KR20100128086A - 생체신호 측정을 위한 비접촉식 금속 전극패치 및 생체신호 측정 장치 - Google Patents

Abstract

피부의 손상을 최소화하고 재사용이 가능할 뿐만 아니라, 종래의 심전도 측정기기에 사용할 수 있는 호환성을 향상시킨 생체신호 측정을 위한 비접촉식 금속 전극패치와 생체신호 측정 장치가 개시된다. 이를 위하여 피부에 탈부착이 가능한 접착부재, 상기 접착부재 상부에 위치하여 생체 신호를 측정하는 구리판, 상기 구리판 상에 형성되는 연성인쇄회로기판, 및 상기 연성인쇄회로기판 상부에 위치하여 상기 구리판과 전기적으로 연결되는 커넥터 연결부재를 포함하는 생체신호 측정을 위한 비접촉식 금속 전극패치를 제공한다. 본 발명에 따르면 종래에 널리 사용되고 있는 심전도 분석기기에 바로 적용하여 사용할 수 있어 호환성을 향상시킬 수 있고 종래의 사용되던 젤 조성물이 필요치 않아 제조공정의 간소화 및 제조비용의 절감 효과를 기대할 수 있다. 또한, 피부에 통기성이 확보된 비접촉 타입의 전극을 사용하므로, 탈부착시 피부의 손상을 비롯한 부작용이나 통증을 줄일 수 있다.

Description

생체신호 측정을 위한 비접촉식 금속 전극패치 및 생체신호 측정 장치{NON-CONTACT TYPE METAL ELECTRODE PATCH FOR MEASURING BIOELECTRIC SIGNALS AND APPARATUS FOR MEASURING BIOELECTRIC SIGNALS}

본 발명은 생체신호 측정을 위한 비접촉식 금속 전극패치 및 생체신호 측정 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피부에 미치는 영향을 최소할 수 있고, 재사용이 가능하여 매우 경제적인 생체신호 측정을 위한 비접촉식 금속 전극패치 및 생체신호 측정 장치에 관한 것이다.

환자의 상태를 정확하게 파악하여 효과적인 치료를 하거나, 일반인의 건강의 이상여부를 판단하여 적절한 예방조치 등을 하기 위하여 인체에서 감지되는 각종 생체정보를 정확하고 효율적으로 측정하기 위한 기술이 개발되고 있다.

대표적인 생체 정보 중의 하나인 심전도(ElectroCardioGram : ECG)는 심장의 박동에 의해 심장근육이 수축 확장되면서 발생되는 활동전류를 기록한 것으로, 신체의 피부에 전극을 부착시켜 심장 근육의 수축에 따른 활동 전류를 측정한 후 측 정된 전류데이터를 그래프로 묘사하는 것이다.

구체적으로, 심장 박동에 의해 심장 근육이 수축 이완할 때 발생되는 활동 전위는 심장으로부터 온몸으로 전달되는 전류를 일으키며, 이 전류는 몸의 위치에 따라 전위차를 발생시키는데 이 전위차는 인체의 피부에 부착된 표면 전극을 통해 검출하여 기록할 수 있다.

이와 같은 심전도는 심장의 이상 유무 확인하는데 이용되고 있으며, 협심증, 심근경색 및 부정맥 등 심장계 질환의 진단에 기본적인 측정방법으로 이용되고 있다.

일반적으로 심장의 전기적 이상을 측정하기 위하여 임상에서 사용하는 전극 유도법은 심장의 동방결절에서 발생한 전기적 자극이 좌우 심실과 좌우 심방으로 전도되면서 발생하는 생체 전위를 측정하는 것으로 2개 이상의 전극을 인체 표면에 부착하여 측정한다.

이처럼 전극을 이용한 측정법으로는 사지 전극 유도법과 2전극 측정법이 주로 이용되고 있다.

사지 전극 유도법은 전자기학적으로 선적분의 경로가 길면 길수록 큰 전위를 측정할 수 있다는 점을 이용하여 신체의 양쪽팔과 다리에 전극을 부착하고 이를 케이블로 심장 전기 활동 측정 장치에 연결하여 심장의 전기적 활동을 측정토록 하는 방법이다. 이러한 사지 전극 유도법의 경우 선적분의 경로가 길면 길수록 큰 전위를 측정할 수 있는 특성을 가지기 때문에 소형화가 어렵다는 문제점과 잡음에 민감하다는 단점이 있다.

그리고 2전극 측정법은 신축성을 가지는 밴드를 이용하여 가슴 부위에 전극을 부착하여 심장의 전기적 활동을 측정하는 방법이다. 이러한 2전극 측정법의 경우 신축성을 가지는 밴드를 가슴 부위에 착용시 가슴 압박감 때문에 장시간 착용하기가 어렵다는 문제점이 있다.

