KR20170085418A - 니들 구조체 및 그를 구비하는 생체 신호 측정 장치 - Google Patents

니들 구조체 및 그를 구비하는 생체 신호 측정 장치 Download PDF

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KR20170085418A
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Abstract

본 발명은 니들 구조체 및 그를 구비한 생체 신호 측정 장치를 개시한다. 그의 구조체는 기판과, 기판 상에 적층된 제 1 내지 제 3 원뿔들을 구비하는 니들들을 포함한다. 제 1 내지 제 3 원뿔들의 각각은 상기 기판으로부터 멀어질수록 순차적으로 줄어드는 직경을 가질 수 있다.

Description

니들 구조체 및 그를 구비하는 생체 신호 측정 장치{needle structure and bio-signal measuring apparatus including the same}
본 발명은 신호 측정 장치에 관한 것으로, 생체로부터 유입되는 생체 신호를 측정할 수 있는 니들 구조체 및 그를 구비하는 생체 신호 측정 장치에 관한 것이다.
일반적으로 생체 검사는 피부 부착형 전극들을 통해 수행될 수 있다. 피부 부착형 전극들은 크게 습식 전극과 건식 전극을 포함할 수 있다. 습식 전극은 젤 타입의 전도성 물질을 포함할 수 있다. 건식 전극은 패치 전극을 포함할 수 있다. 습식 전극 및 건식 전극은 생체의 피부와의 접촉 때, 접촉 저항에 따른 노이즈를 발생시킬 수 있다. 최근 피부 내에 제공되는 니들 구조체에 대한 연구가 이루어지고 있다.
본 발명의 일 과제는 인체로부터 유입되는 생체 신호를 측정하는 패치 형태의 니들들의 이탈(departure)을 방지할 수 있는 니들 구조체를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 일 과제는 접촉 저항과 상관없이 생체 저항을 검출할 수 있는 생체 신호 측정 장치를 제공하는 데 있다.
그리고, 본 발명의 일 과제는 생체 신호를 표피 하부의 진피에서 측정하여 접촉 저항을 최소화할 수 있는 생체 신호 측정 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 일 과제는 인체에 약물을 주입할 수 있는 니들 형태의 약물 주입용 패치를 제공하는데 있다.
본 발명은 니들 구조체를 개시한다. 그의 구조체는 기판; 및 상기 기판 상에 적층된 제 1 내지 제 3 원뿔들을 구비하는 니들을 포함한다. 여기서, 상기 제 1 내지 제 3 원뿔들의 각각은 상기 기판으로부터 멀어질수록 순차적으로 작아지는 크기를 가질 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 생체 신호 측정 장치는, 생체의 표피를 통과하여 진피 내에 제공되는 니들 구조체; 상기 니들 구조체에 연결되어 상기 생체 내에 파워를 제공하는 전원 공급부; 상기 니들 구조체에 연결되어 상기 생체 내에 전류가 흐를 때, 상기 니들 구조체 사이의 오픈 회로 전압을 측정하는 전압 측정 부; 및 상기 전압 측정 부의 상기 오픈 회로 전압의 측정 신호를 수신하여 상기 니들 구조체와 상기 피부 사이의 접촉 저항과 상관 없이 상기 생체 저항을 산출하는 프로세스를 포함한다.
또한 본 발명의 일 예에 따른 생체 신호 측정 장치는, 접촉 저항이 높은 표피를 뚫고 이온의 함량이 많은 진피에서 생체 신호를 측정함으로써 접촉 저항이 낮은 상태에서 생체 신호를 측정할 수 있는 니들 기반 생체 신호 측정 장치를 제공한다. 이러한 진피에서의 생체 신호 측정 장치는 접촉 저항에 대한 교정없이 직접적으로 생체 신호를 측정할 수 있는 이점을 가진다.
또한 본 발명의 일 예에 따른 니들 형태의 구조는 약물을 피부에 손쉽게 주입할 수 있는 구조 및 약물 저장 공간을 형성하고 탈착이 쉽게 일어나지 않고 약물의 양을 조절할 수 있는 효율적으로 약물을 피부에 주입할 수 있는 구조를 가진다.
