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KR20210046094A - Body pressure sensor having a multi-layer structure - Google Patents

Body pressure sensor having a multi-layer structure Download PDF

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KR20210046094A
KR20210046094A KR1020190128854A KR20190128854A KR20210046094A KR 20210046094 A KR20210046094 A KR 20210046094A KR 1020190128854 A KR1020190128854 A KR 1020190128854A KR 20190128854 A KR20190128854 A KR 20190128854A KR 20210046094 A KR20210046094 A KR 20210046094A
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KR
South Korea
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fiber layer
piezoelectric
pressure sensor
body pressure
layer
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유의상
김은주
이현경
임대영
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한국생산기술연구원
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Abstract

The present invention relates to a body pressure sensor having a multilayer structure in the form of a thin fabric that can be applied to a blanket or a mattress cover. A pressure sensor having a multilayer structure includes: a piezoelectric fiber layer in which a first braided yarn having a plurality of dielectric fiber yarns and a conductive yarn and a second braided yarn having a plurality of dielectric fiber yarns and a conductive yarn are knitted; and an upper fiber layer and a lower fiber layer disposed above and below the piezoelectric fiber layer. When the piezoelectric fiber layer is pressed in a thickness direction, a plurality of electrical signals generated in a matrix form are output to a sensing circuit. The body pressure sensor can be easily configured, manufactured according to its use.

Description

다층 구조 체압 센서{BODY PRESSURE SENSOR HAVING A MULTI-LAYER STRUCTURE}Multi-layered body pressure sensor {BODY PRESSURE SENSOR HAVING A MULTI-LAYER STRUCTURE}

본 발명은 체압 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 담요나 매트리스 커버 등에 적용될 수 있는 얇은 직물 형태로 다층 구조를 가지는 체압 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a body pressure sensor, and more particularly, to a body pressure sensor having a multi-layered structure in the form of a thin fabric that can be applied to a blanket or a mattress cover.

체압 센서는 사람의 몸에 가해지는 압력을 신체부위별로 측정하는 장치이다. 체압 센서는 스포츠 의류에 사용해 인체의 움직임을 인식하고 자세교정이나 훈련 등에 활용될 수 있고, 욕창 예방 매트리스에 사용되어 체압을 측정하고 최적으로 체압을 분산하는데 사용될 수 있다.The body pressure sensor is a device that measures pressure applied to a person's body for each body part. The body pressure sensor can be used in sports clothing to recognize the movements of the human body and can be used for posture correction or training, and can be used in bedsore prevention mattresses to measure body pressure and to distribute body pressure optimally.

예를 들어, 체압 센서는 침상바닥에 장시간 부동의 자세로 누워 있는 사람의 신체가 압력을 받아 형성되는 체압을 측정하는데 사용될 수 있다. 이러한 체압 센서를 이용하는 장시간 부동의 자세로 침상바닥에 누워 있는 사람의 체압 변화에 따라 혈액순환 장애가 오고 산호와 영양 공급이 부족해서 피부, 피하지방, 근육에 허혈로 인한 조직 손상(욕창, pressure ulcer, bed sore)을 예측할 수 있다.For example, the body pressure sensor may be used to measure the body pressure formed by the body of a person lying in an immovable posture for a long time on the bedside under pressure. Blood circulation disorders occur due to changes in body pressure of a person lying on the bed in an immovable position for a long time using such a body pressure sensor, and tissue damage due to ischemia in the skin, subcutaneous fat, and muscles due to insufficient supply of coral and nutrients (pressure ulcer, pressure ulcer, bed sore) can be predicted.

전술한 체압 센서의 일례가 대한민국 등록특허공보 제10-1080063호 '욕창 방지를 위한 체압 측정 장치 및 이와 연결되는 사용자 단말장치'에 개시되어 있다. 이 종래 기술의 체압 측정 장치는 내트릭스 형태로 배열되는 복수의 힘 감지 저항기(force sensing resistor, FSR) 센서와, 이 센서의 출력 값을 디지털 값으로 변환하는 아날로그 디지털(analog digital, A/D) 컨버터, 및 디지털 값을 사용자 단말장치로 송신하는 송신부를 구비한다.An example of the above-described body pressure sensor is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-1080063,'A body pressure measuring device for preventing bedsores and a user terminal device connected thereto'. This prior art body pressure measuring device includes a plurality of force sensing resistor (FSR) sensors arranged in a natrix shape, and analog digital (A/D) that converts the output value of the sensor into a digital value. And a converter and a transmission unit for transmitting the digital value to the user terminal device.