또한, 최초 부착시 사용자의 실수로 인해 느슨하게 부착되거나 장시간 사용으로 인해 전극의 습도가 저감될 경우 측정되는 심장박동 신호의 품질이 떨어진다는 문제점이 있다.

이와 같은 종래의 심장박동 신호를 측정하는 장치에서 발생되는 문제점들을 해결할 수 있는 심장박동 신호 측정 장치들이 개발되었다.

예를 들면, 대한민국 등록특허공보 제10-0695152호(2007년03월08일 등록)에 "심전도 측정용 전극 및 그를 포함하는 심전도 측정 장치"가 개시되어 있다.

이는 심전도 측정용 전극에 있어서, 심전도 신호를 측정하는 신호 검출부, 신호 검출부의 일면에 도포되어 있고 접착성 및 전기 전도성을 갖는 전해질 젤 조성물, 및 신호 검출부와 전기적으로 연결되는 컨트롤러 연결부를 포함하는 심전도 측정용 전극 및 그를 포함하는 심전도 측정 장치에 관한 것이다.

이 기술의 경우 전기 전도성은 물론 접착 특성을 지닌 젤 조성물을 이용하여 신체 피부에 심전도 측정용 전극을 부착할 수 있음은 물론, 품질이 우수한 신호를 측정할 수 있다는 이점이 있다.

그러나 위에서 언급한 접착 및 전도성 특성을 가지는 젤 조성물의 경우 종래의 접착부에 비해 신체 피부로부터 탈착시 신체 피부에 고통을 어느 정도 줄일 수 있는 효과를 기대할 수 있으나, 이러한 젤 조성물 역시 장시간 사용할 경우 피부와 접촉되는 신체 부위가 빨갛게 변하는 등의 피부 손상을 초래할 수 있다는 문제점이 있다.

특히, 건강한 일반인 이외에 심장수술을 받은 환자에게 젤 조성물을 이용한 심전도 측정용 전극을 탈부착할 경우 젤 조성물의 접착 특성으로 인해 심장수술을 받은 환자가 많은 통증을 느낄 수 있다는 문제점이 있다. 또한, 젤 조성물의 경우 재사용이 아닌 일회용으로 사용됨으로서, 비용면에서 비효율적이라는 문제점이 있다.

그리고 대한민국 등록특허공보 제10-0731676호(2007년06월18일 등록)에 "이동 환경에서의 심장 전기 활동 측정을 위한 전극 패치"가 개시되어 있다.

이는 생체 전위 신호를 감지하는 원형 동심 전극부와, 전도성 금속으로 구성되며, 전극 각각을 지지하고 생체 전위 신호를 전달하는 전극 지지부와, 전극 지지부를 통해 전달되는 생체 전위 신호를 입력받아 증폭한 후 무선으로 외부로 전송하는 신호 처리 및 전송부와, 심장 전기 활동 측정을 위한 전극 패치를 인체에 접착하는 접착부와, 인체 착용시 착용감을 증진하기 위해서 완충 기능을 제공하는 완충 격리부, 및 신호 처리 및 전송부에서 생성되는 증폭된 생체 전위 신호를 외부로 전송하는 커버를 포함하는 이동 환경에서의 심장 전기 활동 측정을 위한 전극 패치에 관한 것이다.

이 기술의 경우 종래의 사지 전극 유도법에 비해 소형화된 무선 전극 패치를 이용한 심장 전기 활동 신호를 지속적으로 모니터링 할 수 있다는 이점이 있다. 하지만 무선 전극 패치를 이용함으로써, 신호 처리 및 전송부로부터 생성되어 증폭된 생체 전위 신호를 무선으로 전송받을 수 있는 심전도 측정 기기에만 적용이 가능함에 따라 종래의 널리 사용되고 있는 심전도 측정 기기에는 사용이 불가능 하여 효용성이 떨어진다는 문제점이 있다.

따라서 전극 등이 피부에 밀착되어 발생하는 문제점, 예를 들면, 피부로부터 탈착시 피부의 통증이나 손상을 최소하고, 다수 회 탈부착하여도 접착력이 유지되어 재사용할 수 있을 뿐만 아니라, 기존의 심전도 분석장비에 연결하여 사용할 수 있는 호환성이 우수하면서도 고품질의 신호를 측정할 수 있는 심전도 측정용 전극패치의 개발이 요구되고 있다.

