a fibrous substrate and a conductive composite dispersed in the fibrous substrate.
  • the control unit may further include a control unit connected to the sensing sheet and configured to generate a control signal according to piezo resistance or capacitance between the first electrode and the second electrode.
  • the apparatus may further include a communication unit configured to transmit a signal generated by the controller.
  • the support sheet may be disposed below the sensing sheet and support the sensing sheet.
  • the sensing sheet may further include a first adhesive layer disposed between the first electrode and the intermediate layer, and a second adhesive layer disposed between the intermediate layer and the second electrode.
  • the intermediate layer may include an elastic body and a conductive composite dispersed in the elastic body.
  • the display device may further include a first connection unit transferring an electrical signal generated from the first electrode, and a second connection unit transferring an electrical signal generated from the second electrode.
  • the intermediate layer includes a first hole formed from the contact area of the first sheet to the side surface, and a second hole formed from the contact area of the second sheet to the side surface, wherein the first connection part passes through the first hole.
  • the second connection part may pass through the second hole.
  • a control unit which is connected to the first connection unit and the second connection unit, processes an electrical signal generated in the first sheet and the second sheet, and generates a control signal according to the processed result, and transmits the control signal.
  • the communication unit may further include.
  • the pressure sensing device according to the embodiment of the present invention can accurately detect the pressure according to the applied weight and can accurately sense the pressure distribution.
  • the pressure sensing device according to an embodiment of the present invention can be large area.
  • the pressure sensing device according to the embodiment of the present invention is excellent in durability and detection performance.
  • FIG. 1 is a side view of a pressure sensing chair according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of a pressure sensing device embedded in a pressure sensing chair according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a cross-sectional view of a seat plate incorporating a sensor unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an exploded view of a seat plate incorporating a sensor unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG 5 is an enlarged view of a first electrode according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an enlarged view of a second electrode according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the sensing sheet and cushion according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a sensing sheet according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 9 is an exploded view of a sensing sheet according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a sensing sheet according to another embodiment of the present invention.
  • ordinal numbers such as second and first
  • first and second components may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • second component may be referred to as the first component, and similarly, the first component may also be referred to as the second component.
  • FIG. 1 is a side view of a pressure sensing chair according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a block diagram of a pressure sensing device embedded in the pressure sensing chair according to an embodiment of the present invention.
  • the pressure sensing chair 100 includes a seat plate 110, an armrest 120, a backrest 130, and a leg 140.
  • the pressure sensing device 200 built in the pressure sensing chair 100 may detect seating and measure a relative pressure distribution according to the seating.
  • the pressure sensing device 200 may detect weight, a sitting position, and the like according to the measured pressure distribution.
  • the pressure sensing device 200 may include a sensor unit 210, a controller 220, and a communication unit 230.
  • the sensor unit 210 may detect whether the seat plate 110 is seated and the relative pressure distribution according to the seating.
  • the sensor unit 210 may be implemented to be embedded in the seat plate 110.
  • the controller 220 is connected to the sensor unit 210 and processes the signal detected by the sensor unit 210. For example, the controller 220 may control the on / off of the device by using the result of processing the signal sensed by the sensor unit 210. As another example, the controller 220 may generate an alarm signal for posture correction using a result of processing the signal sensed by the sensor unit 210.
  • the communication unit 230 transmits a signal processed by the control unit 220 to an external device.
  • the controller 220 and the communicator 230 may be embedded in the armrest 120, the backrest 130, the leg 140, or the like.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a seat plate incorporating a sensor unit according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is an exploded view of the seat plate incorporating a sensor unit according to an embodiment of the present invention.
  • the seat plate 110 includes a sensing sheet 300 and a cushion 310 disposed on the sensing sheet 300.
  • the sensing sheet 300 may correspond to the sensor unit 210 of FIG. 2.
  • the sensing sheet 300 includes a first electrode 302, a second electrode 304, and an intermediate layer 306 disposed between the first electrode 302 and the second electrode 304. Although not shown, the sensing sheet 300 may be wrapped by a cover.
  • each of the first electrode 302 and the second electrode 304 may be made of a fabric including conductive fibers.
  • the first electrode 302 includes a first conductive region 302-1 formed in a first direction
  • the second electrode 304 is a second conductive region formed in a second direction that is different from the first direction. (304-1).
  • the intermediate layer 306 may be elastic and have a greater resistance than the first electrode 302 and the second electrode 304.
  • the intermediate layer 306 may also include a fiber substrate.
  • the sensing sheet 300 is flexible to reduce the risk of breakage, and the bending radius There is no restriction in this, and a curved surface can be implemented. Accordingly, the present invention may be variously applied to a living device or a wearable device.
  • first electrode 302 and the second electrode 304 include conductive regions formed in different directions, an overlapping point between the first conductive region 302-1 and the second conductive region 304-1 is provided. Since the coordinates can be recognized, it is possible to accurately detect the pressing position. Accordingly, a plurality of sensor nodes may be included in one sensing sheet 300, and large area scanning is possible.
  • the intermediate layer 306 when the intermediate layer 306 is elastic, the thickness of the intermediate layer 306 at the pressing point is reduced.
  • the resistance of the intermediate layer 306 is greater than the resistance of the first electrode 302 and the second electrode 304, for example, the resistance of the intermediate layer 306 is greater than that of the first electrode 302 and the second electrode 304.
  • the intermediate layer 306 functions as an insulation in a steady state.
  • pressure is applied on the sensing sheet 300, the thickness of the intermediate layer 306 is reduced, so that the resistance or dielectric constant is changed, and thus the piezoresistive or capacitance can be easily and reliably detected.
  • the first conductive region 302 of the first electrode 302 and the second conductive region 304-1 of the second electrode 304 are each composed of conductive fibers.
  • the first nonconductive region 302-2 of the first electrode 302 and the second nonconductive region 304-2 of the second electrode 304 may be formed of general fibers, respectively.
  • the first conductive region 302-1 of the first electrode 302 and the second conductive region 304-1 of the second electrode 304 may be formed by crossing normal fibers with conductive fibers, respectively.
  • the conductive fibers included in the first conductive region 302-1 and the second conductive region 304-1 may be metal wires, ordinary fibers coated with a metal film on the surface, or ordinary fibers in which metal particles are dispersed. have.
  • the metal wire may be Cu, Ni, or a stainless alloy.
  • the stainless alloy may be, for example, a martensitic stainless alloy, a ferritic stainless alloy, an austenitic stainless alloy, a two-phase stainless alloy, a precipitation hardening stainless alloy, or the like.
