KR20180137226A - 무구속적 생체신호 측정센서 및 이를 포함하는 생체신호 측정시스템 - Google Patents

Abstract

무구속적 생체신호 측정센서 및 이를 포함하는 생체신호 측정시스템이 제시된다. 본 발명의 실시예에 따른 생체신호 측정센서는, 침상 또는 걸상 위에서 수면 중 또는 휴식중인 측정대상자 신체의 적어도 일부분과 면접촉을 이루어 신체로부터 발생되는 생체신호를 검출하는 생체신호 측정센서로서, 상기 침상 또는 걸상 상부면에 탑재되고, 신체의 일부분과 면접촉할 수 있도록 소정 크기의 면적으로 형성된 판상형 구조이며, 신체로부터 발생되는 가압력을 검출하는 압전소자부; 상기 압전소자부의 상부면과 하부면에 각각 프린팅되고, 압전소자부로부터 검출된 전기적 신호를 외부로 전달하는 전극부; 및 상기 압전소자부와 전극부를 외부로부터 절연할 수 있도록, 압전소자부와 전극부를 소정 크기의 두께만큼 코팅하는 절연부;를 포함하는 것을 구성의 요지로 한다.
본 발명에 따르면, 측정대상자가 뒤척이더라도 측정대상자 신체의 일부분과 면접촉을 안정적으로 유지할 수 있어, 신체로부터 발생되는 생체신호를 정확하고 안정적으로 검출할 수 있다.

Description

무구속적 생체신호 측정센서 및 이를 포함하는 생체신호 측정시스템{Unconstrained Type Bio Signal Measuring Sensor And Bio Signal Measuring System Having The Same}

본 발명은 생체신호 측정센서 및 이를 포함하는 생체신호 측정 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무구속적 구조를 이용하여 수면 중 또는 휴식중인 측정대상자의 생체신호를 손쉽고 정확하게 검출할 수 있는 생체신호 측정센서 및 이를 포함하는 생체신호 측정 시스템에 관한 것이다.

심장 질환과 뇌혈관질환은 우리나라 성인 사망원인 1위이다. 심장마비는 평소 건강하던 사람에게서도 빈번히 발생되는 급성 질환으로, 즉각적인 치료가 동반되지 않는 경우 심각한 장애를 남기거나 뇌사에 이를 수 있으며 심한 경우 사망에 이르게 되는 위험한 질환이다.

심장의 이상활동은 일상활동 및 식습관과도 밀접하게 연관되어있어 갑자기 운동을 무리하게 한다거나, 과 흡연, 콜레스테롤 과다 시 허혈이 발생할 수 있다. 또한 혈관이 수축함에 따라 혈압이 급격히 상승하고 이를 통해 심장에 부담을 줌으로써 심장마비로 인한 돌연사의 위험이 높아진다.

또한 심혈관 질환은 고혈압, 당뇨, 비만, 동맥경화, 심장병, 이상지혈증 등의 만성질환을 유발할 수 있으며 심해지면 중풍, 암 및 그 외 여러 가지 난치병의 근원이 되기도 한다.

심장질환 유병률은 산업화 사회로 발전해 나가는 과정에서 일어나는 육체활동의 감소 및 식생활의 변화에 따라 증가하는 추세이며, 급격한 고령화 사회로의 진입 에 따라 더욱 가속화 되고 있다.

이러한 심장질환은 모든 다른 질환을 일으키는 시초가 되는 중요한 질환으로 분류되고 있다. 이에 대한 중요한 진단 방법 중의 하나는 심전도의 측정으로, 측정된 심전도 분석을 통해 심장의 비정상적인 활동을 파악할 수 있게 된다.

심전도는 심장의 전기적 활동을 체표면에서 기록한 것으로, 심장 상태를 일차 스크리닝 하는데 사용된다.

심전도는 심장의 전기전도가 올바르게 발생되는지 알려주어 심장심경 생리학적 문제를 예측할 수 있는 단초를 제공한다. 일반적으로 심장이상이 의심되는 경우 24시간 동안 심전도를 연속 측정하여 분석한다. 이 때, 24시간 심전도를 연속측정하기 위하여 홀터 등의 기기가 사용된다. 홀터는 일반적으로 상체 중 양팔, 한쪽 다리 부분에 3개의 전극을 부착하고 측정 모듈을 허리에 부착하거나 목에 거는 형태로 착용한 상태에서 24시간 동안의 심전도를 기록한다.

