KR20120139347A

KR20120139347A - 생체신호 측정용 다채널 전극 어셈블리

Info

Publication number: KR20120139347A
Application number: KR1020110059111A
Authority: KR
Inventors: 심은보
Original assignee: 강원대학교산학협력단
Priority date: 2011-06-17
Filing date: 2011-06-17
Publication date: 2012-12-27
Also published as: KR101237308B1

Abstract

본 발명은 생체신호 측정용 다채널 전극 어셈블리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유무선 방식의 생체 신호 측정용 전극 어셈블리에 있어서, 상기 생체신호 측정용 다채널 전극 어셈블리는 단일한 하우징 내부에 복수의 구획으로 분할된 절연성 부재와,; 상기 절연성 부재의 배면에 위치한 탄성부재 또는 가요성 부재 및; 상기 절연성 부재의 외측에 위치하되 이웃한 절연성 부재와 접촉하지 않도록 위치하여 생체신호를 검출하기 위하여 피부에 부착되는 복수의 전극을 포함한 생체신호 측정용 다채널 전극 어셈블리에 관한 것으로, 본 발명에 따른 생체신호 측정용 다채널 전극 어셈블리는 다채널 전극을 하나의 하우징 내에 위치시켜 휴대용으로도 사용이 가능하고, 복수의 전극으로 인해 전극의 크기가 다소 커지더라도 인체밀착도를 보다 높이고 사용자의 움직임에도 생체신호 측정 전극의 위치가 변위되지 않아 정확한 심전도 측정이 가능하다.

Description

생체신호 측정용 다채널 전극 어셈블리{MULTI-CHANNEL ELECTRODE ASSEMBLY FOR MEASURING VITAL SIGNAL}

본 발명은 생체신호 측정용 다채널 전극 어셈블리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유무선 방식의 생체 신호 측정용 전극 어셈블리에 있어서, 상기 생체신호 측정용 다채널 전극 어셈블리는 단일한 하우징 내부에 복수의 구획으로 분할된 절연성 부재와, 상기 절연성 부재의 배면에 위치한 제1탄성부재 또는 가요성 부재 및 이웃한 절연성 부재와 접촉하지 않도록 위치하여 생체신호를 검출하기 위하여 피부에 부착되는 전극을 포함한 생체신호 측정용 다채널 전극 어셈블리에 관한 것이다.

신체도 일종의 도체이며, 신체 내에는 많은 미량의 전류가 발생한다. 따라서, 신체로부터 이러한 미량의 전류를 감지하거나 외부 자극에 대한 전류의 변화량을 감지하여 신체 내부의 특성을 측정할 수가 있다. 이러한 원리를 이용하여 심전도(ECG, electrocardiogram), 근전도(EMG, electromyogram), 또는 뇌전도(EEG, electroencephalogram) 등의 생체전위, 피부저항(GSR), 안구운동(EOG), 신체온도, 맥박, 혈압 및 신체 움직임 등을 측정할 수 있으며, 이러한 생체신호의 변화를 감지하기 위해 생체용 전극이 일반적으로 사용된다. 특히, 심전도(ECG; electrocardiogram)는 심장 근육의 수축 확장에 따른 활동 전류로서 외부에서 전극을 부착하여 측정하여 기록한다. 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 전극, 전원 공급부 및 상기에서 측정된 신호를 해석 및 처리하는 컨트롤러를 포함한다. 심전도 측정 장치는 선의 유무에 따라 무선 및 유선 장치로 나눌 수 있다. 상기 유선 장치는 주로 병원에서 사용되는 것으로 피부와 접촉하는 전극은 전선을 통해 전원공급부 및 컨트롤러와 연결된다. 도 1은 종래의 생체용 전극 및 생체신호 측정기를 설명하기 위한 사시도이며, 도 2는 도 1의 생체용 전극이 부착된 상태를 설명하기 위한 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 생체용 전극(110)은 절연성을 가지며 원형으로 형성된 점착성 시트(111) 및 금속 전극(112)을 포함한다. 금속 전극(112)은 도전성을 갖는 재질로 형성되며, 하부에서 넓게 형성된 밀착부(114)와 밀착부(114)의 중앙에 돌출 형성된 고정 돌기(113)를 포함한다. 점착성 시트(111)의 중앙에는 홀이 형성되어 고정 돌기(113)를 통과시킬 수 있으며, 고정 돌기(113)는 홀을 통해 점착성 시트(111)의 외부로 노출될 수 있다. 점착성 시트(111)의 저면에는 점착성 물질(115)이 도포되어 생체용 전극(110)을 신체의 피부에 밀착시킬 수 있다.

