KR101554501B1 - 다층 구조를 가지는 인체 유사 팬텀 및 이를 이용한 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정 방법 - Google Patents

다층 구조를 가지는 인체 유사 팬텀 및 이를 이용한 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인체 유사 팬텀에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 인체 피부의 유전율 및 도전율을 가지는 성분으로 구성된 인체 피부 유사 팬텀층; 및 상기 인체 피부 유사 팬텀층의 상측에 구비되고 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 및 통신 상태를 검정하기 위한 신호를 센싱하는 신호 측정 센서층을 포함하여 구성되는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 다층 구조를 가지는 인체 유사 팬텀 및 이를 이용한 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정 방법에 따르면, 인체 피부의 유전율 및 도전율을 가지는 성분으로 구성된 인체 피부 유사 팬텀층, 및 인체 피부 유사 팬텀층의 상측에 구비되고 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 및 통신 상태를 검정하기 위한 신호를 센싱하는 신호 측정 센서층을 적층하여 구성하고, 실시예에 따라서는, 신호 측정 센서층 상측에 인체 내 지방, 근육 및 혈액을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 인체 조직의 유전율 및 도전율을 가지는 성분으로 구성되는 적어도 하나 이상의 인체 조직 유사 팬텀층을 더 적층함으로써, 더욱 정확한 검정이 가능하고, 인체 내의 각기 다른 전자전기적 특징을 하나의 인체 팬텀으로 재현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 인체 피부 유사 팬텀층을 인체 피부 유사 팬텀층 전체 중량을 기준으로, 소디움 클로라이드 2 내지 3중량%, 수크로오스 71 내지 73중량%, 아가로오스 0.7 내지 0.9 중량%, 및 정제수 24 내지 25 중량%를 포함하여 구성함으로써, 인체 피부와 적합도가 매우 높아 정확한 검정이 가능하다.

Description

다층 구조를 가지는 인체 유사 팬텀 및 이를 이용한 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정 방법{HUMAN PHANTOM HAVING MULTI LAYERED STRUCTURE AND TEST METHOD FOR PHYSIOLOGICAL SIGNAL ACQUISITION AND COMMUNICATION STATUS USING THEREOF}
본 발명은 인체 유사 팬텀에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 다층 구조를 가지는 인체 유사 팬텀 및 이를 이용한 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정 방법에 관한 것이다.
인체 유사 팬텀(Phantom)이란, 인체 내부 전자파 분포와 인체 조직의 비흡수율(Specific Absorption Rate) 조사 분석 등 생체 시스템 연구에 대체물로 사용되는 모형을 말한다. 인체가 받는 전자파의 양적 평가는 비흡수율에 의해 행해지는데, 실제로 이를 측정하는 것은 곤란하기 때문에 인체와 똑같은 소위 팬텀을 만들어, 전자파를 조사했을 때 팬텀 내의 전계나 온도 상승 측정, 동물 실험, 전자계 해석에 의한 추정 등을 수행한다. 인체 조직 구조와 유사한 크기의 외형을 가지고 각 측정 주파수에 있어서 인체 조직의 유전율 및 도전율, 밀도를 가지는 성분으로 구성된다. 인체는 피부, 지방, 근육, 피, 심장, 뇌 등의 조직 성질에 따라 유전율, 도전율 및 밀도가 상이하다. 따라서 인체 유사 팬텀은 이와 같은 인체 조직의 유전율, 도전율 등을 고려하여 개발되고 있다(특허출원 제10-1998-0035427호, 실용신안등록출원 제20-2003-0026265호, 특허출원 제10-2012-0157179호 등 참조).
