KR20230040048A

KR20230040048A - 생체 신호를 감지하는 스마트 링

Info

Publication number: KR20230040048A
Application number: KR1020210123162A
Authority: KR
Inventors: 전상연; 박경연; 최창우; 이병환
Original assignee: 주식회사 스카이랩스
Priority date: 2021-09-15
Filing date: 2021-09-15
Publication date: 2023-03-22
Anticipated expiration: 2041-09-15
Also published as: KR102595841B1; WO2023043193A1

Abstract

본 발명에 따른 스마트 링은, 적어도 일부분이 도전 물질로 이루어지는 내측 링, 상기 내측 링의 외측에 결합되며 적어도 일부분이 도전 물질로 이루어지는 외측 링, 상기 내측 링과 상기 외측 링 사이에 개재되고, 상기 내측 링을 향하는 하면에 센서부가 부착되는 PCB 조립체, 상기 PCB 조립체의 상기 외측 링을 향하는 상면에 부착되어, 상기 PCB 조립체와 상기 외측 링 사이를 전기적으로 연결하는 외측 전극 접촉 부재. 그리고 상기 PCB 조립체의 하면에 부착되어 상기 PCB 조립체와 상기 내측 링 사이를 전기적으로 연결하는 내측 전극 접촉 부재, 상기 외측 접촉 부재를 포위하며 상기 PCB 조립체의 상면과 상기 외측 링의 내측면 사이에 개재되는 외측 전도성 탄성층, 그리고 상기 내측 접촉 부재를 포위하며 상기 PCB 조립체의 하면과 상기 내측 링의 외측면 사이에 개재되는 내측 전도성 탄성층, 및 상기 PCB 조립체의 상면과 상기 외측 링의 내측면 사이를 채우는 외측 절연성 접착층, 그리고 상기 PCB 조립체의 하면과 상기 내측 링의 외측면 사이를 채우는 내측 절연성 접착층을 포함한다.

Description

생체 신호를 감지하는 스마트 링{Smart ring for sensing bio signal}

본 발명은 스마트 링에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 생체 신호를 감지하는 스마트 링에 관한 것이다.

혈압, 심장 박동, 맥박, 혈류량, 혈관 상태, 체온, 체성분, 눈동자 상태, 소모 열량, 산소 포화도, 호흡, 혈당, BIA(Bioelectrical Impedance Analysis), GSR( Galvanic Skin Response), EDA(ElectroDermal Activity), 근전도, 뇌전도, 심전도 등과 같은 생체 신호를 감지하는 장치는 임상 진단에 사용되는 중요한 도구이고, 증상을 진단하는 데에 사용할 수 있다. 특히 질환을 앓고 있거나 질환이 의심되는 사람은 갑작스러운 이상 증상을 감지하거나 조기에 경고하여야 할 필요가 있다.

일반적인 생체 신호를 감지하는 장치는 눈에 띄는 크기로 너무 큰 거나 착용하는 것이 불편하기 때문에, 병원이나 검진 센터를 방문하여 생체 신호를 감지하는 검사를 할 때 주로 사용되기 때문에, 지속적인 모니터링이 어려운 문제가 있다.

한편, 이러한 문제를 해결하기 위하여 옷, 시계 또는 안경처럼 자유롭게 몸에 착용하고 다닐 수 있는 장치인 웨어러블 디바이스(wearable device)가 제안되고 있다.

본 발명의 기술적 과제는, 전기적 연결의 신뢰성을 가지는 웨어러블 디바이스인 생체 신호를 감지하는 스마트 링을 제공하는 데에 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 다음과 같은 스마트 링을 제공한다. 본 발명에 따른 스마트 링은, 적어도 일부분이 도전 물질로 이루어지는 내측 링; 상기 내측 링의 외측에 결합되며 적어도 일부분이 도전 물질로 이루어지는 외측 링; 상기 내측 링과 상기 외측 링 사이에 개재되고, 상기 내측 링을 향하는 하면에 센서부가 부착되는 PCB 조립체; 상기 PCB 조립체의 상기 외측 링을 향하는 상면에 부착되어, 상기 PCB 조립체와 상기 외측 링 사이를 전기적으로 연결하는 외측 전극 접촉 부재; 그리고 상기 PCB 조립체의 하면에 부착되어, 상기 PCB 조립체와 상기 내측 링 사이를 전기적으로 연결하는 내측 전극 접촉 부재; 상기 외측 접촉 부재를 포위하며, 상기 PCB 조립체의 상면과 상기 외측 링의 내측면 사이에 개재되는 외측 전도성 탄성층; 그리고 상기 내측 접촉 부재를 포위하며, 상기 PCB 조립체의 하면과 상기 내측 링의 외측면 사이에 개재되는 내측 전도성 탄성층; 및 상기 PCB 조립체의 상면과 상기 외측 링의 내측면 사이를 채우는 외측 절연성 접착층; 그리고 상기 PCB 조립체의 하면과 상기 내측 링의 외측면 사이를 채우는 내측 절연성 접착층;을 포함한다.

상기 외측 전극 접촉 부재와 상기 내측 전극 접촉 부재는, 상기 PCB 조립체를 사이에 가지며 서로 마주보도록 배치될 수 있다.

상기 외측 전도성 탄성층 및 상기 내측 전도성 탄성층은 수직 방향으로 서로 중첩되도록 상기 PCB 조립체의 상면 및 하면에 부착되며 전기전도성 고분자 탄성체로 이루어질 수 있다.

