KR101862728B1 - 생체 접촉 부재 및 이를 이용한 생체 신호 측정 방법, 생체 접촉 부재를 이용한 생체 신호 측정용 전극 및 그 제조 방법 - Google Patents

생체 접촉 부재 및 이를 이용한 생체 신호 측정 방법, 생체 접촉 부재를 이용한 생체 신호 측정용 전극 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른, 생명체의 피부에 부착되어, 상기 생명체로부터의 생체 신호를 생체 신호 측정 장치로 전달하기 위한 생체 신호 측정용 전극은, 상기 생명체의 피부에 접촉하고, 액체, 겔(gel) 혹은 페이스트(paste) 형태를 갖는 용매를 포함하는 생체 접촉 부재 및 상기 생체 접촉 부재와 연결되며, 상기 생체 접촉 부재를 통해 획득된 상기 생체 신호를 상기 생체 신호 측정 장치로 전달하는 전도성 부재를 포함하며, 상기 생체 접촉 부재에는 탄소(carbon)를 포함하며 전도성을 갖는 탄소 입자가 하나 이상 함유될 수 있다.

Description

생체 접촉 부재 및 이를 이용한 생체 신호 측정 방법, 생체 접촉 부재를 이용한 생체 신호 측정용 전극 및 그 제조 방법 {MEMBER BEING CONNECTED TO LIVING BODY AND GENERATING METHOD USING SAME, ELECTRODE FOR MEASURING BIO SIGNAL USING SAID MEMBER AND MEASUREMENT METHOD USING SAME}
본 발명은 전극을 이용한 생체 신호 측정에 있어서, 측정 시의 임피던스를 감소시키는 생체 접촉 부재 및 이를 이용한 생체 신호 측정 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 생체 접촉 부재를 포함하는 생체 신호 측정용 전극 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
사람을 비롯한 생명체는 일종의 도체이며, 생명체 내에는 많은 미량의 전류가 발생한다. 따라서 생명체로부터 이러한 미량의 전류를 감지하거나 외부 자극에 대한 전류의 변화를 감지하여 생명체 내부의 특성을 측정할 수가 있다. 이와 같은 생체 신호 측정에 의해 심전도(ECG), 근전도(EMG), 뇌전도(EEG), 피부저항(GSR), 안구운동(EOG), 신체온도, 맥박, 혈압 등의 생체 데이터를 획득할 수 있다.
주지하는 바와 같이, 최근 의학 및 의공학의 눈부신 발달에 따라, 생체 신호의 측정을 통해 생명체 내의 물리적 현상뿐 아니라 감성 혹은 심리 등의 정신 작용까지도 분석이 가능하게 되었다. 예컨대, 최근에는 뇌파의 분석을 통해 사람 혹은 동물의 생각을 해석하는 기술이 소개된 바 있다. 이와 같은 생체 신호의 측정 및 해석 기술은, 로봇 산업, 의료기기 관련 산업, 감성 관련 서비스업 등의 관련 신종 산업에 광범위하게 응용될 수 있다.
한편, 생체 신호의 측정을 위해서는 생체 신호 측정용 전극(이하 “생체 전극”이라 약칭)이 사용된다. 생체 신호의 측정 및 처리와 관련된 응용 분야가 매우 광범위해지고 고도화됨에 따라 이전보다 더 정교하고 안정적으로 생체 신호를 측정해야 할 필요가 발생하게 되었다. 이러한 수요의 증가에 따라 생체 전극 산업의 규모 역시 폭발적으로 성장하게 되어, 시장 규모가 2015년에 이미 원화로 조 단위에 이르렀다. 이러한 성장세는 향후 계속 지속될 것으로 보이며, 연평균 11%라는 현재의 성장률에 의하면 생체 전극 산업의 시장 규모는 2020년에 이르러 3~4조원에 달할 것으로 예상된다.