그러나 종래의 인체 유사 팬텀들은 단층으로 구성되어 인체 내의 각기 다른 전자기적 특징을 한 번에 재현하기 어려웠다. 또한, 인체 전자파 등은 외부에서 피부를 거쳐 인체 내부로 전달되고, 인체 내에 삽입되는 의료기기의 통신 등을 위한 전자기적 신호도 역시 인체 피부를 거쳐 측정되는 것이다. 따라서 인체 내부 신호를 측정하기 위해서는 인체 피부의 유전율 및 도전율을 만족하는 층의 존재가 필요한데, 이 층의 유전율 및 도전율 정확도가 매우 중요하다. 이에 본 발명자들은 종래의 단순한 단층적 인체 팬텀과 달리 다층구조를 형성하되 인체 피부와 적합도가 높은 층을 구비하는 새로운 개념의 인체 유사 팬텀 및 이를 이용한 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정 방법을 개발하였다.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 인체 피부의 유전율 및 도전율을 가지는 성분으로 구성된 인체 피부 유사 팬텀층, 및 인체 피부 유사 팬텀층의 상측에 구비되고 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 및 통신 상태를 검정하기 위한 신호를 센싱하는 신호 측정 센서층을 적층하여 구성하고, 실시예에 따라서는, 신호 측정 센서층 상측에 인체 내 지방, 근육 및 혈액을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 인체 조직의 유전율 및 도전율을 가지는 성분으로 구성되는 적어도 하나 이상의 인체 조직 유사 팬텀층을 더 적층함으로써, 보다 정확한 검정이 가능하고, 인체 내의 각기 다른 전자전기적 특징을 하나의 인체 팬텀으로 재현할 수 있는, 다층 구조를 가지는 인체 유사 팬텀 및 이를 이용한 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 인체 피부 유사 팬텀층을 인체 피부 유사 팬텀층 전체 중량을 기준으로, 소디움 클로라이드 2 내지 3중량%, 수크로오스 71 내지 73중량%, 아가로오스 0.7 내지 0.9 중량%, 및 정제수 24 내지 25 중량%를 포함하여 구성함으로써, 인체 피부와 적합도가 매우 높아 정확한 검정이 가능한, 다층 구조를 가지는 인체 유사 팬텀 및 이를 이용한 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 다층 구조를 가지는 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정용 인체 유사 팬텀은,
인체 피부의 유전율 및 도전율을 가지는 성분으로 구성된 인체 피부 유사 팬텀층; 및
상기 인체 피부 유사 팬텀층의 상측에 구비되고 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 및 통신 상태를 검정하기 위한 신호를 센싱하는 신호 측정 센서층을 포함하여 구성되는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 인체 피부 유사 팬텀층은,
소디움 클로라이드, 수크로오스, 아가로오스 및 정제수를 포함하여 구성될 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 인체 피부 유사 팬텀층은,
상기 인체 피부 유사 팬텀층 전체 중량을 기준으로,
소디움 클로라이드 2 내지 3중량%, 수크로오스 71 내지 73중량%, 아가로오스 0.7 내지 0.9 중량%, 및 정제수 24 내지 25 중량%를 포함하여 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 신호 측정 센서층 중앙부에,
무선 전력 전송 신호를 측정하는 신호 측정 센서가 매설 구비될 수 있다.