상기 외측 전도성 탄성층 및 상기 내측 전도성 탄성층 각각의 수평 폭 및 수평 면적은 서로 동일한 값을 가지되, 상기 외측 전극 접촉 부재 및 상기 내측 전극 접촉 부재 각각의 수평 폭 및 수평 면적보다 큰 값을 가질 수 있다.

상기 외측 절연성 접착층 및 상기 내측 절연성 접착층은, 경화된 수지(resin)로 이루어질 수 있다.

상기 외측 전극 접촉 부재와 상기 외측 절연성 접착층은, 상기 외측 전도성 탄성층을 사이에 개재하며 서로 이격되고, 상기 내측 전극 접촉 부재와 상기 내측 절연성 접착층은, 상기 내측 전도성 탄성층을 사이에 개재하며 서로 이격될 수 있다.

상기 외측 링과 함께 결합하여 상기 스마트 링의 최외곽을 구성하는 탑 커버;를 더 포함하며, 상기 탑 커버 및 상기 외측 링 각각은 원형 고리 형상의 일부분 및 나머지 부분을 구성하고, 상기 내측 링은 상기 센서부의 보호를 위한 센서 캡이 결합되며 상기 내측 링을 관통하는 캡 홀을 가질 수 있다.

상기 스마트 링은, 상기 센서 캡에 인접하는 위치하는 전극 연결 영역을 가지고, 상기 센서 캡 및 상기 전극 연결 영역은 상기 탑 커버의 반대되는 부분에 위치하고, 상기 외측 전극 접촉 부재, 상기 내측 전극 접촉 부재, 상기 외측 전도성 탄성층, 및 상기 내측 전도성 탄성층은, 상기 전극 연결 영역에 위치할 수 있다.

상기 내측 링은, 상기 캡 홀이 위치하는 부분이 링 형상을 이루는 원 형상의 단면으로부터 안쪽으로 돌출될 수 있다.

상기 외측 전극 접촉 부재 및 상기 내측 전극 접촉 부재는, 클립 또는 포고 핀을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 스마트 링은, PCB 조립체와 외측 링은 외측 전극 접촉 부재 및 외측 전도성 탄성층에 의하여 전기적으로 연결될 수 있고, PCB 조립체와 내측 링은 내측 전극 접촉 부재 및 내측 전도성 탄성층에 의하여 전기적으로 연결될 수 있으므로, PCB 조립체와 외측 링 사이의 전기적 연결을 위한 접촉 면적, 및 PCB 조립체와 내측 링 사이의 전기적 연결을 위한 접촉 면적이 증가하여, PCB 조립체와 외측 링 사이, 및 PCB 조립체와 내측 링 사이에 전기적 연결의 신뢰성이 향상될 수 있다.

또한 외측 전극 접촉 부재와 외측 절연성 접착층은 외측 전도성 탄성층이 사이에 개재되어 서로 이격되고, 내측 전극 접촉 부재와 내측 절연성 접착층은 내측 전도성 탄성층이 사이에 개재되어 서로 이격되므로, 외측 절연성 접착층 및 내측 절연성 접착층을 포함하는 절연성 접착층이 경화되어도 외측 전극 접촉 부재 및 내측 전극 접촉 부재를 포함하는 전극 접촉 부재가 가지는 탄성력과 복원력이 소실되는 것을 방지할 수 있어, PCB 조립체와 외측 링 사이, 및 PCB 조립체와 내측 링 사이에 전기적 연결의 신뢰성이 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예들에 따른 스마트 링의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예들에 따른 스마트 링의 분해 사시도들이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예들에 따른 스마트 링의 일부분을 나타내는 부분 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시 예들에 따른 스마트 링이 포함하는 전극 접촉 부재의 예시도들이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 실시 예들에 따른 스마트 링의 제조 방법을 나타내는 부분 단면도들이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예들에 따른 스마트 링의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.

본 실시 예들에서 사용되는 용어는 본 실시 예들에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 실시 예들에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 실시 예들 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

본 실시 예들은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 일부 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 실시 예들을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 실시 예들의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서 사용한 용어들은 단지 실시 예들의 설명을 위해 사용된 것으로, 본 실시 예들을 한정하려는 의도가 아니다.

다만, 본 발명을 설명하면서 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 자세한 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시한 것이 아니라 일부 구성요소의 크기가 과장되게 도시할 수 있다.

한편, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 실시 예들에 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 실시 예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 실시 예들에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.

또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 연결 선 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것일 뿐이다. 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가된 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들에 의해 구성 요소들 간의 연결이 나타내어질 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 실시 예들에 대해 상세히 설명한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고, 이들에 대한 중복된 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예들에 따른 스마트 링의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예들에 따른 스마트 링의 분해 사시도들이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 스마트 링(100)은 심전도(ECG: Electrocardiogram), 광전용적맥파(PPG: Photoplethysmography) 등과 같은 생체신호를 측정하는데 이용될 수 있다. 스마트 링(100)은 탑 커버(110, Top cover), 외측 링(120, Outer ring), 및 내측 링(150, Inner ring)을 포함할 수 있다. 탑 커버(110)와 외측 링(120)은 함께 결합하여 스마트 링(100)의 최외곽을 형성할 수 있다. 외측 링(120) 및 내측 링(150) 각각은 전체 또는 표면 일부분이 도전 물질로 이루어져서, 전극 기능을 할 수 있다. 예를 들면, 외측 링(120) 및 내측 링(150) 각각은 스테인리스 스틸, 도전성 나노 입자, 금 및/또는 은을 포함할 수 있다. 외측 링(120) 및 내측 링(150)은 제1 전극 및 제2 전극, 또는 외측 전극 및 내측 전극이라고도 호칭할 수 있다. 탑 커버(110)와 외측 링(120) 각각은 링 형상, 즉 원형 고리의 형상의 일부분 및 나머지 부분을 구성하며, 호(arc) 형상의 단면을 가질 수 있다. 외측 링(120)의 호의 길이는, 탑 커버(110)의 호의 길이의 약 2배일 수 있다. 내측 링(150)은 링 형상, 즉 원형 고리의 형상을 가질 수 있으며, 원 형상의 단면을 가질 수 있다.