홀터 측정은 심전도를 통한 이상진단에 기여하는 바가 매우 큼에도 지속적으로 착용 및 휴대의 불편함 등의 문제가 제기되어왔다. 이러한 관점에서 근래에 개발된 패치형태의 심전도 측정 기술은 홀터를 대체할 수 있는 기술로 주목 받고 있다. 최근의 패치형 심전도 측정기기들은 손가락 정도의 크기로 제작되며 심장 부근 체표에 부착되어 심전도를 측정하고 저장한다. 특정 기기는 실시간으로 심전도를 전송하는 기능도 갖추고 있으며, 가속도센서 등의 다양한 센서기술을 내장하여 움직임 감지, 운동량 계산 등의 부가기능을 제공하기도 한다. 이러한 최신 심전도 측정 기술은 심전도 측정의 편의성을 크게 향상 시켰다고 할 수 있으나, 새로운 분석 방법이나 다양한 심장 기능 평가기능에 대한 시도는 크게 이루어지지 못하고 있다.

심장의 정밀한 진단을 위해서는 심장의 전기적 활동 외의 기계적 활동, 혈역학적 활동에 대한 평가도 매우 중요하다. 심장의 기능 평가는 기존 치료의 적절성 여부 판단과 향후 치료 방침 설정에 기초가 된다. 최근에 눈부시게 발전된 영상기술들을 이용하여 실제에 더 근접된 심장 기능 평가 방법이 많이 연구, 개발되어 왔으나 개개가 가지는 장단점과 영상이 가지는 취약점에 대한 상호보완이 아직도 필요하다.

기존에 많이 사용된 방법 중에서 혈관조영술을 이용한 구혈률의 측정이 가장 정확한 것으로 알려져 있으나 이 방법은 시술의 침습성에 따른 위험성이 있고 특히 소아에게 간편하게 적용하기에는 임상적 응용에 제한이 따른다. 근래에 급격하게 진보된 심초음파에 의한 구혈률은 좌심실 기능의 좋은 지표이고 수축기와 이완기에 각각 심실의 크기와 용적변화에 의해 산출되는데, 이는 심실이 대칭적인 모양을 하고 있다는 가정에 기초하므로 주로 좌심실에 국한되고 우심실에서는 극히 제한된 측정이 이루어진다. 우심실은 좌심실과 달리 그 형태가 비대칭형으로 단순한 하나의 기하학적 형태로 표현하기 어려워 우심실의 크기나 용적의 정확한 정량적 계측을 위한 여러 방법이 고안되고 있으나, 동위원소, 자기공명영상 등 어떠한 영상검사기법을 사용하여도 정확한 계측이 매우 어렵다. 뿐만 아니라 선천성 심장질환의 경우 심실의 모양은 각 심장 분획에서 받는 압력과 용적의 과부하에 따라 불규칙한 경우가 많아 심실기능의 평가가 더 어려울 수 있다.

이에 따라 심초음파 기기를 이용하되 적용이 용이하면서도 간편하고 상호보완적인 기능평가를 위해 여러 방법들이 고안되었고, 도플러(Doppler) 시간간격 측정을 이용한 방법이 개발되었다. 그러나 도플러 측정법은 장비의 문제로 인하여 병원 이외의 장소에서는 측정이 어렵고 숙련된 전문가의 측정이 필요하기 때문에 개인의 자가건강관리에는 적합하지 못하다는 한계점을 가진다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 신체의 피부에 부착하여 생체신호를 측정하는 생체신호측정 기기가 개발되었다.

그러나, 이러한 기기는, 측정대상자의 신체 일부분에 구속시켜야 하며, 침상 또는 걸상 위에서 수면 또는 휴식중인 측정대상자로 하여금 이물감을 느낄 수 있다.

더 나아가, 측정대상자가 침상에 누워 수면을 취하거나 뒤척일 경우, 신체의 피부에 부착된 생체신호측정 기기가 이탈될 수 있어, 생체신호를 안정적이고 정확하게 측정할 수 없다.

따라서, 상기 언급한 종래 기술에 따른 문제점을 해결할 수 있는 생체신호 측정센서 및 이를 포함하는 생체신호 측정시스템에 대한 기술이 필요한 실정이다.

