KR102420891B1 - Fabric Pressure Sensor - Google Patents

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Abstract

실로 짜인 유연하고 신축성 있는 직물에 설치되는 페브릭 압력 센서가 개시된다. 페브릭 압력 센서는, 전도사나 전도성 입자가 분산된 소재를 각각 포함하는 제1 전도성 직물 레이어 및 제2 전도성 직물 레이어와, 제1 및 제2 전도성 직물 레이어들 사이에 배치되고 유전율 실로 이루어지는 스페이서 레이어를 포함하며, 스페이서 레이어의 두께는 50㎛ 내지 300㎛일 수 있다.A fabric pressure sensor installed on a flexible and stretchable fabric woven with yarn is disclosed. The fabric pressure sensor comprises a first conductive fabric layer and a second conductive fabric layer each comprising a material in which conductive or conductive particles are dispersed, and a spacer layer disposed between the first and second conductive fabric layers and comprising a dielectric yarn. and the thickness of the spacer layer may be 50 μm to 300 μm.

Description

페브릭 압력 센서{Fabric Pressure Sensor}Fabric Pressure Sensor

본 발명의 실시예는 압력 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 실로 짜인 유연하고 신축성 있는 직물에 설치되는 페브릭 압력 센서에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a pressure sensor, and more particularly, to a fabric pressure sensor installed on a flexible and stretchable fabric woven with yarn.

기존의 압력 센서(pressure sensors) 대부분은 가볍고 유연하며 신축성이 있는 텍스타일로 만들어진다. 이러한 압력 센서는 사용자에게 불편함이 없이 착용되어 호흡이나 모션 등과 관련된 데이터를 지속적으로 수집하는데 이용된다.Most existing pressure sensors are made of lightweight, flexible and stretchy textiles. Such a pressure sensor is worn without inconvenience to the user and is used to continuously collect data related to breathing or motion.

텍스타일이 가지는 신축성(stretchability)이란, 인체의 불균일하고 복잡한 형태를 자연스럽게 감당하고 그 움직임에 순응할 수 있는 능력에 대응된다.The stretchability of textiles corresponds to the ability to naturally handle the uneven and complex shape of the human body and adapt to its movements.

한편, 섬유 레이어에 스트레인 센서를 형성하는 것은 쉽지 않다. 그것은 직물이나 편물 구조의 레이어은 실로 짜여 있으므로 인접한 실들 사이에 공간이 생기고, 이러한 공간에 의해 전극으로서의 기능과 신뢰성에 문제가 발생하기 때문이다.On the other hand, it is not easy to form a strain sensor in the fiber layer. This is because, since the layers of the fabric or knitted structure are woven with yarn, a space is created between adjacent yarns, and this space causes problems in function and reliability as an electrode.

국내 등록특허공보 제10-1722064호(2017.03.27.)Domestic Registered Patent Publication No. 10-1722064 (2017.03.27.) 미국 공개특허공보 제2017/0249041호(2017.08.31.)US Patent Publication No. 2017/0249041 (2017.08.31.)

본 발명은 전술한 종래 기술은 문제점을 해결하기 위한 도출된 것으로, 본 발명의 목적은 전도사나 전도성 입자가 분산된 소재를 이용하여 직조되는 레이어를 구비하고 신축성 및 유연성을 가지는 페브릭 압력 센서를 제공하는 데 있다.The present invention is derived to solve the problems of the prior art described above, and an object of the present invention is to provide a fabric pressure sensor having a layer woven using a material in which conductive or conductive particles are dispersed and having elasticity and flexibility. there is

본 발명의 다른 목적은 직물이나 의류 등에 사용할 때 이물감을 상당히 줄이거나 제거할 수 있는 페브릭 압력 센서를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a fabric pressure sensor that can significantly reduce or remove a foreign body feeling when used in fabrics or clothes.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 페브릭 압력 센서는, 전도사나 전도성 입자가 분산된 소재를 각각 포함하는 제1 전도성 직물 레이어 및 제2 전도성 직물 레이어와, 상기 제1 및 제2 전도성 직물 레이어들 사이에 배치되고 유전율 실로 이루어지는 스페이서 레이어를 포함한다. 스페이서 레이어의 두께는 50㎛ 내지 300㎛일 수 있다.A fabric pressure sensor according to an aspect of the present invention for solving the above technical problem, a first conductive fabric layer and a second conductive fabric layer each comprising a material in which conductive or conductive particles are dispersed, and the first and second and a spacer layer disposed between the conductive fabric layers and made of a dielectric yarn. The thickness of the spacer layer may be 50 μm to 300 μm.