  • the corrosion resistance of the sensing sheet 300 may be improved.
  • the metal film is coated with metal particles on the surface of the normal fiber by plating or deposition method. It can be formed by the method.
  • the metal particles may be Cu, Ni, or a stainless alloy, and the thickness of the metal film may be 1 ⁇ m to 50 ⁇ m. If the thickness of the metal film is less than 1 ⁇ m, the conductivity may be low, which may cause loss in signal transmission. If the thickness of the metal film exceeds 50 ⁇ m, the metal film may be easily detached from the surface of the fiber.
  • the interlayer 306 includes a fibrous substrate and a conductive composite.
  • the fibrous substrate may refer to a random fiber arrangement such as a woven fabric made of fibers, foamed foam, nonwoven fabric, nanoweb, and the like.
  • the fiber included in the fiber base may be a synthetic fiber or natural fiber including one selected from the group consisting of polyurethane, nylon, polyethylene terephthalate and polyester, the thickness of the fiber base may be 1mm or more. Accordingly, micropores exist in the intermediate layer 306 and are elastic.
  • the thickness of the fibrous substrate is less than 1 mm, it may be difficult to maintain the insulation function in a normal state, for example, without an external force, and when the external force is applied, the amount of change in resistance or dielectric constant may be small because the change in thickness is small. . Accordingly, the pressure sensing efficiency can be lowered.
  • the conductive composite included in the intermediate layer 306 may be coated on the surface of the fibers constituting the fibrous substrate or dispersed in the fibrous substrate.
  • the intermediate layer 306 has an insulation characteristic of 1 k ⁇ or more in a steady state, but when a physical change occurs around the intermediate layer 306, for example, when an external force is applied to the intermediate layer 306, the intermediate layer The thickness of 306 is reduced from 0.001 times to 0.5 times, the resistance changes by 100 ⁇ or more, or the capacitance changes by 10 pF or more. As such, when a physical change is applied to the sensing sheet 300, the piezoresistor or capacitance changes.
  • the conductive composite may include a conductive polymer and a conductive powder.
  • the conductive composite may comprise 1 to 10 wt% of the fibrous substrate. If the conductive composite is included in more than 10wt% of the fiber substrate, it may be difficult to process the fabric due to the degradation of the physical properties of the fiber itself.
  • the conductive polymer may include polyaniline or polypyrrole.
  • the conductive powder may include one selected from the group consisting of Au, Ag, Cu, Ni, carbon nanotubes (CNT), graphene, and ceramic fillers.
  • the conductive powder may be included in 0.1wt% to 10wt% of the conductive composite.
  • the conductive powder When the conductive powder is included in less than 0.1wt% of the conductive composite, it is difficult to implement the performance of low conductivity, and when included in excess of 10wt%, the physical properties of the fiber, such as tensile strength is low, there is a limit to the fabric implementation.
  • the conductive powder includes a ceramic filler, the dielectric constant is high, and thus a change in capacitance can be easily detected.
  • the ceramic filler may be, for example, micro carbon coil barium titanate having a diameter of 100 ⁇ m or less.
  • the diameter of the conductive powder may be 10nm to 500 ⁇ m, may be spherical, needle-like or plate-like. If the diameter of the conductive powder is less than 10nm, it is difficult to disperse in the conductive polymer and the interfacial resistance between particles is high, thereby reducing the resistance of the entire fiber. When the diameter of the conductive powder exceeds 500 ⁇ m, the surface of the fiber is not smooth and frictional force is increased, thereby causing damage to the fiber during fabric processing.
  • the sensing sheet 300 may be disposed under the cushion 310. Accordingly, even if the user repeatedly sits and rises, the physical influence of the sensing sheet 300 is minimized, and thus, the risk of breakage of the sensing sheet 300 is lowered and durability is increased.
  • the cushion 310 is arranged in the first elastic body 312 having the first elastic modulus, and the first elastic body 312, the second higher than the first elastic modulus
  • a plurality of second elastic bodies 314 having an elastic modulus may be included.
  • the first elastic body 312 and the second elastic body 314 may include a urethane, cotton, polyurethane, foam foam, sponge of rubber material and the like.
  • the elastic modulus of the second elastic body 314 may be 1.05 to 2 times the elastic modulus of the first elastic body 312.
  • the second elastic body 314 having a relatively high elastic modulus is less deformed than the first elastic body 312 having a low elastic modulus. Accordingly, the weight transfer performance of the second elastic body 314 is superior to the first elastic body 312.
  • the second elastic body 314 extends from the top of the seat plate 120, that is, the first elastic body 312 in the direction toward the sensing sheet 300, and is formed of the first electrode 302.
  • the weight applied to the upper portion of the seat plate 120 is applied to the sensing sheet. Since it is directly transmitted to the sensing region of 300, the sensing performance may be increased.
  • the second elastic body 314 connects the first head unit 314-1, the second head unit 314-2, and the first head unit 314-1 and the second head unit 314-2.
  • Extension unit 314-3 In this case, the first head unit 314-1 is adjacent to the upper portion of the seat plate 120, the second head unit 314-2 is adjacent to the sensing sheet 300, and the first head unit 314-1 is in contact with the sensing sheet 300.
  • the second head unit 314-2 may be disposed to correspond to a sensing region where the first conductive region 302-1 and the second conductive region 304-1 cross each other. In this case, the width of the first head unit 314-1 and the width W1 of the second head unit 314-2 may be greater than the width W2 of the extension unit 314-3. Accordingly, the second elastic body 314 may stably contact the upper portion of the seat plate 120 and the sensing region of the sensing sheet 300.
  • first head unit 314-1 and the second head unit 314-2 may protrude toward the upper and lower portions of the cushion 310, respectively.
  • first head unit 314-1 and the second head unit 314-2 may protrude to a width of 0.1 mm to 30 cm or less and a height of 0.01 mm to 5 cm or less.
  • the means for pressing the cushion 310 eg, a user
  • Body and the sensing area of the sensing sheet 300 more closely, so that the weight sensing performance can be further improved.
  • the seat plate 110 of the pressure sensing chair 100 may further include a piezoelectric element.
  • a piezoelectric element For example, when the user sits up and sits on the seat plate 110, the seat plate 110 is contracted and restored. If this process occurs repeatedly, electricity may be generated depending on the pressure change. Electricity generated by piezoelectric elements can be applied to various applications.
