KR20170137069A - 한 쌍의 전극 및 연관된 경피 전극을 단락시키고 접지시키는 수단을 포함하는 근전도의 기능적 전기 자극 및 측정을 위한 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은: - 사용자의 피부 상에 배치되는 것으로 의도되는 적어도 하나의 쌍의 활성 전극(6, 7); - 전기 펄스들을 생성할 수 있는 적어도 하나의 자극 모듈(2); - 전기 펄스들을 수신할 수 있는 적어도 하나의 측정 모듈(3); - 상기 자극 및 측정 모듈들에 전기적 연결되는 모니터링 및 처리부(1)로서, 상기 자극 모듈에 의해 생성되는 전기 펄스들을 모니터링하고 상기 측정 모듈에 의해 수신되는 전기 펄스들을 처리할 수 있는 모니터링 및 처리부; 및 - 상기 자극 및 측정 모듈들, 상기 모니터링 및 처리 모듈 및 상기 한 쌍의 활성 전극에 전기적 연결되는 전환 스테이션(5)으로서, 한 쌍의 활성 전극이 사용자의 근육을 자극시키는데 사용되어야 할 경우에 자극 모듈, 또는 한 쌍의 활성 전극이 근육의 반응을 측정하는데 사용되어야 할 경우에 측정 모듈과 상기 한 쌍의 활성 전극을 전기적 연결시킬 수 있는 전환 스테이션을 포함하는 기능적 전기 자극 및 근전도의 측정에 대한 디바이스에 관한 것이며, 상기 전환 스테이션은 상기 활성 전극들의 레벨에서 임의의 잔여 전압을 제거하기 위해 상기 한 쌍의 활성 전극을 순간적으로 단락시키고 접지시킬 수 있다.

Description

한 쌍의 전극 및 연관된 경피 전극을 단락시키고 접지시키는 수단을 포함하는 근전도의 기능적 전기 자극 및 측정을 위한 디바이스

본 발명의 분야는 상지 및 하지의 근육 운동 기능 및 관절 가동성을 트레이닝하는, 특히 예를 들어 하반신 마비, 사지 마비 또는 반신 마비와 같은 운동 또는 신경 운동 장애를 뒤따르는 재활에 대한 기능적 전기 자극(FES)의 분야이다.

신경근 전기 자극(NMES)은 근육을 통과하는 신경 말단을 활성화시키고 근육의 수축을 야기하기 위해 전기 전류를 사용하는 널리 알려져 있는 기법이다. 신경근 전기 자극(NMES)은 하반신 마비를 야기할 수 있는 연수에의 상해, 또는 반신 마비를 야기하거나 다른 신경 운동 장애를 야기할 수 있는 대뇌에의 상해(뇌혈관 장애(CVA), 또는 뇌졸중)와 같은 중추 신경계에의 상해를 뒤따라 마비되는 근육의 수축을 가능하게 하는데 통상적으로 사용된다. 신경근 전기 자극(NMES)은 또한 근육을 트레이닝하는 것 및 압박 후의 근육의 회복을 위해 스포츠의 분야에 사용된다.

2개의 타입의 신경근 전기 자극 사이에서 기본적 구별이 행해질 것이다:

다양한 프로그래밍된 자극 파라미터가 따라서 야기되는 근육 활동으로부터의 절대적으로 어떤 피드백도 없이 순전히 그리고 단순히 근육 상에 부과되는 “통상적” 자극으로 지칭되는 제1의 가장 통상적으로 사용되는 타입의 자극이다. 이는 수축되지만 축소되지 않아, 그 결과 어떤 관절 운동도 만들어 내지 않는 근육의 정적 수축을 야기한다.

당해의 자극기의 대다수는 수개의 출력 채널, 통상적으로 2개에서 4개까지의 채널, 즉 2개에서 4개까지의의 쌍의 전극만을 제공한다.

자극기들의 최첨단의 것 중에서, COMPEX^®(미국 특허 4919139) 및 STIWELL^®(미국 특허 5285781) 자극기가 언급될 수 있다.

제2 타입의 자극인, 기능적 전기 자극(FES)이 상세하게는 팔다리 관절 운동을 만들어 내는 동적 근육 수축을 만들어 내도록 설계된다. “기능적”이란 용어가 “양자 택일” 원거리 제어 접촉을 사용하여 다소 강화되었던 앞서 정의된 것과 같은 “통상적” 자극에 매우 흔히 부정확하게 적용되므로, “기능적”이란 용어가 흔히 오용된다는 점이 여기서 주목되어야 한다.

실제로, FES 디바이스로서 판매되는 제1 디바이스는 특히 반신 마비의 경우에 걷는 동안의 외부 오금 좌골 신경을 자극시킴으로써 발 앞부분 내려감을 방지하도록 설계되었다. 이러한 경우에, 반대쪽에 위치하는 신발의 굽의 끝부분에 위치되는 스위치는 사용자에 의해 휴대되는 자극기를 활성화시킬 것이다.

실제로, 용어 FES는 팔다리의 생리적 관절 운동들 모두를 만들어 내고 모니터링하도록 설계된 실시간 폐 루우프 피드백으로의 멀티 채널 전기 자극을 위해 사용되어야 한다. 예로서, 하지를 트레이닝하도록 설계되는 이러한 타입의 디바이스가 생산되었다(특허 유럽 1387712 B1 및 미국 특허 7381192 B2).

근전도 검사(EMG)는 근육의 자발적인 수축 동안 근육에 의해 방출되는 전위를 기록하는 것을 가능하게 하는 널리 알려져 있는 의료 기법이다. 이는 2개의 타입들의 EMG, 즉 표면 EMG 및 침습성 EMG를 사용하여 달성될 수 있다.

표면 EMG는 표면에 비교적 근접한 모든 근육에 대한 액세스를 제공한다. 작은 수축 동안, 낮은 주파수로 파동하는 운동 단위들로부터 수개의 전위가 관측된다. 더 큰 수축 동안, 일시적이고 공간적인 점증 현상이 관측된다. 이는 더 많은 수의 운동 단위의 활성화에 상응한다.

압박이 더 클수록, 더 많은 이러한 운동 단위가 더 높은 주파수로 파동한다. 결국, EMG의 크기는 근육에 의해 전달되는 수축의 힘에 비례한다.

전기 근육 자극을 제어하는 EMG의 사용이 널리 알려져 있고 대략 40 년 동안 채용되었다(Hansen, G.v.O.: EMG-controlled functional electrical stimulation of the paretic hand, in: Scand. J. Rehab. Med. 11: 189-193, 1979). 동시에, EMG 제어 신경근 자극을 제공하는 디바이스가 제품명 Automove AM 706 하에서 판매되었으며, 그 현재의 버전이 Automove AM 800이다. 다른 유사한 디바이스가 현재 제품명 Stiwell med4 하에서 판매된다.