따라서 본 발명의 제1 목적은 전극이 부착되는 피부의 손상을 최소화하고 재사용이 가능할 뿐만 아니라, 종래의 심전도 측정기기에 사용할 수 있는 호환성을 향상시킨 생체신호 측정을 위한 비접촉식 금속 전극패치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 제2 목적은 상기 생체신호 측정을 위한 비접촉식 금속 전극패치를 응용하여 피부의 손상을 최소화하고, 재사용이 가능할 뿐만 아니라, 기존의 심전도 측정기기에 사용할 수 있는 호환성을 향상시킨 생체신호 측정 장치를 제공하는데 있다.

상술한 본 발명의 제1 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 피부에 탈부착이 가능한 접착부재; 상기 접착부재 상부에 위치하여 생체 신호를 측정하는 구리판; 상기 구리판 상에 형성되는 연성인쇄회로기판; 및 상기 연성인쇄회로기판 상부에 위치하여 상기 구리판과 전기적으로 연결되는 커넥터 연결부재를 포함하는 생체신호 측정을 위한 비접촉식 금속 전극패치를 제공한다.

또한, 본 발명의 제2 목적을 달성하기 위하여 접착부재 및 상기 접착부재 상부에 위치하는 구리판을 포함하는 복수의 전극; 상기 복수의 전극에 포함된 구리판에 대응하여 상기 복수의 구리판에 각각 전기적으로 연결되는 복수의 커넥터 연결부재; 상기 복수의 전극과 상기 복수의 커넥터 연결부재를 연결하는 연성인쇄회로기판; 상기 구리판을 통해 측정된 생체 신호가 상기 커넥터 연결부재로 전달될 수 있도록 상기 연성인쇄회로기판 표면에 설계되는 신호라인; 및 상기 신호라인을 흐르는 생체 신호가 외부의 미세신호로부터 간섭받지 않도록 상기 신호라인을 따라 상기 연성인쇄회로기판 표면에 설계되는 접지라인을 포함하는 생체신호 측정 장치를 제공한다.

본 발명에 의한 생체신호 측정을 위한 비접촉식 금속 전극패치를 사용하면, 종래에 널리 사용되고 있는 심전도 분석기기에 바로 적용하여 사용할 수 있어 호환성을 향상시킬 수 있다.

그리고 심장의 전기 신호를 측정하는 역할을 하는 종래의 젤 조성물이 필요치 않아 제조공정의 간소화 및 제조비용의 절감 효과를 기대할 수 있다. 또한, 피부에 통기성이 확보된 비접촉 타입의 전극을 사용하므로, 탈부착시 피부의 손상이나 통증을 줄일 수 있다.

또한, 종래의 젤 조성물을 사용한 경우와 달리 재사용이 가능하기 때문에, 쓰레기 발생이 줄어 환경오염에 공헌을 할 수 있음은 물론, 비용절감 효과를 기대할 수 있다. 나아가 심장의 전기 신호 측정을 위한 전극의 개수를 2개에서 12개까지 선택적으로 설계할 수 있어 보다 품질 높은 심장의 전기 신호를 측정할 수 있는 생체신호 측정용 전극 패치를 제공하는데 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 생체신호 측정을 위한 비접촉식 금속 전극패치를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 생체신호 측정을 위한 비접촉식 금속 전극패치를 설명하기 위한 정면 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 생체신호 측정을 위한 비접촉식 금속 전극패치를 설명하기 위한 뒷면 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 일실시예에 의한 전극패치(100)는 피부에 탈부착이 가능한 접착부재(110)가 형성되고, 상기 접착부재(110) 상부에 구리판(120)이 형성되고, 상기 구리판(120)상에 연성인쇄회로기판(130) 및 커넥터 연결부재(140)가 순차적으로 형성된다.

이하 도면을 참조하여 각 구성요소별로 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 생체신호 측정을 위한 비접촉식 금속 전극패치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 전극패치(100)는 접착부재(110)를 포함한다.

상기 접착부재(110)는 측정하고자 하는 신체 부위의 피부에 전극패치(100)가 부착되도록 하는 역할을 한다. 이러한 접착부재(110)는 피부에 탈부착시 사용자가 고통을 느끼지 않도록 탈착이 가능하고 다수 회 탈부착하여도 접착력이 저하되지 않아서 재활용이 가능한 소재를 사용하는 것이 바람직하다.

이러한 물성을 가지는 소재라면 특별히 제한없이 사용할 수 있지만, 그 일례로서, 미세한 섬모(가는 털) 구조를 가진 소재를 사용할 수 있다. 표면에 직경이 마이크로 또는 나노 사이즈인 섬모나 돌기가 다수 존재하는 연꽃잎 표면이나 게코 도마뱀의 발바닥은 초소수성, 방오성, 고접착성의 성질을 가지고 있다.