하지만 이와 같은 수요의 폭증 및 시장의 확대에도 불구하고, 생체 전극 기술 분야는 해결해야 할 기술적 난제를 적지 않게 안고 있다. 특히, 일반적으로 생체 신호는 그 크기가 수백 μV에서 mV 정도로 작기 때문에 정확한 측정이 쉽지 않다는 것이 대표적인 난점으로 대두된다. 이를 해결하기 위해서는, 전극 자체 혹은 전극과 생명체 사이의 접촉 부분의 임피던스를 감소시킬 필요가 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 생체 전극에 의해 발생하는 임피던스를 생체 전극의 종류에 따라 나타낸 도면이다. 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 종래 기술에 의한 생체 전극으로는 습식(wet) 전극, 건식(dry) 전극 및 비접촉식 전극 등을 예로 들 수 있다. 일반적인 생체 신호의 측정 과정에서, 생체 신호의 신호원과 생체 전극의 도체 전극 사이에는 다양한 전기적 성분이 존재할 수 있는데, 이는 도 1에서 보는 바와 같이 전압원 혹은 임피던스 형태의 회로 요소가 결합된 등가 회로로서 표현될 수 있다. 이러한 회로 요소들은 생명체의 신체에 의한 저항 성분인 Rbody, 생명체의 피부에 생체 전극이 접촉함에 따라 발생하는 접촉 저항 성분인 Rsc과 접촉 커패시터 성분인 Csc, 생명체와 도체 전극 사이의 매개 물질에 의한 커플링 레이어(coupling layer)에 해당하는 저항 성분인 Rc과 커패시터 성분인 Cc, 비접촉식 전극에서 전극과 생명체 사이의 거리로 인해 발생하는 커패시터 성분인 CGap, 금속 전극의 인터페이스(interface) 부분에서 발생하는 반전지 전위(half-cell potential, 하프셀 전위)인 Vhc 등이 있을 수 있다.
도 1에 예시된 유형의 생체 전극들 중, 건식 전극은 도체 전극과 피부의 접촉 부분에 전해질 등의 매개 물질이 없어 접촉 저항이 수백 MΩ에서 수백 GΩ 가량으로 지나치게 높아서, 수백 μV에서 mV 정도의 작은 크기를 갖는 생체 신호를 정확히 측정하기 어렵다. 또한 전극과 생명체 간의 견고한 접촉이 쉽지 않기 때문에 그 활용도가 높지 못하다. 비접촉식 전극은 생명체와 도체 간의 정전 용량(capacitance)을 이용해 생체 신호를 측정한다. 이러한 비접촉식 전극은 측정 대상인 생명체에게 피해를 줄 가능성이 적고, 생명체의 표피에 전극을 접촉시킬 필요가 없기 때문에 생명체가 의복 등을 착용한 상태로도 생체 신호의 측정이 가능하다는 장점이 있지만, 생체 신호에 대한 민감도가 낮고 노이즈에 약하기 때문에 활용의 폭이 제한된다. 또한, 상술한 생명체의 의복 등에 의한 임피던스로 인해 측정의 정밀도가 더욱 떨어질 수 있다는 문제가 존재한다.
한편, 습식 전극은 타 유형의 전극들에 비해 생체 신호를 비교적 낮은 임피던스 하에서 안정적으로 측정할 수 있어 현재 널리 쓰이고 있다. 이러한 습식 전극에서 생명체의 피부와 접촉하는 부분으로는 Ag/AgCl 겔(gel)이 주로 활용된다. 하지만 이러한 Ag/AgCl 겔을 차용한 습식 전극 역시 이로 인한 임피던스가 생체 신호를 왜곡 없이 정확히 측정하기에 충분히 작다고 말하기는 어렵다.
이에 따라, 종래 기술에 의한 생체 전극의 높은 임피던스를 극복하기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
특허문헌: 대한민국 공개특허 제 10-2012-0078843 호 (2012.07.11. 공개)
본 발명은 생체 전극을 이용한 생체 신호 측정에 있어서, 생체 전극 자체의 임피던스 및 생체 전극과 생명체 사이의 접촉 임피던스를 감소시켜 생체 신호를 정확히 측정하기 위한 목적을 갖는다.