주어진 근육의 전기 자극을 제어하기 위해 EMG를 사용하는 알려진 디바이스들 모두는 상기 근육 상에 배치될 5개의 상이하고 특정한 전극인, 전기 자극에 대해 상기 전극들 중 2개 그리고 EMG에 대해 3개의 전극, 즉 적어도 3개의 전극의 조합, 즉 자극 및 EMG 측정에 대해 2개의 활성 전극 그리고 하나의 접지된 기준 전극을 필요로 한다.

이러한 타입의 디바이스에 사용되는 전극들은 정확한 결합을 보장하기 위해 전극의 전체면 아래의 사람의 피부 위에 전기의 균일한 분포, 즉 전극의 단위 면적 당 정전류 밀도를 전달해야 한다. 사람 신체의 자연적 곡선으로 인해, 전극들은 전극 아래의 피부의 윤곽들에 완벽하게 점착될 뿐만 아니라, 사람의 피부의 상대적 움직임을 도모하기도 하기 위해 분명히 가요성이어야 한다.

사람의 윤곽에 대한 전극의 불충분한 구부림 및 순응이 사람의 피부가 자극되는 것을 야기할 수 있다는 것은 널리 알려져 있다. 전극과 피부 사이의 불균등한 접촉으로 인한 전기 “핫스팟”은 피부 발진 또는 작열감을 야기할 수 있다. 작열감은 신경 및/또는 근육의 자극 동안 전기 신호의 인가 수 분 후에 사람에 의해 이미 느껴질 수 있는 반면에, 피부 발진은 일반적으로 더 긴 기간의 인가 후에 일어난다.

전극의 전체면이 전기 전도성이면, 전체 길이의 전극의 에지는 에지가 파고 드는 느낌 또는 얼얼한 느낌을 야기할 수 있는 전기 “산마루 효과(crest effect)”를 겪을 수 있다. 이러한 효과는 전극의 가장자리의 에지 모두가 전도성은 아니고, 대신에 절연하면, 피해진다.

가요성 경피 전극들의 대다수는 환자의 피부에 전극의 완전한 점착을 가능하게 하는 가요성이고 전기 전도성의 접착제와 결합된다. 이러한 접착제는 일반적으로 매우 전도성의 히드로겔이다.

그러한 전극이 신경근 자극에 사용될 때, 최적의 신호가 2상 정전류의 직사각형 펄스들의 형태로 전류원에 의해 전달된다.

상기 전류는 2200 ohms의 부하에 걸쳐 0 ㎃에서 100 ㎃까지 연속적으로 조정될 수 있다. 이러한 일반적으로 용인된 부하는 자극기의 최대 출력 전압을 결정하며, 자극기의 최대 출력 전압은 이러한 경우에 220 V이다.

그러한 전극이 생물학 신호들 및 특히 근전도들을 기록하는데 사용될 때, 높은 전극 전도성 및 더 낮은 전극 임피던스는 특정 중요성을 띤다. 실제로, 최적의 조건 하에서 근전도 측정을 수행하기 위해, 피부 상에 배치되는 한 쌍의 측정 전극의 회로는 이상적으로 1 내지 5 ㏀의 범위 내, 그러나 많아도 5 내지 10 ㏀의 범위 내의 임피던스를 필요로 하며, 이를 넘어서는 측정의 질이 부정적으로 영향을 받는다는 것이 널리 알려져 있다.

게다가, 피부에서 수집되는 EMG 신호는 수 마이크로볼트에서 2 내지 3 밀리볼트까지, 예외적으로 운동 선수의 경우에 5 밀리볼트까지에 걸친다.

전극들의 사용의 조건들은 그 결과 전극들이 놓여지는 사용에 의존하여 매우 상이하고, 하나이고 동일한 전극이 신경 및/또는 근육 자극에 그리고 생물학 신호, 특히 근전도를 기록하는데 둘 다에 사용될 때, 전극들의 기계 및 전기 특성은 중추적 중요성을 띤다.

그러므로, 사용되는 전극들의 기계 및 전기 특성이 신경 및/또는 근육을 자극시키는 시스템에뿐만 아니라, 생물학 신호, 특히 근전도를 측정하는 시스템에 대해 기본적으로 그리고 본질적으로 중요한 요소를 구성한다는 것은 명백하다.

상업적으로 이용 가능한 전극들의 기술적 특징들은 다수의 특허에 의해 보호된다. 승인된 특허들 모두 중에서, 이하의 것: 임피던스 보정을 갖는 전기 자극 전극(ELECTRICAL STIMULATION ELECTRODE WITH IMPEDANCE COMPENSATION)이라는 명칭의 미국 특허 5038796; 전극을 제어하는 전류(CURRENT CONTROLLING ELECTRODE)라는 명칭의 미국 특허 5904712; 전도성 잉크를 사용하여 한정된 구역들에 의해 전극에 걸친 전류 밀도를 제어하는 것에 관한 미국 특허 4736752; 오버사이즈 백킹으로 전극을 역전류 제어하는 것(REVERSE CURRENT CONTROLLING ELECTRODE WITH OVERSIZE BACKING)이라는 명칭의 미국 특허 7695430이 예로서 인용될 수 있다.

통상적으로, 자기 접착성 경피 표면 전극은 단일 사용, 또는 한 번의 치료 세션 및/또는 측정에서 다음 치료 세션 및/또는 측정으로의 반복된 사용을 위해 설계되는 전극이다. 그러나, 이러한 전극의 사용 기간은 전극의 기계 특성들 예를 들어, 전극의 점착성, 그리고 무엇보다도 전극의 전도성의 감소 및 전극의 임피던스의 증가로 인한 전극의 전기 특성들의 점진적인 열화에 의해 제한된다. 따라서 일정 수의 적용 후에, 전극은 주어진 시스템 내에서 전극의 적용에 의해 요구되는 기계 및 전기 필요성들을 더 이상 충족시키지 않는다. 전극은 그 다음 더 이상 사용 가능하지 않고 버려져야 한다.

이러한 자기 접착성 의료 전극은 또한 특히 위생 이유로, 단일 환자에의 적용을 위해 준비해 두어져야 한다.

결국, 전극들의 기계 및 전기 특성들의 기본적 중요성 그리고 전극의 사용 기간 전체에 걸쳐 이러한 특성들을 유지 관리하는 것의 중요성으로 인해, 주어진 적용을 위해 선택되는 가장 적절한 전극을 명백하게 식별하고 승인할 수 있고 전극이 전기적 연결되는 디바이스를 사용하여 온라인으로 처리될 수 있는 전극과 관련하는 데이터를 전극 그 자체 내에서 기록할 수 있는 것이 대단히 그리고 진정으로 유용하다는 것으로 판명될 것이다.