  • the first electrode 302 and the second electrode 304 included in the sensing sheet 300 may be adhered to the intermediate layer 306 by the adhesive layer.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a sensing sheet according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is an exploded view of the sensing sheet according to an embodiment of the present invention.
  • the sensing sheet 300 may be disposed on a support plate 400 supporting the sensing sheet 300, and the sensing sheet 300 may include a first electrode 302, a second electrode 304, and an intermediate layer ( And a second adhesive layer 308 disposed between the first electrode 302 and the intermediate layer 306, and a second adhesive layer 308 disposed between the second electrode 304 and the intermediate layer 306. It includes more.
  • the first electrode 302 and the second electrode 304 included in the sensing sheet 300 may be connected to the controller 220 through the intermediate layer 306, respectively.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a sensing sheet according to another embodiment of the present invention.
  • the sensing sheet 300 may be disposed on a supporting plate 400 supporting the sensing sheet 300, and the sensing sheet 300 may include a first electrode 302, a second electrode 304, and an intermediate layer 306. It includes.
  • the cushion layer 306 includes the first hole H1 formed from the contact region of the first electrode 302 to the side surface of the intermediate layer 306, and the intermediate layer 306 from the contact region of the second electrode 304. It may include a second hole (H2) formed to the side of.
  • first connection part 700 that transmits the electrical signal generated by the first electrode 302 passes through the first hole H1 and the second connection part which transmits the electrical signal generated by the second electrode 304. 710 passes through the second hole H2. Accordingly, the first connection part 700 and the second connection part 710 may be connected to the control unit 220, and may efficiently transmit electrical signals generated from the first electrode 302 and the second electrode 304. .
  • the first connector 700 and the second connector 710 may be implemented on a flexible printed circuit board (FPCB).
  • the first connection part 700 and the second connection part 710 when the first connection part 700 and the second connection part 710 are connected to the control unit 220 through the intermediate layer 306, the first connection part 700 and the second connection part 710 may be used even if the chair is used for a long time. Since there is no fear of deviating, the durability is excellent.

Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 압력 감지 의자는 제1 방향으로 형성되는 제1 전도 영역을 가지는 제1 전극, 제2 방향으로 형성되는 제2 전도 영역을 가지는 제2 전극, 그리고 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 배치되는 중간층을 포함하는 감지 시트, 상기 감지 시트 상에 배치되며, 제1 탄성 계수를 가지는 제1 탄성체, 그리고 상기 제1 탄성체 내에 배열되며, 상기 제1 탄성 계수보다 높은 제2 탄성 계수를 가지는 복수의 제2 탄성체를 포함한다.

Description

압력 감지 의자
본 발명은 압력 감지 의자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 의자의 좌판에 압력 감지 센서를 내장하는 압력 감지 의자에 관한 것이다.
최근, 급속한 전자 기술과 정보 통신 기술의 발전으로 헬스 케어(Health Care) 분야가 급속하게 발전하고 있다. 즉, 생체 정보를 이용하여 사람의 몸 상태를 측정할 수 있는 건강 관리 시스템이 요구되고 있으며, 특히, 일상 생활에서 주로 사용하는 의자를 이용하여 생체 정보를 획득하는 기술이 개발되고 있다.
그러나, 생체 정보 획득을 위한 일반적인 의자는 대면적의 측정을 위하여 독립된 다수의 센서가 필요하며, 각 센서를 구동시키기 위한 모듈을 각각 연결하기 위한 공간이 추가로 필요하다. 또한, 센서가 유연성 및 신축성이 없어 복곡면 형태의 의자에 적용하기는 무리가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 가해진 무게에 따른 압력 및 위치를 감지하는 압력 감지 의자를 제공하는 데 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 압력 감지 의자는 제1 방향으로 형성되는 제1 전도 영역을 가지는 제1 전극, 제2 방향으로 형성되는 제2 전도 영역을 가지는 제2 전극, 그리고 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 배치되는 중간층을 포함하는 감지 시트, 상기 감지 시트 상에 배치되며, 제1 탄성 계수를 가지는 제1 탄성체, 그리고 상기 제1 탄성체 내에 배열되며, 상기 제1 탄성 계수보다 높은 제2 탄성 계수를 가지는 복수의 제2 탄성체를 포함한다.
상기 복수의 제2 탄성체는 상기 제1 탄성체의 상부로부터 상기 감지 시트를 향하는 방향으로 연장될 수 있다.
상기 복수의 제2 탄성체는 제1 헤드 유닛, 제2 헤드 유닛, 그리고 상기 제1 헤드 유닛과 상기 제2 헤드 유닛을 연결하는 연장 유닛을 포함할 수 있다.
상기 제1 헤드 유닛 및 상기 제2 헤드 유닛은 상기 제1 전도 영역 및 상기 제2 전도 영역이 교차하는 감지 영역에 대응하여 배치될 수 있다.
상기 제1 헤드 유닛의 폭 및 상기 제2 헤드 유닛의 폭은 상기 연장 유닛의 폭보다 클 수 있다.
상기 제1 전도 영역 및 상기 제2 전도 영역은 각각 전도성 섬유로 구성될 수 있다.
상기 전도성 섬유는 금속 와이어이거나, 표면 상에 금속 막이 피복된 섬유일 수 있다.
상기 중간층은 섬유 기재, 그리고 상기 섬유 기재 내에 분산된 전도성 복합체를 포함할 수 있다.
상기 감지 시트와 연결되며, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 간의 압저항 또는 정전용량에 따라 제어 신호를 생성하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부에 의하여 생성된 신호를 송신하는 통신부를 더 포함할 수 있다.
상기 감지 시트 아래에 배치되며, 상기 감지 시트를 지지하는 지지판을 더 포함할 수 있다.
상기 감지 시트는 상기 제1 전극 및 상기 중간층 사이에 배치되는 제1 접착층, 그리고 상기 중간층 및 상기 제2 전극 사이에 배치되는 제2 접착층을 더 포함할 수 있다.
상기 중간층은 탄성체, 그리고 상기 탄성체 내에 분산된 전도성 복합체를 포함할 수 있다.
상기 제1 전극에서 발생하는 전기 신호를 전달하는 제1 연결부, 그리고 상기 제2 전극에서 발생하는 전기 신호를 전달하는 제2 연결부를 더 포함할 수 있다.