여기서, 상기 니들 구조체는: 기판; 및 상기 기판 상에 적층되고, 상기 기판으로부터 멀어질수록 순차적으로 작아지는 직경을 갖는 제 1 내지 제 3 원뿔들을 구비하는 니들들을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 개념에 따른 생체 신호 측정 장치의 니들 구조체는 제 1 내지 제 3 원뿔들을 갖는 니들들을 포함할 수 있다. 제 1 내지 제 3 원뿔들은 인체 내에 제공될 수 있다. 제 1 내지 제 3 원뿔들은 인체 내에 니들들을 고정할 수 있기 때문에 니들들의 이탈을 방지할 수 있다. 니들들은 인체의 접촉 저항과 상관 없이 생체 신호 및 생체 저항을 검출시킬 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 예에 따른 생체 신호 측정 장치를 보여주는 도면이다.
도 1b는 본 발명의 일 예에 따른 생체 신호 측정 장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1a의 니들 구조체의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 1a의 니들 구조체의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 1a의 니들 구조체의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 1a의 니들 구조체의 일 예를 보여주는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당 업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 장치는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 명세서에서 접촉 저항, 접촉 면적, 저항, 및 노이즈는 전기 계측 분야에서 주로 사용되는 의미로 이해될 수 있을 것이다. 바람직한 실시 예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다.
도 1a는 본 발명의 일 예에 따른 생체 신호 측정 장치(100)를 보여준다.
도 1a를 참조하면, 본 발명의 생체 신호 측정 장치(100)는 인터넷 망(12)을 통해 클라우드(10)와 연결될 수 있다. 클라우드(10)는 전압 측정 솔루션 및 생체 저항의 계산 솔루션을 생체 신호 측정 장치(100)에 제공할 수 있다. 또한, 클라우드(10)는 생체 신호의 종류, 측정 대상자의 변화에 따른 생체 신호 정보, 또한 측정 대상자에 따른 질병 정보 등을 제공할 수 있다. 일 예에 따르면, 생체 신호 측정 장치(100)는 프로세서(20), 전원 공급 부(30), 전압 측정 부(40), 전류 측정 부(50) 및 니들 구조체(60)를 포함할 수 있다. 니들 구조체(60)는 니들들(70)을 인체(90) 내에 제공될 수 있다. 전원 공급 부(30)는 니들 구조체(60)를 통해 인체(90)에 제 1 전압(V1)을 공급할 수 있다. 전압 측정 부(40)는 인체(90)에서 접촉 저항이 제외된 오픈 회로 전압(V0)을 측정할 수 있다. 전류 측정 부(50)는 인체(90)의 전류를 측정할 수 있다. 프로세서(20)는 측정된 오픈 회로 전압(V0)과 측정된 전류를 이용하여 인체(90) 내의 생체 저항을 산출할 수 있다.
프로세서(20)는 전원 공급 부(30)를 제어할 수 있다. 프로세서(20)는 전압 측정 부(40)와 전류 측정 부(50)로부터 전압 검출 신호와 전류 검출 신호를 수신할 수 있다. 프로세서(20)는 인터넷 망을 통해 클라우드(10)와 연결될 수 있다. 프로세서(20)는 전압 측정 솔루션 및 생체 저항의 계산 솔루션을 내려 받아 인체(90)의 생체 저항을 계산할 수 있다. 프로세서(20)는 생체 저항에 따른 생체 신호를 획득할 수 있다. 프로세서(20)는 생체 신호의 변이에 따른 인체(90)의 질병을 판별할 수 있다.
또한, 프로세서(20)는 자체적으로 인체에 흐르는 전류로부터 접촉 저항을 측정할 수 있다. 프로세서(20)는 측정된 접촉 저항으로 인체의 생체 신호를 검출할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(20)는 접촉 저항을 4-프로브(4-probes) 전극을 통하여 측정할 수 있다. 프로세서(20)는 인체의 측정 신호로부터 접촉 저항을 제거하여 인체의 생체 신호로 보정(correction)할 수 있다. 생체 신호는 접촉 저항의 변이에 의해서 일어나는 신호의 변이가 아닌 인체 내부에서 일어나는 변이를 측정함으로써 보다 높은 신호대 잡음비로 추출될 수 있다. 또한, 생체 신호는 실질적 인체 내부의 신호로 제공되어 인체의 질병 변이 유무를 보다 쉽게 판단토록 할 수 있다.