한국등록특허 10-1674997 (2016년 11월 04일 등록)

본 발명의 목적은, 무구속적 구조를 이용하여 측정대상자 신체의 적어도 일부분과 면접촉을 이루어 신체로부터 발생되는 생체신호를 검출하는 생체신호 측정센서 및 이를 포함하는 생체신호 측정 시스템을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 생체신호 측정센서는, 침상 또는 걸상 위에서 수면 중 또는 휴식중인 측정대상자 신체의 적어도 일부분과 면접촉을 이루어 신체로부터 발생되는 생체신호를 검출하는 생체신호 측정센서로서, 상기 침상 또는 걸상 상부면에 탑재되고, 신체의 일부분과 면접촉할 수 있도록 소정 크기의 면적으로 형성된 판상형 구조이며, 신체로부터 발생되는 가압력을 검출하는 압전소자부; 상기 압전소자부의 상부면과 하부면에 각각 프린팅되고, 압전소자부로부터 검출된 전기적 신호를 외부로 전달하는 전극부; 및 상기 압전소자부와 전극부를 외부로부터 절연할 수 있도록, 압전소자부와 전극부를 소정 크기의 두께만큼 코팅하는 절연부;를 포함하는 구성일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 압전소자부는, 신체의 머리와 다리를 연결하는 방향과 수직을 이루는 방향으로 소정 길이만큼 연장된 띠 모양일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 압전소자부는, 유연한 소재로 구성되거나 유연한 구조를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전극부는, 전기 전도성 잉크 또는 전기 전도성 페이스트로 구성될 수 있다.

이 경우, 상기 전극부는, 압전소자부의 상부면과 하부면 각각에 스크린 프린팅 방법에 의해 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전극부는, 압전소자부의 상부면에 형성되고, 압전소자부의 일단부 방향으로 연장된 신호전달부, 및 신호전달부로부터 분기되어 소정 길이만큼 연장된 다수의 신호수신부를 포함하는 제 1 전극; 및 압전소자부의 하부면에 형성되고, 압전소자부의 일단부 방향으로 연장된 신호전달부, 및 신호전달부로부터 분기되어 소정 길이만큼 연장된 다수의 신호수신부를 포함하는 제 2 전극;을 포함하는 구성일 수 있다.

이 경우, 상기 제 1 전극과 제 2 전극은 서로 마주하는 면적이 0이 되도록 배치될 수 있다.

또한, 상기 제 1 전극의 신호수신부와 제 2 전극의 신호수신부는, 평면상 서로 엇갈리며 교번 배열되는 패턴으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 제 1 전극과 제 2 전극은, 평면상 'F'자 모양의 패턴의 엇갈리도록 배열된 구조일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제 1 전극과 제 2 전극의 신호전달부에는, 인접하는 신호수신부를 소정 거리만큼 이격시키고, 소정 크기의 면적으로 보조전극단자가 형성되고, 상기 보조전극단자에는 압전소자부의 길이방향과 수직을 이루는 방향으로 소정 깊이만큼 만입된 구조의 슬릿홈이 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 절연부는, 전기절연성 수지 소재를 이용하여 압전소자부와 전극부의 양면을 감싸는 형태로 제작될 수 있다.

본 발명은 또한, 상기 생체신호 측정센서를 포함하는 생체신호 측정시스템을 제공할 수 있는 바, 본 발명의 일 측면에 따른 생체신호 측정시스템은, 상기 압전소자부의 일단부에 형성되고, 전극부의 일단부와 전기적 결속을 형성하는 전극 인터페이스; 및 상기 압전소자부의 일단부에 탑재되고, 전극 인터페이스로부터 수신한 전기적 신호를 증폭시켜 처리된 데이터를 외부로 전달하는 아날로그 회로부;를 포함하는 구성일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 생체신호 측정시스템은, 상기 아날로그 회로부로부터 수신한 데이터를 운용자에게 시각적 또는 청각적 장치를 이용하여 출력하는 출력부;를 더 포함하는 구성일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 생체신호 측정시스템은, 둘 이상의 생체신호 측정 센서를 포함하는 구성일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 둘 이상의 생체신호 측정 센서는, 측정대상자의 여러 신체부위와 대응되는 위치에 각각 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 아날로그 회로부는, 전극 인터페이스로부터 수신한 전기적 신호를 증폭하는 전하증폭회로(charge amplifier circuit), 증폭회로(amplifier circuit) 및 기준 전압 회로(reference voltage circuit)를 포함하는 구성일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 생체신호 측정시스템은, 특정 지지물에 결속부재를 이용하여 고정되어 활용되거나, 소정 길이만큼 연장되어 측정대상자의 신체일부를 감싸는 벨트 구조로 활용되거나, 측정대상자의 의복에 박음질되어 활용될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 생체신호 측정센서에 따르면, 특정 구조의 압전소자부, 전극부 및 절연부를 구비함으로써, 무구속적 구조를 이용하여 측정대상자 신체의 적어도 일부분과 면접촉을 이루어 신체로부터 발생되는 생체신호를 검출하는 생체신호 측정센서를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 생체신호 측정센서에 따르면, 신체의 머리와 다리를 연결하는 방향과 수직을 이루는 방향으로 소정 길이만큼 연장된 띠 모양으로 압전소자부를 구성하고, 압전소자부를 측정대상자의 여러 신체부위와 대응되는 위치에 각각 배치함으로써, 측정대상자가 뒤척이더라도 측정대상자 신체의 일부분과 면접촉을 안정적으로 유지할 수 있어, 신체로부터 발생되는 생체신호를 효과적으로 검출할 수 있다.

