KR20120027014A - 생체전위 측정을 향상시키기 위한 케이블 및 이를 어셈블링하기 위한 방법 - Google Patents

생체전위 측정을 향상시키기 위한 케이블 및 이를 어셈블링하기 위한 방법 Download PDF

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KR20120027014A
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윌리엄 콜라사
에릭 그라츠
다니엘 제이. 롬바르디
제프리 레버
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케어퓨전 209, 인크.
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Abstract

본 발명은 코어를 포함하는 생체전위 측정을 향상시키기 위한 케이블에 관한 것으로, 상기 코어는 제1전도 라인, 제1전도 라인을 둘러싸는 제1차폐체, 및 제1차폐체를 둘러싸는 제1절연체를 포함한다. 상기 케이블은 코어 외측에 위치된 제어 섹션을 더 포함하며, 상기 코어는 제2전도 라인, 전도 라인을 둘러싸는 제2차폐체, 및 제2차폐체를 둘러싸는 제2절연체를 포함한다.

Description

생체전위 측정을 향상시키기 위한 케이블 및 이를 어셈블링하기 위한 방법{CABLE FOR ENHANCING BIOPOTENTIAL MEASUREMENTS AND METHOD OF ASSEMBLING THE SAME}
본 발명은 생체전위 측정을 향상시키기 위한 케이블에 관한 것이다.
통상 생체전위 증폭 시스템은 다중-전도체 케이블을 갖춘 환자 헤드박스에 연결된 증폭기 모듈을 포함한다. 통상 증폭기는 다수의 전극 입력 또는 채널, 예컨대 8, 16, 32, 또는 64 채널을 갖춘다.
공통 모드 제거비(CMRR: Common mode rejection ratio)는 증폭기 성능의 한 측정이다. CMRR은 전원, 예컨대 AC 전원에 따른 통상 50 또는 60Hz의 공통 모드 간섭을 제거하기 위한 증폭기의 능력을 나타낸다. 공통 모드 전압은 통상 라이트 레그 드라이브(RLD: Right leg drive)라고 부르는 네거티브 피드백 루프로 환자에게 다시 보내지는 역버전의 환자 공통 모드 신호를 제공함으로써 감소될 수 있다. 이러한 방식에서, 라이트 레그 드라이브는 생체전위 증폭 시스템의 CMRR을 효과적으로 증가시킨다.
도 1은 자체가 외측 재킷(120)에 의해 둘러싸인 차폐체(110)로 둘러싸인 와이어 번들(bundle)을 갖춘 생체전위 측정을 획득하기 위한 환자 헤드박스에 사용하는 기존의 케이블(100)을 나타낸다. 이러한 번들은 다수의 채널(예컨대, 환자) 전극 와이어(130), 기준 전극 와이어(140), 및 라이트 레드 드라이브(RLD) 전극 와이어(150)를 포함한다.
이러한 기존의 구성은 달성가능한 CMRR이 더 낮아질 수 있다는 단점을 갖고 있다. 상기한 낮은 CMRR은 캐패시턴스, 예컨대 케이블(100)에서 RLD 와이어(150)와 채널 전극 와이어(140)간 근접성으로 인해 RLD 와이어와 채널 전극 와이어간 기생 캐패시턴스를 야기한다. 더욱이, 이러한 캐패시턴스는 환자를 바이패싱(bypassing)하는 채널 와이어(130)에 대한 RLD 신호의 커플링(coupling)을 허용한다. 이러한 불균형 기생 캐패시턴스는 증폭 시스템의 CMRR을 감소시키기 위해 환자 전극 임피던스와 함께 작용한다. 환자 전극 임피던스가 높을 수록 환자와 채널 와이어간 전위차는 더 커진다.
따라서, 생체전위 측정을 향상시켜 생체전위 증폭 시스템의 CMRR을 증가시키기 위한 채널 와이어와 RLD간 감소된 커플링을 갖는 케이블을 제공할 필요가 있다.
본 발명의 실시예는 생체전위 측정을 향상시키기 위한 케이블을 효과적으로 제공한다.