일실시예에서, 상기 스페이서 레이어의 인접한 유전율 실들에 의해 한정되는 구멍이나 공간의 평면상 평균 사이즈는 상기 제1 또는 제2 전도성 직물 레이어의 것보다 클 수 있다.In one embodiment, the average planar size of a hole or space defined by adjacent dielectric constant yarns of the spacer layer may be greater than that of the first or second conductive fabric layer.

일실시예에서, 상기 제1 또는 제2 전도성 직물 레이어는 상기 스페이서 레이어의 적어도 일부 유전율 실을 전극사로 대체한 것일 수 있다.In an embodiment, the first or second conductive fabric layer may be formed by replacing at least a portion of the dielectric constant yarn of the spacer layer with an electrode yarn.

일실시예에서, 상기 제1 또는 제2 전도성 직물 레이어와 상기 스페이서 레이어의 신축성은 동일할 수 있다.In one embodiment, the stretchability of the first or second conductive fabric layer and the spacer layer may be the same.

일실시예에서, 페브릭 압력 센서는 상기 제1 및 제2 전도성 직물 레이어들의 일단과 타단 각각에서 상기 제1 및 제2 전도성 직물 레이어들에 공통 연결되는 제1 및 제2 직물 패드들을 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the fabric pressure sensor may further include first and second fabric pads commonly connected to the first and second conductive fabric layers at one end and the other end of the first and second conductive fabric layers, respectively. have.

일실시예에서, 페브릭 압력 센서는 상기 제1 및 제2 직물 패드들에 연결되는 센싱 회로를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the fabric pressure sensor may further include a sensing circuit connected to the first and second fabric pads.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 페브릭 압력 센서는, 일반사 또는 유전율 실로 각각 이루어지고 서로 이격 배치되는 제1 일반 레이어과 제2 일반 레이어; 및 상기 제1 및 제2 일반 레이어들 사이에 배치되고 도전사나 전도성 입자가 분산된 소재를 구비하는 전도성 직물 레이어를 포함한다.A fabric pressure sensor according to another aspect of the present invention for solving the above technical problem includes a first general layer and a second general layer each made of a general yarn or a dielectric constant yarn and spaced apart from each other; and a conductive fabric layer disposed between the first and second normal layers and including a material in which conductive yarns and conductive particles are dispersed.

일실시예에서, 페브릭 압력 센서는 상기 전도성 직물 레이어의 일단과 타단에 연결되고, 상기 제1 또는 제2 일반 레이어 외측의 외력에 의해 상기 전도성 직물 레이어가 눌릴 때, 상기 전도성 직물 레이어 내의 전도성 필라멘트들 간의 간격 또는 밀도 변화에 따른 저항 변화를 감지하는 센싱 회로를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the fabric pressure sensor is connected to one end and the other end of the conductive fabric layer, and when the conductive fabric layer is pressed by an external force outside the first or second normal layer, conductive filaments in the conductive fabric layer A sensing circuit may further include a sensing circuit for sensing a change in resistance according to a change in an interval or a density between them.

본 발명에 의하면, 신축성 및 유연성을 가진 페브릭 압력 센서를 제공할 수 있고, 그에 의해 언더웨어 등의 의류나 밴드, 머리띠 등의 신체와 접촉하는 직물 제품에 적용하여 사용자가 사용하기 편안하고 실질적으로 이물감을 거의 느끼지 못하는 의류-센서 환경을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a fabric pressure sensor having elasticity and flexibility, whereby it is applied to clothes such as underwear, or fabric products such as bands and headbands that come into contact with the body, so that the user is comfortable to use and substantially feels foreign body. It can provide an almost imperceptible clothing-sensor environment.

