KR20120084950A - 심전도 측정용 전극패치 및 이를 이용한 심전도 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 심전도 측정용 전극패치 및 이를 이용한 심전도 측정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 패드 자체를 피부와 밀착될 수 있는 소재로 형성하여 피부에 유해한 접착제를 사용하지 않음과 동시에 구성을 간소화시킬 수 있는 심전도 측정용 전극패치 및 이를 이용한 심전도 측정장치에 관한 것이다.
본 발명의 심전도 측정용 전극패치는 심장의 활동전류를 감지하는 전극소자와, 전극소자가 설치되며 심전도를 측정하고자 하는 생체 부위에 일면이 부착되어 상기 전극소자를 상기 생체부위에 접속시키는 실리콘 소재의 부착패드를 구비한다.

Description

심전도 측정용 전극패치 및 이를 이용한 심전도 측정장치{Electrode patch for measuring electrocardiogram and measuring device}

본 발명은 심전도 측정용 전극패치 및 이를 이용한 심전도 측정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 패드 자체를 피부와 밀착될 수 있는 소재로 형성하여 피부에 유해한 접착제를 사용하지 않음과 동시에 구성을 간소화시킬 수 있는 심전도 측정용 전극패치 및 이를 이용한 심전도 측정장치에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 심전도(ECG; electrocardiogram)란 심장 근육의 수축 확장에 따른 활동 전류를 곡선으로 기록한 것이다. 심장 근육이 수축 이완할 때 발생되는 활동 전위는 심장으로부터 온몸으로 퍼지는 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 확인에 이용되며, 협심증, 심근경색 및 부정맥 등 심장계 질환의 진단에 기본적인 방법으로 이용되고 있어 매우 중요하다.

일반적으로 상기 심전도를 측정하는 장치는 피부와 접촉하여 활동 전위를 측정하는 전극이 설치된 전극패치, 전원 공급부 및 상기에서 측정된 신호를 해석 및 처리, 출력하는 심전도계를 포함한다. 전극패치는 원판형의 패드에 전극이 설치된 구조를 갖는다. 심전도를 측정하기 위해서는 심장 주변에 수 개의 전극패치를 피부와 밀착시켜 접촉시킨 다음, 심전도계와 연결되는 케이블을 전극의 연결부인 스넵에 연결하여 지속적으로 심장 내의 기전력의 상태를 심파형의 형상을 통하여 점검한다. 이때 전극을 피부에 접촉, 유지시키는 인자로는 전극주변에 도포된 접착제이다.

종래와 같이 접착 성분에 의해 전극패치가 피부에 부착되므로 피부 착탈시 접착 성분에 의하여 피부에 고통이 수반되고, 피부의 탈모 현상이 야기된다. 또한, 피부에 가려움증이 발생하고, 심한 경우에는 피부염이 유발되는 등의 문제점이 있다. 또한, 시간이 지남에 따라 접착성이 떨어짐으로써 피부와 괴리되어 외부에 쉽게 노출되어 전해질 건조나 전도체 붕괴 등으로 인한 신호의 품질 저하가 야기될 수 있으므로 장시간 사용에 적합하지 않다.

또한, 각 전극과 연결되는 다수의 케이블들에 의해 복잡할 뿐만 아니라 케이블들이 엉키는 경우가 종종 발생한다.

본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 전극을 지지하는 패드 자체를 피부와 밀착될 수 있는 소재로 형성하여 피부에 유해한 접착제를 사용하지 않음과 동시에 구성을 간소화시킬 수 있는 심전도 측정장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 심전도 측정용 전극패치는 심장의 활동전류를 감지하는 전극소자와; 상기 전극소자가 설치되며 심전도를 측정하고자 하는 생체 부위에 일면이 부착되어 상기 전극소자를 상기 생체부위에 접속시키는 실리콘 소재의 부착패드;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 부착패드에 설치되며 상기 전극소자로부터 입력되는 심전도 데이터를 무선통신을 통해 휴대용 단말기로 전송하는 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 전극소자는 다수가 상기 부착패드에 이격되어 설치되고, 상기 전극소자들과 각각 연결되어 상기 부착패드를 관통하는 다수의 리드프레임들과, 상기 부착패드의 타면에 부착되며 상기 리드프레임들과 상기 제어부를 전기적으로 연결하기 위한 전도성 인쇄패턴이 형성된 보강시트를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 부착패드는 기공이 형성된 3차원 망상 구조의 해면체와, 상기 해면체의 기공에 충전되어 상기 생체부위와의 부착력을 향상시키는 점착성 겔을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 심전도 측정장치는 심장의 활동전류를 감지하는 전극소자와, 상기 전극소자가 설치되며 심전도를 측정하고자 하는 생체 부위에 일면이 부착되어 상기 전극소자를 상기 생체부위에 접속시키는 실리콘 소재의 부착패드와, 상기 부착패드에 설치되며 상기 전극소자로부터 입력되는 심전도 데이터를 무선통신을 통해 전송하는 제어부를 구비하는 전극패치와; 상기 제어부로부터 전송된 심전도 데이터를 수신하여 심전도 파형을 디스플레이하는 휴대용 단말기;를 구비한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 부착패드를 실리콘 소재로 형성하여 별도의 접착제 없이도 생체부위에 접착될 수 있도록 하여 종래와 같이 접착제에 의해 발생할 수 있는 착탈시의 고통, 탈모 등의 문제점을 해결할 수 있다. 또한 장시간 사용하더라도 가려움증, 피부염 등의 부작용 발생을 방지할 수 있다.