또한, 본 발명의 생체신호 측정센서에 따르면, 압전소자부의 상부면에 형성되고, 압전소자부의 일단부 방향으로 연장된 신호전달부, 및 신호전달부로부터 분기되어 소정 길이만큼 연장된 다수의 신호수신부를 포함하는 제 1 전극과 제 2 전극을 구비함으로써, 신체로부터 발생되는 생체신호를 안정적으로 검출할 수 있다.

또한, 본 발명의 생체신호 측정센서에 따르면, 압전소자부를 유연한 소재로 구성하거나 유연한 구조를 포함하도록 구성함으로써, 측정대상자로 하여금 생체신호 측정센서에 의해 발생하는 이물감을 제거할 수 있어, 편안한 환경 하에서 측정대상자의 생체신호를 효과적으로 검출할 수 있다.

또한, 본 발명의 생체신호 측정센서에 따르면, 전기 전도성 잉크 또는 전기 전도성 페이스트를 스크린 프린팅 방법에 의해 압전소자부의 상부면과 하부면에 각각 형성하여 전극부를 구성함으로써, 다양한 구조의 전극부를 손쉽고 정확하게 형성시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 생체신호 측정센서에 따르면, 평면상 서로 엇갈이며 교번 배열되는 패턴으로 제 1 전극과 제 2 전극을 형성함으로써, 전극 부착에 따른 용량성 잡음 등의 발생을 원천적으로 차단할 수 있어, 압전소자부로부터 발생되는 전기적 신호를 안정적으로 검출할 수 있고, 결과적으로 신체로부터 발생되는 미세한 생체신호까지 정확하고 안정적으로 검출할 수 있다.

또한, 본 발명의 생체신호 측정센서에 따르면, 특정 구조의 슬릿홈이 형성된 보조전극단자를 구비함으로써, 생체신호 측정센서를 비교적 긴 띠 구조로 제작한 후, 사용자의 의도에 따라 적절한 길이로 재단하여 손쉽게 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 생체신호 측정시스템에 따르면, 특정 구조의 생체신호 측정센서를 구비함으로써, 측정대상자로 하여금 생체신호 측정센서에 의해 발생하는 이물감을 제거할 수 있어, 편안한 환경 하에서 측정대상자의 생체신호를 효과적으로 검출할 수 있으며, 신체로부터 발생되는 미세한 생체신호까지 정확하고 안정적으로 검출할 수 있다.

또한, 본 발명의 생체신호 측정시스템에 따르면, 특정 지지물에 결속부재를 이용하여 고정되어 활용되거나, 소정 길이만큼 연장되어 측정대상자의 신체일부를 감싸는 벨트 구조로 활용되거나, 측정대상자의 의복에 박음질되어 활용될 수 있어, 다양한 방법으로 생체신호를 손쉽게 측정할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 생체신호 측정장치를 나타내는 모식도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 생체신호 측정장치를 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정센서를 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 3의 A-A'선 절단면도이다.
도 5는 도 3의 B부분 확대도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 생체신호 측정센서를 나타내는 평면도이다.
도 7은 도 6의 C부분 확대도이다.
도 8은 본 발명이 일 실시예에 따른 생체신호 측정시스템을 나타내는 평면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 생체신호 측정시스템을 나타내는 평면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정시스템이 적용된 모습을 나타내는 모식도이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

본 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. 본 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.

도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정센서를 나타내는 평면도가 도시되어 있다.

