KR101458182B1 - 자기 접합 생체전극 센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 생체전극 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 접착층 및 패드 없이 탈부착이 가능한 자기 접합 생체전극 센서에 관한 것이다.

Description

자기 접합 생체전극 센서{bioelectrode sensor for self holding}

본 발명은 생체전극 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 접착층 및 패드 없이 탈부착이 가능한 자기 접합 생체전극 센서에 관한 것이다.

의학 기술의 발달로 인해 인간의 평균 수명은 길어지고 있으나, 이와 동시에 만성질환으로 고통 받는 사람들이 늘어나고 있다. 만성질환의 특징은 질환을 더 빨리 찾아내어 관리하면 할수록 그 예후가 좋다는데 있다. 이에 따라 만성질환자를 빨리 찾아내고, 지속적으로 관리하여 병세의 악화를 막는 데에 의료산업의 초점이 모아지고 있다.

만성질환을 감지하기 위하여 생체신호를 감지하기 위하여 심장박동수, 호흡수와 같은 생체신호는 인체의 건강상태, 이상유무를 가장 간편하게 진단할 수 있는 요소로써, 주로 중환자 및 응급환자, 언제 건강이 악화될지 모르는 노약자들은 생체신호측정기를 인체에 부착하여 지속적으로 생체신호를 체크하게 된다.

일반적으로, 맥파(Mechanocardiogram)란 심음도, 경동맥파, 경정맥파 등 심장의 박동에 따른 흉벽 및 대혈관의 박동을 파형으로 기록한 것을 말한다. 맥파는 심음도와 마찬가지로 소리 에너지를 전기적 에너지로 바꾸어 파형을 기록할 수 있으며, 심장의 기계적 운동을 기록할 수 있다. 이러한 맥파의 종류로는 압맥파와 용적맥파가 있으며, 압맥파는 외부로부터 측정한 측(압)맥파로서, 순수 압맥파(관혈)와 측맥파(비관혈)로 구분된다. 또한, 용적(지선, 지침)맥파는 동맥의 내압 변동으로 생기는 용적변동을 기록한 것으로 지선 및 지침검사에 적용되고, 맥파의 전달시간은 심장에서 지선은 약 0.2초이며, 순환시간은 심장에서 지선까지 약 1~2초이다.

상기와 같이 생체신호를 지속적으로 감지하기 위하여 생체전극 센서를 인체의 피부에 부착하게 되는데, 생체전극 센서는 피부의 부착 방식에 따라 습식전극 타입과 건식전극 타입으로 나뉜다. 습식 전극 타입의 생체전극 센서를 붙이는 경우에는 사용자가 착용하고 있는 시간이 흐름에 따라 피부자극에 의해 피부질환을 유발할 수는 문제점이 있다. 상기와 같은 습식전극 타입의 생체전극 센서가 갖는 문제점을 해소코자 건식전극 타입의 생체전극 센서가 사용되는데, 도 1 및 도 2는 건식전극 타입의 생체전극 센서를 개념적으로 도시한 것이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 건식전극 타입 생체전극 센서는 일반적으로 기판(3)에 형성된 구멍에 건식전극(1)이 삽입되고, 그 건식전극(1)의 후단에 형성된 전극패드(4)에 리드선(2)이 연결된 구조를 가진다. 상기와 같은 구조의 건식전극 타입의 생체전극 센서는 피부와의 접합을 위해 도 1에서와 같이 접합패드(5)가 이용되거나 도 2에서와 같이 접합층(6)이 추가적으로 이용된다. 상기와 같이 건식전극을 이용하는 경우에는 건식 전극과의 접합을 위해 접합 패드(5)나 접합층(6)을 이용하기 때문에 건식 전극을 이용한 생체전극 센서는 사용자에 탈착하는 과정에서 번거로움이 있으며, 대부분 일회용으로 사용되기 때문에 자원이 낭비되는 문제점이 있다.
[특허문헌]
1. 출원번호 KR-2012-0106016, 인하대학교 산학협력단, 다중 스터브 전극 구조의 건식 생체전극센서 및 이의 제조방법
2. 출원번호 KR-2012-0004097, 계명대학교 산학협력단, 다중 건식전극을 포함하는 생체 임피던스 측정 센서 및 이를 포함하는 센서 모듈, 생체 임피던스 측정 시스템, 및 생체 임피던스 측정 방법
3. 출원번호 KR-2012-0110653, 인하대학교 산학협력단, 근전도 센서 및 그 제조 방법
4. 출원번호 US-1994-210757, MCLAUGHLIN JAMES ANDREW, Profiled biosignal electrode device

