KR20180095920A - 건강-모니터 패치 - Google Patents

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KR20180095920A
KR20180095920A KR1020187021083A KR20187021083A KR20180095920A KR 20180095920 A KR20180095920 A KR 20180095920A KR 1020187021083 A KR1020187021083 A KR 1020187021083A KR 20187021083 A KR20187021083 A KR 20187021083A KR 20180095920 A KR20180095920 A KR 20180095920A
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토마스 콰인랜
폴 고데트
노르베르트 오렌부쉬
지안웨이 장
스티븐 올리버
토마스 블래카다르
데이빗 모나한
구달 데이비드 피바디
존 에드가 매클린
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루미라디엑스 유케이 리미티드
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Abstract

적어도 하나의 생리학적 센서 및 디지털 프로세서를 포함하는 건강-모니터 패치는 대상체의 피부에 부착되도록 구성된다. 건강-모니터 패치는 가속도계를 더 포함할 수 있고, 심장 파형, 대상체에 의해 수행된 활동, 및 대상체의 신체 방향을 감지할 수 있다. 건강-모니터 패치는 일부 실시형태에서 일회용일 수 있고, 외래 환자 모니터링을 위해 사용될 수 있다. 노이즈 소거 및 릴투릴 제조의 양태가 또한 설명된다.

Description

건강-모니터 패치
본 기술은 대상체의 생리학적 파라미터(심박수, 심박 변이도, 호흡수 등) 및/또는 대상체에 의해 수행되는 신체 활동을 모니터링하도록 구성되는 웨어러블 디바이스에 관한 것이다.
현재 사용자에 의해 수행되는 신체 활동을 모니터링하기 위해 사용자가 착용할 수 있는 소형 감지 디바이스가 존재한다. 예로서, FitLinxx® ActiPed+(미국 코네티컷주 셸턴 소재의 핏링스사(FitLinxx)로부터 입수 가능)는 신발에 걸어서 사용자에 의한 걷기 및 달리기 활동을 모니터링하는 데 사용될 수 있는 소형 디바이스이다. 사용자가 걷거나 달릴 때, 온보드(on-board) 가속도계는 컴퓨터 시스템으로의 후속 전송을 위해 디바이스 상에 저장되는 데이터를 출력한다. 컴퓨터 시스템은 데이터를 분석하여 활동 유형을 결정하고, 다양한 활동 파라미터(예를 들어, 활동 지속 기간, 총 스텝, 이동 거리, 및 연소된 칼로리)를 계산할 수 있다. 데이터 분석 결과가 컴퓨터 화면에 표시될 수 있어, 사용자는 자신의 활동의 상세를 검토할 수 있다. 결과가 저장될 수 있어, 사용자는 운동 요법에 대한 기록을 유지하고 운동 목표를 향한 진행 상황을 추적할 수 있거나, 또는 질병 또는 부상으로부터의 회복을 추적하기 위해 의료 인력이 데이터를 사용할 수 있다. 다른 현대적인 활동 모니터는 다양한 정확도로 유사한 기능을 수행한다.
대부분의 활동 모니터는 대상체의 의복에 부착되거나 대상체의 팔다리에 차도록 구성된다. 예를 들어, 일부 활동 모니터는 의복에 걸 수 있거나, 신발에 걸거나 묶도록 구성될 수 있다. 의복에 부착하는 활동 모니터는 일반적으로 대상체의 생리학적 파라미터를 감지하는 데 적합하지 않다. 대상체의 손목 또는 발목에 착용될 수 있는 일부 활동 모니터는 심박수를 감지하는 데 적합할 수 있지만, 이들 모니터는 일반적으로 부정맥과 같은 심박 변이도(heart-rate variability: HRV) 또는 심장 이상 등의 정보를 얻기 위해 심장 파형의 상세를 측정할 수 없다.
심장 근방의 대상체의 피부에 부착될 수 있는 접착성 건강-모니터 패치가 설명된다. 일부 실시형태에서, 건강-모니터 패치는 가요성 및 방수 스트립을 포함하며, 장시간 동안 착용되도록 설계된다. 스트립 상의 2개의 모니터링 전극이 대상체의 피부와 접촉하여 심장 파형 데이터를 수집하는 데 사용될 수 있다. 전기 노이즈를 억제하고 건강-모니터 패치에 의해 수집된 데이터의 품질을 개선하기 위해 적어도 제3 전극이 포함될 수 있다. 심장 파형 데이터는 심박수, 심박 변이도, 칼로리 연소, 안정시 심박수(resting heart rate), 운동으로부터의 회복, 호흡수 등과 같은 대상체의 다양한 생리학적 파라미터를 결정하기 위해 분석될 수 있다. 건강-모니터 패치는 가속도 데이터를 분석하여 대상체의 움직임과 연관된 파라미터(예를 들어, 대상체의 신체 방향, 대상체에 의해 수행된 활동의 유형, 대상체에 의해 수행된 활동의 강도 등)를 결정할 수 있는 가속도계를 더 포함할 수 있다.
건강-모니터 패치의 일부 실시형태는 건강-모니터 패치의 전기 구성요소를 하우징할 수 있는 가요성 스트립 조립체, 및 가요성 스트립 조립체에 부착하는 교체 가능한 전극 스트립을 포함할 수 있다. 교체 가능한 전극 스트립은 대상체와 가요성 스트립 조립체 사이에 교체 가능한 접착 및 전기 연결을 제공할 수 있다. 건강-모니터 패치의 다른 실시형태는 전자기기 및 대상체의 피부에 부착하기 위한 접착층을 포함하는 단일 사용의 일회용 스트립일 수 있다. 일회용 건강-모니터 패치는, 예를 들어 외래 환자 건강 모니터링을 위해, 단일 사용 적용예에 적합한 저가의 디바이스일 수 있다.
건강-모니터 패치는, 예를 들어 미국 특허출원공개 제2015-0119728호 및 미국 특허출원공개 제2013-0217979호에 기재된 바와 같이, 건강-모니터 패치를 다양한 다른 기능 및 데이터 분석을 수행하는 데 적합하게 하는 가속도계, 프로세서 및 기계 판독가능 명령어를 포함할 수 있고, 이들 개시는 그들 전체가 상기에서 참조로 포함된다.
일부 실시형태에 따르면, 건강-모니터 패치는 대상체의 피부 상의 2개의 위치부터 2개의 신호를 수신하도록 구성되는 2개의 모니터 전극을 포함하는 심장 센서를 포함할 수 있다. 건강-모니터 패치는 2개의 모니터 전극의 2개의 위치로부터 떨어진 위치에서 대상체의 피부로부터 신호를 수신하도록 구성된 노이즈 전극을 더 포함할 수 있다. 건강-모니터 패치는 2개의 모니터 전극으로부터의 신호를 처리하도록 구성된 프로세서를 포함하는 전자 조립체를 더 포함할 수 있다.
일부 실시형태는 건강-모니터 패치를 동작시키기 위한 방법에 관한 것이다. 일부 동작 방법은, 대상체의 피부와 접촉하고 거리를 두고 떨어져 있는 건강-모니터 패치의 2개의 모니터 전극에서 2개의 전기 신호를 수신하는 행동, 2개의 모니터 전극으로부터의 전기 신호를 2개의 전도 경로를 통해 건강-모니터 패치 내에 장착된 전자 회로의 2개의 신호 입력부로 전도하는 행동, 대상체의 피부와 접촉하고 2개의 모니터 전극 사이에 위치하는 노이즈 전극으로부터 전기 신호를 수신하는 행동, 노이즈 전극으로부터의 전기 신호를, 적어도 부분적으로 2개의 전도 경로 위로 연장되는 ESD(electrostatic discharge) 차폐부와 같은 전도성 차폐부로 전도하는 행동을 포함할 수 있다. 전도성 차폐부는 또한 전자 회로 위로 연장될 수도 있다.
본 교시의 상기 및 다른 양태, 실시형태 및 특징은 첨부 도면과 함께 다음의 설명으로부터 더욱 완벽하게 이해될 수 있다.
당업자는 본 명세서에 기재된 도면이 단지 예시 목적을 위한 것임을 이해할 것이다. 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해, 일부 예에서는 본 발명의 다양한 양태가 과장되거나 확대되어 도시될 수 있음이 이해되어야 한다. 도면에서, 동일한 참조 문자는 일반적으로 다양한 도면 전반에 걸쳐서 동일한 특징, 기능적으로 유사한 그리고/또는 구조적으로 유사한 요소를 지칭한다. 도면은 반드시 실제 축척대로 된 것이 아니며, 그 대신에 교시의 원리를 예시함에 중점을 두고 있다. 도면은 어떤 방식으로든 본 교시의 범위를 제한하려는 것이 아니다.
도 1A는 일부 실시형태에 따른 건강-모니터 패치의 평면도;
도 1B는 일부 실시형태에 따른 건강-모니터 패치의 입면도;
도 1C는 일부 실시형태에 따른 건강-모니터 패치의 밑면도;
도 2A는 일부 실시형태에 따른 일회용 건강-모니터 패치의 평면도;
도 2B는 일부 실시형태에 따른 일회용 건강-모니터 패치의 입면도를 묘사하고;
도 2C는 일부 실시형태에 따른 일회용 건강-모니터 패치의 밑면도;
도 3은 일부 실시형태에 따른 건강-모니터 패치에 포함될 수 있는 전자 구성요소를 도시한 도면;
도 4는 일부 실시형태에 따른 일회용 건강-모니터 패치의 분해도;
도 5는 일부 실시형태에 따른 건강-모니터 패치의 회로 내의 노이즈 억제 구성 및 전도성 접착제를 도시한 도면;
도 6은 일부 실시형태에 따른 가요성 스트립 조립체 내의 주입형(infused) 도체를 도시한 도면;
도 7A는 일부 실시형태에 따른 교체 가능한 전극 스트립용 구성요소의 분해도;
도 7B는 일부 실시형태에 따른 교체 가능한 전극 스트립의 단면을 도시한 도면;
도 8은 심장 파형을 도시한 도면; 및
도 9는 건강-모니터 패치로 얻어진 심장 파형을 도시한 도면.
본 발명의 특징 및 이점은 도면과 함께 취해질 때 이하에 제시된 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
건강-모니터 패치(100)의 예시적인 실시형태가 도 1A에 묘사되어 있다. 일부 실시형태에 따르면, 건강-모니터 패치는 가요성 재료로부터 형성될 수 있고 사람의 피부에 부착하도록 구성될 수 있다. 건강-모니터 패치는 대상체의 움직임 및/또는 활동을 감지하기 위한 적어도 하나의 가속도계를 포함할 수 있고, 및/또는 전극, 하나 이상의 레이저, 하나 이상의 발광 다이오드, 하나 이상의 포토다이오드, 하나 이상의 온도 센서 및/또는 대상체의 하나 이상의 생리학적 파라미터를 감지하기 위한 다른 센서를 포함할 수 있다. 본 발명자는, 대상체의 피부에 직접 접촉할 수 있는 전극 및/또는 다른 센서를 갖는 가요성 패치형 디바이스가 통상적인 보수계(pedometer)가 제공하지 못할 수도 있는 대상체의 생물물리학적 파라미터(예를 들어, 심장 파형, 체온, 호흡수, 혈중 산소치(blood oxygenation level), 혈당치 등)에 관한 더욱 정확한 정보를 제공할 수 있음을 인식하고 인정하게 되었다. 신뢰성 있는 심장 파형 신호를 얻기 위해서, 이러한 패치 디바이스는 바람직하게는 대상체의 심장 근방에 위치하고, 거리를 두고 이격된 2개 이상의 전극을 포함한다. 따라서, 건강-모니터 패치는 대상체가 이동함에 따라 감지 전극이 대상체의 피부와 접촉한 상태를 유지할 수 있도록 가요성인 것이 바람직하다.
본 발명자는 또한, 대상체의 몸통에 부착된 건강-모니터 패치가 대상체의 손목 또는 발목에 차는 종래의 활동 모니터보다 대상체의 자세(눕기, 앉기, 서있기)에 관한 보다 신뢰성 있는 정보를 제공할 수 있음을 인식하고 인정하게 되었다. 몸통 방향(torso orientation)은 대상체가 수행하고 있는 활동 유형(예를 들어, 자전거 타기와 노 젓기의 구별 또는 달리기와 자전거 타기의 구별)을 식별하거나 대상체의 휴식 상태를 식별할 때에 유익할 수 있다. 몸통 방향은 또한 환자를 모니터링할 때에 유익할 수도 있다. 예를 들어, 환자가 누워 있는 자세로부터 직립 및/또는 보행 방향으로 변경되었음을 나타내는 데이터를 수반하는 심박수 증가는 걱정할 필요가 없는 반면에, 환자가 누워 있는 자세로 있는 동안 심박수 증가는 간병인의 주의가 필요할 수 있다.
본 발명자는, 일부 실시형태에 따른 방수형 건강-모니터 패치 및 일부 실시형태에 따른 저가의 일회용 건강-모니터 패치를 제공하는 구조, 회로, 프로세스 및 재료의 조합을 더 고려하였다. 건강-모니터 패치에 대한 추가 상세는 후술된다.