상기 중간층은 상기 제1 시트의 접촉 영역으로부터 측면까지 형성되는 제1 홀, 그리고 상기 제2 시트의 접촉 영역으로부터 측면까지 형성되는 제2 홀을 포함하며, 상기 제1 연결부는 상기 제1 홀을 관통하고, 상기 제2 연결부는 상기 제2 홀을 관통할 수 있다.
상기 제1 연결부 및 상기 제2 연결부와 연결되며, 상기 제1 시트 및 상기 제2 시트에서 발생하는 전기 신호를 처리하고, 처리된 결과에 따라 제어신호를 생성하는 제어부, 그리고 상기 제어신호를 송신하는 통신부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 압력 감지 장치는 가해진 무게에 따라 압력을 정밀하게 감지할 수 있으며, 압력 분포를 정확하게 감지할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 압력 감지 장치는 대면적화가 가능하다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 압력 감지 장치는 내구성 및 감지 성능이 우수하다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 압력 감지 의자의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 압력 감지 의자에 내장된 압력 감지 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 센서부를 내장하는 좌판의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 센서부를 내장하는 좌판의 분해도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 제1 전극의 확대도이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 제2 전극의 확대도이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 감지 시트 및 쿠션의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 한 실시에에 따른 감지 시트의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 감지 시트의 분해도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 감지 시트의 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
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, "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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 압력 감지 의자의 측면도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 압력 감지 의자에 내장된 압력 감지 장치의 블록도이다.
도 1 내지 2를 참조하면, 압력 감지 의자(100)는 좌판(110), 팔걸이(120), 등받이(130), 그리고 다리(140) 등을 포함한다. 좌판(110)에 사람이 착석하면, 압력 감지 의자(100)에 내장된 압력 감지 장치(200)는 착석 여부를 감지하고, 착석에 따른 상대적 압력 분포를 측정할 수 있다. 압력 감지 장치(200)는 측정한 압력 분포에 따라 무게, 앉은 자세 등을 검출할 수 있다.
압력 감지 장치(200)는 센서부(210), 제어부(220) 및 통신부(230)를 포함할 수 있다. 센서부(210)는 좌판(110)에 대한 착석 여부 및 착석에 따른 상대적 압력 분포 등을 감지할 수 있다. 센서부(210)는 좌판(110)에 내장되도록 구현될 수 있다. 제어부(220)는 센서부(210)와 연결되며, 센서부(210)에 의하여 감지된 신호를 처리한다. 한 예로, 제어부(220)는 센서부(210)에 의하여 감지된 신호를 처리한 결과를 이용하여 장치의 온오프를 제어할 수 있다. 다른 예로, 제어부(220)는 센서부(210)에 의하여 감지된 신호를 처리한 결과를 이용하여 자세 교정을 위한 알람 신호 등을 생성할 수도 있다. 그리고, 통신부(230)는 제어부(220)에 의하여 처리된 신호를 외부 장치로 송신한다. 제어부(220) 및 통신부(230)는 팔걸이(120), 등받이(130), 다리(140) 등에 내장될 수 있다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 센서부를 내장하는 좌판의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 센서부를 내장하는 좌판의 분해도이다.
도 3 내지 4를 참조하면, 좌판(110)은 감지 시트(300) 및 감지 시트(300) 상에 배치되는 쿠션(310)을 포함한다. 여기서, 감지 시트(300)는 도 2의 센서부(210)에 대응할 수 있다.
감지 시트(300)는 제1 전극(302), 제2 전극(304), 그리고 제1 전극(302) 및 제2 전극(304) 사이에 배치되는 중간층(306)을 포함한다. 도시되지 않았으나, 감지 시트(300)는 커버에 의하여 감싸질 수 있다.
이때, 제1 전극(302) 및 제2 전극(304)은 각각 전도성 섬유를 포함하는 직물로 이루어질 수 있다. 그리고, 제1 전극(302)은 제1 방향으로 형성된 제1 전도 영역(302-1)을 포함하고, 제2 전극(304)은 제1 방향과 다른 방향인 제2 방향으로 형성된 제2 전도 영역(304-1)을 포함할 수 있다.
그리고, 중간층(306)은 탄성이고, 제1 전극(302) 및 제2 전극(304)보다 저항이 클 수 있다. 이때, 중간층(306)도 섬유 기재를 포함할 수 있다.
이와 같이, 제1 전극(302) 및 제2 전극(304)이 직물이고, 중간층(306)이 섬유 기재를 포함하는 경우, 감지 시트(300)가 유연하여 파손의 위험이 적으며, 구부리는 반경에 제약이 없어, 복곡면을 구현할 수 있다. 이에 따라, 생활 기기 또는 웨어러블 기기 등에 다양하게 적용될 수 있다.
또한, 제1 전극(302) 및 제2 전극(304)이 서로 다른 방향으로 형성된 전도 영역을 포함하는 경우, 제1 전도 영역(302-1)과 제2 전도 영역(304-1) 간의 중첩 지점에 따른 좌표 인식이 가능하므로, 가압 위치를 정확하게 감지할 수 있다. 이에 따라, 하나의 감지 시트(300) 내에 복수의 센서 노드가 포함될 수 있으며, 대면적 스캐닝이 가능하다.
또한, 중간층(306)이 탄성인 경우, 가압 지점에서 중간층(306)의 두께가 줄어들게 된다. 중간층(306)의 저항이 제1 전극(302) 및 제2 전극(304)의 저항보다 큰 경우, 예를 들어 중간층(306)의 저항이 제1 전극(302) 및 제2 전극(304)의 저항의 10배 이상, 바람직하게는 100배 이상, 더욱 바람직하게는 1000배 이상인 경우, 정상 상태에서는 중간층(306)이 절연 기능을 한다. 다만, 감지 시트(300) 상에 압력이 가해진 경우, 중간층(306)의 두께는 줄어들게 되어, 저항 또는 유전율이 변화하며, 이에 따라, 압저항 또는 정전용량을 용이하고 신뢰성있게 감지할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 5 내지 6을 참조하면, 제1 전극(302)의 제1 전도 영역(302) 및 제2 전극(304)의 제2 전도 영역(304-1)은 각각 전도성 섬유로 구성되며, 제1 전극(302)의 제1 비전도 영역(302-2) 및 제2 전극(304)의 제2 비전도 영역(304-2)은 각각 일반 섬유로 구성될 수 있다. 또는, 제1 전극(302)의 제1 전도 영역(302-1) 및 제2 전극(304)의 제2 전도 영역(304-1)은 각각 일반 섬유와 전도성 섬유가 교차하여 구성될 수도 있다.
