KR20230067346A - Electrode for Biopotential Measurement using Capacitive Coupling - Google Patents

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KR20230067346A
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김광년
이두석
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주식회사 케이위즈텍
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Abstract

본 발명은 용량성 결합 생체전극에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 생체신호를 감지하는 전극부, 상기 전극부의 일측에서 측정된 생체 신호를 기반으로 전압 신호를 출력하는 앰프회로부 및 상기 전극부와 상기 앰프회로부를 감싸도록 형성되는 차폐부를 포함하고, 상기 전극부는 생체신호 측정 대상 측에 전도성 소재로 이루어진 전극면, 전극면으로 향하는 인체 반대방향의 잡음을 감소시키기 위한 전도성 소재로 이루어진 가드부, 상기 전극면과 가드부 사이의 절연을 위한 절연부를 포함한다. 비접촉 방식의 측정에 있어 상기 전극면과 인체사이에는 통상 부도체의 시트커버가 씌워져 활용하게 되는데, 시트커버의 재질 특성과 두께로 인하여 전극면과 인체 사이의 정전용량을 감소시킨다. 여기서 시트커버의 안쪽 전극면과 닿는 부위에 유전율이 높은 물질을 도포함으로써 전극과 인체사이에 정전용량의 변화가 커지도록 하여, 시트커버에 의한 정전용량 감쇄를 최소화하여 인체로부터 생체신호를 안정적으로 감지할 수 있다. 또한 비접촉 방식 측정 시 인체의 압력으로인한 전극면의 변형이나 전극의 주위의 동잡음 혹은 접촉잡음 발생을 최소화하여 안정적이고 정확한 생체신호의 측정이 가능한 용량성 결합 생체전극에 관한 것이다.The present invention relates to a capacitive coupling bioelectrode, and more particularly, to an electrode unit that senses a biosignal, an amplifier circuit unit that outputs a voltage signal based on a biosignal measured at one side of the electrode unit, and the electrode unit and the amplifier. A shielding part formed to surround a circuit part, wherein the electrode part includes an electrode surface made of a conductive material on the side of the biosignal measurement target, a guard part made of a conductive material for reducing noise in a direction opposite to the human body toward the electrode surface, and the electrode surface and an insulating portion for insulation between the guard portion. In the non-contact measurement, a non-conductive seat cover is usually used between the electrode surface and the human body, and the capacitance between the electrode surface and the human body is reduced due to the material characteristics and thickness of the seat cover. Here, by applying a material with a high dielectric constant to the area in contact with the inner electrode surface of the seat cover, the change in capacitance between the electrode and the human body increases, thereby minimizing the attenuation of the capacitance by the seat cover to stably detect biosignals from the human body can do. In addition, the present invention relates to a capacitive coupling bioelectrode capable of stably and accurately measuring a biosignal by minimizing the deformation of the electrode surface due to the pressure of the human body or the generation of motion noise or contact noise around the electrode during non-contact measurement.

Description

용량성 결합 생체전극{Electrode for Biopotential Measurement using Capacitive Coupling}Capacitive coupling bioelectrode {Electrode for Biopotential Measurement using Capacitive Coupling}

