KR20060117450A - 생체신호 측정전극 및 이를 이용한 생체신호 측정장치 - Google Patents

Abstract

흡착 전극판을 포함하는 전도성 고무로 이루어진 생체신호 측정전극 및 이를 이용한 생체신호 측정장치가 개시된다. 의복 접촉판은 의복의 내부 일측에 부착되고 전도성이 있는 플렉시블한 고무로 이루어지고, 흡착 전극판은 인체와 접촉하는 플렉시블한 오목면을 포함하고 전도성 및 점착성이 있는 고무로 이루어지며, 전극 몸체는 적어도 하나의 흡착 전극판을 의복 접촉판에 고정시키는 전도성 및 점착성이 있는 고무로 이루어진다. 이로써, 장기간의 착용에도 불편함이 없고, 움직임에도 정확한 생체신호를 측정할 수 있다.

흡착 전극판, 전도성 고무, 생체신호 측정전극, 점착성

Description

생체신호 측정전극 및 이를 이용한 생체신호 측정장치{Physiologic signal measuring electrode and apparatus}

도 1은 본 발명에 따른 생체신호 측정전극의 일 실시예의 구조를 도시한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 생체신호 측정전극이 피부에 접촉하는 전후를 도시한 도면,

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 생체신호 측정전극의 다른 실시예의 구조를 도시한 도면,

도 4는 본 발명에 따른 생체신호 측정전극이 부착된 의복을 도시한 도면, 그리고,

도 5a 및 도 5b는 생체신호 측정전극이 부착된 의복의 다른 실시예를 도시한 도면,

본 발명은 생체신호 측정전극 및 생체신호 측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 흡착전극판을 포함하는 전도성 고무전극으로 이루어진 생체신호 측정 전 극 및 이를 이용한 생체신호 측정장치에 관한 것이다.

최근 의료환경이 공급자 주도형에서 소비자(환자) 주도형으로 변해가면서 원격진료(telemedicine)가 나타났다. 원격진료는 최근의 정보통신 기술의 급격한 발전과 보급을 통하여 언제 어디서나 건강상태를 모니터링하고 체크할 수 있는 유비쿼터스 헬스케어(ubiquitous healthcare)로 발전하고 있다.

유비쿼터스 헬스케어에서는 착용자의 생활에 불편함을 주지 않고 생체신호를 모니터링하고 체크하는 것이 중요한 부분이다. 이를 위하여 밴드형태나 의복(garment)에 전극을 부착하여 생체신호를 모니터링하고 체크하는 형태가 유용하다.

그러나 기존의 일회용 전극(disposable electrode)을 장시간 피부에 부착하면 피부에 문제를 일으키므로 그대로 사용하기에는 무리가 있다. 전극의 장시간 부착을 위하여 전도성(conductivity)이 좋은 금속을 이용한 건성전극(dry electrode)이나 전도성 고무를 사용할 수 있으나 움직임으로 인해 접촉이 불량해지는 문제가 발생한다.

의복에 부착 가능한 전극들은 주로 전도성 재료가 함유된 고무를 이용한 전극으로 플렉시블(flexible)한 형태이다. 이들 전극은 의복에 부착되는 특성상 착용자의 움직임에 의해 영향을 많이 받게 되고 이로 인해서 측정된 생체 신호는 많은 노이즈(noise)가 혼입되게 된다.

피부에 접촉하는 전극을 단단히 고정하기 위해 아주 타이트한 형태의 의복에 부착하거나 밴드를 이용할 수 있는데 이는 의복 착용자에게 불편함을 초래한다. 장시간을 입고 있어야 하기 때문에 이런 불편함은 전극이 부착된 타이트한 의복의 착 용에 대해 거부감을 느끼게 한다.