이때, 제1 전도 영역(302-1) 및 제2 전도 영역(304-1)에 포함되는 전도성 섬유는 금속 와이어, 표면 상에 금속 막이 피복된 일반 섬유, 또는 금속 입자가 분산된 일반 섬유일 수 있다.
이때, 금속 와이어는 Cu, Ni, 또는 스테인레스 합금일 수 있다. 스테인레스 합금은, 예를 들면 마르텐사이트계 스테인레스 합금, 페라이트계 스테인레스 합금, 오스테나이트계 스테인레스 합금, 2상계 스테인레스 합금, 석출경화계 스테인레스 합금 등일 수 있다. 금속 와이어가 스테인레스 합금인 경우, 감지 시트(300)의 내부식성을 높일 수 있다.
제1 전극(302) 및 제2 전극(304)에 포함되는 전도성 섬유가 표면 상에 금속 막이 피복된 일반 섬유인 경우, 금속 막은 금속 입자가 도금 방식 또는 증착 방식으로 일반 섬유의 표면 상에 피복되는 방법에 의하여 형성될 수 있다. 이때, 금속 입자는 Cu, Ni, 또는 스테인레스 합금일 수 있으며, 금속 막의 두께는 1㎛ 내지 50㎛일 수 있다. 금속 막의 두께가 1㎛ 미만이면 전도율이 낮으므로 신호 전송 시에 손실을 유발할 수 있으며, 금속 막의 두께가 50㎛ 를 초과하면 섬유의 표면에서 금속 막이 쉽게 이탈될 수 있다.
한편, 중간층(306)은 섬유 기재 및 전도성 복합체를 포함한다. 여기서, 섬유 기재는 섬유로 이루어진 직물뿐만 아니라, 발포폼, 부직포, 나노웹 등의 랜덤한 섬유 배열을 의미할 수 있다. 이때, 섬유 기재에 포함되는 섬유는 폴리우레탄, 나일론, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리에스터로 이루어진 그룹에서 선택된 하나를 포함하는 합성섬유 또는 천연 섬유일 수 있으며, 섬유 기재의 두께는 1mm이상일 수 있다. 이에 따라, 중간층(306)에는 미세 기공이 존재하며, 탄성이 있다. 섬유 기재의 두께가 1mm 미만인 경우, 정상 상태, 예를 들어 외력이 가해지지 않은 상태에서 절연 기능을 유지하기 어려울 수 있으며, 외력이 가해진 경우 두께의 변화량이 작으므로 저항 또는 유전율의 변화량이 작을 수 있다. 이에 따라, 압력 감지 효율이 낮아질 수 있다.
한편, 중간층(306)에 포함되는 전도성 복합체는 섬유 기재를 이루는 섬유의 표면 상에 피복되거나, 섬유 기재 내에 분산될 수 있다.
이에 따라, 중간층(306)은 정상 상태에서 저항이 1kΩ이상으로 절연 특성을 가지나, 중간층(306)의 주변에 물리적인 변화가 발생한 경우, 예를 들어 중간층(306) 상에 외력이 가해진 경우, 중간층(306)의 두께가 0.001 배 내지 0.5배로 줄어들거나, 저항이 100Ω 이상 변화하거나, 정전용량이 10pF 이상 변화하게 된다. 이와 같이, 감지 시트(300)에 물리적인 변화가 가해진 경우, 압저항 또는 정전용량이 변화하게 된다.
이를 위하여, 전도성 복합체는 전도성 고분자 및 전도성 분말을 포함할 수 있다. 전도성 복합체는 섬유 기재의 1 내지 10wt%로 포함될 수 있다. 전도성 복합체가 섬유 기재의 10wt%를 초과하여 포함되면, 섬유 자체의 물성 저하로 인하여 직물 가공이 어려워질 수 있다. 이때, 전도성 고분자는 폴리아닐린(polyaniline) 또는 폴리피롤(polypyrrole)을 포함할 수 있다. 그리고, 전도성 분말은 Au, Ag, Cu, Ni, CNT(Carbon Nano Tube), 그래핀 및 세라믹 필러로 이루어진 그룹에서 선택된 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 전도성 분말은 전도성 복합체의 0.1wt% 내지 10wt%로 포함될 수 있다. 전도성 분말이 전도성 복합체의 0.1wt% 미만으로 포함되면 전도율이 낮아 성능 구현이 어려우며, 10wt%를 초과하여 포함되면 인장 강도 등 섬유의 물성이 낮아지므로, 직물 구현에 한계가 있다. 전도성 분말이 세라믹 필러를 포함하는 경우, 유전율이 높아지므로, 정전용량의 변화를 용이하게 감지할 수 있다. 여기서, 세라믹 필러는, 예를 들어 100㎛ 이하의 직경을 가지는 마이크로 카본 코일 바륨티타네이트일 수 있다.
이때, 전도성 분말의 직경은 10nm 내지 500㎛일 수 있고, 구형, 침상형 또는 판상형일 수 있다. 전도성 분말의 직경이 10nm 미만이면 전도성 고분자 내 분산이 어려우며 입자간 계면 저항이 높아 섬유 전체의 저항이 낮아지게 된다. 그리고, 전도성 분말의 직경이 500㎛를 초과하면 섬유의 표면이 매끄럽지 못하여 마찰력이 증가하고, 이로 인하여 직물 가공 중 섬유의 손상을 유발할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 감지 시트(300)는 쿠션(310) 아래에 배치될 수 있다. 이에 따라, 사용자가 반복하여 앉았다 일어나더라도 감지 시트(300)가 받는 물리적인 영향이 최소화되므로, 감지 시트(300)의 파손 우려가 낮아지게 되고, 내구성이 높아지게 된다.
다만, 감지 시트(300)가 쿠션(310) 아래에 배치될 경우, 감지 시트(300)의 감지 감도가 낮아질 수 있다. 이를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 쿠션(310)은 제1 탄성 계수를 가지는 제1 탄성체(312), 그리고 제1 탄성체(312) 내에 배열되며, 제1 탄성 계수보다 높은 제2 탄성 계수를 가지는 복수의 제2 탄성체(314)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 탄성체(312) 및 제2 탄성체(314)는 우레탄, 솜, 폴리우레탄, 발포폼, 고무 재질의 스폰지 등을 포함할 수 있다. 제2 탄성체(314)의 탄성 계수는 제1 탄성체(312)의 탄성 계수의 1.05배 내지 2배일 수 있다. 사용자가 좌판(120)에 앉을 경우, 탄성 계수가 낮은 제1 탄성체(312)에 비하여 탄성 계수가 상대적으로 높은 제2 탄성체(314)가 적게 변형된다. 이에 따라, 제2 탄성체(314)의 무게 전달 성능이 제1 탄성체(312)에 비하여 뛰어나다.