이러한 원리를 이용하여 상기 접착부재(110)를 제조하면, 물이나 액체를 발수하고, 외부 물질에 의한 오염을 방지할 수 있기 때문에 다수 회 사용하여도 그 성능이 유지되는 내구성이 우수한 전극패치를 제작할 수 있다. 또한, 별도의 젤 조성물이나 합성물질을 사용하지 않고 접착성이 우수한 전극패치를 제작할 수 있다.

상술한 형태의 접착부재는 일반적인 임프린트 기술이나, 소프트리소그래피 방식 등을 사용하여 제작할 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 일정한 기판 상에 자외선 경화성의 고분자 물질을 도포한 후, 제작하고자 하는 사이즈의 섬모를 제작할 수 있는 패턴이 형성된 몰드를 상기 고분자 물질 상에 접촉시킨다.

이 후, 상기 몰드에 압력을 가하여 상기 몰드의 형상을 고분자 물질에 전사하거나, 또는 모세관 현상에 의하여 상기 고분자 물질이 유동하도록 하여 몰드의 음각부분을 채움으로써 상기 몰드의 형상을 고분자 물질에 전사시킨다. 이어서, 자외선으로 섬모가 형성된 고분자 물질을 경화한 후 몰드를 제거하면 미세한 섬모가 형성된 접착부재를 얻을 수 있다.

이 때 상기 기판으로는 신체에 부착하여야 하므로 유연성 있고 인체에 무해한 소재를 사용하는 것이 바람직하며, 예를 들면, 실리콘 기판, 금속기판, 고분자 기판 등을 사용할 수 있다. 상기 고분자 물질로는 예를 들면, 폴리우레탄 아크릴레이트(PUA), 폴리에틸렌 글리콜 디아클릴레이트(PEG-DA), 폴리에스테르 아크릴레이트 또는 과불소화폴리에테르 디메타크릴레이트(PFPE-DMA), 폴리스테렌(polystyrene) 또는 폴리(메틸메타크릴레이트)(poly(methylmethacrylate)) 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 몰드로는 예를 들면, 폴리우레탄이나 폴리디메틸실록산 등을 사용할 수 있다.

또한, 접착성이나 소수성을 향상시키기 위하여 상술한 과정 중 고분자 물질의 경화단계에서 섬모의 하단만 완전경화되고, 상단은 부분적으로 경화되도록 한 후 다시 부분경화된 부분에 2 단계의 섬모구조를 형성할 수도 있다.

나아가, 접촉대상 물체와 섬모의 접촉각에 따라 접착력에 차이가 현저히 발 생하는 점을 고려하여, 상기 기판에 수직방향이 아닌 사선 방향으로 형성된 섬모를 형성할 수도 있다. 이와 같이, 사선 방향으로 섬모를 형성하면, 탈착시 접착력이 약한 방향으로 전극 패치를 분리하면 피부에 손상을 주거나 환자에게 통증을 주지 않고 전극패치를 피부에서 분리할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 전극패치의 접촉부재의 일례를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다. 도 4를 참조하면, 접촉부재(110)에는 미세한 섬모가 형성되어 있고 이러한 섬모에 의하여 접착성이 부여된다. 기존의 젤 형태나 기타 접착제는 피부에 밀접하게 접촉되어 접착력을 제공하므로 피부의 손상, 탈착시의 통증 및 장기간 사용시의 피부 괴사 등의 문제점을 야기한다. 그러나 상술한 섬모구조의 접착부재를 사용하면, 일정한 통기성이 확보되므로 피부 손상 등의 문제를 방지할 수 있고, 부착 및 분리시 방향에 따라 접착력이 현저히 차이가 나는 점을 이용하면 통증없이 전극패치를 제거할 수 있다.

상기 접촉부재(110)는 상기 계층적 미세 구조물 이외에도 재사용이 가능한 탈부착이 용이한 접착성을 가진 부재라면 어떠한 것을 사용하여도 무방할 것이다. 다만 탈부착이 용이하되 피부로부터 탈착시 신체 피부에 영향을 최소화 할 수 있는 접착성을 가진 부재를 사용하는 것이 바람직할 것이다.

또한, 상기 접착부재(110)는 0.1 내지 1㎜의 두께를 가지도록 형성하는 것이 바람직하다. 상기 접착부재(110)의 두께를 0.1 미만인 경우 상술한 접착력있는 섬모구조를 형성하기 어려운 문제점이 있다. 한편, 상기 접착부재(110)의 두께를 1㎜ 이하로 한정하는 것은 후술하는 구리판(120)이 심전도 신호를 측정하는데 영향 을 주지 않도록 하기 위함이다. 만약 상기 접착부재(110)의 두께가 1㎜를 초과할 경우 상기 구리판(120)을 통해 측정되는 심전도 신호가 미비하여 정확한 심전도 신호 측정이 어렵게 된다.

