KR20160076630A - 유연성 생체신호 측정센서 - Google Patents

유연성 생체신호 측정센서 Download PDF

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KR20160076630A
KR20160076630A KR1020140186887A KR20140186887A KR20160076630A KR 20160076630 A KR20160076630 A KR 20160076630A KR 1020140186887 A KR1020140186887 A KR 1020140186887A KR 20140186887 A KR20140186887 A KR 20140186887A KR 20160076630 A KR20160076630 A KR 20160076630A
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정재훈
김민지
백영경
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한국패션산업연구원
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Abstract

본 발명은 유연성 생체신호 측정센서에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 유연성 생체신호 측정센서는 유연성(flexible) 본체; 상기 본체 상에 형성된 생체신호 감지 전극; 및 상기 생체신호 감지 전극에 전기적으로 연결된 생체신호 전송부;를 포함한다.

Description

유연성 생체신호 측정센서{FLEXIBLE BIO­SIGNAL MEASURING SENSOR}
본 발명은 유연성 생체신호 측정센서에 관한 것이다.
생활수준이 향상됨에 따라 건강에 대한 관심이 증가되고 있으며, 평균연령이 점차 고령화됨에 따라 혼자 사는 독거노인이 증가하는 등 건강 모니터링 시스템에 대한 관심 및 필요성이 점차 증가되고 있으며, 정보통신 기술의 발달로 언제 어디서나 생체정보를 실시간으로 획득하여 사용하고자 하는 사용자 요구가 증가하고 있는 추세이다. 따라서 항상 착용하는 의복에 생체신호 측정 센서와 측정 모듈을 넣어 일상생활에서 생체신호를 측정하는 방법들이 개발되고 있다. 그런데 이러한 생체정보 측정 장치들은 그 구조가 복잡하고 손목시계 타입이나 밴드 타입, 또는 신체에 직접 부착하는 타입으로 이루어졌기 때문에 다양한 생체정보 감지를 위해서는 착용해야 하는 장치들이 점점 늘어나야 했고, 늘어나는 장치들로 인해 이용자의 편안한 활동에 많은 제약이 가해지게 되는 문제점이 있다. 또한, 의복의 중간부분을 접어서 겹쳐 입어 전극을 고정시키는 것이 있는데, 이는 생체신호를 측정할 때 움직임에 의해서 전극이 피부에서 떨어지거나 미끄러지는 일이 발생하는 문제점이 있어서 생체신호의 측정에 정확성이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 의복 착용자의 착용감과 편리성을 최대화하면서 생체신호 측정의 정확성을 높일 수 있도록 하고 생체신호의 노이즈를 줄일 수 있는 생체신호의 측정을 위한 유연성 생체신호 측정센서를 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 유연성 생체신호 측정센서는, 유연성(flexible) 본체; 상기 본체 상에 형성된 생체신호 감지 전극; 및 상기 생체신호 감지 전극에 전기적으로 연결된 생체신호 전송부;를 포함한다.
상기 생체신호 전송부에 연결되고, 상기 생체신호를 전달받아 생체정보를 측정하는 생체신호 측정부;를 더 포함할 수 있다.
상기 유연성 본체는 전기전도성을 가지는 직물을 포함하도록 직조된 것일 수 있다.
상기 유연성 본체는 직물, 실리콘, 폴리우레탄, 나일론, 부직포, 에폭시수지, 라텍스 및 스펀지로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 생체신호는, 심전도(ECG), 근전도(EMG), 피부저항(EDA), 호흡(Resp), 심박, 온도 및 체지방으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나인 것일 수 있다.
상기 생체신호 감지 전극은, 은/염화은(Ag/AgCl), 니켈, 구리, 주석, 티타늄, 금, 백금 및 스테인레스 스틸로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 생체신호 감지 전극은, 직물조직 또는 편물조직을 포함하고, 상기 직물조직은 평직, 능직 또는 주자직을 포함하고, 상기 편물조직은 경편 또는 위편을 포함하는 것일 수 있다.
