KR20220080966A - 웨어러블 심전도 전극 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 심전도를 측정하기 위한 웨어러블 심전도 전극을 개시한다. 본 발명의 웨어러블 심전도 전극은 신축성이 있는 플렉시블 베이스와, 플렉시블 베이스의 아랫면에 부착되어 있으며 체표면에 부착되는 실리콘 점착제 시트와, 플렉시블 베이스와 실리콘 점착제 시트를 관통하도록 결합되어 있는 복수의 전극을 포함한다. 또한, 실리콘 점착제 시트는 플렉시블 베이스의 아랫면에 부착되어 있는 플렉시블 시트와, 플렉시블 시트의 아랫면에 도포되어 있는 실리콘 점착제로 이루어진다. 실리콘 점착제 시트에 땀의 배출을 위하여 복수의 통기구멍이 더 형성되어 있다. 본 발명에 의하면, 실리콘 접착제가 적절한 접착력으로 체표면에 부착되는 것에 의해 끈적거림 및 떼어낼 때 통증이 방지되어 사용 편의성을 향상시킬 수 있다. 또한, 피부자극과 체내독성이 적은 실리콘 접착제의 특성과 통기구멍들에 의해 통기성이 향상되어 장시간 사용 시에도 피부질환을 예방할 수 있다.

Description

웨어러블 심전도 전극{WEARABLE ELETROCARDIOGRAPH ELECTRODE}
본 발명은 심전도(Electrocardiogram(ECG)/Elektrokardiogramm(EKG))를 측정하기 위한 심전도 전극에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨어러블 심전도 전극에 관한 것이다.
이 성과는 2019년도 중기부(중소벤처기업부)의 지원을 받아 수행된 규제자유특구혁신사업육성 실증 및 기술개발 사업의 성과임(No.P0011352)
[과제번호] : P0011352
[부처명] : 중소벤처기업부
[과제관리(전문)기관명] : 한국산업기술진흥원
[연구사업명] : 규제자유특구혁신사업육성 실증 및 기술개발 사업
[연구과제명] : 알고리즘 중심의 의료 웰니스 정보 서비스·기기 개발 플랫폼 실증
[기여율] : 1/1
[과제수행기관명] : (주)씨유메디칼시스템
[연구기간] : 2019.08.09~2021.08.08
웨어러블 디바이스(Wearable device)는 사용자가 착용할 수 있는 컴퓨터를 의미하며, 웨어러블 컴퓨터(Wearable computer), 웨어러블 센서(Wearable sensor), 웨어러블 등으로 부르고도 있다. 웨어러블 디바이스는 사용자가 거부감 없이 신체의 일부처럼 항상 착용하고 사용할 수 있으며, 인간의 능력을 보완하거나 배가시키는 것이 목표이다. 최근 헬스케어 산업(Healthcare industry)이 빠른 속도로 발전하면서 사용자가 착용하는 혈압측정기, 심박모니터, 제세동기, 심전계 등 다양한 헬스케어 웨어러블 디바이스가 활발히 개발되고 있다.
심전계(Eletrocardiograph)는 심장의 활동 전류, 즉 심장 근육 활동으로 발생하는 기전력을 묘사하기 위하여 심전도 유도법(ECG/EKG lead placement)에 따라 체표면에 전극들을 부착시키고, 두 전극 간의 전위차 또는 체표면상 한 점의 전위 변화를 전극으로 유도하여 신호를 증폭한 후 그래프나 곡선으로 기록하는 의료기기이다. 이러한 심전도 전극은 심전도 패드(Pad) 또는 심전계 전극이라 부르고도 있다.