도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 생체신호 측정센서(100)는, 침상 또는 걸상 위에서 수면 중 또는 휴식중인 측정대상자 신체의 적어도 일부분과 면접촉을 이루어 신체로부터 발생되는 생체신호를 검출하는 생체신호 측정센서로서, 특정 구조의 압전소자부, 전극부 및 절연부를 구비함으로써, 무구속적 구조를 이용하여 측정대상자 신체의 적어도 일부분과 면접촉을 이루어 신체로부터 발생되는 생체신호를 검출하는 생체신호 측정센서를 제공할 수 있다.

이하에서는, 도면을 참조하여 본 실시예에 따른 생체신호 측정센서(100)를 구성하는 각 구성에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 4에는 도 3의 A-A'선 절단면도가 도시되어 있고, 도 5에는 도 3의 B부분 확대도가 도시되어 있다.

이들 도면을 도 3과 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 압전소자부(110)는, 침상 또는 걸상 상부면에 탑재되어 신체의 일부분과 면접촉하여 생체신호를 검출할 수 있다. 이를 위해 압전소자부(110)는, 소정 크기의 면적으로 형성된 판상형 구조임이 바람직하다.

바람직하게는, 본 실시예에 따른 압전소자부(110)는, 신체의 머리와 다리를 연결하는 방향과 수직을 이루는 방향으로 소정 길이만큼 연장된 띠 모양일 수 있다. 띠 모양의 연장길이는 측정대상자의 신체 사이즈 등을 고려하여 설계자의 의도에 따라 적절히 변경 가능함은 물론이다.

예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 침상(11)을 가로로 가로지르는 방향으로 연장된 구조로 생체신호 측정센서(100)를 구성할 경우, 측정대상자가 좌우로 뒤척인다 할지라도, 측정대상자 신체의 일부분과 면접촉을 안정적으로 유지할 수 있어, 신체로부터 발생되는 생체신호를 효과적으로 검출할 수 있다.

이때, 본 실시예에 따른 압전소자부(110)는, 유연한 소재로 구성되거나 유연한 구조를 포함하는 구성일 수 있다. 이 경우, 역시 측정대상자가 좌우로 뒤척인다 할지라도, 측정대상자 신체의 일부분과 면접촉을 안정적으로 유지할 수 있다.

압전소자부(110)는 외부로부터 가해지는 기계적 압력을 수용하여 전기를 발생하는 압전소자를 포함하는 구성으로서, 압전소자에 대한 기술은 이미 공지된 바, 본 명세서에서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

전극부(120)는, 압전소자부(110)의 상부면과 하부면에 각각 프린팅되고, 압전소자부(110)로부터 검출된 전기적 신호를 외부로 전달할 수 있다.

본 실시예에 따른 전극부(120)는, 전기 전도성 잉크 또는 전기 전도성 페이스트로 구성됨이 바람직하다.

이때, 전극부(120)는, 압전소자부(110)의 상부면과 하부면 각각에 스크린 프린팅 방법에 의해 형성될 수 있다.

도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 전극부(120)는, 제 1 전극(121) 및 제 2 전극(122)으로 구성될 수 있다.

구체적으로, 제 1 전극(121)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 압전소자부(110)의 상부면에 형성되고, 압전소자부(110)의 일단부 방향으로 연장된 신호전달부(123), 및 신호전달부(123)로부터 분기되어 소정 길이만큼 연장된 다수의 신호수신부(124)를 포함하는 구성일 수 있다.

또한, 제 2 전극(122)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 압전소자부(110)의 하부면에 형성되고, 압전소자부(110)의 일단부 방향으로 연장된 신호전달부(125), 및 신호전달부(125)로부터 분기되어 소정 길이만큼 연장된 다수의 신호수신부(126)를 포함하는 구성일 수 있다.

바람직하게는, 제 1 전극(121)과 제 2 전극(122)은 서로 마주하는 면적이 0이 되도록 배치될 수 있다. 제 1 전극(121)과 제 2 전극(122)이 서로 마주하는 면적이 발생될 경우, 전극간 전기용량성(capacitive)를 가지게 되어, 이는 검출 신호에 잡음 또는 노이즈를 발생시키는 원인으로 작용할 수 있어, 결과적으로, 정확한 검출을 방해하게 되므로 바람직하지 않다.

