KR20190002833A - 마취심도 센서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마취심도 센서에 관한 것으로서, 특히 전기회로가 마련되는 스트랩과, 상기 스트랩에 구비되는 센싱부를 포함하여 구성되되; 상기 센싱부는 상기 스트랩에 부착되는 제1하이드로겔층과, 상기 제1하이드로겔층에 부착되는 금속박막과, 상기 금속박막에 부착되어 피측정자의 피부에 부착되는 제2하이드로겔층으로 구성되어, 생체신호 수집효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

마취심도 센서{A Sensor for the depth of anesthesia}

본 발명은 마취심도 센서에 관한 것으로서, 특히 생체신호 수집효율을 향상시킬 수 있는 마취심도 센서에 관한 것이다.

일반적으로 수술 및 치료와 같은 의료행위나 스킨 캐어(Skin care) 등의 영역에서 피대상자에 통증이 수반되는 경우, 마취를 통해 신경전달을 차단시킴으로써 통증을 제거하거나 저감시키게 된다.

특히, 깊은 병이나 증상이 심한 수술을 할 경우에는 신체반응 모두를 제거하는 전신마취가 이루어지며, 이러한 전신마취 상태에서는 지속적으로 환자의 마취 상태를 관찰하여야 한다.

즉, 마취심도를 감지하여 환자의 마취상태를 확인하여야 하고, 충분히 마취가 이루어진 상태에서 시술이 이루어지도록 함으로써 수술 중 각성에 의해 환자가 정신적인 고통을 받는 문제 등이 발생되지 않도록 해야 한다.

현재 이러한 용도로 사용되고 있는 종래의 마취심도 센서는 생체신호를 센싱하는 전극에는 전도성 재질이 사용되는데 피부에의 부착도를 위해 유연성이 있는 재질이 사용된다. 특히 피부에 점착력이 있고 유연성이 있는 겔 형태의 재질이 사용되는데, 겔 형태의 재질은 금속과 달리 재질 전체가 전도성을 갖는 것이 아니라 전도성을 갖는 성분이 조합되어 제조되다보니 부분적으로 전도성에 편차가 생기고 이 때문에 생체신호의 수집효율이 떨어지거나 정확도가 저하되는 문제가 있다.

출원번호:10-2010-0035977 (등록번호:10-1079785, 발명의 명칭:마취심도 지표 산출을 위한 뇌전도 분석 장치)

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 종래 생체신호 수집용 전극의 불균일한 전도성에 의한 생체신호 수집 효율의 저하를 극복하고 수집되는 생체신호의 정확도를 향상시킬 수 있는 마취심도 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 마취심도 센서는 전기회로가 마련되는 스트랩과, 상기 스트랩에 구비되는 센싱부를 포함하여 구성되되; 상기 센싱부는 상기 스트랩에 부착되는 제1하이드로겔층과, 상기 제1하이드로겔층에 부착되는 금속박막과, 상기 금속박막에 부착되어 피측정자의 피부에 부착되는 제2하이드로겔층으로 구성된다.

여기서, 상기 금속박막은 그 재질이 주석, 백금, 구리, 은, 알루미늄 중 어느 하나로 구성된다.

그리고, 상기 센싱부 주변의 스트랩에는 점착패드가 구비된다.

또한, 상기 센싱부는 다수의 전극으로 이루어지되; 상기 다수의 전극은 접지전극과, 상기 접지전극에 이격되게 설치되는 기준전극과, 상기 접지전극과 기준전극이 사이에 위치되도록 접지전극과 기준전극 양 옆에 각각 설치되는 제1,2측정전극으로 구성된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 마취심도 센서는 전극을 하이드로겔로 채용하고 하이드로겔을 두 개층으로 구성한 후 제1하이드로겔층과 제2하이드로겔층에 금속박막을 삽입함으로써 생체신호 수집효율을 높일 수 있는 이점이 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 의한 마취심도 센서를 보인 도.
도 2는 본 발명에 의한 마취심도 센서의 단면을 보인 도.
도 3은 생체신호 수집효율을 보인 그래프로서, (a)는 본 발명에 의한 마취심도 센서를 착용한 경우이고, (b)는 종래기술에 따른 마취심도 센서를 착용한 경우.

이하, 본 발명에 의한 마취심도 센서의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 의한 마취심도 센서를 보인 도이고, 도 2는 본 발명에 의한 마취심도 센서의 단면을 보인 도이다.

그리고, 도 3은 생체신호 수집효율을 보인 그래프로서, (a)는 본 발명에 의한 마취심도 센서를 착용한 경우이고, (b)는 종래기술에 따른 마취심도 센서를 착용한 경우이다.

본 발명에 의한 마취심도 센서는 스트랩(10)과, 상기 스트랩(10)에 구비되는 센싱부(20)를 포함하여 구성된다.

상기 스트랩(10)은 센서의 베이스 역할을 하는 것으로서, 생체신호를 센싱하여 전달하는 전기회로(11)가 마련되고, 피측정자의 피부에 부착되는 점착패드(12)가 구비된다.