이러한 문제에 대한 한가지 해결법이 미국 특허 출원 2014/0235991 A1 또는 미국 특허 6146335 A에서 제안되었다. 이러한 해결법은 한 쌍의 자극 전극 및 한 쌍의 측정 전극을 포함하는 전극 시스템 내에 승인 데이터를 포함하는 칩을 통합시키는 것으로 구성된다. 그러나, 이러한 해결법은 전극들이 다른 전극들과 관계 없이 개별적으로 승인되는 것을 가능하게 하지 않는다. 그러므로, 이러한 해결법은 전극들이 그룹들로 그리고 미리 결정된, 변경할 수 없는 구성으로 환자의 신체에 적용되는 것을 지시한다.

그러므로, 본 발명의 제1 목적은 기능적 전기 자극 및 근전도 측정에 대한 디바이스에 사용될 수 있고, 개별적으로 식별될 수 있고 승인 데이터가 기록될 수 있는 경피 표면 전극을 제공하는 것이다.

더욱이, 기능적 전기 자극 및 근전도 측정에 대한 현재의 디바이스들에서의 많은 상이한 전극의 사용으로 인해, 자극 및 측정 작동들 모두를 관리하는 것이 특히 복잡해졌다.

자극 및 측정 작동들 모두의 관리를 용이하게 하기 위해, 근육을 자극시키고 자극에 대한 근육의 반응을 측정하는 것 둘 다를 위한 단일 전극의 사용이 종래 기술에서 구상되었다. 따라서 특허 출원 유럽 1095670 A1에서, 센서 측정치들을 수신하고 분석하는 전극 및 전자 수단에 의해 생성되는 전기 펄스들에 의해 야기되는 근육 반응들을 측정하기 위해 자극 전극이 가속도계 또는 마이크와 같은 센서를 포함하는 신경근 전기 자극기를 설명한다. 그러나, 이러한 해결법은 구현하기에 비교적 복잡하다는 단점을 갖는다. 더욱이, 센서가 근육과 직접 접촉하지 않으므로, 이러한 센서에 의해 행해지는 측정들은 근육의 반응들이 적절하게 분석되는 것을 가능하게 하기에 충분히 정확하지 않을 수 있다. 특허 출원 WO 02/13673 A2에 설명하는 다른 알려진 자극 디바이스는 각각의 전극이 가능하게는 스위치에 의해 기능들 중 하나 또는 다른 하나로 전환되는, 전기 펄스들을 근육으로 보내고 근육에서 비롯되는 전압을 측정하는 둘 다인 단일 쌍의 전극의 사용을 제안한다. 그러나, 이러한 디바이스는 전기 펄스들의 시퀀스가 보내진 후의 전극들의 레벨에서의 잔여 전압의 존재로 인해 근육에 의해 생성되는 전압의 정확한 측정들이 행해지는 것을 가능하게 하지 않는다. 대략 10 볼트까지 도달할 수 있는 이러한 잔여 전압은 수 밀리볼트의 정도인 전극에 의해 행해지는 이후의 측정을 실제로 심하게 방해한다.

그러므로, 본 발명의 제2 목적은 자극 및 측정을 수행하고 앞서 언급한 문제들이 해결되는 것을 가능하게 하는 하나이고 동일한 쌍의 경피 표면 전극을 사용하는 기능적 전기 자극 및 근전도 측정을 위한 디바이스를 제안하는 것이다.

이러한 목적으로 본 발명에 따르면:

- 사용자의 피부 상에 배치되는 것으로 의도되는 적어도 하나의 쌍의 활성 전극;

- 전기 펄스들을 생성할 수 있는 적어도 하나의 자극 모듈;

- 전기 펄스들을 수신할 수 있는 적어도 하나의 측정 모듈;

- 상기 자극 및 측정 모듈들에 전기적 연결되는 제어 및 처리부로서, 상기 자극 모듈에 의해 생성되는 전기 펄스들을 제어하고 상기 측정 모듈에 의해 수신되는 전기 펄스들을 처리할 수 있는 제어 및 처리부;

- 상기 자극 및 측정 모듈들, 상기 제어 및 처리부 및 상기 한 쌍의 활성 전극에 전기적 연결되는 전환 스테이션으로서, 한 쌍의 활성 전극이 사용자의 근육을 자극시키는데 사용되는 경우에 자극 모듈, 또는 한 쌍의 활성 전극이 근육의 반응을 측정하는데 사용되는 경우에 측정 모듈과 상기 한 쌍의 활성 전극을 전기적 연결시킬 수 있으며, 상기 전환 스테이션에 의해 수행되는 전환 작동들이 상기 제어 및 처리부에 의해 제어되는 전환 스테이션을 포함하며,

상기 전환 스테이션은 상기 활성 전극들의 레벨에서 임의의 잔여 전압을 제거하기 위해 상기 한 쌍의 활성 전극을 순간적으로 단락시키고 접지시킬 수 있다는 사실에 의해 특성화되는 기능적 전기 자극 및 근전도 측정에 대한 디바이스가 제안된다.

본 발명은 또한 경피 표면 전극이 전자 마이크로칩을 포함하며, 상기 마이크로칩은 전극과 관련하는 식별 및 승인 데이터를 포함한다는 사실에 의해 특성화되는, 기능적 전기 자극 및 근전도 측정에 대한 디바이스에 사용될 수 있는 경피 표면 전극에 관한 것이다.

본 발명의 다른 유리한 구성들이 종속 청구항 제2항 내지 제16항, 및 제18항 내지 제20항에서 정의된다.

본 발명의 다른 이점들 및 특징들이 본 발명의 특정 실시예의 숙독 시에 그리고 도면들을 참조하여 더 양호하게 이해될 것이다:
- 도 1은 본 발명에 따른 디바이스의 블록도를 도시한다.
- 도 2는 디바이스에 사용되는 전환 스테이션의 기능적 구성 요소들이 상세히 도시된 도 1과 유사한 도면이다.
- 도 3은 본 발명에 따른 경피 표면 전극의 단면도이다.
- 도 4는 도 3에 도시된 전극 아래에서 본 도면이다.

예시적인 실시예를 통하여, 후술하는 본 발명에 따른 디바이스의 블록도를 도시하는 도 1을 참조하면, 마이크로컴퓨터(1)는 전체 멀티 채널 시스템의 중심적 프로그래밍, 데이터 처리 및 제어부이다. 이러한 마이크로컴퓨터는 예를 들어, RS232 또는 RS485 직렬 연결에 의해 후술하는 다양한 모듈 또는 유닛과 연결되며, 각각의 모듈 및 유닛은 각각의 모듈 및 유닛의 특정 어드레스에 의해 인지되고 식별된다.