한국 등록특허 제10-0695152호 '심전도 측정용 전극 및 그를 포함하는 심전도 측정 장치'는 심전도 신호를 측정하는 신호 검출부와, 신호 검출부의 일면에 도포되어 있고 피부 접착성 및 전기 전도성을 갖는 전해질 젤 조성물과, 신호 검출부와 전기적으로 연결되는 컨트롤러 연결부를 포함한다. 또한, 피부와 접착되는 접착부가 신호 검출부의 타면에 추가로 결합될 수 있다. 접착부는 한쪽 면에 접착 성분이 도포되어 있는 부직포로 구성되어 있다. 접착부는 전해질 젤 조성물에 의한 심전도 전극의 접착 시 신체 활동에 의해 전해질 젤 조성물이 피부로부터 탈락하는 것을 방지한다. 위 특허문헌들에 개시되어 있는 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.
상기한 바와 같은 심전도 전극은 전해질 젤 조성물, 예를 들면 히드로젤(Hydrogel)이나 접착부의 접착에 의해 체표면에 부착하는 습식 전극으로 끈적거림으로 인해 착용자에게 불쾌감을 주고, 떼어낼 때 접착력에 의해 통증을 유발시키는 문제가 있다. 특히, 접착 성분은 장시간 사용 시 발진, 가려움증 등의 피부질환을 발생시키는 원인이 되는 문제가 있다. 전해질 젤 조성물은 건조, 전도체 붕괴 등으로 인한 신호의 품질 저하를 발생시키는 문제가 있다. 이와 같이 전해질 젤 조성물은 장시간 사용이 부적합하기 때문에 웨어러블에 사용하기 매우 곤란한 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 심전도 전극의 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 발명의 목적은, 실리콘 접착제에 의해 체표면에 부착되어 끈적거림 및 떼어낼 때 통증이 방지되어 사용 편의성을 향상시킬 수 있는 새로운 웨어러블 심전도 전극을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 피부자극과 체내독성이 적은 실리콘 접착제와 통기성(Air permeability)의 향상에 의해 장시간 사용 시에도 피부질환을 예방할 수 있는 새로운 웨어러블 심전도 전극을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 웨어러블 심전도 전극이 제공된다. 본 발명에 따른 웨어러블 심전도 전극은, 신축성이 있는 플렉시블 베이스와; 플렉시블 베이스의 아랫면에 부착되어 있으며, 체표면에 부착되는 실리콘 점착제 시트와; 플렉시블 베이스와 실리콘 점착제 시트를 관통하도록 결합되어 있는 복수의 전극을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 웨어러블 심전도 전극에 있어서, 실리콘 점착제 시트는 플렉시블 베이스의 아랫면에 부착되어 있는 플렉시블 시트와, 플렉시블 시트의 아랫면에 도포되어 있는 실리콘 점착제로 이루어진다. 실리콘 점착제 시트에 땀의 배출을 위하여 복수의 통기구멍이 더 형성되어 있다.
본 발명에 따른 웨어러블 심전도 전극은, 실리콘 접착제가 적절한 접착력으로 체표면에 부착되는 것에 의해 끈적거림 및 떼어낼 때 통증이 방지되어 사용 편의성을 향상시킬 수 있는 유용한 효과가 있다. 또한, 피부자극과 체내독성이 적은 실리콘 접착제의 특성과 통기구멍들에 의해 통기성이 향상되어 장시간 사용 시에도 피부질환을 예방할 수 있는 유용한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 웨어러블 심전도 전극을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 웨어러블 심전도 전극을 분리하여 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 웨어러블 심전도 전극을 부분적으로 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 웨어러블 심전도 전극을 나타낸 평면도이다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들과 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다. 본 발명을 설명하는 데 있어서 도면에 도시되어 있는 구성 요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되거나 단순화되어 나타날 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
이하, 본 발명에 따른 웨어러블 심전도 전극에 대한 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 웨어러블 심전도 전극(10)은 신축성이 있는 플렉시블 베이스(Flexible base: 20)와 실리콘 점착제 시트(Silicone adhesive sheet: 30)를 구비한다. 플렉시블 베이스(20)는 유연하게 변형되는 것에 의해 체표면에 쉽게 밀착시켜 부착시킬 수 있다. 플렉시블 베이스(20)는 폴리우레탄 박막(Polyurethane thin film), 유연한 폴리에틸렌 폼(Polyethylene(PE) foam)과 같은 플렉시블 플라스틱 시트(Flexible plastic sheet) 또는 필름(Film)으로 구성될 수 있다.