FSR은 물리적인 힘, 무게 등을 저항 값으로 변환하는 센서로서 압력센서의 일종이다. 통상 FSR은 중간에 공간적인 갭을 형성하는 스페이서를 사이에 두고 회로가 인쇄되어 있는 레이어(FPC)와 전도성 물질이 코팅되어 있는 필름 레이어(예컨대, MD 필름)가 적층된 박막 형태를 가진다. 이러한 박막 형태의 FSR은 적층 방향으로 가해하는 힘에 따라 변하는 저항 값을 A/D 컨버터를 통해 출력하도록 이루어진다.FSR is a type of pressure sensor as a sensor that converts physical force and weight into resistance values. In general, the FSR has a thin film form in which a circuit-printed layer (FPC) and a conductive material-coated film layer (eg, MD film) are stacked with a spacer forming a spatial gap therebetween. The FSR in the form of a thin film is configured to output a resistance value that changes according to the force applied in the stacking direction through the A/D converter.

한편, 외부 힘에 의한 변화를 전기 신호로 읽어내는 센서는 더 가볍고 작게 진화해 왔고, 최근에는 섬유 등을 통해 구부리기 쉽고 접을 수 있어 다양한 분야에 활용할 수 있는 직물형 센서 등의 새로운 센서 개발에 진행되고 있으며, 이러한 직물형 센서에 대한 요구가 증가하고 있는 실정이다.On the other hand, sensors that read changes due to external force as electrical signals have evolved to be lighter and smaller, and recently, new sensors such as fabric-type sensors that can be used in various fields are being developed because they are easy to bend and fold through fibers. In addition, there is an increasing demand for such a fabric-type sensor.

국내 등록특허공보 제10-1080063호(2011.11.09)Korean Registered Patent Publication No. 10-1080063 (2011.11.09)

본 발명은 새로운 직물형 센서에 대한 요구에 부응하여 새로운 구조의 체압 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a body pressure sensor having a new structure in response to the demand for a new fabric-type sensor.

본 발명의 다른 목적은 용도에 따라 간편하게 구성하여 제작하고 사용할 수 있는 다층 구조 체압 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a multi-layered body pressure sensor that can be conveniently constructed, manufactured, and used according to a purpose.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 다층 구조 체압 센서는, 복수의 유전체 섬유사들과 전도사를 가진 제1 합사와, 복수의 유전체 섬유사들과 전도사를 가진 제2 합사를 편직한 압전성 섬유층; 및 상기 압전성 섬유층 상하에 배치되는 상부 섬유층과 하부 섬유층;을 포함하며, 상기 압전성 섬유층이 두께 방향으로 눌릴 때 매트릭스 형태로 생성되는 다수의 전기신호를 감지회로로 출력한다.A multilayer body pressure sensor according to an aspect of the present invention for solving the above technical problem is a piezoelectric knitting a first braid yarn having a plurality of dielectric fiber yarns and a conductive yarn, and a second braid yarn having a plurality of dielectric fiber yarns and a conductive yarn Fibrous layer; And an upper fibrous layer and a lower fibrous layer disposed above and below the piezoelectric fibrous layer, wherein when the piezoelectric fibrous layer is pressed in the thickness direction, a plurality of electrical signals generated in a matrix form are output to the sensing circuit.