본 발명은 용량성 결합 생체전극에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 생체신호를 감지하는 전극부, 상기 전극부의 일측에서 측정된 생체 신호를 기반으로 전압 신호를 출력하는 앰프회로부 및 상기 전극부와 상기 앰프회로부를 감싸도록 형성되는 차폐부를 포함하고, 상기 전극부는 생체신호 측정 대상 측에 전도성 소재로 이루어진 전극면, 전극면으로 향하는 인체 반대방향의 잡음을 감소시키기 위한 전도성 소재로 이루어진 가드부, 상기 전극면과 가드부 사이의 절연을 위한 절연부를 포함한다. 비접촉 방식의 측정에 있어 상기 전극면과 인체사이에는 통상 부도체의 시트커버가 씌워져 활용하게 되는데, 시트커버의 재질 특성과 두께로 인하여 전극면과 인체 사이의 정전용량을 감소시킨다. 여기서 시트커버의 안쪽 전극면과 닿는 부위에 유전율이 높은 물질을 도포함으로써 전극과 인체사이에 정전용량의 변화가 커지도록 하여, 시트커버에 의한 정전용량 감쇄를 최소화하여 인체로부터 생체신호를 안정적으로 감지할 수 있다. 또한 비접촉 방식 측정 시 인체의 압력으로인한 전극면의 변형이나 전극의 주위의 동잡음 혹은 접촉잡음 발생을 최소화하여 안정적이고 정확한 생체신호의 측정이 가능한 용량성 결합 생체전극에 관한 것이다.The present invention relates to a capacitive coupling bioelectrode, and more particularly, to an electrode unit that senses a biosignal, an amplifier circuit unit that outputs a voltage signal based on a biosignal measured at one side of the electrode unit, and the electrode unit and the amplifier. A shielding part formed to surround a circuit part, wherein the electrode part includes an electrode surface made of a conductive material on the side of the biosignal measurement target, a guard part made of a conductive material for reducing noise in a direction opposite to the human body toward the electrode surface, and the electrode surface and an insulating portion for insulation between the guard portion. In the non-contact measurement, a non-conductive seat cover is usually used between the electrode surface and the human body, and the capacitance between the electrode surface and the human body is reduced due to the material characteristics and thickness of the seat cover. Here, by applying a material with a high dielectric constant to the area in contact with the inner electrode surface of the seat cover, the change in capacitance between the electrode and the human body increases, thereby minimizing the attenuation of the capacitance by the seat cover to stably detect biosignals from the human body can do. In addition, the present invention relates to a capacitive coupling bioelectrode capable of stably and accurately measuring a biosignal by minimizing the deformation of the electrode surface due to the pressure of the human body or the generation of motion noise or contact noise around the electrode during non-contact measurement.

심전도(ECG, electrocardiogram), 근전도(EMG, electromyogram), 및 뇌전도(EEG, electroencephalogram) 등의 생체 전기 신호를 측정하기 위해서는 Ag/AgCl 혹은 피부에 전도성 겔을 도포한 다음 금속 전극을 이용한다. 생체신호 측정에 적합한 부위에 생체 전극을 부착하면, 생체전기의 변화에 따라 생체 전위가 검출될 수 있다. 일반적으로, 생체 전위는 크기가 미약하고, 잡음이 많이 포함되어 있으며, 특정 주파수 성분으로 구성되어 있다.In order to measure bioelectric signals such as electrocardiogram (ECG), electromyogram (EMG), and electroencephalogram (EEG), Ag/AgCl or conductive gel is applied to the skin and then metal electrodes are used. When the bioelectrode is attached to a site suitable for biosignal measurement, a biopotential can be detected according to a change in bioelectricity. In general, biopotentials are weak in size, contain a lot of noise, and consist of specific frequency components.

심전도를 측정하기 위한 일반적인 심전도 측정기기는 Ag/AgCl 일회용 전극 혹은 전도성 겔을 피부에 도포한 후 금속전극에 리드선을 연결하여 구속된 상태에서 측정된다. 이 과정에서 전극 부착부위 기기 연결, 기기 운용 등에 전문가가 필요하다. 최근 일상생활에서 생체신호를 이용한 다양한 헬스케어 서비스로 확대하기 위해서 비접촉 심전도 측정 관련 개발이 활발히 연구되고 있는데, 비접촉 무구속으로 측정이 이루어지는 경우 측정자는 전문가의 도움 없이도 측정 전극 부위에 앉거나 눕는 것만으로 심전도 측정이 자동으로 이루어 질 수 있기 때문이다.A general electrocardiogram measuring device for measuring an electrocardiogram is measured in a restrained state by applying Ag/AgCl disposable electrodes or conductive gel to the skin and then connecting a lead wire to a metal electrode. In this process, experts are needed for electrode attachment site device connection and device operation. Recently, in order to expand to various healthcare services using biosignals in daily life, development related to non-contact electrocardiogram measurement is being actively researched. This is because electrocardiogram measurement can be performed automatically.