마이크로컴퓨터(1)는 적어도 하나의 전기 신경근 자극 모듈(2)과 연결된다. 마이크로컴퓨터에 의해 제어되는 이러한 신경근 자극 모듈은 출력 채널이 플로팅(floating)하는 적어도 하나의 전류원을 포함하며, 즉 상기 채널은 모든 다른 전기 또는 전자 회로뿐만 아니라 접지에서 갈바니 전기에 의해 격리된다.

이러한 갈바니 전기에 의한 격리(플로팅하는 출력)는 활성일 때, 채널들 사이의 임의의 체내 전기 상호 작용을 방지하기 위해 멀티 채널 시스템의 다양한 출력 채널 사이에서 또한 필수적이다.

각각의 자극 모듈(2)은 50 ㎲에서 500 ㎲까지로 프로그래밍될 수 있는 지속 기간을 갖는 2상 정전류의 펄스들을 전달한다. 프로그래밍 가능 출력 전류는 부하가 신경근 자극에 대해 일반적으로 용인되는 2200 ohms의 부하에 걸쳐 0 ㎃에서 100 ㎃까지로 연속적으로 조정될 수 있어, 220 V의 최대 출력 전압을 한정한다.

자극 모듈(2)의 각각의 출력 채널은 한 쌍의 전극(6 및 7)을 관리하는데 책임이 있는 더 추가로 설명하는 전환 스테이션(5)에 연결된다.

마이크로컴퓨터(1)는 측정 입력 채널이 전환 스테이션(5)에 연결되는 적어도 하나의 EMG 측정 모듈(3)과 또한 연결된다. 각각의 EMG 측정 모듈은 적어도 하나의 차동 작동 증폭기를 포함한다. 상세하게는, 한 쌍의 전극 사이의 EMG 측정치는 수 마이크로볼트에서 2 내지 3 밀리볼트까지만에, 예외적으로 운동 선수들의 경우에 5 밀리볼트까지 걸친다. 이에 따라, 이러한 초기 신호는 EMG 신호 처리 시스템, 본 경우에 마이크로컴퓨터(1)로 핸드오버될 수 있기 전에, 1000의 정도의 증폭률로 증폭되어야 한다.

마이크로컴퓨터(1)는 적어도 하나의 쌍의 전극(6 및 7)을 관리하는 적어도 하나의 전환 스테이션(5)과 또한 연결된다. 이러한 전환 스테이션의 상세한 작동을 더 추가로 설명할 것이다.

마이크로컴퓨터(1)는 전극들(6 및 7) 내에 포함되는 전자 식별 및 승인 마이크로칩들을 관리하고 제어하는 적어도 하나의 유닛(4)과 또한 연결된다. 1선 암호화된 데이터 송신에 의해 상기 전자 마이크로칩들을 관리하고 제어하는 수단을 포함하는 상기 유닛은 전환 스테이션(5)에 연결된다. 이러한 디바이스의 상세한 작동을 더 추가로 설명할 것이다.

마이크로컴퓨터(1)는 게다가 EMG 시스템의 접지에 연결되는 이러한 시스템의 한 쌍의 기준 전극(8 및 9)을 관리하고 제어하는 유닛(10)과 연결된다. 상기 유닛(10)의 상세한 작동을 더 추가로 설명할 것이다.

예시적인 실시예를 통하여, 본 발명에 따른 전환 스테이션(5)의 기능적 블록도를 도시하는 도 2를 참조하면, 전환 스테이션(5)은 전환 수단(17 및 18) 및 적어도 하나의 쌍의 전극(6 및 7)을 포함한다. 상기 전환 수단은 유리하게는 리드 릴레이들, 즉 접촉부들이 일반적으로 이질소를 포함하는 유리 캡슐 내에 밀봉되는 가요성 블레이드들을 갖는 릴레이들일 수 있다. 이러한 타입의 릴레이의 이점들은 접촉부들이 폐쇄된 위치로 있을 때, 무시해도 될 정도인 매우 낮은 접촉 저항 그리고 접촉부들이 개방된 위치로 있을 때, 임의의 누설 전류의 부재와 결합되는 높은 정도의 신뢰성 및 1천만 개방/폐쇄 사이클의 정도의 긴 사용 기간이다. 물론, 임의의 다른 적절한 기계 및/또는 전기 및/또는 전자 전환 수단이 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 사용될 수 있다.

휴지 상태에서, 전환 수단(17 및 18)은 한 쌍의 전극(6 및 7)의 전기 전도성 와이어들(14)을 전기 신경근 자극 모듈(2)과 연결시켜, 한 쌍의 전극(6 및 7) 아래에 위치되는 근육의 전기 자극을 가능하게 한다.

동일한 쌍의 전극(6 및 7)이 동일한 근육 상에서 근전도 측정을 수행하는데 사용되어야 할 때, 전기 신경근 자극 모듈(2)은 모든 활동을 중단한다.

다음에 제1 경우에, 전환 요소(19) 및 접지 와이어들(16)에 의해, 전극들(6 및 7)은 동시에 단락되고 디바이스의 접지, 즉 값이 일반적으로 0 볼트인 기준 전위에 연결된다. 이러한 작동은 2상 정전류의 자극 펄스들의 시퀀스 후에 피부 상에 배치되는 전극들의 레벨에서 남아 있는 대략 10 볼트까지의 값에 도달할 수 있는 잔여 전압의 주요 결점을 피하는 것을 가능하게 한다. 동일한 근육의 근전도를 생성하기 위해 측정되는 동일한 근육에서 비롯되는 전압이 수 마이크로볼트에서 수 밀리볼트까지만에 걸치므로, 당해의 한 쌍의 전극을 단락시키고 접지시키는 상술한 작동을 통하여 사전에 이러한 잔여 전압을 제거하는 것이 필요하다.

이러한 잔여 전압을 제거하기 위해, 전기 전도성 와이어들(14)을 둘러싸는 전극들(6 및 7)의 케이블들을 차폐하는 금속 외피들(16)은 리드 릴레이일 수 있는 전환 요소(19)에 의해 전환 스테이션(5)의 전기 회로망의 접지에 연결된다. 이러한 차폐 외피들(16)은 본 발명의 디바이스에 대해 동일한 수의 접지 와이어를 구성하는 복수의 금속 와이어로부터 형성된다.