일실시예에서, 상기 다층 구조 체압 센서는 상기 상부 섬유층과 상기 하부 섬유층 사이에서 상기 압전성 섬유층 상에 직접 적층되는 다른 압전성 섬유층을 더 포함하고, 상기 다른 압전성 섬유층은 복수의 유전체 섬유사들과 전도사를 가진 제3 합사, 및 복수의 유전체 섬유사들과 전도사를 가진 제4 합사를 편직한 구조를 구비한다.In one embodiment, the multilayer body pressure sensor further includes another piezoelectric fiber layer directly laminated on the piezoelectric fiber layer between the upper fiber layer and the lower fiber layer, and the other piezoelectric fiber layer has a plurality of dielectric fiber yarns and a conductive yarn. It has a structure in which a third ply yarn and a fourth ply yarn having a plurality of dielectric fibers and a conductive yarn are knitted.

일실시예에서, 상기 압전성 섬유층과 상기 다른 압전성 섬유층의 각 표면저항은 102~103 Ω/sq이다.In one embodiment, each of the piezoelectric fiber layer and the other piezoelectric fiber layer has a surface resistance of 10 2 to 10 3 Ω/sq.

일실시예에서, 상기 다른 압전성 섬유층의 개수는 체압 센서의 서로 용도에 따라 서로 다르게 결정된다.In one embodiment, the number of different piezoelectric fiber layers is determined differently according to the use of the body pressure sensor.

일실시예에서, 상기 다른 압전성 섬유층의 개수가 2개일 때, 상기 압전성 섬유층과 상기 다른 압전성 섬유층을 포함하는 직물의 저항은 동일 압력 분위기에서 상기 압전성 섬유층만을 포함한 직물의 표면저항의 2배 이상, 3배 이하이다.In one embodiment, when the number of the other piezoelectric fiber layers is two, the resistance of the fabric including the piezoelectric fiber layer and the other piezoelectric fiber layer is at least twice the surface resistance of the fabric including only the piezoelectric fiber layer in the same pressure atmosphere, 3 Less than twice as long.

일실시예에서, 상기 다른 압전성 섬유층의 개수가 4개일 때, 상기 압전성 섬유층과 상기 다른 압전성 섬유층을 포함하는 직물의 반복수축시간은 동일 압력 분위기에서 상기 압전성 섬유층만을 포함한 직물의 반복수축시간의 2배 내지 3배이다.In one embodiment, when the number of the other piezoelectric fiber layers is 4, the repeated contraction time of the fabric including the piezoelectric fiber layer and the other piezoelectric fiber layer is twice the repeated contraction time of the fabric including only the piezoelectric fiber layer in the same pressure atmosphere. To 3 times.

일실시예에서, 상기 상부 섬유층과 하부 섬유층은 도전사와 섬유사를 편직한 상부 전자섬유층과 하부 전자섬유층을 포함하고, 상기 상부 전자섬유층의 도전사와 상기 하부전자섬유층의 도전사는 상기 압전성 섬유층을 게재하고 매트릭스 형태로 서로 교차하는 방향으로 연장하도록 배치된다.In one embodiment, the upper and lower fiber layers include an upper electronic fiber layer and a lower electronic fiber layer in which a conductive yarn and a fiber yarn are knitted, and the conductive yarn of the upper electronic fiber layer and the conductive yarn of the lower electronic fiber layer publish the piezoelectric fiber layer. They are arranged to extend in a direction intersecting each other in a matrix form.

전술한 다층 구조 체압 센서를 사용하면, 용도에 따라 서로 다른 개수의 압전성 섬유층을 포함하는 섬유형 체압 센서를 제공할 수 있다. 또한, 섬유형 체압 센서에서 제조가 용이하게 체압 센싱의 신뢰성이 우수한 저렴한 장치 구조를 제공할 수 있다.When the above-described multi-layered body pressure sensor is used, it is possible to provide a fibrous body pressure sensor including a different number of piezoelectric fibrous layers depending on the application. In addition, it is possible to provide an inexpensive device structure with excellent reliability of body pressure sensing, which is easy to manufacture in a fibrous body pressure sensor.