본 발명의 실시예는 중심 피드백 라인을 포함하는 제1전도 라인, 중심 피드백 라인을 둘러싸는 제1차폐체, 및 제1차폐체를 둘러싸는 제1절연체를 갖춘 피드백 코어를 포함하는 생체전위 측정을 향상시키기 위한 케이블을 포함한다. 상기 케이블은 피드백 코어 외측에 방사상으로 위치된 제2전도 라인, 제2전도 라인 및 피드백 코어를 둘러싸는 제2차폐체, 및 제2차폐체를 둘러싸는 제2절연체를 더 포함한다.
다른 실시예는 중심 피드백 라인을 포함하는 제1전도 라인, 중심 피드백 라인을 둘러싸는 제1차폐체, 및 제1차폐체를 둘러싸는 제1절연체를 갖춘 피드백 코어를 포함하는 생체전위 측정을 향상시키기 위한 케이블을 포함한다. 상기 케이블은 피드백 코어 외측에 방사상으로 위치된 다수의 전도 제어 라인, 다수의 전도 제어 라인 및 피드백 코어를 둘러싸는 제2차폐체, 및 제2차폐체를 둘러싸는 제2절연체를 갖춘 제어 섹션; 및 제어 섹션 외측에 방사상으로 위치된 다수의 전도 감지 라인, 다수의 전도 감지 라인 및 제어 섹션을 둘러싸는 제3차폐체, 및 제3차폐체를 둘러싸는 제3절연체를 갖춘 감지 섹션을 더 포함한다.
또 다른 실시예는 중심 피드백 수단을 포함하는 제1전도 수단, 중심 피드백 수단을 둘러싸는 제1차폐 수단, 및 제1차폐 수단을 둘러싸는 제1절연 수단을 갖춘 피드백 수단을 포함하는 생체전위 측정을 향상시키기 위한 케이블을 포함한다. 상기 케이블은 피드백 수단 외측에 방사상으로 위치된 제2전도 수단, 제2전도 수단 및 피드백 수단을 둘러싸는 제2차폐수단, 및 제2차폐 수단을 둘러싸는 제2절연 수단을 더 포함한다.
생체전위 측정을 향상시키기 위한 케이블은 제1전도 라인, 제1전도 라인을 둘러싸는 제1차폐체, 및 제1차폐체를 둘러싸는 제1절연체를 갖춘 코어를 포함한다. 상기 케이블은 제2전도 라인, 제2전도 라인을 둘러싸는 제2차폐체, 및 제2차폐체를 둘러싸는 제2절연체를 갖춘 코어 외측에 위치된 제어 섹션을 더 포함한다.
본 발명 실시예의 상세한 설명이 좀더 잘 이해되고, 본 발명의 기술에 대한 기여도가 잘 평가될 수 있도록 소정 실시예를 개요적으로 폭넓게 설명한다. 물론, 본 발명의 추가 실시예들이 이하 기술되며 부가된 청구항의 대상이 될 것이다.
이와 관련하여, 본 발명의 적어도 하나의 실시예를 상세히 설명하기 전에, 본 발명이 이하의 설명 및 도면에 도시된 구성요소의 구성 및 배열의 적용으로 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 본 발명은 이들 기술된 것 외에 다양한 방식으로 실시되어 수행되는 실시예들이 가능하다. 또한, 요약서 뿐만 아니라, 여기에 채용된 말투 및 용어가 설명의 목적을 위한 것일 뿐 한정하려는 것이 아니라는 것을 이해해야 한다.
그와 같이, 이러한 개시가 기초가 되는 개념이 본 발명의 여러 목적을 실행하기 위한 다른 구조, 방법 및 시스템의 디자인의 기초로 용이하게 이용될 수 있다는 것을 당업자라면 잘 알 수 있을 것이다. 따라서, 중요한 것은 청구항이 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 한 그와 같은 동등 구성물을 포함하는 것으로 간주될 것이다.
상기와 같은 본 발명에 따른 케이블은 생체전위 측정을 향상시킬 수 있다.
