KR101016219B1 - Piezoresistive sensor having matrix structure and measuring apparatus thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 매트릭스 구조로 형성된 압저항 센서를 이용하여 외부로부터 감지되는 미세한 압력과 혈압의 측정이 가능한 매트릭스 구조를 갖는 압저항 센서 및 이를 이용한 혈압측정장치에 관한 것이다. 이를 달성하기 위한 수단으로, 기판과; 기판의 일면에 서로 평행하게 설치되는 다수 개의 하부전극층; 각 하부전극층과 매트릭스 구조로 수직을 이루며 서로 평행하게 설치되는 다수 개의 상부전극층; 하부전극층과 상부전극층의 사이에 설치되는 다수 개의 압저항층; 및 하부전극층과 상부전극층에 연결되어 외부로부터 가해지는 압력으로 인한 저항값의 변화를 측정하기 위한 저항측정부;를 포함하여 형성된 것이 특징이다. 본 발명에 의하면 다수 개의 압저항층을 이용하여 압저항 센서를 제작하기 때문에 미세한 부분의 혈압도 측정할 수 있고, 각 압저항층별로 측정된 압력을 이용하여 혈압의 분포 및 세기를 확인할 수 있다. 또한 압저항 센서의 구조가 간단하기 때문에 압저항 센서를 이용한 장치의 소형화를 이룰 수 있다. 또한 압저항 센서를 이용한 혈압측정장치를 이용하여 시간대별로 혈압을 측정할 수 있어 고혈압 환자와 같이 혈압 관리가 중요한 사람들의 필수품으로 사용이 가능하다.The present invention relates to a piezoresistive sensor having a matrix structure capable of measuring fine pressure and blood pressure sensed from the outside using a piezoresistive sensor formed of a matrix structure, and a blood pressure measuring device using the same. Means for achieving this, the substrate; A plurality of lower electrode layers disposed parallel to each other on one surface of the substrate; A plurality of upper electrode layers vertically arranged in a matrix structure with each lower electrode layer and installed in parallel with each other; A plurality of piezoresistive layers disposed between the lower electrode layer and the upper electrode layer; And a resistance measuring unit connected to the lower electrode layer and the upper electrode layer to measure a change in resistance due to pressure applied from the outside. According to the present invention, since the piezoresistive sensor is manufactured using a plurality of piezoresistive layers, the blood pressure of the minute portion can be measured, and the distribution and intensity of the blood pressure can be confirmed using the pressure measured for each piezoresistive layer. In addition, since the structure of the piezoresistive sensor is simple, the device using the piezoresistive sensor can be miniaturized. In addition, by using a blood pressure measurement device using a piezoresistive sensor, blood pressure can be measured at different times, and thus it can be used as a necessity for people who have important blood pressure management such as hypertension patients.

혈압, 혈압측정장치, 압저항, 센서, 매트릭스 구조 Blood pressure, blood pressure measuring device, piezoresistive sensor, matrix structure

Description

매트릭스 구조를 갖는 압저항 센서 및 이를 이용한 혈압측정장치{Piezoresistive sensor having matrix structure and measuring apparatus thereof} Piezoresistive sensor having a matrix structure and a blood pressure measuring device using the same

본 발명은 매트릭스 구조를 갖는 압저항 센서 및 이를 이용한 혈압측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 매트릭스 구조로 형성된 압저항 센서를 이용하여 외부로부터 감지되는 미세한 압력과 혈압의 측정이 가능한 매트릭스 구조를 갖는 압저항 센서 및 이를 이용한 혈압측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a piezoresistive sensor having a matrix structure and a blood pressure measuring apparatus using the same. It relates to a piezoresistive sensor and a blood pressure measuring device using the same.

일반적으로 혈압은 심장에서 피를 뿜어낼 때 동맥의 측벽에서 받는 압력을 말한다. 이러한 혈압은 1회 심박출량과 말초혈관 저항에 의하여 결정된다. 여기서, 심박출량은 심장의 수축력의 강약에 의하여 결정되며, 말초저항은 세동맥의 수축에 의한 저항에 따라 결정된다. 이러한 심박출량과 말초저항은 수시로 변하기 때문에 혈압은 순간순간 변하게 된다. 그러나, 일상적으로 말하는 혈압은 동맥압으로서 대개 5분간 안정한 후에 팔뚝에서 측정한 수시혈압(Casual Clinic Blood Pressure)을 의미한다.In general, blood pressure refers to the pressure exerted on the side walls of arteries when the heart pumps blood. This blood pressure is determined by one-time cardiac output and peripheral vascular resistance. Here, the cardiac output is determined by the strength and weakness of the contractile force of the heart, the peripheral resistance is determined by the resistance due to the contraction of the arterioles. Since the cardiac output and peripheral resistance change frequently, blood pressure changes instantaneously. However, daily blood pressure refers to arterial pressure, which is usually measured for 5 minutes, and then refers to the casual blood pressure (Casual Clinic Blood Pressure) measured on the forearm.