아울러, 본 발명에 의하면, 용도에 따라 압전성 섬유층의 개수를 변경함으로써 침대용 커버, 방바닥용 매트, 휠체어용 방석 등의 용도에 따른 체압 센서를 실질적으로 동일 제조장치를 통해 간단히 제조할 수 있어 제조 비용을 낮출 수 있으며, 단순한 구조에 의해 장치의 안정성과 신뢰성을 유지하고 높일 수 있는 장점이 있다.In addition, according to the present invention, by changing the number of piezoelectric fiber layers according to the use, it is possible to simply manufacture a body pressure sensor according to the use of a bed cover, a floor mat, a wheelchair cushion, etc. through substantially the same manufacturing apparatus, thereby reducing the manufacturing cost. It can be lowered, and there is an advantage of maintaining and increasing the stability and reliability of the device by a simple structure.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 구조 체압 센서를 구현한 사진.
도 2는 도 1의 체압 센서의 구조를 설명하기 위한 개략적인 단면도.
도 3은 도 2의 체압 센서의 압전성 섬유층을 예시한 도면.
도 4는 도 2의 체압 센서의 전자 섬유층을 예시한 도면.
도 5은 도 2의 체압 센서의 작동 원리를 설명하기 위한 단면도.
도 6은 도 1의 체압 센서의 다른 구조를 설명하기 위한 개략적인 단면도.
도 7은 도 1의 체압 센서의 또다른 구조를 설명하기 위한 개략적인 단면도.
도 8은 도 2, 6 및 7의 체압 센서에서 압력에 따른 저항을 측정한 그래프들.
도 9는 도 1의 체압 센서를 이용한 체압 측정을 예시한 도면.
도 10은 도 1의 체압 센서를 이용한 체압 측정의 다른 예를 예시한 도면.
1 is a photograph of implementing a multi-layered body pressure sensor according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic cross-sectional view for explaining the structure of the body pressure sensor of Figure 1;
3 is a diagram illustrating a piezoelectric fiber layer of the body pressure sensor of FIG. 2.
4 is a diagram illustrating an electronic fiber layer of the body pressure sensor of FIG. 2.
Figure 5 is a cross-sectional view for explaining the operating principle of the body pressure sensor of Figure 2;
6 is a schematic cross-sectional view for explaining another structure of the body pressure sensor of FIG. 1.
7 is a schematic cross-sectional view for explaining another structure of the body pressure sensor of FIG. 1.
8 is a graph of measuring resistance according to pressure in the body pressure sensor of FIGS. 2, 6 and 7;
9 is a diagram illustrating body pressure measurement using the body pressure sensor of FIG. 1.
10 is a diagram illustrating another example of body pressure measurement using the body pressure sensor of FIG. 1.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 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. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it should be understood to include all changes, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each drawing, similar reference numerals have been used for similar elements.

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. 본 명세서에서, "포함한다", "가진다" 등과 관련된 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 in the present specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, terms related to "comprises", "have", etc. are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof does not preclude in advance.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 구조 체압 센서를 구현한 사진이고, 도 2는 도 1의 체압 센서의 구조를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다. 도 3은 도 2의 체압 센서의 압전성 섬유층을 예시한 도면이고, 도 4는 도 2의 체압 센서의 전자 섬유층을 예시한 도면이다. 그리고 도 5은 도 2의 체압 센서의 작동 원리를 설명하기 위한 단면도이다.1 is a photograph of implementing a multi-layered body pressure sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating the structure of the body pressure sensor of FIG. 1. FIG. 3 is a diagram illustrating a piezoelectric fiber layer of the body pressure sensor of FIG. 2, and FIG. 4 is a diagram illustrating an electronic fiber layer of the body pressure sensor of FIG. 2. And FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining the principle of operation of the body pressure sensor of FIG. 2.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 다층 구조 체압 센서(100)는 섬유형 센서 또는 전자 섬유로서 제1 합사(21)와 제2 합사(22)를 편직한 압전성 섬유층(20)과 압전성 섬유층(20)의 하부 및 상부에 각각 배치되는 하부 섬유층(10)과 상부 섬유층(30)을 구비한다.1 and 2, the multilayer body pressure sensor 100 according to the present embodiment is a piezoelectric fiber layer 20 in which a first ply yarn 21 and a second ply yarn 22 are knitted as a fibrous sensor or electronic fiber. It includes a lower fibrous layer 10 and an upper fibrous layer 30 disposed below and above the piezoelectric fibrous layer 20, respectively.