도 1 내지 도 4를 모두 참조하면, 실리콘 점착제 시트(30)는 플렉시블 베이스(20)의 아랫면에 부착되어 있다. 실리콘 점착제 시트(30)는 표면적은 플렉시블 베이스(20)의 표면적보다 넓게 형성되어 있다. 실리콘 점착제 시트(30)는 플렉시블 시트(Flexible sheet: 32)와, 플렉시블 시트(32)의 아랫면에 도포되어 있는 실리콘 점착제(34)로 구성되어 있다. 플렉시블 시트(32)는 유연하게 변형되는 것에 의해 체표면에 쉽게 밀착시켜 부착킬 수 있도록 두께 약 0.2mm 이내의 폴리우레탄 박막(Polyurethane thin film)으로 구성될 수 있다. 실리콘 점착제(34)는 실리콘 고무(Silicone rubber)에 실리콘 수지(Silicone resin)를 접착 부여제로 사용하여 필요한 점착 특성을 얻을 수 있다. 이러한 실리콘 점착제(34)는 피부자극과 체내독성이 적으면서도 적절한 점착력을 유지하고, 피부에서 떼어낼 때 잔류물이 없도록 충분한 응집 강도(Cohesive strength)를 보유한다.
복수의 관통구멍(24, 36)이 플렉시블 베이스(20)와 플렉시블 점착제 시트(30) 각각에 서로 정렬되도록 형성되어 있다. 복수의 통기구멍(38)이 습기, 즉 땀을 원활하게 배출할 수 있도록 플렉시블 베이스(20)와 실리콘 점착제 시트(30)에 형성되어 있다. 통기구멍(38)들 각각은 약 2mm의 직경으로 형성되어 있다. 통기구멍(38)들 사이의 간격은 약 5mm로 유지되어 있다. 통기구멍(38)들을 통한 땀의 배출에 의해 피부의 폐색성(Occlusivity)을 낮춰 피부질환을 예방해 준다.
본 발명에 따른 웨어러블 심전도 전극(10)은 플렉시블 베이스(20)와 실리콘 점착제 시트(30)에 결합되어 있는 복수의 전극(40)을 구비한다. 전극(40)들은 은-염화은 전극(Silver/Silver Cloride(Ag/AgCl) electrode), 메탈라이지드 전극(Metallized electrode)으로 구성될 수 있다. 도 1, 도 2와 도 4에 전극(40)들은 세 개가 대략 삼각형의 꼭지점을 형성하도록 배치되어 있는 것이 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것으로, 전극(40)들의 개수 및 위치는 필요에 따라 적절하게 변경될 수 있다.
도 2와 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 전극(40)들 각각은 관통구멍(22, 38)들을 통하여 결합되어 있는 스터드 터미널(Stud terminal: 42)과 소켓 터미널(Socket terminal: 44)로 구성되어 있다. 스터드 터미널(42)은 체표면에 밀착되도록 실리콘 점착제 시트(30)의 아랫면에 배치되어 있는 디스크(Disk: 42a)와, 관통구멍(38)들을 통과하도록 디스크(42a)의 윗면 가운데에 돌출되어 있는 볼 스터드(Ball stud: 42b)로 구성되어 있다. 소켓 터미널(44)은 플렉시블 베이스(20)의 윗면에 배치되어 있으며 볼 스터드(42b)가 결합되도록 형성되어 있는 소켓(44a)을 갖는다. 소켓 터미널(44)은 소켓 터미널(44)로부터 입력되는 신호를 처리하여 심전도를 측정하는 심전도 센서(ECG/EKG sensor)나 컨트롤러(Controller)에 연결된다. 하이드로젤(46)이 체표면과의 점착력을 높일 수 있도록 디스크(42a)의 아랫면에 도포되어 있다.