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 연구 노력한 결과 종래 생체전극 센서가 갖는 문제점을 해결함으로써 본 발명을 완성하였다.

따라서 본 발명의 목적은 장시간 부착하여도 피부자극이 없도록 건식 전극을 사용함으로써 편의성을 증대시킬 수 있으며, 기판에 접합 홈을 형성하여 별도의 접합층 및 패드 없이 부착이 가능하고 용이하게 탈착할 수 있는 자기 접합 생체 전극센서를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 일회용 전극을 사용하지 않아 장시간 사용이 가능하고, 자원의 낭비를 줄일 수 있는 자기 접합 생체 전극 센서를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술된 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 먼저 본 발명은 기판의 일면으로 말단이 노출되게 복수개의 건식전극이 배열되고, 말단의 반대단인 후단에 전극패드가 구비되고, 상기 전극패드에는 리드선이 연결되며, 상기 리드선과 상기 건식전극은 서로 전기적으로 연결된 생체전극 센서에 있어서, 상기 건식전극의 말단이 노출된 상기 기판의 일면에는 복수개의 접합홈이 형성된 것을 특징으로 하는 자기 접합 생체전극 센서를 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 기판의 접합홈은 상기 기판의 일면에 에칭 기법으로 제조된다.

삭제

본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 갖는다.

먼저, 본 발명에 의하면 장시간 부착하여도 피부자극이 없도록 건식 전극을 사용함으로써 편의성을 증대시킬 수 있으며, 기판에 접합 홈을 형성하여 별도의 접합층 및 패드 없이 부착이 가능하고 용이하게 탈착할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면 일회용 전극을 사용하지 않아 장시간 사용이 가능하고, 자원의 낭비를 줄일 수 있다.

도 1은 종래의 접합패드를 이용하여 맥파를 감지하는 생체전극 센서의 개념도이다.
도 2는 종래의 접합층을 이용하여 맥파를 감지하는 생체전극 센서의 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 자기 접합 생체 전극센서의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 자기 접합 생체 전극센서의 하부 단면도이다.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.

이하 첨부한 도면 및 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.

그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 본 발명을 설명하기 위해 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 자기 접합 생체 전극 센서(100)는 기판(30)의 일면으로 말단이 노출되게 복수개의 건식전극(10)이 배열되고, 그 건식전극(10)이 리드선(20)과 전기적으로 연결된 생체전극 센서에 있어서, 상기 건식전극(10)의 말단이 노출된 상기 기판(30)의 일면에는 복수개의 접합홈(31)이 형성되어 구성된다. 이때 상기 건식 전극(10)은 상기 기판(30)에 형성된 구멍에 삽입되고, 상기 건식 전극(10)의 후단에 형성되고, 상기 건식 전극과 상기 리드선(20)을 연결하는 전극패드(40)를 포함하여 구성된다.

이러한 자기 접합 생체 전극 센서(100)는 심전도, 혈당, 혈압, 맥박, 또는 근전도 측정용 센서일 수 있으며, 종래의 생체신호를 측정하는 센서와 동일한 방식으로 생체신호를 측정할 수 있다.

또한 상기 기판(30)은 PDMS(Poly dimethyl siloxane), 폴리 카보네이트(Poly carbonate), PMMA(Poly methyl methacrylate), COC(Cyclo olefin copolymer), 폴리이미드(Polyimide), 파릴린(Parylene) 중 어느 하나로 구성되거나 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.