프로세서(20)는 생체 신호를 클라우드(10)에 제공할 수 있다. 이와 달리, 프로세서(20)는 미리 저장된 기준 생체 신호를 클라우드(10)로부터 제공받을 수 있다. 프로세서(20)는 생체 신호와 기준 생체 신호를 비교하여 인체의 질병의 진행 여부 판단할 수 있다. 또한 프로세서(20)는 생체 신호와 기준 생체 신호의 통계적 데이터를 분석하고, 질병의 발생을 예측할 수 있다. 이와 달리, 클라우드(10)는 생체 신호와 기준 생체 신호를 비교할 수 있다. 클라우드(10)는 인체의 질병의 발생 예측 데이터를 프로세서(20)에 제공할 수 있다.
또한, 생체 신호 측정 장치(100)는 접촉 저항의 보정 없이 생체 신호를 획득할 수 있다. 니들들(70)은 인체(90)의 표피(도 2의 92) 두께보다 긴 길이를 가질 수 있다. 니들들(70)은 인체(90)의 진피(도 2의 94) 내에 제공될 수 있다. 진피(94)는 많은 이온을 갖는 혈액, 전해질, 및 간질액 등을 포함할 수 있다. 진피(94)의 접촉 저항은 생체 신호의 획득 시에 거의 무시될 수 있다. 따라서, 생체 신호는 높은 신호 대 잡음비로 획득될 수 있다.
도 1b는 본 발명의 일 예에 따른 생체 신호 측정 장치(100a)를 보여준다.
도 1b를 참조하면, 니들들(70a)과 제 1 전극 패드들(64a)은 프로세서(20a)에 직접적으로 연결될 수 있다. 프로세서(20a)는 제 1 전극 패드들(64a)을 통해 생체 신호를 검출할 수 있다. 프로세서(20a)는 도 1a의 전원 공급 부(30) 및 전압 측정 부(40)가 없이 생체 신호를 측정할 수 있다. 생체 신호 측정 장치(100a)는 단순한 구조를 가질 수 있다. 이와 달리, 프로세서(20a)는 제 1 전압(V1)의 레퍼런스 없이 생체 신호를 검출할 수 있다.
그리고, 프로세서(20a)는 제 1 전극 패드들(64a)에 연결된 복수개의 니들들(70a)을 통해 서로 다른 생체 신호들을 검출할 수 있다. 즉, 한 개의 전극 패드(64a)에 접촉되는 여러 개의 니들들(70a)로부터 복합 신호가 유입되고 이러한 복합 신호가 하나의 전극 패드(64a)로 들어오게 되고, 또 다른 전극 패드(64a)에 여러 개의 복합 신호가 유입되었을 때, 이러한 복수개의 전극 패드들(64a)로부터 각 패드에 유입되는 신호의 분석을 통하여 각기 다른 위치의 생체 신호를 측정할 수 있다. 프로세서(20a)는 생체 신호로부터 질병의 발현 위치를 파악할 수 있다.
도시되지 않았지만, 신호 측정 장치(100a)는 하나의 기판(62)위에 하나의 전극패드(64a)를 포함할 수 있다. 프로세서(20a)는 하나의 전극 패드(64a)와 복수개의 니들들(70a)를 통해 생체 신호를 검출할 수 있다. 이와 달리, 신호 측정 장치(100a)는 복수개로 이루어질 수 있다. 복수개의 신호 측정 장치들(100a)은 그들의 전극 패드들(64a) 사이의 인체(90)의 생체 신호를 측정할 수 있다.
이러한 복수 개의 신호 측정 장치들로부터 질병에 따른 각기 다른 생체 신호를 측정하였을 때 상기 언급된 생체 신호로부터 질병의 발현 위치를 파악할 수 있다.
도 2a는 도 1a의 니들 구조체(60)의 일 예를 보여준다.
도 2a를 참조하면, 니들 구조체(60)는 기판(62), 제 1 전극 패드들(64), 및 니들들(70)을 포함할 수 있다.
기판(62)은 인체(90)의 표피(92)에 접촉될 수 있다. 예를 들어, 기판(62)은 플라스틱, 테프론, 폴리이미드(Polyimide), 하이드로젤(hydrogel), PDMS, 고무 기반 부착제, 레진 기반 부착제, 아크릴계, 에폭시계, 폴리우레탄계, 하이드로콜로이드계, 실리콘계, 실리콘 무기물 또는 세라믹을 포함할 수 있다.