이러한 혈압은 체위, 측정부위, 기온, 신체활동, 알코올 또는 스트레스 등의 영향력에 의해 변화하게 된다. 그러나 이와 같은 조건들이 동일하다고 가정하여 측정시 세심한 주의를 기울여도 측정자 고유의 일중변동(Circadian Variation) 때문에 많은 차이가 나타나고, 이로 인해 하루에도 10mmHg 내지 30mmHg의 차이가 나타나는 경우도 있다.These blood pressures are changed by influences of body position, measurement site, temperature, physical activity, alcohol or stress. However, assuming that these conditions are the same, even if you pay close attention to the measurement, there are many differences due to the inherent Circadian Variation, which may result in a difference of 10mmHg to 30mmHg even in a day.

혈압 변동에 따른 오차를 줄이기 위해서는 혈압을 수시로 측정하는 것이 좋다. 이렇게 혈압을 수시로 측정하기 위하여 24시간 사용자가 직접 혈압을 측정할 수 있는 휴대형 혈압 측정기가 보급되어 있다.To reduce the errors caused by fluctuations in blood pressure, it is good to measure blood pressure frequently. In order to measure the blood pressure from time to time, a portable blood pressure measuring device capable of measuring blood pressure directly by a user for 24 hours is spreading.

그러나, 이러한 종래의 휴대형 혈압 측정기는 마이크로 프로세서를 기반으로 제작되었기 때문에 만개 이상의 트랜지스터를 사용하여 많은 전력이 사용되고, 구조가 복잡하여 소형화가 어렵고, 제조 단가가 높은 문제점이 있다. 또한, 복잡한 구조로 인해 측정기의 고장이 많고, 내구성이 약한 문제점이 있다.However, since the conventional portable blood pressure meter is manufactured based on a microprocessor, a large amount of power is used using more than 10,000 transistors, and the structure is complicated, so that miniaturization is difficult and manufacturing cost is high. In addition, due to the complex structure, there are many failures of the measuring device and weak durability.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하고자 하는 것으로, 본 발명의 목적은 외부로부터 발생되는 미세한 압력을 매트릭스 구조로 형성된 압저항 센서를 이용하여 외부 압력 및 사용자의 혈압을 측정하기 위한 매트릭스 구조를 갖는 압저항 센서 및 이를 이용한 혈압측정장치를 제공하는데 있다. The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a pressure having a matrix structure for measuring the external pressure and the blood pressure of the user using a piezoresistive sensor formed in a matrix structure of the fine pressure generated from the outside The present invention provides a resistance sensor and a blood pressure measuring device using the same.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로,As a means for achieving the above object,

기판과; 기판의 일면에 서로 평행하게 설치되는 다수 개의 하부전극층; 각 하부전극층과 매트릭스 구조로 수직을 이루며 서로 평행하게 설치되는 다수 개의 상부전극층; 하부전극층과 상부전극층의 사이에 설치되는 다수 개의 압저항층; 및 하부전극층과 상부전극층에 연결되어 외부로부터 가해지는 압력으로 인한 저항값의 변화를 측정하기 위한 저항측정부;를 포함하여 형성된 것이 특징이다.A substrate; A plurality of lower electrode layers disposed parallel to each other on one surface of the substrate; A plurality of upper electrode layers vertically arranged in a matrix structure with each lower electrode layer and installed in parallel with each other; A plurality of piezoresistive layers disposed between the lower electrode layer and the upper electrode layer; And a resistance measuring unit connected to the lower electrode layer and the upper electrode layer to measure a change in resistance due to pressure applied from the outside.

또한 압저항층은 상부전극층과 하부전극층이 교차되는 지점에 설치되는 것이 특징이다.In addition, the piezoresistive layer is provided at a point where the upper electrode layer and the lower electrode layer intersect.

또한 압저항 센서는 기판과 하부전극층과 상부전극층 및 압저항층이 각각 마스킹 패턴으로 형성된 것이 특징이다.In addition, the piezoresistive sensor is characterized in that the substrate, the lower electrode layer, the upper electrode layer and the piezoresistive layer are formed in a masking pattern, respectively.

또한 상부전극층과 하부전극층은 각각 1 ~ 3㎜의 간격으로 서로 평행하게 설치되는 것이 특징이다.In addition, the upper electrode layer and the lower electrode layer is characterized in that are installed in parallel with each other at intervals of 1 ~ 3mm.

또한 상부전극층과 하부전극층은 판 형태의 금, 은 또는 알루미늄으로 형성 된 것이 특징이다.In addition, the upper electrode layer and the lower electrode layer is characterized in that formed of gold, silver or aluminum in the form of a plate.

또한 압저항층은 ITO, 저항 페이스트, 탄소나노튜브 또는 감압잉크인 것이 특징이다.In addition, the piezoresistive layer is characterized by ITO, resistance paste, carbon nanotubes or reduced pressure ink.

또한 감압잉크는 스크린 인쇄 또는 잉크젯 인쇄로 형성되는 것이 특징이다.In addition, the reduced pressure ink is characterized by being formed by screen printing or inkjet printing.

또한 압저항층은 가로 1 ~ 3㎜, 세로 1 ~ 3㎜, 높이 10 ~ 15㎜로 형성된 것이 특징이다.In addition, the piezoresistive layer is characterized by being formed with a width of 1 to 3mm, a length of 1 to 3mm, a height of 10 to 15mm.

또한 기판은 폴리에틸렌으로 형성된 것이 특징이다.In addition, the substrate is characterized by being formed of polyethylene.