바람직하게는, 상기 인체 유사 팬텀은,
상기 신호 측정 센서층 상측에 적층되어 구비되는 적어도 하나 이상의 인체 조직 유사 팬텀층을 더 포함하고,
상기 인체 조직 유사 팬텀층은,
상기 인체 내 지방, 근육 및 혈액을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 인체 조직의 유전율 및 도전율을 가지는 성분으로 구성될 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 다층 구조를 가지는 인체 유사 팬텀을 이용한 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정 방법은,
(1) 소디움 클로라이드, 수크로오스, 아가로오스 및 정제수를 미리 정해진 성분비로 혼합하여 인체 피부의 유전율 및 도전율을 가지는 인체 피부 유사 팬텀층을 제조하는 단계; 및
(2) 상기 단계 (1)에서 제조된 인체 피부 유사 팬텀층의 상측에, 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 및 통신 상태를 검정하기 위한 신호를 센싱하는 신호 측정 센서층을 적층하는 단계;
(3) 상기 인체 피부 유사 팬텀층 하부에 무선 전력 송신 패드를 위치시키는 단계; 및
(4) 상기 신호 측정 센서층에 매설 구비된 무선 전력 전송 신호를 측정하는 신호 측정 센서를 이용하여 무선 전력 전송 효율을 측정하는 단계를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 단계 (2) 이후에,
(2-1) 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정 대상 조직에 대응되는 유전율 및 도전율을 도출하는 단계; 및
(2-2) 상기 신호 측정 센서층 상측에, 상기 단계 (3-1)에서 도출한 유전율 및 도전율을 가지는 성분으로 구성된 인체 조직 유사 팬텀층을 적층하는 단계를 더 포함하되,
상기 인체 조직 유사 팬텀층은,
상기 인체 내 지방, 근육 및 혈액을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 인체 조직의 유전율 및 도전율을 가지는 성분으로 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 단계 (1)는,
상기 인체 피부 유사 팬텀층 전체 중량을 기준으로, 소디움 클로라이드 2 내지 3중량%, 수크로오스 71 내지 73중량%, 아가로오스 0.7 내지 0.9 중량%, 및 정제수 24 내지 25 중량%를 혼합하여 인체 피부 유사 팬텀층을 제조하는 단계일 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는 다층 구조를 가지는 인체 유사 팬텀 및 이를 이용한 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정 방법에 따르면, 인체 피부의 유전율 및 도전율을 가지는 성분으로 구성된 인체 피부 유사 팬텀층, 및 인체 피부 유사 팬텀층의 상측에 구비되고 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 및 통신 상태를 검정하기 위한 신호를 센싱하는 신호 측정 센서층을 적층하여 구성하고, 실시예에 따라서는, 신호 측정 센서층 상측에 인체 내 지방, 근육 및 혈액을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 인체 조직의 유전율 및 도전율을 가지는 성분으로 구성되는 적어도 하나 이상의 인체 조직 유사 팬텀층을 더 적층함으로써, 보다 정확한 검정이 가능하고, 인체 내의 각기 다른 전자전기적 특징을 하나의 인체 팬텀으로 재현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 인체 피부 유사 팬텀층을 인체 피부 유사 팬텀층 전체 중량을 기준으로, 소디움 클로라이드 2 내지 3중량%, 수크로오스 71 내지 73중량%, 아가로오스 0.7 내지 0.9 중량%, 및 정제수 24 내지 25 중량%를 포함하여 구성함으로써, 인체 피부와 적합도가 매우 높아 정확한 검정이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다층 구조를 가지는 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정용 인체 유사 팬텀의 구조를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다층 구조를 가지는 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정용 인체 유사 팬텀에서 인체 피부 유사 팬텀층의 성분비를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 다층 구조를 가지는 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정용 인체 유사 팬텀을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 다층 구조를 가지는 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정용 인체 유사 팬텀을 이용하여 무선 전력 전송 효율을 측정하는 장면을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다층 구조를 가지는 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정용 인체 유사 팬텀의 구조를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다층 구조를 가지는 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정용 인체 유사 팬텀의 구조를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 다층 구조를 가지는 인체 유사 팬텀을 이용한 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정 방법의 흐름을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다층 구조를 가지는 인체 유사 팬텀을 이용한 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정 방법의 흐름을 도시한 도면.
도 9는 Sucrose 함량에 따른 도전율 변화량 측정 결과를 도시한 도면.
도 10은 Nacl 함량에 따른 도전율 변화량 측정 결과를 도시한 도면.
도 11은 Nacl 함량에 따른 유전율 변화량 측정 결과를 도시한 도면.
도 12는 Sucrose 함량에 따른 유전율 변화량 측정 결과를 도시한 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일 또는 유사한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다층 구조를 가지는 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정용 인체 유사 팬텀의 구조를 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 다층 구조를 가지는 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정용 인체 유사 팬텀은, 인체 피부 유사 팬텀층(100) 및 신호 측정 센서층(200)을 포함하여 구성될 수 있다.