생체신호를 측정하기 위하여 제작한 벨트나 의복에 있어서는 신체에 접촉되는 전도성 전극이 반드시 필요하게 된다. 이러한 전도성 전극으로는 일회용 전극(disposable electrode), 건성 전극(dry electrode), 능동 건성 전극(active dry electrode), 전도성 천 전극(conductive patch electrode), 전도성 고무 전극(conductiverubber electrode) 등과 같은 것들이 존재한다. 전도성 전극은 피부와 직접 맞닿는 부분이므로 피부에 트러블이 생기지 않도록 설계하는 것이 매우 중요한 바, 피부 트러블을 줄이고 동시에 안정된 생체신호를 측정하기 위하여 은 또는 다른 금속으로 코딩된 전도성 섬유를 사용하여 전극을 직조하는 방법들이 그동안 고안되어 왔다. 그러나, 건식 전극을 포함하는 장치의 경우 주로 신축성 밴드를 이용하여 가슴 부위에 착용한다. 하지만, 최초 부착시 사용자 실수에 의하여 느슨하게 부착되거나 장시간 사용으로 인해 건식 전극의 습도가 저감될 경우 신호의 품질이 저하될 수 있다. 또한, 착용 후 사용자의 움직임에 따라 전극의 위치가 변위되어 심전도 측정값이 달라질 수 있는 문제가 있다.

본 발명자는 최근 유무선 방식의 생체신호 측정용 다채널 전극 어셈블리에 있어서, 상기 생체신호 측정용 다채널 전극 어셈블리는 전기적 신호를 검출하기 위하여 피부에 부착되는 전극과, 상기 전극의 배면부에 위치한 베어링과, 상기 베어링에 연결되며 사용자의 몸통에 전극을 고정하기 위한 고정수단을 포함한 심전도 측정 전극 어셈블리에 관한 특허출원을 한 바 있다(대한민국 특허출원 제2011-5761호) .

한편, 심전도 외에 다른 생체신호, 즉 근전도(EMG, electromyogram), 또는 뇌전도(EEG, electroencephalogram) 등의 생체전위, 피부저항(GSR), 안구운동(EOG), 신체온도, 맥박, 혈압 및 신체 움직임 등을 측정하기 위해서는 다채널 전극 어셈블리가 이용된다. 그런데, 상기 다채널 전극 어셈블리는 컨트롤러만 하나를 사용할 뿐 대개 여러 개의 전극을 개별적으로 사용하는 형태이어서 광범위한 신체 부위에 부착을 해야하고 전극에서 연장된 케이블 등으로 인해 복잡한 구조를 가질 수밖에 없어 휴대용으로 사용하기 부적합한 문제가 있다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 다채널 전극을 하나의 하우징 내에 위치시켜 휴대용으로도 사용이 가능하고, 복수의 전극으로 인해 전극의 크기가 다소 커지더라도 인체밀착도를 보다 높이고 사용자의 움직임에도 심전도 측정 전극의 위치가 변위되지 않는 생체신호 측정용 다채널 전극 어셈블리를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 유무선 방식의 생체 신호 측정용 전극 어셈블리에 있어서, 상기 생체신호 측정용 다채널 전극 어셈블리는 단일한 하우징 내부에 복수의 구획으로 분할된 절연성 부재와, 상기 절연성 부재의 배면에 위치한 제1탄성부재 또는 가요성 부재 및 이웃한 절연성 부재와 접촉하지 않도록 위치하여 생체신호를 검출하기 위하여 피부에 접촉되는 전극을 포함한 생체신호 측정용 다채널 전극 어셈블리를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 하우징의 배면부에 위치한 베어링과, 상기 베어링에 연결되며 사용자의 몸통에 전극을 고정하기 위한 고정수단을 포함한 생체신호 측정용 다체널 전극 어셈블리를 제공하다.