당해의 한 쌍의 전극을 단락시키고 접지시키는 상기 순간적인 작동이 적절히 수행되었으면, 상기 순간적인 작동이 휴지 위치로의 전환 요소(19)의 복귀에 의해 중단되고 전환 수단(17 및 18)이 활성화되어, 그 결과 전극들(6 및 7)을 EMG 측정 모듈(3)과 연결시키기 위해 전극들(6 및 7)의 전기 전도성 와이어들(14)을 전환시키므로, 동일한 위치에 남은 동일한 쌍의 전극(6 및 7)에 의해 근육의 근전도가 측정되고 기록되는 것을 가능하게 한다.

전환 스테이션(5)은 전극들(6 및 7)의 마이크로칩들(13)의 1선 전기 전도성 와이어들(15)을 상기 마이크로칩들을 관리하고 제어하는 유닛(4)과 연결시킨다. 관리 및 제어부(4) 및 마이크로칩들(13)을 포함하는 시스템은 마스터-슬레이브 시스템을 구성하며, 마스터는 유닛(4)이고 슬레이브는 마이크로칩(13)이다.

이러한 시스템에서, 식별 및 승인 마이크로칩(13)은 특히, 보호된 판독 기밀 및 사용자에 의한 메모리의 파라미터들에의 조정들을 유지하는 애플리케이션 데이터 및 부가 메모리 보호 수단을 비휘발성 방식으로 저장하는 것을 가능하게 하는 전기적으로 또는 임의의 다른 수단에 의해 지워질 수 있고, 사용자에 의해 프로그래밍될 수 있는 읽기 전용 메모리 소자를 포함한다.

이러한 마스터-슬레이브 시스템은 가능한 가장 안전한 데이터 저장 키를 제공하기 위해 진보된 물리적 보안의 다수의 계층 하에서 중요 데이터를 보호하는 보안 해결법들을 포함한다. 마스터 유닛(4)은 예를 들어, 마이크로칩(13)과 같은 SHA-256 1선 슬레이브와의 암호화된 통신을 위해, 그리고 마이크로칩(13)을 이용하기 위해 그러한 호스트 시스템에 의해 필요로 되는 SHA-256 기능성 및 메모리를 제공하는 1선 마스터 기능을 포함하는 SHA-256 코프로세서를 포함한다.

한 번 더 도 1을 참조하면, EMG 측정 시스템의 접지에 연결되는 이러한 시스템의 한 쌍의 기준 전극(8 및 9)을 관리하고 제어하는 유닛(10)이 도시된다. 근전도 측정에 대한 전자 회로가 접지에 연결되는 것은 신뢰 가능하고 정확한 근전도 측정의 필요 조건이다.

멀티 채널 시스템에서, 각각의 측정 채널이 접지에 연결되는 것은 필요하지 않다. 전기적으로 관련되지 않으나 또한 제1 EMG 측정 부위로부터 너무 멀리 떨어져 있지 않은 신체의 표면상에 사람 당 하나의 중성 기준 전극이 접지되는 것이 충분하다. 콩팥들 아래의 등뒤의 위치가 예를 들어, 적절한 표면일 수 있다.

이 때문에, 전극 회로의 전기 임피던스를 측정하는 것을 더 용이하게 하는 한 쌍의 기준 전극의 사용이 유리한 것으로 판명될 수 있다.

한 쌍의 전극의 전기 임피던스의 이러한 측정은 매우 중요하다. 통상적으로, 자기 접착성 경피 표면 전극들은 한 번의 치료 세션에서 다음 치료 세션으로의 반복된 사용을 위해 설계되는 전극들이다. 그러나, 이러한 전극들의 사용 기간은 전극들의 기계 특성들 예를 들어, 전극들의 점착성, 그리고 무엇보다도 전극들의 전도성의 감소 및 전극의 임피던스의 증가로 인한 전극들의 전기 특성들의 점진적인 열화에 의해 제한된다. 따라서 일정 수의 적용 후에, 전극들은 주어진 시스템 내에서 전극들의 적용에 의해 요구되는 기계 및 전기 필요성들을 더 이상 충족시키지 않는다. 전극들은 그 다음 더 이상 사용 가능하지 않고 버려져야 한다.

그러므로, 측정된 임피던스가 당해의 시스템의 사용 기준 내에 남아 있다는 것을 보장하기 위해 특히, 근육 위의 피부 상에 배치되는 한 쌍의 전극의 전기 회로의 임피던스를 측정할 수 있는 것이 매우 관심 있다.

이 때문에, EMG 측정 시스템의 한 쌍의 기준 전극(8 및 9)을 관리하고 제어하는 유닛(10)은 피부 상에 배치되는 한 쌍의 전극에 정전류 테스트 신호를 전달하는 전류원을 포함한다. 이러한 전류가 한 쌍의 전극에 인가될 때, 생물학 조직/전극 인터페이스 및 전류가 전극들 사이에서 흐르는 생물학 조직의 물리적 특성들에 따라, 이러한 전류는 전압을 유발시킨다. 이러한 전압이 측정될 수 있고 따라서, 임피던스값이 옴의 법칙: Z = V/I에 따라 측정될 수 있다.

동일한 것이 모든 쌍의 활성 전극(6 및 7)에 대해 적용된다. 신경근 자극을 위해 의도되는 50 ㎲에서 500 ㎲까지로 프로그래밍될 수 있는 지속 기간을 갖는 2상 정전류의 펄스들을 전달하는 전류원을 포함하는 각각의 전기 신경근 자극 모듈(2)은 주어진 근육 상에 배치되는 한 쌍의 전극으로 정전류 테스트 신호를 전달하고 그것에 의해 상기 한 쌍의 전극(6 및 7)의 임피던스가 한 쌍의 전극(8 및 9)에 대해 설명하는 측정과 동일한 방식으로 측정되는 것을 가능하게 할 수도 있다.

예시적인 실시예를 통하여, 전자 마이크로칩(13)을 포함하는 경피 표면 전극(20)의 단면도를 도시하는 도 3을 참조하면, 상기 전극은 상기 전극의 전체면에 걸쳐 전류를 균일하게 분배하고 하부면이 일반적으로 전도성 자기 접착성 히드로겔로 코팅되는 적어도 하나의 전기 전도성 가요성 요소(11)로 일반적으로 구성된다.

전극 케이블(21) 내에 포함되는 전기 전도성 와이어(14)의 일단부는 가요성 요소(11)의 상부면과 접촉된다.

가요성 인쇄 회로 요소(12)는 가요성 인쇄 회로 요소(12)의 절연된 면을 갖고 전도성 가요성 요소(11) 상에 배치되는 반면에, 가요성 인쇄 회로 요소(12)의 프린팅된 상부면은 2개의 별도의 접촉면이 구비된다. 이러한 표면들 중 하나는 전극 케이블(21) 내에 포함되는 전기 전도성 와이어(15)의 일단부와 접촉되는 반면에, 제2 면은 전극 케이블(21)의 차폐 외피(16)의 단부와 접촉된다.