상기 생체신호 전송부는, 상기 생체신호 감지 전극에 의해 측정된 생체신호를 증폭하는 증폭부; 상기 증폭된 생체신호의 노이즈를 제거하는 필터부; 및 상기 노이즈 제거된 생체신호를 무선 인터넷, 블루투스를 포함하는 무선 통신을 통해 전송하는 무선 통신부;를 포함하는 것일 수 있다.
상기 생체신호 전송부는 전기 전도성 실(thread)을 포함하는 것일 수 있다.
상기 유연성 생체신호 측정센서는 2개 이상의 생체신호 감지 전극을 포함하는 것일 수 있다.
상기 유연성 생체신호 측정센서는, 의류, 장신구 또는 신체부착 디바이스에 탈부착이 가능한 것일 수 있다.
상기 탈부착은 스냅 버튼, 밸크로, 단추, 후크, 지퍼, 끈 및 고리로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나에 의하여 달성되는 것일 수 있다.
본 발명의 유연성 생체신호 측정센서에 의하여, 인체의 굴곡에 따라 인체를 감싸고 밀착력을 높여 신호의 정확성을 높일 수 있는 효과가 있다. 그리고, 일부분에만 전극을 형성함으로써, 넓은 면적의 전극에서 발생할 수 있는 노이즈를 줄일 수 있고, 간단한 구조로 생체신호를 보다 효율적으로 측정할 수 있는 효과가 있다. 또한, 필요 시 의류에 쉽게 탈부착이 가능하기 때문에 공간의 제약 없이 이동중이나 외부 활동 중에도 계속적으로 생체정보들에 대한 관리가 이루어질 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유연성 생체신호 측정센서를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유연성 생체신호 측정센서를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2개의 유연성 생체신호 측정센서를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 2개의 유연성 생체신호 측정센서를 나타내는 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 유연성 생체신호 측정센서에 대하여 실시예 및 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명이 이러한 실시예 및 도면에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 유연성 생체신호 측정센서는, 유연성(flexible) 본체; 상기 본체 상에 형성된 생체신호 감지 전극; 및 상기 생체신호 감지 전극에 전기적으로 연결된 생체신호 전송부;를 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유연성 생체신호 측정센서를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유연성 생체신호 측정센서(100)는 유연성 본체(110), 생체신호 감지 전극(120) 및 생체신호 전송부(130)를 포함한다.
본 발명의 유연성 생체신호 측정센서(100)는 의류를 착용하는 착용자의 다양한 생체정보를 측정하기 위한 것으로서, 심전도를 측정하는 심전도(ECG) 센서, 근육의 활동전위를 측정하는 근전도(EMG) 센서, 피부 저항을 측정하는 피부저항(EDA) 센서, 호흡을 측정하는 호흡(Resp) 센서, 심박을 측정하는 심박 센서, 온도를 측정하는 온도 센서 및 체지방을 측정하는 체지방 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 생체정보의 효과적인 측정을 위해 착용자의 피부에 접촉될 수 있도록 상기 유연성 본체(110)의 내측에 결합된다.
상기 유연성 본체(110)는 인체의 굴곡 및 받는 압력에 따라 용이하게 형상을 변형할 수 있는 유연성의 직물, 실리콘, 폴리우레탄, 나일론, 부직포, 에폭시수지, 라텍스 및 스펀지로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다. 상기 유연성 본체(110)는 압력에 따라 인체에 밀착력을 가질 수 있고, 압력이 해제되었을 때에는 쉽게 형상이 복원되는 유연성을 가지는 것일 수 있다. 착용자의 움직임에 의한 의복의 신장 및 굴곡에 자유롭게 대응할 수 있어 의복의 형태적인 변형이 없이 생체신호를 전송할 수 있다.