다만, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지는 않았으나 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있는 목적을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 생명체의 피부에 부착되어, 상기 생명체로부터의 생체 신호를 생체 신호 측정 장치로 전달하기 위한 생체 신호 측정용 전극은, 상기 생명체의 피부에 접촉하고, 액체, 겔(gel) 혹은 페이스트(paste) 형태를 갖는 용매를 포함하는 생체 접촉 부재 및 상기 생체 접촉 부재와 연결되며, 상기 생체 접촉 부재를 통해 획득된 상기 생체 신호를 상기 생체 신호 측정 장치로 전달하는 전도성 부재를 포함하며, 상기 생체 접촉 부재에는 탄소(carbon)를 포함하며 전도성을 갖는 탄소 입자가 하나 이상 함유될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 생명체의 피부에 부착되어, 상기 생명체로부터의 생체 신호를 생체 신호 측정 장치로 전달하기 위한 생체 신호 측정용 전극을 제조하기 위한 방법은, 상기 생체 신호 측정 장치에 연결되는 전도성 부재를 준비하는 단계, 액체, 겔(gel) 혹은 페이스트(paste) 형태를 갖는 용매에, 탄소를 포함하며 전도성을 갖는 탄소 입자가 하나 이상 함유된, 생체 접촉 부재를 준비하는 단계 및 상기 생체 접촉 부재를 상기 전도성 부재에 부착하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 생명체로부터의 생체 신호를 생체 신호 측정 장치에 전달하는 전도성 부재를 포함하는 생체 신호 측정용 전극에 부착되며, 상기 생체 신호의 측정 시에 상기 생명체의 피부에 접촉하는 생체 접촉 부재는, 상기 생명체의 피부에 접촉하고, 액체, 겔(gel) 혹은 페이스트(paste) 형태를 갖는 용매 및 상기 용매에 함유되며, 탄소를 포함하고 전도성을 갖는 하나 이상의 탄소 입자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호 측정 방법은, 생명체로부터의 생체 신호를 측정하기 위한 생체 신호 측정 장치에 연결된 전도성 부재를 포함하는 생체 신호 측정용 전극을 준비하는 단계, 액체, 겔(gel) 혹은 페이스트(paste) 형태를 갖는 용매에, 탄소를 포함하며 전도성을 갖는 탄소 입자가 하나 이상 혼합된, 생체 접촉 부재를 준비하는 단계, 상기 생체 접촉 부재를 상기 전도성 부재에 부착하는 단계, 상기 생체 접촉 부재의 표면 중 상기 전도성 부재와 접촉되지 않는 부분을 상기 생명체의 피부에 접촉시키는 단계 및 상기 생체 접촉 부재 및 상기 전도성 부재를 경유하여 전달된 상기 생체 신호를 상기 생체 신호 측정 장치를 이용하여 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 그래핀(graphene)을 포함하는 탄소 입자가 함유된 유체 상태의 용매를, 생체 접촉 부재로서 전도성 부재에 부착한 생체 전극을 생체 신호 측정에 이용함으로써, 종래의 기술에 비해 측정 과정에서의 임피던스를 감소시킬 수 있으면서도 쉽고 간편한 과정을 통해 생체 전극 제조 및 이를 이용한 측정이 가능하다. 이에 따라 생체 신호의 정확한 측정과, 전극 제조 및 이용에 있어서의 효율성을 도모할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 생체 전극에 의해 발생하는 임피던스를 생체 전극의 종류에 따라 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호 측정 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 전극의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 전극의 생체 접촉 부재에 함유되는 탄소 입자의 예시적인 구조에 대해 도시한 도면이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 전극의 제조 및 이용 방법의 각 단계를 도시한 도면이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 접촉 부재를 사용한 경우와 종래 기술에 의한 Ag/AgCl 겔을 사용한 경우의 접촉 저항을 비교한 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 신호 측정 시스템의 구성을 도시한 도면이다. 도 2의 생체 신호 측정 시스템(10)은 생명체(400)로부터 생체 신호를 획득 및 측정하여 생명체(400) 내부의 특성을 측정하기 위한 시스템으로, 생체 전극(100) 및 생체 신호 측정 장치(200)를 포함할 수 있다. 다만, 이러한 도 2의 생체 신호 측정 시스템(10)은 본 발명의 일 실시예에 불과하므로, 도 2를 통해 본 발명의 사상이 한정 해석되는 것은 아니다.