본 실시예에 따른 제 1 전극(121)의 신호수신부(124)와 제 2 전극(122)의 신호수신부(126)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 평면상 서로 엇갈리며 교번 배열되는 패턴으로 형성될 수 있다. 이때, 제 1 전극(121)과 제 2 전극(122)은, 평면상 'F'자 모양의 패턴의 엇갈리도록 배열된 구조를 형성할 수 있다. 상기 언급한 형상은 하나의 예시일 뿐, 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 절연부(130)는, 압전소자부(110)와 전극부(120)를 외부로부터 절연할 수 있도록, 압전소자부(110)와 전극부(120)를 소정 크기의 두께만큼 코팅한 구조일 수 있다. 이때, 절연부(130)는, 전기절연성 수지 소재를 이용하여 압전소자부(110)와 전극부(120)의 양면을 감싸는 형태로 제작됨이 바람직하다.

경우에 따라서, 절연부(130)를 감싸는 구조로 커버부재(131)를 더 장착함으로써, 생체신호 측정센서(100)의 강도를 보강할 수 있다.

도 6에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 생체신호 측정센서를 나타내는 평면도가 도시되어 있고, 도 7에는 도 6의 C부분 확대도가 도시되어 있다.

이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 생체신호 측정센서(100)는, 슬릿홈(141)이 형성된 보조전극단자(140)를 더 포함하는 구성일 수 있다.

구체적으로, 보조전극단자(140)는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 인접하는 신호수신부(124, 126)를 소정 거리만큼 이격시키고, 소정 크기의 면적으로 제 1 전극(121)와 제 2 전극(122)에 각각 형성될 수 있다.

슬릿홈(141)은, 압전소자부(110)의 길이방향과 수직을 이루는 방향으로 소정 깊이만큼 만입된 구조로 보조전극단자(140)에 형성될 수 있다.

보조전극단자(140)를 이용하여 외부로 전기신호를 인출할 수 있으며, 슬릿홈(141)을 따라 재단할 경우, 사용자의 의도에 따라 생체신호 측정센서(100)의 길이를 손쉽게 조절할 수 있다.

도 8에는 본 발명이 일 실시예에 따른 생체신호 측정시스템을 나타내는 평면도가 도시되어 있고, 도 9에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 생체신호 측정시스템을 나타내는 평면도가 도시되어 있다.

이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 생체신호 측정시스템(200)은, 본 발명에 따른 생체신호 측정센서(100)를 포함하는 구성으로서, 특정 구조의 전극 인터페이스(210) 및 아날로그 회로부(220)를 더 포함하는 구성일 수 있다.

구체적으로, 전극 인터페이스(21)는, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 압전소자부(110)의 일단부에 형성되고, 전극부(120)의 일단부와 전기적 결속을 형성하는 구조일 수 있다.

또한, 아날로그 회로부(220)는, 압전소자부(110)의 일단부에 탑재되고, 전극 인터페이스(210)로부터 수신한 전기적 신호를 증폭시켜 처리된 데이터를 외부로 전달할 수 있다.

더욱 구체적으로, 아날로그 회로부(220)는, 전극 인터페이스로(210)부터 수신한 전기적 신호를 증폭하는 전하증폭회로(charge amplifier circuit), 증폭회로(amplifier circuit) 및 기준 전압 회로(reference voltage circuit)를 포함하는 구성일 수 있다.

경우에 따라서, 본 실시예에 따른 생체신호 측정시스템(200)은, 도 9에 도시된 바와 같이, 둘 이상의 생체신호 측정시스템(200)를 포함하는 구성일 수 있다.

이 경우, 도 10에 도시된 바와 같이, 압전소자부(110)를 측정대상자(10)의 여러 신체부위와 대응되는 위치에 각각 배치함으로써, 측정대상자가 뒤척이더라도 측정대상자 신체의 일부분과 면접촉을 안정적으로 유지할 수 있어, 신체로부터 발생되는 생체신호를 효과적으로 검출할 수 있다.

경우에 따라서, 본 실시예에 따른 생체신호 측정시스템(200)은, 아날로그 회로부(220)로부터 수신한 데이터를 운용자에게 시각적 또는 청각적 장치를 이용하여 출력하는 출력부를 더 포함하는 구성일 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 생체신호 측정센서에 따르면, 특정 구조의 압전소자부, 전극부 및 절연부를 구비함으로써, 무구속적 구조를 이용하여 측정대상자 신체의 적어도 일부분과 면접촉을 이루어 신체로부터 발생되는 생체신호를 검출하는 생체신호 측정센서를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 생체신호 측정센서에 따르면, 신체의 머리와 다리를 연결하는 방향과 수직을 이루는 방향으로 소정 길이만큼 연장된 띠 모양으로 압전소자부를 구성하고, 압전소자부를 측정대상자의 여러 신체부위와 대응되는 위치에 각각 배치함으로써, 측정대상자가 뒤척이더라도 측정대상자 신체의 일부분과 면접촉을 안정적으로 유지할 수 있어, 신체로부터 발생되는 생체신호를 효과적으로 검출할 수 있다.