또한 상기에 설명된 압저항 센서가 구비되어 일정한 주기로 혈압을 측정하는 혈압측정부; 및 혈압측정부와 유선으로 연결되어 혈압측정부에서 측정된 혈압을 수신받아 기록하는 혈압수신부;를 포함하여 형성된 것이 특징이다.In addition, the blood pressure measurement unit is provided with the above-described piezoresistive sensor to measure the blood pressure at a constant cycle; And a blood pressure receiving unit connected to the blood pressure measuring unit by wire and receiving and recording the blood pressure measured by the blood pressure measuring unit.

또한 혈압측정부는 압저항 센서가 일면에 설치되는 몸체부; 및 몸체부에 구비되어 혈압을 측정하기 위한 신체부분에 몸체부를 고정시키기 위한 밴드부;를 포함하여 형성된 것이 특징이다.In addition, the blood pressure measuring unit body portion that the piezoresistive sensor is installed on one surface; And a band part provided at the body part to fix the body part to a body part for measuring blood pressure.

또한 몸체부는 저항측정부에서 측정된 저항값을 외부로 송신하는 데이터송신부; 및 데이터송신부에 연결되어 전원을 공급하는 전원부;를 포함하여 형성된 것이 특징이다.In addition, the body portion data transmission unit for transmitting the resistance value measured by the resistance measurement unit to the outside; And a power supply unit connected to the data transmission unit to supply power.

또한 밴드부는 고무밴드 또는 벨크로 파스너인 것이 특징이다.In addition, the band portion is characterized in that the rubber band or Velcro fasteners.

또한 전원부는 배터리 또는 압전 발전기인 것이 특징이다.In addition, the power supply is characterized in that the battery or piezoelectric generator.

또한 혈압수신부는 혈압측정부에서 송신된 변화된 저항값에 대한 신호를 수신받는 데이터수신부; 데이터수신부에 수신된 저항값을 압력으로 변환하는 변환부; 변환부에서 변환된 압력이 디스플레이되는 디스플레이부; 및 변환부에서 변환된 압력이 저장되는 메모리부;를 포함하여 형성된 것이 특징이다. In addition, the blood pressure receiving unit receives a signal for the changed resistance value transmitted from the blood pressure measuring unit; A converting unit converting the resistance value received in the data receiving unit into pressure; A display unit displaying the pressure converted by the converting unit; And a memory unit in which the pressure converted by the converter is stored.

본 발명에 의하면 다수 개의 압저항층을 이용하여 압저항 센서를 제작하기 때문에 미세한 부분의 혈압도 측정할 수 있고, 각 압저항층별로 측정된 압력을 이용하여 혈압의 분포 및 세기를 확인할 수 있다.According to the present invention, since the piezoresistive sensor is manufactured using a plurality of piezoresistive layers, the blood pressure of the minute portion can be measured, and the distribution and intensity of the blood pressure can be confirmed using the pressure measured for each piezoresistive layer.

또한 압저항 센서의 구조가 간단하기 때문에 압저항 센서를 이용한 장치의 소형화를 이룰 수 있어 휴대용으로 사용하여 장소에 구애받지 않고 혈압을 측정할 수 있다.In addition, since the structure of the piezoresistive sensor is simple, the device using the piezoresistive sensor can be miniaturized, and the portable blood pressure sensor can be measured anywhere.

또한 압저항 센서를 이용한 혈압측정장치를 이용하여 시간대별로 혈압을 측정할 수 있어 고혈압 환자와 같이 혈압 관리가 중요한 사람들의 필수품으로 사용이 가능하다.In addition, by using a blood pressure measurement device using a piezoresistive sensor, blood pressure can be measured at different times, and thus it can be used as a necessity for people who have important blood pressure management such as hypertension patients.

또한 넓은 범위에서 혈압을 측정하기 때문에 맥의 파동분포를 파악할 수 있다. 이렇게 측정된 혈압은 의사 또는 한의사가 파악하여 진료시 도움이 되는 효과가 있다.It also measures blood pressure over a wide range, so you can see the pulse distribution of your veins. The measured blood pressure is effective in identifying the doctor or oriental medical doctor.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 사용한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, in adding reference numerals to components of each drawing, the same reference numerals are used for the same components as much as possible even if they are shown in different drawings.

또한 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명에 따른 매트릭스 구조를 갖는 압저항 센서의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 측단면도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 압저항 센서(100)는 기판(110)과 기판(110)위에 매트릭스 구조로 형성된 상부, 하부전극층(120, 130) 및 압저항층(140)을 포함하여 형성된다.1 is an exploded perspective view of a piezoresistive sensor having a matrix structure according to the present invention, Figure 2 is a side cross-sectional view of FIG. 1 and 2, the piezoresistive sensor 100 includes a substrate 110 and upper, lower electrode layers 120 and 130 and a piezoresistive layer 140 formed in a matrix structure on the substrate 110. Is formed.

기판(110)은 폴리에틸렌(Polyethylene, PE)으로 형성된다.The substrate 110 is made of polyethylene (PE).