또한, 본 발명에 의하면, 일반 직물 레이어의 신장률에 대응하도록 전도성 직물 레이어의 직물 또는 편물 구조나 밀도를 조정하거나 그 역으로 조정하여 일반 직물 레이어와 전도성 직물 레이어의 신장률을 동일하게 설계함으로써, 페브릭 압력 센서를 언더웨어 등의 신체에 직접 접촉하는 직물에 사용하는 경우에도 이물감을 효과적으로 제거하고 사용자의 편의성을 극대화할 수 있다.In addition, according to the present invention, by adjusting the fabric or knit structure or density of the conductive fabric layer to correspond to the elongation rate of the general fabric layer or vice versa, the elongation rate of the general fabric layer and the conductive fabric layer is designed to be the same, so that the fabric pressure Even when the sensor is used for fabrics that come in direct contact with the body, such as underwear, it can effectively remove foreign body sensation and maximize user convenience.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 페브릭 압력 센서와 이를 채용한 의류를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 페브릭 압력 센서의 부분 단면도이다.
도 3은 도 1의 페브릭 압력 센서의 부분 분해 평면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 페브릭 압력 센서의 부분 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 페브릭 압력 센서에 채용할 수 있는 도전사 또는 전도성 섬유에 대한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 페브릭 압력 센서에 채용할 수 있는 다른 도전사 또는 전도성 섬유에 대한 부분 측면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 페브릭 압력 센서에 채용할 수 있는 센싱 회로에 대한 블록도이다.1 is a view showing a fabric pressure sensor and clothes employing the same according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the fabric pressure sensor of FIG. 1 ;
3 is a partially exploded plan view of the fabric pressure sensor of FIG. 1 .
4 is a partial cross-sectional view of a fabric pressure sensor according to another embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view of a conductive yarn or conductive fiber that may be employed in a fabric pressure sensor according to an embodiment of the present invention.
6 is a partial side view of another conductive yarn or conductive fiber that may be employed in a fabric pressure sensor according to an embodiment of the present invention.
7 is a block diagram of a sensing circuit that can be employed in a fabric pressure sensor according to an embodiment of the present invention.

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.Since the present invention can apply various transformations and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

본 명세서에서 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. 또한, "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.The terms used herein are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In addition, terms such as “characterized”, “comprises” or “have” are intended to designate the existence of a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, one or It should be understood that it does not preclude the possibility of addition or existence of other features or numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 페브릭 압력 센서와 이를 채용한 의류를 나타낸 도면이다. 도 2는 도 1의 페브릭 압력 센서의 부분 단면도이다. 도 3은 도 1의 페브릭 압력 센서의 부분 분해 평면도이다.1 is a view showing a fabric pressure sensor and clothes employing the same according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the fabric pressure sensor of FIG. 1 ; 3 is a partially exploded plan view of the fabric pressure sensor of FIG. 1 .

본 실시예에 따른 페브릭 압력 센서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 의류(100)에 설치될 수 있다. 의류(100)는 일반 실(yarn) 또는 유전율 실을 기존 소재로 구성되는 직물이나 원단(천, 10)을 포함할 수 있다. 페브릭 압력 센서는 의류(100)의 적어도 하나의 특정 위치에 설치될 수 있다.As shown in FIG. 1 , the fabric pressure sensor according to the present embodiment may be installed on the clothing 100 . The garment 100 may include a fabric or fabric (cloth 10 ) composed of a conventional yarn or a dielectric constant yarn. The fabric pressure sensor may be installed at at least one specific location of the clothing 100 .

페브릭 압력 센서는 센싱전극부(20) 및 센싱 회로(40)를 포함한다. 센싱전극부(20)와 센싱 회로(40)는 배선(30)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 센싱전극부(20)와 배선(30) 사이에는 직물 패드(50)가 게재될 수 있다.The fabric pressure sensor includes a sensing electrode unit 20 and a sensing circuit 40 . The sensing electrode unit 20 and the sensing circuit 40 may be electrically connected by a wiring 30 . A fabric pad 50 may be disposed between the sensing electrode unit 20 and the wiring 30 .