인체 피부 유사 팬텀층(100)은, 인체 피부의 유전율 및 도전율을 가지는 성분으로 구성될 수 있다. 인체 피부의 유전율은 46.7±5%(49.03~44.37)이고, 인체 피부의 도전율은 0.69±5%(0.72~0.66)일 수 있다. 따라서 인체 피부 유사 팬텀층(100)은 유전율 46.7±5%(49.03~44.37), 도전율 0.69±5%(0.72~0.66)를 가지는 성분으로 구성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다층 구조를 가지는 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정용 인체 유사 팬텀에서 인체 피부 유사 팬텀층의 성분비를 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 다층 구조를 가지는 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정용 인체 유사 팬텀에서 인체 피부 유사 팬텀층(100)은, 소디움 클로라이드(Sodium Chloride, Nacl), 수크로오스(Sucrose), 아가로오스(Agarose) 및 정제수(DI-Water)를 포함하여 구성될 수 있다. 유전율은 수크로오스를 통하여 조절될 수 있고, 도전율은 소디움 클로라이드를 통하여 조절될 수 있으며, 용액의 점도를 높이기 위해서 아가로오스를 첨가할 수 있다. 구체적으로, 인체 피부 유사 팬텀층 전체 중량을 기준으로, 소디움 클로라이드 2 내지 3중량%, 수크로오스 71 내지 73중량%, 아가로오스 0.7 내지 0.9 중량%, 및 정제수 24 내지 25 중량%를 포함하여 구성될 수 있다. 가장 바람직한 성분비는 소디움 클로라이드 2.48중량%, 수크로오스 72.42중량%, 아가로오스 0.8 중량%, 및 정제수 24.30중량%일 수 있다.
신호 측정 센서층(200)은, 인체 피부 유사 팬텀층의 상측에 구비되고 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 및 통신 상태를 검정하기 위한 신호를 센싱할 수 있다. 신호 측정 센서층(200) 중앙부에는 무선 전력 전송 신호를 측정하는 신호 측정 센서(210)가 매설 구비되어 인체 외부 무선 전력 송신 신호가 인체 내부에 어떠한 영향을 미치는지를 검정할 수 있다. 즉, 무선 전력 전송을 이용하는 의료기기의 전송 효율을 확인할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 다층 구조를 가지는 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정용 인체 유사 팬텀을 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 다층 구조를 가지는 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정용 인체 유사 팬텀의 하부에 무선 전력 송신 패드를 위치시키고, 신호 측정 센서층(200)에 구비된 신호 측정 센서(210)로 무선 전력 전송 효율을 측정할 수 있다. 무선 전력 주파수는 13.56MHz, 10MHz 등일 수 있고, 인체 피부 유사 팬텀층(100)은 이 주파수대를 고려하여 제작될 수 있다. 본 발명에서 제안하고 있는 인체 팬텀을 이용하여 밀폐성, 통신 품질, 무선 충전 등의 상태를 검증할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 다층 구조를 가지는 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정용 인체 유사 팬텀을 이용하여 무선 전력 전송 효율을 측정하는 장면을 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 신호 측정 센서층(200)에 매설 구비되는 신호 측정 센서(210)는 양단이 외부로 돌출되어 구비될 수 있고, 돌출된 양단에 신호 측정 장치를 연결시켜 신호를 측정할 수도 있다. 일례로 생체 신호는 양쪽 끝의 전극을 통하여 인체 팬텀에 신호가 인가되고, 측정 가능한 의료기기가 그 신호를 획득하여 통신을 검증할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다층 구조를 가지는 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정용 인체 유사 팬텀의 구조를 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 다층 구조를 가지는 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정용 인체 유사 팬텀은, 신호 측정 센서층(200) 상측에 적층되어 구비되는 적어도 하나 이상의 인체 조직 유사 팬텀층(300)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 인체 