도 1에 도시된 종래의 용량성 결합 전극(CCE, Capacitive Coupling Active Electrode)을 참고하면, 전도성면으로 이루어진 전극면(Electrode face, 910), 전극면 뒤에 설치된 앰프회로(pre-amplifier)(920) 및 전극면(910)과 전극면(910)의 뒷면을 둘러싼 차폐부(shield, 930)를 포함하고, Ctotal은 전극면(910)과 인체(B) 사이에 의복 혹은 다른 물질이 있는 경우 전체의 용량성 결합이다. 이러한 전극은 인체의 피부와 옷을 사이에 두고 간접적으로 접촉하여, 피부와 전극 간에는 용량성 결합을 형성하고 두 개의 전극으로부터 측정된 두 신호로부터의 차동 성분을 증폭하고 필터링을 하여 생체 신호의 측정 결과를 얻을 수 있다. 이러한 생체 신호로써 심전도(ECG, electrocardiogram) 외에 안전도(EOG, electrooculogram), 근전도(EMG, electromyogram), 뇌전도(EEG, electroencephalogram) 등의 생체전기 신호가 측정될 수 있다.Referring to the conventional capacitive coupling electrode (CCE, Capacitive Coupling Active Electrode) shown in FIG. 1, an electrode face made of a conductive surface (Electrode face, 910), an amplifier circuit (pre-amplifier) 920 installed behind the electrode face and a shield 930 surrounding the electrode surface 910 and the back side of the electrode surface 910, and Ctotal is the total when there is clothing or other material between the electrode surface 910 and the human body B. It is capacitive coupling. These electrodes are indirectly in contact with the human skin and clothes, forming a capacitive coupling between the skin and the electrodes, amplifying and filtering the differential components from the two signals measured from the two electrodes, so that the biosignal measurement result can be obtained. As such a biosignal, bioelectrical signals such as an electrocardiogram (ECG), an electrooculogram (EOG), an electromyogram (EMG), and an electroencephalogram (EEG) may be measured.

그러나, 도 1 및 도 2에 개시된 것과 같은 종래에 고안된 용량성 결합 생체전극은 가드부(940) 혹은 차폐부(930)가 전극면(910) 주위로 돌출되거나 감싸는 형태로 연구되어 왔다. 비접촉 환경에서 인체와 전극면 사이에는 의복 이외에 두꺼운 시트커버 가 사용될 수 있으며, 일반적으로 시트커버는 재질이 패브릭, 가죽, 합성피혁 등 다양한 형태가 이루어질 수 있어 재질과 두께에 따라 비접촉으로 생체신호를 측정하기 위한 정전용량의 감소가 이루어진다. 이는 인체와 전극면 사이에 심전도를 측정하기 위한 충분한 정전용량과 전기장이 형성될때는 전극부로부터 돌출된 가드부 혹은 차폐부가 외부 잡음으로 보호하는 기능을 갖지만, 비접촉 측정의 환경상 시트커버 및 의복으로 인하여 인체와 전극면 사이에 정전용량 및 전기장이 감소된 경우에는 가드부 혹은 차폐부와 전극면 사이에 자기장이 좀 더 많이 형성되는 생체신호 측정의 방해요소가 될 수 있어, 가드부 혹은 차폐부와 전극면 사이의 구조 설계 방법에 따라 비접촉 측정 환경에서 심전도 측정에 많은 영향을 주게 된다. However, conventionally designed capacitive coupling bioelectrodes such as those disclosed in FIGS. 1 and 2 have been studied in a form in which the guard part 940 or the shield part 930 protrudes or wraps around the electrode surface 910 . In a non-contact environment, a thick seat cover can be used in addition to clothing between the human body and the electrode surface. In general, the seat cover can be made of various types such as fabric, leather, and synthetic leather, so biosignals can be measured in a non-contact manner depending on the material and thickness. A reduction in capacitance is made to do this. When sufficient capacitance and electric field are formed between the human body and the electrode surface to measure the electrocardiogram, the guard or shield protruding from the electrode has a function to protect from external noise, but due to the seat cover and clothing in the environment of non-contact measurement If the capacitance and electric field between the human body and the electrode surface are reduced, a more magnetic field may be formed between the guard part or the shield part and the electrode surface, which may interfere with the measurement of the biosignal. Depending on the structural design method between the surfaces, the electrocardiogram measurement in the non-contact measurement environment has a great influence.