직물 패드(50)는 센싱회로(40)과의 전기 회로 구성을 위해 제1 및 제2 전도성 직물 레이어들(21, 22)의 일단과 타단 각각에서 제1 및 제2 전도성 직물 레이어들(21, 22)에 공통 연결되는 제1 및 제2 직물 패드들을 구비할 수 있다.The fabric pad 50 includes first and second conductive fabric layers 21, respectively at one end and the other end of the first and second conductive fabric layers 21 and 22 to form an electric circuit with the sensing circuit 40 . 22) may be provided with first and second fabric pads commonly connected.

센싱전극부(20)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 전도사나 전도성 입자가 분산된 소재를 각각 포함하는 제1 및 제2 전도성 직물 레이어들(21, 22)과, 제1 및 제2 전도성 직물 레이어들(21, 22) 사이에 배치되고 유전율 실로 이루어지는 스페이서 레이어(23)를 포함한다. 스페이서 레이어의 두께는 50㎛ 내지 300㎛일 수 있다. 전도사나 전도성 입자가 분산된 소재는 전도성 섬유로 지칭될 수 있다.As shown in FIG. 2 , the sensing electrode unit 20 includes first and second conductive fabric layers 21 and 22 each including a material in which conductive or conductive particles are dispersed, and first and second conductive fabric layers 21 and 22 , respectively. and a spacer layer 23 arranged between the fabric layers 21 , 22 and made of a dielectric yarn. The thickness of the spacer layer may be 50 μm to 300 μm. A material in which conductive or conductive particles are dispersed may be referred to as a conductive fiber.

제1 전도성 직물 레이어(21)는 제1 전도성 섬유(21a)를 포함하고, 제2 전도성 직물 레이어(22)는 제2 전도성 섬유(22a)를 포함하고, 스페이서 레이어(23)는 일반실 또는 유전율 실(23a)을 포함할 수 있다.The first conductive fabric layer 21 includes first conductive fibers 21a, the second conductive textile layer 22 includes second conductive fibers 22a, and the spacer layer 23 includes plain yarn or dielectric constant yarn. (23a) may be included.

스페이서 레이어(23)의 두께는 페브릭 타입의 압력 센서로서 소정 간격 이격되고 스페이서 레이어를 중간에 삽입하고 있는 제1 및 제2 전도성 직물 레이어들(21, 22)이 대기 모드에서는 전기적으로 신뢰성 있게 분리되고 일정 이상의 외력이 가해질 때는 전기적으로 신뢰성 있게 접속하도록 설계된 것이다.The thickness of the spacer layer 23 is a fabric-type pressure sensor, spaced apart by a predetermined distance, and the first and second conductive fabric layers 21 and 22 with the spacer layer interposed therebetween are electrically and reliably separated in the standby mode. It is designed to be electrically connected reliably when an external force over a certain level is applied.

또한, 스페이서 레이어(23)의 인접한 유전율 실들에 의해 한정되는 구멍이나 공간의 평면상 평균 사이즈는 제1 또는 제2 전도성 직물 레이어(21; 22)의 것보다 클 수 있다. 그것은 스페이서 레이어(23)의 직물 밀도(23b)가 제1 또는 제2 전도성 직물 레이어의 직물 밀도(21b, 22b)가 상대적으로 작은 외력에 의해서도 제1 및 제2 전도성 직물 레이어들(21, 22)가 잘 접속하도록 설계하기 위한 것이다.Also, the average planar size of the hole or space defined by adjacent dielectric constant yarns of the spacer layer 23 may be larger than that of the first or second conductive fabric layer 21 ; 22 . It is that the fabric density 23b of the spacer layer 23 is lowered by the fabric density 21b, 22b of the first or second conductive fabric layer, even by a relatively small external force in the first and second conductive fabric layers 21, 22 It is designed to connect well.