생체 전극(100)은 전도성 부재(110) 및 생체 접촉 부재(120)를 포함할 수 있으며, 생명체(400)로부터 생체 신호를 획득하여 생체 신호 측정 장치(200)로 전송할 수 있다. 이러한 생체 신호는 심전도(ECG), 근전도(EMG), 뇌전도(EEG), 피부저항(GSR), 안구운동(EOG), 신체온도, 맥박, 혈압 등이 될 수 있음은 전술한 바와 같으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 생체 신호를 측정하기 위해, 생체 전극(100)은 생명체(400)의 표면, 예컨대 피부(410)에 부착될 수 있다.
생체 신호를 전달받은 생체 신호 측정 장치(200)는 생체 신호를 측정 및 분석하여, 그 결과를 생체 신호 측정 시스템(10)의 사용자에게 유용한 정보로서 제공할 수 있다. 이러한 생체 전극(100)과 생체 신호 측정 장치(200)는 도 2와 같이 도선(300)을 통해 유선으로 연결될 수도 있지만, 무선 통신을 통해 연결될 수도 있다. 이러한 유선 혹은 무선 통신의 종류 및 상세한 구현 방식은 통상의 기술자에게 자명한 것이므로 여기에서는 이에 대한 더 이상의 자세한 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 전극의 구성을 도시한 도면이다. 도 3의 생체 전극(100)은 전도성 부재(110) 및 생체 접촉 부재(120)를 포함할 수 있음은 전술한 바와 같으나, 이들 외의 구성 요소를 추가로 포함할 수 있음은 물론이다. 예컨대, 생체 전극(100)은 절연체로 이루어진 절연 부재를 포함할 수도 있으나, 이러한 부가적인 구성 요소는 본 발명의 기술적 사상의 주된 대상에 해당하지 않으므로 여기에서는 이에 대한 더 이상의 자세한 설명은 생략한다.
전도성 부재(110)는 전도성이 있는 재료, 예컨대 금(Au), 은(Ag), 티타늄(Ti) 혹은 아연(Zn) 등의 금속을 통해 구성될 수 있다. 이러한 전도성 부재(110)는 후술할 생체 접촉 부재(120)를 통해 획득된 생체 신호를 생체 신호 측정 장치(200)로 전달할 수 있다.
생체 접촉 부재(120)는 생명체(400)의 표면, 예컨대 피부(410)에 직접 접촉할 수 있다. 이러한 생체 접촉 부재(120)는 액체, 겔 혹은 페이스트 등의 용매(121)를 통해 구현될 수 있으며, 이러한 용매(121)로는 종래 기술에서도 이용되어 온 Ag/AgCl 겔 등이 될 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 의한 생체 접촉 부재(120)는, 생체 전극(100) 자체의 임피던스 및 생명체(400)와의 접촉 임피던스를 감소시키기 위해 탄소(carbon)을 포함하고 전기 전도성이 있는 탄소 입자(122)를 포함하는 것을 그 특징으로 할 수 있다. 생체 접촉 부재(120)를 이루는 용매(121)는 부도체일 수 있으나, 여기에 전기 전도도가 높은 탄소 입자(122)를 고르게 분포시킴으로써 전도성의 생체 접촉 부재(120)를 제조하는 것이 가능하다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 접촉 부재(120)는 전도성 부재(110)에 상시 부착되어 있을 수도 있지만, 필요할 때마다 전도성 부재(110)에 부착시켜 사용될 수도 있다. 즉, 본 발명의 실시예는 전도성 부재(110)에 생체 접촉 부재(120)가 부착된 상태의 생체 전극(100)을 생산함으로써 구현될 수도 있고, 생체 신호 측정 시에 전도성 부재(110)를 갖춘 임의의 상용 전극에 생체 접촉 부재(120)를 부착시켜 이용함으로써 구현될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 전극의 생체 접촉 부재에 함유되는 탄소 입자의 예시적인 구조에 대해 도시한 도면이다. 그래핀(graphene)은 탄소가 벌집 모양으로 배열된 한 층의 물질로, 탄소 원자 1개의 두께로 이루어진 얇은 막의 형태를 띤다. 본 발명의 일 실시예에 의한 탄소 입자(122)는 탄소를 포함하는 전도성 입자라면 어떤 것이든 될 수 있지만, 대표적인 실시예로서는 이러한 그래핀(123)으로 구성될 수 있다. 탄소 입자(122) 내의 그래핀(123)은 단층일 수도 있고, 여러 층의 그래핀(123)이 적층된 것일 수도 있다.
