시간 지연 소프트 스위치{A time-delay soft switch}
본 발명은 시간 지연 스위치들에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 서로에 대해 상대적인 2 이상의 물질들의 탄성특성들을 이용하는 시간 지연 소프트 스위치에 관한 것이다.
스마트 섬유 애플리케이션들에서, 미리 결정된 시간 지연으로 동작하는 스위치들에 의해서, 어떤 착용가능 전자장치들에 연관된 것들과 같은 전기 디바이스들의 동작을 제어하는 것이 빈번히 바람직하다. 통상적으로, 이러한 종류의 스위치들은 원하는 시간 지연 간격을 얻기 위해서 기계적, 열 및/또는 전기적 수단을 이용한다. 이외 다른 이러한 디바이스들은 시간 지연 기능을 실현하기 위해서 중력에 의해 조작되는 메카니즘들을 이용한다. 이들 통상적인 디바이스들은 제조에 비용이 많이 들 수 있고, 통상적으로 구조가 복잡하며, 예를 들면 전기적으로 구동되거나 스프링으로 조작되는 타이밍 메카니즘들을 포함하는 상당히 많은 수의 동작 구성요소들을 포함하며, 특히 직물 혹은 스마트 섬유 애플리케이션들에서 조작면에서 비실용적인 것으로 흔히 입증되었다. 따라서, 다양한 직물 혹은 섬유들 중 어느 것의 소프트하고 유연한 특성들에 호환되는 저기회로 등을 개방 및/또는 폐쇄하기 위한 시간지연을 할 수 있게 하는 방법 및 디바이스를 도입하는 것이 유용하다. 이러한 디바이스가 구성요소들을 추가함이 없이 각종 직물 랭귀지들 및/또는 시스템들에 호환될 수 있게 하여 영속적 일체화를 할 수 있게 하는 것이 잇점이 있을 것이다.
본 발명의 목적은 2 이상의 물질들의 탄성 특성들을 사용하여 동작하는 시간 지연 스위치를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 다양한 압감 스마트 섬유 애플리케이션들 중 어느 것을 이용하기 위한 시간 지연 스위치를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 착용가능 섬유 애플리케이션에 이음매없이(seamlessly) 일체화될 수 있는 시간 지연 스위치를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 적어도 두 서로 다른 물질들의 탄성 특성들을 통해 선택적으로 연결 및/또는 단절되는 적어도 2개의 도전성 표면들을 갖는 시간 지연 스위치를 제공하는 것이다. 본 발명의 이들 및 다른 목적들 및 잇점들은 제1 탄성 특성들을 갖는 물질로 된 하나 이상의 제1 층들을 구비한 시간 지연 소프트 스위치에 의해 달성된다. 하나 이상의 제1 층들 중 적어도 하나는 적어도 하나의 제1 전기적 도전성 표면(12)을 갖는다. 시간 지연 소프트 스위치는 또한 제2 탄성 특성들을 갖는 물질로 된 하나 이상의 제2 층들을 구비한다. 하나 이상의 제2 층들은 하나 이상의 제3 물질층들에 연결될 수 있고 하나 이상의 제3 층들 중 적어도 하나는 제2 전기적 도전성 표면을 가질 수 있다. 하나 이상의 제1 층들은 하나 이상의 제2 층들 및 하나 이상의 제3 층들을 빈틈없이(closely) 커버한다. 본 발명은 다음의 도면들과 함께 다음의 실시예에 대한 상세한 설명을 참조로 이해된다.
도 1은 제1 상태의 스위치를 도시한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 시간 지연 소프트 스위치의 개략적인 측단면도. 도 2는 제2 상태의 스위치를 도시한, 도 1의 시간 지연 소프트 스위치의 또 다른 개략적인 측단면도. 도 3은 제3 상태의 스위치를 도시한, 도 1의 시간 지연 소프트 스위치의 또 다른 개략적인 측단면도. 도 4는 제1 상태로 복귀된 스위치를 도시한, 도 1의 시간 지연 소프트 스위치의 또 다른 개략적인 측단면도. 도 5는 제1 상태의 스위치를 도시한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 시간 지연 소프트 스위치의 개략적인 측단면도. 도 6은 제2 상태의 스위치를 도시한, 도 5의 시간 지연 소프트 스위치의 또 다른 개략적인 측단면도. 도 7은 제3 상태의 스위치를 도시한, 도 5의 시간 지연 소프트 스위치의 또 다른 개략적인 측단면도. 도 8은 제1 상태로 복귀된 스위치를 도시한, 도 5의 시간 지연 소프트 스위치의 또 다른 개략적인 측단면도.