또한 심전도를 측정하기 위한 전극은 최소 2개 이상으로 구성되는데, 측정 시 인체의 압력에 의해 전극면이 변형되거나, 매립된 전극 하우징에 불규칙한 접촉 잡음이 유입되는 경우 다른 상의 잡음이 발생하게되는데 이러한 경우 잡음으로부터 심전도 파형을 획득하는데 중요한 공통모드제거비(CMRR) 성능이 낮아지게 된다.In addition, electrodes for measuring electrocardiogram are composed of at least two pieces. When the electrode surface is deformed by the pressure of the human body during measurement or irregular contact noise flows into the embedded electrode housing, noise of different phases is generated. Common mode rejection ratio (CMRR) performance, which is important in obtaining an electrocardiogram waveform from noise, is lowered.

따라서 비접촉 측정 방식에 있어 인체와 전극간에 형성되는 생체신호 측정에 있어 방해 혹은 간섭 요소를 최소화시키고, 전극으로 유입되는 잡음를 최소화할 수 있는 용량성 전극 기술이 요구되고 있다. Therefore, in the non-contact measurement method, there is a demand for capacitive electrode technology capable of minimizing interference or interference factors in measuring biosignals formed between the human body and electrodes and minimizing noise flowing into the electrodes.

한국등록특허공보 제10-1009546호(2011.01.12.)Korea Patent Registration No. 10-1009546 (2011.01.12.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,The present invention has been made to solve the above problems,

본 발명의 목적은 생체신호를 감지하는 전극부, 상기 전극부의 일측에서 측정된 생체 신호를 기반으로 전압 신호를 출력하는 앰프회로부 및 상기 전극부와 상기 앰프회로부를 감싸도록 형성되는 차폐부를 포함하고, 상기 전극부는 생체신호 측정 대상 측으로 면하여 연장형성되는 전극면, 상기 전극면의 내측 일면에서 전극면으로의 잡음 차단을 위해 전도성 소재가 연장형성되는 가드부 및 상기 전극면과 가드부 사이의 절연을 위해 상기 전극면과 가드부 사이에서 연장형성되는 절연부를 포함하여 전극면 측의 인체로부터 생체신호를 측정할 수 있는 용량성 결합 생체전극을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to include an electrode unit for detecting a biosignal, an amplifier circuit unit for outputting a voltage signal based on a biosignal measured at one side of the electrode unit, and a shielding unit formed to surround the electrode unit and the amplifier circuit unit, The electrode part has an electrode surface extending to face the biosignal measurement target, a guard part in which a conductive material is formed to block noise from an inner surface of the electrode surface to the electrode surface, and insulation between the electrode surface and the guard part. To provide a capacitive coupling bioelectrode capable of measuring a biosignal from a human body on the side of the electrode surface, including an insulation part extending between the electrode surface and the guard part.