조직 유사 팬텀층(300)은 인체 내 지방, 근육 및 혈액을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 인체 조직의 유전율 및 도전율을 가지는 성분으로 구성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다층 구조를 가지는 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정용 인체 유사 팬텀의 구조를 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 인체 조직 유사 팬텀층(300)은 인체 지방 유사 팬텀층, 인체 근육 유사 팬텀층 등으로 구성될 수 있고, 이와 같은 다층 구조를 채택함으로써, 인체 내의 각기 다른 전자기적 특징을 재현할 수 있다. 각각의 층은, 시험하고자하는 인체 조직의 유전율과 도전율에 맞추어 제작되며, 시험 주파수에 따라 다르게 제작될 수 있다. 바람직하게는, 실제 인체와 동일한 순서 및 구조로 적층되어 구성함으로써, 서로 다른 조직 간의 영향이 고려된 검증 결과를 도출할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 다층 구조를 가지는 인체 유사 팬텀을 이용한 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정 방법의 흐름을 도시한 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 다층 구조를 가지는 인체 유사 팬텀을 이용한 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정 방법은, 소디움 클로라이드, 수크로오스, 아가로오스 및 정제수를 미리 정해진 성분비로 혼합하여 인체 피부의 유전율 및 도전율을 가지는 인체 피부 유사 팬텀층을 제조하는 단계(S100), 단계 S100에서 제조된 인체 피부 유사 팬텀층의 상측에, 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 및 통신 상태를 검정하기 위한 신호를 센싱하는 신호 측정 센서층을 적층하는 단계(S200), 인체 피부 유사 팬텀층 하부에 무선 전력 송신 패드를 위치시키는 단계(S300), 및 신호 측정 센서층에 매설 구비된 무선 전력 전송 신호를 측정하는 신호 측정 센서를 이용하여 무선 전력 전송 효율을 측정하는 단계(S400)를 포함하여 구현될 수 있다.
단계 S100 및 단계 S200은 인체 유사 팬텀을 제조하는 단계이고, 단계 S300 및 단계 S400은, 무선 전력 전송 효율을 측정하여 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태를 검정하는 단계이다. 실시예에 따라서는, 단계 S100은, 인체 피부 유사 팬텀층 전체 중량을 기준으로, 소디움 클로라이드 2 내지 3중량%, 수크로오스 71 내지 73중량%, 아가로오스 0.7 내지 0.9 중량%, 및 정제수 24 내지 25 중량%를 혼합하여 인체 피부 유사 팬텀층을 제조하는 단계일 수 있다.
한편, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다층 구조를 가지는 인체 유사 팬텀을 이용한 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정 방법의 흐름을 도시한 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 단계 S200이후에, 단계 S100에서 제조된 인체 피부 유사 팬텀층의 상측에, 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신상태 검정 대상 조직에 대응되는 유전율 및 도전율을 도출하는 단계(S210) 및 신호 측정 센서층 상측에, 단계 S210에서 도출한 유전율 및 도전율을 가지는 성분으로 구성된 인체 조직 유사 팬텀층을 적층하는 단계(S220)를 더 포함하여 구현될 수 있다. 인체 조직 유사 팬텀층은, 검정 대상 조직(인체 내 지방, 근육 및 혈액 등)의 유전율 및 도전율을 가지는 성분으로 구성될 수 있다. 이와 같이 단계 S210 및 단계 S220을 통하여 인체 피부 유사 팬텀층 이외의 다른 조직 유사 팬텀층을 더 적층하여 인체 유사 팬텀을 제조하는 경우에는, 단계 S300 및 단계 S400의 인체 피부를 통과한 무선 전력 전송 효율을 측정뿐만 아니라, 해당 조직에서의 다양한 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정이 가능하다. 기타 각 단계의 구체적 설명은 앞서 도 1 내지 도 6과 관련하여 설명한 바와 유사하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 이하의 실험예에 의하여 더욱 상세히 설명되나, 본 발명이 이하의 실험예에 의해 어떤 식으로든 제한되는 것은 아니다.