하부 섬유층(10)은 유전체 섬유사를 위사(11) 또는 경사로 하고, 도전사 또는 메탈사를 경사(12) 또는 위사로 하여 직조 또는 편조될 수 있다. 그리고 상부 섬유층(30)은 다른 유전체 섬유사를 위사(31) 또는 경사로 하고, 도전사 또는 메탈사를 경사(32) 또는 위사로 하여 직조 또는 편조될 수 있다.The lower fibrous layer 10 may be woven or braided using a dielectric fiber yarn as the weft yarn 11 or warp yarn, and a conductive yarn or metal yarn as the warp yarn 12 or weft yarn. In addition, the upper fiber layer 30 may be woven or braided using another dielectric fiber yarn as the weft 31 or warp yarn, and the conductive yarn or metal yarn as the warp 32 or weft yarn.

압전성 섬유층(20)의 제1 합사(21)는 도 3에 도시한 바와 같이 섬유사(21a)와 메탈사 혹은 도전사(21b)를 사용하고 실질적으로 트위스트되지 않은 구조나 형태를 가진다. 유사하게, 제2 합사(22)는 다른 섬유사(22a)와 메탈사 혹은 도전사(22b)를 사용하고 실질적으로 트위스트되지 않은 구조나 형태를 가진다. 압전성 섬유층(20)의 표면저항은 102~103 Ω/sq이다.As shown in FIG. 3, the first ply yarn 21 of the piezoelectric fiber layer 20 uses a fiber yarn 21a and a metal yarn or a conductive yarn 21b, and has a structure or shape that is not substantially twisted. Similarly, the second ply yarn 22 uses other fiber yarns 22a and metal yarns or conductive yarns 22b, and has a structure or shape that is not substantially twisted. The piezoelectric fiber layer 20 has a surface resistance of 10 2 to 10 3 Ω/sq.

하부 섬유층(10)과 상부 섬유층(30)은 섬유사(11,31)와 메탈사(12,32)를 위사와 경사로 사용하여 직조한 구조를 각각 구비한다.The lower fibrous layer 10 and the upper fibrous layer 30 have a structure in which fiber yarns 11 and 31 and metal yarns 12 and 32 are used as weft yarns and warp yarns, respectively.

이와 같이 상부 섬유층(30)과 하부 섬유층(10)은 도전사와 섬유사를 편직한 상부 전자섬유층과 하부 전자섬유층으로 지칭될 수 있다. 상부 전자섬유층의 도전사와 하부전자섬유층의 도전사는 압전성 섬유층(20)을 게재하고 매트릭스 형태로 서로 교차하는 방향으로 연장하도록 배치된다.As described above, the upper fibrous layer 30 and the lower fibrous layer 10 may be referred to as an upper electronic fiber layer and a lower electronic fiber layer in which conductive yarns are knitted. The conductive yarns of the upper electronic fiber layer and the conductive yarns of the lower electronic fiber layer are disposed to extend in a direction intersecting each other in a matrix form and through the piezoelectric fiber layer 20.

전술한 구성에 의하면, 도 5에 도시한 바와 같이 소정의 외부 압력(pressure)에 의해 압전성 섬유층(20)이 두께 방향으로 눌릴 때 매트릭스 형태로 생성되는 다수의 전기신호가 하부 섬유층(10)과 상부 섬유층(30)을 통해 감지회로(200)로 출력될 수 있다.According to the above configuration, as shown in FIG. 5, when the piezoelectric fiber layer 20 is pressed in the thickness direction by a predetermined external pressure, a plurality of electrical signals generated in a matrix form are transmitted to the lower fiber layer 10 and the upper side. It may be output to the sensing circuit 200 through the fiber layer 30.

전술한 체압 센서는 추가로 다른 압전성 섬유층을 구비할 수 있다. 그 경우, 다른 압전성 섬유층의 개수는 체압 센서의 용도에 따라 서로 다르게 결정된다.The above-described body pressure sensor may additionally have another piezoelectric fiber layer. In that case, the number of different piezoelectric fiber layers is determined differently depending on the use of the body pressure sensor.