도면, 특히 도 1을 참조하면, 참조부호 1로 표시한 본 발명의 실시예에 따른 시간 지연 소프트 스위치가 도시되었다. 시간 지연 소프트 스위치(1)는 제1 탄성특성들을 갖는 물질로 된 하나 이상의 제1 층들(10) 및 하나 이상의 제1 층들(10)과는 다른 제2 탄성특성들을 갖는 물질로 된 하나 이상의 제2 층들(20)을 구비한다. 또한, 시간 지연 소프트 스위치(1)는 전기전 도전성 특성이 있고 하나 이상의 제1 층들(10) 및/또는 하나 이상의 제2 층들(20)에 접속되기에 적합한 물질로 된 하나 이상의 제3 층들(30)을 구비할 수도 있다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 면에서, 하나 이상의 제1 층들(10)은 바람직하게는 적어도 하나의 전기적 도전부 및/또는 표면(12)을 구비할 수 있다. 제1 도전성 표면(12)은 하나 이상의 제1 층들(10)의 특성들 혹은 구성을 통해 자체가 도전성일 수 있다. 대안적으로, 혹은 추가로, 제1 도전성 표면(12)은 예를 들면 도전성 잉크와 같은 도전성 코팅을 사용하여 도전성이 있게 할 수도 있다. 제1 도전성 표면(12)은 직접 혹은 간접적으로 전원 및/또는 별도의 전자 디바이스(도시생략)에 연결될 수 있다. 바람직하게, 하나 이상의 제1 물질층들(10)은 바람직하게 어떤 미리 정의된 탄성 특성들을 갖는 다양한 물질들 중 하나로 만들어질 수 있다. 예를 들면, 각종의 폴리우레탄 기반의 물질들이 사용될 수 있다. 하나 이상의 제1 층들(10)에 연관된 탄성도는 제조시 원하는 대로 조정 혹은 수정될 수 있어 바람직하다. 본 발명의 일 면에서, 하나 이상의 제1 층들(10)은 하나 이상의 제2 층 들(20)에 관하여 비교적 큰 혹은 빠른 탄성 복원을 갖는 것이 바람직하다. 그러나, 본 발명의 또 다른 면에서, 하나 이상의 제1 층들(10)은 하나 이상의 제2 층들(20)에 대해 비교적 낮은 탄성 복구 혹은 응답을 가질 수 있다. 하나 이상의 제1 층들(10)은 다양한 구조 중 하나를 가질 수 있다. 예를 들면, 도시된 바와 같이, 하나 이상의 제1 층들(10)은 다양한 알려진 통상적인 방법들 중 어느 것을 사용하여 성형 및/또는 형성되는 비교적 얇은 혹은 평탄한 포움(foam)일 수 있다. 대안적으로, 하나 이상의 제1 층들(10)은 탄성특성을 갖는 섬유들(도시생략)을 사용하여 형성될 수도 있다. 또한, 하나 이상의 제1 층들(10)은 제조 및/또는 사용시 고도의 내구 유연성(예를 들면, 유연성, 탄력성, 내부식성, 등)을 제공하기에 충분히 큰 장력, 무게 및 경도(consistency)를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 하나 이상의 제1 층들(10)은 천연 및/또는 합성일 수 있고, 바람직하게는 통상의 방법들을 사용하여, 사용, 기능 및/또는 미학에 다양한 서로 다른 적용들을 용이하기 하는 다수의 서로 다른 패턴들 및/또는 형태들로 형상, 크기, 및/또는 구성될 수 있다. 하나 이상의 제2 층들(20)에 관하여, 제1 층들(10)에서처럼, 바람직하게는 하나 이상의 제2 층들(20)이 바람직하게 어떤 미리 정의된 탄성특성을 갖는 다양한 물질들 중 하나로부터 형성될 수 있다. 하나 이상의 제2 층들(20)의 탄성특성들은 바람직하게는 하나 이상의 제1 층들(10)의 것들과는 다르다. 