또한, 다수의 전극소자들을 하나의 부착패드에 일체화시키거나 전극소자를 전기적으로 연결하기 위한 케이블을 생략함으로써 구성을 간소화시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 심전도 측정장치를 개략적으로 나타낸 블록도이고,
도 2는 도 1에 적용된 전극패치를 나타내는 사시도이고,
도 3은 도 2에서 A-A단면을 따라 절개한 단면도이고,
도 4는 도 2의 전극패치가 신체에 부착된 상태를 나타내는 정면도이고,
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전극패치의 단면을 나타낸 단면도이고,
도 6 및 도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 전극패치를 각각 나타내는 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 심전도 측정장치에 대해서 구체적으로 설명한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 도시된 본 발명의 심전도 측정장치는 크게 전극패치와, 휴대용 단말기를 구비한다. 전극패치는 생체부위에 부착될 수 있는 것으로서, 전극소자들(10)과, 부착패드(20)와, 제어부(30)를 구비한다.

부착패드(20)는 다수의 전극소자들(10)이 설치되는 것으로서, 전극소자들(10)을 일체로 유니트화시킴으로써 구성을 간소하도록 한다. 부착패드(20)는 얇은 두께의 사각 판형으로 형성된다. 이와 달리 부착패드(20)는 부착되는 생체부위에 따라 다양한 형상으로 형성될 수 있음은 물론이다.

부착패드(20)의 일면은 생체부위에 부착되어 전극소자들(10)을 생체부위에 접속시키는 역할을 한다. 도 4에서와 같이 심장이 위치한 피부에 부착패드가 부착될 수 있다. 본 발명에서 부착패드(20)는 별도의 접착층이 없이 부착패드(20) 자체만으로 피부에 부착된다. 이는 부착패드(20)의 소재 또는 구조에 의해 구현될 수 있다. 도시된 예에서는 부착패드(20)는 연질의 실리콘 소재로 성형된다.

여기서 "실리콘 소재"는 일반적으로 실리콘을 포함하는 열가소성 수지, 열경화성 수지, 플라스틱, 고무, 폼, 겔, 필름, 접착제 또는 기타 그러한 재료를 포함한다. 그리고 "부착"은 접착제와 같은 별도의 매개체 없이 두 요소의 직접적인 접합을 의미한다. "부착"은 영구적인 또는 분리 후 재접합이 가능한 부착을 포함한다.

본 발명에 적용되는 실리콘 소재는 통상적으로 피부 친화적이고, 자극을 유발하지 않고 피부에 부착될 수 있다. 실리콘 소재는 생체부위의 피부가 움직일 때 피부와 부착된 상태가 유지될 수 있을 정도로 충분히 유연하다. 실리콘 소재의 일 예로 다우코닝사(Dow Corning Corporation)의 Bio-PSA 7-4560, Bio-PSA-74101 등을 이용할 수 있다.

실리콘소재의 다른 예로 비닐기를 갖는 폴리실록산 10~100 중량%, 디메틸 실리콘 오일 5~40 중량%, Si-H 결합을 갖는 폴리실록산 1~50중량%, 실리콘수지 0.5~20 중량% 및 백금촉매 0.1~5 중량%로 배합된 조성물을 상온에서 교반하여 경화시켜 얻을 수 있다. 이외에도 피부 친화적이고, 자극을 유발하지 않는 통상적인 실리콘 소재가 이용될 수 있음은 물론이다.

