KR101628299B1 - 전극 패드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사용자의 피부에 접하여 전기적인 자극을 가하는 전극 패드에 관한 것으로서, 사용자의 피부에 접하며, 탄성 변형이 가능한 패치; 상기 패치가 장착되는 패치 장착부를 가지며, 탄성 변형이 가능하도록 내부에 속이 비어 있고 필러가 삽입되는 캐비티를 형성하며, 전류가 인가되는 전도성 바디; 및 상기 전도성 바디를 부분 수용하는 비전도성 커버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전극 패드{ELECTRODE PAD}

본 발명은 전극 패드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 사용자의 피부에 접하여 전기적인 자극을 가하는 전극 패드에 관한 것이다.

저주파 치료는 생체에 저주파 펄스(pulse)를 통전하여 신경이나 근육 등의 치료에 저주파를 이용하는 것을 말하며, 이와 관련하여 저주파 펄스를 생체에 전달하는 전극에 대해서도 연구가 상당히 진행된 상태이다. 현재 저주파 치료기가 널리 이용되고 있으며, 전문 의료인이 아닌 일반인이 이용할 수 있는 제품이 출시되어 있다.

한편, 경두개 직류 전기 자극(transcranial Direct Current Stimulation: tDCS)을 이용한 뇌 전기 자극 기술은 뇌에 전류를 흘리는 자극 기술로서, 인지 능력 향상과, 우울증 및 ADHD(Attention Deficit Hyperactivity Disorder) 등의 정신 질환 치료 등에 효과가 있다고 알려져 있다.

따라서, 뇌 전기 자극 기술을 일상 생활에서 이용할 수 있다면, 뇌 기능을 향상시킬 수 있으며, 신경 간의 연결을 활성화하거나 억제시킴으로써 지속적인 정신 질환의 치료가 가능할 수 있다. 다만, 경두개 직류 전기 자극을 이용한 전기 자극 장치는 머리를 자극한다는 점에서 저주파 자극을 이용하는 저주파 자극 장치에 비해 높은 수준의 안정성이 담보되어야 한다.

특히, 경두개 직류 전기 자극에 있어서 적절한 전극을 사용하지 않으면, 전극 상에서 전류 밀도가 불균일해질 수 있다. 구체적으로, 전극의 가장자리 효과(edge-effect)로 인하여, 전극의 테두리 부분의 전류 밀도가 높아질 수 있다.

일 예로, 도 5에 도시에는 종래의 전극 패드가 도시되어 있다.

종래의 전극 패드의 전도성 바디(111)는, 사용자의 피부에 접하는 패치(미도시)가 장착되는 패치 장착부(115)가 미로 형태로 이루어진 요철 구조를 형성함과 동시에, 패치 장착부(115)의 판면의 일 방향을 따라 만곡되게 함몰 형성되어 있다.

그런데, 종래의 전극 패드의 전도성 바디는 요철 구조를 가지므로, 전도성 바디와 패치의 접촉 면적이 작게 되고, 또한 패치 장착부가 만곡되게 함몰 형성되어 있으므로, 사용자의 다양한 두피 굴곡 상태에 대응하는데 한계가 있고, 경우에 따라서는 패치의 일 영역이 사용자의 피부로부터 들뜨게 되어 사용자 피부와 패치의 접촉 면적이 작아지게 된다.

따라서, 종래의 전극 패드는 전류의 최단경로(shortest path)로 인해 패치와 피부가 맞닿는 부분만 전류가 국부적으로 많이 흐르게 되고, 경우에 따라서 전기 자극시 사용자가 따가움을 느끼거나, 피부에 화상을 입을 수도 있다.

이에, 사용자의 피부와 패치의 접촉 면적을 증대시키며, 패치에 발생하는 전류 밀도를 균일하게 하여 안정적으로 전기 자극을 가할 수 있는 전극 패드의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 사용자 피부의 다양한 굴곡 상태에 대응가능하고, 사용자의 피부와 패치의 접촉 면적을 증대시키며, 패치에 발생하는 전류 밀도를 균일하게 하며 안정적으로 전기 자극을 가할 수 있는 전극 패드를 제공하는 것을 본 발명의 목적으로 한다.