제 1 전극 패드들(64)은 기판(62)의 제 1 면 상에 배치될 수 있다. 제 1 면은 기판(62)의 하부 면일 수 있다. 이와 달리, 제 1 면은 기판(62)의 상부 면일 수 있다. 제 1 전극 패드들(64)은 기판(62) 내에 배치될 수 있다. 제 1 전극 패드들(64)은 금속을 포함할 수 있다.
니들들(70)은 기판(62) 상에 배치될 수 있다. 니들들(70)은 인체(90)의 표피(92)에서 진피(94)까지 제공될 수 있다. 일 예에 따르면, 니들들(70)의 각각은 제 1 내지 제 3 원뿔들(72, 74, 76)과, 센터 전극(78)을 가질 수 있다.
제 1 내지 제 3 원뿔들(72, 74, 76)은 기판(62)과 동일한 재질일 수 있다. 제 1 내지 제 3 원뿔들(72, 74, 76)은 플라스틱, 테프론, 또는 세라믹, 폴리이미드(Polyimide), 하이드로젤(hydrogel), PDMS, 고무 기반 부착제, 레진 기반 부착제, 아크릴계, 에폭시계, 폴리우레탄계, 하이드로콜로이드계, 실리콘계 무기물을 포함할 수 있다. 이와 달리, 제 1 내지 제 3 원뿔들(72, 74, 76)은 기판(62)과 다른 재질일 수 있다. 제 1 내지 제 3 원뿔들(72, 74, 76)은 삼각형 모양의 단면을 가질 수 있다. 제 1 내지 제 3 원뿔들(72, 74, 76)은 기판(62) 상에 순차적으로 적층될(stacked) 수 있다. 일 예에 따르면, 제 1 내지 제 3 원뿔들(72, 74, 76)의 각각은 기판(62)으로부터 멀어질수록 순차적으로 줄어드는 직경을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 원뿔(72)은 제 2 원뿔(74)의 제 2 직경(D2)보다 큰 제 1 직경(D1)을 가질 수 있다. 제 2 원뿔(74)은 제 1 원뿔(72) 상에 배치될 수 있다. 제 1 및 제 2 원뿔들(72, 74)은 인체(90)의 진피(94) 내에 제공될 수 있다. 제 1 및 제 2 원뿔들(72, 74)은 진피(94) 내에 고정될 수 있다. 제 1 원뿔(72)의 최상부는 제 2 원뿔(74)의 바닥보다 좁을 수 있다. 진피(94)는 제 2 원뿔(74)의 바닥을 붙잡을(clamp) 수 있다. 제 2 원뿔(74)은 진피(94) 내에 고정될 수 있다. 제 1 및 제 2 원뿔들(72, 74)은 제 1 및 제 2 두께들(T1, T2)을 각각 가질 수 있다. 제 3 원뿔(76)은 제 2 원뿔(74) 상에 배치될 수 있다. 제 2 원뿔(74)의 제 2 직경(D2)은 제 3 원뿔(76)의 제 3 직경(D3)보다 클 수 있다. 제 3 원뿔(76)은 인체(90)의 진피(94) 내에 제공될 수 있다. 제 3 원뿔(76)은 제 3 두께(T3)를 가질 수 있다. 제 2 원뿔(74)의 최상부는 제 3 원뿔(76)의 바닥보다 좁을 수 있다. 진피(94)는 제 3 원뿔(76)의 바닥을 붙잡을 수 있다. 제 3 원뿔(76)은 진피(94) 내에 고정될 수 있다. 따라서, 제 1 내지 제 3 원뿔들(72, 74, 76)은 인체(90)로부터의 니들들(70)의 이탈을 방지할 수 있다.
센터 전극(78)은 제 1 전극 패드(64)로부터 제 3 원뿔(76)까지 연장할 수 있다. 센터 전극(78)은 기판(62)과 제 1 내지 제 3 원뿔들(72, 74, 76)을 관통할 수 있다. 센터 전극(78)은 제 3 원뿔(76) 상으로 노출될 수 있다. 예를 들어, 센터 전극(78)은 인체(90)의 진피(94) 내에 제공될 수 있다.