다시 도 1A를 참조하면, 건강-모니터 패치(100)는 제1 단부 영역(110a) 및 제2 단부 영역(110b)을 포함할 수 있다. 건강-모니터 패치는 개방형 중심부(120)를 갖거나 갖지 않을 수도 있는 가요성 스트립 조립체(105)를 포함할 수 있다. 개방형 중심부를 포함하는 실시형태에 대해서는, 하나 이상의 가요성 리브(flexible rib)(107)가 제1 단부 영역(110a) 및 제2 단부 영역(110b)을 연결할 수 있다. 개방형 중심부(120)를 갖지 않는 실시형태에 대해서는, 가요성 스트립 조립체(105)의 중앙 부분이 제1 단부 영역과 제2 단부 영역 사이에 가요성 휨 및 비틀림을 제공하도록 박형이거나 달리 구성될 수 있다. 건강-모니터 패치(100)의 폭(W)은 일부 실시형태에 따라 대략 10㎜ 내지 대략 50㎜ 사이일 수 있다.
건강-모니터 패치(100)의 입면도가 도 1B에 묘사되어 있다. 일부 실시형태에서, 건강-모니터 패치는 도면에 도시된 바와 같이 단부 영역(110a, 110b)에서 확대된 로브(robe)를 포함할 수 있다. 건강-모니터 패치의 전자 기기는 로브 내에 하우징될 수 있다. 건강-모니터 패치(100)의 전체 길이(L)는 대략 50㎜ 내지 대략 150㎜ 사이일 수 있다. 건강-모니터 패치의 높이(H)는 대략 3㎜ 내지 대략 10㎜ 사이일 수 있다. 가요성 스트립 조립체는 한정되지 않지만 실리콘과 같은 가요성 폴리머를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에 따르면, 교체 가능한 전극 스트립(150)은 도 1B에 도시된 바와 같이 건강-모니터 패치(100)의 하부 표면에 일시적으로 부착될 수 있다. 교체 가능한 전극 스트립은 가요성 스트립 조립체와 대상체의 피부 사이에 접착, 전기 연결 및 방수 밀봉을 제공할 수 있다. 교체 가능한 전극 스트립은 가요성 스트립 조립체(105)의 하부 표면으로부터 박리되어 새로운 교체 가능한 전극 스트립(150)으로 교체될 수 있다. 예를 들어, 사용자는 일정 기간(예를 들어, 1일 또는 수일, 1 주일 이상) 동안 건강-모니터 패치(100)를 자신의 피부에 부착하고, 그 후에 건강-모니터 패치를 제거하고 교체 가능한 전극 스트립(150)을 교체한 다음에, 활동 및 생리학적 파라미터의 연속 모니터링을 위해 건강-모니터 패치를 자신의 피부에 재부착할 수 있다.
일부 실시형태에 따른 교체 가능한 전극 스트립(150)을 갖는 건강-모니터 패치의 최하면측 또는 피부측 도면이 도 1C에 도시되어 있다. 교체 가능한 전극 스트립은 대상체의 피부에 부착하도록 구성된 접착 표면(152)을 포함할 수 있다. 교체 가능한 전극 스트립은 대상체의 피부에 전기적 접촉을 제공하고 가요성 스트립 조립체(105) 내측의 전자 회로와 전기적으로 연결하는 2개 이상의 전극(160a, 160b)을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 제1 모니터 전극(160a)은 교체 가능한 전극 스트립(150)의 제1 단부에 위치하고, 제2 모니터 전극(160b)은 교체 가능한 전극 스트립의 제2 단부에 위치한다. 제1 모니터 전극과 제2 모니터 전극 사이의 거리(D)는 대략 50㎜ 내지 대략 90㎜ 사이일 수 있다. 제1 모니터 전극(160a) 및 제2 모니터 전극(160b)은 일부 실시형태에서 하이드로겔 전극을 포함할 수 있거나, 또는 대상체의 피부와 접촉하기 위한 다른 가요성 전극을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 따른 교체 가능한 전극 스트립(150)의 폭은 대략 10㎜ 내지 대략 50㎜ 사이일 수 있다.
일부 경우에는, 제1 모니터 전극(160a) 및 제2 모니터 전극(160b)으로부터 떨어져서 위치하는 하나 이상의 노이즈 전극(170)이 있을 수도 있다. 도시된 바와 같이, 일부 실시형태에서, 노이즈 전극(들)(170)은 모니터 전극들(160a, 160b) 사이에 위치할 수 있다. 노이즈 전극은 하이드로겔 전극 또는 다른 가요성 전극을 또한 포함할 수 있다. 일부 구현예에 대하여, 노이즈 전극(170)은 제1 모니터 전극과 제2 모니터 전극 사이의 대략 중간에 위치할 수 있다. 다른 실시형태에서, 하나 이상의 노이즈 전극은 제1 모니터 전극 및 제2 모니터 전극 중 하나 또는 다른 하나에 또는 스트립(150) 상의 다른 위치에 더 가깝게 배치될 수 있다. 노이즈 전극은 대상체의 피부에 대한 전기 접촉 및 가요성 스트립 조립체(105) 내의 노이즈 소거 회로에 대한 추가적인 전기 연결을 제공할 수 있다.
건강-모니터 패치의 제2 실시형태가 도 2A에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 일부 실시형태에서, 일회용 건강-모니터 패치(200)는 제1 단부 영역(210a) 및 제2 단부 영역(210b)을 포함하는 가요성 스트립 조립체(205)를 포함할 수 있다. 일회용 건강-모니터 패치(200)의 길이(L) 및 폭(W)은 도 1A와 관련하여 전술한 건강-모니터 패치(100)에 대해 대략적으로 동일한 대응하는 치수일 수 있다. 도 2B를 참조하면, 일회용 건강-모니터 패치(200)는 더 낮은 프로파일, 및 대략 2㎜ 내지 대략 8㎜ 사이의 높이를 가질 수 있다. 가요성 스트립 조립체(205)는 그 길이를 따라 높이가 보다 균일할 수 있고, 복수의 가요성 재료층으로부터 형성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 가요성 스트립 조립체는 디바이스의 전자 기기(예를 들어, PCB(printed circuit board) 조립체 및 배터리)를 수용하는 볼록형 단부 영역(210a, 210b)을 포함할 수 있다.
일회용 건강-모니터 패치(200)는 교체 가능한 전극 스트립(150)을 갖지 않을 수 있지만, 접착 표면(252)을 포함할 수 있다. 일회용 건강-모니터 패치(200)는 대상체의 피부에 일회용 건강-모니터 패치를 부착하기 직전에 제거될 수 있는 접착 표면(252) 위에 위치한 이형 라이너(release liner)(도 7A에 도시됨)를 가질 수 있다. 일회용 건강-모니터 패치는 대상체에 대해 대략 1일과 대략 14일 사이에서 동작한 다음에, 제거되고 폐기될 수 있다.
일부 실시형태에 따른 일회용 건강-모니터 패치(200)의 접착 표면(252)의 평면도가 도 2C에 도시되어 있다. 접착 표면(252)은 제1 모니터 전극(260a) 및 제2 모니터 전극(260b)을 수용할 수 있다. 모니터 전극은 일부 구현예에 따라 대략 50㎜ 내지 대략 90㎜ 사이의 거리를 두고 분리될 수 있다. 모니터 전극들 사이, 또는 접착 표면(252) 상의 일부 다른 위치에는 하나 이상의 노이즈 전극(270)이 있을 수 있다. 모니터 전극은 환자의 피부 및 일회용 건강-모니터 패치 내의 감지 및 데이터 분석 회로에 대한 전기 연결을 제공할 수 있다. 하나 이상의 노이즈 전극은 대상체의 피부 및 일회용 건강-모니터 패치(200) 내의 노이즈 소거 회로에 대한 전기 연결을 제공할 수 있다. 일부 실시형태에서는, 방사선이 하나 이상의 발광 디바이스(286)(예를 들어, 레이저(들), LED(들))로부터 나오고 후방 산란 광(backscattered light)이 하나 이상의 포토다이오드(287)로 전달되도록 접착 표면(252)을 관통하는 하나 이상의 개구가 있을 수 있다.
동작 중, 건강-모니터 패치는 하나 이상의 센서로부터 생리학적 데이터(예를 들어, 심장 데이터, 온도 데이터, 혈중 산소 데이터 등) 및/또는 움직임 데이터(예를 들어, 가속도계 데이터)를 수집할 수 있다. 일부 실시형태에서, 데이터의 일부는 건강-모니터 패치의 온보드 프로세서에 의해 처리되거나 전처리될 수 있다. 일부 구현예에서, 수집된 데이터는 수집된 데이터를 처리할 수 있는 원격 디바이스(예를 들어, 스마트 폰, 랩톱, 태블릿, 컴퓨터 등)에 오프로드(offload)될 수 있다. 건강-모니터 패치에 누적된 데이터는 무선 연결을 통해 다운로드될 수 있다. 데이터 처리 및 데이터 전송의 예는 상기에서 참조로 포함된 미국 특허출원공개 제2015-0119728호에 보다 상세히 기재되어 있다.
도 3은 일부 실시형태에 따른 건강-모니터 패치로 구현될 수 있는 일부 구성요소 및 예시적인 회로(300)를 묘사한다. 도시된 바와 같이, 건강-모니터 패치의 회로는, 예를 들어, 가속도계(330), 디지털 프로세서(310), 메모리(320), 및 송수신기(340) 중 하나 이상으로의 전력 전달을 제공하고 관리하는 전원(305)(예를 들어, 적어도 하나의 배터리 또는 에너지 소기(energy-scavenging) 칩 및 웨이크업(wake-up) 및 전력 관리 회로(350))을 포함할 수 있다. 프로세서(310)는 웨이크업 회로, 가속도계, 메모리, 및 송수신기 중 하나 이상에 결합될 수 있다. 전원(305) 및/또는 프로세서(310)는 하나 이상의 생리학적 센서(354)와 같은 추가 구성요소에 결합될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이 용어 "디지털 프로세서" 또는 "프로세서"는 적어도 하나의 마이크로컨트롤러, 마이크로프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 주문형 집적 회로(ASIC), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA) 또는 데이터 처리 논리 회로를 지칭할 수 있다. "디지털 프로세서" 또는 "프로세서"는 또한 특정 데이터 처리 디바이스 중 하나 초과를 포함하는, 상기한 디지털 처리 디바이스의 임의의 조합을 지칭하는 데 사용될 수도 있다.
프로세서는 건강-모니터 패치 상의 하나 이상의 센서로부터(예를 들어, 가속도계(330) 및/또는 하나 이상의 생리학적 센서(354)로부터) 데이터를 수신하고 처리하도록 구성될 수 있다. 프로세서(310)는 또한 데이터를 메모리(320)에 대해 판독하고 기록하며, 송수신기(340)로부터 데이터를 송수신하도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태에 따라, 웨이크업 회로(350)는 건강-모니터 패치가 사용중이 아닐 때를 감지하고 이에 응답하여 내부 회로(300)의 전력 소비를 저감하는 데 적합할 수 있다. 웨이크업 회로는 또한 건강-모니터 패치가 사용중에 있을 때를 감지하고 이에 응답하여 내부 회로(300)의 하나 이상의 요소를 활성화하는 데 적합할 수 있다.
일부 실시형태에서, 프로세서(310)는, 예를 들어 휴면 모드(sleep-mode) 동작에서 저전력을 도출하도록 구성된 저전력의 8비트 프로세서를 포함할 수 있고, 활성화될 때 초당 수백만 명령어(MIPS)로 동작할 수 있다. 적합한 프로세서의 일례는 미국 텍사스주 오스틴 소재의 실리콘 래보래토리즈사(Silicon Laboratories Inc.)로부터 입수 가능한 8051F931 프로세서 이다. 프로세서의 다른 예는 노르웨이 오슬로 소재의 Nordic Semiconductor로부터 입수 가능한 nRF51822 프로세서이지만, 임의의 다른 적합한 프로세서 또는 마이크로프로세서가 다른 실시형태에서 대안적으로 채용될 수 있다. 일부 구현예에서, 프로세서(310)는 다른 디바이스와의 무선 주파수 통신을 지원할 수 있다. 일부 실시형태에 따라, 밸룬(balun)(예를 들어, 스위스 제네바 소재의 ST 마이크로일렉트로닉스사(ST Microelectronics)로부터 입수 가능한 BAL-NRF02D3)이 안테나와 프로세서 사이의 RF 신호를 매칭하는 데 사용될 수 있다.
프로세서(310)는, 예를 들어, 데이터 및/또는 기계 판독가능 명령어를 저장하기 위한 다양한 유형의 온보드 메모리(예를 들어, 플래시 메모리, SRAM, 및 XRAM)를 포함할 수 있고, 내부 오실레이터 또는 외부 오실레이터에 의해 클록킹될 수 있다. 일부 실시형태에서, 프로세서는, 예를 들어, 프로세서가 활성이고 데이터를 처리할 때에 내부 고주파수 오실레이터(예를 들어, 약 25 MHz 이상에서 동작하는 오실레이터)에 의해 클록킹될 수 있고, 대안적으로 프로세서가 실질적으로 비활성이고 휴면 모드에 있을 때에 저주파수 오실레이터(프로세서 외부 또는 내부)에 의해 클록킹될 수 있다. 저주파수에서의 프로세서의 클록킹은, 예를 들어 휴면 모드 동안 프로세서에 의한 전력 소비를 저감할 수 있다. 저주파수 클록킹은 일부 실시형태에서 고주파수 클록킹의 50% 미만, 일부 실시형태에서 고주파수 클록킹의 20% 미만, 일부 실시형태에서 고주파수 클록킹의 10% 미만, 일부 실시형태에서 고주파수 클록킹의 5% 미만, 일부 실시형태에서 고주파수 클록킹의 2% 미만, 일부 실시형태에서 고주파수 클록킹의 1% 미만, 및 일부 실시형태에서 0.1% 미만인 주파수에서 있을 수 있다.