기판(110)의 상면에는 다수 개의 하부전극층(120)이 설치된다. 이때 하부전극층(120)은 판 형태의 금, 은 또는 알루미늄으로 제작되어 다수 개가 서로 평행하게 기판(110)에 설치된다.A plurality of lower electrode layers 120 are provided on the upper surface of the substrate 110. In this case, the lower electrode layer 120 is made of gold, silver, or aluminum in a plate shape, and a plurality of lower electrode layers 120 are installed on the substrate 110 in parallel with each other.

상부전극층(130)은 하부전극층(120)의 상면에 서로 평행하게 설치된다. 이때 판 형태의 금, 은 또는 알루미늄으로 제작된 다수 개의 상부전극층(130)은 각각 하부전극층(120)과 서로 수직을 이루면서 설치되어 하부전극층(120)과 상부전극층(130)은 서로 매트릭스 구조를 이룬다. 상부전극층(130)과 하부전극층(120)은 각각 1 ~ 3㎜의 간격으로 각각 서로 평행하게 기판(110)에 설치된다.The upper electrode layer 130 is disposed in parallel with each other on the upper surface of the lower electrode layer 120. In this case, the plurality of upper electrode layers 130 made of gold, silver, or aluminum in a plate shape are installed to be perpendicular to the lower electrode layer 120, respectively, such that the lower electrode layer 120 and the upper electrode layer 130 form a matrix structure. . The upper electrode layer 130 and the lower electrode layer 120 are respectively provided on the substrate 110 in parallel with each other at intervals of 1 to 3 mm.

이때 압저항층(140)은 상부전극층(130)과 하부전극층(120)의 사이에 다수 개가 설치된다. 즉, 압저항층(140)은 상부전극층(130)과 하부전극층(120)이 교차되는 지점에 각각 설치되어 압저항층(140)에서 외부 압력의 변화를 측정할 때 상부전극층(130) 또는 하부전극층(120)에서 전달되는 외부 압력이 압저항층(140)으로 집중 되도록 한다. In this case, a plurality of piezoresistive layers 140 are provided between the upper electrode layer 130 and the lower electrode layer 120. That is, the piezoresistive layer 140 is installed at the point where the upper electrode layer 130 and the lower electrode layer 120 intersect, respectively, and the upper electrode layer 130 or the lower portion is measured when measuring the change in the external pressure in the piezoresistive layer 140. The external pressure transmitted from the electrode layer 120 is concentrated on the piezoresistive layer 140.

압저항층(140)은 가로는 1 ~ 3㎜, 세로는 1 ~ 3㎜, 높이는 10 ~ 15㎜의 크기로 형성된다. 이때 압저항층(140)의 가로와 세로크기가 너무 작으면 전극층과 닿는 면적이 적어 외부의 압력 전달이 원활하지 못하게 되고, 크기가 너무 크면 외부에서 전달되는 미세한 압력의 측정이 어렵다. 또한 압저항층(140)의 높이가 10 ㎜보다 작으면 외부에서 전달되는 압력의 감도가 저하되고, 15 ㎜보다 크면 압저항층(140)이 외부의 압력에 의해 깨질 수 있다. The piezoresistive layer 140 is formed to have a size of 1 to 3 mm in width, 1 to 3 mm in length, and 10 to 15 mm in height. At this time, if the horizontal and vertical size of the piezoresistive layer 140 is too small, the area of contact with the electrode layer is small, and the external pressure transmission is not smooth. In addition, if the height of the piezoresistive layer 140 is less than 10 mm, the sensitivity of the pressure transmitted from the outside is lowered, and if it is larger than 15 mm, the piezoresistive layer 140 may be broken by external pressure.

이때 기판(110)과 하부전극층(120)은 마스킹 패턴으로 형성되고, 하부전극층(120)과 상부전극층(130) 및 압저항층(140)도 각각 마스킹 패턴으로 형성된다. In this case, the substrate 110 and the lower electrode layer 120 are formed in a masking pattern, and the lower electrode layer 120, the upper electrode layer 130, and the piezoresistive layer 140 are also formed in a masking pattern.

상부전극층(130) 또는 하부전극층(120)에 가해지는 외부의 압력은 다수 개의 상부전극층(130) 또는 하부전극층(120)을 가압하고, 이러한 외부의 압력은 상부전극층(130)과 하부전극층(120)이 교차된 지점에 설치된 압저항층(140)에 의해 저항값의 변화로 측정된다. 즉, 넓은 범위의 전극층을 이용하여 넓은 범위의 외부 압력을 측정할 수 있다. 또한 상부전극층(130)과 하부전극층(120)의 갯수를 조절하여 각 전극층의 교차점에 설치되는 압저항층(140)의 갯수도 조절이 가능하므로 다수 개의 압저항층(140)을 이용하여 미세한 외부압력을 측정할 수 있다.The external pressure applied to the upper electrode layer 130 or the lower electrode layer 120 pressurizes the plurality of upper electrode layers 130 or the lower electrode layer 120, and such external pressures are applied to the upper electrode layer 130 and the lower electrode layer 120. It is measured by the change in resistance value by the piezoresistive layer 140 provided at the point where () is crossed. That is, a wide range of external pressure can be measured using a wide range of electrode layers. In addition, by controlling the number of the upper electrode layer 130 and the lower electrode layer 120, the number of piezoresistive layers 140 installed at the intersections of the electrode layers can also be adjusted. The pressure can be measured.