또한, 상기 접착부재(110)는 원형으로 형성될 수 있으며 이 경우 지름은 후술하는 구리판(120)의 지름보다 크게 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 접착부재(110)는 환형으로 형성될 수도 있으며, 이 경우 후술하는 구리판의 외주면을 따라 형성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 의한 전극패치(100)는 구리판(120)을 포함한다.

도 3을 참조하면, 상기 구리판(120)은 신체 피부의 심전도 신호를 측정하는 역할을 한다. 보다 상세하게는 상기 구리판(120)은 상기 접착부재(110)에 의하여 피부에 비접촉인 상태로 위치하며, 본 발명에 의한 전극패치가 부착된 신체 부위의 전기 신호를 측정하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 구리판(120)은 상기 접착부재(110) 상부 즉, 접착부재를 사이에 두고 피부의 반대편에 형성한다.

상기 구리판(120)은 보다 품질 높은 심전도 신호의 측정을 위해 지름 25 내지 40㎜의 원형모양으로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 구리판(120)의 형상과 크기는 품질 높은 심전도 신호를 측정하기 위한 최적의 조건이라 할 수 있다.

만약 구리판(120)의 지름이 25㎜ 미만일 경우 미약한 심전도 신호가 측정되고, 지름이 40㎜ 초과일 경우에는 구리판(120)의 크기가 너무 커 측정하고자 하는 심전도의 고유의 신호를 측정할 수 없다는 문제점이 있다.

그리고 상기 구리판(120)은 0.7 내지 0.8㎛의 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 만약 두께가 0.7㎛ 미만일 경우 두께가 너무 얇아져서 제조 공정상 어려움이 있을 뿐만 아니라, 두께가 너무 얇은 관계로 내구성이 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 두께가 0.8㎛를 초과하는 경우 두께가 너무 두꺼워 전도성이 떨어진다는 문제점이 있다. 이는 구리판(120)을 통해 측정된 심전도 신호의 전도율이 떨어진다는 것을 의미하며, 이는 다시 말해 품질 높은 심전도 신호의 측정의 어렵게 된다.

그리고 상기 구리판(120)은 상기 접착부재(110)와 접하는 일 표면에 금(Au)으로 표면박막을 형성할 수 있다. 상기 금으로 구성된 표면박막은 금을 상기 구리판에 코팅하여 형성할 수 있다. 이와 같이 금으로 코팅을 하는 이유는 상기 구리판(120)의 전도율을 향상시켜 더욱 향상된 품질 높은 심전도 신호를 측정하기 위함이다.

이를 위해 상기 구리판(120)에는 0.04 내지 0.06㎛ 두께로 금코팅을 하는 것이 바람직할 것이다. 금은 구리에 비하여 전기 전도율이 우수하지만 고가이고 공정상의 문제 때문에, 전극 전체를 금으로 제작하는 것은 바람직하지 않다. 다만, 생체신호를 받아들이는 피부 측의 일면에만 금으로 코팅을 함으로써 생체 신호를 보다 효과적으로 측정할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 의한 전극패치(100)는 연성인쇄회로기판(130)을 포함한다.

도 3을 참조하면, 상기 연성인쇄회로기판(130)은 상기 구리판(120)을 통해 측정된 심전도 신호의 원활한 흐름이 이루어지도록 하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 연성인쇄회로기판(130)은 상기 구리판(120) 상에 위치하는 것이 바람직하다.

상기 연성인쇄회로기판(FPCB : Flexible Printed Circuit Board)(130)은 일반적으로 재질이 딱딱한 경성 PCB와는 달리 굴곡성을 가진 필름형태의 3차원회로기판으로써, 아주 얇은 두께의 절연필름 위에 동박을 붙인 두께가 얇고 굴곡성이 뛰어난 회로기판이다.

상기 연성인쇄회로기판(130)은 사용되는 소재를 중심으로 크게 3-Layer 동박적층소재(CCL : Copper Clad Laminate) 및 회로패턴보호접착테이프(CL : CoverLay)로 분류할 수 있다.

상기 동박적층소재는 유연성 절연재에 동박을 적층한 소재로써, 폴리에스테르(polyester) 필름, 폴리이미드(polyimide) 필름, 액정폴리머(liquid crystal polymer) 필름, 및 불소수지 필름 등의 유연성 절연재 중 그 특성에 따라 이용되고 있다.

