KR20220121740A - 근전도 센서 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 근전도 센서 시스템은 비전도성 원단으로 이루어지는 기재, 기재 위에 형성되어 있으며 전도성 원단으로 이루어지는 배선, 상기 배선의 일단에 연결되어 있는 연결 단추를 포함하고, 배선은 반복적으로 굽어져 형성된다.

Description

근전도 센서 시스템{ELECTROMYOGRAPHY SENSOR SYSTEM}

본 발명은 근전도 센서에 관한 것으로, 특히 천을 기반으로 하는 근전도 센서 시스템에 관한 것이다.

근전도 신호는 근육의 근육의 움직임 정보를 가장 직접적으로 읽어낼 수 있는 생체 신호 중 하나로 근전도 센서는 의료 또는 연구 분야에서 운동 능력을 평가하는 목적으로 제한적으로 사용되다가 현재는 로봇 제어, 일상적 모니터링 그리고 인간 기계 인터페이스 등 더욱 넓은 분야로 확장되고 있다. 따라서 장기간 착용한 상태에서 착용자에게 불편함을 주지 않고 안정적으로 신호를 측정할 수 있는 센서 시스템에 대한 요구가 증가하고 있다.

근전도에 널리 사용되는 습식 전극이나 금속 기반 건식 전극은 우수한 성능을 보이지만 피부 형상에 따라 변화할 수 없거나 피부 발진을 일으킬 가능성이 존재해 착용자의 불편함을 유발한다. 또한 기존의 근전도 센서는 센서의 형상에 센서를 어디에 위치시켜야 하는지에 대한 정보가 포함되어 있지 않아 운동역학적 지식이나 해부학적 지식이 없는 사람에게는 전극을 배치하는데 어려움이 있을 수 있다. 센서의 위치는 센서 신호의 품질에 영향을 미치기 때문에 이는 센서 활용에 단점으로 작용할 수 있다. 따라서 착용하기 편하면서도 센서 배치가 쉽게 이루어 질 수 있는 센서 시스템이 필요하다.

최근 천을 기반으로 한 장기간 착용을 목적으로 하는 근전도 센서 시스템이 연구 분야에서 많이 소개되고 있다. 천의 경우 착용자의 체형에 따라 변형될 수 있기 때문에 착용자에게 편안함을 줄 수 있다. 그리고 특히 옷 형태로 제작될 경우 센서의 배치가 착용함을 통해서 이루어 질 수 있기 때문에 쉽게 전극을 최적의 위치에 배치시킬 수 있다.

근전도 센서의 신호 품질을 향상시키기 위해서는 전극이 측정하고자 하는 근육 위의 피부에 밀착되어 그 상태를 유지할 수 있도록 하는 것이 중요하다. 대표적으로 땀, 그리고 움직임이나 주변과의 상호작용으로 압박력이 변하는 상황이 피부 밀착을 방해하는 요소이다. 기존에 널리 사용되는 전극의 경우 땀에 노출되면 땀을 흡수하지 못해 땀으로 이루어진 층이 형성되며 주변 전극들끼리 전기적인 합선이나 누화가 일어날 수 있다. 또한 전극이 물리적으로 미끄러지면 전극의 위치가 변할 수도 있다. 압박력이 변하는 경우도 접촉 조건을 변화시키며 신호에 영향을 줄 수 있다.

특히 센서와 피부 사이에 공기층이 존재할 경우 공기층의 높은 임피던스로 인해 전체적인 피부-전극 임피던스를 증가시킬 뿐 아니라, 압박력이 변함에 따라 공기층의 형상이 변화하면서 임피던스가 큰 폭으로 변화하는 문제점을 가져올 수도 있다. 따라서 이러한 문제를 해결하면서 항상 피부에 밀착될 수 있는 전극, 센서를 제작하는 것이 필요하다.

그러나, 근육 위치 및 체형은 동일하지 않으며, 착용할 사람에 따라서 다르다. 따라서, 착용할 사람의 근육 위치 및 체형에 따라 근전도 센서가 용이하게 맞춤 설계되는 것이 필요하다.