또한, 본 발명은 상기 고정수단이 베어링을 통과하는 상대적으로 마찰계수가 작은 미끄럼부재와 상기 미끄럼부재의 양단에서 연장된 상대적으로 마찰계수가 큰 제2탄성부재를 포함한 것을 특징으로 하는 생체신호 측정용 다채널 전극 어셈블리를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 미끄럼부재가 금속선(metal wire) 또는 플라스틱선(plastic wire)인 것을 특징으로 하는 생체신호 측정용 다채널 전극 어셈블리를 제공한다.

본 발명에 따른 생체신호 측정용 다채널 전극 어셈블리는 다채널 전극을 하나의 하우징 내에 위치시켜 휴대용으로도 사용이 가능하고, 복수의 전극으로 인해 전극의 크기가 다소 커지더라도 인체밀착도를 보다 높이고 사용자의 움직임에도 심전도 측정 전극의 위치가 변위되지 않아 정확한 생체신호 측정이 가능하다.

도 1은 종래의 생체용 전극 및 생체신호 측정기를 설명하기 위한 사시도
도 2는 도 1의 생체용 전극이 부착된 상태를 설명하기 위한 단면도
도 3은 본 발명에 따른 생체신호 측정용 다채널 전극 어셈블리의 일예를 도시한 사시도
도 4는 본 발명에 따른 생체신호 측정용 다채널 전극 어셈블리의 일예를 도시한 단면도
도 5는 본 발명에 따른 생체신호 측정용 다채널 전극 어셈블리를 착용한 예를 도시한 사시도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 전극 20 : 베어링
30 : 고정수단 32 : 미끄럼부재
31 : 제2탄성부재 40 : 절연성 부재
50 : 제1탄성부재 60 : 하우징
100 : 생체신호 측정용 다채널 전극 어셈블리

도 3은 본 발명에 따른 생체신호 측정용 다채널 전극 어셈블리의 일예를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 생체신호 측정용 다채널 전극 어셈블리의 일예를 도시한 단면도이다. 도 3 및 도 4에서 보는 것과 같이, 본 발명의 생체신호 측정용 다채널 전극 어셈블리(100)는 단일한 하우징(60) 내부에 복수의 구획으로 분할된 절연성 부재(40)와, 상기 절연성 부재(40)의 배면에 위치한 제1탄성부재(50) 또는 가요성 부재 및 이웃한 절연성 부재(40)와 접촉하지 않도록 위치하여 생체신호를 검출하기 위하여 피부에 접촉되는 전극(10)을 포함한다.

본 명세서에서 '생체신호 측정용 다채널 전극 어셈블리'는 전원공급부나 콘트롤러 등을 제외한 심전도 등 복수의 생체신호 측정을 위한 복수의 전극을 하나의 하우징 내부에 구비한 전극 조립체를 의미하나, 경우에 따라 전원공급부와 콘트롤러 등이 전극과 일체형으로 제작된 경우에는 생체신호 측정장치 전체를 의미할 수도 있다.

본 발명에 있어서, 상기 전극(10)은 특별히 제한되는 것은 아니며 공지의 습식 또는 건식 방식의 전극 모두 가능하며, 진공을 형성 및 유지하기 위한 구조를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 하우징(60)의 형태 등은 특별히 제한되지 않으며, 복수의 절연성 부재(40) 및 전극(10)을 수용하고 전극 간 상호 간섭이 없을 정도로 충분한 정도면 된다.