다양한 실시형태에서, 프로세서(310)는 가속도계(330)로부터 가속 데이터를 수신하고 프로세서 상에 로딩되어 실행되는 사전에 프로그램된 기계 판독가능 명령어에 따라 수신 데이터를 처리하도록 구성될 수 있다. 프로세서(310)는, 예를 들어, 아날로그 및/또는 디지털 입력 데이터를 수신하도록 구성될 수 있으며, 온보드 아날로그-디지털 및 디지털-아날로그 컨버터 및 온보드 타이머 또는 시계를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 따르면, 프로세서는 또한 사용자의 피부와 접촉하는 전극으로부터 심장 파형 데이터를 수신하고 분석하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시형태에서, 프로세서는 또한 웨이크업 및 전력 관리 회로(350)를 통해 전력을 수신하도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 프로세서는 전력 관리 회로(350)의 일부 또는 전부와 협력하거나 그 일부 또는 전부를 포함할 수 있으며, 건강-모니터 패치 내의 하나 이상의 회로 요소를 활성화 및 비활성화하는 것을 용이하게 할 수 있다.
일부 실시형태에서, 프로세서(310)는 다수의 상이한 클록 주파수에서 동작하도록 구성될 수 있다. 낮은 클록 주파수에서 동작할 때, 프로세서는 일반적으로 높은 클럭 주파수에서 동작할 때보다 적은 전력을 소비한다. 일부 실시형태에서, 프로세서는, 예를 들어, 건강-모니터 패치의 움직임이 없을 때에 "휴면(sleep)" 모드에 있고 낮은 클록 주파수에서 동작하고, 건강-모니터 패치의 움직임이 검출될 때에 수개의 동작 상태를 순환하도록 구성될 수 있다. 일례로서, 휴면 모드에 있을 때, 프로세서는 10Hz 미만의 속도로 데이터를 샘플링하고 약 30 마이크로암페어 미만을 도출할 수 있다.
일부 실시형태에서, 가속도계(330)는, 예를 들어, 적어도 2개의 실질적으로 직교하는 공간 방향을 따라 가속도를 감지하도록 구성된 다축 가속도계 및/또는 자이로스코프를 포함할 수 있다. 가속도계(330)는, 예를 들어, 마이크로-전자-기계 시스템(MEMS) 기술에 기초한 3축 가속도계를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서는, 하나 이상의 단일축 가속도계가 추가적으로 또는 대안적으로 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 가속도계(330)는 각각의 축을 따라 가속도의 크기 및 방향을 각각 나타내는 하나 이상의 아날로그 데이터-스트림 출력(예를 들어, 가속도계의 각 축에 대응하는 X, Y, Z 데이터 출력)을 제공하도록 구성될 수 있다. 적합한 가속도계의 일례는 미국 뉴욕주 이사카 소재의 키오닉스사(Kionix Inc.)로부터 입수 가능한 Kionix 모델 KXSC7 가속도계이다. 적합한 가속도계의 다른 예는 스위스 제네바 소재의 ST 마이크로일렉트로닉스사로부터 입수 가능한 LIS2DH 가속도계이다. 가속도계(330)는, 예를 들어, 나중에 디지털 데이터로 변환될 수 있는 아날로그 출력 데이터를 제공할 수 있거나, 또는 가속도 값을 나타내는 디지털 출력 데이터를 제공할 수 있다.
가속도계(330)는 수개의 파라미터에 의해 특징지어질 수 있다. 이들 파라미터 중에는, 예를 들어, 감도 값 및 샘플링 속도 값이 있을 수 있다. 예로서, 가속도계의 아날로그 감도는 일부 실시형태에서 중력 값당 약 100 밀리볼트(mV)(100 mV/G) 내지 약 200 mV/G 사이, 일부 실시형태에서 약 200 mV/G 내지 약 400 mV/G 사이, 일부 실시형태에서 약 400 mV/G 내지 약 800 mV/G 사이, 및 일부 실시형태에서 약 800 mV/G 내지 약 1600 mV/G 사이일 수 있다. 디지털 출력을 제공하도록 구성될 때, 가속도계의 샘플링 속도는, 예를 들어, 일부 실시형태에서 축당 초당 약 10 샘플(10 S/sec-A)과 약 20 S/sec-A 사이, 일부 실시형태에서 약 20 S/sec-A 내지 약 40 S/sec-A 사이, 일부 실시형태에서 약 40 S/sec-A 내지 약 80 S/sec-A 사이, 일부 실시형태에서 약 80 S/sec-A 내지 약 160 S/sec-A 사이, 일부 실시형태에서 약 160 S/sec-A 내지 약 320 S/sec-A 사이, 및 일부 실시형태에서 약 320 S/sec-A 내지 약 640 S/sec-A 사이일 수 있다. 일부 실시형태에서는, 보다 높은 샘플링 속도가 측정된 가속도의 품질을 개선할 수 있음이 인정될 것이다.
일부 실시형태에서는, 가속도계(330)가 하나 이상의 아날로그-디지털 컨버터와 결합되어 전술한 샘플링 속도에서의 가속도 값을 나타내는 디지털 출력 데이터를 제공할 수 있음이 인정될 것이다. 디지털 출력 데이터가 가속도계에 의해 제공될 때, 가속도계의 감도는 중력 상수당 비트 단위(b/G)로 표현될 수 있다. 예로서, 디지털 출력 데이터를 제공하는 가속도계는 일부 실시형태에서 약 2 b/G 초과, 일부 실시형태에서 약 4 b/G 초과, 일부 실시형태에서 약 6 b/G 초과, 일부 실시형태에서 약 8 b/G 초과, 일부 실시형태에서 약 10 b/G 초과, 일부 실시형태에서 약 12 b/G 초과, 또는 일부 실시형태에서는 더 높은 값의 감도를 가질 수 있다.
일부 실시형태에 따르면, 건강-모니터 패치는 움직임 센서(352) 및 가속도계(330) 이외에 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 건강-모니터 패치는 대상체의 적어도 하나의 생리학적 파라미터를 감지하도록 구성된 적어도 하나의 생리학적 센서(354)(예를 들어, 심장 센서, 온도 센서, 혈당 센서, 혈중 산소 센서 등)를 포함할 수 있다. 생리학적 센서는 일부 실시형태에서 대상체의 피부에 대한 전기 연결을 제공하도록 구성된 하나 이상의 전극을 포함할 수 있다. 생리학적 센서에 사용될 수 있는 다른 구성요소는 압력 변환기, 음향 변환기, 온도 감지 요소(예를 들어, 서미스터, 적외선 센서), 광원(예를 들어, LED 또는 레이저 다이오드), 및 광검출기를 포함하지만, 이들에 한정되지 않는다. 생리학적 센서의 하나의 예시는 미국 매사추세츠주 노우드 소재의 아날로그 디바이시스사(Analog Devices, Inc.)로부터 입수 가능한 AD8232 ECG 칩을 포함한다. 이러한 칩은 대상체의 피부와 접촉하도록 배치된 전극과 결합될 수 있다.
생리학적 센서(354)는 다양한 신호 처리 전자 기기 및 관련 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 생리학적 센서(354)는 모니터링 전극 또는 다른 검출기로부터의 수신 신호를 처리하는 입력 증폭기 및 노이즈 필터를 포함할 수 있다. 입력 증폭기는 저잡음 증폭기와 차동 증폭기를 포함할 수 있다. 생리학적 센서(354)는 일부 구현예에서 건강-모니터 패치를 갖는 동일한 패키지에 적어도 부분적으로 배치될 수 있거나, 또는 별도의 위치에서 대상체에 부착되어 무선으로 또는 유선 링크를 통해 미리 결정된 통신 프로토콜에 따라 건강-모니터 패치에 데이터를 전송하도록 별도의 모니터로서 형성될 수도 있다. 일부 구현예에서, 생리학적 센서의 일부(예를 들어, 신호 처리부)는 건강-모니터 패치의 인쇄 회로 기판 조립체 상에 포함될 수 있는 반면에, 센서용 전극 또는 검출기는 PCB 조립체 밖에 위치할 수 있다. 일부 경우에, 건강-모니터 패치의 중앙 프로세서는 생리학적 센서의 일부를 포함할 수 있고, 하나 이상의 생리학적 파라미터를 결정하기 위해 전극 또는 다른 검출기로부터의 신호를 처리할 수 있다. 하나 이상의 생리학적 센서(354)에 의해 감지될 수 있는 생리학적 파라미터의 예는 심장 파형, 심박수, 심박 변이도, 부정맥, 피부 온도, 코어 온도, 호흡수, 혈량측정 파형(plethysmography waveform), EKG 파형, 혈중 산소치, 혈당치, 수분, 혈압 등을 포함하지만, 이들에 한정되지 않는다.
일부 실시형태에서, 건강-모니터 패치는 프로세서(310) 외부에 있고 해당 프로세서에 액세스 가능한 메모리(320)를 포함할 수 있다. 메모리(320)는 다음과 같은 유형의 메모리, 즉, RAM, SRAM, DRAM, ROM, 플래시 메모리 중 임의의 하나 또는 이들의 조합일 수 있다. 메모리(320)는, 예를 들어, 가속도계(330) 및/또는 생리학적 센서(354)로부터의 원시 데이터(raw data), 프로세서(310)에 대한 기계 판독가능 명령어, 가속도계 데이터 및/또는 생리학적 데이터를 처리하기 위해 프로세서에 의해 사용되는 프로그램 데이터, 및/또는 활동을 나타내는 활동 데이터를 저장 및/또는 버퍼링하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 메모리(320)는 추가적으로 또는 대안적으로 건강-모니터 패치의 건강에 관한 진단 정보, 예를 들어 배터리 수명, 에러 상태 등, 및/또는 디바이스에 관한 기술 정보, 예를 들어 메모리 크기, 중력 감도, 중량, 배터리 모델, 프로세서 속도, 운영 소프트웨어의 버전, 사용자 인터페이스 요건 등을 저장하는 데 사용될 수도 있다. 일부 실시형태에서, 메모리는 또한 사용자와 관련된 정보, 예를 들어 사용자의 체중, 신장, 성별, 연령, 훈련 목표, 특정 운동 계획, 사용자가 수행한 활동을 식별하거나 식별된 활동을 나타내는 데이터를 처리하는 데 사용될 수 있는 사용자별 활동 특정 데이터를 저장하는 데 사용될 수도 있다. 일부 실시형태에 따르면, 메모리(320)는 다양한 활동에 대한 건강상의 이익 수준을 결정하는 데 사용되는 대사당량(metabolic equivalents: METs), 교정 값, 및 건강 가이드라인 데이터의 표를 저장할 수 있다.
일부 실시형태에서, 메모리(320)는 추가적으로 또는 대안적으로, 예를 들어 유선 또는 무선 링크를 통해 외부 디바이스로부터 수신된 데이터 구조 및/또는 코드를 저장하는 데 사용될 수 있다. 데이터 구조 및/또는 코드는, 예를 들어, 건강-모니터 패치에 의해 사용되는 하나 이상의 데이터 처리 애플리케이션을 업데이트하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 하나의 유형의 데이터 구조는 건강-모니터 패치에 의해 이전에 인식되지 않은 특정 유형의 활동, 예를 들어 새로운 활동 또는 건강-모니터 패치의 개별 사용자 특유의 활동을 식별하는 데 사용될 수 있는 활동 데이터 패턴을 나타내는 데이터일 수 있다. 다른 예로서, 데이터 구조는 새로운 활동을 위해 정의되거나 식별 가능한 활동을 위해 재정의된, 후술하는 멤버십 함수(membership function)를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에 따르면, 데이터 구조는, 예를 들어, 활동의 수행 동안 얻어진 하나 이상의 샘플 가속도계 트레이스 및 생리학적 데이터를 포함할 수 있고, 및/또는 활동을 식별하기 위해 건강-모니터 패치에 의해 실행되는 알고리즘에 사용될 수 있는 가속도계 트레이스의 처리로부터 기인한 식별 데이터(예를 들어, 멤버십 함수)를 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시형태에서, 메모리(320)는 건강-모니터 패치에 의해 실행되는 알고리즘에 대한 업데이트 및/또는 대체물을 저장하는 데 사용될 수 있다. 저장된 데이터 구조 및 알고리즘은, 예를 들어, 새로운 활동 또는 건강-모니터 패치에 의해 이전에 인식되지 않은 활동을 식별하고 및/또는 식별된 활동에 대해 계산된 결과의 정확성 또는 신뢰도를 개선하기 위해 건강-모니터 패치의 기능을 재프로그램 및/또는 확장하는 데 사용될 수 있다.
일부 실시형태에서, 메모리(320)는 또한 검출된 활동을 특징 짓기 위해 프로세서(310)에 의해 사용되는 교정(calibration) 및/또는 변환 데이터를 저장하는 데 사용될 수 있다. 교정 데이터는, 예를 들어, 검출된 활동 파라미터(예를 들어, 보폭, 속도)의 정확성을 개선하고, 및/또는 검출된 활동으로부터 연산된 피트니스 측정 기준(fitness metrics)의 정확성을 개선하는 데 사용될 수 있다. 변환 데이터는, 예를 들어, 검출된 활동을 소비된 인체 에너지(human energy), 예를 들어 연소된 칼로리, 대사당량 등으로 변환하는 데 사용될 수 있다.