따라서, 본 발명은 신축성 및 유연성을 가지는 원단을 사용하여 편안한 착용감을 주고 다양한 환경에서도 높은 피부 밀착성을 갖도록 하는 근전도 센서 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 근전도 센서 시스템은 비전도성 원단으로 이루어지는 기재, 기재 위에 형성되어 있으며 전도성 원단으로 이루어지는 배선, 배선의 일단에 연결되어 있는 연결 단추를 포함하고, 배선은 반복적으로 굽어져 형성된다.

상기 연결 단추에 전기적으로 결합되는 전극부를 더 포함하고, 전극부는 연결 단추가 삽입되는 구멍을 가지는 제1 고리 및 제2 고리를 포함하는 금속고리, 제1 고리 및 제2 고리 사이에 끼여 고정되는 흡수부, 흡수부 및 금속고리를 덮어 보호하며 전도성 원단으로 이루어지는 보호막을 포함할 수 있다.

상기 흡수부는 전도성 및 흡수성을 가지는 물질로 이루어질 수 있다.

상기 흡수부는 탄성을 가지는 경질 폼으로 이루어질 수 있다.

상기 배선의 일단에 배선의 폭보다 넓은 폭으로 연결되어 있는 제1 배선 패드, 배선의 타단에 배선의 폭보다 넓은 폭으로 연결되어 있는 제2 배선 패드를 포함할 수 있다.

상기 연결 단추는 제2 배선 패드와 중첩하며, 제2 배선 패드 하부 및 상부에 각각 위치하는 제1 부분과 제2 부분을 포함하고, 제1 부분은 제2 배선 패드를 관통하여 제2 부분에 끼워 결합되며, 제2 부분은 기재보다 돌출될 수 있다.

상기 기재 및 배선은 레이저로 가공할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 근전도 센서 세스템은 기재 및 배선으로 이루어진 배선부를 포함하는 근전도 센서 시스템에 있어서, 근전도 센서 시스템은 서로 중첩하여 형성되어 있는 복수의 배선부를 포함하고, 복수의 배선부는 서로 다른 길이의 배선을 포함하되, 배선은 반복적으로 굽어져 형성된다.

각각의 상기 배선부는 배선의 일단에 배선의 폭보다 넓은 폭으로 연결되어 있는 제1 배선 패드, 배선의 타단에 배선의 폭보다 넓은 폭으로 연결되어 있는 제2 배선 패드를 포함하고, 제1 배선 패드는 서로 중첩하지 않고 이웃하여 위치할 수 있다.

상기 2 배선 패드와 전기적으로 연결되어 기재보다 돌출되어 있는 연결 단추를 더 포함할 수 있다.

상기 연결 단추에 전기적으로 결합되는 금속고리, 금속고리에 끼워져 고정된 흡수부, 흡수부를 덮어 보호하며 전도성 원단으로 이루어지는 보호막을 더 포함할 수 있다.

상기 흡수부는 전도성 및 흡수성을 가지는 물질로 이루어질 수 있다.

각각의 배선부는 배선의 길이가 가장 긴 배선부가 가장 아래에 위치하고, 순차적으로 길이가 짧아지도록 배선부가 적층되어 배선의 길이가 가장 짧은 배선부가 가장 위쪽에 위치할 수 있다.

상기 가장 길이가 긴 배선을 포함하는 배선부 아래에 위치하여, 적층된 배선부의 단차를 보상하는 단차 보상부를 더 포함할 수 있다.

상기 단차 보상부는 비전도성 원단으로 이루어질 수 있다.

상기 기재는 비전도성 원단으로 이루어지고, 배선은 전도성 원단으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서와 레이저를 이용하여 근전도 센서 시스템을 제작하면, 다양한 형태의 근전도 센서용 배선 및 다양한 의복 패턴을 함께 형성함으로써 제작 공정을 간소화할 수 있다.