특히, 도 7을 참조하면, 제2 탄성체(314)가 좌판(120), 즉 제1 탄성체(312)의 상부로부터 감지 시트(300)를 향하는 방향으로 연장되며, 제1 전극(302)의 제1 전도 영역(302-1) 및 제2 전극(304)의 제2 전도 영역(304-1)이 교차하는 감지 영역에 대응하여 배치되는 경우, 좌판(120)의 상부에 가해지는 무게가 감지 시트(300)의 감지 영역으로 직접 전달되므로, 감지 성능이 높아질 수 있다.
한편, 제2 탄성체(314)는 제1 헤드 유닛(314-1), 제2 헤드 유닛(314-2) 및 제1 헤드 유닛(314-1)과 제2 헤드 유닛(314-2)을 연결하는 연장 유닛(314-3)을 포함한다. 이때, 제1 헤드 유닛(314-1)은 좌판(120)의 상부에 인접하며, 제2 헤드 유닛(314-2)은 감지 시트(300)에 인접하고, 제1 헤드 유닛(314-1) 및 제2 헤드 유닛(314-2)는 제1 전도 영역(302-1) 및 제2 전도 영역(304-1)이 교차하는 감지 영역에 대응하여 배치될 수 있다. 이때, 제1 헤드 유닛(314-1)의 폭 및 제2 헤드 유닛(314-2)의 폭(W1)은 연장 유닛(314-3)의 폭(W2)보다 클 수 있다. 이에 따라, 제2 탄성체(314)가 좌판(120)의 상부 및 감지 시트(300)의 감지 영역에 안정적으로 닿을 수 있다.
또한, 제1 헤드 유닛(314-1) 및 제2 헤드 유닛(314-2)은 쿠션(310)의 상부 및 하부를 향하여 각각 돌출될 수 있다. 예를 들어, 제1 헤드 유닛(314-1) 및 제2 헤드 유닛(314-2)은 0.1mm 내지 30cm이하의 폭, 그리고 0.01mm 내지 5cm이하의 높이로 돌출될 수 있다. 이와 같이, 제1 헤드 유닛(314-1) 및 제2 헤드 유닛(314-2)이 쿠션(310)의 상부 및 하부를 향하여 각각 돌출되는 경우, 쿠션(310)을 가압하는 수단(예, 사용자의 신체) 및 감지 시트(300)의 감지 영역에 더욱 밀접하게 접촉하므로, 무게 감지 성능을 더 높일 수 있다.
한편, 도시되지 않았으나, 본 발명의 실시예에 따른 압력 감지 의자(100)의 좌판(110)은 압전 소자를 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 사용자가 좌판(110)에 앉았다 일어나는 경우, 좌판(110)이 수축되었다 복원된다. 이러한 과정이 반복하여 일어나면, 압력 변화에 따라 전기가 발생할 수 있다. 압전 소자에 의하여 발생한 전기는 다양한 애플리케이션에 적용될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 감지 시트(300)에 포함되는 제1 전극(302) 및 제2 전극(304)은 각각 접착층에 의하여 중간층(306)과 접착될 수 있다.
도 8은 본 발명의 한 실시에에 따른 감지 시트의 단면도이고, 도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 감지 시트의 분해도이다.
도 8 내지 9를 참조하면, 감지 시트(300)는 이를 지지하는 지지판(400) 상에 배치될 수 있고, 감지 시트(300)는 제1 전극(302), 제2 전극(304) 및 중간층(306)을 포함하며, 제1 전극(302) 및 중간층(306) 사이에 배치되는 제1 접착층(307) 및 제2 전극(304)과 중간층(306) 사이에 배치되는 제2 접착층(308)을 더 포함한다.
제1 전극(302), 제2 전극(304) 및 중간층(306)에 관한 설명은 도 3 내지 7에서 설명한 내용과 동일하므로, 중복되는 설명을 생략한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 감지 시트(300)에 포함되는 제1 전극(302) 및 제2 전극(304)은 각각 중간층(306)을 관통하여 제어부(220)에 연결될 수도 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 감지 시트의 단면도이다.
도 10을 참조하면, 감지 시트(300)는 이를 지지하는 지지판(400) 상에 배치될 수 있고, 감지 시트(300)는 제1 전극(302), 제2 전극(304) 및 중간층(306)을 포함한다.
이때, 중간층(306)에는 적어도 하나의 홀이 형성된다. 예를 들어, 쿠션층(306)에는 제1 전극(302)의 접촉 영역으로부터 중간층(306)의 측면까지 형성된 제1홀(H1), 그리고 제2 전극(304)의 접촉 영역으로부터 중간층(306)의 측면까지 형성된 제2 홀(H2)을 포함할 수 있다.
그리고, 제1 전극(302)에서 발생하는 전기 신호를 전달하는 제1 연결부(700)는 제1 홀(H1)을 관통하고, 제2 전극(304)에서 발생하는 전기 신호를 전달하는 제2 연결부(710)는 제2 홀(H2)을 관통한다. 이에 따라, 제1 연결부(700) 및 제2 연결부(710)는 제어부(220)에 연결될 수 있으며, 제1 전극(302)과 제2 전극(304)에서 발생하는 전기 신호를 효율적으로 전달할 수 있다. 여기서, 제1 연결부(700)와 제2 연결부(710)는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board) 상에서 구현될 수 있다.
이와 같이, 제1 연결부(700) 및 제2 연결부(710)가 중간층(306)을 관통하여 제어부(220)에 연결되면, 의자를 장기간 사용하더라도 제1 연결부(700) 및 제2 연결부(710)가 이탈될 염려가 없으므로, 내구성이 우수하다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 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.