일부 실시형태에 따르면, 건강-모니터 패치는, 월드와이드 웹 또는 근거리 네트워크와 같은 네트워크로 다른 유사 디바이스와 통신하도록 구성될 수 있는 컴퓨터, 태블릿, 휴대폰, 휴대용 통신 디바이스, 데이터 프로세서, 센서, 다른 지능형 센서, 또는 다목적 센서와 같은 하나 이상의 외부 디바이스와 건강모니터 패치 사이에서 데이터를 통신하기 위한 송수신기(340) 및/또는 하나 이상의 데이터 통신 포트(예를 들어, USB 포트, RF 통신 포트, 블루투스 포트)를 포함할 수 있다. 건강-모니터 패치는, 예를 들어, 송수신기(340)를 통해 유선 또는 무선 포트를 통해 다음의 리스트, 즉 퍼스널 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, PDA, 시계, MP3 플레이어, iPod, 휴대폰, 혈당계, 혈압 모니터, 또는 InR 계량기와 같은 의료용 디바이스, 전자식 대화형 게임 장치, 지능형 트레이닝 장비, 및 자동차 시스템으로부터 선택된 임의의 디바이스 또는 조합 또는 디바이스들과 통신하도록 구성될 수 있다. 메모리(320)로부터 검색되거나 메모리에 저장될 데이터는, 예를 들어, 송수신기(340)를 통해 건강-모니터 패치와 외부 디바이스 사이에서 통신될 수 있다. 일부 실시형태에서, 건강-모니터 패치로부터 전송된 데이터는 건강-모니터 패치로부터 수신된 데이터를 처리하기에 적합한 데이터 서비스 디바이스에 라우팅하기 위해 구성될 수 있다.
일부 실시형태에서, 건강-모니터 패치의 내부 전자 기기를 위한 전력은 적어도 하나의 배터리(305)에 의해 제공되고 웨이크업 및 전력 관리 회로(350)에 의해 관리될 수 있다. 배터리는 소형, 예를 들어 버튼셀(button-cell) 타입일 수 있고, 예를 들어 재충전 또는 교체 가능한 하나 이상의 리튬형 배터리를 포함할 수 있다. 단지 일례로서, 약 230 mAh의 용량을 갖는 단일의 리튬 코인 또는 버튼셀 3 볼트 배터리가 사용될 수 있다(스위스 이팅겐 소재의 Renata SA로부터 입수 가능한 모델 CR2032). 건강-모니터 패치의 다른 실시형태는 하나 이상의 모델 CR1616 배터리를 포함할 수 있지만, 다양한 실시형태에서 임의의 적합한 유형의 배터리가 대안적으로 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 건강-모니터 패치는 발전(power-generation) 또는 에너지 하베스팅(energy-harvesting) 하드웨어(예를 들어, 기계 운동을 전류로 변환하도록 구성된 압전 재료 또는 발전기, 태양 전지, RF 또는 서멀 컨버터)를 포함할 수 있다. 보드 상에 생성되는 전력은 수퍼 커패시터와 같은 배터리 또는 전하 저장 구성요소 내에 저장될 수 있다. 일부 구현예에서, 생성된 전류는 다이오드 브리지를 통해 저장 구성요소에 제공될 수 있다. 적합한 에너지 하베스팅 디바이스의 일례는 미국 콜로라도주 리틀턴 소재의 인피니트 파워 솔루션즈사(Infinite Power Solutions, Inc.)로부터 입수 가능한 마이크로에너지 셀 MEC225 이다. 일부 실시형태에서, 발전 구성요소는 건강-모니터 패치를 위한 전원으로서 재충전가능 배터리와 조합하여 사용될 수 있다. 일부 실시형태에 따라, 전압 조정기 칩(예를 들어, 미국 텍사스주 댈러스 소재의 텍사스 인스트루먼츠사(Texas Instruments)로부터 입수 가능한 TPS78001)이 건강-모니터 패치의 구성요소에 전력을 전달하기 전에 적어도 하나의 전원으로부터의 전력을 조절하는 데 사용될 수 있다.
일부 실시형태에 따르면, 건강-모니터 패치의 배터리(305)는 무선으로 재충전될 수 있다. 예를 들어, 건강-모니터 패치는 교류 자기장으로부터의 전자기 에너지를 유도 결합할 수 있는 전도성 코일을 포함할 수 있다. 코일로부터의 전류는 교류를, 배터리(305)를 충전하는 데 사용될 수 있는 직류로 변환하는 정류 회로에 제공될 수 있다.
일부 구현예에서, 웨이크업 및 전력 관리 회로(350)는, 웨이크업 및 전력 관리 회로(350)와 조합하여, 건강-모니터 패치가 모니터링해야 할 활동을 나타낼 수 있는 방식으로 이동되고 있을 때를 식별하는 움직임 센서(352)를 포함할 수 있다. 웨이크업 및 전력 관리 회로(350)는, 예를 들어, 도 3에 도시된 다양한 회로 요소에 대한 전력을 인에이블, 디스에이블, 감소 및/또는 증가시키기 위한 논리 및 제어 회로를 포함할 수 있다. 웨이크업 및 전력 관리 회로를 위한 논리 및 제어 회로는, 예를 들어, 프로세서(310)의 기계 판독가능 명령어 및 이용된 하드웨어를 포함할 수 있거나, 또는 주문형 집적 회로의 기계 판독가능 명령어 및 이용된 하드웨어를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에서, 움직임 센서(352)는 건강-모니터 패치가 경험하는 가속도의 양을 나타내는 전기 신호를 생성하도록 구성된 하나 이상의 힘 감지 스위치, 예를 들어 피에조 소자를 포함할 수 있다. 다른 실시형태에서, 움직임 센서(352)는 추가적으로 또는 대안적으로, 건강-모니터 패치가 가속도, 예를 들어 "볼-인-튜브(ball-in-tube)"에 종속될 때, 회로를 폐쇄하거나 회로를 개방하는 하나 이상의 접점 스위치(contact switch)를 포함할 수 있다. 웨이크업은, 예를 들어, 스위치 폐쇄의 주파수가 사전에 선택된 값을 초과할 때에 개시될 수 있다. 다른 실시형태에서, 센서(352)는 추가적으로 또는 대안적으로, 건강-모니터 패치가 사전에 선택된 값을 초과하여 가속될 때에만 폐쇄되는 하나 이상의 힘 감지 접점 스위치를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에 따르면, 건강-모니터 패치는 전기광학(electro-optic) 디스플레이(예를 들어, 액정 디스플레이, OLED 디스플레이, 하나 이상의 LED)를 포함할 수 있고, 하나 이상의 태핑 시퀀스(tapping sequence) 및/또는 움직임 제스처(예를 들어, 8자형 패턴, 원형 패턴, 앞뒤로의 선형 패턴으로 디바이스를 이동시키는 것)를 인식하도록 구성될 수 있다. 태핑 시퀀스 또는 제스처 인식에 응답하여, 건강-모니터 패치는 디스플레이를 활성화하여 패치 상에 저장된 정보 또는 정보의 개요를 전달할 수 있다. 태핑 시퀀스 또는 제스처는 건강-모니터 패치가 관련 정보를 디스플레이에 표시함으로써 응답할 수 있는 특정 정보 쿼리에 대응할 수 있다. 일 실시형태에 따르면, 건강-모니터 패치는 특정 방식으로 태핑될 수 있고, 이에 응답하여 사용자가 대략적인 활동 목표 백분율에 도달했음을 표시하기 위해 다수의 LED를 활성화할 수 있다(예를 들어, 대략 80%의 신호를 보내기 위해 10개의 LED 중 8개를 조명함). 활동 목표는 건강-모니터 패치와 무선으로 통신할 수 있는 컴퓨터 또는 스마트 폰과 같은 다른 전자 디바이스를 사용하여 의사의 사용자에 의해 건강-모니터 패치 내에 사전에 프로그램될 수 있다. 하나 이상의 활동 목표를 향한 진척 상황에 관한 정보는 디바이스에 의해 통신될 수 있다(예를 들어, 3마일 목표의 30% 걷기, 8마일 목표의 60% 달리기, 60바퀴 목표의 90% 수영, 하루 동안 훌륭한 건강 유익 활동의 70% 달성, 일주일 동안 권장 건강 크레딧 수의 50% 달성 등). 디스플레이는 또한 특정 태핑 시퀀스 또는 제스처에 응답하여 다른 정보, 예를 들어 배터리 수명, 페이스 비교(가장 좋은 활동 페이스의 앞, 또는 뒤), 심박수, 연소된 칼로리 등을 전달하는 데 사용될 수도 있다.
데이터는 또한 무선 통신 프로토콜(예를 들어, 블루투스(Bluetooth), 블루투스LE(BluetoothLE), 블루투스 스마트(Bluetooth Smart), 수정된 블루투스 프로토콜, 와이파이(Wi-Fi) 등)을 사용하여 건강-모니터 패치에 그리고 그로부터 전달될 수도 있다. 예를 들어, 무선 송수신기 및 안테나는 건강-모니터 패치와 함께 포함될 수 있고, 스마트 폰, 스마트 시계, 컴퓨터, 태블릿 등과 같은 원격 디바이스와 데이터를 송수신하는 데 사용된다.
일부 실시형태에 따르면, 건강-모니터 패치는 적어도 하나의 광원(286) 및 적어도 하나의 광검출기(287)를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 광원 및 광검출기는, 예를 들어, 대상체의 하나 이상의 생리학적 파라미터, 예를 들어 혈중 산소치, 혈량측정 파형, 혈당치, 혈류량 등을 감지하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 광원(286)은 고휘도 적외선(IR) 포토다이오드 및 단파장 포토다이오드를 포함할 수 있다. 최근 몇 년 동안, 인듐-갈륨-질화물 LED 기술의 진보는 접합 전압을 낮추면서도 방사 강도를 증가시킨 디바이스를 양산해왔다. 본 출원이 우선권을 주장하는 미국 특허출원 제13/840,098호에 기재된 InGaN 기술을 사용하는 것, 및 전력 관리 기술을 적용하는 것은 하나 이상의 코인셀 산화은(coin-cell silver-oxide) 배터리로 일주일 이상 실행할 수 있는 심박수 및/또는 다른 생리학적 파라미터를 측정할 수 있는 건강-모니터 패치를 제공할 수 있다. 광검출기(287)는 임의의 적합한 광검출기(예를 들어, 파장 필터를 포함할 수 있는 하나 이상의 실리콘 포토다이오드)일 수 있고, 대상체로부터 산란되거나 반사되는 광원으로부터의 광을 검출하도록 장착될 수 있다.
도 4는 일부 실시형태에 따른 일회용 건강-모니터 패치(400)의 분해도를 묘사한다. 일회용 건강-모니터 패치의 가요성 스트립 조립체는 제1 PCB 조립체(405), 배터리(305), 및 복수의 가요성 재료를 포함할 수 있다. 가요성 재료 또는 층 중 적어도 일부는 건강-모니터 패치에 인장 강도 및 형상 유지를 제공하는 고형 재료(예를 들어, 폴리머 필름, 천, 폴리머 또는 천 메쉬 등)로부터 형성된 시트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 층은 가요성 접착 테이프 또는 필름을 포함할 수 있다. 일부 층은 일부 실시형태에 따라 액체 또는 겔로서 피착될 수 있다. 일부 경우에, PCB 조립체는 가요성 PCB를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에 따르면, 배터리 스트랩(445)은 배터리(305)의 제1 단자(예를 들어, 양극 단자)와 배터리 도체(480) 사이의 연결을 제공할 수 있다. 배터리 스트랩 및 도체는 전도성 금속 및/또는 전도성 폴리머(예를 들어, 은을 포함하는 필름으로 코팅될 수 있거나 코팅되지 않을 수도 있는 전도성 카본 비닐 필름)로 형성될 수 있다. 배터리(305)는 약 10㎜ 내지 약 20㎜ 사이의 직경을 갖는 코인셀 유형 배터리일 수 있고, 배터리의 2개의 단자를 전기적으로 분리시키는 것을 돕는 절연 링(410)에 인접하여 위치할 수 있다. 배터리의 제2 단자는 노이즈/접지 도체(470)에 전기적으로 연결될 수 있다. 노이즈/접지 도체는 또한 일회용 건강-모니터 패치(400) 상의 노이즈 전극(270)에 연결될 수 있다. 일부 구현예에 따르면, 노이즈/접지 도체(470)는 또한 PCB 조립체(405) 상에 위치한 접지 접점(미도시)에 연결될 수도 있다.