또한, 본 발명의 근전도 센서용 시스템은 사용자의 체형에 따라 다양한 형태로 제작 가능하고, 임피던스 변화를 줄여 측정 신뢰도가 향상된 근전도 센서 시스템을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근전도 센서의 개략적인 배치도이다.
도 2는 도 1의 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라서 배선부를 제작하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 근전도 센서 시스템의 개략적인 단면도이다.
도 6은 도 5의 전극부의 개략적인 단면도이다.
도 7은 도 5의 전극부의 개략적인 분해도이다.
도 8은 외력에 따른 전극 임피던스 변화를 측정한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 근전도 센서의 흡수부에 따른 임피던스 변화를 측정한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 근전도 센서를 이용하여 EMG 신호를 측정한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 근전도 센서를 도시한 도면이다.
도 12는 도 11에 포함된 제1 배선부의 배치도이다.
도 13는 도 11에 포함된 제2 배선부의 배치도이다.
도 14는 도 11에 포함된 제3 배선부의 배치도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 근전도 센서 시스템의 개략적인 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발 명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근전도 센서의 개략적인 배치도이고, 도 2는 도 1의 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 근전도 센서 시스템(100)은 기재(21), 기재(21) 위에 형성되어 있는 배선(22), 배선(22)의 일단에 연결되어 있는 연결 단추(23)를 포함한다.

기재(21)는 비전도성 원단으로 이루어지며, 배선(22)은 전도성 원단으로 이루어진다.

비전도성 원단은 절연성을 가지며, 의복으로 사용 가능한 모든 원단이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 고신축성 및 스판덱스 혼방 원단 등의 착화감이 우수한 원단일 수 있다. 전도성 원단은 전도성 금속사가 포함된 원단으로, 예를 들어 소시텍스의 은도금된 나일론사로 직조된 원단일 수 있다.

배선(22)은 레이저 커팅으로 형성될 수 있다. 배선(22)은 반복적으로 굽어져, 지그재그 형태를 가질 수 있으며, 배선(22)의 끝단에는 외부 단자와 연결하기 위한 제1 배선 패드(24)와 제2 배선 패드(25)가 형성되어 있다. 배선(22)을 반복적으로 굽혀 지그재그 형태로 형성하면, 기재(21)가 변형될 때 배선(22)도 신장 및 수축하여 배선의 저항이 변화되는 것을 최소화할 수 있다. 이때, 배선(22)은 밀도가 높아 낮은 저항을 가지는 천들도 큰 폭으로 인장 되게 하면서도 저항 변화를 최소화할 수 있다.

제1 배선 패드(24)는 외부 칩의 단자와 연결되는 부분으로, 외부 칩 단자의 형태로 평면 모양이 대략 사각형일 수 있으며, 제2 배선 패드(25)는 후술하는 전극부(400)의 전극 패드가 연결되는 부분으로, 예를 들어 원형일 수 있다.

연결 단추(23)는 제2 배선 패드(25)에 위치하며, 제2 배선 패드(25)를 중심으로 하부 및 상부에 각각 제1 연결 단추의 제1 부분(2)과 제2 부분(3)이 배치되며, 제1 부분(2)과 제2 부분(3)은 제2 배선 패드(25)를 사이에 두고 제1 부분(2)이 제2 부분(3)에 끼워 결합되어 있다. 즉, 제1 부분(2)이 제2 부분(3)에 압입되면서, 제1 기재(10) 및 제2 배선 패드(25)이 관통될 수 있으며, 관통이 용이하도록 미리 제1 기재(10) 및 제2 배선 패드(25)에 관통 구멍이 형성될 수 있다.

이상 설명한 배선부의 제작 방법에 대해서 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라서 배선부를 제작하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 도 3에 도시한 바와 같이, 열접착 필름(91)을 전도성 원단(92) 및 비전도성 원단(도시하지 않음)의 일면에 열을 가하여 각각 부착한다. 열접착 필름은 55℃ 내지 75℃의 융점을 가지며, 약 0.05mm 두께의 TPU(열가소성 폴리우레탄)으로 이루어질 수 있다.