이하에서는 상기에서 설명된 압저항 센서(100)를 이용하여 제작된 혈압측정장치의 구성 및 이를 이용한 혈압측정방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, the configuration of the blood pressure measuring device manufactured using the piezoresistive sensor 100 described above and the blood pressure measuring method using the same will be described.

도 3은 본 발명에 따른 압저항 센서를 이용하여 제작된 혈압측정부와 혈압수 신부를 포함하여 형성된 혈압측정장치의 사시도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 혈압측정장치(1)는 혈압측정부(200)와 유선(290)으로 연결된 혈압수신부(300)로 구성된다. 3 is a perspective view of a blood pressure measuring device including a blood pressure measuring unit and a blood pressure measuring unit manufactured using a piezoresistive sensor according to the present invention. As shown in FIG. 3, the blood pressure measuring apparatus 1 includes a blood pressure measuring unit 200 and a blood pressure receiving unit 300 connected by a wireline 290.

혈압측정부(200)는 몸체부(220)와 밴드부(250)로 구성되어 있다. 몸체부(220)는 인체의 혈압을 측정하기 위해 사람의 손목 또는 발목에 착용할 수 있도록 유연한 판 형태로 형성된다. 몸체부(220)의 일면에는 본 발명에 따라 형성된 압저항 센서(100)가 부착된다. 즉, 몸체부(220)의 일면에 상부전극층(130)이 외부로 노출되도록 압저항 센서(100)의 기판(110)이 부착된다. 밴드부(250)는 몸체부(220)를 쉽게 손목이나 발목에 고정. 해지할 수 있는 구조로 형성되는바, 바람직하게는 고무밴드 또는 밸크로 파스너를 사용한다. Blood pressure measuring unit 200 is composed of a body portion 220 and the band portion 250. Body 220 is formed in a flexible plate shape to be worn on the wrist or ankle of a person to measure the blood pressure of the human body. One surface of the body portion 220 is attached to the piezoresistive sensor 100 formed in accordance with the present invention. That is, the substrate 110 of the piezoresistive sensor 100 is attached to one surface of the body 220 to expose the upper electrode layer 130 to the outside. Band 250 is a body portion 220 easily fixed to the wrist or ankle. It is formed into a structure that can be terminated, and preferably a rubber band or a Velcro fastener is used.

도 4는 도 3에 도시된 혈압측정부의 구성도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 몸체부(220)에는 압저항 센서(100)에 연결되어 외부 압력에 의한 변화된 저항값을 측정하기 위한 저항측정부(222)와 측정된 저항값을 송신하기 위한 데이터송신부(224) 및 데이터송신부(224)와 연결되어 전원을 인가하기 위한 전원부(226)가 포함되어 형성된다. 저항측정부(222)는 하부전극층(120)과 상부전극층(130)에 각각 연결되어 저항값을 측정하고 교차지점에 설치된 압저항층(140)의 변화된 저항값을 계산한다. 전원부(226)는 배터리 또는 압전 발전기를 사용한다. 4 is a configuration diagram of the blood pressure measuring unit shown in FIG. 3. As shown in FIG. 4, the body portion 220 is connected to the piezoresistive sensor 100 to transmit a resistance measurement unit 222 for measuring a changed resistance value due to external pressure and a measured resistance value. The power supply unit 226 is connected to the transmitter 224 and the data transmitter 224 to apply power. The resistance measuring unit 222 is connected to the lower electrode layer 120 and the upper electrode layer 130, respectively, and measures the resistance value and calculates the changed resistance value of the piezoresistive layer 140 provided at the intersection point. The power supply unit 226 uses a battery or a piezoelectric generator.

도 5는 도3에 도시된 혈압수신부의 구성도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 혈압수신부(300)는 데이터송신부(224)에서 송신된 저항값을 수신받기 위한 데이터수신부(324)와 수신된 저항값을 압력값으로 변환하기 위한 변환부(326) 및 변환된 압력값을 숫자 또는 그래프로 나타내기 위한 디스플레이부(328)를 포함하여 형성된다. 5 is a configuration diagram of the blood pressure receiving unit shown in FIG. 3. As shown in FIG. 5, the blood pressure receiving unit 300 includes a data receiving unit 324 for receiving a resistance value transmitted from the data transmitting unit 224 and a converting unit 326 for converting the received resistance value into a pressure value. And a display unit 328 for displaying the converted pressure value numerically or graphically.

즉, 압저항 센서(100)의 상부전극층(130)이 혈압을 측정하기 위한 부분에 접촉되도록 혈압측정부(200)를 위치시킨 후 밴드부(250)로 고정한다. 이때 혈압에 의해 압저항 센서(100)에 압력이 가해지게 되고, 가해진 압력으로 인하여 압저항층(140)의 저항값이 변화된다. That is, the blood pressure measurement unit 200 is positioned so that the upper electrode layer 130 of the piezoresistive sensor 100 contacts a portion for measuring blood pressure, and then fixed to the band unit 250. At this time, pressure is applied to the piezoresistive sensor 100 by the blood pressure, and the resistance value of the piezoresistive layer 140 is changed due to the applied pressure.