일부 실시 예에서, 외측 링(120)과 내측 링(150)은 스마트 링(100)의 몸체를 구성할 수 있다. 외측 링(120)은 상기 몸체의 외측면에 배치될 수 있고, 내측 링(150)은 상기 몸체의 내측면에 배치될 수 있다. 탑 커버(110)는, 외측 링(120) 및 내측 링(150)과 함께 스마트 링(100)의 몸체를 구성할 수 있으며, 탑 커버(110) 및 외측 링(120)은 상기 몸체의 외측면에 배치될 수 있고, 내측 링(150)은 상기 몸체의 내측면에 배치될 수 있다. 일부 실시 예에서, 탑 커버(110) 및 외측 링(120)은 상기 몸체의 외측면 및 측면에 걸쳐서 배치될 수 있다.

탑 커버(110)와 외측 링(120)의 재질과 직경, 전체적인 형상 및 기능 등은 기존의 스마트 링의 최외곽을 형성하는 다양한 실시 예들이 적용될 수 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 일부 실시 예에서, 외측 링(120)은 프레스 가공에 의해 제조될 수 있다. 다른 일부 실시 예에서, 외측 링(120)은 사출 성형에 의하여 제조될 수 있다.

내측 링(150)은 외측 링(120)의 내측으로 삽입 결합되어 그 내측으로 사용자의 손가락이 끼워져 접촉될 수 있다. 내측 링(150)은 PCB 조립체(130)에 부착되는 센서부(135)의 보호를 위한 센서 캡(160)이 결합되는 캡 홀(150H)을 가질 수 있다. 캡 홀(150H)은 내측 링(150)을 관통할 수 있다. 일부 실시 예에서, 내측 링(150)은 프레스 가공에 의해 제조될 수 있다. 다른 일부 실시 예에서, 내측 링(150)은 사출 성형에 의하여 제조될 수 있다. 센서 캡(160)이 위치하는 부분에 대응되는 PCB 조립체(130)에는 센서부(135)가 부착될 수 있다.

일부 실시 예에서, 내측 링(150)은 캡 홀(150H)이 형성되는 부분이 링 형상을 이루는 원 형상의 단면으로부터 안쪽으로 돌출되어, 내측 링(150)이 확실하게 손가락의 피부와 접촉할 수 있다. 일부 실시 예에서, 센서 캡(160)은 내측 링(150)의 내측면으로부터 안쪽으로 돌출되어, 내측 링(150)이 확실하게 손가락의 피부와 접촉할 수 있도록 할 수 있고, 센서 캡(160)에 대응되는 센서부(135)가 생체 신호를 더 잘 감지하도록 할 수 있다.

일부 실시 예에서, 외측 링(120)의 내측면에는 PCB 조립체(130)가 결합되는 요홈부(120R)가 형성될 수 있다. 다른 일부 실시 예에서, 도 2에 보인 외측 링(120)의 내측면에 요홈부(120R)가 형성되는 대신에, 내측 링(150)의 외측면에 PCB 조립체(130)가 결합되는 요홈부가 형성될 수도 있다.

PCB 조립체(130)는 외측 링(120)의 내측과 내측 링(150)의 외측 사이에 개재될 수 있다. PCB 조립체(130)는 플렉시블(flexible) 기판을 포함할 수 있다. PCB 조립체(130)는 스마트 링(100)이 다양한 기능을 수행할 수 있도록 하는 센서부(135), 스마트 링(100)의 전원으로 사용되는 배터리, 및 생체 신호를 수집, 저장하거나, 수집된 생체 신호를 송신하는 통신 모듈을 포함하는 제어부를 더 포함할 수 있다. 센서부(135), 상기 배터리, 및 상기 제어부는 상기 플렉시블 기판에 부착될 수 있다. 센서부(135)는 사용 목적에 따라 다양한 종류의 센서를 포함할 수 있다.

상기 배터리는, 복수 번의 충전/방전이 가능한 임의의 이차전지 구성을 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 배터리는 리튬인산철(LiFePo₄) 배터리를 포함할 수 있으나, 상술한 예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 배터리는 산화 리튬 코발트(LiCoO₂) 배터리 또는 리튬 티탄산염(Li₄Ti5O₁₂) 배터리를 포함할 수 있다. 또한, 상기 배터리는 스마트 링(100)의 외부에서 전력을 받아 충전될 수 있다. 예를 들어, 상기 배터리는 충전 전압이 약 4V 내지 약 4.3V일 수 있고, 출력 전압이 약 3.6V 내지 약 3.9V일 수 있다. 상기 배터리의 용량은 약 10mAh 내지 약 50mAh일 수 있다.

상기 제어부는, 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수도 있고, 범용적인 마이크로프로세서와 이 마이크로프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현될 수도 있다. 예컨대, 상기 제어부는 단순 제어기, 마이크로프로세서, CPU, GPU 등과 같은 복잡한 프로세서, 소프트웨어에 의해 구성된 프로세서, 전용 하드웨어 또는 펌웨어일 수도 있다. 상기 제어부는, 예를 들어, DSP(Digital Signal Processor), FPGA(Field Programmable Gate Array) 및 ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 애플리케이션 특정 하드웨어에 의해 구현될 수 있다.

