• 센서학회지
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• 제33권1호
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• pp.7-11
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• 2024

Soft-pressure sensors have numerous applications in soft robotics, biomedical devices, and wearable smart devices. Herein, we present a highly sensitive electronic skin device with an isotropic wrinkled pressure sensor. A conductive ink for soft pressure sensors is produced by a solution process using polydimethylsiloxane (PDMS), poly 3-hexylthiophene (P3HT), carbon black, and chloroform as the solvents. P3HT provides high reproducibility and conductivity by improving the ink dispersibility. The conductivity of the ink is optimized by adjusting the composition of the carbon black and PDMS. Soft lithography is used to fabricate a conductive elastic structure with an isotropic wrinkled structure. Two conductive elastic structures with an isotropic wrinkle structure is stacked to develop a pressure sensor, and it is confirmed that the isotropic wrinkle structure is more sensitive to pressure than when two elastic structures with an anisotropic wrinkle structure are overlapped. Specifically, the pressure sensor fabricated with an isotropic wrinkled structure can detect extremely low pressures (1.25 Pa). Additionally, the sensor has a high sensitivity of 15.547 kpa^-1 from 1.25 to 2500 Pa and a linear sensitivity of 5.15 kPa^-1 from 2500 Pa to 25 kPa.

• 센서학회지
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• 제21권2호
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• pp.121-126
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• 2012

Piezoresistive type contact force sensor array is fabricated by (111) Silicon bulk micromachining for continuous blood pressure monitoring. Length and width of the unit sensor structure is $200{\mu}m$ and $190{\mu}m$, respectively. The gap between sensing elements is only $10{\mu}m$. To achieve wafer level packaging, the sensor structure is capped by PDMS soft cap using wafer molding and bonding process with $10{\mu}m$ alignment precision. The resistance change over contact force was measured to verify the feasibility of the proposed sensor scheme. The maximum measurement range and resolution is 900 mm Hg and 0.57 mm Hg, respectively.

• 센서학회지
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• 제32권1호
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• pp.31-38
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• 2023

Three-dimensional (3D) micro/nanostructures based on soft elastomers have received extensive attention in recent years, owing to their potential and advanced applicability. Designing and fabricating 3D micro/nanostructures are crucial for applications in diverse engineering fields, such as sensors, harvesting devices, functional surfaces, and adhesive patches. However, because of their structural complexity, fabricating soft-elastomer-based 3D micro/nanostructures with a low cost and simple process remains a challenge. Bio-inspired designs that mimic natural structures, or replicate their micro/nanostructure surfaces, have greatly benefited in terms of low-cost fabrication, scalability, and easy control of geometrical parameters. This review highlights recent advances in 3D micro/nanostructures inspired by nature for diverse potential and advanced applications, including flexible pressure sensors, energy-harvesting devices based on triboelectricity, superhydrophobic/-philic surfaces, and dry/wet adhesive patches.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제24권4호
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• pp.363-367
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• 2003

인공무릎관절의 수명에 직접적인 영향을 주는 인자는 접촉면에 대한 접촉면적과 압력분포이다 따라서. 이에 대한 실험적인 평가가 필요하였고 knee simulator 혹은 K-scan sensor를 포함한 시스템과 같은 많은 연구가 진행되어 왔다. 그러나 지금까지 보행주기에 따른 연속적인 인공관절 운동에 대한 접촉면의 압력분포를 실시간으로 분석한 연구는 미흡하다 따라서 본 연구의 목적은 보행주기를 모사하는 simulator와 I-scan을 이용하여 연속적인 동작에 따른 접촉면의 압력분포를 분석함에 있다. 본 연구의 목적을 이루기 위해서 생체내 인공관절 환경을 정확히 표현할 수 있는 knee simulator를 제작하였다. 네 방향의 자유도를 갖고 있는 본 simulator는 soft tissue의 기능을 포함하고 있고 PC Program을 통하여 압축하중과 femoral component의 굴곡각을 조절할 수 있다. 본 시스템의 I-scan sensor는 보행주기에 따른 압력분포를 분석할 수 있다. 보행주기에 대한 압력분포는 압축하중곡선에 따라 주요하게 변화함을 알 수 있고 운동성에 영향을 쿠는 압력중심의 위치도 변한다는 것을 알 수 있다. 따라서 본 연구에서 제작한 knee simulator는 보행주기 같은 특정의 운동정보를 이용하여 접촉면의 압력분포 및 운동성 같은 기계적 성능을 평가할 수 있고 형상 설계를 위한 기초 자료를 제공할 수 있다.

• 세라미스트
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• 제22권1호
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• pp.4-16
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• 2019

Recently, wearable sensors have received considerable attention in a variety of research fields and industries as the importance of wearable healthcare systems, soft robotics and bio-integrated devices increased. However, expensive and complex processes are hindering the commercialization of wearable sensors. Nanoparticle presents some of solutions to these problems as its adjustable for processability and tunable properties. In this paper, the recent development of nanoparticle based pressure and strain sensors was reviewed, and a discussion on their strategies to overcome the conventional limitation and operating principles is presented.