도 6a는 2개의 상부전극층과 2개의 하부전극층으로 구성된 압저항 센서의 평면도이다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 2개의 상부전극층(130)과 2개의 하부전극층(120)으로 압저항 센서(100)가 구성된 경우 각 압저항층(140)에서 측정되는 저항값은 아래의 [수학식1]을 이용하여 계산할 수 있다. 하부전극층(120)은 각각 A1, A2로 표시하고, 상부전극층(130)은 B1, B2로 표시한다. 이때 A1과 B1이 교차되는 지점에 설치된 압저항층(140)에서 측정되는 저항값은 R11로 표시하고, A1과 B1에서 측정되는 저항값은 RA1B1 으로 표시한다.(나머지 부분도 동일한 구조로 이루어진다.) 6A is a plan view of a piezoresistive sensor composed of two upper electrode layers and two lower electrode layers. As shown in FIG. 6A, when the piezoresistive sensor 100 is configured with two upper electrode layers 130 and two lower electrode layers 120, the resistance value measured at each piezoresistive layer 140 is represented by the following [math]. It can be calculated using Equation 1]. The lower electrode layer 120 is represented by A1 and A2, respectively, and the upper electrode layer 130 is represented by B1 and B2. In this case, the resistance value measured in the piezoresistive layer 140 provided at the intersection of A1 and B1 is represented by R11, and the resistance value measured in A1 and B1 is represented by R A1B1 . .)

Figure 112008069267945-pat00001
Figure 112008069267945-pat00001

즉, 측정 대상이 되는 저항값층(140)과 인접된 상부전극층(130)과 하부전극층(120)에 각각 저항측정부(222)가 연결되어 변화된 저항값을 계산할 수 있게 된다.That is, the resistance measurement unit 222 is connected to the upper and lower electrode layers 130 and the lower electrode layer 120 adjacent to the resistance value layer 140 to be measured to calculate the changed resistance value.

측정된 압저항값은 유선(290)으로 연결된 데이터송신부(224)와 데이터수신부(324)를 통해 혈압수신부(300)로 송신되고, 송신된 저항값을 이용하여 압력이 산출되어 디스플레이부(328)에서 디스플레이된다. 이때 각 압저항층(140)에서 송신되는 저항값에는 각 압저항층(140)의 위치정보가 포함되어 있어, 압력을 산출할 때 각 압저항층(140)의 위치에 따른 압력의 측정이 가능하다. The measured piezoresistor value is transmitted to the blood pressure receiver 300 through the data transmitter 224 and the data receiver 324 connected by the wire 290, and the pressure is calculated using the transmitted resistance value to display 328. Is displayed. At this time, the resistance value transmitted from each piezoresistive layer 140 includes the position information of each piezoresistive layer 140, so that the pressure can be measured according to the position of each piezoresistive layer 140 when the pressure is calculated. Do.

이때 혈압수신부(300)에는 메모리부(329)가 포함되어 있어 측정된 혈압을 저장하여 시간별로 변화된 혈압을 비교할 수 있다. 또한 메모리부(329)는 각각의 압저항층(140)별로 측정된 혈압을 저장할 수 있다. In this case, the blood pressure receiving unit 300 includes a memory unit 329 to store the measured blood pressure and compare the blood pressure changed by time. In addition, the memory unit 329 may store the blood pressure measured for each piezoresistive layer 140.

또한 혈압측정장치(1)는 사용자가 혈압을 측정하기 위한 시간을 지정할 수 있어 주기적으로 혈압측정이 가능하다. In addition, the blood pressure measuring device 1 can specify a time for the user to measure the blood pressure can be measured periodically blood pressure.

도 6b는 3개의 상부전극층과 3개의 하부전극층으로 구성된 압저항 센서의 평면도이다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 3개의 상부전극층(130)과 하부전극층(120)을 이용하여 측정하고자 하는 압저항층(140)의 저항값을 아래의 [수학식2]를 통하여 계산할 수 있게 된다. 6B is a plan view of a piezoresistive sensor composed of three upper electrode layers and three lower electrode layers. As shown in FIG. 6B, the resistance values of the piezoresistive layer 140 to be measured using the three upper electrode layers 130 and the lower electrode layers 120 may be calculated through Equation 2 below. .

Figure 112008069267945-pat00002
Figure 112008069267945-pat00002

Figure 112008069267945-pat00003
Figure 112008069267945-pat00003

Figure 112008069267945-pat00004
Figure 112008069267945-pat00004

즉, 상기에서 설명된 바와 같은 수학식을 이용하여 다수 개의 상부전극층(130) 및 하부전극층(120)으로 구성된 압저항 센서(100)에서의 저항값과 압력의 측정이 가능하다.That is, it is possible to measure the resistance value and the pressure in the piezoresistive sensor 100 composed of the plurality of upper electrode layers 130 and the lower electrode layers 120 by using the equation as described above.

도 7은 압저항층을 형성하는 감압잉크의 성분을 나타낸 그래프이다. 압저항층(140)은 압저항 물질인 ITO, 저항 페이스트, 탄소나노튜브 또는 감압잉크를 사용하여 형성된다. 이때 압저항 물질로 감압잉크를 사용하는 경우에는 스크린 인쇄 또는 잉크젯 인쇄로 압저항층(140)이 형성된다. 본 발명에서 사용된 압저항 물질인 감압잉크는 도 7에 도시된 바와 같은 감압잉크 성분그래프(500)로 나타난다.7 is a graph showing the components of the reduced pressure ink forming the piezoresistive layer. The piezoresistive layer 140 is formed using ITO, a resistance paste, carbon nanotubes, or a reduced pressure ink, which is a piezoresistive material. In this case, when the pressure-sensitive ink is used as the piezoresistive material, the piezoresistive layer 140 is formed by screen printing or inkjet printing. The reduced pressure ink, which is a piezoresistive material used in the present invention, is represented by the reduced pressure ink component graph 500 as shown in FIG.