일회용 건강-모니터 패치의 모니터 전극에 연결하는 추가 도체가 있을 수 있다. 예를 들어, 제1 모니터 도체(460a)는 PCB 조립체(405)의 제1 신호 입력 패드(미도시)와 제1 모니터 전극(260a) 사이에 전기 연결을 제공할 수 있다. 제2 모니터 도체(460b)는 PCB 조립체(405) 상의 제2 신호 입력 패드(미도시)와 제2 모니터 전극(260b) 사이에 전기 연결을 제공할 수 있다. 제1 모니터 도체(460a), 제2 모니터 도체(460b), 배터리 도체(480), 및 노이즈/접지 도체(470)는 접착제일 수 있거나 접착제가 아닐 수도 있는 전도성 폴리머로부터 형성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 이들 도체는 카본 비닐 폴리머 또는 코팅된 비닐 폴리머로부터 형성될 수 있다. 가요성 도체에 사용될 수 있는 코팅된 비닐 폴리머의 예는 미국 노스캐롤라이나주 매튜 소재의 커베리스 어드밴스트 코팅즈사(Coveris Advanced Coatings)로부터 입수 가능한 모델 6355이다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 도체는 가요성 PCB로부터 형성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제1 모니터 도체(460a), 제2 모니터 도체(460b), 배터리 도체(480), 및 노이즈/접지 도체(470)는 전도성 폴리머의 필름으로부터 절단되거나 펀칭될 수 있다.
도체 아래에는 도체가 부착될 수 있는 도체 접착층(425)이 있을 수 있다. 도체 접착층(425)은 일회용 건강-모니터 패치가 대상체 상에서 구부러질 때 도체를 제자리에 유지할 수 있다. 일부 실시형태에서, 도체 접착층(425)은 전기 절연성인 실리콘 접착층일 수 있다. 일부 구현예에 따르면, 도체 접착층(425)은 대향 측면 상에 접착 표면(예를 들어, 양면 접착제)을 가질 수 있다. 도체 접착층(425)의 예는 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 3M사(3M Corporation)로부터 입수 가능한 모델 96022 실리콘 접착제이다. 일부 실시형태에 따르면, 도체 접착층(425)은 접착 재료의 필름으로부터 절단 및/또는 펀칭될 수 있다.
일부 실시형태에 따르면, 배터리 및 신호 도체 위에 위치하는 전도성 접착 요소(415)가 있을 수 있다. 전도성 접착 요소는 대향 측면 상에 접착 표면을 가질 수 있다. 이들 요소는 가요성의 전도성 접착 필름으로부터 도체(460a, 460b, 470, 480)와 유사한 형상으로 형성될 수 있다. 전도성 접착 요소(415)는 PCB 조립체 상의 하지 도체 및 접촉 패드와 배터리(305) 상의 단자 사이에 전기 연결을 제공할 수 있다. 전도성 접착 요소(415)는 또한 하지 도체, PCB 조립체, 및 배터리를 함께 가요성 조립체에 부착시킬 수 있다. 전도성 접착 요소는 일부 실시형태에 따라 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 3M사로부터 입수 가능한 접착 필름 모델 9719로부터 형성될 수 있다. 전도성 접착 요소(415)는 전도성 접착제의 필름으로부터 절단되거나 펀칭될 수 있다.
일부 경우에는, 절연층(430)이 도체 접착층(425) 아래에 위치할 수 있다. 절연층(430)은 하부층에 약간의 강성을 제공하여 모니터 전극(260a, 260b) 및 노이즈 전극(270)을 보유하는 것을 돕는다. 일부 경우에, 절연층(430)은 일 측면에 접착 표면을 갖는 발포체 재료를 포함할 수 있고, 그 일례는 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 3M사로부터 입수 가능한 모델 1774W이다. 접착 표면은, 예를 들어 도체(460a, 460b, 470, 480)와 대면할 수 있다. 절연층(430)은 재료의 필름으로부터 절단되거나 펀칭될 수 있다.
일부 실시형태에서는, 절연층(430)에 부착하는 표면 접착층(435)이 있을 수 있다. 표면 접착층(430)의 예는 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 3M사로부터 입수 가능한 모델 96022 실리콘 접착제이지만, 다른 적합한 접착층이 사용될 수도 있다. 일부 실시형태에 따르면, 표면 접착층(430)은 접착 재료의 필름으로부터 절단 및/또는 펀칭될 수 있다.
일부 양태에 따르면, 피부 접착층(490)이 절연층(430)에 부착될 수 있다. 피부 접착층(490)은 대상체의 피부에 내구성의 접착을 제공하는 접착 표면(252)을 포함할 수 있다. 임의의 적합한 피부 접착 재료가 피부 접착층(490)에 사용될 수 있다. 일부 실시형태에 따르면, 미국 캘리포니아주 글렌데일 소재의 에이버리 데니슨사(Avery Dennison)로부터 입수 가능한 적합한 아크릴 피부 접착제가 피부 접착층(490)으로서 사용될 수 있다. 피부 접착층(490)의 일례는 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 3M사로부터 입수 가능한 Tegaderm 접착제 모델 1626W이지만, 다른 생체 친화성(biocompatible) 접착층이 사용될 수도 있다. 일부 실시형태에서는, 미국 위스콘신주 오클레어 소재의 어드헤시브 알앤디사(Adhesive R&D)로부터 입수 가능한 하이드로 콜로이드 접착제 모델 H011이 피부 접착층에 사용될 수 있다. 피부 접착층(490)은 일회용 건강-모니터 패치(400)를 대상체에 부착하기 전에 제거되는 이형 라이너(미도시)를 접착 표면 상에 포함할 수 있다. 이형 라이너의 예는 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 3M사로부터 입수 가능한 모델 1361 라이너이다. 일부 구현예에서, 피부 접착층(490)은 재료의 필름으로부터 절단 및/또는 펀칭될 수 있다.
일회용 건강-모니터 패치(400)의 상부층은 배터리(305), PCB 조립체(405), 및 다수의 전도성 접착 요소(415) 위로 연장되는 절연 접착층(450) 및 정전 방전(electrostatic discharge: ESD) 차폐부(455)를 포함할 수 있다. 일부 경우에는, 절연 접착층(450)에 인접하여 위치할 수 있는 ESD 차폐부(455)에 노이즈/접지 도체(470)를 전기적으로 연결할 수 있게 하는 구멍 또는 노치가 절연 접착층(450)에 있을 수 있다. 절연 접착층(450)은 대향 측면 상에 접착 표면을 가질 수 있거나, 또는 단일의 접착 표면을 가질 수 있다. 예시적인 절연 접착층은 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 3M사로부터 입수 가능한 접착제 모델 9474LE이지만, 다른 절연 접착층이 다른 실시형태에서 사용될 수 있다. 대향 측면 상에서 상이한 접착 특성을 갖는 예시적인 양면 절연 접착층(예를 들어, 차등 접착제(differential adhesive))은 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 3M사로부터 입수 가능한 접착제 모델 9425를 포함한다. 절연 접착층(450)은 접착 재료의 필름으로부터 절단 및/또는 펀칭될 수 있다.
일부 실시형태에서, ESD 차폐부(455)는 제1 모니터 도체(460a)의 적어도 일부분 및 제2 모니터 도체(460b)의 적어도 일부분 위로 연장될 수 있다. ESD 차폐부는 또한 노이즈/접지 도체(470)를 통해 노이즈 전극(270)에 전기적으로 연결될 수 있다. ESD 차폐부는 제1 모니터 도체 및 제2 모니터 도체로부터 절연될 수 있지만, 2개의 도체에 근접하여(예를 들어, 약 2㎜ 미만) 위치할 수 있다(예를 들어, 일부 위치에서는 평행한 플레이트로서 배치됨). ESD 차폐부는 일부 실시형태에 따라 전도성 폴리머로 형성될 수 있다. 예시적인 전도성 폴리머는 미국 노스캐롤라이나주 매튜 소재의 커베리스 어드밴스트 코팅즈사로부터 입수 가능한 코팅된 카본 비닐 필름 모델 6355이지만, 코팅되지 않은 전도성 필름이 사용될 수도 있다.
일부 실시형태에 따르면, 대상체의 피부를 가로질러 전송되는 전기 노이즈는 노이즈 전극(270)에 의해 픽업되어 ESD 차폐부(455)로 전도될 수 있다. 그런 다음, 이 노이즈는 제1 모니터 도체(460a) 및 제2 모니터 도체(460b) 위에 놓이는 ESD의 근접함에 기인하여 ESD 차폐부로부터 제1 모니터 도체(460a) 및 제2 모니터 도체(460b)에 결합될 수 있다. 일부 실시형태에서, 각 모니터 전극에 결합된 신호의 양은 유사한 진폭(예를 들어, ±15% 이내)을 가질 수 있다. 차동 증폭기는 PCB 조립체(405)의 신호 입력부에 배치되어 제1 모니터 전극(260a) 및 제2 모니터 전극(260b)으로부터 수신된 신호를 증폭할 수 있다. 노이즈는 차동 증폭기의 2개의 도체 및 입력부에 결합되기 때문에, 공통 모드 거부를 통해 감소되거나 소거될 수 있습니다.
일부 실시형태에 따르면, 일회용 건강-모니터 패치(400)를 덮는 ESD 차폐부(455) 위에 부착된 접착제 피복층(402)이 있을 수 있다. 접착제 피복층(402)은 천, 발포체, 가요성 폴리머(예를 들어 실리콘), 또는 임의의 다른 적합한 가요성 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 피복층(402)은 절연층(430)에 사용된 것과 동일한 재료의 제2 층을 포함할 수 있다. 피복층은 재료의 필름으로부터 절단되거나 펀칭될 수 있다. 일부 예에서, 피복층(402) 및 절연층(430)은 PCB 조립체(405) 및 배터리(305)로의 물 침투를 감소시키기 위해 밀봉된 발포체 또는 적합한 내수 또는 방수 재료를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에 따른 일회용 건강-모니터 패치의 일부 구성요소가 도 5의 입면도에 묘사되어 있다. 이 묘사는 전도성 접착 요소(회색 선으로 묘사됨) 및 제1 모니터 도체(460a)를 통해 제1 모니터 전극(260a)에 연결하는 PCB 조립체(405)를 도시하고 있다. PCB 조립체(405)는 또한 전도성 접착 요소(회색선) 및 제2 모니터 도체(460b)를 통해 제2 모니터 전극(260b)에 전기적으로 연결된다. 도면을 간략화하기 위해 배터리(305) 및 그 도체는 도 5에 도시되어 있지 않다.
일부 구현예에서, ESD 차폐부(455)는 PCB 조립체(405), 제1 모니터 도체(460a) 및 제2 모니터 도체(460b) 위에 배치된다. ESD 차폐부(455)와 전도성 접착 요소 사이에는 절연 접착층(450)이 있을 수 있다. 절연층은 ESD 차폐부(455)와 노이즈/접지 도체(470) 위에 위치하는 전도성 접착 요소(415) 사이에 개구(452)(도 4에도 묘사됨)를 포함할 수 있다. 개구는 건강-모니터 패치의 층들이 모두 함께 가압될 때에 ESD 차폐부(455)와 노이즈 전극(270) 사이에 전기 연결이 이루어질 수 있게 한다.
일부 구현예에 대하여, 반복 사용하는 건강-모니터 패치(100)의 추가 상세가 도 6의 입면도에 묘사되어 있다. 이 예시는 일부 실시형태에 따른 도 1A 내지 도 1C에 도시된 디바이스에 대한 구성요소의 배치를 도시한다. 가요성 스트립 조립체(105) 내에는 PCB 조립체(405) 및 배터리(305)가 있을 수 있다. 가요성 스트립 조립체(105)는 배터리의 단자와 PCB 조립체 상의 전원/접지 패드와 하나 이상의 노이즈 전극 또는 감지 구성요소 사이, 및 PCB 조립체 상의 신호 입력부와 모니터 전극(160a, 160b) 사이에 전기 연결을 제공하는 전도성 요소(모두 미도시)를 더 포함할 수 있다. 노이즈 전극 및 모니터 전극은 가요성 스트립 조립체로부터 분리되어 도시된 교체 가능한 전극 스트립(150) 상에 위치할 수 있다.
일부 실시형태에 따르면, 건강-모니터 패치의 다양한 구성요소 사이에 전기 연결이 있을 수 있다. 예를 들어, 패터닝된 가요성 PCB는 모니터 전극과 PCB 조립체(405) 사이에 전기 연결을 형성하는 데 사용될 수 있다. 본 발명자는 가요성 도체(예를 들어, 가요성 PCB)와 보다 견고한 전기 구성요소(예를 들어, PCB 조립체(405)) 사이의 연결이 가요성 도체의 계면에 변형 완화(strain-relief) 재료를 첨가함으로써 개선될 수 있음을 인식하고 인정하게 되었다. 예를 들어, 실리콘, 폴리이미드, 또는 열경화성 접착제가 첨가되어 가요성 도체와 보다 견고한 전기 구성요소 사이의 접합부에 응력 완화를 제공할 수 있다.
일부 실시형태에서, 가요성 스트립 조립체(105)는 부분적으로 가요성 실리콘으로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 실리콘은 건강-모니터 패치의 전자 구성요소를 덮기 위해 몰드 안에 겔 또는 액체 형태로 적용될 수 있다. 결과적인 실리콘 케이싱(605)은 배터리(305), PCB 조립체(405), 및 관련 도체 주위로 전체적으로 연장될 수 있다. 그런 다음, 실리콘이 경화될 수 있어, 조립체(105)는 매우 가요성일 수 있고 완전 방수될 수 있다. 방수 인클로저는 건강-모니터 패치를 대상체에게 착용시키고 물 속에 담글 수도 있다. 또한, 교체 가능한 전극 스트립(150)에 사용되는 접착제는 실리콘 케이싱(605) 및 대상체의 피부와 방수 밀봉부를 형성한다. 본 발명자는 심박수를 감지하는 종래의 활동 모니터가 물 속에 잠겨 있을 때에 잘 또는 전혀 작동하지 않는다는 것을 인식하고 인정하였다. 실리콘 인클로저는 건강-모니터 패치가 수영자, 서퍼, 윈드서퍼, 카이트보더(kiteboarder) 등의 활동 및 생리학적 파라미터를 모니터링할 수 있게 한다.