본 발명의 목적은, 사용자의 피부에 접하여 전기적인 자극을 가하는 전극 패드에 있어서, 사용자의 피부에 접하며, 탄성 변형이 가능한 패치; 상기 패치가 장착되는 패치 장착부를 가지며, 탄성 변형이 가능하도록 내부에 속이 빈 캐비티를 형성하고, 전류가 인가되는 전도성 바디; 및 상기 전도성 바디를 부분 수용하는 비전도성 커버를 포함하는, 전극 패드에 의해 달성될 수 있다.

여기서, 상기 전도성 바디에는 상기 전도성 바디가 완충되며 원활하게 탄성 변형하도록 상기 캐비티와 연통하는 하나 이상의 삽입공이 형성될 수 있다.

상기 전도성 바디는 전도성 실리콘 재질로 이루어지고, 상기 비전도성 커버는 비전도성 실리콘 재질로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따르면, 전도성 바디의 구조를 개선함으로써, 사용자 피부의 다양한 굴곡 상태에 대응가능하고, 사용자의 피부와 패치의 접촉 면적을 증대시키며, 패치에 발생하는 전류 밀도를 균일하게 하며 안정적으로 전기 자극을 가할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 패드의 사시도,
도 2는 도 1의 분해 사시도,
도 3은 도1의 종단면도,
도 4는 도 1의 전극 패드가 적용된 전기 자극 장치의 도면,
도 5는 종래의 전극 패드의 사시도이다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 패드가 도시되어 있다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 패드(10)는 패치(11)와, 전도성 바디(21)와, 비전도성 커버(41)를 포함한다.

패치(11)는 사각단면의 시이트 형상을 가지며, 후술할 전도성 바디(21)의 패치 착탈부에 면접촉하여 장착되어 사용자의 피부에 접한다. 패치(11)는 전도성 바디(21)로부터 전류를 제공받아, 사용자의 피부에 전기적인 자극을 가한다.

전극 패드(10)가 사용자의 피부에 접하는 경우, 패치(11)가 압축될 수 있는 일종의 쿠션으로서 기능하도록 탄성 변형이 가능한 재질로 이루어지며, 사용자의 피부에 접하는 패치(11)의 일면에는 하이드로겔층이 도포되어 있는 것이 바람직하다.

한편, 피부는 상대적으로 높은 임피던스를 가지는 각질과 상대적으로 낮은 임피던스를 가지는 각질 이외의 구성으로 이루어지는데, 전류는 상대적으로 임피던스가 낮은 각질 이외의 구성을 따라 흐르기 쉽기 때문에, 전류가 일정 영역에 집중되어 흐를 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 패드(10)에 따르면, 패치(11)의 하이드로겔층에 의해, 각질과 각질 이외의 구성 사이의 임피던스 차이에 의한 영향이 감소할 수 있기 때문에, 피부의 일부에 전류가 집중되어 흐르는 방지하고, 전극 패드(10)와 접하는 피부의 전 영역에 전류 밀도가 고르게 형성될 수 있다. 따라서, 전극 패드(10)를 통해 안정적으로 전기적인 자극을 가할 수 있다.

전도성 바디(21)는 사각단면의 통 형상 예컨대, 직육면체 형상을 가진다. 이에, 전도성 바디(21)는 양측이 개구된 네 측벽부(23a,23b,23c,23d)와, 양측 개구를 차폐하는 패치 장착부(25)와 바닥부(27)를 가진다. 패치 장착부(25)에는 패치(11)가 평면 접촉하며 장착된다.

전도성 바디(21)의 바닥부(27)는 도전성 도체(29)에 연결되어 있고, 이에 전도성 바디(21)는 도전성 도체(29)부터 전류를 제공받아 패치(11)로 전달한다.

이러한 전도성 바디(21)는 전기 전도도가 우수하고 탄성 변형이 가능한 재질로 이루어지며, 바람직하게는 전도성 실리콘 재질로 이루어지는 것이 보다 효과적이다.