도 1은 본 발명에 따른 매트릭스 구조를 갖는 압저항 센서의 분해 사시도.1 is an exploded perspective view of a piezoresistive sensor having a matrix structure according to the present invention.

도 2는 도 1의 측단면도.2 is a side cross-sectional view of FIG.

도 3은 본 발명에 따른 압저항 센서를 이용하여 제작된 혈압측정부와 혈압수신부를 포함하여 형성된 혈압측정장치의 사시도.Figure 3 is a perspective view of a blood pressure measuring device formed including a blood pressure measuring unit and a blood pressure receiving unit manufactured using a piezoresistive sensor according to the present invention.

도 4는 도 3에 도시된 혈압측정부의 구성도.4 is a block diagram of the blood pressure measuring unit shown in FIG.

도 5는 도3에 도시된 혈압수신부의 구성도.5 is a block diagram of the blood pressure receiving unit shown in FIG.

도 6a는 2개의 상부전극층과 2개의 하부전극층으로 구성된 압저항 센서의 평면도.6A is a plan view of a piezoresistive sensor composed of two upper electrode layers and two lower electrode layers.

도 6b는 3개의 상부전극층과 3개의 하부전극층으로 구성된 압저항 센서의 평면도.6B is a plan view of a piezoresistive sensor composed of three upper electrode layers and three lower electrode layers.

도 7은 압저항층을 형성하는 감압잉크의 성분을 나타낸 그래프.7 is a graph showing components of the reduced pressure ink forming the piezoresistive layer.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1 : 혈압측정장치 100 : 압저항 센서1: blood pressure measuring device 100: piezoresistive sensor

110 : 기판 120 : 하부전극층 110 substrate 120 lower electrode layer

130 : 상부전극층 140 : 압저항층130: upper electrode layer 140: piezoresistive layer

200 : 혈압측정부 220 : 몸체부200: blood pressure measuring unit 220: body

222 : 저항 측정부 224 : 데이터송신부222: resistance measurement unit 224: data transmission unit

226 : 전원부 250 : 밴드부226: power supply section 250: band section

290 : 유선 300 : 혈압수신부290: wired 300: blood pressure receiving unit

324 : 데이터수신부 326 : 변환부324: data receiver 326: converter

328 : 디스플레이부 329 : 메모리부328: display unit 329: memory unit

500 : 감압잉크 성분그래프500: pressure-sensitive ink component graph

Claims (15)