이러한 스트랩(10)은 절연이 가능한 재질로 제작되어야 하고, 인체 특히 본 발명의 마취심도 센서가 부착되는 인체의 머리 부분 특성을 고려하여 그 재질을 선택하여야 한다. 즉, 스트랩(10)은 머리 부분이 평탄하지 않고 굴곡진 면을 갖고 있다는 점을 감안하여 유연성이 있어서 휨이나 절곡이 자유로운 재질을 선택해야 한다.

상기 전기회로(11)는 전기적 신호로 발생하는 생체신호를 센싱하고 이를 수집하여 생체신호를 활용하는 기기로 전달될 수 있도록 한다. 이러한 전기회로(11)는 스트랩(10)의 휘어짐에 손상되지 않도록 박막 도선의 형태로 구성하는 것이 바람직하다.

상기 점착패드(12)는 인체 점착성이 높아서 이마나 두피와 같은 피부 표면에 잘 부착됨과 아울러 잘 떼어낼 수 있는 재질을 선택해야 하며, 자주 붙였다가 떼어내더라도 인체에 대한 자극성이 낮은 재질을 채택하여 제작하는 것이 바람직하다.

이러한 점착패드(12)는 스트랩(10)의 전면적에 걸쳐 구비되는 것은 아니고, 센싱부(20) 주변에 구비하여 센싱부(20)가 피측정자의 피부에 잘 밀착될 수 있도록 도움을 준다.

상기 센싱부(20)는 다수의 전극으로 이루어지는 것으로서, 접지전극(21)과 기준전극(22), 그리고 상기 접지전극(21)과 기준전극(22)이 사이에 위치되도록 접지전극(21)과 기준전극(22) 양 옆에 각각 설치되는 제1,2측정전극(23,24)으로 구성된다.

상기 접지전극(21)은 생체신호 측정시 피측정자의 전기적인 안전을 위하여 신체의 일부분에 접촉되어 피측정자를 접지상태로 유지한다. 즉 접지전극(21)은 생체신호 측정시 이상전압에 의한 안전사고를 방지하고, 고장전류가 발생할 경우에 이를 인체 외부로 신속하게 방류시켜 이상전위 상승을 억제함으로써 피측정자의 전기적 안전을 도모하는 기능을 수행한다.

상기 기준전극(22)은 생체신호 측정의 기준이 되는 전극으로, 제1,2측정전극(23,24)과의 전위차를 측정하기 위한 기준으로 구비된 것이다. 이러한 기준전극(22)은 접지전극(21)과 일정거리 이격되게 설치된다.

상기 제1측정전극(23)은 인체의 머리 부분에 부착되어 마취가 이루어지거나 마취가 이루어지는 과정 중의 생체신호를 센싱하는 것으로서, 머리에서 발생되는 뇌파를 측정 검출한다. 이러한 제1측정전극(23)은 기준전극(22)의 양쪽 옆 중 어느 한 곳에 설치하되, 접지전극(21)과 멀리 떨어진 곳에 설치한다.

상기 제2측정전극(24)은 제1측정전극(23)과 마찬가지로 인체의 머리 부분에 부착되어 마취가 이루어지거나 마취가 이루어지는 과정 중의 생체신호를 센싱하는 것으로서, 머리에서 발생되는 뇌파를 측정 검출한다.

측정전극은 생체신호를 측정 검출하는 기능을 수행하므로 보다 넓은 범위에서 생체신호를 수집하여 분석하는 것이 측정의 정밀성이나 효율성 등을 생각할 때 더 유리하다. 따라서, 가급적 제2측정전극(24)은 상기 제1측정전극(23)과 멀리 떨어지도록 설치한다. 즉 제2측정전극(24)은 상기 접지전극(21)의 양쪽 옆 중 어느 한 곳에 설치하되, 상기 제1측정전극(23)과 멀리 떨어진 곳에 설치한다.

위와 같이 다수의 전극으로 이루어진 센싱부(20)는 도 1a와 도2에 도시된 것처럼 적층된 제1하이드로겔층(20a)과 금속박막(20b) 및 제2하이드로겔층(20c)으로 구성된다. 즉 접지전극(21)과 기준전극(22) 및 제1,2측정전극(23,24)들은 제1하이드로겔층(20a)과 금속박막(20b) 및 제2하이드로겔층(20c)이 상하방향으로 적층되어 이루어진다.

앞서 설명한 바와 같이 종래에는 하나의 하이드로겔층을 이용하였으나 전극에 사용되는 하이드로겔층 내의 전도성 차이에 따라 수집되는 생체신호의 세기에 차이가 있고 전도성이 약한 부분에서는 생체신호의 수집효율 및 정확도가 떨어지는 문제가 있었다.