센터 전극(78)과 제 1 전극 패드(64)는 인체(90)에 전기적으로 연결될 수 있다. 센터 전극(78)과 제 1 전극 패드(64)는 인체(90) 내에 전원 전압을 제공할 수 있다. 이와 달리, 센터 전극(78)과 제 1 전극 패드(64)은 인체(90) 내의 전기적 신호를 외부로 전달할 수 있다.
도 1a 및 도 2a를 참조하면, 복수개의 니들들(70)은 전원 공급 부(30), 전압 측정 부(40), 전류 측정 부(50), 및 접지로 연결될 수 있다. 일 예에 따르면, 니들들(70)은 바이어스 니들들(82)과 검출 니들들(86)을 포함할 수 있다.
바이어스 니들들(82)은 전원 공급 부(30)와 접지에 각각 연결될 수 있다. 일 예에 따르면, 바이어스 니들들(82)은 제 1 및 제 2 바이어스 니들들(81, 83)을 포함할 수 있다. 제 1 바이어스 니들(81)은 전원 공급 부(30)로 연결될 수 있다. 제 2 바이어스 니들(83)은 접지로 연결될 수 있다.
전원 공급 부(30)는 프로세서의 제어 신호에 따라 제 1 바이어스 니들(81)에 제 1 전압(V1)을 제공할 수 있다. 제 1 전압(V1)은 전원 전압일 수 있다. 제 1 전압(V1)은 직류, 교류 및 직류와 교류의 복합 전원일 수 있다. 제 1 전압(V1)은 제 1 바이어스 니들(81)과 제 2 바이어스 니들(83) 사이에 유도될 수 있다. 또한 제 1 바이어스 니들(81)에 전류를 흐르게 할 수 있다. 이러한 전류는 직류, 교류 및 직류와 교류의 복합 전류일 수 있다.
검출 니들들(86)은 제 1 및 제 2 바이어스 니들들(81, 83) 사이에 배치될 수 있다. 검출 니들들(86)은 전압 측정 부(40)에 연결될 수 있다. 검출 니들들(86)은 제 1 및 제 2 검출 니들들(85, 87)을 포함할 수 있다.
진피(94)는 제 1 검출 니들(85)과 제 1 바이어스 니들(81) 사이의 제 1 저항(R1)과, 제 1 및 제 2 검출 니들들(85, 87)의 제 2 저항(R2)과, 재 2 검출 니들(87)과 제 2 바이어스 니들(83) 사이의 제 3 저항(R3)을 가질 수 있다.
전압 측정 부(40)는 제 1 검출 니들(85)과 제 2 검출 니들(87) 사이의 오픈 회로 전압(V0)을 접촉 저항과 상관없이 측정할 수 있다. 예를 들어, 제 1 바이어스 니들(81)과 제 2 바이어스 니들(83) 사이의 진피(94) 내에 전류가 흐를 때, 전압 측정 부(40)는 오픈 회로 전압(V0)을 검출할 수 있다. 제 1 바이어스 니들(81)과 제 2 바이어스 니들(83) 사이의 진피(94) 내에 전류가 흐르게 될 때, 제 1 검출 니들(85)과 제 2 검출 니들(87) 사이에 오픈 회로 전압(V0)이 걸리게 된다. 즉, 오픈 회로 전압(V0)는 제1 검출 니들(85)와 제 2 검출 니들(87) 사이의 저항에 의해서만 전압강하가 일어나고 접촉되는 접촉 저항에 의해서는 전압강하가 일어나지 않기 때문에 오픈 회로 전압(V0)은 제 2 저항(R2)에 의한 전압 강하에 대응될 수 있다. 제 2 저항(R2)과 오픈 회로 전압(V0)은 비례할 수 있다. 제 1 및 제 2 검출 니들들(85, 87) 사이의 진피(94) 내의 생체 변화가 발생될 경우, 오픈 회로 전압(V0)은 생체 물질에서 유입되는 생체 신호의 크기에 따라 달라질 수 있다.