또한, 본 발명의 생체신호 측정센서에 따르면, 평면상 서로 엇갈이며 교번 배열되는 패턴으로 제 1 전극과 제 2 전극을 형성함으로써, 전극 부착에 따른 용량성 잡음 등의 발생을 원천적으로 차단할 수 있어, 압전소자부로부터 발생되는 전기적 신호를 안정적으로 검출할 수 있고, 결과적으로 신체로부터 발생되는 미세한 생체신호까지 정확하고 안정적으로 검출할 수 있다.

또한, 본 발명의 생체신호 측정센서에 따르면, 압전소자부를 유연한 소재로 구성하거나 유연한 구조를 포함하도록 구성함으로써, 측정대상자로 하여금 생체신호 측정센서에 의해 발생하는 이물감을 제거할 수 있어, 편안한 환경 하에서 측정대상자의 생체신호를 효과적으로 검출할 수 있다.

또한, 본 발명의 생체신호 측정센서에 따르면, 전기 전도성 잉크 또는 전기 전도성 페이스트를 스크린 프린팅 방법에 의해 압전소자부의 상부면과 하부면에 각각 형성하여 전극부를 구성함으로써, 다양한 구조의 전극부를 손쉽고 정확하게 형성시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 생체신호 측정센서에 따르면, 평면상 서로 엇갈이며 교번 배열되는 패턴으로 제 1 전극과 제 2 전극을 형성함으로써, 압전소자부로부터 발생되는 전기적 신호를 안정적으로 검출할 수 있어, 결과적으로 신체로부터 발생되는 미세한 생체신호까지 정확하고 안정적으로 검출할 수 있다.

또한, 본 발명의 생체신호 측정센서에 따르면, 특정 구조의 슬릿홈이 형성된 보조전극단자를 구비함으로써, 생체신호 측정센서를 비교적 긴 띠 구조로 제작한 후, 사용자의 의도에 따라 적절한 길이로 재단하여 손쉽게 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 생체신호 측정시스템에 따르면, 특정 구조의 생체신호 측정센서를 구비함으로써, 측정대상자로 하여금 생체신호 측정센서에 의해 발생하는 이물감을 제거할 수 있어, 편안한 환경 하에서 측정대상자의 생체신호를 효과적으로 검출할 수 있으며, 신체로부터 발생되는 미세한 생체신호까지 정확하고 안정적으로 검출할 수 있다.

또한, 본 발명의 생체신호 측정시스템에 따르면, 특정 지지물에 결속부재를 이용하여 고정되어 활용되거나, 소정 길이만큼 연장되어 측정대상자의 신체일부를 감싸는 벨트 구조로 활용되거나, 측정대상자의 의복에 박음질되어 활용될 수 있어, 다양한 방법으로 생체신호를 손쉽게 측정할 수 있다.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

즉, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.

10: 측정대상자
11: 침상
100: 생체신호 측정센서
110: 압전소자부
120: 전극부
121: 제 1 전극
122: 제 2 전극
123: 신호전달부
124: 신호수신부
125: 신호전달부
126: 신호수신부
130: 절연부
131: 커버부재
140: 보조전극단자
141: 슬릿홈
200: 생체신호 측정시스템
210: 전극 인터페이스
220: 아날로그 회로부
230: 고정구

Claims (17)