이러한 전도성의 차이를 보완하기 위해 본원발명은 하이드로겔층을 두 개층으로 구성한 후 중간에 금속박막(20b)을 삽입함으로써 제2하이드로겔층(20c)에서 수집되는 생체신호가 금속박막(20b)에 전달되고 금속박막(20b) 내에서 균일한 전위를 형성한 후 제1하이드로겔층(20a)로 전달됨으로써 종래 전도성의 불균일성을 개선하는 효과를 발생시킨다. 물론 두 개의 하이드로겔층을 접합하여도 전도성 균일도를 일부 개선할 수는 있으나 중간에 기포나 접촉불량에 의해 수집효율일 떨어지는 문제가 발생하므로 금속박막(20b)은 두 개층의 접촉을 원활히 하는 역할도 수행할 수 있다.

상기 제1하이드로겔층(20a)은 스트랩(10)의 저면에 부착된다.

상기 금속박막(20b)은 제1하이드로겔층(20a)의 저면에 부착되는 것으로서, 그 재질은 주석, 백금, 구리, 은, 알루미늄 중 어느 하나로 구성한다. 물론, 금속박막(20b)의 재질이 상기한 재질들로만 한정되는 것은 아니고 전도성 금속은 다른 것도 가능하다.

상기 제2하이드로겔층(20c)은 금속박막(20b)의 저면에 부착된다. 하이드로겔은 피부에 점착력이 우수하고 피부에 부착시 피부자극으로 인한 문제가 발생되지 않으며 수회 점착 및 탈착을 하더라도 우수한 점착력으로 피부에 잘 부착되기 때문에 생체신호 측정 및 수집에 유리하다.

이와 같이 본 발명은 하이드로겔층을 두 개층으로 구성하고 그 사이에 금속박막(20b)을 삽입함으로써 종래 전도성의 불균일성을 해소할 수 있고 더 나아가 제1하이드로겔층(20a)과 제2하이드로겔층(20c) 사이에 기포나 부접촉 등과 같은 생체신호 수집을 저해하는 요소가 개재되는 것을 방지하여 생체신호 수집효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 의한 마취심도 센서를 착용하고 측정한 경우(a)와 종래의 마취심도 센서를 착용하고 측정한 경우(b)를 보인 도 3의 그래프를 통해 본 발명의 생체신호 수집효율을 확인할 수 있다.

도 3의 그래프를 설명하면, X축은 시간을 나타내고 Y축은 마취심도를 나타낸다. 그리고, 가장 위쪽의 보라색 그래프가 마취심도를 보이는 것이고, 그 아래의 분홍색 그래프가 CAI지수를 보이는 것이며, 그 아래의 녹색 그래프가 새넌 엔트로피 지수를 보이는 그래프이고, 가장 아래쪽의 검은색 그래프가 EMG신호를 보인 그래프이다.

이러한 도 2에서 X축 기준으로 200 내외가 마취 전(즉, 뇌 활성화 상태)의 생체신호를 보여주는데, 활성상태에서는 고주파 신호가 주로 나오기 때문에 마취심도를 보다 정밀하게 측정하기 위해서는 고주파 신호의 수집이 중요하다.

도 3의 (a)와 (b)를 비교해보면, X축 기준으로 200 이내에서 (a)의 CAI 그래프와 새넌 엔트로피 지수 그래프가 (b)의 CAI 그래프와 새넌 엔트로피 지수 그래프보다 대략 10% 이상 높은 것을 알 수 있다. 이것은 본 발명에 의한 마취심도 센서를 착용한 경우가 종래의 마취심도 센서를 착용한 경우보다 높은 생체신호 수집효율을 보여주고 있다.

10: 스트랩 11: 전기회로
12: 점착패드 20: 센싱부
20a: 제1하이드로겔층 20b: 금속박막
20c: 제2하이드로겔층 21: 접지전극
22: 기준전극 23: 제1측정전극
24: 제2측정전극

Claims (4)

1. 전기회로(11)가 마련되는 스트랩(10)과, 상기 스트랩(10)에 구비되는 센싱부(20)를 포함하여 구성되되,
   상기 센싱부(20)는 상기 스트랩(10)에 부착되는 제1하이드로겔층(20a)과, 상기 제1하이드로겔층(20a)에 부착되는 금속박막(20b)과, 상기 금속박막(20b)에 부착되어 피측정자의 피부에 부착되는 제2하이드로겔층(20c)으로 구성된 것을 특징으로 하는 마취심도 센서.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 금속박막(20b)은 그 재질이 주석, 백금, 구리, 은, 알루미늄 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 마취심도 센서.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 센싱부(20) 주변의 스트랩(10)에는 점착패드(12)가 구비된 것을 특징으로 하는 마취심도 센서.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 센싱부(20)는 다수의 전극으로 이루어지되,
   상기 다수의 전극은 접지전극(21)과;
   상기 접지전극(21)에 이격되게 설치되는 기준전극(22)과;
   상기 접지전극(21)과 기준전극(22)이 사이에 위치되도록 접지전극(21)과 기준전극(22) 양 옆에 각각 설치되는 제1,2측정전극(23,24)으로 구성된 것을 특징으로 하는 마취심도 센서.

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