하나 이상의 제2 층들(20)에 연관된 탄성도는 체1 층들(10)처럼 제조시 원하는 대로 조정 혹은 수정될 수 있다. 본 발명의 일면에서, 하나 이상의 제2 층들(20)은 하나 이상의 제1 층들(10)에 관하여 비교적 낮은 혹은 느린 탄성 복원을 갖는 것이 바람직하다. 그러나, 본 발명의 또 다른 면에서, 하나 이상의 제2 층들(20)은 하나 이상의 제1 층들(10)에 비해 비교적 큰 탄성 복원 혹은 응답을 가질 수 있다. 하나 이상의 제2 층들(20)은 다양한 구조들 중 하나를 가질 수 있다. 예를 들면, 도시된 바와 같이, 제2 층들(20)은 다양한 알려진 통상적인 방법들을 사용하여 로프트 포움, 성형 및/또는 형성될 수 있다. 대안적으로, 제1 층들(10)에서와 같이, 하나 이상의 제2 층들(20)은 탄성 특성들 혹은 특징들을 가진 섬유들(도시생략)을 사용하여 형성될 수 있다. 또한, 하나 이상의 층들(20)은 제조 및/또는 사용시 고도의 내구 유연성(예를 들면, 유연성, 탄력성, 내부식성, 등)을 제공하기에 충분히 큰 장력, 무게 및 밀도를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 하나 이상의 제2 층들(20)은 천연 및/또는 합성일 수 있고, 바람직하게는 통상의 방법들을 사용하여, 사용, 기능 및/또는 심미에 다양한 서로 다른 적용들을 용이하게 하는 다수의 서로 다른 패턴들 및/또는 형태들로 형상, 크기, 및/또는 구성될 수 있다. 본 발명의 일 면에서, 하나 이상의 제2 층들(20)은 적어도 하나의 제2의 전기적 도전성의 부분 및/또는 표면(22)을 가질 수 있다. 제2 도전성 표면은 자체가 도전성일 수 있고/또는 도전성 잉크와 같은 도전성 코팅을 사용하여 도전성을 갖게 할 수 있다. 제2 도전성 표면은 제2 도전성 표면(12)과 같이, 직접 혹은 간접적으로 전원 및/또는 별도의 전자 디바이스에 연결될 수 있다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 면에서, 바람직하게 전기적으로 도전 성의 물질로 된 하나 이상의 제3 층들(30)은 제2 도전성 표면(22)을 제공하기 위해 하나 이상의 제2 층들(20) 위에 놓인다. 하나 이상의 제3 층들(30)은 적어도 어떤 탄성 특성들을 가질 수 있다. 바람직하게, 하나 이상의 제3 층들(30)에 연관된 어떤 탄성 특성들은 하나 이상의 제2 층들(20)의 것들에 비례적으로 대응한다. 하나 이상의 제3 층들(30)의 도전성 정도 및/또는 탄성도는 제1 층들(10) 및 제2 층들(20)에서와 같이, 제조시 원하는 대로 조정 혹은 수정될 수 있다. 하나 이상의 제3 층들(30)은 바람직하게는 다양한 구조들 중 하나를 가질 수 있다. 예를 들면, 제3 층들(30)은 예를 들면, 짜거나(weaving), 바느질(sewing) 및/또는 뜨개질(knitting)을 하기 위한 알려진 통상적인 방법들을 사용하여 얽게 한 하나 이상의 탄성적으로 도전성의 섬유들로 구성된 섬유 메시(mesh) 혹은 피륙(web)일 수 있다. 도전성 섬유들 및/또는 하나 이상의 제3 층들(30)은 적합한 탄성 특성들 및/또는 제조 및 착용시 고도의 내구 유연성(예를 들면, 유연성, 탄력성, 내부식성,등)을 제공하기에 충분한 큰 장력, 무게 및 밀도를 가질 수 있다. 하나 이상의 제3 층들(30)은 서로 다른 용도에 맞게 다양한 적응에 적합한 다양한 서로 다른 형상들, 크기들 및/또는 구성들을 가질 수 있다. 