또한, 제1 또는 제2 전도성 직물 레이어(21; 22)는 스페이서 레이어(23)의 적어도 일부 유전율 실을 전극사 또는 상기 소재로 대체한 것일 수 있다. 이 경우인 제1 또는 제2 전도성 직물 레이어(21; 22)와 스페이서 레이어(23)는 실질적으로 동일한 구조나 형태를 구비할 수 있다. 또한, 제1 또는 제2 전도성 직물 레이어(21; 22)와 스페이서 레이어(23)의 신축성은 실질적으로 동일할 수 있다. 그리고, 전술한 경우에도 직물 밀도에서는 차이를 갖도록 하는 것도 가능하다.In addition, the first or second conductive fabric layers 21 and 22 may be formed by replacing at least a portion of the dielectric constant yarn of the spacer layer 23 with electrode yarn or the above material. In this case, the first or second conductive fabric layers 21 and 22 and the spacer layer 23 may have substantially the same structure or shape. Also, the stretchability of the first or second conductive fabric layers 21 ; 22 and the spacer layer 23 may be substantially the same. And, it is also possible to have a difference in the density of the fabric even in the case described above.

배선(30)은 전도성 섬유를 이용하여 의류(100)을 직조할 때 일체로 형성될 수 있다.The wiring 30 may be integrally formed when weaving the clothing 100 using the conductive fiber.

센싱회로(40)는 배선(30)을 통해 센싱전극부(20)의 양단에 소정의 전압을 인가하는 전원부를 포함할 수 있다. 센싱회로(40)는 전자소자에 대응될 수 있다. 센싱회로(40)는 반도체 칩이나 모듈 구조나 형태를 가질 수 있다. 센싱회로(40)는FPGA(field programmable gate array), ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 하드웨어 구성요소를 포함할 수 있다.The sensing circuit 40 may include a power supply that applies a predetermined voltage to both ends of the sensing electrode unit 20 through the wiring 30 . The sensing circuit 40 may correspond to an electronic device. The sensing circuit 40 may have a semiconductor chip or a module structure or form. The sensing circuit 40 may include a hardware component such as a field programmable gate array (FPGA), an application specific integrated circuit (ASIC), or the like.

직물 패드(50)는 전도성 섬유를 이용하여 의류(100)에 일체로 형성될 수 있다. 직물 패드(50)는 배선(30)와 센싱전극부(20)의 전기적 접속에서 병목 현상이나 핫 스팟이 발생하지 않도록 소정의 전기저항값을 갖고 설치될 수 있다.The fabric pad 50 may be integrally formed with the clothing 100 using conductive fibers. The fabric pad 50 may be installed with a predetermined electrical resistance value so that a bottleneck or hot spot does not occur in the electrical connection between the wiring 30 and the sensing electrode 20 .

또한, 본 실시예에서는 배선(30)과 직물 패드(50)나 제1 또는 제2 전도성 직물 레이어와의 전기접 접속의 안정성 향상을 위해 추가적인 박음질이나 핫멜트 등의 지지수단을 더 포함할 수 있다.In addition, in this embodiment, in order to improve the stability of the electrical connection between the wiring 30 and the fabric pad 50 or the first or second conductive fabric layer, an additional support means such as stitching or hot melt may be further included.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 페브릭 압력 센서의 부분 단면도이다.4 is a partial cross-sectional view of a fabric pressure sensor according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 페브릭 압력 센서는, 일반사 또는 유전율 실로 각각 이루어지고 서로 이격 배치되는 제1 및 제2 일반 직물 레이어들(23, 23c)과, 제1 및 제2 일반 직물 레이어들(23, 23c) 사이에 배치되고 도전사나 전도성 입자가 분산된 소재(21a, 21c)를 구비한 전도성 직물 레이어(21)를 포함한다. Referring to FIG. 4 , the fabric pressure sensor according to this embodiment includes first and second plain fabric layers 23 and 23c each made of a common yarn or a dielectric constant yarn and spaced apart from each other, and the first and second plain fabric layers. and a conductive fabric layer 21 disposed between the fabric layers 23 and 23c and having a material 21a, 21c in which conductive yarns and conductive particles are dispersed.