장시간의 생체 신호 모니터링을 위해서는 움직임에 따른 노이즈 혼입을 최소화하는 것과 착용시의 불편함이 없도록 하는 것이 해결해야 할 가장 큰 문제이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 생체신호 측정전극의 장시간의 착용에 따른 불편함을 없애고 사용자의 움직임에 따라 접촉이 불량해지는 것을 방지하여 정확한 생체신호를 측정할 수 있는 전도성 고무로 이루어진 생체신호 측정전극을 제공하는 데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 장시간의 착용에 따른 불편함을 없애고 사용자의 움직임에 따라 접촉이 불량해지는 것을 방지하며 정확한 생체신호를 측정할 수 있는 전도성 고무로 이루어진 생체신호 측정전극을 의복에 부착한 생체신호 측정장치를 제공하는 데 있다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 생체신호 측정전극의 일 실시예는, 의복의 내부 일측에 부착되고 전도성이 있는 플렉시블한 고무로 이루어진 평판의 의복 접촉판; 인체와 접촉하는 플렉시블한 오목면을 포함하고 전도성 및 점착성이 있는 고무로 이루어진 흡착 전극판; 및 적어도 하나의 상기 흡착 전극판을 상기 의복 접촉판에 고정시키는 전도성 및 점착성이 있는 고무로 이루어진 전극 몸체;를 포함한다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 생체신호 측정장치의 일 실시예는, 의복; 및 생체신호를 측정하기 위해 상기 의복의 몸통 앞면 안쪽에 부착되는 적어도 하나의 전도성 고무전극;을 포함하고, 상기 의복의 몸통 앞면은 일측이 상기 의복에 고정되고 나머지 부분은 지퍼 및 버튼을 포함하는 연결부재로 고정되어 개폐가능하며, 상기 전도성 고무전극은 인체와 접촉하는 플렉시블한 오목면을 포함하고 전도성 및 점착성이 있는 고무로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이로써, 장기간의 착용에도 불편함이 없고, 움직임에도 정확한 생체신호를 측정할 수 있다.

이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 생체신호 측정전극 및 생체신호 측정장치에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 생체신호 측정전극의 일 실시예의 구조를 도시한 도면이다.

도 1에는 의복 접촉판(110), 전극 몸체(120), 흡착 전극판(130)으로 구성된 생체신호 측정전극(100)의 평면도 및 측면도가 도시되어 있다. 생체신호 측정전극(100)은 생체신호 측정모듈(미도시)과 연결되며 생체신호 측정모듈은 의복에 일측에 설치되어 생체신호 측정전극(100)으로부터 수신한 생체신호를 분석하고 표시한다. 구체적으로 생체신호 측정모듈은 생체신호 측정전극에 의해 측정된 생체신호를 증폭하고 노이즈를 제거한 후 디지털 신호로 변환하고, 디지털 신호로 변환된 생체신호를 자체에서 표시하거나 통신모듈을 통해 외부 장치로 측정된 생체신호를 전송한다.

전극 몸체(120)는 적어도 하나 이상의 흡착 전극판(130)을 포함하여, 전극 몸체(120)와 흡착 전극판(130)은 점착성(viscosity)이 적어도 250,000cps (땅콩버터 수준) 정도 이상의 고무전극이다. 또한 전극 몸체(120)와 흡착 전극판(130)은 적어도 전극으로 사용하여 생체신호를 얻는데 무리가 없을 정도의 전도성(conductivity)을 갖는다.