접지를 갖는 1선 전자 마이크로칩(13)이 가요성 인쇄 회로 요소(12) 상에 배치되어, 1선 전자 마이크로칩(13)의 활성 접촉부는 전기 전도성 와이어(15)에 연결되는 제1 면과 접촉하고 1선 전자 마이크로칩(13)의 접지 접촉부는 전극 케이블(21)의 차폐 외피(16)에 연결되는 제2 면과 접촉한다.

비전도성의 절연하는 가요성 요소(22)는 임의의 적절한 접착제를 사용하여 부착될 수 있는 전도성 가요성 요소(11)의 상부면을 완전히 커버한다. 이러한 비전도성 가요성 요소는 또한 마이크로칩(13) 및 마이크로칩(13)의 연결 요소들(12)뿐만 아니라 전도성 가요성 요소(11) 및 전극 케이블(21)의 삽입부와 접촉하는 전기 전도성 와이어(14)의 단부를 커버하고 단단히 캡슐화한다.

이러한 비전도성의 절연하는 가요성 요소(22)는 또한 전도성 요소(11), 및 전극 및 마이크로칩의 연결 요소들과의 임의의 원하지 않는 접촉을 방지한다.

전극 케이블(21)은 전극의 전도성 가요성 요소(11)에 연결되는 와이어(14) 그리고 요소(12)를 통하여 마이크로칩(13)에 연결되는 와이어(15)인, 2개의 전기 전도성 와이어를 포함하며, 이러한 케이블은 또한 가요성 금속 차폐 외피(16)를 포함한다. 이러한 차폐 외피는 전극이 근전도 측정에 사용되고 전극이 또한 요소(12)를 통하여 마이크로칩(13)을 접지시키는데 사용될 때, 필수적이다.

실제로, 전극 케이블이 전환 스테이션(5)에 연결될 때, 차폐 외피(16)는 전체 디바이스의 공통 접지에 연결된다.

사람의 피부에 적용되는 것으로 의도되는 전극(20)의 하부면을 도시하는 도 4를 참조하면, 전극(20)의 전체면에 걸쳐 전류를 균일하게 분배하고 하부면이 일반적으로 전도성 자기 접착성 히드로겔로 코팅되는 전극(20)의 전기 전도성 가요성 요소(11)를 갖는다. 통상적으로, 전도성 가요성 요소(11)의 상부면을 완전히 커버하는 비전도성의 절연하는 가요성 요소(22)는 또한 전극의 전체 주변에 걸쳐 계속되므로, 전기 전도성 요소(11)의 에지를 따른 전기 “산마루 효과”를 방지하는 절연된 주변 구역을 생성한다.

본 발명의 예시적인 실시예를 통하여, 사용되는 마이크로칩은 Maxim Integrated Products, Inc.에서의 1-Wire SHA-256 및 4 kB 사용자 EEPROM를 갖는 DS28E25 DeepCover Secure Authenticator일 수 있다.

치수들이 6 ㎜ x 6 ㎜ x 0.9 ㎜ 두께의 정도인 이러한 마이크로칩은 전극의 가요성 또는 전극의 작동 능력을 변경하지 않고 전극 내에 용이하게 포함될 수 있다. 이러한 마이크로칩은 또한 1선 해결법을 제공하는 이점을 가지며, 단일 전기 전도성 와이어는 3.3 V로 칩에 전력을 공급하기 위해 그리고 칩과 호스트 시스템 사이의 데이터의 통신을 위해 둘 다에 사용된다.

DS28E25 칩은 가능한 가장 안전한 데이터 저장 키를 제공하기 위해 진보된 물리적 보안의 다수의 계층 하에서 중요 데이터를 보호하는 보안 해결법들을 포함한다. 이러한 DS28E25 칩은 FIPS 180-3 지정 “보안 해시 알고리즘(SHA-256)”에 기반하는 수단을 사용하여 심하게 암호화된 양방향성의 안전한 “시도 응답” 기능성을 겸비한다.

DS28E25 칩은 특히, SHA-256 작동들에 대한 보호된 판독 기밀 및 사용자에 의한 메모리의 파라미터들에의 조정들을 유지하는 애플리케이션 데이터 및 부가 메모리 보호 수단을 비휘발성 방식으로 저장하는 것을 가능하게 하는 전기적으로 지워질 수 있고 사용자에 의해 프로그래밍될 수 있는 4 kB EEPROM 읽기 전용 메모리 소자를 포함한다.

각각의 DS28E25 칩은 칩으로 팩토리(factory) 프로그래밍되는 DS28E25 칩 자체의 보증된 고유 64 비트 ROM 식별 번호(ROM ID)를 갖는다. 이러한 고유 ROM ID는 암호화 작동들에 대한 필수적 입력 파라미터로서 사용되고 또한 주어진 애플리케이션에 대한 장치 일련 번호로서 사용된다.

양방향성 보안 모델은 호스트 시스템과 통합된 슬레이브 DS28E25 사이의 양방향 승인을 가능하게 한다. 호스트의 지시로 슬레이브 DS28E25의 승인은 부착되거나 통합된 DS28E25 칩이 진품이라는 것을 완벽한 보안으로 입증하기 위해 호스트 시스템에 의해 사용된다.

슬레이브 DS28E25의 지시로 호스트 시스템의 승인은 DS28E25 칩의 사용자 메모리를 진짜가 아닌 호스트에 의해 변경되는 것으로부터 보호하는데 사용된다.

DS28E25 칩이 생성하는 SHA-256 메시지 승인 코드(MAC)는 사용자 메모리에서의 데이터, 즉 칩 상의 기밀, 호스트 제어기 무작위 시도 및 64 비트 ROM ID로부터 컴퓨팅된다.

DS28E25 칩은 오버드라이브 속도로 1선 버스를 통하여 통신한다. 통신은 다수의 DS28E25 1선 칩의 네트워크의 경우에 노드 어드레스로서의 역할을 하는 ROM ID로 1선 프로토콜에 따라 일어난다.

DS2465 소자는 가능한 가장 안전한 데이터 저장 키를 제공하기 위해 진보된 물리적 보안의 다수의 계층 하에서 중요 데이터를 보호하는 보안 해결법들을 포함한다. 이러한 DS2465 소자는 예를 들어, DS28E25 소자와 같은 SHA-256 1선 슬레이브와의 통신을 위해, 그리고 DS28E25 소자를 이용하기 위해 그러한 호스트 시스템에 의해 필요로 되는 SHA-256 기능성 및 메모리를 제공하는 1선 마스터 기능을 포함하는 SHA-256 코프로세서이다. 게다가, DS2465 소자는 I²C 마스터와 연결된 SHA-256 1선 슬레이브들 각각 사이에서 프로토콜 변환을 수행한다.