상기 유연성 절연재 중 이중 폴리이미드 필름을 사용한 연성인쇄회로기판의 수요가 가장 많으며, 상기 폴리이미드 필름은 내열성, 치수 안정성, 납땜 가공성 등이 우수한 특성을 가지고 있다.

본 발명에서는 상기 연성인쇄회로기판(130)의 재질로 상기 유연성 절연재 중 폴리이미드 필름을 사용하는 것이 바람직하며, 본 발명에서 채택하고 있는 폴리이미드 필름의 경우 구리판(120)을 통해 측정된 심전도 신호의 원활한 흐름이 이루어 지도록 하는 특성을 지니고 있다. 상기 연성인쇄회로기판(130)의 재질은 폴리이미드 필름에 국한하지 않고 최초 설계 목적에 따라 다른 종류의 필름을 이용할 수도 있을 것이다.

또한, 상기 연성인쇄회로기판(130)은 일측에 홀(미도시)을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 연성인쇄회로기판(130)에 홀이 형성되는 이유는 상기 구리판(120)을 통해 측정된 심전도 신호가 후술하는 커넥터 연결부재로 흐르도록 하기 위함이다.

이를 위해 상기 구리판(120)은 상기 연성인쇄회로기판(130)에 형성된 홀을 관통해 후술하는 커넥터 연결부재까지 연장되도록 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 연성인쇄회로기판(130)의 크기 즉, 지름은 상기 구리판(120)의 지름보다 크게 형성되도록 하는 것이 바람직하며, 연성인쇄회로기판(130)의 정확한 크기는 최초 설계 목적에 따라 선택적으로 설계할 수 있을 것이다.

본 발명의 일실시예에 의한 전극패치(100)는 커넥터 연결부재(140)를 포함한다.

도 3을 참조하면, 상기 커넥터 연결부재(140)는 상기 구리판(120)과 전기적으로 연결되어 구리판(120)으로부터 측정된 심전도 신호를 심전도 분석기기의 커넥터(150)로 전달하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 커넥터 연결부재(140)는 상기 연성인쇄회로기판(130)의 상부에 위치하는 것이 바람직하다.

상기 커넥터 연결부재(140)는 높이 3 내지 7㎜가 되도록 형성하는 것이 바람 직할 것이다. 상기 커넥터 연결부재(140)의 높이는 상기 구리판(120)으로부터 측정된 심전도 신호가 외부의 노이즈 간섭 없이 품질 높은 심전도 신호가 상기 커넥터(150)로 전달되도록 하기 위함이다.

상술한 바와 같이 접착부재(110), 구리판(120), 연성인쇄회로기판(130), 및 커넥터 연결부재(140)를 포함하는 본 발명의 전극패치(100)는 종래에 널리 사용되고 있는 심전도 측정기기의 커넥터(150)에 연결하여 사용할 수 있어 호환성이 높은 전극패치라 할 수 있다.

그리고 본 발명은 생체신호 측정장치를 제공한다. 이하 상술한 생체신호 측정을 위한 비접촉식 금속 전극패치에 대한 기재와 공통되는 부분의 기재는 생략하거나 약술하기로 한다.

도 5는 본 발명의 다른 일실시예에 의한 생체신호 측정을 위한 비접촉식 금속 전극패치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 의한 생체신호 측정 장치(200)는 접착부재(110) 및 상기 접착부재(110) 상부에 위치한 구리판(120)을 포함하는 복수 개의 전극(210)을 포함한다.

상기 전극(210)은 상술한 본 발명에 의한 전극패치(100)의 접착부재(110) 및 구리판(120)과 같은 구조를 가진다. 이에 따라서 상기 전극(210)이 측정하고자 하는 신체 피부에 부착되어 심전도 신호를 측정하는 역할을 한다.

또한, 상기 전극(210)은 2개, 3개, 6개, 8개, 또는 12개로 형성할 수 있다. 상기 전극(210)은 최초 설계 목적에 부합되도록 선택적으로 그 개수를 달리 형성할 수 있다. 즉, 측정하고자 하는 신체 부위별 위치에 대응되도록 상기 전극(210)의 개수가 결정된다.

본 발명의 생체신호 측정 장치(200)는 복수의 커넥터 연결부재(230) 및 연성인쇄회로기판(220)을 포함한다.

상기 커넥터 연결부재(230)는 상기 복수의 전극에 포함된 구리판에 일대일로 대응하여 상기 복수의 구리판에 각각 전기적으로 연결된다. 보다 상세하게는 상기 커넥터 연결부재(230)는 상기 연성인쇄회로기판(220) 표면에 위치하고, 상기 2개 이상의 각각의 전극(210)과 서로 연결 대응되도록 형성된다.