실험예 1. Sucrose 함량 또는 NACL 함량에 따른 도전율 및 유전율 변화 실험
본 발명에서 제안하고 있는, 인체 유사 팬텀의 인체 피부 유사 팬텀층의 성분비를 도출하기 위하여, 402MHz에서 Sucrose, Nacl 성분 함량에 따른 도전율 및 유전율 변화량을 실험하였다. 각 샘플별로 5회씩 실험하여 결과를 도출하였다. 표 1은 샘플별, Sucrose, Nacl 등의 구성비를 도시한 표이다.
성분 샘플별 구성비(%)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
NaCl 1.5 1.5 1.5 1.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
Sucrose 50 55 60 65 65 65 65 65 65 65 65
DI - Water 48.5 43.5 38.5 33.5 34 33.5 33 32.5 32 31.5 31
도 9는 Sucrose 함량에 따른 도전율 변화량 측정 결과를 도시한 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이, Sucrose 5g당 도전율이 약 0.05s/m이 상승하는 것으로 나타났다. 즉, Sucrose 함량은 도전율에 미미하지만 영향을 주는 것으로 확인되었다. 도 10은 Nacl 함량에 따른 도전율 변화량 측정 결과를 도시한 도면이다. 도 10에 도시된 바와 같이, Nacl 0.5g당 도전율이 약 0.1s/m이 상승하는 것으로 나타났다. 즉, Nacl 함량이 도전율에 큰 영향을 주는 것을 확인할 수 있었다.
도 11은 Nacl 함량에 따른 유전율 변화량 측정 결과를 도시한 도면이다. 도 11에 도시된 바와 같이, Nacl의 함량 변화에 따른 유전율 변화가 거의 없었다. Nacl 함량은 유전율에는 별 영향을 주지 않음을 확인할 수 있었다. 도 12는 Sucrose 함량에 따른 유전율 변화량 측정 결과를 도시한 도면이다. 도 12에 도시된 바와 같이, Sucrose 5g당 유전율이 약 3 내지 4 감소하는 것으로 나타났다. Sucrose 함량이 유전율에 큰 영향을 주는 것을 확인할 수 있었다.
이와 같은 실험을 통하여 유전율은 수크로오스를 통하여 조절될 수 있고, 도전율은 소디움 클로라이드를 통하여 조절될 수 있음을 확인할 수 있었고, 이 결과를 토대로 인체 피부 유전율, 도전율에 적당한 성분비가 소디움 클로라이드 2 내지 3중량%, 수크로오스 71 내지 73중량%, 아가로오스 0.7 내지 0.9 중량%, 및 정제수 24 내지 25 중량%임을 도출하였다.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 인체 피부 유사 팬텀층 200: 신호 측정 센서층
210: 신호 측정 센서 300: 인체 조직 유사 팬텀층
S100: 소디움 클로라이드, 수크로오스, 아가로오스 및 정제수를 미리 정해진 성분비로 혼합하여 인체 피부의 유전율 및 도전율을 가지는 인체 피부 유사 팬텀층을 제조하는 단계
S200: 단계 S100에서 제조된 인체 피부 유사 팬텀층의 상측에, 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 및 통신 상태를 검정하기 위한 신호를 센싱하는 신호 측정 센서층을 적층하는 단계
S210: 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정 대상 조직에 대응되는 유전율 및 도전율을 도출하는 단계
S220: 신호 측정 센서층 상측에, 단계 S210에서 도출한 유전율 및 도전율을 가지는 성분으로 구성된 인체 조직 유사 팬텀층을 적층하는 단계
S300: 인체 피부 유사 팬텀층 하부에 무선 전력 송신 패드를 위치시키는 단계
S400: 신호 측정 센서층에 매설 구비된 무선 전력 전송 신호를 측정하는 신호 측정 센서를 이용하여 무선 전력 전송 효율을 측정하는 단계
S500: 신호 측정 센서층에 매설 구비된 무선 전력 전송 신호를 측정하는 신호 측정 센서를 이용하여 무선 전력 전송 효율을 측정하는 단계

Claims (8)

  1. 인체 유사 팬텀으로서,
    인체 피부의 유전율 및 도전율을 가지는 성분으로 구성된 인체 피부 유사 팬텀층; 및
    상기 인체 피부 유사 팬텀층의 상측에 구비되고 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 및 통신 상태를 검정하기 위한 신호를 센싱하는 신호 측정 센서층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 다층 구조를 가지는 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정용 인체 유사 팬텀.