그런 다음, 도 4에 도시한 바와 같이, 전도성 원단(92)과 비전도성 원단(93)을 중첩한 후 레이저를 이용하여 전도성 원단만을 재단한다. 이때, 열접착 필름의 점착성으로 인해서 별도의 가열없이도 전도성 원단(92)은 비전도성 원단(93) 위에서 밀리지 않고 안정적으로 배치될 수 있다.

레이저 재단 후, 배선(22)이 되는 부분을 제외하고, 나머지 전도성 원단(92)을 모두 제거하여 비전도성 원단(93) 위에 전도성 원단으로 이루어지는 배선(22)을 완성한다. 이때, 레이저 열로 인해서 레이저가 지나간 자리의 열접착 필름이 녹아 전도성 원단이 비전도성 원단에 재단 부위를 따라 약하게 부착될 수 있으며, 이는 배선 이외의 전도성 원단을 제거할 때, 형성된 배선의 위치가 움직이거나 변형되는 것을 방지할 수 있다. 불필요한 부분의 전도성 원단(92) 제거시에 하부의 열접착 필름도 함께 제거될 수 있다.

한편, 배선 형성 시에, 비전도성 원단도 함께 재단할 수 있다. 즉, 레이저의 세기를 달리하여 전도성 원단만 또는 전도성 원단과 비전도성 원단을 함께 재단하여, 원하는 패턴을 형성할 수 있다. 이처럼, 레이저 세기를 조절하면 서로 다른 두께를 가지더라도 비전도성 원단 위의 전도성 원단만 제거하여 배선을 형성하거나, 전도성 원단과 비전도성 원단을 함께 절단하여 착용자의 신체에 맞는 패턴을 재단할 수 있다.

이처럼, 레이저를 이용하면 사용자의 체형에 따라 필요 치수로 비전도성 원단도 함께 재단하여 체형에 맞게 근전도 센서를 제작하는 공정을 단축하면서도 사용자의 체형에 정확하게 맞춤 제작할 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 근전도 센서 시스템의 개략적인 단면도이고, 도 6은 도 5의 전극부의 개략적인 단면도이고, 도 7은 도 5의 전극부의 개략적인 분해도이다.

도 5의 근전도 센서 시스템은 대부분 도 1 및 도 2의 근전도 시스템과 동일하므로, 다른 부분에 대해서만 구체적으로 설명한다.

도 5의 근전도 센서 시스템은 도 1에 도시한 기재(21), 기재(21) 위에 형성되어 있는 배선(22), 배선(22)의 일단에 연결되어 있는 연결 단추(23)로 이루어진 배선부(101)를 포함한다.

그리고, 배선부(101)에 연결된 전극부(400)를 더 포함한다.

전극부(400)는 배선부(101)의 연결 단추(23)에 결합됨으로써, 다른 부분보다 돌출된 형태를 가진다. 이는, 사용자의 움직임으로 인해서 압력이 변화하는 상황에서 상대적으로 돌출된 전극부(400)가 압력이 모이는 압점으로 작용하여 배선부(101)를 가압함으로써, 일정 수준 이상의 밀착력을 확보할 수 있도록 한다. 따라서, 땀의 발생, 압력 변화 등에도 임피던스 변화를 줄여준다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 전극부(400)는 배선부(101)의 연결단추(23)에 끼워지는 구멍이 형성된 금속고리(41), 금속고리(41)에 끼워진 흡수부(42), 흡수부(42) 및 금속고리(41)을 덮어 감싸는 보호막(43)을 포함한다.

금속고리(41)는 링스냅 형태로, 제1 고리(5), 제1 고리(5)에 끼워지는 제2 고리(6)를 포함한다. 제1 고리(5)의 가장자리에는 제1 고리(5)의 가장자리를 따라 홈(7)이 형성되어 있으며, 제2 고리(6)에는 홈(7)에 끼워지는 다리(8)가 형성되어 있다. 다리(8)는 홈(7)에 끼워져 고정되며, 후술하는 흡수부(42)가 함께 끼워져 고정될 수 있다.