그리고 상기 연성회로기판(220)은 상기 복수의 전극(210)과 상기 복수의 커넥터 연결부재(230)를 연결한다.

상기 연성인쇄회로기판(220)은 상기 2개 이상의 각각의 전극(210)의 구리판(120) 상부에 위치하여 전극(210)과 상기 복수의 커넥터 연결부재를 서로 연결하는 역할을 한다. 또한, 상기 연성인쇄회로기판(220) 표면에는 상기 2개 이상의 전극(210)과 커넥터 연결부재(230)간의 심전도 신호가 흐를 수 있도록 하는 후술하는 신호라인 및 접지라인이 설계된다.

본 발명의 생체신호 측정 장치(200)는 신호라인(240)을 포함한다.

도 6은 본 발명의 다른 일실시예에 의한 생체신호 측정을 위한 비접촉식 금속 전극패치의 신호라인 및 접지라인을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.

도 6을 참조하면, 상기 신호라인(240)은 상기 전극(210)의 구리판(120)을 통 해 측정된 심전도 신호가 상기 커넥터 연결부재(230)로 전달될 수 있도록 상기 구리판(120)과 커넥터 연결부재(230)를 연결하는 역할을 한다.

이를 위해 상기 신호라인(240)은 상기 구리판(120)과 커넥터 연결부재(230)를 연결할 수 있도록 상기 연성인쇄회로기판(220) 표면에 설계하는 것이 바람직하다. 일예로 상기 신호라인(240)은 1 내지 3㎜의 폭으로 50(Ω)의 라인 임피던스에 맞추어 설계될 수 있다.

본 발명의 다른 일실시예에 의한 생체신호 측정장치(200)는 접지라인(250)을 포함한다.

도 6을 참조하면, 상기 접지라인(250)은 상기 신호라인(240)을 흐르는 심전도 신호가 외부의 미세신호로부터 간섭받지 않도록 하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 접지라인(250)은 상기 신호라인(240)을 따라 상기 연성인쇄회로기판(220) 표면에 설계되는 것이 바람직하다.

일예로 상기 접지라인(250)은 상기 신호라인(240)을 따라 연성인쇄회로기판(220) 표면에 설계되되, 각각의 양단부는 전극(210)의 구리판(120) 및 커넥터 연결부재(230)로부터 3 내지 7㎜ 이격되어 설계되는 것이 바람직하다.

상기 접지라인(250)이 상기 구리판(120) 및 커넥터 연결부재(230)로부터 이격되어 설계되는 이유는 접지라인(250)이 구리판(120) 및 커넥터 연결부재(230)와 3㎜ 미만으로 이격되어 설계될 경우 접지라인(250)에 의해 측정된 심전도 신호가 소멸될 수 있다는 문제점이 있다.

또한, 접지라인(250)이 구리판(120) 및 커넥터 연결부재(230)와 7㎜ 초과되어 이격될 경우 신호라인(240)을 흐르는 심전도 신호가 외부의 노이즈로부터 간섭을 받아 품질 높은 심전도 신호의 측정이 어렵다는 문제점이 있다.

상기 본 발명의 생체신호 측정장치(200)는 심전도와 같은 생체신호를 측정하는 전극(210)을 2개, 3개, 6개, 8개, 또는 12개 선택적으로 설계할 수 있으며, 상기 각각의 전극(210) 사이의 거리는 한정되지 않으나, 예를 들어 상기 전극(210)이 3개로 설계될 경우 각각의 전극(210) 사이의 거리를 200㎜로 설계할 수 있을 것이다.

상술한 본 발명의 생체신호 측정장치(200) 또한, 심전도 측정기기의 커넥터와 연결되어 사용할 수 있어 호환성이 향상된 전극패치이다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 생체신호 측정을 위한 비접촉식 금속 전극패치를 통해 측정되는 생체신호 데이터를 측정하였다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 전극패치를 통해 측정되는 생체신호 데이터를 나타낸 그래프이고, 도 8은 종래의 접촉식 패치를 통해 측정되는 생체신호 데이터를 나타낸 그래프이다.

구체적으로, 도 7을 통해 나타낸 생체신호 데이터는 본 발명의 전극패치를 종래의 심전도 측정기기에 적용하여 심전도 측정기기를 통해 출력되는 생체신호를 나타낸 그래프이고, 도 8을 통해 나타낸 생체신호 데이터는 기존의 '스킨택'사의 제품인 'skintact' 제품을 이용해 심전도 측정기기를 통해 출력되는 생체신호를 나타낸 그래프이다.