[부호의 설명]
300: 감지 시트
302: 제1 전극
304: 제2 전극
306: 중간층
310: 쿠션
312: 제1 탄성체
314: 제2 탄성체

Claims (16)

  1. 제1 방향으로 형성되는 제1 전도 영역을 가지는 제1 전극, 제2 방향으로 형성되는 제2 전도 영역을 가지는 제2 전극, 그리고 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 배치되는 중간층을 포함하는 감지 시트,
    상기 감지 시트 상에 배치되며, 제1 탄성 계수를 가지는 제1 탄성체, 그리고
    상기 제1 탄성체 내에 배열되며, 상기 제1 탄성 계수보다 높은 제2 탄성 계수를 가지는 복수의 제2 탄성체
    를 포함하는 압력 감지 의자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제2 탄성체는 상기 제1 탄성체의 상부로부터 상기 감지 시트를 향하는 방향으로 연장되는 압력 감지 의자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 제2 탄성체는 제1 헤드 유닛, 제2 헤드 유닛, 그리고 상기 제1 헤드 유닛과 상기 제2 헤드 유닛을 연결하는 연장 유닛을 포함하는 압력 감지 의자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 헤드 유닛 및 상기 제2 헤드 유닛은 상기 제1 전도 영역 및 상기 제2 전도 영역이 교차하는 감지 영역에 대응하여 배치되는 압력 감지 의자.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 헤드 유닛의 폭 및 상기 제2 헤드 유닛의 폭은 상기 연장 유닛의 폭보다 큰 압력 감지 의자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전도 영역 및 상기 제2 전도 영역은 각각 전도성 섬유로 구성된 압력 감지 의자.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전도성 섬유는 금속 와이어이거나, 표면 상에 금속 막이 피복된 섬유인 압력 감지 의자.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 중간층은 섬유 기재, 그리고 상기 섬유 기재 내에 분산된 전도성 복합체를 포함하는 압력 감지 의자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 감지 시트와 연결되며, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 간의 압저항 또는 정전용량에 따라 제어 신호를 생성하는 제어부를 더 포함하는 압력 감지 의자.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부에 의하여 생성된 신호를 송신하는 통신부를 더 포함하는 압력 감지 의자.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 감지 시트 아래에 배치되며, 상기 감지 시트를 지지하는 지지판을 더 포함하는 압력 감지 의자.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 감지 시트는 상기 제1 전극 및 상기 중간층 사이에 배치되는 제1 접착층, 그리고 상기 중간층 및 상기 제2 전극 사이에 배치되는 제2 접착층을 더 포함하는 압력 감지 의자.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 중간층은 탄성체, 그리고 상기 탄성체 내에 분산된 전도성 복합체를 포함하는 압력 감지 의자.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극에서 발생하는 전기 신호를 전달하는 제1 연결부, 그리고
    상기 제2 전극에서 발생하는 전기 신호를 전달하는 제2 연결부
    를 더 포함하는 압력 감지 의자.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 중간층은 상기 제1 시트의 접촉 영역으로부터 측면까지 형성되는 제1 홀, 그리고 상기 제2 시트의 접촉 영역으로부터 측면까지 형성되는 제2 홀을 포함하며,
    상기 제1 연결부는 상기 제1 홀을 관통하고,
    상기 제2 연결부는 상기 제2 홀을 관통하는
    압력 감지 의자.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 연결부 및 상기 제2 연결부와 연결되며, 상기 제1 시트 및 상기 제2 시트에서 발생하는 전기 신호를 처리하고, 처리된 결과에 따라 제어신호를 생성하는 제어부, 그리고
    상기 제어신호를 송신하는 통신부
    를 더 포함하는 압력 감지 의자.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108814616A (zh) * 2018-04-12 2018-11-16 深圳和而泰数据资源与云技术有限公司 一种坐姿识别的方法及智能座椅
CN109008960A (zh) * 2018-06-20 2018-12-18 山东省肿瘤防治研究院 一种用于诊断急性放射性皮肤损伤的设备
CN109624808A (zh) * 2017-10-06 2019-04-16 通用汽车环球科技运作有限责任公司 多区域座椅悬架

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11156509B2 (en) 2016-02-29 2021-10-26 Liquid Wire Inc. Sensors with deformable conductors and selective deformation
US10672530B2 (en) 2016-02-29 2020-06-02 Liquid Wire Inc. Deformable conductors and related sensors, antennas and multiplexed systems
US20190391651A1 (en) * 2018-06-20 2019-12-26 Mayu, Inc. Flexible and tactile pressure sensitive switch sensors
JP6660425B2 (ja) 2018-07-20 2020-03-11 ミネベアミツミ株式会社 姿勢制御装置
WO2020041605A1 (en) 2018-08-22 2020-02-27 Liquid Wire Inc. Structures with deformable conductors
CN112771358B (zh) * 2018-10-18 2023-09-26 松下知识产权经营株式会社 压敏元件以及电子设备
CN110108399B (zh) * 2019-05-24 2021-02-12 吉林大学 一种基于生物材料向日葵花花粉和碳化钛复合材料的柔性压力传感器及其制备方法
US20220316965A1 (en) * 2019-06-03 2022-10-06 Nec Corporation Pressure detection apparatus, pressure detection system, and method for producing pressure detection apparatus
CN217878102U (zh) 2019-06-05 2022-11-22 液态电线公司 具有选择性约束的可变形传感器
WO2021071939A1 (en) * 2019-10-08 2021-04-15 Entellus Medical, Inc. Headrest for a procedure chair and procedure chair having a headrest
WO2021107884A1 (en) * 2019-11-28 2021-06-03 National University Of Singapore Pressure sensor and a method of sensing pressure
CN113749468B (zh) * 2021-09-06 2023-06-13 浙江理工大学 一种贴合人体臀部压力分布的竹废弃物弹性坐垫制备方法
CN114279599A (zh) * 2021-12-27 2022-04-05 北京京东方技术开发有限公司 柔性压力传感器、柔性压力应变传感组件及压力检测方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62250390A (ja) * 1986-04-23 1987-10-31 Asahi Chem Ind Co Ltd 着席検知センサ−
JP2002059769A (ja) * 2000-08-23 2002-02-26 Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk 荷重検知センサの取付構造及び取付方法
JP2002228516A (ja) * 2001-01-30 2002-08-14 Mitsubishi Electric Corp 重量測定装置
JP2013111423A (ja) * 2011-11-30 2013-06-10 Fujikura Ltd 座席装置
JP2014119306A (ja) * 2012-12-14 2014-06-30 Denso Corp 荷重検出セル、荷重検出セルの製造方法および乗員検知センサ

Family Cites Families (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4429427A (en) * 1982-04-19 1984-02-07 Sklar-Peppler Inc. Seating cushion
US5523040A (en) * 1994-10-06 1996-06-04 Baylor College Of Medicine Method and apparatus for making a custom support