상기 유연성 본체(110)의 테두리(112)는 실리콘, 폴리우레탄을 도포하여 전극과 피부 표면의 접착력을 강하게 하여 일상생활이나 운동 같은 움직임이 발생하더라도 인체에서 생체신호 감지 전극(120)이 떨어지거나 미끄러지는 것을 최소화시키기 위한 논슬립(Non-Slip) 구조로서, 이는 인체와 밀착되어 센싱률을 높이고 전극 사이의 접촉저항을 감소시켜 생체신호를 감지하고 모니터링할 때 발생되는 노이즈를 감소시킬 수 있도록 한다.
상기 생체신호 감지 전극(120)은 착용자의 피부에 직접 접촉되어 각종 생체신호를 검출하기 위한 것으로, 니켈/구리, 니켈/구리/니켈, 니켈/구리 폴리에스테르 태피터(Ni/Cu polyester taffeta), 니켈/구리 나일론(Ni/Cu nylon), 니켈/구리 폴리에스테르 메시(Ni/Cu polyester mesh) 등과 같은 전기 전도성이 있는 직물이나, 주석, 은/염화은 필름(Ag/AgCl film), 스테인레스 스틸 등의 박막 등으로 구현될 수 있다.
상기 생체신호 감지 전극(120)은, 직물조직 또는 편물조직을 포함하고, 상기 직물조직은 평직(Plain), 능직(Twill) 또는 주자직(Satin)을 포함하고, 상기 편물조직은 경편 또는 위편을 포함하는 것일 수 있다.
상기 생체신호 감지 전극(120)은 도비(Dobby) 섬유 구조인 것일 수 있다. 예를 들어, 은 코팅된 실(yarn)로서 은사 또는 금 코팅된 실로서 금사를 포함하는 것일 수 있다.
상기 생체신호 감지 전극(120)은, 전도성이 우수한 금속 은/염화은(Ag/AgCl), 니켈, 구리, 주석, 티타늄, 금, 백금 및 스테인레스 스틸로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다. 상기 생체신호 감지 전극(120)은, 예를 들어, 겔 타입의 은/염화은(Ag/AgCl) 전극으로서, 피부와의 임피던스를 줄이고 생체에서 흐르는 이온전류를 전자전류로 변환되도록 촉진시킬 수 있다.
상기 생체신호 감지 전극(120)은 도면에 원형으로 도시되었지만, 이에 제한되지 않고, 삼각형, 사각형 또는 다각형 등의 다양한 형상으로 이루어질 수도 있다.
상기 생체신호 전송부(130)는 전기 전도성 실(thread)을 포함하는 것일 수 있다. 전류가 흐르는 전기 전도성 실로 구성되어 상기 생체정보 감지 전극(120)을 상기 유연성 본체(110)에 설치함은 물론 상기 생체신호 전송부(130)로부터 측정된 생체정보가 생체신호 측정부(미도시)로 전달될 수 있도록 상기 생체정보 감지 전극(120)과 상기 생체신호 전송부(130)를 전기적으로 연결하는 역할을 한다.
상기 생체신호 전송부(130)는, 상기 생체신호 감지 전극(120)에 의해 측정된 생체신호를 증폭하는 증폭부(미도시), 상기 증폭된 생체신호의 노이즈를 제거하는 필터부(미도시), 및 상기 노이즈 제거된 생체신호를 무선 인터넷, 블루투스를 포함하는 무선 통신을 통해 전송하는 무선 통신부(미도시)를 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 증폭부는 생체신호 감지 전극(120)에 의해 측정된 생체신호로부터 심전도, 호흡수, 체온 등의 아날로그 데이터를 추출하는데, 이때 전달된 생체신호는 매우 미약한 세기를 가지므로 생체신호의 측정을 위해서는 증폭이 필요하다. 따라서 전달된 생체신호를 측정이 가능한 정도의 신호의 세기를 갖도록 증폭시킨 후 아날로그 데이터를 추출한다. 필터부는 증폭된 생체신호의 노이즈를 제거한다. 그리고 노이즈 제거된 아날로그의 심박수, 호흡수, 체온 등의 신체상태 값을 계산한 생체신호를 디지털 신호로 변환하고, 무선통신부는 제어부에 의해 디지털 신호로 변환된 생체신호를 유선 또는 무선통신(무선 인터넷, 블루투스 등)을 통해 외부로 전송한다.