도 6은 도 1의 체압 센서의 다른 구조를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.6 is a schematic cross-sectional view for explaining another structure of the body pressure sensor of FIG. 1.

도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 다층 구조 체압 센서(100)는 상부 섬유층(30)과 하부 섬유층(10) 사이에서 기본 압전성 섬유층(20a) 상에 직접 적층되는 2개의 다른 압전성 섬유층(20b,20c)을 더 포함한다.Referring to FIG. 6, the multilayer body pressure sensor 100 according to the present embodiment includes two different piezoelectric fiber layers 20b directly stacked on the basic piezoelectric fiber layer 20a between the upper fiber layer 30 and the lower fiber layer 10. ,20c).

여기서, 다른 압전성 섬유층은 복수의 유전체 섬유사들과 전도사를 가진 제3 합사, 및 복수의 유전체 섬유사들과 전도사를 가진 제4 합사를 편직한 구조를 구비할 수 있다.Here, the other piezoelectric fiber layer may have a structure in which a third ply yarn having a plurality of dielectric fiber yarns and a conductive yarn, and a fourth ply yarn having a plurality of dielectric fiber yarns and a conductive yarn are knitted.

다른 압전성 섬유층의 개수가 2개일 때, 즉 압전성 섬유층의 개수가 3개일 때, 압전성 섬유층과 다른 압전성 섬유층을 포함하는 직물의 저항은 동일 압력 분위기에서 압전성 섬유층만을 포함한 직물의 표면저항의 2배 이상, 3배 이하이다.When the number of other piezoelectric fiber layers is 2, that is, when the number of piezoelectric fiber layers is 3, the resistance of the fabric including the piezoelectric fiber layer and the other piezoelectric fiber layer is at least twice the surface resistance of the fabric including only the piezoelectric fiber layer in the same pressure atmosphere, It is less than 3 times.

도 7은 도 1의 체압 센서의 또다른 구조를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.7 is a schematic cross-sectional view for explaining another structure of the body pressure sensor of FIG. 1.

도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 다층 구조 체압 센서(100)는 상부 섬유층(30)과 하부 섬유층(10) 사이에서 기본 압전성 섬유층(20a) 상에 직접 적층되는 4개의 다른 압전성 섬유층(20b,20c,20d,20e)을 더 포함한다.Referring to FIG. 7, the multilayer body pressure sensor 100 according to the present embodiment includes four different piezoelectric fibrous layers 20b directly stacked on the basic piezoelectric fibrous layer 20a between the upper fibrous layer 30 and the lower fibrous layer 10. ,20c,20d,20e).

이와 같이, 압전성 섬유층의 적층 개수를 조절하면, 적층 개수에 따라 서로 다른 표면저항을 나타내는 압전성 섬유층을 사용하여 체압 센서의 용도에 따라 서로 다른 체압을 신뢰성 있게 측정할 수 있다.In this way, when the number of stacked piezoelectric fiber layers is controlled, different body pressures can be reliably measured according to the use of the body pressure sensor using piezoelectric fiber layers that exhibit different surface resistances depending on the number of stacks.

도 8은 도 2, 6 및 7의 체압 센서에서 압력에 따른 저항을 측정한 그래프들이다.8 are graphs measuring resistance according to pressure in the body pressure sensor of FIGS. 2, 6 and 7;

도 8에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 따른 체압 센서에 350kPa의 압력을 50초에 2회 정도 가할 때((a) 참조), 하나의 압전성 섬유층을 가진 제1 체압 센서에서 측정되는 저항값(resistance)((b) 참조), 3개의 압전성 섬유층을 가진 제2 체압 센서에서 측정되는 저항값((b) 참조), 및 5개의 압전성 섬유층을 가진 제3 체압 센서에서 측정되는 저항값((b) 참조)은 서로 다른 유의미한 결과를 나타내는 것을 알 수 있다.8, when a pressure of 350 kPa is applied to the body pressure sensor according to the present embodiment twice every 50 seconds (see (a)), the resistance value measured by the first body pressure sensor having one piezoelectric fiber layer ( resistance) (see (b)), a resistance value measured by a second body pressure sensor having three piezoelectric fiber layers (see (b)), and a resistance value measured by a third body pressure sensor having five piezoelectric fiber layers ((b) )) shows different meaningful results.