전도성 직물 레이어(21) 내 상기 도전사나 상기 소재(21a, 21c)는 단위 제곱센티미터당 평균 밀도가 수 개의 수(실) 범위 내에서 차이를 갖고 규칙적으로 혹은 소정의 반복 패턴으로 배치될 수 있다. 이러한 균일한 배치는 외력에 의해 전도성 직물 레이어(21) 내 필라멘트들 간의 접촉 면적이 증가할 때 전도성 직물 레이어(21)의 양단에서의 저항값이 선형적으로 혹은 반비례하여 증가하며, 그에 의해 페브릭 압력 센서의 동작에 대한 안정성과 신뢰성을 높일 수 있다.The conductive yarns and the materials 21a and 21c in the conductive fabric layer 21 may be arranged in a regular or predetermined repeating pattern with an average density difference within a range of several numbers (threads) per unit square centimeter. This uniform arrangement increases the resistance value at both ends of the conductive fabric layer 21 linearly or inversely when the contact area between the filaments in the conductive fabric layer 21 increases by an external force, thereby increasing the fabric pressure. It is possible to increase the stability and reliability of the operation of the sensor.

이와 같이, 본 실시예에서는 전도성 직물 레이어(40)의 일단과 타단에 연결되는 센싱 회로를 통해, 제1 또는 제2 일반 직물 레이어 외측의 외력에 의해 전도성 직물 레이어가 눌릴 때, 전도성 직물 레이어 내의 도전사들이나 소재들이나 전도성 필라멘트들 간의 간격 또는 밀도 변화에 따른 저항 변화를 신뢰성 있게 감지할 수 있다.As such, in the present embodiment, when the conductive fabric layer is pressed by an external force outside the first or second normal fabric layer through a sensing circuit connected to one end and the other end of the conductive fabric layer 40, the conductive fabric layer is conductive It can reliably detect changes in resistance due to changes in spacing or density between yarns, materials, or conductive filaments.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 페브릭 압력 센서에 채용할 수 있는 도전사 또는 전도성 섬유에 대한 단면도이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 페브릭 압력 센서에 채용할 수 있는 다른 도전사 또는 전도성 섬유에 대한 부분 측면도이다.5 is a cross-sectional view of a conductive yarn or conductive fiber that can be employed in a fabric pressure sensor according to an embodiment of the present invention. 6 is a partial side view of another conductive yarn or conductive fiber that may be employed in a fabric pressure sensor according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시한 바와 같이, 전도성 직물 레이어의 전도성 섬유(21a)로 사용되는 도전사 또는 전도성 입자가 분산된 실은, 유전율 실(211)이나 탄소섬유의 표면에 바인더(212)에 의한 탄소나노튜브나 그래핀(213)의 분산을 포함할 수 있다. 또한, 전도성 섬유(21a)는 바인더(212)에 의해 탄소나노튜브나 그래핀(213)과 함께 코어를 형성하는 유전율 실(211)의 표면에 분산되는 첨가재(214)를 더 구비할 수 있다. 첨가재(214)는 흑연 분말을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 5, the conductive yarn or yarn in which conductive particles are dispersed used as the conductive fiber 21a of the conductive fabric layer is a carbon nanotube or It may include dispersion of graphene 213 . In addition, the conductive fiber 21a may further include an additive 214 dispersed on the surface of the dielectric constant thread 211 forming a core together with the carbon nanotubes or graphene 213 by the binder 212 . The additive 214 may include graphite powder.

또한, 도 6에 도시한 바와 같이 전도성 직물 레이어의 전도성 섬유(22c)는 유전율 실(23a)과 꼬여져 멀티필라멘트 형태를 구비할 수 있다. 본 실시예에서는 전도성 섬유(22c)를 두 개의 실을 꼬은 형태를 예시하나, 이에 한정되지는 않는다. 전도성 섬유(22c)는 도전 특성이 표면에 노출되는 형태라면 특별히 한정되지 않는다.Also, as shown in FIG. 6 , the conductive fiber 22c of the conductive fabric layer may be twisted with the dielectric constant yarn 23a to have a multifilament shape. In this embodiment, the conductive fiber 22c is exemplified by twisting two threads, but is not limited thereto. The conductive fiber 22c is not particularly limited as long as the conductive properties are exposed on the surface.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 페브릭 압력 센서에 채용할 수 있는 센싱 회로에 대한 블록도이다.7 is a block diagram of a sensing circuit that may be employed in a fabric pressure sensor according to an embodiment of the present invention.