수반되는 도면에 의해 상기한 특징 및 장점과 또 다른 특징 및 장점들, 그리고 이를 달성하는 방식이 좀더 명확해지며, 그러한 개시 자체는 수반되는 도면과 연관된 개시의 다양한 실시예들의 이하 설명의 참조에 의해 좀더 잘 이해될 것이다.
도 1은 기존 케이블의 횡단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 케이블의 횡단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 도 2 케이블의 상면도이다.
이하의 상세한 설명에서, 일부를 형성하고 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 나타내는 첨부 도면이 참조된다. 이러한 실시예는 당업자가 실시가능하도록 충분히 상세하게 기재되며, 다른 실시예가 사용될 수 있고 구조적, 논리적, 처리적, 및 전기적 변경이 이루어질 수 있다는 것으로 이해되어야 한다. 재료의 소정 리스트 또는 구성요소의 배열은 단지 예시의 목적일 뿐이며 전부 다를 말하려는 것이 아니라는 것을 이해해야 한다. 기술된 단계를 처리하는 공정은 예이지만, 단계의 순서는 일정 순서에서 반드시 발생하는 단계를 제외하고는 여기에 설명된 것으로 제한되지 않고 당업계에 공지된 것으로 변경될 수 있다.
동일한 참조번호가 동일한 부품과 관련되는 도면을 참조하여 본 발명이 기술된다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 케이블(200)은 라이트 레그 드라이브(RLD) 차폐체(210) 및 라이트 레그 드라이브(RLD) 절연 재킷(215)으로 둘러싸인 거의 중심의 전도 라이트 레그 드라이브(RLD) 전극 라인(205)을 갖춘다. 중심 전도 RLD 전극 라인(205)은 네거티브 피드백 루프로 환자에게 다시 보내지는 역버전(inverted version)의 공통-모드 신호를 제공하는 것으로 기능한다. 일 실시예에 있어서, 저전력 DC 전압 라인(220), 접지 라인(225), 및 디지털 제어 라인(230~233)은 중간 차폐체(235) 및 중간 절연 재킷(240)에 의해 둘러싸여진다. 전도 환자 감지 전극 라인(250)은 상술한 중간 재킷(240) 주위에 배열된다. 일 실시예에 있어서, 각각의 전도 라인(205, 220, 225, 230~233, 및 250)은 절연 외피(260)로 둘러싸인 전도재(255)로 구성된다. 예컨대, 전도재(255)는 단일의 전도 와이어 또는 꼬아진 동(copper) 가닥과 같은 전도체가 될 것이다. 외측 차폐체(265) 및 외측 절연 재킷(270)은 환자 전극 라인(250)을 둘러싼다.
중심-위치된 RLD 라인(205)은 적어도 제공된 RLD 차폐체(210) 및 RLD 절연 재킷(215)이 또 다른 전도 라인 및 외측 간섭원에 의한 간섭 및 기생 캐패시턴스로부터 보호됨으로써 케이블(200)의 CMRR을 상승시키는 장점을 갖는다. 제공된 RLD 차폐체(210) 및 RLD 재킷(215)이 RLD 라인(205)을 둘러싼 케이블(200)의 중심에 그 RLD 라인이 있는 한, 차례로 배열된 다수의 디지털 제어 라인 및 환자 전극 라인이 특정 애플리케이션에 기초하여 조절될 수 있을 것이다. 또한, 저전력 DC 전압 라인(220), 접지 라인(225), 및 디지털 제어 라인(230~233) 중 어느 것이라도 또는 그 모두가 중간 차폐체(235) 또는 중간 절연 재킷(240)이 채용되지 않고 환자 감지 전극 라인(250)에 둘러싸여 위치될 수 있다. 중간 차폐체(235)와 중간 재킷(240) 중 어느 하나 또는 모두가 케이블(200)의 의도된 사용에 따라 일괄적으로 생략될 수 있다.