전류 측정 부(50)는 제 1 바이어스 니들(81) 및 제 2 바이어스 니들(83) 사이의 진피(94)의 전류를 측정할 수 있다. 이와 달리, 전류 측정 부(50)는 전원 공급 부(30)와 접지 사이의 전류를 감지할 수 있다. 전류 측정 부(50)가 전류를 감지하면, 전압 측정 부(40)는 제 1 검출 니들(85)과 제 2 검출 니들(87) 사이의 오픈 회로 전압(V0)을 검출할 수 있다. 일 예에 따르면, 전류 측정 부(50)는 제 1 전류 센서(52)와 제 2 전류 센서(54)를 포함할 수 있다. 제 1 전류 센서(52)는 전원 공급 부(30)와 제 1 바이어스 니들(81) 사이에 연결될 수 있다. 제 2 전류 센서(54)는 제 2 바이어스 니들(83)과 접지 사이에 연결될 수 있다. 제 1 전류 센서(52)의 전류와, 제 2 전류 센서(54)의 전류는 동일하게 검출될 수 있다. 이와 달리, 제 1 전류 센서(52)의 전류와, 제 2 전류 센서(54)의 전류는 다르게 검출될 수 있다. 인체(90)는 누설 전류를 가질 수 있기 때문이다. 예를 들어, 인체(90)는 정전기로 대전될 수 있다. 또한, 진피(94)는 지면으로 접지될 수 있다.
프로세서(20)는 제 1 전류 센서(52)의 전류와, 제 2 전류 센서(54)의 전류를 비교할 수 있다. 제 1 전류 센서(52)의 전류와, 제 2 전류 센서(54)의 전류가 동일할 경우, 프로세서(20)는 제 1 전류 센서(52)의 전류와, 제 2 전류 센서(54)의 전류 중 어느 하나를 인체(90)의 전류로 인식할 수 있다. 프로세서(20)는 인식된 전류와 오픈 회로 전압(V0)로부터 생체 저항을 계산할 수 있다. 이와 달리, 제 1 전류 센서(52)의 전류와 제 2 전류 센서(54)의 전류가 다를 수 있다. 프로세서(20)는 제 1 전류 센서(52)의 전류와 제 2 전류 센서(54)의 전류의 평균 전류를 계산할 수 있다. 프로세서(20)는 계산된 평균 전류와 오픈 회로 전압(V0)로부터 제 2 저항(R2)을 계산할 수 있다. 제 2 저항(R2)의 변화 값은 생체 변화를 반영할 수 있다.
한편, 프로세서(20)는 인체(90) 내의 접촉 저항을 계산할 수 있다. 일 예에 따르면, 접촉 저항은 제 1 및 제 2 검출 니들을(85, 87) 통해 검출될 수 있다. 예를 들어, 전원 공급 부(30)는 제 1 전압(V1)을 제 1 검출 니들(85)로 제공하고, 전압 측정 부(40)는 제 2 검출 니들(87)을 통해 제 1 전압(V1)의 전압 강하를 검출할 수 있다. 또한 이러한 전원 공급은 전압이 아니라 전류로 제공될 수 있으며 측정은 전압을 측정할 수 있다. 프로세서(20)는 진피(94) 내의 전압 강하를 획득할 수 있다. 제 1 전압(V1)의 전압 강하는 진피(94) 내의 접촉 저항과, 진피(94) 내의 생체 물질에 의해서 발생되는 저항(R2)에 의해서 발생되는 전압의 합에 의해서 VC의 출력을 가질 수 있다.. 프로세서(20)는 상기 접촉 저항과 생체 저항에 의해서 발생되는 전압 VC로부터 접촉 저항과 생체 저항의 합을 계산할 수 있다. 또한 상기 4-프로브(probes) 측정에 의해서 측정되는 측정되는 R2 저항을 통하여 프로세서(20)는 접촉 저항을 도출할 수 있다.
나아가, 니들들(70)을 개별적으로 이용하여 생체 신호를 측정하고자 할 경우, 생체 신호는 도출된 접촉 저항을 차감되어 계산될 수 있다. 제 1 전압(V1)은 제공되지 않을 수 있다.
또한 생체 물질로부터 생체 신호를 측정하게 될 때 전원의 공급없이 생체 신호를 측정할 수 있다. 이러한 생체 신호의 측정시에 접촉 저항의 변이에 의해서 발생되는 잡음을 상기 접촉 저항 측정을 통하여 제거할 수 있다. 즉, 생체 신호를 인체로부터 측정할 때 급격히 변화되는 구간을 측정할 수 있다. 이렇게 생체 신호가 급격하게 변화될 때 측정되는 신호가 접촉 저항에 의해서 발생되는 잡음인지 실제로 인체에서 유입되는 생체 신호인지를 분간하는 것이 어렵다. 따라서 상기 접촉 저항 측정 방법을 이용하게 되면 접촉 저항의 변이가 급격하게 변화되었을 때 생체 신호의 급격한 변이는 접촉 저항에 기인한 것으로 간주하여 제거할 수 있는 장점을 가진다.