또한, 전도성 바디(21)의 내부에는 속이 빈 캐비티(31)가 형성되어 있으며, 이러한 캐비티(31)는 외부로부터 전도성 바디(21)로 외력이 작용할 시 예컨대, 사용자 피부의 굴곡에 따라 전도성 바디(21)가 부분적으로 함몰되도록 완충하는 역할을 한다. 그리고, 외력이 제거되면, 전도성 바디(21)의 자체 탄성력에 의해 원래의 형태로 복원하게 된다.

또한, 전도성 바디(21)에는 캐비티(31)와 연통하며, 후술할 필러(51)를 캐비티(31)에 삽입하기 위한 한 쌍의 삽입공(35)이 형성되어 있다. 본 실시예에서는 한 쌍의 삽입공(35)이 네 측벽부(23a,23b,23c,23d) 중 상호 대향 배치된 한 쌍의 측벽부(23a,23c)에 각각 형성되어 있다. 이로써, 필러(51)를 전도성 바디(21)의 삽입공(35)을 통해 캐비티(31)로 간편하게 삽입 또는 분리할 수 있게 된다. 또한, 사용자 피부의 굴곡에 따라 전도성 바디(21)가 부분적으로 함몰되는 경우 삽입공(35)에 의해 전도성 바디(21)가 완충되며 원활하게 탄성 변형하게 된다. 여기서, 도시되어 있지 않지만, 삽입공(35)은 전도성 바디(21)의 네 측벽부(23a,23b,23c,23d)와 패치 장착부(25)와 바닥부(27) 중 적어도 어느 하나에 형성될 수도 있다.

비전도성 커버(41)는 전도성 바디(21)가 수용되는 수용부(43)를 형성하며 일측이 개구된 사각단면의 통 형상을 가진다. 전도성 바디(21)는 비전도성 커버(41)로부터 부분 노출하며 수용 지지된다. 또한, 비전도성 커버(41)와 전도성 바디(21)는 쉽게 분리되지 않도록 끼움 결합될 수 있다. 여기서, 본 실시예에서는 비전도성 커버(41)의 수용부(43)의 바닥면이 만곡되게 함몰 형성되어 있지만, 바닥면은 편평하게 형성될 수도 있다.

또한, 비전도성 커버(41)는 수용부(43)를 사이에 두고 상호 대향 배치되는 한 쌍의 개구 둘레에 만곡부(45)가 마련되어 있으며, 만곡부(45)는 일정 곡률 반경을 가지며 만곡되게 함몰 형성되어 있다.

이에, 전도성 바디(21)의 삽입공(35)이 비전도성 커버(41)의 만곡부(45)를 향해 위치하도록 전도성 바디(21)를 비전도성 커버(41)에 수용 결합하면, 비전도성 커버(41)에 수용된 전도성 바디(21)가 외력에 의해 만곡부(45) 방향을 따라 탄성 변형하더라도, 전도성 바디(21)의 상단 영역이 부분 노출됨과 동시에 패치(11)가 비전도성 커버(41)의 개구 둘레와 간섭하지 않게 된다. 따라서, 사용자의 피부와 비전도성 커버(41) 사이에 간섭이 발생하지 않게 되어, 안정적으로 전기 자극 치료를 할 수 있게 된다.

여기서, 본 실시예에서의 비전도성 커버(41)는 상호 대향하는 한 쌍의 개구 둘레에 만곡부(45)가 마련되어 있는 것으로 도시되어 있지만 이에 한정되지 않으며, 비전도성 커버(41)의 각 개구 둘레에 만곡부(45)를 마련할 수도 있다.

비전도성 커버(41)는 비전도성 재질로 이루어지며, 바람직하게는 비전도성 실리콘 재질로 이루어지는 것이 보다 효과적이다. 비전도성 커버(41)는 비전도성 소재로 형성되어 전도성 바디(21)의 외면을 둘러싸고 있기 때문에, 전극 패드(10) 중 사용자의 손에 닿을 수 있는 영역은 절연되어, 안전하게 전극 패드(10)를 사용할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 패드(10)는 전도성 바디(21)의 캐비티(31)에 수용되어, 패치(11)가 사용자의 피부에 밀착하도록 전도성 바디(21)에 탄성력을 제공하는 필러(51)를 더 포함한다.