전력을 전송하기 위한 라인, 예컨대 저전력 DC 전압 라인(220)에 대한 좀더 안전한 보호를 제공하기 위해 추가의 차폐체가 제공될 수 있다. 또한, 완성된 케이블 어셈블리에 대한 원하는 기계적 구조적인 강도 및/또는 유연성의 특성을 제공하기 위해 추가의 재료가 추가될 수 있다. 각각의 차폐체는, 예컨대 꼬아진 동(또는 다른 금속) 가닥, 꼬지 않은 나선형으로 감긴 동 테이프, 또는 전도성의 폴리머, 마일러(mylar), 알루미늄, 또는 동 층이 될 것이다. 차폐체는 인터페이스되는 신호에 대한 특정 원하는 특성의 임피던스를 제공하도록 특정 유전 특성을 갖도록 구성될 것이다. 각각의 재킷(215, 240, 270)은 절연재, 예컨대 PVC 또는 폴리프로필렌으로 형성될 것이다.
또한, 본 발명의 실시예는 CMRR을 더 증가시키고 및/또는 추가의 안전성을 위한 또 다른 접지 전압을 제공하기 위해 외측 재킷(270) 및 드레인 라인(280) 외측에 절연부(도시하지 않음)를 포함할 수도 있다. 비록 드레인 라인(280)이 외측 차폐체(265)와 외측 재킷(270) 사이 또는 외측 차폐체와 추가의 차폐체(도시하지 않음) 사이에 위치될 지라도, 추가의 차폐체 및 재킷(도시하지 않음)은 드레인 라인 외측에 위치되며, 상기 외측 재킷(270)은 모든 내부 요소를 둘러싼다. 일 실시예에 있어서, 차폐체의 모든 요소가 동일한 접지 전압이 되도록 드레인 라인(280)은 추가의 차폐체 또는 외측 차폐체(265)와 접촉한다. 필러재(285; filler material)가 공기를 몰아내기 위해 재료들 사이의 공간 내에 퇴적됨으로써 케이블(200)을 기계적으로 좀더 강하게 하면서 외관을 향상시킨다.
따라서, 케이블에서의 RLD 신호의 커플링은 상술한 케이블 디자인 및 배열의 결과로 감소된다. 또한, 추가된 구성의 이점은 기존의 케이블, 예컨대 케이블(100)과 비교하여 중간 및 외측 차폐체(235, 265)에 대한 환자 감지 전극 와이어(250)의 친밀한 캐패시턴스 매칭이며, 이는 공통 모드 제거비(CMRR)를 향상시킨다. 또한, DC 전압 라인(220)은 추가의 차폐체(235) 및 중간 재킷(240)에 의해 환자 전극 와이어와의 접촉으로부터 보호된다.
도 3은 케이블(200)의 상면도를 나타낸다. 도 2의 횡단면도가 도 3의 A-A'를 따라 취해진 것이라는 것을 알 수 있을 것이다. 외측 차폐체(270)는 2개의 커넥터 310과 320간 연장되어 있는 것으로 나타나 있다. 커넥터(310, 320)는 환자 헤드박스(도시하지 않음)와 증폭기 모듈(도시하지 않음)간 연결하도록 구성된다. 기술된 예에 있어서, 커넥터들은 모두 단단하면서 영속적인 연결을 보장하기 위해 부착된 연결 파스너(330; fastener), 예컨대 잭스크류를 갖춘 암 커넥터(female connector)이다. 각각의 연결 파스너(330)는 수동으로 또는 도구, 예컨대 스크류드라이버에 의해 제거되도록 구성된다. 커넥터(310, 320)는 애플리케이션에 따라 주문-제작되거나, 또는 규격의 기성품 커넥터가 될 것이다. 커넥터들은 각각의 상술한 전도 라인에 각각 연결되는 핀아웃(340; pinout)을 갖춘다. 이는 전도 라인에 각각의 핀아웃(340)이 반드시 연결될 필요가 없으며, 원하는 바에 따라 소정의 접속되지 않는 핀아웃이 있을 수 있다는 것으로 이해해야 한다.