도 2b는 도 1b의 니들 구조체(60a)를 보여준다.
도 1b 및 도 2b를 참조하면, 제 1 전극 패드들(64a)은 니들들(70a)을 공통으로 연결할 수 있다. 프로세서(20a)는 니들들(70a)과 제 1 전극 패드들(64a)을 통해 생체 신호를 수동적으로 검출할 수 있다. 접촉 저항이 무시될 수 있기 때문에 프로세서(20a)는 높은 신호 대비 잡음 비를 갖는 생체 신호를 검출 할 수 있다.
도 3은 도 1a의 니들 구조체(60a)의 일 예를 보여준다.
도 3을 참조하면, 니들 구조체(60a)의 니들들(70a)의 각각은 제 1 내지 제 3 원뿔들(72a, 74a, 76a)의 외주면을 따라 형성된 표피(skin) 전극들(78a)을 포함할 수 있다.
표피 전극들(78a)은 제 1 내지 제 3 원뿔들(72a, 74a, 76a)의 전면 상에 배치될 수 있다. 이와 달리, 표피 전극들(78a)은 제 1 내지 제 3 원뿔들(72a, 74a, 76a)의 일부에 노출될 수 있다.
제 2 전극 패드들(66)은 표피 전극들(78a)에 연결될 수 있다. 제 2 전극 패드들(66)은 표피 전극들(78a)을 연결할 수 있다. 제 2 전극 패드들(66)은 기판(62)의 제 2 면 상에 배치될 수 있다. 제 2 면은 기판(62)의 상부 면일 수 있다. 이와 달리, 제 2 면은 기판(62)의 하부 면일 수 있다. 제 2 전극 패드들(66)은 기판(62) 내에 제공될 수 있다.
도 4는 도 1a의 니들 구조체(60b)의 일 예를 보여준다.
도 4를 참조하면, 니들 구조체(60b)의 니들들(70b)의 각각은 제 1 및 제 2 원뿔들(72b, 74b)과 같은 재질 또는 다른 재질의 제 3 원뿔(76b)을 포함할 수 있다.
제 1 및 제 2 원뿔들(72b, 74b)은 진피(94) 및 표피(92)의 혈액, 이온, 간질액에 용해되지 않고 잔존할 수 있다. 일 예에 따르면, 제 1 및 제 2 원뿔들(72b, 74b)은 비 수용성(non-water-soluble) 물질을 포함할 수 있다. 제 1 캐버티들(77)은 약품으로 충진될 수 있다. 제 1 및 제 2 원뿔들(72b, 74b)은 제 1 캐버티들(77)을 가질 수 있다. 도시되지는 않았지만, 제 1 캐버티들(77)은 제 3 원뿔들(76b)까지 연장할 수 있다.
제 3 원뿔(76b)은 진피(94) 내의 혈액, 이온, 간질액(미도시)에 용해될 수 있다. 일 예에 따르면, 제 3 원뿔(76b)은 수용성(water-soluble) 물질을 포함할 수 있다. 제 3 원뿔(76b)이 진피(94)의 혈액, 이온, 간질액에 용해되면, 제 1 캐버티(77) 내의 약품은 진피(94) 내에 방출(discharged)될 수 있다.
이러한 개별적인 약품의 충진은 각기 다르게 약물이 유입될 때 높은 효용성을 가지는 구조이다. 즉, 약품은 캐버티들(77) 마다 다른 양으로 충진될 수 있다. 약품은 캐버티들(77) 마다 다른 양과 다른 약품으로 인체(90) 내에 주입될 수 있다.
도 5는 도 1a의 니들 구조체(60c)의 일 예를 보여준다.