하나 이상의 층들(30)은 서로 다른 도전율들을 가질 수 있고 예를 들면 금속화된 포일, 도전성 폴리머, 혹은 흑연화 혹은 금속화된 물질을 포함하여, 어떤 적합한 도전성 물질로 만들어질 수 있다. 본 발명의 다양한 면들 중 일부를 확인 및 논하였는데, 사용에서, 시간 지연 소프트 스위치(1)는 다양한 회로 애플리케이션들 중 어느 것에 쉽게 구현될 수 있 다. 예를 들면, 본 발명의 시간 지연 스위치는 다양한 전자 디바이스들 중 어느 하나에 연관된 하나 이상의 전기적 조작들(예를 들면, 파워 온/파워 오프)를 제어 및/또는 아니면 조작을 용이하게 되도록, 착용가능 심박수 모니터와 같은 압력 감지 섬유 애플리케이션의 일부로서, 혹은 압력에 의해 활성화되는 시트 혹은 시트 쿠션의 일부로서 이음매없이 일체화될 수 있다. 이외 다른 및/또는 대안적 애플리케이션들은 본 발명의 범위 내이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따라서, 하나 이상의 제1 층들(10)은 하나 이상의 제2 층들(20) 및/또는 하나 이상의 제3 층들(30)에 비해 더 탄성적으로 민감할 수 있다. 이 실시예에서, 제1 층들(10)은 릴랙스 상태에 있을 때 비교적 촘촘한 혹은 밀집하도록 하나 이상의 제2 층들(20) 및/또는 하나 이상의 제3 층들(30)을 커버하는 것이 바람직하다. 또한 도시된 바와 같이, 제1 도전성 표면(12) 및 제2 도전성 표면(22)은 전기적으로 접속되는 것이 바람직하고 바람직하게 하나 이상의 전자 디바이스들에 연관된 적어도 한 회로를 개방/폐쇄하게 협동할 수 있다. 도 2를 참조하면, 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 도전성 표면들(12, 22)은 예를 들면 스위치(1)가 힘(F)에 의해 가압되었을 때 접촉 및/또는 전기적으로 연결된 상태에 있게 되는 것이 바람직하다. 힘(F)가 제거되어 스위치(1)가 릴리즈된 후 스위치(1)가 이 가압된 상태에 머물러 있는 시간 기간은, 앞에서 언급한 바와 같이, 사용에 다양한 애플리케이션들에 필요한 다양한 타이밍 요건들 중 어느 것을 만족시키게 제조시 조정될 수 있는, 적어도 실질적으로 바람직하게 하나 이상의 제 1 층들(10)의 탄성 복원율에 의존한다. 도 3을 참조하면, 바람직하게 하나 이상의 제1 층들(10)은 여러 층들에 연관된, 적어도 실질적으로 서로 다른 탄성 복원율들, 혹은 상대적 탄성 특성들에 기인하여 하나 이상의 제2 층들(20) 및/또는 하나 이상의 제3 층들(30)보다 빠르게 릴랙스 상태로 복귀한다. 결국, 제1 도전성 표면(12) 및 제2 도전성 표면(22)은 바람직하게는 미리 정의된 시간 기간동안 혹은 하나 이상의 제2 층들(20) 및 하나 이상의 제3 층들(30)이 릴랙스 상태로 복귀할 때까지 단절될 수 있다. 제1 및 제2 도전성 표면들(12, 22)이 단절된 상태에 있는 시간 기간은 바람직하게는 하나 이상의 제2 층들(20) 및/또는 하나 이상의 제3 층들(30)의 탄성 복원율에 관한 하나 이상의 제1 층들(10)의 탄성 복원율에 의존한다. 도 4를 참조하면, 도시된 바와 같이, 바람직하게 일단 하나 이상의 제2 층들(20) 및/또는 하나 이상의 제3 층들(30)이 릴랙스 상태로 복귀하면, 제1 및 제2의 도전성 표면들(12, 22)은 다시 연결될 수 있다. 