제1 체압 센서는 4,000Ω 전후 범위에서 저항값을 나타내고, 제2 체압 센서는 10,000Ω 전후 범위에서 저항값을 나타내고, 제3 체압 센서는 4000Ω 전후 범위에서 저항값을 나타내면서 그 반복수축시간이 단일 압전성 섬유층만을 포함한 경우에 비해 반복수축시간과 대비하여 2배 내지 3배 길어진 것을 알 수 있다.The first body pressure sensor shows a resistance value in the range around 4,000 Ω, the second body pressure sensor shows a resistance value in the range around 10,000 Ω, and the third body pressure sensor shows a resistance value in the range around 4000 Ω and its repetitive contraction time is single piezoelectricity. It can be seen that it is 2 to 3 times longer compared to the repetitive contraction time compared to the case including only the fiber layer.

도 9는 도 1의 체압 센서를 이용한 체압 측정을 예시한 도면이고, 도 10은 도 1의 체압 센서를 이용한 체압 측정의 다른 예를 예시한 도면이다.FIG. 9 is a diagram illustrating body pressure measurement using the body pressure sensor of FIG. 1, and FIG. 10 is a diagram illustrating another example of body pressure measurement using the body pressure sensor of FIG. 1.

도 9의 (a)와 (b)에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 따른 체압 센서를 구비한 면상 직물 상에 사용자가 누워있을 때, 엉덩이, 어깨, 발 및 뒤꿈치 순으로 높은 체압에서 낮은 체압까지의 분포가 잘 나타내는 것을 확인할 수 있다.As shown in (a) and (b) of FIG. 9, when the user is lying on the cotton fabric equipped with the body pressure sensor according to the present embodiment, from high body pressure to low body pressure in the order of hips, shoulders, feet and heels. It can be seen that the distribution of is well represented.

또한, 도 10의 (a)와 (b)에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 따른 체압 센서를 구비한 면상 직물 상에 사용자가 앉아있을 때, 엉덩이, 뒤꿈치, 종아리, 허벅지 순으로 높은 체압에서 낮은 체압까지의 분포가 잘 나타내는 것을 확인할 수 있다.In addition, as shown in (a) and (b) of Fig. 10, when the user is sitting on the cotton fabric equipped with the body pressure sensor according to the present embodiment, the body pressure is lower in the order of hip, heel, calf, and thigh. It can be seen that the distribution up to the body pressure is well represented.

이와 같이, 본 실시예에 따른 다층 구조 체압 센서를 사용하면, 휠체어, 침대, 매트릭스, 담요, 카페트 등의 용도에 따라 압전성 섬유층의 개수를 서로 다르게 결정하여 용도에 알맞게 체압을 효과적으로 측정할 수 있다.As described above, when the multilayer body pressure sensor according to the present embodiment is used, the number of piezoelectric fiber layers is determined differently depending on the use of a wheelchair, bed, matrix, blanket, carpet, etc., so that body pressure can be effectively measured according to the purpose.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the following claims. You will understand that there is.

Claims (7)