일부 구현예에서는, 온보드 배터리가 실리콘으로 완전히 덮여 있을 수 있기 때문에, 무선 충전이 온보드 배터리를 충전하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서는, 전자기 에너지가 무선 충전기로부터 코일에 무선으로 결합될 수 있도록 코일 및 정류 회로가 건강-모니터 패치 내에 포함될 수 있다. 코일에 결합된 에너지는 정류되어 배터리를 충전하는 데 사용될 수 있다.
실리콘은 가요성이고 견고한 환경 밀봉부를 제공하지만, 전기 절연체이다. 본 발명자는 실리콘을 국부적으로 개질하여 교체 가능한 전극 스트립(150)의 모니터 전극 및 노이즈 전극에 대한 실리콘을 통한 전기 연결이 달성될 수 있음을 고려하였다. 일부 실시형태에 따르면, 전기 연결은 실리콘 케이싱(605)의 표면에 금속 와이어 또는 비가요성 금속 패드를 필요로 하지 않는다.
일부 실시형태에 따르면, 실리콘 케이싱에는 교체 가능한 전극 스트립(150) 상의 모니터 전극(160a, 160b) 및 노이즈 전극(들)(170)의 위치에 대응하는 표면 위치에서 탄소 또는 다른 전도성 재료가 주입될 수 있다. 예를 들어, 가요성 스트립 조립체(105)는 제1 주입형 모니터 전극(660a) 및 제2 주입형 모니터 전극(660b)을 포함할 수 있다. 가요성 스트립 조립체는 하나 이상의 주입형 노이즈 전극(670)을 더 포함할 수 있다.
탄소 주입형 전극은 일부 실시형태에 따라 이중 주입(double-injection) 프로세스를 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 미경화 탄소 주입형 실리콘의 제1 주입이 정확한 위치에 주입형 전극(660a, 660b, 670)을 형성하는 데 사용될 수 있다. 전도성 탄소 분말은 실리콘에 미리 혼합되어 실리콘을 전도성으로 만들 수 있다. 그런 다음, 제2 실리콘 주입이 가요성 스트립 조립체의 나머지 케이싱(605)을 형성하는 데 사용될 수 있다. 제 2 실리콘 주입은 절연 실리콘을 포함할 수 있다. 제1 주입은 제2 주입 전에 미경화되거나, 부분적으로 경화되거나, 또는 완전히 경화될 수 있다.
내부 도체(672)(예를 들어, 가요성 PCB 상의 도체 또는가요성 전도성 필름으로부터 제조된 도체)는 대응하는 주입형 전극에 전기적으로 연결될 수 있다. (모든 도체가 도 6에 도시되어있는 것은 아니다.) 예를 들어, 탄소 주입형 실리콘은 도체의 노출 단부 주위에 주입될 수 있다. 그런 다음, 도체는 PCB 조립체(405) 상의 신호 입력부 또는 ESD 차폐부(455)에 대한 전기 연결을 제공할 수 있다. 주입형 전극은 도체와 교체 가능한 전극 스트립 상의 다른 전도성 요소 사이에 전기 전도를 제공할 수 있다.
교체 가능한 전극 스트립(150)의 추가 상세를 나타내는 실시형태가 도 7A에 도시되어 있다. 구성요소는 도 7A에 분해된 입면도로 도시되어 있고, 도 7B에 조립된 입면도로 도시되어 있다. 일부 구현예에서, 교체 가능한 전극 스트립은 교체 가능한 전극 스트립의 최상부 접착 표면을 밀봉하는 제1 이형 라이너(710) 및 교체 가능한 전극 스트립의 피부 접착 표면(152)을 덮는 제2 이형 라이너(712)를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 제1 및 제2 이형 라이너는 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 3M사로부터 입수 가능한 이형 라이너 모델 1361일 수 있지만, 다른 라이너가 다른 실시형태에서 사용될 수 있다. 제1 이형 라이너는 교체 가능한 전극 스트립(150)을 가요성 스트립 조립체(105)의 최하부(피부측) 표면에 접착하기 전에 제거될 수 있다. 제2 이형 라이너는 가요성 스트립 조립체 및 교체 가능한 전극 스트립을 대상체의 피부에 접착하기 전에 제거될 수 있다.
교체 가능한 전극 스트립(150)은 가요성 스트립 조립체(105)(예를 들어, 실리콘 케이싱(605))에 대한 교체 가능한 전극 스트립의 접착을 제공하는 패치 접착층(720)을 더 포함할 수 있다. 패치 접착층은 일부 경우에 대향 측면 상에 접착 표면(722, 726)을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 접착 표면은 동일한 재료로부터 형성될 수 있다. 다른 실시형태에서, 접착 표면은 상이한 재료로 형성될 수 있다. 동일한 재료로 형성된 양면 접착제의 예는 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 3M사로부터 입수 가능한 접착제 모델 96042 또는 9474LE를 포함할 수 있다. 대향 측면 상에서 상이한 접착 특성을 갖는 예시적인 양면 접착제(예를 들어, 차등 접착제)는 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 3M사로부터 입수 가능한 접착제 모델 9425를 포함한다. 패치 접착층은 제1 접착면(722) 상의 실리콘 및 제2 접착면(726) 상의 교체 가능한 전극 스트립의 하지층에 부착하도록 구성될 수 있다.
일부 실시형태에서, 패치 접착층(720)은 제1 이형 라이너(710)가 제거될 때에 전도성 접착 디스크(730)를 노출시키는 바이어(via)(725)를 포함할 수 있다. 바이어(725)는 일부 실시형태에 따라 약 5㎜ 내지 약 20㎜ 사이의 직경을 가질 수 있다. 전도성 접착 디스크(730)는 바이어(725)의 직경보다 대략 2㎜ 내지 대략 6㎜ 큰 직경을 가질 수 있다.
일부 구현예에서, 전도성 접착 디스크(730)는 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 3M사로부터 입수 가능한 전도성 접착제 모델 9713으로부터 형성될 수 있지만, 일부 경우에 다른 전도성 접착제가 사용될 수도 있다. 전도성 접착 디스크(730)는 일 측면 상의 주입형 실리콘 전극(660a, 660b, 670) 및 대향 측면 상의 전도성 디스크(740)에 부착될 수 있고, 주입형 전극과 전도성 디스크 사이에 전기 연결을 제공할 수 있다. 전도성 접착 디스크(730)는 또한 패치 접착층(720)에 부착될 수 있고, 원하는 위치에 전도성 디스크(740)를 유지할 수 있다(예를 들어, 전극(160a, 160b, 170)에 정렬됨). 가요성 전도성 디스크(740)는 미국 노스캐롤라이나주 매튜 소재의 커베리스 어드밴스트 코팅즈사로부터 입수 가능한 카본 비닐 필름 모델 6355와 같은 전도성 폴리머로부터 형성될 수 있지만, 일부 경우에 다른 전도성 필름이 사용될 수도 있다. 전도성 디스크(740)의 직경은 일부 실시형태에 따라 전도성 접착 디스크(730)의 직경보다 대략 1㎜ 내지 대략 6㎜ 작을 수 있다. 일부 실시형태에서, 전도성 디스크(740)의 직경은 전도성 접착 디스크(730)의 직경과 동일하거나 더 클 수 있다.
교체 가능한 전극 스트립(150)은 피부 접착층(750)을 더 포함할 수 있다. 피부 접착층(750)은 전기적으로 절연성일 수 있고, 전도성 디스크(740)를 하지 전극(160a, 160b, 170)에 노출시키는 바이어(745)를 포함할 수 있다. 바이어(745)의 직경은 전도성 디스크(740)의 직경보다 작거나 클 수 있다. 피부 접착층(750)의 일례는 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 3M사로부터 입수 가능한 Tegaderm 접착제 모델 1626W이지만, 다른 생체 친화성 접착층이 사용될 수도 있다. 일부 구현예에서는, 미국 위스콘신주 오클레어 소재의 어드헤시브 알앤디사로부터 입수 가능한 하이드로 콜로이드 접착제 모델 H011이 피부 접착층(750)에 사용될 수 있다.
피부 접착층(750)의 바이어(745)는 일부 실시형태에 따라 모니터 전극(160a, 160b) 및 노이즈 전극(170)을 수용할 수 있다. 이들 전극은 하이드로겔, 예를 들어 미국 위스콘신주 오클레어 소재의 어드헤시브 알앤디사로부터 입수 가능한 X863 하이드로겔로부터 형성될 수 있지만, 임의의 다른 적합한 하이드로겔이 사용될 수 있다. 전극의 직경은 일부 경우에 대략 5㎜ 내지 대략 20㎜ 사이일 수 있다. 일부 실시형태에서, 전극의 직경은 대략 8㎜ 내지 대략 16㎜ 사이일 수 있다.
일부 구현예에서, 전극들(160a, 160b, 170) 중 하나 이상은 접착 링(765)에 의해 측방향으로 둘러싸일 수 있다. 접착 링은 일부 실시형태에 따라 절연성일 수 있다. 접착 링은 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 3M사로부터 입수 가능한 접착제 모델 1774W로부터 형성될 수 있지만, 다른 접착제가 접착 링(765)을 형성하는 데 사용될 수 있다.
도 7B는 다른 층 및 구성요소를 조립체에 접합시키기 위해 함께 가압된 교체 가능한 전극 조립체(150)의 구성요소를 도시하고 있다. 일부 실시형태에서, 하이드로겔은 층 및 다른 구성요소를 함께 가압한 후와 제2 이형 라이너(712)를 적용하기 전에 주입될 수 있다. 일부 실시형태에 따르면, 교체 가능한 전극 조립체(150)의 가요성 층 및 구성요소(하이드로겔 전극을 제외함)는 조립체를 제조할 때에 적합한 형상으로 절단 및/또는 펀칭될 수 있다. 다시도 4를 참조하면, 일회용 건강-모니터 패치(400)의 가요성 층 및 구성요소(하이드로겔 전극, PCB 조립체, 및 배터리를 제외함)는 조립체를 제조할 때에 적합한 형상으로 절단 및/또는 펀칭될 수 있다. 본 발명자는 교체 가능한 전극 조립체(150) 및 일회용 건강-모니터 패치(400)의 다수의 층 및 구성요소가 릴투릴(reel-to-reel) 또는 "컨버터" 제조 프로세스를 사용하여 형성되고 조립될 수 있음을 인식하고 인정하게 되었다. 이는, 건강-모니터 패치 또는 교체 가능한 전극 스트립을 생산하기 위한 제조 비용을 크게 줄일 수 있다.
일부 실시형태에서, 일회용 건강-모니터 패치 또는 교체 가능한 전극 스트립의 2개 이상의 "레벨"은 컨버터 프로세스를 사용하여 조립되어 제1 복합체를 형성할 수 있다. 이와 별도로, 2개 이상의 추가 레벨이 컨버터 프로세스를 사용하여 조립되어 제2 복합체를 형성할 수 있다. 그런 다음, 2개의 복합체가 컨버터 프로세스를 사용하여 조립될 수 있다.
예를 들어, 도 7A를 참조하면, 제1 복합체는, 제1 롤로부터 이형 라이너(710)를 푸는 것(레벨 1), 패치 접착층(720)을 포함하는 제2 롤로부터 시트 내의 바이어(725)를 펀칭하는 것(레벨 2), 및 전도성 접착제를 포함하는 제3 롤로부터 전도성 접착 디스크(730)를 천공하는 것(레벨 3)에 의해 컨버터 프로세스에서 조립될 수 있다. 층을 천공하는 것은 디스크(730)(또는 다른 구성요소)가 재료의 시트 내에 약하게 유지되게 하고, 이어서 다른 층에 접합될 때에 시트로부터 벗어나거나 찢어지게 할 수 있다.
그런 다음, 3개의 레벨이 함께 가압되어 제1 복합체를 형성할 수 있고, 전도성 접착제 롤로부터 과잉의 재료가 제거될 수 있다. 유사한 처리가 전도성 디스크(740)(레벨 4), 피부 접착층(750)(레벨 5), 및 접착 링(765)(레벨 6)을 조립하여 제2 복합체를 형성하는 데 사용될 수 있다. 그런 다음, 제1 및 제2 복합체가 컨버터 프로세스에서 함께 정렬되고 가압될 수 있다. 이어서, 하이드로겔 전극(160a, 160b, 170)이 주입되고 제2 이형 라이너(712)가 적용될 수 있다. 마지막으로, 교체 가능한 전극 조립체(150)가 조립된 복합체로부터 천공되어 패키징될 수 있다. 다른 적합한 제조 프로세스가 다른 실시형태에서 사용될 수 있다.