도 7에 도시한 바와 같이, 센싱회로(40)는 전원부(미도시), 신호감지부(42), 비교부(44), 생체신호 처리부(46) 및 출력부(48)를 구비할 수 있다. 전원부는 배선(30)을 통해 전도성 직물 레이어(21; 22)의 도전사나 전도성 섬유의 양측 단자부들에 소정 전압을 인가할 수 있다. 전원부는 배터리, 압전 발전기, 열전지 등을 포함할 수 있으며, 압전 발전기와 열전지는 탄소섬유를 이용하여 직물이나 의류에 일체로 형성될 수 있다.As shown in FIG. 7 , the sensing circuit 40 may include a power supply unit (not shown), a signal sensing unit 42 , a comparison unit 44 , a biosignal processing unit 46 , and an output unit 48 . . The power supply unit may apply a predetermined voltage to both terminals of the conductive fiber or conductive fiber of the conductive fabric layers 21 and 22 through the wiring 30 . The power supply unit may include a battery, a piezoelectric generator, a thermocell, and the like, and the piezoelectric generator and the thermocell may be integrally formed with a fabric or clothing using carbon fiber.

신호감지부(42)는 전원부와 전도성 직물 레이어(20) 사이에 연결되고 전도성 직물 레이어(20)가 눌리거나 한쌍이 전도성 직물 레이어들이 접속 면적이 증가할 때 발생하거나 변하는 물리량(저항 등)을 감지할 수 있다.The signal sensing unit 42 is connected between the power supply and the conductive fabric layer 20 and detects a physical quantity (resistance, etc.) that occurs or changes when the conductive fabric layer 20 is pressed or a pair of conductive fabric layers increase the connection area. can do.

신호감지부(42)는 부피 변화에 따른 물리양을 증폭하는 신호증폭부를 구비할 수 있다. 신호감지부(42)의 입력단은 센싱회로(40)의 입력부로서 신호증폭부의 입력단들 중 적어도 어느 하나에 대응될 수 있다.The signal sensing unit 42 may include a signal amplifying unit for amplifying a physical quantity according to a change in volume. The input terminal of the signal sensing unit 42 is an input unit of the sensing circuit 40 and may correspond to at least one of the input terminals of the signal amplification unit.

비교부(44)는 신호감지부(42)의 출력신호를 기준신호 또는 기준레벨과 비교한다. The comparator 44 compares the output signal of the signal sensing unit 42 with a reference signal or a reference level.

생체신호 처리부(46)는 감지신호 중 비교부(44)를 통해 판단된 신호에 기초하여 미리 설정된 생체신호를 감지할 수 있다. 이러한 생체신호를 이용하면, 상처 치료, 상처 치료 과정의 지속적인 모니터링 등을 수행할 수 있다.The bio-signal processing unit 46 may detect a preset bio-signal based on a signal determined by the comparator 44 among the detection signals. Using these biosignals, it is possible to perform wound treatment, continuous monitoring of the wound treatment process, and the like.

또한, 센싱회로(40)는 신호감지부(42)에서 감지되는 감지신호나 이에 대응하는 생체신호를 출력하는 출력부(48)를 구비할 수 있다. 출력부(48)는 커넥터, 통신서브시스템의 안테나, 표시장치 등을 포함할 수 있다. 통신서브시스템은 무선 통신을 위한 통신 모듈을 포함할 수 있고, 무선 통신은 근거리 무선통신, 이동통신 등을 포함할 수 있다.In addition, the sensing circuit 40 may include an output unit 48 for outputting a sensing signal sensed by the signal sensing unit 42 or a biosignal corresponding thereto. The output unit 48 may include a connector, an antenna of a communication subsystem, a display device, and the like. The communication subsystem may include a communication module for wireless communication, and the wireless communication may include short-range wireless communication, mobile communication, and the like.

커넥터는 기존의 다양한 형태들 중 적어도 어느 하나를 선택하여 채용될 수 있다. 커넥터는 USB(universal serial bus)를 포함할 수 있다. 커넥터, 통신서브시스템 등을 이용하면, 스마트폰 등의 휴대 단말을 연결하여 휴대 단말에 탑재된 애플리케이션을 통해 생체 신호나 상처 치료 과정 등을 화면에 표시하는 것이 가능하다. 물론, 생체신호는 헬스케어 서버 등으로 전송되어 개인 건강관리를 모니터링하는데 이용될 수 있다.The connector may be employed by selecting at least one of various existing types. The connector may include a universal serial bus (USB). By using a connector, a communication subsystem, etc., it is possible to connect a mobile terminal such as a smart phone and display a biosignal or a wound treatment process on the screen through an application mounted on the mobile terminal. Of course, the biosignal may be transmitted to a health care server or the like and used to monitor personal health care.