복수의 유전체 섬유사들과 전도사를 가진 제1 합사와, 복수의 유전체 섬유사들과 전도사를 가진 제2 합사를 편직한 압전성 섬유층; 및
상기 압전성 섬유층 상하에 배치되는 상부 섬유층과 하부 섬유층;
을 포함하며,
상기 압전성 섬유층이 두께 방향으로 눌릴 때 매트릭스 형태로 생성되는 다수의 전기신호를 감지회로로 출력하는 다층 구조 체압 센서.
A piezoelectric fibrous layer in which a first braided yarn having a plurality of dielectric fiber yarns and a conductive yarn, and a second braided yarn having a plurality of dielectric fiber yarns and a conductive yarn is knitted; And
An upper fibrous layer and a lower fibrous layer disposed above and below the piezoelectric fibrous layer;
Including,
A multi-layered body pressure sensor for outputting a plurality of electrical signals generated in a matrix form to a sensing circuit when the piezoelectric fiber layer is pressed in a thickness direction.
청구항 1에 있어서,
상기 상부 섬유층과 상기 하부 섬유층 사이에서 상기 압전성 섬유층 상에 직접 적층되는 다른 압전성 섬유층을 더 포함하며,
상기 다른 압전성 섬유층은 복수의 유전체 섬유사들과 전도사를 가진 제3 합사, 및 복수의 유전체 섬유사들과 전도사를 가진 제4 합사를 편직한 구조를 구비하는 다층 구조 체압 센서.
The method according to claim 1,
Further comprising another piezoelectric fibrous layer directly laminated on the piezoelectric fibrous layer between the upper fibrous layer and the lower fibrous layer,
The other piezoelectric fiber layer is a multi-layered body pressure sensor having a structure in which a third ply yarn having a plurality of dielectric fibers and a conductive yarn, and a fourth ply yarn having a plurality of dielectric fiber yarns and a conductive yarn are knitted.
청구항 2에 있어서,
상기 압전성 섬유층과 상기 다른 압전성 섬유층의 각 표면저항은 102~103 Ω/sq인 다층 구조 체압 센서.
The method according to claim 2,
Each of the piezoelectric fiber layer and the other piezoelectric fiber layer has a surface resistance of 10 2 to 10 3 Ω/sq.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
상기 다른 압전성 섬유층의 개수는 체압 센서의 용도에 따라 결정되는 다층 구조 체압 센서.
The method according to claim 2 or 3,
The number of the other piezoelectric fiber layers is determined according to the use of the body pressure sensor multi-layered body pressure sensor.
청구항 4에 있어서,
상기 다른 압전성 섬유층의 개수가 2개일 때, 상기 압전성 섬유층과 상기 다른 압전성 섬유층을 포함하는 직물의 저항은 동일 압력 분위기에서 상기 압전성 섬유층만을 포함한 직물의 표면저항의 2배 이상, 3배 이하인 다층 구조 체압 센서.
The method of claim 4,
When the number of the other piezoelectric fiber layers is two, the resistance of the fabric including the piezoelectric fiber layer and the other piezoelectric fiber layer is at least 2 times or less than 3 times the surface resistance of the fabric including only the piezoelectric fiber layer in the same pressure atmosphere. sensor.
청구항 4에 있어서,
상기 다른 압전성 섬유층의 개수가 4개일 때, 상기 압전성 섬유층과 상기 다른 압전성 섬유층을 포함하는 직물의 반복수축시간은 동일 압력 분위기에서 상기 압전성 섬유층만을 포함한 직물의 반복수축시간의 2배 내지 3배인 다층 구조 체압 센서.
The method of claim 4,
When the number of the other piezoelectric fiber layers is 4, the repeated contraction time of the fabric including the piezoelectric fiber layer and the other piezoelectric fiber layer is 2 to 3 times the repeated contraction time of the fabric including only the piezoelectric fiber layer in the same pressure atmosphere. Body pressure sensor.
청구항 1에 있어서,
상기 상부 섬유층과 하부 섬유층은 도전사와 섬유사를 편직한 상부 전자섬유층과 하부 전자섬유층을 포함하고,
상기 상부 전자섬유층의 도전사와 상기 하부 전자섬유층의 도전사는 상기 압전성 섬유층을 게재하고 매트릭스 형태로 서로 교차하는 방향으로 연장하도록 배치되는 다층 구조 체압 센서.
The method according to claim 1,
The upper fibrous layer and the lower fibrous layer include an upper electronic fiber layer and a lower electronic fiber layer in which conductive yarn and fiber yarn are knitted,
The conductive yarn of the upper electronic fiber layer and the conductive yarn of the lower electronic fiber layer are disposed to extend in a direction intersecting each other in a matrix form and spread the piezoelectric fiber layer.
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