그래핀(123)을 얻기 위한 방법으로는, 흑연(graphite)으로부터의 박리를 통한 물리적 박리법 혹은 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD) 등을 들 수 있다. 하지만 전술한 방법들 중 물리적 박리법은 제품에 응용이 가능한 스케일의 그래핀을 얻는 것이 어렵다는 단점을 가지며, 화학 기상 증착법은 제조 공정이 복잡하고 단가가 비싸다는 단점을 갖는다. 이러한 단점들을 해결하기 위한 방법으로 환원 그래핀 산화물(reduced graphene oxide, RGO)을 이용하는 방법이 있다. 이 방법은 대량 생산이 용이하고, 단가가 저렴하며, 재현성이 우수하다는 등의 장점을 갖는다.
그래핀(123)을 얻기 위한 방법의 수행 과정을 예시적으로 설명하면 다음과 같다. 우선 흑연을 산으로 처리함으로써 산소가 흑연 내에 포함된 그래핀 층 사이로 끼어들어 그래핀을 산화시키도록 한다. 그리고 산화된 그래핀을 물에 녹인 후 넓게 펴서 물을 제거하면 필름 형태로 산화 그래핀이 깔리게 된다. 그 후 산화 그래핀에 가열 혹은 수소 처리 등을 이용해 환원시키면 그래핀 필름이 생성된다. 이와 같은 방법으로 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀(123)을 얻을 수 있다.
또 다른 예시에 의하면, 탄소 입자(122)는 흑연(graphite)을 산화시켜 형성되는 GO(graphene oxide)를 포함하여 형성될 수 있다. 이러한 GO는 그래핀이 수십 층 적층된 것으로, 흑연에 황(sulfur)을 포함하는 가스를 주입하고 가열하여 상기 흑연을 복수의 조각으로 분리하는 방식을 통해 생성될 수 있다. 또한 탄소 입자(122)는 위와 같은 GO로부터 황을 제거하여 환원시킴으로써 형성되며, 그래핀이 수 층 적층된 RGO(reduced graphene oxide)를 포함하여 형성될 수도 있다. 한편, 탄소 입자(122)는 탄소 나노 튜브(carbon nano tube, CNT) 혹은 그래핀 나노 플레이틀릿(graphene nano platelet) 등을 포함할 수도 있다.
한편, 이러한 탄소 입자(122)는 생체 전극(100) 및 생체 신호 측정 장치(200)를 연결하는 전선(300)을 잡음(noise)으로부터 보호하는 데에도 쓰일 수 있다. 전선(300)은 생체 신호를 정확하게 전달할 필요가 있는 바, 생체 신호를 왜곡할 수 있는 외부로부터의 전자파 등에 의한 잡음을 차단할 필요가 있다. 이를 방지하기 위해, 도체를 이용하여 전자기파를 차폐하는 것과 같은 원리로, 탄소 입자(122)를 포함하여 전기 전도성을 갖춘 용매(121)로 전선(300)을 둘러쌈으로써 잡음을 차단할 수 있다. 이와 같은 방법을 이용하여 생체 전극(100)에 의해 측정된 생체 신호를 더욱 정확히 생체 신호 측정 장치(200)로 전달할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 전극의 제조 및 이용 방법의 각 단계를 도시한 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 접촉 부재(120)는 전도성 부재(110)에 상시 부착되어 있을 수도 있지만, 필요할 때마다 전도성 부재(110)에 부착시켜 사용될 수도 있음은 전술한 바와 같다. 이에 따라, 이하에서는 전도성 부재(110)에 생체 접촉 부재(120)가 접촉한 상태의 생체 전극(100)을 제조하는 방법(이하, “제 1 방법”으로 칭함) 및 전도성 부재를 갖는 생체 전극에 생체 접촉 부재(120)를 부착하여 생체 신호를 측정하는 방법(이하, “제 2 방법”으로 칭함) 모두를 설명하도록 한다.