본 발명에 따른 웨어러블 심전도 전극(40)에 있어서, 스터드 터미널(42)은 스냅 버튼(Snap button)의 포스트(Post) 또는 수 버튼(Male button)과 유사하게 구성되어 있고, 소켓 터미널(44)은 포스트와 한 쌍으로 결합되는 스냅 버튼의 스터드(Stud) 또는 암 버튼(Female button)과 유사하게 구성되어 있다. 따라서 전극(40)들 각각의 볼 스터드(42b)는 스냅 버튼과 같이 소켓(44a)의 탄성변형에 의해 쉽게 결합할 수 있다.
도 1 내지 도 4를 다시 참조하면, 본 발명에 따른 웨어러블 심전도 전극(10)은 실리콘 점착제 시트(30)와 스터드 터미널(42)을 덮어 보호할 수 있도록 부착되어 있는 이형 시트(Release sheet: 50)를 더 구비한다. 이형 시트(50) 또는 이형 필름(Release film)은 이형제를 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름(Polyethylene terephthalate(PET) film), 종이 등에 코팅(Coating)하여 제조할 수 있다. 이형 시트(50)는 실리콘 점착제(34)와 하이드로젤(46)을 보호한다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 웨어러블 심전도 전극(10)에 있어서 플렉시블 베이스(20)와 실리콘 점착제 시트(30)는 체표면의 굴곡이나 움직임에도 우수한 점착성을 유지하고, 실리콘 점착제(34)는 피부자극이나 체내독성이 없기 때문에 오랜 시간 간편하게 부착하여 사용할 수 있다.
한편, 세 개의 전극(40)은 대략 삼각형상을 이루도록 배치되어 한 번에 컨트롤러 또는 심전도 센서와 간편하게 연결할 수 있다. 따라서 종래에 세 개의 전극 각각을 컨트롤러와 개별적으로 연결해야 하는 번거로움을 해결할 수 있다. 또한, 플렉시블 베이스(20)는 피부밀착성을 높이면서도 전극(40)들 각각을 컨트롤러와 연결 시 플렉시블 시트(32)의 찢어지는 것을 방지해 준다.
이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
10: 웨어러블 심전도 전극 30: 실리콘 점착제 시트
32: 플렉시블 시트 34: 실리콘 점착제
38: 통기구멍 40: 전극
42: 스터드 터미널 44: 소켓 터미널
46: 하이드로젤 50: 이형 시트

Claims (5)

  1. 신축성이 있는 플렉시블 베이스와;
    상기 플렉시블 베이스의 아랫면에 부착되어 있으며, 체표면에 부착되는 실리콘 점착제 시트와;
    상기 플렉시블 베이스와 상기 실리콘 점착제 시트를 관통하도록 결합되어 있는 복수의 전극을 포함하는 웨어러블 심전도 전극.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 플렉시블 베이스는 폴리우레탄 박막으로 이루어지고, 상기 실리콘 점착제 시트는 상기 플렉시블 베이스의 아랫면에 부착되어 있는 플렉시블 시트와, 상기 플렉시블 시트의 아랫면에 도포되어 있는 실리콘 점착제로 이루어지는 웨어러블 심전도 전극.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 실리콘 점착제 시트에 땀의 배출을 위하여 복수의 통기구멍이 더 형성되어 있는 웨어러블 심전도 전극.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복수의 전극은,
    상기 플렉시블 베이스를 관통하도록 결합되어 있으며, 상기 실리콘 점착제 쪽에 노출되는 소켓이 형성되어 있는 스냅 소켓과;
    상기 실리콘 점착제 시트를 관통하도록 결합되어 있고, 상기 체표면에 밀착되는 디스크와, 상기 소켓에 결합되도록 상기 디스크의 윗면 가운데에 돌출되어 있는 볼 스터드를 갖는 스냅 스터드로 이루어지는 웨어러블 심전도 전극.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 디스크의 아랫면에 도포되어 있는 하이드로젤과, 상기 실리콘 점착제 시트와 상기 하이드로젤을 덮도록 부착되어 있는 이형 시트를 더 구비하는 웨어러블 심전도 전극.
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