일 실시예에 있어서, 총 50개까지의 전도 라인을 위한 50개의 연결이 가능한 D-초소형 DD-50 커넥터가 사용될 것이다. 예컨대, 하나의 RLD 라인(예컨대, RLD 라인 205), 하나의 전력 라인(예컨대, 저전력 DC 전압 라인 220), 하나의 접지 라인(예컨대, 접지 라인 225), 4개의 제어 라인(예컨대, 디지털 제어 라인 230~233), 및 43개의 감지 라인(예컨대, 환자 전극 라인 250)이 될 것이다. 또 다른 실시예는 소형 컴퓨터 시스템 인터페이스(SCSI) 커넥터를 사용할 것이다. 커넥터(310, 320)는 의도된 연결에 따라 적절하게 수 또는 암 커넥터가 될 것이다.
본 발명의 실시예들은 유럽 연합의 전기 및 전자 장비 규약의 유해물질 규제법(RoHS 규약)에 따라 제조될 것이다. 실시예들은 또한 중심을 벗어난 그리고/또는 나머지 케이블 및/또는 케이블 패키지 외측의 피드백 코어를 포함한다. 중심 라인은 RLD 사용 또는 피드백 사용으로 한정하지 않으나, CMRR 증가의 목적을 위해 사용될 것이다.
상술한 설명 및 도면에서의 프로세스 및 장치는 여기에 기재된 실시예의 목적, 특징, 및 장점을 달성하기 위해 사용되고 제조되는 일부 방법 및 장치만의 예를 예시한다. 따라서, 그것은 실시예의 이전 설명에 의해 제한되는 것으로 나타낸 것이 아니라, 부가된 청구범위에 의해서만 제한된다. 어떤 청구항 또는 특징은 본 발명의 범위 내에서 어떤 다른 청구항 또는 특징과 결합될 수 있다.
본 발명의 다수의 특징 및 장점은 상세한 설명으로부터 명백해지므로, 부가된 청구범위는 본 발명의 진정한 사상 및 범위 내에 포함되는 본 발명의 모든 그런 특징 및 장점을 커버하는 것으로 의도된다. 또한, 다수의 수정 및 변화가 당업자에게 용이하게 떠오르므로, 예시되고 기재된 정확한 구성 및 동작으로 본 발명을 제한하는 것을 원하지 않으며, 따라서 모든 적당한 수정 및 균등물이 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 재분류될 수 있다.

Claims (21)

  1. 중심 피드백 라인을 포함하는 제1전도 라인, 중심 피드백 라인을 둘러싸는 제1차폐체, 및 제1차폐체를 둘러싸는 제1절연체를 갖춘 피드백 코어;
    피드백 코어 외측에 방사상으로 위치된 제2전도 라인;
    제2전도 라인 및 피드백 코어를 둘러싸는 제2차폐체; 및
    제2차폐체를 둘러싸는 제2절연체를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 생체전위 측정을 향상시키기 위한 케이블.
  2. 청구항 1에 있어서,
    제2전도 라인은 저전력 DC 전압 라인, 접지 라인, 및 디지털 제어 라인의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체전위 측정을 향상시키기 위한 케이블.
  3. 청구항 1에 있어서,
    제2절연체 외측에 방사상으로 위치된 제3전도 라인;
    제3전도 라인을 둘러싸는 제3차폐체; 및
    제3차폐체를 둘러싸는 제3절연체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생체전위 측정을 향상시키기 위한 케이블.
  4. 청구항 3에 있어서,
    제2절연 코어와 제2차폐체간 및 제3전도 라인에 인접하여 위치된 필러재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생체전위 측정을 향상시키기 위한 케이블.
  5. 청구항 3에 있어서,
    제3차폐체 외측에 위치된 접지 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생체전위 측정을 향상시키기 위한 케이블.
  6. 청구항 1에 있어서,
    피드백 코어와 제2차폐체간 및 제2전도 라인에 인접하여 위치된 필러재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생체전위 측정을 향상시키기 위한 케이블.
  7. 청구항 1에 있어서,
    각각의 전도 라인은 절연 외피로 둘러싸인 전도재를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체전위 측정을 향상시키기 위한 케이블.