상기 기판(30)의 접합 홈(31)을 형성할 수 있는 방법이면 제한은 없으나, 상기 기판의 접합홈(31)은 상기 기판(30)의 일면에 에칭 기법으로 제조될 수 있다. 보다 바람직하게는 화학적인 수용액을 이용하는 화학적 에칭 기법 및 진공 중에서 이온 또는 가스에 의해 에칭하는 건식 에칭 기법을 이용하여 균일하고 재현성 있는 접합 홈(31)을 형성할 수 있다.

또한 상기 접합 홈(31)은 여러 가지 형태로 구성될 수 있으나, 도 4에 도시된 바와 같이 환형으로 형성되며 상기 기판(30)의 바닥면에 균등한 간격으로 반복 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성된 접합홈(31)은 사용자의 피부에 대고 누르면 복수개의 접합 홈(31)이 진공상태가 됨과 동시에 사용자의 피부에 밀착 고정되는 역할을 할 수 있다. 즉 복수개의 접합 홈(31)이 빨판 기능을 하기 때문에 별도의 접합층 및 패드 없이 사용자의 피부에 부착이 가능하고 용이하게 탈착할 수 있다.

또한 상기 기판(30) 상에는 복수개의 건식 전극(10)이 설치된다. 상기 건식 전극들(10) 사이의 전기적 특성의 차이로부터 생체 신호를 검출할 수 있다. 건식 전극들(10)과 사용자의 피부 사이에 발생하는 전기적 인터페이싱(interfacing)에 기초하여 건식 전극들(10)간에는 전기적 특성의 차이가 발생되고, 자기 접합 생체전극 센서(100)는 이러한 건식 전극들 간의 전기적 특성의 차이를 검출한다. 일반적으로, 이러한 전기적 특성은 전위이고, 전기적 특성의 차이는 전위차일 수 있다. 즉 자기 접합 생체 전극 센서(100)는 건식 전극들(10)의 전기적 특성 차이로부터 생체 신호를 생성한다. 일반적으로, 자기 접합 생체 전극 센서(100)는 검출된 전기적 특성 차이를 신호 프로세싱을 통해 가공하여 생체 신호를 생성한다.

이러한 신호 프로세싱의 대표적인 예들에는 검출된 신호로부터의 잡음 제거(noise filtering), 검출된 신호를증폭하는 증폭(amplifying), 증폭된 아날로그 형태의 신호들을 디지털 형태의 신호들로 변환하는 A/D 컨버팅(analog-to-digital converting), 이와 같은 디지털 형태의 신호들에 대한 연산 등이 포함된다. 따라서, 자기 접합 생체 전극 센서(100)는 신호 프로세싱을 위해 증폭기, A/D 컨버터, 연산기, 노이즈 필터 등을 포함할 수 있다.

또한 자기 접합 생체 전극 센서(100)로부터 검출된 생체 신호는 표시 장치로 전달되고, 표시 장치는 이러한 생체신호를 표시한다. 이러한 표시 장치의 일 예에는 생체 신호를 스크린 또는 종이 위에 디스플레이하는 장치가 포함될 수 있다.

상술한 구성으로 인하여, 본 발명에 따른 자기 접합 생체 전극 센서(100)는 기판(30)에 접합 홈(31)을 형성하여 별도의 접합층 및 패드 없이 부착이 가능하고 용이하게 탈착할 수 있으며, 일회용 전극을 사용하지 않아 장시간 사용이 가능하고, 자원의 낭비를 줄일 수 있다 .

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

100 : 자기 접합 생체전극 센서
10 : 건식 전극 20 : 리드선
30 : 기판 31 : 접합 홈
40 : 전극패드

Claims (2)

1. 기판의 일면으로 말단이 노출되게 복수개의 건식전극이 배열되고, 말단의 반대단인 후단에 전극패드가 구비되고, 상기 전극패드에는 리드선이 연결되며, 상기 리드선과 상기 건식전극은 서로 전기적으로 연결된 생체전극 센서에 있어서,
   상기 건식전극의 말단이 노출된 상기 기판의 일면에는 복수개의 접합홈이 형성된 것을 특징으로 하는 자기 접합 생체전극 센서.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 기판의 접합홈은 상기 기판의 일면에 에칭 기법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 자기 접합 생체전극 센서.

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