출력부는 커넥터나 통신서브시스템에 더하여 추가로 포함하거나 이것을 대체하는 표시소자로 구현될 수 있으며, 그 경우 액정표시장치(LED) 등에 의해 감지된 생체신호를 미리 정해진 숫자나 문자 형태로 표시하도록 구현될 수 있다.The output unit may be implemented as a display device that additionally includes or replaces the connector or communication subsystem, in which case the biosignal detected by the liquid crystal display (LED) may be displayed in a predetermined number or character form. can

전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 페브릭 압력 센서는 전도성 섬유를 이용하여 상하 직물 레이어들과 이들 사이에 유전율 실로 이루어진 중간 레이어를 구비한 구조체에서 외부 압력에 따른 상하 레이어들 간의 접촉 면적 변화에 기초하여 압력을 측정할 수 있다.As described above, the fabric pressure sensor according to the present embodiment is based on a change in contact area between upper and lower layers according to external pressure in a structure having upper and lower fabric layers using conductive fibers and an intermediate layer made of a dielectric yarn therebetween. can measure the pressure.

또한, 본 실시예의 페브릭 압력 센서에서 일반 직물 레이어와 전도성 직물 레이어의 신장률을 동일하게 설계할 수 있다. 이를 위해 구성하고자 하는 압력 센서의 종류에 따라 및/또는 일반 직물 레이어의 종류나 구조에 따라 직물 레이어의 신축성에 대응하도록 전도성 직물 레이어의 신축성을 조정할 수 있다.In addition, in the fabric pressure sensor of this embodiment, the elongation rate of the general fabric layer and the conductive fabric layer may be designed to be the same. For this purpose, the stretchability of the conductive fabric layer may be adjusted to correspond to the stretchability of the fabric layer according to the type of pressure sensor to be configured and/or the type or structure of the general fabric layer.

전술한 페브릭 압력 센서는 3층 적층 구조를 가질 수 있다. 또한, 서로 이웃하는 층들 간의 신장률은 실질적으로 동일하거나 유사할 수 있다. 이를 위해 제조하고자 하는 페브릭 압력 센서의 종류에 따라 및/또는 섬유의 종류나 구조에 따라 전도성 직물 레이어나 일반 직물 레이어 중 어느 한쪽의 신장률을 조정할 수 있다.The above-described fabric pressure sensor may have a three-layer stacked structure. Also, the elongation rates between layers adjacent to each other may be substantially the same or similar. For this purpose, the elongation rate of either the conductive fabric layer or the general fabric layer may be adjusted according to the type of the fabric pressure sensor to be manufactured and/or the type or structure of the fiber.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it is understood that various modifications and equivalent other embodiments are possible by those of ordinary skill in the art. will understand Therefore, the technical protection scope of the present invention should be defined by the claims.

Claims (8)

상호 이격된 제1 전도성 레이어와 제2 전도성 레이어;
상기 제1 전도성 레이어와 제2 전도성 레이어 사이에 배치되고 유전율 실을 포함하는 스페이서 레이어; 및
상기 제1 전도성 레이어 및 제2 전도성 레이어와 전기적으로 연결된 센싱 회로를 포함하되,
상기 스페이서 레이어의 두께는 50㎛ 내지 300㎛이고,
상기 스페이서 레이어의 직물 밀도는, 상기 제1 전도성 레이어 및 제2 전도성 레이어의 직물 밀도 보다 작은, 압력 센서.a first conductive layer and a second conductive layer spaced apart from each other;
a spacer layer disposed between the first conductive layer and the second conductive layer and comprising a dielectric seal; and
a sensing circuit electrically connected to the first conductive layer and the second conductive layer;
The spacer layer has a thickness of 50 μm to 300 μm,
wherein the fabric density of the spacer layer is less than the fabric density of the first conductive layer and the second conductive layer. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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