• 한국가스학회지
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• 제2권3호
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• pp.49-53
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• 1998

온라인 가스 크로마토그래피와 같은 실시간 분석기기는 데이터 채취 및 분석과정의 시간이 오래 걸려 측정 신뢰성이 낮으며 또한 설치 및 보수비용이 많이 들어서, 실제 가스 산업 공정에서는 온도, 압력과 같은 공정의 운전 변수들을 이용하여 간접적으로 가스의 성분 및 양을 감지하는 소프트 센서에 관한 연구가 활발하게 진행 중이다. 본 연구에서는 데이터 기반 소프트 센서의 설계에 있어서 공정 데이터가 갖는 패턴을 잘 반영하여 추정 능력을 높이는 내적 조합모델 PLS를 제안하고, 이를 산업체의 농도 추정 목적으로 적용하였다. 제안된 PLS모델은 기존에 제시된 모델들보다 뛰어난 추정 능력을 보였다.

• 공업화학전망
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• 제21권1호
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• pp.3-18
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• 2018

전자피부(Electronic skin)는 외부 환경과의 상호작용하는 인간 피부의 기능을 대체하여 외부 자극 신호를 전기적 신호로 변환하는 센서들로 이루어진 인공피부로써, 최근 인간과 전자기기 간의 인터페이스에 대한 관심이 급증하면서 이에 대한 많은 연구들이 진행되고 있다. 그중에서도 피부의 주된 기능인 외부 물리적 자극을 인지하는 촉각을 모방하는 촉각센서는 많은 발전을 거쳐 왔으며, 한계를 극복하고자 다양한 연구들이 진행되고 있다. 촉각센서는 압력, 인장, 굽힘과 같은 물리적 자극에 반응하며, 물리적 자극 신호를 아날로그 및 디지털 신호로 변환하여 인지하는 연구들이 폭넓게 개발되고 있다. 또한, 소자의 구조에 따라 물리적 자극을 전달하는 다양한 변환 방식들이 있으며, 최근에는 각 신호 변환 방식의 민감도, 반응속도, 자극 인지 범위 등의 한계점을 극복하고, 소재의 기계적 물성을 향상시키기 위해 소재의 변형을 주거나 생체의 기관 구조 및 외부 자극 인지 원리 등을 모사한 연구들이 많은 관심을 받고 있다. 본 기고에서는 이러한 촉각센서의 물리적 자극 신호 변환 방식과 소재 변형 및 생체 모사를 통한 다양한 연구들을 소개하고자 하며, 이를 통하여 촉각센서의 나아갈 방향을 제시하고자 한다.

• 전기학회논문지
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• 제64권6호
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• pp.940-947
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• 2015

A Sitting posture is a very important issue for moderns who is mostly sedentary. Also, a wrong sitting posture causes back-pain and spinal disease. Many researchers have been proposed numerous approaches that classifying and monitoring for a sitting posture. In this paper, we proposed a real-time sitting posture monitoring system that was developed to measure pressure distribution in the human body. The proposed system consists of a pressure sensing module (six pressure sensors), data acquisition and processing module, a communication module and a display module for an individual sitting posture monitoring. The developed monitoring system can classify into five sitting postures, such as a correct sitting, sitting on forward inclination, leaning back sitting, sitting with a right leg crossed and a left leg crossed. In addition, when a user deviates from the correct posture, an alarm function is activated. We selected two kinds of chairs, one is rigid material and fixed form, the other one is a soft material and can adjust the height of a chair. In the experiments, we observed appearance changes for subjects in consequence of a comparison between before the correction of posture and after the correction of posture when using the proposed system. The data from twenty four subjects has been classified with a proposed classifier, achieving an average accuracy of 83.85%, 94.56% when the rigid chair and the soft chair, respectively.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제21권2호
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• pp.213-218
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• 2000

Pressure distributions of the soft tissue are valuable for understanding and diagnosing the disease characteristics due to the mechanical loading. Our system measures dynamic pressure distributions in real-time under the general PC environment, and analyzes various foot disorders. Main features of the developed system are as follows: (1) With the resistive pressure sensor matrix of 40${\times}$40 cells, the data is sent to the PC with the maximum sampling rate of 40 frames/sec. (2) For each frame, contact area, pressure and force are analyzed by graphic forms. Thus, various biomechanical parameters are easily determined at specific areas of interests. (3) A certain stance phase can be chosen for the analysis from the continuous walking, and the detailed biomechanical analysis can be done according to an arbitrary line dividing anterior/posterior or medial/lateral plantar areas. (4) The center of pressure (COP) is calculated and traced from the pressure distribution data, and thus the movement of the COP is monitored in detail. A few experiments revealed that our system successfully measured the dynamic plantar distribution during normal walking.

• 전기전자학회논문지
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• 제26권2호
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• pp.249-256
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• 2022

대퇴의족은 절단하지를 대체하여 보행을 수행하는 기기이며, 불연속적으로 변하는 보행 환경에 대응하기 위해 사용자의 의도 제공을 통한 보행 모드 변경을 요구한다. 외부의 제어 기기 없는 자연스러운 보행 모드 변경을 위한 요구로 절단 부위와 직접 접촉하는 소켓 내부의 생체 역학적 특징을 통해 사용자의 의도를 검출하는 연구가 수행되어 왔다. 하지만 아직까지 절단 부위의 신체 및 소켓 내부 환경에 적합한 센서 시스템의 요구가 남아있다. 따라서 본 연구에서는 절단 부위의 신체 특성에 적합하고 소켓 내부 온습도 조건에 영향을 받지 않으며 다양한 크기의 제작이 쉬운 필름 형태의 센서 시스템을 제안하였다. 제안된 센서는 Velostat 필름으로 제작되었으며 크기에 따라 달라지는 압력 계측 특성이 고려되었다. 실험을 통해 착용자의 의도적인 자세 수행에 의한 소켓 내부 압력 변화를 계측하였으며 보행 모드 변경 의도 검출의 가능성을 확인하였다.