기판(110)과;A substrate 110; 상기 기판(110)의 일면에 서로 평행하게 설치되는 판 형태의 하부전극층(120);A lower electrode layer 120 having a plate shape installed on one surface of the substrate 110 in parallel with each other; 상기 각 하부전극층(120)과 매트릭스 구조로 수직을 이루며 서로 평행하게 설치되는 판 형태의 상부전극층(130); An upper electrode layer 130 having a plate shape perpendicular to each of the lower electrode layers 120 and installed in parallel with each other; 상기 하부전극층(120)과 상기 상부전극층(130)의 사이에 설치되는 압저항층(140); 및A piezoresistive layer 140 provided between the lower electrode layer 120 and the upper electrode layer 130; And 상기 하부전극층(120)과 상기 상부전극층(130)에 연결되어 외부로부터 가해지는 압력으로 인한 저항값의 변화를 측정하기 위한 저항측정부(222);를 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 매트릭스 구조를 갖는 압저항 센서.And a resistance measuring unit 222 connected to the lower electrode layer 120 and the upper electrode layer 130 to measure a change in resistance due to pressure applied from the outside. Piezoresistive sensor. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 압저항층(140)은 상기 상부전극층(130)과 상기 하부전극층(120)이 교차되는 지점에 설치되는 것을 특징으로 하는 매트릭스 구조를 갖는 압저항 센서.The piezoresistive layer 140 is a piezoresistive sensor having a matrix structure, characterized in that provided at the point where the upper electrode layer 130 and the lower electrode layer 120 intersects. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 압저항 센서는 상기 기판(110)에 상기 하부전극층(120)과 상기 상부전극층(130) 및 상기 압저항층(140)이 각각 마스킹 패턴으로 형성된 것을 특징으로 하는 매트릭스 구조를 갖는 압저항 센서.The piezoresistive sensor is a piezoresistive sensor having a matrix structure, characterized in that the lower electrode layer 120, the upper electrode layer 130 and the piezoresistive layer 140 are formed in a masking pattern on the substrate 110, respectively. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상부전극층(130)과 상기 하부전극층(120)은 각각 1 ~ 3㎜의 간격으로 서로 평행하게 설치되는 것을 특징으로 하는 매트릭스 구조를 갖는 압저항 센서.The upper electrode layer 130 and the lower electrode layer 120 is a piezoresistive sensor having a matrix structure, characterized in that installed in parallel with each other at intervals of 1 ~ 3mm. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상부전극층(130)과 상기 하부전극층(120)은 판 형태의 금, 은 또는 알루미늄으로 형성된 것을 특징으로 하는 매트릭스 구조를 갖는 압저항 센서.The upper electrode layer 130 and the lower electrode layer 120 is a piezoresistive sensor having a matrix structure, characterized in that formed of gold, silver or aluminum in the form of a plate. 제 2항에 있어서,3. The method of claim 2, 상기 압저항층(140)은 ITO, 저항 페이스트, 탄소나노튜브 또는 감압잉크인 것을 특징을 하는 매트릭스 구조를 갖는 압저항 센서.The piezoresistive layer 140 has a piezo-resistive sensor having a matrix structure, characterized in that ITO, resist paste, carbon nanotubes or reduced pressure ink. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 감압잉크는 스크린 인쇄 또는 잉크젯 인쇄로 형성되는 것을 특징으로 하는 매트릭스 구조를 갖는 압저항 센서.The pressure-sensitive ink is a piezoresistive sensor having a matrix structure, characterized in that formed by screen printing or inkjet printing. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 압저항층(140)은 가로 1 ~ 3㎜, 세로 1 ~ 3㎜, 높이 10 ~ 15㎜로 형성 된 것을 특징으로 하는 매트릭스 구조를 갖는 압저항 센서.The piezoresistive layer 140 is a piezoresistive sensor having a matrix structure, characterized in that formed in the horizontal 1 ~ 3mm, vertical 1 ~ 3mm, height 10 ~ 15mm. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기판(110)은 폴리에틸렌으로 형성된 것을 특징으로 하는 매트릭스 구조를 갖는 압저항 센서.The substrate 110 is a piezoresistive sensor having a matrix structure, characterized in that formed of polyethylene. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 의한 압저항 센서가 구비되어 일정한 주기로 혈압을 측정하는 혈압측정부(200); 및A blood pressure measuring unit (200) provided with a piezoresistive sensor according to any one of claims 1 to 9 to measure blood pressure at a predetermined cycle; And 상기 혈압측정부(200)와 유선(290)으로 연결되어 상기 혈압측정부(200)에서 측정된 혈압을 수신받아 기록하는 혈압수신부(300);를 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 압저항 센서를 이용한 혈압측정장치.The blood pressure measuring unit 200 is connected to the wired line 290 and the blood pressure receiving unit 300 for receiving and recording the blood pressure measured by the blood pressure measuring unit 200; Blood pressure measuring device. 제 10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 혈압측정부(200)는 The blood pressure measuring unit 200 상기 압저항 센서가 일면에 설치되는 몸체부(220); 및A body part 220 in which the piezoresistive sensor is installed on one surface; And 상기 몸체부(220)에 구비되어 혈압을 측정하기 위한 신체부분에 상기 몸체부(220)를 고정시키기 위한 밴드부(250);를 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 압저항 센서를 이용한 혈압측정장치.Blood pressure measuring apparatus using a piezoresistive sensor, characterized in that formed in the body portion 220 is formed, including; band portion 250 for fixing the body portion 220 to the body portion for measuring blood pressure. 제 11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 몸체부(220)는 The body portion 220 is 상기 저항측정부(222)에서 측정된 저항값을 외부로 송신하는 데이터송신부(224); 및A data transmitter 224 for transmitting the resistance value measured by the resistance measurer 222 to the outside; And 상기 데이터송신부(224)에 연결되어 전원을 공급하는 전원부(226);를 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 압저항 센서를 이용한 혈압측정장치.Blood pressure measurement apparatus using a piezoresistive sensor, characterized in that formed; including; a power supply unit 226 connected to the data transmitter 224 to supply power. 제 11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 밴드부(250)는 고무밴드 또는 벨크로 파스너인 것을 특징으로 하는 압저항 센서를 이용한 혈압측정장치.The band unit 250 is a blood pressure measuring device using a piezoresistive sensor, characterized in that the rubber band or Velcro fastener. 제 12항에 있어서,The method of claim 12, 상기 전원부(226)는 배터리 또는 압전 발전기인 것을 특징으로 하는 압저항 센서를 이용한 혈압측정장치.The power supply unit 226 is a blood pressure measuring device using a piezoresistive sensor, characterized in that the battery or piezoelectric generator. 제 10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 혈압수신부(300)는The blood pressure receiving unit 300 상기 혈압측정부(200)에서 송신된 변화된 저항값에 대한 신호를 수신받는 데이터수신부(324);A data receiver 324 receiving a signal for the changed resistance value transmitted from the blood pressure measuring unit 200; 상기 데이터수신부(324)에 수신된 저항값을 압력으로 변환하는 변환부(326);A converter 326 converting the resistance value received by the data receiver 324 into a pressure; 상기 변환부(326)에서 변환된 압력이 디스플레이되는 디스플레이부(328); 및A display unit 328 for displaying the pressure converted by the conversion unit 326; And 상기 변환부(326)에서 변환된 압력이 저장되는 메모리부(329);를 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 압저항 센서를 이용한 혈압측정장치. Blood pressure measuring device using a piezoresistive sensor, characterized in that it comprises a; memory unit (329) is stored the pressure converted by the conversion unit (326).
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