흡수부(42)는 원 기둥 형태로 제작되어 제2 고리(6)에 끼워질 수 있다. 흡수부(42)는 제2 고리(6)가 제1 고리(5)에 끼워져 고정될 때 함께 고정될 수 있다.

흡수부(42)는 전도성을 가지며, 근전도 센서 시스템을 착용할 때, 피부에서 발생되는 땀 및 분비물을 흡수하도록 흡수성이 우수하며, 외부 압력에 대해서 탄성 및 강도를 가지는 물질로 예를 들어, 카본과 같은 전도성 물질을 포함하는 라텍스 용액에 고탄성 스폰지와 같은 경질 폼(foam)을 함침시켜 형성할 수 있다. 전도성 물질은 이에 한정되는 것은 아니며, 카본 이외에 전도성을 가지는 금속 입자 등을 포함할 수 있다. 경질 폼은 폴리에테르 폴리 우레탄 폼일 수 있다.

보호막(43)은 전도성 원단으로 이루어지며, 외부로 노출되는 흡수부(42)의 상면 및 금속링(41)의 측면 전체를 감싸 보호한다.

이처럼, 도 5 내지 도 7에서와 같이 전극부(400)를 형성하면, 사용자가 근전도 센서 시스템을 착용하고 사용할 때 발생되는 땀이 흡수부(42)에 흡수될 수 있다. 흡수부(42)에 흡수된 땀 또는 분비물은 전해질로 사용될 수 있으며, 이는 임피던스를 줄이며, 또한 임피던스의 변화 속도를 줄일 수 있다.

또한, 전극부(400)는 배선부(101)의 연결 단추(23)에 결합됨으로써, 다른 부분보다 돌출된 형태를 가진다. 이는, 사용자의 움직임으로 인해서 압력이 변화하는 상황에서 상대적으로 돌출된 전극부(400)가 압력이 모이는 압점으로 작용하여 배선부(101)를 가압함으로써 일정 수준 이상의 밀착력을 확보할 수 있도록 한다.

본 발명의 일 실시예에서와 같이 링스냅 형태의 전극부를 형성하면, 배선부의 제1 연결 단추에 쉽게 전극부를 결합하거나, 분리할 수 있다. 물론, 전극부(400)는 배선부(101)에 전도성 실로 바느질하여 고정하거나 또는 클램프로 조여서 연결될 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극부의 외력에 따른 임피던스 변화를 측정한 그래프이다.

비교예 1은 흡수부를 포함하지 않는 전극부이며, 실시예 1은 흡수부를 포함하는 전극부이다.

도 8을 참조하면, 실시예 1은 높은 압력에서 상대적으로 비교예 1보다 약간 더 높은 임피던스를 나타냈으나, 압력이 낮아지더라도 비교예 1보다 임피던스 변화량이 작아 안정적인 임피던스를 유지하는 것을 확인할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 근전도 센서의 흡수부에 따른 임피던스 변화를 측정한 그래프이다.

비교예 2, 실시예 2 내지 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 근전도 센서로, 비교예 2는 흡수부를 포함하지 않으며, 실시예 2 내지 4는 흡수부를 포함하되, 각 흡수부의 두께는 6mm로 동일하고, 각각의 지름이 12mm, 16mm, 20mm로 달리하여 각각에 흡수되는 수분의 양이 다르다. 크기에 따라 수분량은 실시예 2<실시예 3<실시예 4의 순으로 흡수되었다.

도 9를 참조할 때, 비교예 2는 수분 노출시 급격히 임피던스가 떨어지고 시간에 따라 빠르게 임피던스가 증가하는 반면, 실시예 2 내지 4은 수분 노출시 시간에 따라 임피던스가 서서히 감소하다가 서서히 증가하는 것을 알 수 있다.