상기 유연성 본체(110)는 전기전도성을 가지는 직물을 포함하도록 직조된 것일 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유연성 생체신호 측정센서를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유연성 생체신호 측정센서(200)는 유연성 본체(210)가 직물로 이루어진 것으로서, 유연성 본체(210), 생체신호 감지 전극(220) 및 생체신호 전송부(230)를 포함한다. 유연성 본체(210)가 직물로 이루어져 생체신호 또는 전기를 전달할 수 있고, 생체신호 전송부(230)와 착용자의 피부 사이의 효과적인 전기신호 전달이 이루어질 수 있다. 또한, 외부의 습기를 차단하며 인체의 굴곡에 따라 생체신호 측정센서가 잘 휘어지는 장점이 있다.
상기 유연성 본체(210)의 테두리(212)는 도 1의 유연성 생체신호 측정센서(100)의 유연성 본체(110)의 테두리(112)와 마찬가지로, 실리콘, 폴리우레탄을 도포하여 전극과 피부 표면의 접착력을 강하게 하여 일상생활이나 운동 같은 움직임이 발생하더라도 인체에서 생체신호 감지 전극(220)이 떨어지거나 미끄러지는 것을 최소화하고, 착용자의 인체와 밀착되어 센싱률을 높이고 전극 사이의 접촉저항을 감소시켜 생체신호를 감지하고 모니터링할 때 발생되는 노이즈를 감소시킬 수 있다.
또한, 도면에 도시되어 있지는 않으나, 본 발명에 따른 유연성 생체신호 측정센서(100, 200)는 생체신호 측정부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 생체신호 측정부(미도시)는 상기 생체신호 전송부(130)에 연결되고, 상기 생체신호를 전달받아 생체정보를 측정한다.
의복에 결합되고 무선으로 생체신호 데이터를 전송하는 생체신호 측정부(미도시)를 통해 일상생활 및 운동 중에도 전극과 피부와의 접촉을 안정하게 유지하며 생체신호 모니터링이 가능하므로, 장시간의 건강상태 모니터링이 가능하며, 이를 통하여 건강상태를 체크하여 건강관리 및 예방에 도움을 줄 수 있고 운동에 따른 생체신호 변화를 분석하여 운동능력 향상에도 도움을 줄 수 있다.
상기 유연성 생체신호 측정센서는 2개 이상의 생체신호 감지 전극을 포함하는 것일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2개의 유연성 생체신호 측정센서를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 2개의 유연성 생체신호 측정센서를 나타내는 도면이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 2개의 유연성 생체신호 측정센서(100´, 200´)는 상기 유연성 생체신호 측정센서(100, 200) 각각이 2개가 한 쌍을 이룬 것을 나타내는 것으로 구성은 상기 유연성 생체신호 측정센서(100, 200)와 동일하다.