먼저, 제 1 방법의 각 단계를 설명하도록 한다. 우선, 생체 신호 측정 장치(200)에 연결되는 전도성 부재(110)를 준비할 수 있다(S100). 다음으로, 탄소 입자(122)를 하나 이상 형성할 수 있으며(S200), 이러한 탄소 입자(122)는 예컨대 그래핀(123)을 포함할 수 있음은 전술한 바와 같다. 이와 같이 형성된 하나 이상의 탄소 입자(122)는, 액체, 겔 혹은 페이스트 등의 형태를 갖는 용매(121)에 혼합될 수 있으며, 이로써 생체 접촉 부재(120)가 준비될 수 있다(S300). 구체적으로 설명하면, 탄소 입자(122)는 용매(121)에 일정 질량비로 혼합(예컨대, Nihon Koden 사(社)의 Ag/AgCl 겔인 elefix 대 탄소 입자(122)를 1:0.002의 질량비로 혼합)될 수 있는데, 이 과정에서 탄소 입자(122)를 용매(121)에 넣고 골고루 휘젓는 간편한 방식을 통해 생체 접촉 부재(120)가 준비될 수 있다. 마지막으로 생체 접촉 부재(120)를 전도성 부재(110)에 부착함으로써 생체 전극(100)이 완성될 수 있다(S400). 이와 같은 과정을 거쳐 제조된 생체 전극(100)의 생체 접촉 부재(120)를 생명체(400)의 피부(410) 등 표면에 접촉시킴으로써 생명체(400)로부터의 생체 신호를 측정 및 분석할 수 있다(S500).
제 2 방법의 각 단계 역시 기본적으로 제 1 방법의 각 단계를 이용하여 설명될 수 있으되, 생체 접촉 부재(120)를 전도성 부재(110)에 부착시키는 과정이 생체 전극(100) 제조 시가 아닌, 생체 신호 측정 장치(200)를 이용한 생체 신호 측정 시에 수행된다는 것이 제 1 방법과 다르다. 이와 같이, 본 발명의 실시예에 의하면 생체 접촉 부재(120)가 부착된 생체 전극(100)을 생산하는 것과, 생체 신호 측정 시에 기존의 생체 전극에 부착시켜 사용될 것을 상정하고 생체 접촉 부재(120)만을 생산하는 것 모두가 가능하다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 접촉 부재를 사용한 경우와 종래 기술에 의한 Ag/AgCl 겔을 사용한 경우의 접촉 저항을 비교한 그래프이다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 전극(100)과 종래 기술에 의한 생체 전극의 접촉 저항 비교가 3회에 걸쳐 수행되었음을 알 수 있다. 3회의 측정 과정을 통해, 종래 기술에 의한 생체 전극의 경우 접촉 저항이 대략 25~30kΩ의 값을 가짐에 비해, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 전극(100)의 경우 그보다 낮은 대략 15~20kΩ의 값을 가짐을 알 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 전극(100)을 이용하여 종래 기술에 비해 더욱 정확하게 생체 신호를 측정할 수 있음을 알 수 있다. 또한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 적은 양의 탄소 입자(122)를 용매(121)에 첨가하여 섞기만 하는 간단한 과정만으로 생체 접촉 부재(120)를 제작할 수 있다. 이에 따라 본 발명의 일 실시예에 의한 생체 전극(100)은 우수한 생산성이라는 장점 역시 가질 수 있게 된다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 생체 신호 측정 시스템
100: 생체 전극
110: 전도성 부재
120: 생체 접촉 부재
200: 생체 신호 측정 장치
300: 전선
400: 생명체

Claims (26)

  1. 생명체의 피부에 부착되어, 상기 생명체로부터의 생체 신호를 생체 신호 측정 장치로 전달하기 위한 생체 신호 측정용 전극으로서,
    상기 생명체의 피부에 접촉하고, 액체, 겔(gel) 혹은 페이스트(paste) 형태를 갖는 용매를 포함하는 생체 접촉 부재; 및