한편, 실시예 3에서와 같이 상대적으로 흡수부에 흡수된 수분의 양이 많을수록, 시간에 따른 수분 변화량이 적어, 3시간, 5시간이 지나더라도 임피던스가 급격히 증가하지 않는 반면, 상대적으로 수분양이 적은 실시예 2 및 3은 실시예 4보다 빠르게 원래의 임피던스로 돌아오는 것을 알 수 있다. 이는 흡수된 수분량이 적어 상대적으로 빠르게 수분이 증가하기 때문이다. 따라서, 측정시간 내내 임피던스 변화량이 작아 측정 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

이처럼, 본 발명의 일 실시예에서와 같이 흡수부를 형성하면, 땀과 같은 수분 노출시 흡수한 수분은 전해질로 활용하여 더 낮은 임피던스를 달성할 수 있으면서도, 돌출된 구조로 낮은 압력에서도 임피던스 평형을 이뤄 외부 요소로 인한 압력 변화가 신호에 큰 영향을 끼치지 않도록 할 수 있다.

또한, 땀과 같은 수분 노출 시 흡수부가 이를 흡입하여 이웃하게 위치하는 전극간의 간섭을 막아 오류를 줄일 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 근전도 센서를 이용하여 EMG 신호를 측정한 그래프이다.

비교예 3은 상용화된 근전도 센서이며, 실시예 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 근전도 센서로, 실험자 1 및 실험자 2 각각에 대해서, 비교예 3 및 실시예 5를 착용시킨 후 측정하였다.

EMG(Electromyography)는 근전도 센서를 착용한 실험자가 운동으로 땀이 나는 상황에 노출시킨 후 측정하였다. EMG 신호는 다리의 8지점에서 측정하였으며, 실험자를 대상으로 달리기 운동을 실시하기 전과 후의 각 지점에서의 R-value 값을 계산하여 표시한 그래프이다.

R-value는 하기 [수학식 1]로 구할 수 있으며, R-value가 1에 가까울수록 개형의 변화가 적고, 0에 가까울수록 개형의 변화가 큰 것을 의미한다.

[수학식 1]

도 8을 참조하면, 실험자 1과 실험자 2 모두, 실시예 5가 비교예 3보다 R-value가 상대적으로 1에 더 가까운 것을 알 수 있다. 즉, 실시예 5의 근전도 센서가 비교예 3의 근전도 센서보다 EMG 개형 변화가 적은 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 근전도 센서인 실시예 5를 사용할 경우 땀과 같은 수분 유무에 따른 근전도 센서의 측정값 차이가 종래 기술에 따른 근전도 센서인 비교예 3을 착용한 경우보다 R값이 작아 측정 오류가 적음을 알 수 있다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 근전도 센서를 도시한 도면이고, 도 12는 도 11에 포함된 제1 배선부의 배치도이고, 도 13은 도 11에 포함된 제2 배선부의 배치도이고, 도 14는 도 11에 포함된 제3 배선부의 배치도이다.

도 11 내지 도 14를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 근전도 센서(500)는 전극부(400), 전극부(400)에 연결된 복수의 배선부, 즉 제1 배선부(210), 제2 배선부(220), 제3 배선부(230)를 포함한다. 설명의 편의상 3개의 배선부(210, 220, 230)을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 2개 또는 4개 이상 연결될 수 있다. 전극부(400) 및 배선부(210, 220, 230)는 도 1의 배선부(200) 및 전극부(400)와 동일한 구조를 가지므로, 구체적인 설명은 생략한다.

제1 내지 제3 배선부(210, 220, 230)는 연속으로 배치될 수 있다. 제1 배선부(210), 제2 배선부(220) 및 제3 배선부(230) 순으로 배선의 길이가 길어질 수 있으며, 제3 배선부(230)의 배선 길이가 길다. 제1 배선부의 배선 길이는 L1이고, 제2 배선부의 배선 길이는 L1+L2이고, 제3 배선부의 배선 길이는 L1+L2+L3이다.

각 배선부(210, 220, 230)의 제1 배선 패드(24a, 24b, 24c)는 서로 중첩되지 않도록 배치될 수 있다. 즉, 각각의 제1 배선 패드(24a, 24b, 24c)가 서로 중첩되지 않도록 각 배선부의 제1 배선 패드들은 어느 한 부분으로 모일 수 있으며, 제1 배선 단자들이 모아진 부부에만 제1 기재가 형성될 수 있다.