1선 라인을 제어하기 위해, 사용자 조정 가능 내부 타이머들은 호스트 시스템의 프로세서가 표준 및 오버드라이브 1선 통신 속도들 둘 다를 지원하는 시간 임계적 1선 파형들을 생성할 필요를 피하는 것을 가능하게 한다. 1선 라인은 제어 소프트웨어에 의해 파워 다운될 수 있다.

분명한 특징부들은 EEPROM들과 같은 1선 디바이스들에의 1선 전력 전달을 가능하게 한다. DS2465 소자가 사용 중이 아닐 때, DS2465 소자는 DS2465 소자의 전력 소모가 최소인 절전 모드로 놓여질 수 있다.

전체 시스템의 사용 절차들의 설명이 예로서 이하에 주어진다. 절차들 모두는 전체 멀티 채널 시스템의 중심적 프로그래밍, 데이터 처리 및 프로세스 제어부로서의 마이크로컴퓨터(1)에 의해 제어된다.

치료 세션 및/또는 EMG 측정의 시작에서, 시스템이 전환 스테이션(5)에 의해 자극 모듈들(2)의 각각의 전극들(6 및 7)에 연결되는 자극 모듈들(2)로의 신경근 자극 구성에 있는 동안, 활성 전극(6 및 7)의 쌍들 각각의 전기 임피던스는 측정되고 기록되며, 한 쌍의 기준 전극(8 및 9)의 유닛(10)에 의한 것을 포함한다.

이러한 작동이 달성되고 승인되었으면, 근육들의 기능적 전기 자극(FES)으로 직접 시작되거나 사전에 상기 근육들의 EMG 측정을 수행하는 것이 가능하다. 후자 경우에, 활성 전극(6 및 7)의 쌍들 모두를 단락시키고 접지시키는 작동은 전극들(6 및 7)의 레벨에서 임의의 잔여 전압을 제거하기 위해 전환 스테이션(5)에 의해 신경근 자극 구성에서 항상 수행되어야 하지만, 후자는 그 때 임의의 EMG 측정 이전에 비활성화되었던 상태이다. 이러한 작동이 달성되고 승인되었으면, 상응하는 EMG 측정 모듈들(3)로 각각의 쌍의 전극(6 및 7)을 전환시키고 연결시키기 위해 자극 모듈들(2)로부터 각각의 쌍의 전극들(6 및 7)을 전환 스테이션(5)에 의해 연결 해제하는 것이 가능하다. 상기 측정은 그 다음 수행된다.

예를 들어, EMG 측정은 FES 세션 이전에 행해질 수 있고, 새로운 EMG 측정이 상기 FES 세션을 뒤따라 행해질 수 있다.

본 발명이 유리하게는 실행에 옮겨질 수 있는 방식을 예시할 목적으로 주어졌던 설명을 뒤따라, 본 발명이 이러한 실시예에 제한되지 않는다는 점이 주목되어야 한다.

하나이고 동일한 단일 쌍의 전극 및 주어진 근육 상의 상기 전극들의 단일 배치에 의한 상응하는 근전도 측정과 결합되는 FES 디바이스의 다수의 변형 실시예가 첨부된 청구항들에 정의된 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자의 분야에서 구상될 수 있다.

더욱이, 식별 및 승인 마이크로칩을 포함하는 전극의 다수의 다른 변형 실시예가 첨부된 청구항들에 정의된 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자의 분야에서 구상될 수 있다.

Claims (20)