    상기 생체 접촉 부재와 연결되며, 상기 생체 접촉 부재를 통해 획득된 상기 생체 신호를 상기 생체 신호 측정 장치로 전달하는 전도성 부재를 포함하며,
    상기 생체 접촉 부재에는 탄소(carbon)를 포함하며 전도성을 갖는 탄소 입자가 하나 이상 함유되고,
    상기 탄소 입자는, 흑연(graphite)을 산화시켜 형성되는 GO(graphene oxide), 상기 GO를 환원시킴으로써 형성되는 RGO(reduced graphene oxide) 및 그래핀 나노 플레이틀릿(graphene nano platelet) 중 적어도 하나를 포함하는
    생체 신호 측정용 전극.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄소 입자는, 탄소 나노 튜브(carbon nano tube, CNT)를 더 포함하는
    생체 신호 측정용 전극.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 GO는, 상기 흑연에 황(sulfur)을 포함하는 가스를 주입하고 가열하여 상기 흑연을 복수의 조각으로 분리하여 생성되는
    생체 신호 측정용 전극.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 RGO는, 상기 흑연에 황을 포함하는 가스를 주입하고 가열하여 상기 흑연을 복수의 조각으로 분리함으로써 생성되는 GO로부터 상기 황을 제거함으로써 생성되는
    생체 신호 측정용 전극.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 용매는 Ag/AgCl 겔인
    생체 신호 측정용 전극.
  8. 생명체의 피부에 부착되어, 상기 생명체로부터의 생체 신호를 생체 신호 측정 장치로 전달하기 위한 생체 신호 측정용 전극을 제조하기 위한 방법으로서,
    상기 생체 신호 측정 장치에 연결되는 전도성 부재를 준비하는 단계;
    액체, 겔(gel) 혹은 페이스트(paste) 형태를 갖는 용매에, 탄소를 포함하며 전도성을 갖는 탄소 입자가 하나 이상 함유된, 생체 접촉 부재를 준비하는 단계; 및
    상기 생체 접촉 부재를 상기 전도성 부재에 부착하는 단계를 포함하며,
    상기 탄소 입자는, 흑연(graphite)을 산화시켜 형성되는 GO(graphene oxide), 상기 GO를 환원시킴으로써 형성되는 RGO(reduced graphene oxide) 및 그래핀 나노 플레이틀릿(graphene nano platelet) 중 적어도 하나를 포함하는
    생체 신호 측정용 전극 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 생체 접촉 부재를 준비하는 단계는,
    상기 하나 이상의 탄소 입자를 상기 용매에 혼합하는 단계를 포함하는
    생체 신호 측정용 전극 제조 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 생체 접촉 부재를 준비하는 단계는,
    상기 흑연에 황(sulfur)을 포함하는 가스를 주입하고 가열하여 상기 흑연을 복수의 조각으로 분리하여 상기 GO를 생성하여 상기 용매에 함유시키는 단계를 포함하는
    생체 신호 측정용 전극 제조 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 생체 접촉 부재를 준비하는 단계는,
    상기 흑연에 황을 포함하는 가스를 주입하고 가열하여 상기 흑연을 복수의 조각으로 분리함으로써 생성되는 GO로부터 상기 황을 제거하여 상기 RGO를 생성하여 상기 용매에 함유시키는 단계를 포함하는
    생체 신호 측정용 전극 제조 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 탄소 입자는, 탄소 나노 튜브(carbon nano tube, CNT)를 더 포함하는
    생체 신호 측정용 전극 제조 방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 용매는 Ag/AgCl 겔인
    생체 신호 측정용 전극 제조 방법.