예를 들어, 도 11에서와 같이 신호 수집 장치(IC)와의 연결 패드가 각각의 회로 구성에 따라서 제1 그룹(G1), 제2 그룹(G2) 및 제3 그룹(G3)으로 나뉜다고 할 때, 제1 배선부(210)의 제1 배선 패드(24a)는 제1 그룹(G1)에 전기적으로 연결되고, 제2 배선부(220)의 제1 배선 패드(24b)가 제2 그룹(G2)에 전기적으로 연결되고, 제3 배선부(230)의 제1 배선 패드(24c)가 제3 그룹(G3)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이는 설명의 편의상 순서대로 나눈 것으로, 반도체의 회로 구성에 따라서 다양하게 그룹이 나누어질 수 있고, 배선부가 각각의 그룹과 다양하게 연결될 수 있다.

제1 배선부 내지 제3 배선부 중 임의의 연결 단추(23)에는 전극부(400)가 결합될 수 있다. 예를 들어, 제2 배선부(220)에 전극부(400)가 연결될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 제3 배선부 또는 제1 배선부의 연결 단추(23)에 전극부가 연결(도시하지 않음)될 수 있다.

도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 근전도 센서 시스템의 개략적인 단면도이다.

도 15에서와 같이, 제1 배선부 내지 제3 배선부의 배선 길이가 달라, 제1 배선부 아래에는 제2 배선부 및 제3 배선부가 중첩되고, 제2 배선부 아래에는 제3 배선부가 중첩되어, 각 배선부의 기재 두께로 인해서 단차가 발생하고 연결 단추(23)가 서로 다른 높이에 위치한다. 따라서, 도 15에서와 같이, 제2 배선부 아래(도 11의 L2 참고) 및 제3 배선부 아래(도 11의 L3 참고)에 비전도성 원단으로 이루어지는 단차 보상부(80)를 추가하여 제1 배선부 내지 제3 배선부의 단차를 줄여 근전도 센서 시스템의 두께(T)차이를 줄일 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 제1 배선부 내지 제3 배선부를 연결하면, 각각의 배선 길이가 다르고, 이에 연결되는 전극부의 위치가 다르기 때문에, 전극부와 대응하는 착용자의 근육 위치가 달라 서로 다른 위치에서의 근전도 신호를 측정할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서와 같이 레이저를 이용하여, 배선부 및 전극부를 형성하면 착용자의 체형에 맞게 근전도 센서를 제작하면서도, 동시에 다양한 위치에서 근전도 신호를 용이하게 측정할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서와 같이, 근전도 센서를 형성하면 다양한 사용자의 신체에 맞도록 설계 변경 및 제작이 용이하여, 사용자의 피부 밀착성을 높이고, 피부 굴곡에 따라 적응성을 높이며, 높은 착용감을 가짐으로써, 측정 정확성을 높일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는 별도의 기재 위에 배선부를 형성하는 것을 예로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 실제 착용하는 옷의 패턴, 예를 들어 소매 패턴과 동일한 패턴으로 재단한 전도성 기재 위에 배선부를 형성하여, 기존의 원단 대신 전도성 기재로 만들어진 소매 패턴을 연결하여 옷을 완성하여 신체와의 밀착성을 더욱 높일 수 있다. 물론 측정하고자 하는 위치에 따라 다양한 부분의 패턴을 전도성 기재로 이루어진 근전도 센서가 포함되도록 형성하여 옷에 연결할 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있다.