1. 침상 또는 걸상 위에서 수면 중 또는 휴식중인 측정대상자 신체의 적어도 일부분과 면접촉을 이루어 신체로부터 발생되는 생체신호를 검출하는 생체신호 측정센서(100)로서,
   상기 침상 또는 걸상 상부면에 탑재되고, 신체의 일부분과 면접촉할 수 있도록 소정 크기의 면적으로 형성된 판상형 구조이며, 신체로부터 발생되는 가압력을 검출하는 압전소자부(110);
   상기 압전소자부(110)의 상부면과 하부면에 각각 프린팅되고, 압전소자부(110)로부터 검출된 전기적 신호를 외부로 전달하는 전극부(120); 및
   상기 압전소자부(110)와 전극부(120)를 외부로부터 절연할 수 있도록, 압전소자부(110)와 전극부(120)를 소정 크기의 두께만큼 코팅하는 절연부(130);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정센서.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 압전소자부(110)는, 신체의 머리와 다리를 연결하는 방향과 수직을 이루는 방향으로 소정 길이만큼 연장된 띠 모양인 것을 특징으로 하는 생체신호 측정센서.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 압전소자부(110)는, 유연한 소재로 구성되거나 유연한 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정센서.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 전극부(120)는, 전기 전도성 잉크 또는 전기 전도성 페이스트로 구성되는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정센서.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 전극부(120)는, 압전소자부(110)의 상부면과 하부면 각각에 스크린 프린팅 방법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정센서.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 전극부(120)는,
   압전소자부(110)의 상부면에 형성되고, 압전소자부(110)의 일단부 방향으로 연장된 신호전달부(123), 및 신호전달부(123)로부터 분기되어 소정 길이만큼 연장된 다수의 신호수신부(124)를 포함하는 제 1 전극(121); 및
   압전소자부(110)의 하부면에 형성되고, 압전소자부(110)의 일단부 방향으로 연장된 신호전달부(125), 및 신호전달부(125)로부터 분기되어 소정 길이만큼 연장된 다수의 신호수신부(126)를 포함하는 제 2 전극(122);
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정센서.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 제 1 전극(121)과 제 2 전극(122)은 서로 마주하는 면적이 0이 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정센서.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 제 1 전극(121)의 신호수신부(124)와 제 2 전극(122)의 신호수신부(126)는, 평면상 서로 엇갈리며 교번 배열되는 패턴으로 형성된 것을 특징으로 하는 생체신호 측정센서.
   
9. 제 6 항에 있어서,
   상기 제 1 전극(121)과 제 2 전극(122)은, 평면상 'F'자 모양의 패턴의 엇갈리도록 배열된 구조인 것을 특징으로 하는 생체신호 측정센서.
   
10. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 전극(121)과 제 2 전극(122)의 신호전달부(123, 125)에는,
    인접하는 신호수신부(124, 126)를 소정 거리만큼 이격시키고, 소정 크기의 면적으로 보조전극단자(140)가 형성되고,
    상기 보조전극단자(140)에는 압전소자부(110)의 길이방향과 수직을 이루는 방향으로 소정 깊이만큼 만입된 구조의 슬릿홈(141)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정센서.
    
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연부(130)는, 전기절연성 수지 소재를 이용하여 압전소자부(110)와 전극부(120)의 양면을 감싸는 형태로 제작되는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정센서.
    
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 생체신호 측정센서(100)를 포함하는 생체신호 측정시스템(200)으로서,
    상기 압전소자부(110)의 일단부에 형성되고, 전극부(120)의 일단부와 전기적 결속을 형성하는 전극 인터페이스(210); 및
    상기 압전소자부(110)의 일단부에 탑재되고, 전극 인터페이스(210)로부터 수신한 전기적 신호를 증폭시켜 처리된 데이터를 외부로 전달하는 아날로그 회로부(220);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정시스템.
    
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 생체신호 측정시스템(200)은,
    상기 아날로그 회로부(220)로부터 수신한 데이터를 운용자에게 시각적 또는 청각적 장치를 이용하여 출력하는 출력부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정시스템.
    
14. 제 12 항에 있어서,
    상기 생체신호 측정시스템(200)은, 둘 이상의 생체신호 측정 센서(100)를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정시스템.
    
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 둘 이상의 생체신호 측정 센서(100)는, 측정대상자(10)의 여러 신체부위와 대응되는 위치에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정시스템.
    
16. 제 12 항에 있어서,
    상기 아날로그 회로부(220)는,
    전극 인터페이스로(210)부터 수신한 전기적 신호를 증폭하는 전하증폭회로(charge amplifier circuit), 증폭회로(amplifier circuit) 및 기준 전압 회로(reference voltage circuit)를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정시스템.
    
17. 제 12 항에 있어서,
    상기 생체신호 측정시스템(200)은,
    특정 지지물에 결속부재를 이용하여 고정되어 활용되거나, 소정 길이만큼 연장되어 측정대상자의 신체일부를 감싸는 벨트 구조로 활용되거나, 측정대상자의 의복에 박음질되어 활용되는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정시스템.
    

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