일부 실시 예들에 따르면, 상기 제어부의 동작은 하나 이상의 프로세서에 의해 판독되고 실행될 수 있는 기계 판독 가능 매체 상에 저장된 명령들로서 구현될 수 있다. 여기서, 기계 판독 가능 매체는 기계(예를 들어, 컴퓨팅 장치)에 의해 판독 가능한 형태로 정보를 저장 및/또는 전송하기 위한 임의의 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기계 판독 가능 매체는 ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 디스크 저장 매체, 광학 저장 매체, 플래시 메모리 장치들, 전기적, 광학적, 음향적 또는 다른 형태의 전파 신호(예컨대, 반송파, 적외선 신호, 디지털 신호 등) 및 기타 임의의 신호를 포함할 수 있다.

상기 통신 모듈은 예를 들면, 5G(5th generation wireless) 시스템, LTE(Long Term Evolution) 시스템, LTE-Advanced 시스템, CDMA(Code Division Multiple Access) 시스템, GSM(Global System for Mobile Communications) 시스템 등과 같은 셀룰러 네트워크(cellular network)에 기초한 무선 통신 시스템일 수도 있고, WLAN(Wireless Local Area Network) 시스템 또는 다른 임의의 무선 통신 시스템 등을 이용하여 사용자의 생체 신호에 대한 데이터를 외부에 전송할 수 있다. 예를 들어, 통신 모듈은 생체 신호에 대한 데이터를 통신 단말기에 전송하거나 지정된 의료 기관에 전송할 수 있다. PCB 조립체(130)는 외측 링(120) 및 내측 링(150) 각각과 전기적으로 연결될 수 있다.

일부 실시 예에서, 내측 링(150)은 손가락에 끼워져 손가락과 접촉될 수 있고, 상기 제어부는 외측 링(120)에 사용자의 신체가 접촉하였을 때 생체신호를 수집할 수 있다. 예를 들면 상기 제어부는, 상기 제어부(40)는, 사용자가 외측 링(120)을 1회 또는 2회 연속으로 접촉과 접촉 해제 반복하면 사용자의 생체 정보를 감지하거나 수집된 자료를 송신할 수 있다. 다른 일부 실시 예에서, 상기 제어부는 상기 통신 모듈을 통하여 수신된 제어 정보에 의하여 설정된 시간에 따라서, 외측 링(120)에 사용자의 신체가 접촉하는 것과 무관하게 사용자의 생체 정보를 감지하거나 수집된 자료를 송신할 수 있다.

센서부(135), 상기 배터리, 및 상기 제어부가 부착되는 PCB 조립체(130)는 내측 링(150)의 외주면 및 외측 링(120)의 내주면을 감싸는 형태로 결합될 수 있다. 상기 배터리는 플렉시블한 재질로 이루어질 수 있다. 센서부(135), 상기 배터리, 및 상기 제어부는 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 스마트 링(100)의 최적화를 위하여 다양한 형상을 가질 수 있고, PCB 조립체(130)의 다양한 부분에 부착될 수 있는 바, 구체적인 도시는 생략하도록 한다.

일부 실시 예에서, 탑 커버(110)의 외측면에는 표시창(112)이 배치될 수 있다. 표시창(112)은 PCB 조립체(130)에 구비되는 센서부(135)의 측정 결과나 그에 따른 상태 등을 사용자가 육안으로 확인할 수 있도록 하는 윈도우(window) 역할을 할 수 있다. 표시창(112)은 탑 커버(110)의 외측면의 전체 또는 대부분에 걸쳐서 배치되는 LCD 또는 LED 모듈일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 표시창(112)은 탑 커버(110)의 외측면에 서로 이격되며 배치되는 복수개의 LED일 수 있으며, 표시창(112)의 형상 및 개수는 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경을 할 수 있다.

일부 실시 예에서, 외측 링(120)과 내측 링(150) 사이에는, 외측 링(120)과 내측 링(150) 간에 절연을 유지하는 절연 유닛(140)이 개재될 수 있다. 예를 들면, 절연 유닛(140)은 실리콘(silicone) 또는 고무 재질과 같은 가요성 재질로 이루어질 수 있다. 일부 실시 예에서, 탑 커버(110), 외측 링(120), 절연 유닛(140), 및 내측 링(150)은 스마트 링(100)의 몸체를 구성할 수 있다. 탑 커버(110) 및 외측 링(120)은 상기 몸체의 외측면에 배치될 수 있고, 내측 링(150)은 상기 몸체의 내측면에 배치될 수 있다. 일부 실시 예에서, 탑 커버(110) 및 외측 링(120)은 상기 몸체의 외측면 및 측면에 걸쳐서 배치될 수 있고, 절연 유닛(140)은 상기 몸체의 측면에 배치될 수 있다.

다른 일부 실시 예에서, 내측 링(150)은 외주에 부착되는 절연성 림(rim)을 포함할 수 있고, 상기 절연성 림은 외측 링(120)과 내측 링(150) 간에 절연을 유지할 수 있다.

스마트 링(100)은 전극 연결 영역(CTR)을 가질 수 있다. 전극 연결 영역(CTR)은, 스마트 링(100)에서 탑 커버(110)에 반대되는 부분에 위치할 수 있다. 일부 실시 예에서, 전극 연결 영역(CTR) 및 센서 캡(160)은 스마트 링(100)에서 탑 커버(110)에 반대되는 부분에 위치할 수 있고, 전극 연결 영역(CTR)은 센서 캡(160)에 인접하여 위치할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예들에 따른 스마트 링의 일부분을 나타내는 부분 단면도이다. 구체적으로, 도 3은 도 1에 보인 스마트 링(100)의 전극 연결 영역(CTR)을 나타내는 단면도이다.