  14. 생명체로부터의 생체 신호를 생체 신호 측정 장치에 전달하는 전도성 부재를 포함하는 생체 신호 측정용 전극에 부착되며, 상기 생체 신호의 측정 시에 상기 생명체의 피부에 접촉하는 생체 접촉 부재로서,
    상기 생명체의 피부에 접촉하고, 액체, 겔(gel) 혹은 페이스트(paste) 형태를 갖는 용매; 및
    상기 용매에 함유되며, 탄소를 포함하고 전도성을 갖는 하나 이상의 탄소 입자를 포함하며,
    상기 탄소 입자는, 흑연(graphite)을 산화시켜 형성되는 GO(graphene oxide), 상기 GO를 환원시킴으로써 형성되는 RGO(reduced graphene oxide) 및 그래핀 나노 플레이틀릿(graphene nano platelet) 중 적어도 하나를 포함하는
    생체 신호 측정용 전극에 부착되는 생체 접촉 부재.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 탄소 입자는, 탄소 나노 튜브(carbon nano tube, CNT)를 더 포함하는
    생체 신호 측정용 전극에 부착되는 생체 접촉 부재.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 GO는, 상기 흑연에 황(sulfur)을 포함하는 가스를 주입하고 가열하여 상기 흑연을 복수의 조각으로 분리함으로써 생성되는
    생체 신호 측정용 전극에 부착되는 생체 접촉 부재.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 RGO는, 상기 흑연에 황을 포함하는 가스를 주입하고 가열하여 상기 흑연을 복수의 조각으로 분리함으로써 생성되는 GO로부터 상기 황을 제거함으로써 생성되는
    생체 신호 측정용 전극에 부착되는 생체 접촉 부재.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 용매는 Ag/AgCl 겔인
    생체 신호 측정용 전극에 부착되는 생체 접촉 부재.
  21. 생명체로부터의 생체 신호를 측정하기 위한 생체 신호 측정 장치에 연결된 전도성 부재를 포함하는 생체 신호 측정용 전극을 준비하는 단계;
    액체, 겔(gel) 혹은 페이스트(paste) 형태를 갖는 용매에, 탄소를 포함하며 전도성을 갖는 탄소 입자가 하나 이상 혼합된, 생체 접촉 부재를 준비하는 단계;
    상기 생체 접촉 부재를 상기 전도성 부재에 부착하는 단계;
    상기 생체 접촉 부재의 표면 중 상기 전도성 부재와 접촉되지 않는 부분을 상기 생명체의 피부에 접촉시키는 단계; 및
    상기 생체 접촉 부재 및 상기 전도성 부재를 경유하여 전달된 상기 생체 신호를 상기 생체 신호 측정 장치를 이용하여 측정하는 단계를 포함하며,
    상기 탄소 입자는, 흑연(graphite)을 산화시켜 형성되는 GO(graphene oxide), 상기 GO를 환원시킴으로써 형성되는 RGO(reduced graphene oxide) 및 그래핀 나노 플레이틀릿(graphene nano platelet) 중 적어도 하나를 포함하는
    생체 신호 측정 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 생체 접촉 부재를 준비하는 단계는,
    상기 하나 이상의 탄소 입자를 상기 용매에 혼합하는 단계를 포함하는
    생체 신호 측정 방법.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 생체 접촉 부재를 준비하는 단계는,
    상기 흑연에 황(sulfur)을 포함하는 가스를 주입하고 가열하여 상기 흑연을 복수의 조각으로 분리하여 상기 GO를 생성하여 상기 용매에 혼합시키는 단계를 포함하는
    생체 신호 측정 방법.
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 탄소 입자는, 흑연을 산화시켜 형성되는 GO를 환원시킴으로써 형성되는 RGO(reduced graphene oxide)를 포함하며,
    상기 생체 접촉 부재를 준비하는 단계는,
    상기 흑연에 황을 포함하는 가스를 주입하고 가열하여 상기 흑연을 복수의 조각으로 분리함으로써 생성되는 GO로부터 상기 황을 제거하여 상기 RGO를 생성하여 상기 용매에 혼합시키는 단계를 포함하는
    생체 신호 측정 방법.
  25. 제 21 항에 있어서,
    상기 탄소 입자는, 탄소 나노 튜브(carbon nano tube, CNT)를 더 포함하는
    생체 신호 측정 방법.
  26. 제 21 항에 있어서,
    상기 용매는 Ag/AgCl 겔인
    생체 신호 측정 방법.
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