심장의 활동전류를 감지하는 전극소자들(10)은 부착패드(20)에 일정 간격으로 설치된다. 도시된 예에서 전극소자들(10)은 3개가 설치된다. 전극소자(10)는 부착패드(20)의 일측에 상하로 2개가 설치되고, 부착패드(20)의 타측에 1개가 설치된다. 이와 달리 전극소자들(10)은 2개 또는 4개 이상이 부착패드에 설치될 수 있음은 물론이다. 각 전극소자(10)는 얇은 원판형으로 형성되며, 부착패드(20)의 일면에 설치된다. 이러한 전극소자(10)는 통상적인 심전도 측정장치에 적용되는 전극과 동일한 재질과 형태를 갖는다.

전극소자(10)를 전기적으로 연결하기 위한 리드프레임(11)이 각 전극소자(10)마다 설치된다. 리드프레임(11)은 전극소자(10)가 설치된 면의 반대방향으로 부착패드(20)를 관통하여 연장된다. 그리고 전극소자(10)의 이탈을 방지하기 위해 리드프레임(11)의 단부에는 홀더(17)가 장착된다.

그리고 도시된 예에서 부착패드(20)의 일면에 부착패드(20)의 내구성을 증대시키기 위한 보강시트(23)가 설치된다. 보강시트(23)는 부착패드(20)의 일면을 전부 덮도록 형성된다. 바람직하게 보강시트(23)에는 리드프레임들(11)과 제어부(30)를 전기적으로 연결하기 위한 전도성 인쇄패턴이 형성된다. 이러한 인쇄패턴에 의해 전극소자(10)와 제어부(30)를 연결하기 위한 케이블을 생략할 수 있어 구성을 간소화시킬 수 있다. 보강시트(23)는 플렉시블한 합성수지 소재를 이용하여 성형한다. 보강시트는 유연성을 갖는 인쇄 회로 기판(printed circuit board; PCB)으로 구현될 수 있다.

제어부(30)는 부착패드(20)에 설치된다. 제어부(20)는 전극소자들(10)로부터 입력되는 심전도 데이터를 무선통신을 통해 휴대용 단말기(50)로 전송한다. 전송방식으로 블루트스(bluetooth) 무선통신을 이용하는 것이 바람직하다.

제어부(30)는 전극소자들(10)로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호를 변환시키는 A/D변환부(31)와, 상기 A/D변환부(31)로부터 출력되는 신호를 증폭시키는 증폭부(33)와, 상기 증폭부(33)로부터 출력되는 신호를 송신부(37)를 통해 휴대용 단말기의 수신부(51)로 전송하는 컨트롤러(35)와, 전원부(39)를 포함한다.

휴대용 단말기(50)는 단말기 고유의 기능을 수행함은 물론이고 사용자가 간편하게 심전도를 모니터링할 수 있도록 하는 단말기가 이용된다. 가령, 휴대용 단말기(50)로 핸드폰, PCS, PDA등이 이용될 수 있다. 따라서 휴대용 단말기(50)는 사용자의 선택에 의해 단말기 고유 기능 수행 모드, 심전도 측정 모드가 수행된다.

휴대용 단말기(50)는 송신부(37)로부터 송신되는 심전도 신호를 수신하는 수신부(51)와, 수신된 신호를 처리하는 컨트롤러(55)와, 처리된 데이터를 출력하는 출력부(58)와, 데이터를 저장하는 메모리(57)와, 단말기를 조작하기 위한 입력부(53)와, 전원부(59)를 포함한다.

사용자가 심전도 측정모드를 선택한 경우 컨트롤러(55)는 송신부(37)로부터 전송된 심전도를 수신하여 출력부(58)에 파형이 디스플레이되도록 제어하고, 메모리(57)에 데이터가 저장되도록 제어한다. 심전도 데이터는 심전도 파형, 저장시간, 심박수 경향 등을 포함한다. 그리고 출력부(58)는 실시간으로 얻어지는 심전도 파형 등의 심전도 정보를 디스플레이한다.

한편, 상술한 실시 예에서는 부착패드(20)에 보강시트(23)가 설치된 구성을 예로 들어 설명하였지만, 보강시트(23)가 생략될 수 있음은 물론이다.

본 발명의 다른 실시 예에 적용된 전극패치를 도 5에 나타내고 있다. 도 5의 전극패치에 적용된 부착패드(25)는 다수의 기공이 형성된 3차원 망상 구조의 해면체(27)와, 상기 해면체(27)의 기공에 충전되는 점착성 겔(29)을 포함한다.

해면체는 가는 섬유사가 3차원의 망상 구조를 형성한 것이다. 이러한 해면체의 일 예로 부직포 또는 스폰지 구조를 들 수 있다. 섬유사의 소재를 실리콘을 이용하는 것이 바람직하지만, 실리콘 외에 수지가 적용될 수 있다.