도 3을 참조하면, 스마트 링(100)은 외측 링(120)과 내측 링(150) 사이에 개재되는 PCB 조립체(130), PCB 조립체(130)의 상면에 부착되어 PCB 조립체(130)와 외측 링(120) 사이를 전기적으로 연결하는 외측 전극 접촉 부재(172), PCB 조립체(130)의 하면에 부착되어 PCB 조립체(130)와 내측 링(150) 사이를 전기적으로 연결하는 내측 전극 접촉 부재(174)를 포함하는 전극 접촉 부재(170)를 포함할 수 있다.

외측 전극 접촉 부재(172) 및 내측 전극 접촉 부재(174)를 포함하는 전극 접촉 부재(170)는 탄성력과 복원력을 가질 수 있다. 따라서 외측 전극 접촉 부재(172) 및 내측 전극 접촉 부재(174)를 포함하는 전극 접촉 부재(170)는, PCB 조립체(130)와 외측 링(120) 사이, 및 PCB 조립체(130)와 내측 링(150) 사이 각각에 개재되어, PCB 조립체(130)와 외측 링(120) 사이, 및 PCB 조립체(130)와 내측 링(150) 사이에 전기적 연결의 신뢰성을 제공할 수 있다.

외측 전극 접촉 부재(172)와 내측 전극 접촉 부재(174)는 PCB 조립체(130)를 사이에 가지며 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 즉, 외측 전극 접촉 부재(172)와 내측 전극 접촉 부재(174)는 수직 방향으로 서로 중첩되도록 배치될 수 있다.

본 명세서에서 수직, 또는 수직 방향이란 외측 링(120)과 내측 링(150) 사이의 방향을 의미하고, 수평, 또는 수평 방향이란 상기 수직, 또는 수직 방향과 직교하는 것으로 PCB 조립체(130)의 상면 또는 하면을 따라서 연장될 수 있다.

외측 전극 접촉 부재(172) 및 내측 전극 접촉 부재(174)를 포함하는 전극 접촉 부재(170)는 예를 들면, 클립(clip) 또는 포고 핀(pogo pin)을 포함할 수 있다.

스마트 링(100)은, 외측 링(120)의 내측면과 PCB 조립체(130)의 상면 사이에 개재되는 외측 전도성 탄성층(182), 및 내측 링(150)의 외측면과 PCB 조립체(130)의 하면 사이에 개재되는 내측 전도성 탄성층(184)을 포함하는 전도성 탄성층(180)을 더 포함할 수 있다. 전도성 탄성층(180)은 전기전도성 고분자 탄성체로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 전도성 탄성층(180)은 도전성 고무 시트, 또는 도전성 실리콘(silicone) 시트일 수 있다.

외측 전도성 탄성층(182) 및 내측 전도성 탄성층(184) 각각은, 외측 전극 접촉 부재(172) 및 내측 전극 접촉 부재(174) 각각을 포위할 수 있다. 외측 전도성 탄성층(182)은 외측 전극 접촉 부재(172)가 부착된 PCB 조립체(130)의 상면에 부착되어, PCB 조립체(130)의 상면의 일부분을 덮으며 외측 전극 접촉 부재(172)의 적어도 측면을 덮을 수 있다. 일부 실시 예에서, 외측 전도성 탄성층(182)은 PCB 조립체(130)의 상면을 덮으며 외측 전극 접촉 부재(172)의 상면의 적어도 일부분, 및 측면을 덮을 수 있다.

내측 전도성 탄성층(184)은 내측 전극 접촉 부재(174)가 부착된 PCB 조립체(130)의 하면에 부착되어, PCB 조립체(130)의 하면의 일부분을 덮으며 내측 전극 접촉 부재(174)의 적어도 측면을 덮을 수 있다. 일부 실시 예에서, 내측 전도성 탄성층(184)은 PCB 조립체(130)의 하면을 덮으며 내측 전극 접촉 부재(174)의 상면의 적어도 일부분, 및 측면을 덮을 수 있다.

외측 전도성 탄성층(182) 및 내측 전도성 탄성층(184) 각각의 수평 폭 및 수평 면적은, 외측 전극 접촉 부재(172) 및 내측 전극 접촉 부재(174) 각각의 측면을 모두 포위하도록 외측 전극 접촉 부재(172) 및 내측 전극 접촉 부재(174) 각각의 수평 폭 및 수평 면적보다 큰 값을 가질 수 있다. 일부 실시 예에서, 외측 전도성 탄성층(182) 및 내측 전도성 탄성층(184) 각각의 수평 폭 및 수평 면적은 서로 동일한 값을 가질 수 있다.

외측 전도성 탄성층(182)과 내측 전도성 탄성층(184)은 PCB 조립체(130)를 사이에 가지며 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 즉, 외측 전도성 탄성층(182) 및 내측 전도성 탄성층(184)은 수직 방향으로 서로 중첩되도록 배치될 수 있다.

PCB 조립체(130)와 외측 링(120)은 외측 전극 접촉 부재(172) 및 외측 전도성 탄성층(182)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있고, PCB 조립체(130)와 내측 링(150)은 내측 전극 접촉 부재(174) 및 내측 전도성 탄성층(184)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다.