여러 층들(10, 20, 30)의 탄성 특성들이 서로에 대해 더 혹은 덜 전기적으로 민감하게 조정될 수 있으므로, 제1 및 제2 도전성 표면들(12, 22)이 연결되는 및/또는 단절되는 시간 기간도 마찬가지로 사용의 의도된 애플리케이션에 적합하게 조정될 수 있다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따라서, 하나 이상의 제1 층들(10)은 하나 이상의 제2 층들(20) 및/또는 하나 이상의 제3 층들(30)에 덜 탄성적으로 민감할 수 있다. 이 실시예에서, 도시된 바와 같이, 스위치(1)은 바람직하게는 이전 실시예서와 근본적으로 동일한 구성을 갖는다. 그러나, 이 실시예에서, 바람직하게는 하나 이상의 제1 층들(10)을 하나 이상의 제2 층들(20) 및/또는 하나 이상의 제3 층들(30)로부터 이격시키는 갭(40)이 있게 하여 제1 도전성 표면(12) 및 제2 도전성 표면(22)이 릴랙스 상태에 있을 때 바람직하게 전기적으로 단절되게 하는 것이 바람직하다. 이 실시예의 제1 및 제2 도전성 표면들(12, 22)은 마찬가지로 하나 이상의 전자 디바이스들에 연관된 적어도 한 회로를 개방/폐쇄하게 협동할 수 있는 것에 유의한다. 도 6을 참조하면, 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 도전성 표면들(12, 22)는 예를 들면 힘(F)에 의해 스위치(1)가 가압될 때까지 격리된 및/또는 전기적으로 단절된 상태에 놓이는 것이 바람직하다. 힘(F)이 제거되어 스위치(1)가 릴리즈된 후 스위치(1)가 이 가압된 상태에 머물러 있는 시간 기간은, 앞에서 언급한 바와 같이, 사용에 다양한 애플리케이션들에 필요한 다양한 타이밍 요건들 중 어느 것을 만족시키게 제조시 조정될 수 있는, 적어도 실질적으로 바람직하게 하나 이상의 제1 층들(10)의 탄성 복원율에 의존한다. 도 7을 참조하면, 바람직하게 하나 이상의 제1 층들(10)은 여러 층들에 연관된, 적어도 실실적으로 서로 다른 탄성 복원율들, 혹은 상대적 탄성 특성들에 기인하여 하나 이상의 제2 층들(20) 및/또는 하나 이상의 제3 층들(30)보다 느리게 릴랙스 상태로 복귀한다. 결국, 제1 도전성 표면(12) 및 제2 도전성 표면(22)은 미리 정의된 시간 기간동안 혹은 하나 이상의 제1 층들(10)이 릴랙스 상태로 복귀할 때까지 연결될 수 있는 것이 바람직하다. 제1 및 제2 도전성 표면들(12, 22)이 연결된 상태에 있는 시간 기간은 바람직하게는 하나 이상의 제2 층들(20) 및/또는 하나 이상의 제3 층들(30)의 탄성 복원율에 관한 하나 이상의 제1 층들(10)의 탄성 복원율에 의존한다. 도 8을 참조하면, 도시된 바와 같이, 바람직하게 일단 하나 이상의 제1 층들(10)이 릴랙스 상태로 복귀하면, 제1 및 제2의 도전성 표면들(12, 22)은 다시 단절될 수 있다. 여러 층들(10, 20, 30)의 탄성 특성들이 서로에 대해 더 혹은 덜 전기적으로 민감하게 조정될 수 있으므로, 제1 및 제2 도전성 표면들(12, 22)이 연결되는 및/또는 단절되는 시간 기간도 마찬가지로 사용의 의도된 애플리케이션에 적합하게 조정될 수 있는 것에 유의한다. 본 발명은 특히 바람직한 면들을 참조하여 기술하였으며, 다양한 변경들 및 수정들이 여기 정의된 본 발명의 정신 내에서 행해질 수 있음이 자명할 것이다. |