  8. 청구항 1에 있어서,
    제2차폐체 외측에 위치된 접지 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생체전위 측정을 향상시키기 위한 케이블.
  9. 청구항 1에 있어서,
    케이블의 단부에 커넥터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생체전위 측정을 향상시키기 위한 케이블.
  10. 청구항 9에 있어서,
    커넥터는 연결 파스너를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체전위 측정을 향상시키기 위한 케이블.
  11. 청구항 9에 있어서,
    커넥터는 각각의 전도 라인을 위한 각각의 핀아웃을 더 포함하고,
    각각의 전도 라인은 각각의 핀아웃에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 생체전위 측정을 향상시키기 위한 케이블.
  12. 중심 피드백 라인을 포함하는 제1전도 라인, 중심 피드백 라인을 둘러싸는 제1차폐체, 및 제1차폐체를 둘러싸는 제1절연체를 갖춘 피드백 코어;
    피드백 코어 외측에 방사상으로 위치된 다수의 전도 제어 라인, 다수의 전도 제어 라인 및 피드백 코어를 둘러싸는 제2차폐체, 및 제2차폐체를 둘러싸는 제2절연체를 갖춘 제어 섹션; 및
    제어 섹션 외측에 방사상으로 위치된 다수의 전도 감지 라인, 다수의 전도 감지 라인 및 제어 섹션을 둘러싸는 제3차폐체, 및 제3차폐체를 둘러싸는 제3절연체를 갖춘 감지 섹션을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 생체전위 측정을 향상시키기 위한 케이블.
  13. 청구항 12에 있어서,
    중심 피드백 라인, 다수의 전도 제어 라인, 및 다수의 전도 감지 라인은 각각 절연 외피로 둘러싸인 전도재를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체전위 측정을 향상시키기 위한 케이블.
  14. 청구항 12에 있어서,
    다수의 전도 제어 라인은 저전력 DC 전압 라인, 접지 라인, 및 적어도 하나의 디지털 제어 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 생체전위 측정을 향상시키기 위한 케이블.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 적어도 하나의 디지털 제어 라인은 4개의 디지털 제어 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 생체전위 측정을 향상시키기 위한 케이블.
  16. 청구항 12에 있어서,
    다수의 전도 감지 라인은 43개의 환자 감지 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 생체전위 측정을 향상시키기 위한 케이블.
  17. 청구항 12에 있어서,
    제2차폐체 외측에 위치된 접지 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생체전위 측정을 향상시키기 위한 케이블.
  18. 청구항 12에 있어서,
    각각의 다수의 전도 제어 라인간 위치된 필러재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생체전위 측정을 향상시키기 위한 케이블.
  19. 중심 피드백 수단을 포함하는 제1전도 수단, 중심 피드백 수단을 둘러싸는 제1차폐 수단, 및 제1차폐 수단을 둘러싸는 제1절연 수단을 갖춘 피드백 수단;
    피드백 수단 외측에 방사상으로 위치된 제2전도 수단;
    제2전도 수단 및 피드백 수단을 둘러싸는 제2차폐수단; 및
    제2차폐 수단을 둘러싸는 제2절연 수단을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 생체전위 측정을 향상시키기 위한 케이블.
  20. 청구항 19에 있어서,
    제2절연 수단 외측에 방사상으로 위치된 제3전도 수단;
    제3전도 수단을 둘러싸는 제3차폐 수단; 및
    제3차폐 수단을 둘러싸는 제3절연 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생체전위 측정을 향상시키기 위한 케이블.
  21. 제1전도 라인, 제1전도 라인을 둘러싸는 제1차폐체, 및 제1차폐체를 둘러싸는 제1절연체를 갖춘 코어; 및
    제2전도 라인, 제2전도 라인을 둘러싸는 제2차폐체, 및 제2차폐체를 둘러싸는 제2절연체를 갖춘 상기 코어 외측에 위치된 제어 섹션을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 생체전위 측정을 향상시키기 위한 케이블.
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