외측 링(120)의 내측면과 내측 링(150)의 외측면 사이에는 절연성 접착층(190)이 채워질 수 있다. 절연성 접착층(190)은, 외측 전도성 탄성층(182)을 포위하며 외측 링(120)의 내측면과 PCB 조립체(130)의 상면 사이를 채우는 외측 절연성 접착층(192), 및 내측 전도성 탄성층(184)을 포위하며 내측 링(150)의 외측면과 PCB 조립체(130)의 하 사이를 채우는 내측 절연성 접착층(194)을 포함할 수 있다.

절연성 접착층(190)은 경화된 수지(resin)로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 절연성 접착층(190)은 경화된 에폭시(epoxy) 수지를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 절연성 접착층(190)은 열 경화성 수지로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 절연성 접착층(190)은 외측 링(120)의 내측면과 내측 링(150)의 외측면 사이의 공간에 에이-스테이지(A-stage)의 액상 수지를 주입하거나, PCB 조립체(130)의 상면 및 하면에 비-스테이지(B-stage) 상태의 수지 필름을 부착한 후, 열을 가하여 씨-스테이지(C-stage) 상태로 경화된 결과물일 수 있다. 에이-스테이지 상태란 솔벤트를 포함하는 열경화성 수지의 초기 반응 단계를 말한다. 비-스테이지 상태란 에이-스테이지 상태에서 솔벤트는 제거되었지만, 경화는 진행되지 않은 상태로, 용융하지 않고, 용제에 팽윤하지만, 용해하지 않는 상태를 말하며, 비-스테이지 상태는 접착성을 가질 수 있다. 씨-스테이지 상태란 완전 경화가 된 상태를 말한다.

본 발명에 따른 스마트 링(100)은, PCB 조립체(130)와 외측 링(120)은 외측 전극 접촉 부재(172) 및 외측 전도성 탄성층(182)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있고, PCB 조립체(130)와 내측 링(150)은 내측 전극 접촉 부재(174) 및 내측 전도성 탄성층(184)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있으므로, PCB 조립체(130)와 외측 링(120) 사이의 전기적 연결을 위한 접촉 면적, 및 PCB 조립체(130)와 내측 링(150) 사이의 전기적 연결을 위한 접촉 면적이 증가하여, PCB 조립체(130)와 외측 링(120) 사이, 및 PCB 조립체(130)와 내측 링(150) 사이에 전기적 연결의 신뢰성이 향상될 수 있다.

또한 외측 전극 접촉 부재(172)와 외측 절연성 접착층(192)은 외측 전도성 탄성층(182)이 사이에 개재되어 서로 이격되고, 내측 전극 접촉 부재(174)와 내측 절연성 접착층(194)은 내측 전도성 탄성층(184)이 사이에 개재되어 서로 이격되므로, 외측 절연성 접착층(192) 및 내측 절연성 접착층(194)을 포함하는 절연성 접착층(190)이 경화되어도 외측 전극 접촉 부재(172) 및 내측 전극 접촉 부재(174)를 포함하는 전극 접촉 부재(170)가 가지는 탄성력과 복원력이 소실되는 것을 방지할 수 있어, PCB 조립체(130)와 외측 링(120) 사이, 및 PCB 조립체(130)와 내측 링(150) 사이에 전기적 연결의 신뢰성이 향상될 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시 예들에 따른 스마트 링이 포함하는 전극 접촉 부재의 예시도들이다.

도 4a를 참조하면, 전극 접촉 부재(170a)는 클립으로 이루어지는 클립 접촉 타입일 수 있다. 전극 접촉 부재(170a)는 도 3에 보인 외측 전극 접촉 부재(172) 및/또는 내측 전극 접촉 부재(174)일 수 있다. 전극 접촉 부재(170a)는 클립이 가지는 탄성력과 복원력에 의하여, 도 3에 보인 외측 링(120)과 PCB 조립체(130), 및/또는 내측 링(150)과 PCB 조립체(130) 사이에서 전기적 연결을 제공할 수 있다.

도 4b를 참조하면, 전극 접촉 부재(170b)는 포고 핀으로 이루어지는 포고 핀 접촉 타입일 수 있다. 예를 들면, 전극 접촉 부재(170b)는 내부에 스프링을 포함하는 포고 핀으로 이루어질 수 있다. 전극 접촉 부재(170b)는 도 3에 보인 외측 전극 접촉 부재(172) 및/또는 내측 전극 접촉 부재(174)일 수 있다. 전극 접촉 부재(170b)는 포고 핀이 포함하는 스프링이 가지는 탄성력과 복원력에 의하여, 도 3에 보인 외측 링(120)과 PCB 조립체(130), 및/또는 내측 링(150)과 PCB 조립체(130) 사이에서 전기적 연결을 제공할 수 있다.

도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 실시 예들에 따른 스마트 링의 제조 방법을 나타내는 부분 단면도들이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예들에 따른 스마트 링의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 5a 및 도 6을 함께 참조하면, PCB 조립체(130)를 준비한 후(S10), PCB 조립체(130)의 상면과 하면에 외측 전극 접촉 부재(172) 및 내측 전극 접촉 부재(174)를 포함하는 전극 접촉 부재(170)를 부착한다(S100). PCB 조립체(130)는 플렉시블 기판을 포함할 수 있다. PCB 조립체(130)는 상기 플렉시블 기판에 부착되는 배터리, 센서부, 및 제어부를 더 포함할 수 있다. 외측 전극 접촉 부재(172) 및 내측 전극 접촉 부재(174) 각각은 PCB 조립체(130)와 전기적으로 연결될 수 있다. 외측 전극 접촉 부재(172) 및 내측 전극 접촉 부재(174)는 도 4a에 보인 전극 접촉 부재(170a) 또는 도 4b에 보인 전극 접촉 부재(170b)일 수 있으나, 이에 제한되지 않으며 탄성력과 복원력을 가지며 전기 전도성을 가지는 부재는 모두 해당될 수 있다.