필러(51)는 낮은 밀도와 복원력이 우수한 재질로 이루어지며, 고무 또는 스펀지인 것이 바람직하다.

이와 같이, 전도성 바디(21)의 캐비티(31)에 필러(51)를 수용함으로써, 전도성 바디(21)에 외력이 작용할 시 예컨대, 사용자 피부의 굴곡에 의해 전도성 바디(21)의 패치 장착부(25)가 탄성 변형하며 부분적으로 함몰 및 돌출되더라도, 캐비티(31)에 수용된 필러(51)의 탄성력에 의해 사용자 피부와 패치 장착부(25)에 장착된 패치(11) 사이의 밀착력이 더욱 증대되어 즉, 사용자 피부와 패치(11)의 접촉 면적이 더욱 증대된다. 그리고, 전도성 바디(21)에 외력이 제거되면, 전도성 바디(21)의 자체 탄성력 및 필러(51)의 탄성력에 의해 전도성 바디(21)는 원래의 형태로 복원하게 된다.

한편, 도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 패드(10)가 적용된 밴드형 전기 자극 장치(1)가 도시되어 있다.

전기 자극 장치(1)는 밴드형상의 프레임(3)과, 프레임(3)에 부착된 전극 패드(10)를 포함한다. 전극 패드(10)는 프레임(3)의 안쪽 면에 부착되며, 전기 자극 장치(1)를 머리에 착용하는 경우, 사용자의 두피에 접할 수 있다. 여기서, 전극 패드(10)의 비전도성 커버(41)의 만곡부(45)가 프레임(3)의 길이방향에 대해 가로로 배치되도록 전극 패드(10)를 부착하는 것이 바람직하며, 이에 전기 자극 장치(1)를 사용자의 두피에 장착시 전극 패드(10)가 원활하게 사용자의 두피에 장착할 수 있다.

전극 패드(10)의 외부는 비전도성 커버(41)로 둘러싸여 있기 때문에, 사용자가 안전하게 사용할 수 있다. 그리고, 전극 패드(10) 중 프레임(3)에 접하는 부분은 각도 조절이 가능한 힌지 기능이 있기 때문에, 사용자가 자신의 머리에 전극 패드(10)를 용이하게 밀착시킬 수 있다.

이와 같이, 전기 자극 장치(1)를 사용자의 머리에 착용하면, 두피의 굴곡에 따라 전도성 바디(21) 및 패치(11)가 탄성 변형한다. 이 때, 전도성 바디(21)의 캐비티(31)에 수용된 필러(51)의 탄성력에 의해 패치(11)는 두피로부터 들뜨는 것이 줄어들게 되어, 사용자 두피와 패치(11)의 접촉 면적이 증대된다.

그리고, 전도성 바디(21)로 전류를 제공하면, 전류는 패치(11)를 통해 사용자의 두피에 전기적인 자극을 가하여 원하는 치료를 시행하게 된다. 이 때, 패치(11)에 발생하는 전류 밀도는 균일하게 되어, 안정적으로 하여 전기 자극을 가하게 된다.

따라서, 전기 자극시 사용자가 따가움을 느끼는 등의 불편함을 해소하게 된다.

이하에서는, 도 4에 도시된 바와 같은 밴드형 전기 자극 장치(1)에 종래의 전극 패드(도 5참조)와 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 패드(10)를 각각 부착하여, 사용자의 두피와 패치(11)의 접촉 면적을 측정 시험한 결과에 대해 설명한다.

아래의 〔사진 1〕에는 도 4에 도시된 바와 같은 밴드형 전기 자극 장치(1)에 종래의 전극 패드를 부착한 후, 사용자의 머리에 착용한 상태에서 전류 밀도를 측정한 사진이 도시되어 있다.

아래의 〔사진 2〕에는 도 4에 도시된 바와 같은 밴드형 전기 자극 장치(1)에 본 발명의 일 실시예 따른 전극 패드(10)를 부착한 후, 사용자의 머리에 착용한 상태에서 사용자의 두피와 패치(11)의 접촉 면적을 측정한 결과가 도시되어 있다.