본 발명의 생체신호 측정용 다채널 전극 어셈블리(100)는 상기 하우징(60) 내부에 위치하며 복수의 구획으로 분할된 절연성 부재(40)를 포함한다. 상기 절연성 부재(40)의 역할 등은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 모두 잘 알고 있을 것이므로 본 명세서에서 더 이상의 상세한 설명은 하지 않기로 한다. 상기 절연성 부재(40)의 전면에는 이웃한 절연성 부재(40)와 접촉하지 않도록 위치하여 생체신호를 검출하기 위하여 피부에 접촉되는 전극(10)이 위치하고, 또한 절연성 부재(40)의 배면에는 제1탄성부재(50) 또는 가요성 부재가 위치한다. 상기 제1탄성부재(50) 또는 가요성 부재는 상기 분할된 절연성 부재(40) 및 전극(10)이 굴곡진 인체에의 접촉시 탄성을 주어 밀착성을 높여준다.

또한, 본 발명의 생체신호 측정용 다채널 전극 어셈블리는 상기 하우징(60)의 배면부에 위치한 베어링(20)과, 상기 베어링(20)에 연결되며 사용자의 몸통에 전극을 고정하기 위한 고정수단(30)을 더 포함할 수 있다.

상기 베어링(20)의 형태 등은 특별히 제한되는 것은 아니며, 상기 고정수단(30)의 움직임이 있을 때 고정수단(30)과 하우징(60)간의 마찰을 감소시켜 전극(10)의 움직임을 최소화하는 역할을 수행한다. 인체에 부착하는 심전도 측정 전극(10)의 크기가 소형이라는 점을 고려하면, 상기 베어링(20)은 소형화가 가능한 볼베어링이 바람직하다.

또한, 본 발명의 생체신호 측정용 다채널 전극 어셈블리(100)는 상기 베어링(20)에 연결되며 사용자의 몸통에 전극을 고정하기 위한 고정수단(30)을 포함한다. 상기 고정수단(30)은 전극(10)을 인체에 밀착 및 고정하는 역할을 수행한다. 상기 고정수단(30)은 고무밴드와 같이 탄성재료로 만들어진 것을 사용할 수도 있지만, 통상 고무 등의 탄성재료는 마찰력이 크기 때문에 베어링(20)의 존재에도 불구하고 고정수단(30)이 움직일 때 하우징(60)도 같이 움직이게 할 염려가 있다. 따라서, 본 발명에서는 상기 고정수단(30)이 베어링(20)을 통과하는 상대적으로 마찰계수가 작은 미끄럼부재(32)와 상기 미끄럼부재(32)의 양단에서 연장된 상대적으로 마찰계수가 큰 제2탄성부재(31)를 포함한 구조인 것이 바람직하다. 상기 상대적으로 마찰계수가 작은 미끄럼부재(32)의 예로는 금속선(metal wire) 또는 플라스틱선(plastic wire)인 것이 바람직하다. 또한, 상기 고정수단(30)은 통째로 원형의 구조로 된 것이거나 양단을 벨크로, 파스너 등의 체결부재로 결합하도록 한 형태일 수 있다.

앞에서 설명된 본 발명의 일실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

Claims

유무선 방식의 생체 신호 측정용 전극 어셈블리에 있어서,
상기 생체신호 측정용 다채널 전극 어셈블리는 단일한 하우징 내부에 복수의 구획으로 분할된 절연성 부재와,;
상기 절연성 부재의 배면에 위치한 제1탄성부재 또는 가요성 부재 및;
상기 절연성 부재의 외측에 위치하되 이웃한 절연성 부재와 접촉하지 않도록 위치하여 생체신호를 검출하기 위하여 피부에 부착되는 복수의 전극을 포함한 생체신호 측정용 다채널 전극 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 하우징의 배면부에 위치한 베어링과, 상기 베어링에 연결되며 사용자의 몸통에 전극을 고정하기 위한 고정수단을 더 포함한 생체신호 측정용 다채널 전극 어셈블리.
제2항에 있어서,
상기 고정수단은 베어링을 통과하는 상대적으로 마찰계수가 작은 미끄럼부재와 상기 미끄럼부재의 양단에서 연장된 상대적으로 마찰계수가 큰 제2탄성부재를 포함한 것을 특징으로 하는 생체신호 측정용 다채널 전극 어셈블리.
제3항에 있어서,
상기 미끄럼부재는 금속선(metal wire) 또는 플라스틱선(plastic wire)인 것을 특징으로 하는 생체신호 측정용 다채널 전극 어셈블리.