도 5b 및 도 6을 함께 참조하면, 외측 전극 접촉 부재(172)가 부착된 PCB 조립체(130)의 상면 및 내측 전극 접촉 부재(174)가 부착된 PCB 조립체(130)의 하면에 외측 전도성 탄성층(182) 및 내측 전도성 탄성층(184)을 포함하는 전도성 탄성층(180)을 부착한다(S200). 예를 들면, 전도성 탄성층(180)은 도전성 고무 시트, 또는 도전성 실리콘 시트일 수 있다.

외측 전도성 탄성층(182)은, PCB 조립체(130)의 상면의 일부분을 덮으며 외측 전극 접촉 부재(172)의 적어도 측면을 덮도록 외측 전극 접촉 부재(172)가 부착된 PCB 조립체(130)의 상면에 부착될 수 있다. 내측 전도성 탄성층(184)은, PCB 조립체(130)의 하면의 일부분을 덮으며 내측 전극 접촉 부재(174)의 적어도 측면을 덮도록 내측 전극 접촉 부재(174)가 부착된 PCB 조립체(130)의 하면에 부착될 수 있다.

일부 실시 예에서, 외측 전도성 탄성층(182)은 외측 전극 접촉 부재(172)의 상면의 적어도 일부분, 및 측면을 덮도록 PCB 조립체(130)의 상면에 부착될 수 있고, 내측 전도성 탄성층(184)은 내측 전극 접촉 부재(174)의 상면의 적어도 일부분, 및 측면을 덮도록 PCB 조립체(130)의 하면에 부착될 수 있다.

도 5c 및 도 6을 함께 참조하면, PCB 조립체(130)를 외측 링(120)의 내측에 배치하고, 내측 링(150)을 외측 링(120)의 내측으로 삽입 결합하여, 외측 링(120)과 내측 링(150) 사이에 PCB 조립체(130)를 개재한다(S300).

일부 실시 예에서, 외측 링(120)과 내측 링(150) 사이에 도 2에 보인 절연 유닛(140)을 개재하여, 외측 링(120)과 내측 링(150) 간에 절연이 유지되도록 할 수 있다. 다른 일부 실시 예에서, 내측 링(150)은 외주에 부착되는 절연성 림(rim)을 포함하도록 형성할 수 있고, 상기 절연성 림은 외측 링(120)과 내측 링(150) 간에 절연이 유지되도록 할 수 있다.

도 5d 및 도 6을 함께 참조하면, 외측 링(120)의 내측면과 내측 링(150)의 외측면 사이에 절연성 접착 물질(190P)을 주입한다(S400). 절연성 접착 물질(190P)은 수지로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 절연성 접착 물질(190P)은 열 강화성 에폭시 수지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 절연성 접착 물질(190P)은 에이-스테이지(A-stage)의 액상 수지일 수 있다.

다른 일부 실시 예에서, 도 5b에 보인 것과 같이 외측 전극 접촉 부재(172)가 부착된 PCB 조립체(130)의 상면 및 내측 전극 접촉 부재(174)가 부착된 PCB 조립체(130)의 하면에 외측 전도성 탄성층(182) 및 내측 전도성 탄성층(184)을 부착한 후에, PCB 조립체(130)의 상면 및 하면에 비-스테이지(B-stage) 상태의 수지 필름인 절연성 접착 물질(190P)을 부착할 수도 있다.

절연성 접착 물질(190P)은, 외측 전도성 탄성층(182)을 포위하며 외측 링(120)의 내측면과 PCB 조립체(130)의 상면 사이를 채우는 외측 절연성 접착 물질(192P), 및 내측 전도성 탄성층(184)을 포위하며 내측 링(150)의 외측면과 PCB 조립체(130)의 하 사이를 채우는 내측 절연성 접착 물질(194P)을 포함할 수 있다.

이후, 외측 링(120)과 내측 링(150) 사이에 압력을 가하면서, 절연성 접착 물질(190P)에 열을 가하여, 도 3에 보인 것과 같이 외측 절연성 접착 물질(192P)이 경화된 외측 절연성 접착층(192), 및 내측 절연성 접착 물질(194P)이 경화된 내측 절연성 접착층(194)을 형성하여, 외측 링과 내측 링을 결합된 스마트 링(100)을 형성할 수 있다(S500). 일부 실시 예에서, 절연성 접착층(190)은 절연성 접착 물질(190P)에 약 130℃ 내지 약 180℃의 열을 가하여 경화시켜 형성할 수 있다.

도 1 내지 도 6을 함께 참조하면, 본 발명에 따른 스마트 링(100)의 제조 방법은, 외측 전극 접촉 부재(172) 및 내측 전극 접촉 부재(174)를 덮는 외측 전도성 탄성층(182) 및 내측 전도성 탄성층(184)을 PCB 조립체(130)의 상면과 하면에 부착하므로, PCB 조립체(130)와 외측 링(120) 사이의 전기적 연결을 위한 접촉 면적, 및 PCB 조립체(130)와 내측 링(150) 사이의 전기적 연결을 위한 접촉 면적이 증가하여 PCB 조립체(130)와 외측 링(120) 사이, 및 PCB 조립체(130)와 내측 링(150) 사이에 전기적 연결의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한 경화된 외측 절연성 접착층(192) 및 내측 절연성 접착층(194)과, 외측 전극 접촉 부재(172) 및 내측 전극 접촉 부재(174)와 사이에, 외측 전도성 탄성층(182) 및 내측 전도성 탄성층(184)이 개재되게 하므로, 경화된 외측 절연성 접착층(192) 및 내측 절연성 접착층(194)에 의하여 외측 전극 접촉 부재(172) 및 내측 전극 접촉 부재(174)를 포함하는 전극 접촉 부재(170)가 가지는 탄성력과 복원력이 소실되는 것을 방지할 수 있어, PCB 조립체(130)와 외측 링(120) 사이, 및 PCB 조립체(130)와 내측 링(150) 사이에 전기적 연결의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경을 할 수 있다.