동작 중에 놓였을 때, 건강-모니터 패치(반복 사용 또는 일회용)는 일부 구현예에 따라 대상체의 전체 PQRST 파형 프로파일 또는 PQRST 파형 프로파일의 일부를 연속적으로 또는 간헐적으로 검출할 수 있다. PQRST 파형 프로파일의 예시가 도 8에 묘사되어 있다. 검출된 파형은 하나 이상의 생리학적 파라미터를 결정하기 위해 (예를 들어, 프로세서(310), 디지털 신호 처리 회로, 또는 임의의 적합한 신호 처리 회로에 의해) 처리될 수 있다. 심장 파형으로부터 건강-모니터 패치에 의해 결정될 수 있는 생리학적 파라미터는, 예를 들어, 심박수, IBI(inter-beat interval), 심박 변이도(HRV), 부정맥, 및 호흡수를 포함할 수 있다.
일부 실시형태에 따르면, 전자 필터링이 심장 파형을 전처리하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 필터링은 특정 파라미터(예를 들어, 심박수, HRV, 부정맥 등)가 예를 들어 프로세서(310)에 의해 보다 정확하게 결정될 수 있도록 노이즈를 저감하거나, 소정 주파수 성분을 통과 또는 차단하거나, 또는 PQRST 파형의 양태를 강조하는 데 사용될 수 있다. 예시적인 실시형태의 건강-모니터 패치에 의해 기록된 심장 파형(910)이 도 9에 도시되어 있다. 신호는 R파의 양태를 강조하기 위해 온보드 회로에 의해 전처리되어 심박수가 보다 정확하게 결정될 수 있다. 일부 실시형태에 따르면, 기록된 또는 분석된 파형이 도 8 및 도 9에 도시된 파형과 상이할 수 있도록, 상이한 신호 처리 방식이 심장 파형의 선택된 양태를 강조하는 데 이용될 수 있다.
일부 구현예에 따르면, 건강-모니터 패치에 대한 절전(power conservation)은 적어도 부분적으로 심장 센서로부터 수신된 심장 데이터 및/또는 가속도계로부터 수신된 움직임 데이터에 기초할 수 있다. 심장 데이터에 기초한 절전 방법은 움직임 데이터에 기초한 절전 방법과 병행하여 또는 그와 조합하여 실행될 수 있다. 일부 경우에, 동작의 절전 모드는 부분적으로 대상체의 건강 상태에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 건강 장애가 있는 환자 또는 개인을 회복시키는 것은 심장 파형 및/또는 활동/움직임 데이터에 대한 보다 지속적인 및/또는 전체 모니터링을 필요로 할 수 있지만, 적합한 개인에게는 심장 파형 및 활동 데이터의 모니터링을 적게 할 필요가 있을 수 있다. 절전 모드 옵션의 선택 또는 설정은 건강-모니터 패치와의 무선 통신을 통해 또는 건강-모니터 패치에 의해 인식 가능한 태핑 시퀀스 또는 제스처를 통해 이루어질 수 있다.
배터리 수명을 연장하기 위해, 건강-모니터 패치는 대상체의 상태에 따라 상이한 양의 전력을 소비하는 하나 이상의 동작 모드를 순환할 수 있다. 절전의 단지 하나의 예시적인 실시형태로서, 움직임 데이터는 시스템 프로세서에 의해 분석되어 대상체가 비활성 상태(예를 들어, 앉기, 눕기, 승차하기 등)에 있는 것으로 결정할 수 있다. 그런 다음, 건강-모니터 패치는 적어도 가속도계에 대한 전력이 감소될 수 있는 것으로 결정할 수 있다. 일부 실시형태에서, 가속도계와 연관된 회로 및 처리 알고리즘은 휴면 또는 전력 감소 모드로 진입할 수 있다. 일부 실시형태에서, 동일한 건강-모니터 패치의 심장 센서는 또한 전체 심장 파형이 기록되지 않는 휴면 모드로 진입할 수도 있다. 그 대신에, 심장 파형의 일부(예를 들어, R파 부분만)가 기록 및/또는 처리될 수 있거나, 또는 심장 파형의 어느 것도 기록 및/또는 처리되지 않을 수 있다. 일부 구현예에서, 심장 파형의 일부는 간헐적으로(예를 들어, 기록들 사이에서 하나 이상의 비트(beat)를 생략) 기록 및 처리될 수 있다. 다른 실시형태에서, 심장 센서는 대상체의 비활성 상태가 검출되는 동안(예를 들어, 환자에 대한 심장 파라미터를 모니터링하기 위해) 전체 심장 파형을 계속해서 감지할 수 있다.
일부 실시형태에서, 전출력(full-power) 연속 검출 모드는, 가속도계로부터의 데이터에 기초하여 대상체가 활동중인 것으로 건강-모니터 패치가 결정할 때에 자동적으로 활성화될 수 있다. 일부 구현예에서, 건강-모니터 패치의 전력 관리 회로는 대상체가 활동중일 때에 심장 센서를 절전 상태로 놓을 수 있다. 예를 들어, 건강-모니터 패치는 대상체의 심박수가 활동 동안에 안정적인 것으로 결정할 수 있으며, 그런 다음 심장 센서를, 심장 사이클의 일부가 연속적으로 또는 간헐적으로 모니터링되는 절전 상태로 놓을 수 있다.
절전 모드의 추가적인 예는 비트 검출 모드, QRS 검출 모드 및 전파(full-wave) 모드를 포함하지만, 이들에 한정되지 않는다. 비트 검출 모드에서, 심장 모니터는 대상체의 각 심장 박동 사이의 기간 동안 휴면(sleep)할 수 있고, IBI(inter-beat interval)를 표시하기에 충분한 심장 파형에서의 지점 또는 타이밍을 결정하기 위해서만 제시간에 기동(awake)할 수 있다. 예를 들어, 심장 센서는 R파에 대응하는 심장 파형의 일부를 검출하기 위해 제시간에 기동할 수 있다. 일부 구현예에서, 심장 신호는 R파의 임계 교차 또는 슬로프 변화(예를 들어, 피크 위치)를 검출하도록 구성된 비교기 또는 프로세서에 공급될 수 있다. 비교기는 심장 파형의 일부를 포착하고 분석하는 데 필요한 회로보다 적은 전력으로 동작할 필요가 있을 수 있다.
QRS 검출 모드에서, 심장 센서는 대상체의 각 심장 박동 사이의 기간 동안 휴면할 수 있고, 차후의 분석을 위해 QRS 파형을 포착하도록 제시간에 "기동"할 수 있다. QRS 파형은, 예를 들어, 일부 구현예에 따라, 부정맥, 심박수 변이도, 및/또는 호흡수에 대해 프로세서에 의해 분석될 수 있다. 일부 실시형태에서, 호흡수는 다수의 심장 사이클에 걸친 R파의 엔벨로프(envelope)로부터 결정될 수 있다.
전파 동작 모드에서, 심장 모니터는 연속적으로 동작하여 다수의 비트에 대한 전체 심장 파형을 포착 할 수 있다. 전파 동작 모드는, 예를 들어, P 또는 R파의 타이밍을 확인하고 심장 박동 사이에서 심장 모니터를 위한 휴면 간격을 결정하기 위해 주기적으로 실행될 수 있다. 일부 구현예에서, 전파 동작 모드는 대상체가 활동하게 될 때에 실행될 수 있거나, 또는 대상체의 활동이 보통인 것 및/또는 활발한 것으로 판명될 때에 실행될 수 있다. 일부 구현예에서, 사용자는 건강-모니터 패치와 무선으로 통신하는 것, 또는 움직임 센서에 의해 검출되고, 건강-모니터 패치의 프로세서에 의해 전파의 연속 데이터를 기록하기 위한 커맨드로서 처리되고 인식될 수 있는 시퀀스를 건강-모니터 패치 상에 태핑하는 것에 의해 사용자의 활동에 상관없이 심장 파형 및/또는 다른 생리학적 파라미터의 연속적인 모니터링을 지시할 수 있다.
절전 모드 및 심장 신호 처리의 추가 실시형태는 상기에서 참조로 포함된 미국 특허출원공개 제2015-0119728호에 기재되어 있다.
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본 발명의 전술한 실시형태는 다양한 방식 중 임의의 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시형태는 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합을 이용하여 구현될 수 있다. 일 실시형태의 임의의 양태가 적어도 부분적으로 소프트웨어로 구현될 때, 소프트웨어 코드는 단일의 컴퓨터에 제공되거나 다수의 컴퓨터 간에 분산되는지의 여부에 따라 임의의 적합한 프로세서 또는 프로세서들의 집합에서 실행될 수 있다.
이러한 점에서, 본 발명의 다양한 양태, 예를 들어, 모니터 전극 및 노이즈 전극으로부터의 신호를 처리하는 것은 하나 이상의 프로그램으로 인코딩된 컴퓨터 판독가능 저장 매체(또는 다수의 컴퓨터 판독가능 저장 매체)(예를 들어, 컴퓨터 메모리, 하나 이상의 플로피 디스크, 콤팩트 디스크, 광 디스크, 자기 테이프, 플래시 메모리, 필드 프로그래머블 게이트 어레이 또는 다른 반도체 디바이스의 회로 구성, 또는 다른 유형(tangible)의 컴퓨터 저장 매체 또는 비일시적 매체)로서 적어도 부분적으로 구현될 수 있고, 이러한 하나 이상의 프로그램은, 하나 이상의 컴퓨터 또는 다른 프로세서에서 실행될 때, 전술한 기술의 다양한 실시형태를 구현하는 방법을 수행한다. 컴퓨터 판독가능 매체 또는 매체들은, 이러한 매체에 저장된 프로그램 또는 프로그램들이 하나 이상의 상이한 컴퓨터 또는 다른 프로세서에 로딩되어 전술한 바와 같이 본 기술의 다양한 양태를 구현할 수 있도록 이송될 수 있다.
전술한 건강-모니터 패치의 다양한 양태는 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 데이터 처리, 데이터 취급, 및/또는 통신을 포함하는 건강-모니터 패치의 동작 양태들 중 임의의 동작 양태는 프로세서에 의해 실행 가능하고 적어도 하나의 유형의 컴퓨터 판독가능 저장 디바이스 상에 구현되는 저장된 기계 판독가능 명령어로서 구현될 수 있다. 명령어는 건강-모니터 패치의 디지털 프로세서 상에서 실행될 수 있거나 동작 중에 놓일 수 있다. 일부 구현예에서, 명령어는 건강-모니터 패치의 동작과 조합하여 동작하는 중앙 허브 또는 서버 상에서 동작 중에 놓일 수 있다.
용어 "프로그램" 또는 "소프트웨어"는 컴퓨터 또는 다른 프로세서를 프로그래밍하여 전술한 바와 같이 본 기술의 다양한 양태를 구현하는 데 채용될 수 있는 기계 판독가능 명령어 세트 또는 컴퓨터 코드의 임의의 유형을 지칭하도록 본 명세서에서 포괄적인 의미로 사용된다. 또한, 본 실시형태의 일 양태에 따르면, 실행시 본 기술의 방법을 수행하는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램은, 단일의 프로세서에 상주할 필요가 없고, 본 기술의 다양한 양태를 구현하도록 다수의 상이한 프로세서에 걸쳐 모듈 방식으로 분산될 수 있음이 인정되어야 한다.
컴퓨터 실행가능 명령어는, 하나 이상의 컴퓨터 또는 다른 디바이스에 의해 실행되는 프로그램 모듈 등의 많은 형태로 될 수 있다. 일반적으로, 프로그램 모듈은, 특정 작업을 수행하거나 특정의 추상 데이터 유형을 구현하는 루틴, 프로그램, 오브젝트, 컴포넌트, 데이터 구조 등을 포함한다. 전형적으로, 프로그램 모듈의 기능은 다양한 실시형태에서 필요에 따라 조합 또는 분산될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 설명되는 기술은 적어도 하나의 예가 제공된 방법으로서 구현될 수 있다. 방법의 일부로서 수행되는 행동은 임의의 적합한 방식으로 순서화될 수 있다. 따라서, 행동이 예시된 순서와는 다른 순서로 수행되는 실시형태가 구축될 수 있으며, 이러한 순서는, 예시적인 실시형태에서 순차적인 행동으로서 도시되어 있지만, 일부 행동을 동시에 수행하는 것을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 정의되고 사용되는 바와 같이 모든 정의는, 사전의 정의, 참조로 포함되는 문헌에서의 정의, 및/또는 정의된 용어의 일반적인 의미보다 우선하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서의 발명의 설명과 청구범위에서 사용되는 바와 같이 부정 관사 "한" 및 "하나"는, 명백하게 달리 언급하지 않는 한, "적어도 하나"를 의미하도록 사용될 수 있다.
본 명세서의 발명의 설명과 청구범위에서 사용되는 바와 같은 문구 "및/또는"은, 연결된 요소들, 즉, 일부 경우에는 결합하여 존재하고 다른 경우에는 개별적으로 존재하는 요소들 중 "어느 하나 또는 모두"를 의미한다는 것을 이해해야 한다. "및/또는"으로 열거되는 다수의 요소는 동일한 방식으로, 즉 연결된 요소 중 "하나 이상"으로 해석되어야 한다. "및/또는" 절에 의해 구체적으로 식별되는 요소와는 다른 요소가, 구체적으로 식별되는 이러한 요소와의 관련 여부에 상관 없이, 선택적으로 존재할 수 있다. 따라서, 비한정적인 예로서, "포함하는" 등의 개방형 언어와 함께 사용되는 "A 및/또는 B"를 언급하는 것은, 일 실시형태에서 A만을(선택적으로, B가 아닌 요소들을 포함함), 다른 실시형태에서 B만을(선택적으로, A가 아닌 요소를 포함함), 또 다른 실시형태에서 A와 B 모두(선택적으로, 다른 요소를 포함함) 등을 지칭할 수 있다.