  2. 제1항에 있어서, 상기 인체 피부 유사 팬텀층은,
    소디움 클로라이드, 수크로오스, 아가로오스 및 정제수를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 다층 구조를 가지는 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정용 인체 유사 팬텀.
  3. 제2항에 있어서, 상기 인체 피부 유사 팬텀층은,
    상기 인체 피부 유사 팬텀층 전체 중량을 기준으로,
    소디움 클로라이드 2 내지 3중량%, 수크로오스 71.5 내지 73중량%, 아가로오스 0.7 내지 0.9 중량%, 및 정제수 24 내지 25 중량%를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 다층 구조를 가지는 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정용 인체 유사 팬텀.
  4. 제1항에 있어서, 상기 신호 측정 센서층 중앙부에,
    무선 전력 전송 신호를 측정하는 신호 측정 센서가 매설 구비되는 것을 특징으로 하는, 다층 구조를 가지는 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정용 인체 유사 팬텀.
  5. 제1항에 있어서, 상기 인체 유사 팬텀은,
    상기 신호 측정 센서층 상측에 적층되어 구비되는 적어도 하나 이상의 인체 조직 유사 팬텀층을 더 포함하고,
    상기 인체 조직 유사 팬텀층은,
    상기 인체 내 지방, 근육 및 혈액을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 인체 조직의 유전율 및 도전율을 가지는 성분으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 다층 구조를 가지는 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정용 인체 유사 팬텀.
  6. 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정 방법으로서,
    (1) 소디움 클로라이드, 수크로오스, 아가로오스 및 정제수를 미리 정해진 성분비로 혼합하여 인체 피부의 유전율 및 도전율을 가지는 인체 피부 유사 팬텀층을 제조하는 단계; 및
    (2) 상기 단계 (1)에서 제조된 인체 피부 유사 팬텀층의 상측에, 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 및 통신 상태를 검정하기 위한 신호를 센싱하는 신호 측정 센서층을 적층하는 단계;
    (3) 상기 인체 피부 유사 팬텀층 하부에 무선 전력 송신 패드를 위치시키는 단계; 및
    (4) 상기 신호 측정 센서층에 매설 구비된 무선 전력 전송 신호를 측정하는 신호 측정 센서를 이용하여 무선 전력 전송 효율을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 다층 구조를 가지는 인체 유사 팬텀을 이용한 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 단계 (2) 이후에,
    (2-1) 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정 대상 조직에 대응되는 유전율 및 도전율을 도출하는 단계; 및
    (2-2) 상기 신호 측정 센서층 상측에, 상기 단계 (3-1)에서 도출한 유전율 및 도전율을 가지는 성분으로 구성된 인체 조직 유사 팬텀층을 적층하는 단계를 더 포함하되,
    상기 인체 조직 유사 팬텀층은,
    상기 인체 내 지방, 근육 및 혈액을 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상의 인체 조직의 유전율 및 도전율을 가지는 성분으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 다층 구조를 가지는 인체 유사 팬텀을 이용한 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 단계 (1)는,
    상기 인체 피부 유사 팬텀층 전체 중량을 기준으로, 소디움 클로라이드 2 내지 3중량%, 수크로오스 71.5 내지 73중량%, 아가로오스 0.7 내지 0.9 중량%, 및 정제수 24 내지 25 중량%를 혼합하여 인체 피부 유사 팬텀층을 제조하는 단계인 것을 특징으로 하는, 다층 구조를 가지는 인체 유사 팬텀을 이용한 인체 삽입형 의료기기의 생체 신호 획득 및 통신 상태 검정 방법.
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