의복 접촉판(110)은 플렉시블하면서 전극몸체(120) 및 흡착전극판(130) 보다는 경도가 높아서 외부에서 손으로 누를 압력을 지지할 수 있는 전도성 판이다. 의복 접촉판(110)은 의복에 직접 접촉하게 되며 바느질로 의복에 고정된다. 이때 의복 접촉판(110)에서 의복의 일측에 위치하는 생체신호 측정모듈(미도시)까지의 연결은 전도성 실(conductive yarn)을 사용하여 바느질을 통해 연결된다. 또는 전도성 고무를 의복 위에 프린팅하는 방식을 사용하여 생체신호 측정전극(100)과 생체신호 측정모듈을 연결할 수 있다. 의복에 바느질을 하여 부착하기 위해서 의복 접촉판(110)은 전극 몸체(120)보다 상하좌우를 약간 크게 하는 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명에 따른 생체신호 측정전극이 피부에 접촉하는 전후를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, A는 생체신호 측정전극(100)이 피부(200)에 접촉되기 전의 경우이고, A'은 생체신호 측정전극(100)이 피부(200)에 접촉된 경우이다. 도 2의 A'의 화살표와 같이 약간의 힘을 가해 생체신호 측정전극을 누르면 흡착 전극판(130)이 피부에 흡착하여 단단히 고정되게 된다. 본 발명에 따른 생체신호 측정전극(100)은 하나 이상의 흡착 전극판(130)과 점착성이 있는 소재의 사용으로 심한 움직임에도 단단히 피부(200)에 부착되어 쉽게 떨어지지 않는다. 또한 몸의 굴곡에 도 영향을 받지 않고 피부와의 접촉을 안정하게 유지하여 노이즈의 혼입을 최소화한다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 생체신호 측정전극의 다른 실시예의 구조를 도시한 도면이다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 의복 접촉판(110)에 부착되는 전극몸체(300,302)는 둥근 형태 등의 다양한 형태가 가능하다. 또한 전극몸체(300,302)에 연결된 흡착 전극판도 둥근 흡착 전극판(310), 마름모 흡착 전극판(312) 등 다양한 모양이 가능하다. 전극몸체(300,302)에 부착되는 흡착 전극판(310,312)의 개수는 곡면이 큰 부분은 흡착 전극판의 크기를 작게 하여 여러 개를 부착하고 곡면이 적은 부분은 흡착 전극판의 크기를 크게 하여 적은 개수를 부착하는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명에 따른 생체신호 측정전극이 부착된 의복을 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 의복(400)에 부착된 생체신호 측정전극(100)은 도 1에 도시된 전도성 고무전극이다. 전도성 고무전극(100)이 부착된 의복(400)은 강하게 조이는 의복이나 헐렁한 의복이 될 수 있다. 그러나 헐렁한 의복이 착용자에게 편안함을 제공하므로 장시간 착용에 유리하다. 생체신호 측정전극(100)에서 생체신호 측정모듈(미도시)까지의 연결은 전도성 실을 사용한 바느질을 통하여 연결될 수 있다. 또는 전도성 고무를 의복 위에 프린팅하는 방식을 사용하여 생체신호 측정모듈까지 연결할 수 있다. 또 다른 방법으로는 생체신호 측정전극(100)을 의복 안쪽에 서 바깥쪽으로 돌출시켜 커넥터와 연결된 케이블을 사용하여 생체신호 측정모듈과 연결할 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 생체신호 측정전극이 부착된 의복의 다른 실시예를 도시한 도면이다.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 생체신호 측정전극(100)과 생체신호 측정모듈(미도시)을 연결하는 전도성 실(미도시)이나 전도성 고무 프린팅을 이용한 케이블, 일반적인 케이블 등이 외부에 노출되지 않도록 고안된 의복이다.

의복(500)은 몸통(520,522)과 몸통을 열고 닫을 수 있는 개폐장치(510,512)를 갖는 덮개(530,532)로 구성된다. 개폐장치(510)는 버튼이나 지퍼를 사용할 수 있으며 구조는 도 5a 및 도 5b에 도시된 것 외에 다양하게 변경 가능하다.

생체신호 측정전극(100)은 의복(500)의 몸통 안쪽에 부착되고, 생체신호 측정전극(100)으로부터 생체신호 측정모듈(미도시)로 연결되는 일반적인 케이블들은 덮개(530,532)를 열고 설치할 수 있으며 덮개(530,532) 안쪽에는 케이블들을 고정하는 밸크로(VELCRO) 또는 고무 고리 등의 구조물이 위치한다.

생체신호 측정모듈과 연결되는 케이블을 전도성 실이나 전도성 고무 프린팅을 이용하는 경우에는 의복의 덮개(530,532)가 외부와의 접촉을 방지하는 역할을 하여 노이즈를 줄일 수 있다.