상기 도 7 및 도 8을 통해 알 수 있듯이 본 발명의 비접촉식 금속 전극패치 및 측정 장치를 통해 측정된 생체신호 실험데이터가 종래의 접촉식 스킨택 제품을 통해 측정된 생체신호 실험데이터와 차이가 없음을 확인할 수 있었다.

즉, 신호품질에 영향을 주지 않으면서, 발명의 비접촉식 금속 전극패치 및 측정 장치는 비접촉식으로 전극이 부착되는 피부의 손상을 최소화하고 종래의 심전도 측정기기에 사용할 수 있는 호환성을 향상시키는 효과가 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 생체신호 측정을 위한 비접촉식 금속 전극패치를 설명하기 위한 정면 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 생체신호 측정을 위한 비접촉식 금속 전극패치를 설명하기 위한 뒷면 사시도이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 생체신호 측정을 위한 비접촉식 금속 전극패치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 생체신호 측정을 위한 비접촉식 금속 전극패치의 접촉부재를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 생체신호 측정 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 생체신호 측정장치의 신호라인 및 접지라인을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 생체신호 측정을 위한 비접촉식 금속 전극패치 및 생체신호 측정 장치를 통해 측정되는 생체신호 데이터를 나타낸 그래프이다.

도 8은 종래의 접촉식 스킨택을 통해 측정되는 생체신호 데이터를 나타낸 그래프이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명 *

100, 200 : 전극패치 110 : 접착부재

120 : 구리판 130, 220 : 연성인쇄회로기판

140, 230 : 커넥터 연결부재 150 : 커넥터

210 : 전극 240 : 신호라인

250 : 접지라인

Claims (13)

1. 피부에 탈부착이 가능한 접착부재;

   상기 접착부재 상부에 위치하여 생체 신호를 측정하는 구리판;

   상기 구리판 상에 형성되는 연성인쇄회로기판; 및

   상기 연성인쇄회로기판 상부에 위치하여 상기 구리판과 전기적으로 연결되는 커넥터 연결부재를 포함하는 생체신호 측정을 위한 비접촉식 금속 전극패치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 접착부재가 미세 섬모 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정을 위한 비접촉식 금속 전극패치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 접착부재의 두께가 0.1 내지 1㎜인 것을 특징으로 하는 생체신호 측정을 위한 비접촉식 금속 전극패치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 생체신호가 심전도 신호인 것을 특징으로 하는 생체신호 측정을 위한 비접촉식 금속 전극패치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 구리판은 지름이 25 내지 40㎜의 원형이고, 두께가 0.7 내지 0.8㎛인 것을 특징으로 하는 생체신호 측정을 위한 비접촉식 금속 전극패치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 접착부재와 접하는 상기 구리판 상에 형성된 금을 포함하는 두께 0.04 내지 0.06㎛의 표면 박막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정을 위한 비접촉식 금속 전극패치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 구리판이 상기 피부에 접촉되지 않는 것을 특징으로 하는 것을 생체신호 측정을 위한 비접촉식 금속 전극패치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 연성인쇄회로기판은 홀을 포함하고,

   상기 구리판이 상기 연성인쇄회로기판에 형성된 홀을 관통해 상기 커넥터 연결부재까지 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정을 위한 비접촉식 금속 전극패치.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 연성인쇄회로기판이 폴리이미드 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정을 위한 비접촉식 금속 전극패치.
10. 접착부재 및 상기 접착부재 상부에 위치하는 구리판을 포함하는 복수의 전극;

    상기 복수의 전극에 포함된 구리판에 대응하여 상기 복수의 구리판에 각각 전기적으로 연결되는 복수의 커넥터 연결부재;

    상기 복수의 전극과 상기 복수의 커넥터 연결부재를 연결하는 연성인쇄회로기판;

    상기 구리판을 통해 측정된 생체 신호가 상기 커넥터 연결부재로 전달될 수 있도록 상기 연성인쇄회로기판 표면에 설계되는 신호라인; 및

    상기 신호라인을 흐르는 생체 신호가 외부의 미세신호로부터 간섭받지 않도록 상기 신호라인을 따라 상기 연성인쇄회로기판 표면에 설계되는 접지라인을 포함하는 생체신호 측정 장치.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 신호라인의 폭이 1 내지 3㎜인 것을 특징으로 하는 생체신호 측정 장치.
12. 제 10 항에 있어서, 상기 접지라인의 양단부가 각각 상기 구리판 및 커넥터 연결부재로부터 3 내지 7㎜ 이격되는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정 장치.
13. 제 10 항에 있어서, 상기 커넥터 연결부재가 심전도 분석기기의 커넥터와 연결되는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정 장치.

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