〔사진 1〕

〔사진 2〕

상기 〔사진 1〕 및 〔사진 2〕에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예 따른 전극 패드(10)를 부착한 경우. 종래의 전극 패드를 부착한 경우에 비해 사용자의 두피와 패치(11)의 접촉 면적이 상대적으로 크게 증대되었음을 확인할 수 있다.

이와 같이, 사용자의 머리는 다양한 굴곡 형태를 가지고, 종래의 전극 패드는 패치를 사용자의 두피에 밀착하기 위한 형상 및 구성 요소를 구비하고 있지 아니하므로 종래의 전극 패드의 패치는 사용자의 두피와 부분적으로 들뜨게 되어, 〔사진 1〕에 도시된 바와 같이 사용자의 두피와 패치의 접촉 면적이 작아져, 전기 자극시 패치의 특정 위치에 전류가 국부적으로 많이 흐르게 되어 사용자가 따가움을 느끼거나, 피부에 화상을 입을 수 있게 된다.

반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 패드(10)는 패치(11)를 사용자의 두피에 밀착하도록 전도성 바디(21)에 캐비티(31)를 형성함과 동시에, 패치(11)가 사용자의 두피에 밀착하도록 탄성력을 제공하는 필러(51)를 캐비티(31) 내에 수용함으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 패드(10)의 패치(11)가 사용자의 두피와 부분적으로 들뜨는 현상이 줄어들게 되어, 〔사진 2〕에 도시된 바와 같이 사용자의 두피와 패치(11)의 접촉 면적이 크게 증대하고, 이에 전기 자극시 패치(11)의 특정 위치에 전류가 국부적으로 흐르는 것을 방지하며, 안정적으로 전기 자극을 가할 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 전도성 바디의 구조를 개선함으로써, 사용자 피부의 다양한 굴곡 상태에 대응가능하고, 사용자의 피부와 패치의 접촉 면적을 증대시키며, 패치에 발생하는 전류 밀도를 균일하게 하여 안정적으로 전기 자극을 가할 수 있게 된다.

한편, 전술한 실시예에서는 패치와 전도성 바디와 비전도성 커버가 사각형의 단면형상을 갖는 것으로 도시되어 있지만 이에 한정되지 않으며, 원형, 타원형, 다각형의 단면형상을 가질 수도 있다.

또한, 전술한 실시예에서는 필러가 전도성 바디의 끼움공을 통해 캐비티에 삽입되는 것으로 설명하고 있지만 이에 한정되지 않으며, 전도성 바디에 끼움공을 형성하지 않고 필러를 전도성 바디의 캐비티에 인서트 성형하여 마련할 수도 있다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서, 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

10 : 전극 패드 11 : 패치
21 : 전도성 바디 25 : 패치 장착부
31 : 캐비티 35 : 삽입공
41 : 비전도성 커버 51 : 필러

Claims (3)

1. 사용자의 피부에 접하여 전기적인 자극을 가하는 전극 패드에 있어서,
   사용자의 피부에 접하며, 탄성 변형이 가능한 패치;
   상기 패치가 장착되는 패치 장착부를 가지며, 탄성 변형이 가능하도록 내부에 속이 빈 캐비티를 형성하고, 전류가 인가되는 전도성 바디; 및
   상기 전도성 바디를 부분 수용하는 수용부를 가지며, 일측이 개구된 비전도성 커버를 포함하며,
   상기 비전도성 커버의 적어도 한 쌍의 개구 둘레는 만곡되게 함몰 형성된, 전극 패드.
2. 제1항에 있어서,
   상기 전도성 바디에는 상기 전도성 바디가 완충되며 원활하게 탄성 변형하도록 상기 캐비티와 연통하는 하나 이상의 삽입공이 형성된, 전극 패드.
3. 제1항에 있어서,
   상기 전도성 바디는 전도성 실리콘 재질로 이루어지고, 상기 비전도성 커버는 비전도성 실리콘 재질로 이루어진, 전극 패드.

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