점착성 겔은 해면체에 충전되어 부착패드의 부착력을 향상시키기 위한 것이다. 본 발명에 적용될 수 있는 실리콘겔은 백금 촉매화 가교 실리콘 점착제(Platinum-catalyzed Curing Silicone Adhesives)이다. 현재 상용되는 원료로는 대표적으로 다우코닝사의 7-9800 Soft Skin Adhesive Kit(Part A & B) 혹은 다우코닝사의 7-9700 Soft Skin Adhesive Kit(Part A & B)를 들 수 있으며, 이와 유사한 시스템을 갖는 실리콘 점착제들이 모두 적용 가능하다.

상술한 부착패드 구조는 실리콘이 해면체의 의해 지지되므로 내구성을 향상시킴과 동시에 생체부위와의 부착력을 증대시킬 수 있다.

한편, 도 5에 도시된 실시 예 중에서 위에서 설명되지않은 구성요소는 도 3에 도시된 실시 예와 동일하므로 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 또 다른 실시 예의 전극패치를 도 6에 도시하고 있다. 도 6을 참조하면, 전극패치는 전극소자(10)와, 부착패드(60)와, 제어부(70)를 구비한다.

전극소자(10) 및 부착패드(60)는 상술한 실시 예들과 동일한 구조를 갖는다. 다만 부착패드(60)는 원판형으로 형성되고, 부착패드(60)에 하나의 전극소자(10)가 설치된다는 점에서 차이가 있다. 그리고 도시된 예에서 보강시트는 생략된다.

부착패드(60)의 일면에 설치된 제어부(70)는 상술한 실시 예에서와 같이 전극소자(10)로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호를 변환시키는 A/D변환부와, A/D변환부로부터 출력되는 신호를 증폭시키는 증폭부와, 증폭부로부터 출력되는 신호를 송신부를 통해 휴대용 단말기의 수신부로 전송하는 컨트롤러와, 전원부를 포함한다. 이러한 제어부(70)를 통해 휴대용 단말기로 무선으로 심전도 신호를 송신함으로써 구성을 간소화할 수 있다.

그리고 도 7에 또 다른 실시 예의 전극패치를 도시하고 있다. 도 7을 참조하면, 전극패치는 전극소자(10)와, 부착패드(60)를 구비한다. 그리고 전극소자(10)를 전기적으로 연결하기 위한 리드프레임(미도시)과 홀더(80)가 부착패드(60)에 설치된다. 홀더(80)에는 케이블(95)과 연결되는 커넥터(90)가 결합된다. 케이블(95)은 통상적인 심전도계(미도시)와 연결된다. 따라서 전극소자(10)로부터 측정되는 심전도 신호는 심전도계를 통해 파형으로 그래프화된다.

이상에서 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10: 전극소자 11: 리드프레임
17: 홀더 20: 부착패드
23: 보호시트 30: 제어부
50: 휴대용 단말기

Claims (5)

1. 심장의 활동전류를 감지하는 전극소자와;
   상기 전극소자가 설치되며 심전도를 측정하고자 하는 생체 부위에 일면이 부착되어 상기 전극소자를 상기 생체부위에 접속시키는 실리콘 소재의 부착패드;를 구비하는 것을 특징으로 하는 심전도 측정용 전극패치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 부착패드에 설치되며 상기 전극소자로부터 입력되는 심전도 데이터를 무선통신을 통해 휴대용 단말기로 전송하는 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 심전도 측정용 전극패치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 전극소자는 다수가 상기 부착패드에 이격되어 설치되고,
   상기 전극소자들과 각각 연결되어 상기 부착패드를 관통하는 다수의 리드프레임들과, 상기 부착패드의 타면에 부착되며 상기 리드프레임들과 상기 제어부를 전기적으로 연결하기 위한 전도성 인쇄패턴이 형성된 보강시트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 심전도 측정용 전극패치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 부착패드는 기공이 형성된 3차원 망상 구조의 해면체와, 상기 해면체의 기공에 충전되어 상기 생체부위와의 부착력을 향상시키는 점착성 겔을 포함하는 것을 특징으로 하는 심전도 측정용 전극패치.
5. 심장의 활동전류를 감지하는 전극소자와, 상기 전극소자가 설치되며 심전도를 측정하고자 하는 생체 부위에 일면이 부착되어 상기 전극소자를 상기 생체부위에 접속시키는 실리콘 소재의 부착패드와, 상기 부착패드에 설치되며 상기 전극소자로부터 입력되는 심전도 데이터를 무선통신을 통해 전송하는 제어부를 구비하는 전극패치와;
   상기 제어부로부터 전송된 심전도 데이터를 수신하여 심전도 파형을 디스플레이하는 휴대용 단말기;를 구비하는 것을 특징으로 하는 심전도 측정장치.
   
   
   
   
   

Images