본 명세서의 발명의 설명과 청구범위에서 사용되는 바와 같이, "또는"은 전술한 바와 같이 "및/또는"과 동일한 의미를 갖는 것으로 이해해야 한다. 예를 들어, 리스트의 항목을 분리할 때, "또는" 또는 "및/또는"은, 포괄적인 것으로서, 즉 다수의 요소 또는 요소들의 리스트 중 적어도 하나, 하나보다 많은 수, 및 선택적으로 열거되지 않은 추가 항목을 포함하는 것으로서 해석되어야 한다. 이와 명백하게 달리 지칭되는 용어, 예를 들어, "중 하나만" 또는 "중 정확하게 하나", 또는 청구범위에서의 사용시 "로 이루어지는"은, 다수의 요소 또는 요소들의 리스트 중 정확하게 하나의 요소를 포함하는 것을 지칭할 것이다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이 용어 "또는"은 "어느 것", "중 하나", "중 하나만", 또는 "중 정확하게 하나" 등의 배타적 용어가 후속하는 경우 배타적 대체예(즉, "하나 또는 나머지 그러나 모두는 아님")만을 나타내는 것으로 해석되어야 한다. "로 필수적으로 이루어지는"은, 청구범위에서 사용되는 경우, 특허법 분야에서 사용되는 바와 같이 그의 통상적인 의미를 가져야 한다.
본 명세서의 발명의 설명과 청구범위에서 사용되는 바와 같이, 하나 이상의 요소의 리스트의 참조 시 문구 "적어도 하나"는, 요소들의 리스트 내의 요소 중 임의의 하나 이상으로부터 선택되는 적어도 하나의 요소를 의미하지만, 요소들의 리스트 내에 구체적으로 열거되는 각각의 요소 중 적어도 하나를 반드시 포함하지는 않으며 요소들의 리스트 내의 요소들의 임의의 조합을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 이 정의는, 문구 "적어도 하나"가 지칭하는 요소들의 리스트 내에 구체적으로 식별된 요소와는 다른 요소가, 구체적으로 식별된 이러한 요소들 간의 관련 여부에 상관없이, 선택적으로 존재할 수 있음을 허용한다. 따라서, 비제한적인 일례로서, "A와 B 중 적어도 하나"(또는, 동등하게 "A 또는 B 중 적어도 하나, 또는 동등하게 "A 및/또는 B 중 적어도 하나")는, 일 실시형태에서, B 없이 (선택적으로 B가 아닌 요소를 포함하는) 하나보다 많은 A를 선택적으로 포함하는 적어도 하나를 지칭할 수 있고, 다른 실시형태에서, A 없이 (선택적으로 A가 아닌 요소를 포함하는) 하나보다 많은 B를 선택적으로 포함하는 적어도 하나를 지칭할 수 있고, 또 다른 실시형태에서, (선택적으로 다른 요소를 포함하면서) 선택적으로 하나보다 많은 A 및 선택적으로 하나보다 많은 B 등을 선택적으로 포함하는 적어도 하나를 지칭할 수 있다.
청구범위는, 전술한 순서나 요소가 이러한 취지로 언급되지 않는 한, 그 순서나 요소에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 통상의 기술자라면 청구범위의 사상과 범위로부터 벗어나지 않고 형태와 상세에 대하여 다양한 변화를 행할 수 있음이 이해되어야 한다. 다음과 같은 청구범위 및 그 균등물의 사상과 범위에 속하는 모든 실시형태가 청구된다.

Claims (30)

  1. 대상체의 피부에 부착되도록 구성된 건강-모니터 패치(health-monitor patch)로서,
    상기 대상체의 피부 상의 2개의 위치로부터 2개의 신호를 수신하도록 구성된 2개의 모니터 전극을 포함하는 심장 센서;
    상기 2개의 위치로부터 떨어진 위치에서 상기 대상체의 피부로부터 신호를 수신하도록 구성된 노이즈 전극; 및
    상기 2개의 모니터 전극으로부터의 신호를 처리하도록 구성된 프로세서를 포함하는, 건강-모니터 패치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 노이즈 전극은 상기 2개의 위치 사이의 위치에서 상기 대상체의 피부로부터 신호를 수신하도록 구성되는, 건강-모니터 패치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 노이즈 전극에 연결된 전도성 차폐부(conductive shield)를 더 포함하되, 상기 전도성 차폐부는 상기 2개의 모니터 전극과 상기 프로세서 사이에 연결된 2개의 도체의 적어도 일부분 위로 연장되는, 건강-모니터 패치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 전도성 차폐부 및 2개의 도체는 상기 노이즈 전극에 의해 검출된 노이즈가 상기 전도성 차폐부로부터 상기 2개의 도체에 결합되도록 배치되는, 건강-모니터 패치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2개의 모니터 전극으로부터 입력 신호를 수신하고 심장 파형을 나타내는 출력 신호를 제공하도록 구성된 차동 증폭기를 더 포함하는, 건강-모니터 패치.
  6. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 프로세서는 인쇄 회로 기판(printed circuit board: PCB) 조립체 상에 배치되고, 상기 전도성 차폐부는 상기 PCB 조립체 위로 연장되는 정전 방전(electrostatic discharge: ESD) 차폐부를 포함하는, 건강-모니터 패치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 건강-모니터 패치는 가요성 스트립으로서 형성되고, 상기 ESD 차폐부는 전도성 폴리머 필름을 포함하는, 건강-모니터 패치.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프로세서를 둘러싸는 실리콘 케이싱을 더 포함하고, 상기 2개의 모니터 전극 및 노이즈 전극은 전도성 재료가 주입되는 상기 실리콘 케이싱의 표면에서의 전도성 실리콘 영역을 포함하는, 건강-모니터 패치.
  9. 제8항에 있어서, 교체 가능한 전극 스트립을 더 포함하되, 상기 교체 가능한 전극 스트립은, 상기 표면에 부착되고 상기 2개의 모니터 전극과 상기 교체 가능한 전극 스트립 상에 위치한 2개의 하이드로겔 모니터 전극 사이 및 상기 노이즈 전극과 하이드로겔 노이즈 전극 사이에 전기 연결을 제공하도록 구성된, 건강-모니터 패치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 하이드로겔 노이즈 전극은 상기 2개의 하이드로겔 모니터 전극 사이의 상기 교체 가능한 전극 스트립 상에 위치하는, 건강-모니터 패치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 교체 가능한 전극 스트립은, 상기 2개의 모니터 전극 중 하나에 부착되고 상기 2개의 하이드로겔 모니터 전극 중 하나에 전기 연결을 제공하도록 구성된 전도성 접착 디스크를 포함하는, 건강-모니터 패치.
  12. 제9항에 있어서, 상기 교체 가능한 전극 스트립은,
    상기 2개의 하이드로겔 모니터 전극 및 상기 하이드로겔 노이즈 전극을 위한 제1 바이어(via)를 갖는 패치 접착층;
    상기 2개의 하이드로겔 모니터 전극 및 상기 하이드로겔 노이즈 전극을 위한 제2 바이어를 갖는 피부 접착층; 및
    상기 제1 및 제2 바이어에 위치한 하이드로겔 전극 조립체를 포함하는, 건강-모니터 패치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 하이드로겔 전극 조립체는,
    전도성 접착 테이프로부터 형성된 전도성 접착 디스크;
    가요성의 전도성 폴리머 필름으로부터 형성되고 상기 전도성 접착 디스크에 연결된 전도성 디스크; 및
    상기 전도성 디스크에 접촉하는 하이드로겔 전극을 포함하는, 건강-모니터 패치.
  14. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 건강-모니터 패치를 형성하기 위해 함께 부착되는 복수의 가요성 및 가요성 접착 레벨을 더 포함하고, 상기 2개의 모니터 전극 및 노이즈 전극은 하이드로겔 전극을 포함하는, 건강-모니터 패치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 레벨 중 제1 레벨은,
    전도성 접착 테이프로부터 형성되고 상기 2개의 모니터 전극 중 제1 모니터 전극 및 상기 프로세서가 배치되는 인쇄 회로 기판(PCB) 조립체에서의 제1 신호 입력부를 전기적으로 연결하도록 배치된 제1 접착 요소; 및
    전도성 접착 테이프로부터 형성되고 상기 2개의 모니터 전극 중 제2 모니터 전극 및 상기 PCB 조립체에서의 제2 신호 입력부를 전기적으로 연결하도록 배치된 제2 접착 요소를 포함하는, 건강-모니터 패치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 레벨 중 제2 레벨은 상기 제1 접착 요소 및 상기 제2 접착 요소 위로 연장되는 ESD 차폐부를 포함하는, 건강-모니터 패치.
  17. 제16항에 있어서, 전도성 접착 테이프로부터 형성되고 상기 노이즈 전극 및 상기 ESD 차폐부를 전기적으로 연결하도록 배치된 제3 접착 요소를 더 포함하는, 건강-모니터 패치.
  18. 제15항에 있어서, 상기 제1 접착 요소 및 상기 제2 접착 요소는 제1 측면 상의 도체에 부착되고 제2 대향 측면 상의 절연층에 부착되는, 건강-모니터 패치.
  19. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 가속도계 및/또는 자이로스코프를 더 포함하고, 상기 프로세서는 상기 가속도계 및/또는 자이로스코프로부터의 신호를 처리하여 상기 대상체의 신체 방향(body orientation)을 결정하도록 구성되는, 건강-모니터 패치.
  20. 웨어러블 건강-모니터 패치로 심장 파형을 검출하기 위한 방법으로서,
    대상체의 피부와 접촉하고 거리를 두고 떨어져 있는 상기 건강-모니터 패치의 2개의 모니터 전극에서 2개의 전기 신호를 수신하는 단계;
    상기 2개의 모니터 전극으로부터의 전기 신호를 2개의 전도 경로를 통해 상기 건강-모니터 패치 내에 장착된 전자 회로의 2개의 신호 입력부로 전도하는 단계;
    상기 2개의 모니터 전극으로부터 떨어진 위치에서 상기 대상체의 피부와 접촉하는 노이즈 전극으로부터 전기 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 노이즈 전극으로부터의 상기 전기 신호를 상기 2개의 전도 경로의 적어도 일부분 위로 연장되는 전도성 차폐부로 전도하는 단계를 포함하는, 웨어러블 건강-모니터 패치로 심장 파형을 검출하기 위한 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 노이즈 전극은 상기 2개의 모니터 전극 사이의 위치에서 상기 대상체의 피부와 접촉하도록 배치되는, 웨어러블 건강-모니터 패치로 심장 파형을 검출하기 위한 방법.
  22. 제20항에 있어서, 상기 2개의 전도 경로는 적어도 부분적으로 전도성 접착 테이프로부터 형성되는, 웨어러블 건강-모니터 패치로 심장 파형을 검출하기 위한 방법.
  23. 제20항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 건강-모니터 패치는 함께 부착되는 복수의 가요성 및 가요성 접착 레벨을 포함하고, 상기 2개의 모니터 전극 및 상기 노이즈 전극은 하이드로겔 전극을 포함하는, 웨어러블 건강-모니터 패치로 심장 파형을 검출하기 위한 방법.
  24. 제20항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2개의 모니터 전극으로부터의 전기 신호를 전도하는 단계는, 부분적으로 전도성 주입형 실리콘(conductive infused silicone)을 통해 상기 전기 신호를 전도하는 단계를 포함하는, 웨어러블 건강-모니터 패치로 심장 파형을 검출하기 위한 방법.
  25. 제20항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전도성 차폐부로부터의 신호를 상기 2개의 전도 경로에 결합하는 단계를 더 포함하는, 웨어러블 건강-모니터 패치로 심장 파형을 검출하기 위한 방법.
  26. 제25항에 있어서, 차동 증폭기의 입력부에서 상기 2개의 모니터 전극으로부터의 상기 2개의 전기 신호를 수신하는 단계를 더 포함하는, 웨어러블 건강-모니터 패치로 심장 파형을 검출하기 위한 방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 전자 회로 내에 포함된 프로세서에 의해 상기 차동 증폭기로부터의 신호를 처리하여 심박 변이도(heart rate variability)를 결정하는 단계를 더 포함하는, 웨어러블 건강-모니터 패치로 심장 파형을 검출하기 위한 방법.
  28. 제26항에 있어서, 상기 전자 회로 내에 포함된 프로세서에 의해 상기 차동 증폭기로부터의 신호를 처리하여 호흡수를 결정하는 단계를 더 포함하는, 웨어러블 건강-모니터 패치로 심장 파형을 검출하기 위한 방법.
  29. 제26항에 있어서, 상기 전자 회로 내에 포함된 프로세서에 의해, 상기 건강-모니터 패치 내에 장착된 가속도계로부터 수신된 신호를 처리하여 상기 대상체의 신체 방향을 결정하는 단계를 더 포함하는, 웨어러블 건강-모니터 패치로 심장 파형을 검출하기 위한 방법.
  30. 제26항에 있어서, 상기 전자 회로 내에 포함된 프로세서에 의해, 상기 건강-모니터 패치 내에 장착된 가속도계로부터 수신된 신호를 처리하여 상기 대상체에 의해 수행되고 있는 활동의 유형을 결정하는 단계를 더 포함하는, 웨어러블 건강-모니터 패치로 심장 파형을 검출하기 위한 방법.
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