본 발명에 따른 생체신호 측정전극, 즉 흡착 전극판을 포함하는 생체신호 측정전극을 부착한 의복은 움직임이 많은 운동선수들의 생체신호 측정도 가능하게 하여 운동능력 측정 등에도 유용하게 사용할 수 있다. 모바일 생체신호 측정 무선모 듈의 밑면에 본 발명에 따른 생체신호 측정전극을 사용하여 특별한 부착 지지물이 없이 사용할 수 있도록 한다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명에 따르면, 흡착 전극판이 달린 점착성이 있는 전도성 고무전극이 옷의 안쪽에 부착된 의복을 있고 전극 부분에 약간의 힘을 가해 전극을 부착하므로 착용자가 쉽고 편리하게 전극 부착을 할 수 있고, 하나 이상의 흡착 전극판이 있어 몸의 굴곡이나 몸의 움직임에도 피부와의 접촉을 안정하게 유지할 수 있어서 피부와 생체신호 측정전극 사이의 접촉저항을 감소시켜 생체신호 측정시에 발생하는 노이즈를 감소시킨다. 또한 강하게 조이는 의복이 아닌 헐렁한 옷에 적용이 가능하여 장시간의 생체신호 모니터링에서도 편안하게 측정이 가능하다.

Claims (9)

1. 의복의 내부 일측에 부착되고 전도성이 있는 플렉시블한 고무로 이루어진 평판의 의복 접촉판;

   인체와 접촉하는 플렉시블한 오목면을 포함하고 전도성 및 점착성이 있는 고무로 이루어진 흡착 전극판; 및

   적어도 하나의 상기 흡착 전극판을 상기 의복 접촉판에 고정시키는 전도성 및 점착성이 있는 고무로 이루어진 전극 몸체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정전극.
2. 제 1항에 있어서, 상기 의복 접촉판은,

   상기 의복에 프린팅되어 부착되거나 실로 바느질하여 고정되는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정전극.
3. 제 1항에 있어서, 상기 의복 접촉판은,

   생체신호 측정모듈과 의복에 프린팅된 전도성 고무 또는 전도성 실을 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정전극.
4. 제 1항에 있어서, 상기 흡착 전극판은,

   외부 압력에 의해 상기 흡착 전극판의 오목 면과 상기 인체 사이의 공기가 압축 밀착되어 상기 인체에 고정되는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정전극.
5. 제 1항에 있어서, 상기 전극 몸체는,

   4개의 흡착 전극판을 가로 세로 각각 2개씩 배열하여 상기 의복 접촉판에 고정하는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정전극.
6. 의복; 및

   생체신호를 측정하기 위해 상기 의복의 몸통 앞면 안쪽에 부착되는 적어도 하나의 전도성 고무전극;을 포함하고,

   상기 의복의 몸통 앞면은 일측이 상기 의복에 고정되고 나머지 부분은 지퍼 및 버튼을 포함하는 연결부재로 고정되어 개폐가능하며,

   상기 전도성 고무전극은 인체와 접촉하는 플렉시블한 오목면을 포함하고 전도성 및 점착성이 있는 고무로 이루어진 것을 특징으로 하는 생체신호 측정장치.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 전도성 고무전극과 생체신호를 분석하고 표시하는 생체신호 측정모듈을 연결하는 전도성 선;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정장치.
8. 제 7항에 있어서, 상기 전도성 선은,

   밸크로 또는 실로 고정되거나 상기 의복의 내부에 프린팅되는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정장치.
9. 제 6항에 있어서, 상기 전도성 고무전극은,

   상기 의복의 몸통 앞면의 내부 일측에 부착되고 전도성이 있는 플렉시블한 고무로 이루어진 평판의 의복 접촉판;

   인체와 접촉하는 플렉시블한 오목면을 포함하고 전도성 및 점착성이 있는 고무로 이루어진 흡착 전극판; 및

   적어도 하나의 상기 흡착 적극판을 상기 의복 접촉판에 고정시키는 전도성 및 점착성이 있는 고무로 이루어진 전극 몸체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정장치.

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