도 5를 참조하면, 기판(62a)은 제 1 및 제 2 원뿔들(72b, 74b) 내의 제 1 캐버티들(77)과 연결되는 제 2 캐버티(63)를 가질 수 있다. 제 2 캐버티(63)는 제 1 캐버티들(77)로 약품들을 전달 또는 저장할 수 있다. 약품들은 외부로부터 제 2 캐버티(63) 및 제 1 캐버티들(77) 내에 제공될 수 있다. 약품들은 제 1 및 제 2 캐버티들(77, 63)을 통해 다량으로 인체(90) 내에 주입될 수 있다. 따라서, 제 2 케버티(63)는 약품들의 공급 및 저장 량의 제약을 해소할 수 있다.
제 1 내지 제 3 원뿔들(72b, 74b, 76b)의 니들들(70b)은 도 5와 동일할 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들 및 응용 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (16)

  1. 기판; 및
    상기 기판 상에 적층된 제 1 내지 제 3 원뿔들을 구비하는 니들을 포함하되,
    상기 제 1 내지 제 3 원뿔들의 각각은 상기 기판으로부터 멀어질수록 순차적으로 작아지는 직경을 갖는 니들 구조체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 니들은 상기 제 1 내지 제 3 원뿔들을 관통하는 센터 전극을 더 포함하는 니들 구조체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 기판의 하부 면 상에 배치되고, 상기 센터 전극에 연결되는 제 1 전극 패드를 더 포함하는 니들 구조체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 니들은 상기 제 1 내지 제 3 원뿔들의 외주면 상에 배치되는 표피 전극을 포함하는 니들 구조체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 기판 상에 배치되어 상기 표피 전극에 연결되는 제 2 전극 패드을 더 포함하는 니들 구조체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 원뿔들은 비 수용성 물질을 포함하되,
    상기 제 3 원뿔은 수용성 물질을 포함하는 니들 구조체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 원뿔들은 제 1 캐버티를 갖는 니들 구조체.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 제 1 캐버티와 연결되는 제 2 캐버티를 포함하는 니들 구조체.
  9. 생체의 피부를 통과하여 진피 내에 제공되는 니들 구조체;
    상기 니들 구조체에 연결되어 상기 생체 내에 파워를 제공하는 전원 공급부;
    상기 니들 구조체에 연결되어 상기 생체 내에 전류가 흐를 때, 상기 니들 구조체 사이의 오픈 회로 전압을 측정하는 전압 측정 부; 및
    상기 전압 측정 부의 상기 오픈 회로 전압의 측정 신호를 수신하여 상기 니들 구조체와 상기 피부 사이의 접촉 저항과 상관 없이 상기 생체 저항을 산출하는 프로세스를 포함하되,
    상기 니들 구조체는:
    기판; 및
    상기 기판 상에 적층되고, 상기 기판으로부터 멀어질수록 순차적으로 작아지는 직경을 갖는 제 1 내지 제 3 원뿔들을 구비하는 니들들을 포함하는 생체 신호 측정 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 니들들은:
    상기 전원 공급 부와 접지에 각각 연결되는 복수개의 바이어스 니들들;
    상기 바이어스 니들들 사이에 배치되고, 상기 전압 측정 부에 연결되는 복수개의 검출 니들들을 포함하는 생체 신호 측정 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 바이어스 니들들 사이의 전류를 검출하는 전류 센서들을 더 포함하는 생체 신호 측정 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 바이어스 니들들은:
    상기 전원 공급 부에 연결되는 제 1 바이어스 니들;
    상기 접지에 연결되는 제 2 바이어스 니들을 포함하는 생체 신호 측정 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 전류 센서들은:
    상기 전원 공급 부와 상기 제 1 바이어스 니들 사이에 연결되는 제 1 전류 센서;
    상기 접지와 상기 제 2 바이어스 니들 사이에 연결되는 제 2 전류 센서를 포함하는 생체 신호 측정 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 제 1 전류 센서의 전류와 상기 제 2 전류 센서의 전류의 평균 전류를 산출하고, 상기 평균 전류와 오픈 회로 전압으로부터 상기 저항을 계산하는 생체 신호 측정 장치.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 전압 측정 부는 상기 오픈 회로 전압의 직류, 교류, 또는 직류와 교류의 복합 성분을 측정하는 직류 전압 측정기를 포함하는 생체 신호 측정 장치.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 접촉 저항을 검출하고, 생체 신호로부터 상기 접촉 저항을 차감하여 보정하는 생체 신호 측정 장치.

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