1. 기능적 전기 자극 및 근전도 측정에 대한 디바이스로서:
   - 사용자의 피부 상에 배치되는 것으로 의도되는 적어도 하나의 쌍의 활성 전극(6, 7);
   - 전기 펄스들을 생성할 수 있는 적어도 하나의 자극 모듈(2);
   - 전기 펄스들을 수신할 수 있는 적어도 하나의 측정 모듈(3);
   - 상기 자극 및 측정 모듈들(2, 3)에 전기적 연결되는 제어 및 처리부(1)로서, 상기 자극 모듈(2)에 의해 생성되는 전기 펄스들을 제어하고 상기 측정 모듈(3)에 의해 수신되는 전기 펄스들을 처리할 수 있는 제어 및 처리부(1);
   - 상기 자극 및 측정 모듈들(2, 3), 상기 제어 및 처리부(1) 및 상기 한 쌍의 활성 전극(6, 7)에 전기적 연결되는 전환 스테이션(5)으로서, 상기 한 쌍의 활성 전극(6, 7)이 사용자의 근육을 자극시키는데 사용되는 경우에 상기 자극 모듈(2), 또는 상기 한 쌍의 활성 전극(6, 7)이 근육의 반응을 측정하는데 사용되는 경우에 상기 측정 모듈(3)과 상기 한 쌍의 활성 전극(6, 7)을 전기적 연결시킬 수 있으며, 상기 전환 스테이션(5)에 의해 수행되는 전환 작동들이 상기 제어 및 처리부(1)에 의해 제어되는 전환 스테이션(5)을 포함하며,
   상기 전환 스테이션(5)은 상기 활성 전극들(6, 7)의 레벨에서 임의의 잔여 전압을 제거하기 위해 상기 한 쌍의 활성 전극(6, 7)을 순간적으로 단락시키고 접지시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.
2. 제1항에 있어서,
   상기 자극 모듈(2)은 플로팅하는 출력 채널에 의해 상기 전환 스테이션(5)에 전기적 연결되며, 즉 상기 채널은 모든 다른 전기 또는 전자 회로뿐만 아니라 접지에서 갈바니 전기에 의해 격리되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   각각의 활성 전극(6, 7)은 적어도 2개의 와이어인, 전도 와이어(14) 및 접지 와이어(16) 각각에 의해 상기 전환 스테이션(5)에 전기적 연결되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
4. 제3항에 있어서,
   상기 전환 스테이션(5)은 상기 한 쌍의 활성 전극(6, 7)의 상기 전도 와이어들(14)을 상기 자극 모듈(2)의 출력 또는 상기 측정 모듈(3)의 입력과 연결시킬 수 있는 제1 전환 수단(17, 18)을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
5. 제4항에 있어서,
   상기 전환 스테이션(5)은 상기 한 쌍의 활성 전극(6, 7)의 상기 접지 와이어들(16)을 상기 디바이스의 상기 접지와 연결시킬 수 있는 제2 전환 수단(19)을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
   상기 제1 및/또는 제2 전환 수단(17, 18, 19)은 리드 릴레이들인 것을 특징으로 하는 디바이스.
7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 접지 와이어(16)는 전극 케이블(21)을 차폐하는 외피의 일체화된 부분을 형성하며, 상기 케이블은 상기 전도 와이어(14)를 포함하고 상기 차폐 외피는 상기 전도 와이어(14)를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 디바이스.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   유닛이 상기 제어 및 처리부(1)에 전기적 연결되는 제1 관리 및 제어부(10), 및 기준 위치에서 사용자의 피부 상에 배치되는 것으로 의도되고 상기 제1 관리 및 제어부(10)에 전기적 연결되는 적어도 하나의 쌍의 기준 전극(8, 9)을 더 포함하며, 상기 제1 관리 및 제어부(10)는 상기 한 쌍의 기준 전극(8, 9)에 정전류를 전달하고 상기 한 쌍의 기준 전극(8, 9)의 임피던스값을 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 자극 모듈(2)은 상기 한 쌍의 활성 전극(6, 7)의 임피던스값이 측정되는 것을 가능하게 하도록 상기 한 쌍의 활성 전극(6, 7)에 정전류를 전달할 수 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 활성 전극(6, 7)은 1선 데이터 송신 링크(15)에 의해, 마이크로칩들을 관리하고 제어하는 유닛(4)에 연결되는 전자 식별 및 승인 마이크로칩(13)을 포함하며, 상기 관리 및 제어부(4)는 상기 마이크로칩들(13)을 관리하고 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.
11. 제10항에 있어서,
    상기 1선 데이터 송신 링크(15)는 상기 마이크로칩(13)으로 전기 공급 전류를 또한 전달하는 전기 전도성 와이어인 것을 특징으로 하는 디바이스.
12. 제11항에 있어서,
    각각의 활성 전극(6, 7)은 각각의 활성 전극(6, 7)의 전체면에 걸쳐 균일하게 전류를 보낼 수 있는 적어도 하나의 전기 전도성 가요성 요소(11)를 포함하며, 상기 전도성 요소는 사용자의 피부와 접촉하는 것으로 의도되고 바람직하게는 전도성 자기 접착성 히드로겔로 코팅되는 하부면, 및 상기 전도 와이어(14)에 의해 상기 전환 스테이션(5)에 전기적 연결되는 상부면을 갖는 것을 특징으로 하는 디바이스.
13. 제12항에 있어서,
    각각의 활성 전극(6, 7)은 하부의, 전기적으로 절연된 면이 상기 전기 전도성 요소(11)와 접촉하도록 배치되고, 상부면이 적어도 2개의 별도의 접촉면인, 상기 1선 링크(15)에 의해 상기 관리 및 제어부(4)에 전기적 연결되는 제1 접촉면, 및 접지 와이어(16)에 의해 상기 디바이스의 상기 접지에 연결되는 제2 접촉면 각각을 갖는 가요성 인쇄 회로 요소(12)를 포함하고, 상기 마이크로칩(13)은 상기 마이크로칩(13)의 접촉부들 중 하나가 상기 제1 접촉면과 접촉하고 상기 마이크로칩(13)의 다른 접촉부가 상기 제2 접촉면과 접촉하도록 상기 인쇄 회로 요소(12)의 상기 상부면 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
14. 제13항에 있어서,
    상기 접지 와이어(16)는 전극 케이블(21)을 차폐하는 외피의 일체화된 부분을 형성하며, 상기 케이블은 상기 1선 링크(15)를 포함하고 상기 차폐 외피는 상기 1선 링크(15)를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 디바이스.
15. 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 마이크로칩(13)은 데이터의 양방향성 송신이 암호화되는 보호된 판독 기밀 및 사용자에 의한 메모리의 파라미터들에의 조정들을 유지하는 애플리케이션 데이터 및 부가 메모리 보호 수단을 비휘발성 방식으로 저장하는 것을 가능하게 하는 전기적으로 또는 임의의 다른 수단에 의해 지워질 수 있고, 사용자에 의해 프로그래밍될 수 있는 읽기 전용 메모리 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
16. 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관리 및 제어부(4) 및 상기 마이크로칩들(13)을 포함하는 시스템은 마스터-슬레이브 시스템을 구성하며, 마스터는 상기 유닛(4)이고 슬레이브는 상기 마이크로칩(13)인 것을 특징으로 하는 디바이스.
17. 기능적 전기 자극 및 근전도 측정에 대한 디바이스에 사용될 수 있는 경피 표면 전극(20)으로서, 전자 마이크로칩(13)을 포함하며, 상기 마이크로칩은 상기 전극과 관련하는 식별 및 승인 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극(20).
18. 제17항에 있어서,
    전극의 전체면에 걸쳐 균일하게 전류를 보낼 수 있는 적어도 하나의 전기 전도성 가요성 요소(11)를 포함하며, 상기 전도성 요소(11)는 사용자의 피부와 접촉하는 것으로 의도되고 바람직하게는 전도성 자기 접착성 히드로겔로 코팅되는 하부면, 및 가요성 인쇄 회로 요소(12)가 부착되는 상부면을 가지며, 상기 상부면과 접촉하지 않는 상기 인쇄 회로 요소의 자유면은 데이터가 지나는 적어도 하나의 제1 접촉면을 가지며, 상기 마이크로칩(13)은 상기 마이크로칩의 접촉부들 중 하나가 상기 제1 접촉면과 접촉하도록 상기 자유면 상에 위치되는 것을 특징으로 하는 전극(20).
19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    각각의 마이크로칩(13)은 데이터의 양방향성 송신이 암호화되는 보호된 판독 기밀 및 사용자에 의한 메모리의 파라미터들에의 조정들을 유지하는 애플리케이션 데이터 및 부가 메모리 보호 수단을 비휘발성 방식으로 저장하는 것을 가능하게 하는 전기적으로 또는 임의의 다른 수단에 의해 지워질 수 있고, 사용자에 의해 프로그래밍될 수 있는 읽기 전용 메모리 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극(20).
20. 케이블(21)이 적어도 2개의 전기 전도성 와이어(14, 15)인, 전극의 전도성 요소(11)의 상부면과 접촉하는 전기 전도성 와이어들(14) 중 하나 및 전극의 인쇄 회로 요소(12)의 자유면과 접촉하는 다른 전기 전도성 와이어(15)를 포함하고, 상기 케이블(21)은 상기 전기 전도성 와이어들(14, 15)을 둘러싸는 차폐 외피(16)를 더 포함하며, 상기 차폐 외피(16)는 상기 전도성 요소(11) 및 마이크로칩(13)을 기준 전위로 놓을 수 있는 것을 특징으로 하는 제18항에 청구된 경피 표면 전극(20), 및 전극 케이블(21)의 어셈블리.

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