Claims (16)

1. 비전도성 원단으로 이루어지는 기재,
   상기 기재 위에 형성되어 있으며 전도성 원단으로 이루어지는 배선, 상기 배선의 일단에 연결되어 있는 연결 단추
   를 포함하고,
   상기 배선은 반복적으로 굽어져 형성되어 있는 근전도 센서 시스템.
2. 제1항에서,
   상기 연결 단추에 전기적으로 결합되는 전극부
   를 더 포함하고,
   상기 전극부는 상기 연결 단추가 삽입되는 구멍을 가지는 제1 고리 및 제2 고리를 포함하는 금속고리,
   상기 제1 고리 및 제2 고리 사이에 끼여 고정되는 흡수부,
   상기 흡수부 및 상기 금속고리를 덮어 보호하며 전도성 원단으로 이루어지는 보호막
   을 포함하는 근전도 센서 시스템.
3. 제2항에서,
   상기 흡수부는 전도성 및 흡수성을 가지는 물질로 이루어지는 근전도 센서 시스템.
4. 제3항에서,
   상기 흡수부는 탄성을 가지는 경질 폼으로 이루어지는 근전도 센서 시스템.
5. 제1항에서,
   상기 배선의 일단에 상기 배선의 폭보다 넓은 폭으로 연결되어 있는 제1 배선 패드,
   상기 배선의 타단에 상기 배선의 폭보다 넓은 폭으로 연결되어 있는 제2 배선 패드
   를 포함하는 근전도 센서 시스템.
6. 제5항에서,
   상기 연결 단추는 상기 제2 배선 패드와 중첩하며, 상기 제2 배선 패드 하부 및 상부에 각각 위치하는 제1 부분과 제2 부분을 포함하고,
   상기 제1 부분은 상기 제2 배선 패드를 관통하여 상기 제2 부분에 끼워 결합되며, 상기 제2 부분은 상기 기재보다 돌출되어 있는 근전도 센서 시스템.
7. 제1항에서,
   상기 기재 및 배선은 레이저로 가공한 근전도 센서 시스템.
8. 기재 및 배선으로 이루어진 배선부를 포함하는 근전도 센서 시스템에 있어서,
   상기 근전도 센서 시스템은 서로 중첩하여 형성되어 있는 복수의 배선부
   를 포함하고,
   상기 복수의 배선부는 서로 다른 길이의 배선을 포함하되, 상기 배선은 반복적으로 굽어져 형성되어 있는 근전도 센서 시스템.
9. 제8항에서,
   각각의 상기 배선부는 상기 배선의 일단에 상기 배선의 폭보다 넓은 폭으로 연결되어 있는 제1 배선 패드,
   상기 배선의 타단에 상기 배선의 폭보다 넓은 폭으로 연결되어 있는 제2 배선 패드
   를 포함하고,
   상기 제1 배선 패드는 서로 중첩하지 않고 이웃하여 위치하는 근전도 센서 시스템.
10. 제9항에서,
    상기 제2 배선 패드와 전기적으로 연결되어 상기 기재보다 돌출되어 있는 연결 단추
    를 더 포함하는 근전도 센서 시스템.
11. 제10항에서,
    상기 연결 단추에 전기적으로 결합되는 금속고리,
    상기 금속고리에 끼워져 고정된 흡수부,
    상기 흡수부를 덮어 보호하며 전도성 원단으로 이루어지는 보호막
    을 더 포함하는 근전도 센서 시스템.
12. 제11항에서,
    상기 흡수부는 전도성 및 흡수성을 가지는 물질로 이루어지는 근전도 센서 시스템.
13. 제8항에서,
    각각의 상기 배선부는 상기 배선의 길이가 가장 긴 배선부가 가장 아래에 위치하고, 순차적으로 길이가 짧아지도록 상기 배선부가 적층되어 상기 배선의 길이가 가장 짧은 배선부가 가장 위쪽에 위치하는 근전도 센서 시스템.
14. 제13항에서,
    상기 가장 길이가 긴 배선을 포함하는 배선부 아래에 위치하여, 적층된 상기 배선부의 단차를 보상하는 단차 보상부
    를 더 포함하는 근전도 센서 시스템.
15. 제14항에서,
    상기 단차 보상부는 비전도성 원단으로 이루어지는 근전도 센서 시스템.
16. 제8항에서,
    상기 기재는 비전도성 원단으로 이루어지고,
    상기 배선은 전도성 원단으로 이루어지는 근전도 센서 시스템.

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