상기 유연성 생체신호 측정센서(100´, 200´)는, 의류, 장신구 또는 신체부착 디바이스에 탈부착이 가능한 것일 수 있다. 상기 유연성 생체신호 측정센서(100´, 200´)는 다양한 방식에 의해 의류에 탈부착 가능하게 구성될 수 있으며, 상기 탈부착은 스냅 버튼, 밸크로, 단추, 후크, 지퍼, 끈 및 고리로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나에 의하여 달성되는 것일 수 있다. 따라서, 셔츠, 니트 등과 같은 의복 등에 쉽게 탈부착시킬 수 있어 언제 어디서든 착용자의 건강상태를 측정할 수 있게 된다. 일상생활에서 비침습적이고 지속적인 건강상태 모니터링에 대한 관심과 수요의 증가에 따라, 의료산업과 미래형 섬유 및 의류 산업 등과 결합하여 사용이 가능하게 되므로, 그 기대효과를 높일 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 유연성 생체신호 측정센서에 따르면, 감지된 생체정보를 전송하는 전송매체가 의류와 일체가 되도록 구성함으로써, 착용자의 거부감이 최소화될 수 있게 되고, 자유로운 활동이 보장될 수 있게 된다. 또한, 의류와 더불어 일체화되어 서로 연결되도록 하면서도 필요 시 쉽게 탈부착이 가능하기 때문에, 공간의 제약 없이 이동중이나 외부 활동 중에도 계속적으로 생체정보들에 대한 관리가 이루어질 수 있게 되고, 세탁편의성이 보장될 수 있게 된다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 유연성 생체신호 측정센서
110: 유연성 본체
120: 생체신호 감지 전극
130: 생체신호 전송부
200: 유연성 생체신호 측정센서
210: 유연성 본체
220: 생체신호 감지 전극
230: 생체신호 전송부

Claims (12)

  1. 유연성(flexible) 본체;
    상기 본체 상에 형성된 생체신호 감지 전극; 및
    상기 생체신호 감지 전극에 전기적으로 연결된 생체신호 전송부;
    를 포함하는, 유연성 생체신호 측정센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 생체신호 전송부에 연결되고, 상기 생체신호를 전달받아 생체정보를 측정하는 생체신호 측정부;
    를 더 포함하는, 유연성 생체신호 측정센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유연성 본체는 전기전도성을 가지는 직물을 포함하도록 직조된 것인, 생체신호 측정 직물센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유연성 본체는 직물, 실리콘, 폴리우레탄, 나일론, 부직포, 에폭시수지, 라텍스 및 스펀지로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 유연성 생체신호 측정센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 생체신호는, 심전도(ECG), 근전도(EMG), 피부저항(EDA), 호흡(Resp), 심박, 온도 및 체지방으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나인 것인, 유연성 생체신호 측정센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 생체신호 감지 전극은, 은/염화은(Ag/AgCl), 니켈, 구리, 주석, 티타늄, 금, 백금 및 스테인레스 스틸로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 유연성 생체신호 측정센서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 생체신호 감지 전극은, 직물조직 또는 편물조직을 포함하고,
    상기 직물조직은 평직, 능직 또는 주자직을 포함하고, 상기 편물조직은 경편 또는 위편을 포함하는 것인,
    유연성 생체신호 측정센서.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 생체신호 전송부는,
    상기 생체신호 감지 전극에 의해 측정된 생체신호를 증폭하는 증폭부;
    상기 증폭된 생체신호의 노이즈를 제거하는 필터부; 및
    상기 노이즈 제거된 생체신호를 무선 인터넷, 블루투스를 포함하는 무선 통신을 통해 전송하는 무선 통신부;
    를 포함하는 것인, 유연성 생체신호 측정센서.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 생체신호 전송부는 전기 전도성 실(thread)을 포함하는 것인, 유연성 생체신호 측정센서.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 유연성 생체신호 측정센서는 2개 이상의 생체신호 감지 전극을 포함하는 것인, 유연성 생체신호 측정센서.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 유연성 생체신호 측정센서는, 의류, 장신구 또는 신체부착 디바이스에 탈부착이 가능한 것인, 유연성 생체신호 측정센서.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 탈부착은 스냅 버튼, 밸크로, 단추, 후크, 지퍼, 끈 및 고리로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나에 의하여 달성되는 것인, 유연성 생체신호 측정센서.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20200006812A (ko) * 2018-07-11 2020-01-21 (주)씨어스테크놀로지 다중생체신호 측정용 패치형 바이오센서 디바이스
KR20200111524A (ko) * 2019-03-19 2020-09-29 한국과학기술원 단결정실리콘 기반 유연센서 및 그 제작방법

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