100 : 스마트 링, 110 : 탑 커버, 120 : 외측 링, 130 : PCB 조립체, 140 : 졀연 유닛, 150 : 내측 링, 160 : 센서 캡, 170, 170a, 170b : 전극 접촉 부재, 172 : 외측 전극 접촉 부재, 174 : 내측 전극 접촉 부재, 180 : 전도성 탄성층, 182 : 외측 전도성 탄성층, 184 : 내측 전도성 탄성층, 190 : 절연성 접착층, 192 : 외측 절연성 접착층, 194 : 내측 절연성 접착층

Claims

적어도 일부분이 도전 물질로 이루어지는 내측 링;
상기 내측 링의 외측에 결합되며 적어도 일부분이 도전 물질로 이루어지는 외측 링;
상기 내측 링과 상기 외측 링 사이에 개재되고, 상기 내측 링을 향하는 하면에 센서부가 부착되는 PCB 조립체;
상기 PCB 조립체의 상기 외측 링을 향하는 상면에 부착되어, 상기 PCB 조립체와 상기 외측 링 사이를 전기적으로 연결하는 외측 전극 접촉 부재; 그리고 상기 PCB 조립체의 하면에 부착되어, 상기 PCB 조립체와 상기 내측 링 사이를 전기적으로 연결하는 내측 전극 접촉 부재;
상기 외측 접촉 부재를 포위하며, 상기 PCB 조립체의 상면과 상기 외측 링의 내측면 사이에 개재되는 외측 전도성 탄성층; 그리고 상기 내측 접촉 부재를 포위하며, 상기 PCB 조립체의 하면과 상기 내측 링의 외측면 사이에 개재되는 내측 전도성 탄성층; 및
상기 PCB 조립체의 상면과 상기 외측 링의 내측면 사이를 채우는 외측 절연성 접착층; 그리고 상기 PCB 조립체의 하면과 상기 내측 링의 외측면 사이를 채우는 내측 절연성 접착층;을 포함하는 스마트 링.
제1 항에 있어서,
상기 외측 전극 접촉 부재와 상기 내측 전극 접촉 부재는, 상기 PCB 조립체를 사이에 가지며 서로 마주보도록 배치되는 것을 특징으로 하는 스마트 링.
제1 항에 있어서,
상기 외측 전도성 탄성층 및 상기 내측 전도성 탄성층은 수직 방향으로 서로 중첩되도록 상기 PCB 조립체의 상면 및 하면에 부착되며 전기전도성 고분자 탄성체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스마트 링.
제2 항에 있어서,
상기 외측 전도성 탄성층 및 상기 내측 전도성 탄성층 각각의 수평 폭 및 수평 면적은 서로 동일한 값을 가지되,
상기 외측 전극 접촉 부재 및 상기 내측 전극 접촉 부재 각각의 수평 폭 및 수평 면적보다 큰 값을 가지는 것을 특징으로 하는 스마트 링.
제1 항에 있어서,
상기 외측 절연성 접착층 및 상기 내측 절연성 접착층은, 경화된 수지(resin)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스마트 링.
제5 항에 있어서,
상기 외측 전극 접촉 부재와 상기 외측 절연성 접착층은, 상기 외측 전도성 탄성층을 사이에 개재하며 서로 이격되고,
상기 내측 전극 접촉 부재와 상기 내측 절연성 접착층은, 상기 내측 전도성 탄성층을 사이에 개재하며 서로 이격되는 것을 특징으로 하는 스마트 링.
제1 항에 있어서,
상기 외측 링과 함께 결합하여 상기 스마트 링의 최외곽을 구성하는 탑 커버;를 더 포함하며, 상기 탑 커버 및 상기 외측 링 각각은 원형 고리 형상의 일부분 및 나머지 부분을 구성하고,
상기 내측 링은 상기 센서부의 보호를 위한 센서 캡이 결합되며 상기 내측 링을 관통하는 캡 홀을 가지는 것을 특징으로 하는 스마트 링.
제7 항에 있어서,
상기 스마트 링은, 상기 센서 캡에 인접하는 위치하는 전극 연결 영역을 가지고, 상기 센서 캡 및 상기 전극 연결 영역은 상기 탑 커버의 반대되는 부분에 위치하고,
상기 외측 전극 접촉 부재, 상기 내측 전극 접촉 부재, 상기 외측 전도성 탄성층, 및 상기 내측 전도성 탄성층은, 상기 전극 연결 영역에 위치하는 것을 특징으로 하는 스마트 링.
제8 항에 있어서,
상기 내측 링은, 상기 캡 홀이 위치하는 부분이 링 형상을 이루는 원 형상의 단면으로부터 안쪽으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 스마트 링.
제1 항에 있어서,
상기 외측 전극 접촉 부재 및 상기 내측 전극 접촉 부재는, 클립 또는 포고 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 링.