US6216545B1 (en) * 1995-11-14 2001-04-17 Geoffrey L. Taylor Piezoresistive foot pressure measurement
EP0902636B1 (en) * 1996-05-28 2004-03-31 Deka Products Limited Partnership Constant pressure seating system
AT2468U1 (de) * 1997-06-23 1998-11-25 Macher David Sitz, insbesondere fahrzeugsitz
US6250719B1 (en) * 2000-01-27 2001-06-26 Roland Gebhardt Design Pad for seating system
EP1269502B1 (en) * 2000-03-30 2005-06-15 Eleksen Limited Detector constructed from electrically conducting fabric
KR100391512B1 (ko) * 2000-05-12 2003-07-22 최연수 탄성체 구조물, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 매트리스
CA2327000C (en) * 2000-11-27 2006-05-09 Terry Cassaday Chair or bed member having data storage
US6598251B2 (en) * 2001-06-15 2003-07-29 Hon Technology Inc. Body support system
US6715359B2 (en) * 2001-06-28 2004-04-06 Tactex Controls Inc. Pressure sensitive surfaces
CN2524232Y (zh) * 2001-12-03 2002-12-04 张开逊 二维分布式柔性压力传感器
KR20030049786A (ko) * 2001-12-17 2003-06-25 현대자동차주식회사 자동차용 운전자세 기억장치
CN2610756Y (zh) * 2003-02-27 2004-04-14 光宝科技股份有限公司 智能型健康椅
US7159471B2 (en) * 2005-03-02 2007-01-09 Delphi Technologies, Inc. Capacitive load cell apparatus having silicone-impregnated foam dielectric pads
US7703342B2 (en) * 2005-03-30 2010-04-27 Xiroku, Inc. Pressure distribution detection device
US7428764B2 (en) * 2005-08-29 2008-09-30 Clark John D Discrete orthoganol support system
JP2007125313A (ja) * 2005-11-07 2007-05-24 Nitta Ind Corp エアマット装置及びその使用方法
US7644461B2 (en) * 2006-08-14 2010-01-12 Zinus, Inc. Foam integrated innerspring mattress and method of manufacture
US9510690B2 (en) * 2006-08-29 2016-12-06 Ascion, Llc Foam spring mattress configured with variable firmness
KR200441758Y1 (ko) * 2007-03-15 2008-09-05 고주현 상면에 봉재 퀼팅이 없는 침대 매트리스
US8161826B1 (en) * 2009-03-05 2012-04-24 Stryker Corporation Elastically stretchable fabric force sensor arrays and methods of making
TWI420086B (zh) * 2008-10-15 2013-12-21 Ind Tech Res Inst 軟性電子壓力感測裝置及其製造方法
US8820173B2 (en) * 2009-03-06 2014-09-02 Andrew C. Clark Contact sensors and methods for making same
US8451013B1 (en) * 2009-04-30 2013-05-28 Kuang-Ting Hsiao Insulated fiber sensor apparatus and method
WO2010135550A2 (en) * 2009-05-21 2010-11-25 Edizone, Llc Cushions comprising deformable members and related methods
WO2011092970A1 (ja) * 2010-01-27 2011-08-04 東海ゴム工業株式会社 体位体圧制御装置
US8672842B2 (en) * 2010-08-24 2014-03-18 Evacusled Inc. Smart mattress
JP6021812B2 (ja) * 2010-10-12 2016-11-09 ニューヨーク・ユニバーシティ タイルを利用してセンシングするための装置、一連のプレートを有するセンサ、マルチタッチ表面のためのオブジェクト識別及び方法
FR2970566B1 (fr) * 2011-01-13 2013-11-15 Francis Cannard Dispositif de mesure de la pression a partir d'un objet souple, pliable et/ou extensible realise a partir de matiere textile comportant un dispositif de mesure
RU2013139685A (ru) * 2011-02-24 2015-03-27 Энхэнсд Сёрфейс Дайнэмикс, Инк. Система и способ мониторинга давления
WO2013002289A1 (ja) * 2011-06-30 2013-01-03 株式会社フジクラ 着座センサ及び座席装置
US8966997B2 (en) * 2011-10-12 2015-03-03 Stryker Corporation Pressure sensing mat
US20130167301A1 (en) * 2011-12-28 2013-07-04 Caremed Supply Inc. Air cushion bed with sensing mat capable of detecting the lying of a patient thereon
JP5871129B2 (ja) * 2012-02-13 2016-03-01 日産自動車株式会社 布状圧力センサー
US8904876B2 (en) * 2012-09-29 2014-12-09 Stryker Corporation Flexible piezocapacitive and piezoresistive force and pressure sensors
US8997588B2 (en) * 2012-09-29 2015-04-07 Stryker Corporation Force detecting mat with multiple sensor types
US9671297B2 (en) * 2012-10-08 2017-06-06 Stc. Unm Pliable pressure-sensing fabric
JP5587477B1 (ja) * 2013-09-10 2014-09-10 株式会社フジクラ 座席装置
US9332857B2 (en) * 2013-12-11 2016-05-10 Tempur-Pedic Management, Llc Mattress assembly
KR101764174B1 (ko) * 2015-10-14 2017-08-02 전자부품연구원 사용자 상태 모니터링 방법 및 이를 수행하는 시스템

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62250390A (ja) * 1986-04-23 1987-10-31 Asahi Chem Ind Co Ltd 着席検知センサ−
JP2002059769A (ja) * 2000-08-23 2002-02-26 Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk 荷重検知センサの取付構造及び取付方法
JP2002228516A (ja) * 2001-01-30 2002-08-14 Mitsubishi Electric Corp 重量測定装置
JP2013111423A (ja) * 2011-11-30 2013-06-10 Fujikura Ltd 座席装置
JP2014119306A (ja) * 2012-12-14 2014-06-30 Denso Corp 荷重検出セル、荷重検出セルの製造方法および乗員検知センサ

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109624808A (zh) * 2017-10-06 2019-04-16 通用汽车环球科技运作有限责任公司 多区域座椅悬架
CN109624808B (zh) * 2017-10-06 2022-04-19 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于乘员就座的座椅组件的悬架构件
CN108814616A (zh) * 2018-04-12 2018-11-16 深圳和而泰数据资源与云技术有限公司 一种坐姿识别的方法及智能座椅
CN109008960A (zh) * 2018-06-20 2018-12-18 山东省肿瘤防治研究院 一种用于诊断急性放射性皮肤损伤的设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN108135362B (zh) 2021-07-09
US10555609B2 (en) 2020-02-11
CN108135362A (zh) 2018-06-08
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