본 발명의 다른 목적은, 통상적으로 비접촉 측정환경에서 사용될 수 있는 전극면 위로 시트커버를 씌우는 경우 인체와 전극 사이의 정전용량은 감소가 발생하는데, 시트커버의 재질은 패브릭/합성피혁/가죽 등이 사용될 수 있으며 인체와 전극간의 전기장 형성에는 시트커버의 두께에 반비례하고 유전율에 비례하게 된다. 특히 오염방지 처리가되어 일상에서 흔히 사용하는 합성피혁의 경우 두께가 비교적 두꺼우면서 유전율은 낮아 정전용량의 크기가 감소되어 비접촉 생체신호 측정에 사용되기 어려움이 있는데, 시트커버 안쪽면에 고 유전율을 가지는 겔 물질을 도포하여 미세한 공간을 고 유전율 물질로 메움으로써 시트커버의 자체의 유전율을 향상시킬 수 있으며, 겔 물질은 시트커버 안쪽의 거친 재질을 부드럽게 만들어 동잡음을 감소시킬 수 있다. 즉 실제 비접촉 생체신호 측정환경에서 시트커버 안쪽면에 고 유전율 겔 물질을 도포하여 동잡음은 감소하고 정전용량 크기를 향상시킬 수 있는 수단을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is that the capacitance between the human body and the electrode decreases when a seat cover is placed over the electrode surface that can be used in a non-contact measurement environment, and the material of the seat cover is fabric / synthetic leather / leather. It can be used, and the electric field formation between the human body and the electrodes is inversely proportional to the thickness of the seat cover and proportional to the dielectric constant. In particular, in the case of synthetic leather, which is treated to prevent contamination and is commonly used in everyday life, it is difficult to use for non-contact biosignal measurement due to its relatively thick thickness and low permittivity, reducing the size of capacitance. The dielectric constant of the seat cover itself can be improved by applying the gel material to fill the minute space with the high dielectric constant material, and the gel material can reduce dynamic noise by making the rough material inside the seat cover soft. That is, in an actual non-contact bio-signal measurement environment, a high-permittivity gel material is applied to the inner surface of the seat cover to provide a means to reduce dynamic noise and improve capacitance.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 고 유전율 겔 물질은 휘발성이 매우 낮고, 생물친화적인 물질로 인체 혹은 옷에 닿더라도 안전하게 사용할 수 있는 용량성 결합 생체전극을 위한 성능 향상 수단을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a means for improving the performance of a capacitive coupling bioelectrode that can be safely used even when the high dielectric constant gel material has very low volatility and is biocompatible even when it comes in contact with the human body or clothes.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 가드부는 전극면 내에 수용되도록 구비되며, 상기 차폐부는 상기 가드부 내에 수용되도록 하여 생체신호를 측정하는 전극면과 가드부 혹은 전극면과 차폐부 간에 전기장을 형성하지 않거나 또한 최소한의 전기장을 형성하도록 하여 인체와 전극면 사이의 전기장 형성을 극대화하는 용량성 결합 생체전극을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is that the guard part is provided to be accommodated in the electrode surface, and the shield part is accommodated in the guard part so that an electric field is not formed between the electrode surface and the guard part or the electrode surface and the shield part for measuring the biosignal. Another object of the present invention is to provide a capacitive coupling bioelectrode that maximizes the formation of an electric field between a human body and an electrode surface by forming a minimal electric field.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기 하우징의 외측에서 형성되며 내부에 복수의 공극을 가져 하중에 따라 형상변화가 가능한 매립폼을 더 포함하며, 상기 매립폼과 하우징 사이에 진동방지구조가 형성되고, 상기 진동방지구조는 탄성도가 매우 낮은 점탄성을 가지면서 형성되어 상기 하우징 및 전극부의 진동을 억제하거나 매립소재로부터의 접촉잡음을 제거하는 용량성 결합 생체전극을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to further include an embedding form formed outside the housing and having a plurality of air gaps therein so as to be able to change its shape according to a load, and a vibration prevention structure is formed between the embedding form and the housing, The anti-vibration structure is formed with viscoelasticity having a very low degree of elasticity to provide a capacitive coupling bioelectrode that suppresses vibration of the housing and the electrode unit or removes contact noise from the buried material.

본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.The present invention is implemented by an embodiment having the following configuration in order to achieve the above object.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은 생체신호를 감지하는 전극부, 상기 전극부의 일측에서 측정된 생체 신호를 기반으로 전압 신호를 출력하는 앰프회로부 및 상기 전극부와 상기 앰프회로부를 감싸도록 형성되는 차폐부를 포함하고, 상기 전극부는 생체신호 측정 대상 측으로 면하여 연장형성되는 전극면, 상기 전극면의 내측 일면에서 전극면으로의 잡음 차단을 위해 전도성 소재가 연장형성되는 가드부 및 상기 전극면과 가드부 사이의 절연을 위해 상기 전극면과 가드부 사이에서 연장형성되는 절연부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the present invention provides an electrode unit for detecting a biosignal, an amplifier circuit unit for outputting a voltage signal based on a biosignal measured at one side of the electrode unit, and a circuit to cover the electrode unit and the amplifier circuit unit. A shielding part is formed, and the electrode part has an electrode surface extending to face a bio-signal measurement target, a guard part extending from a conductive material to block noise from an inner surface of the electrode surface to the electrode surface, and the electrode surface. and an insulating portion extending between the electrode surface and the guard portion for insulation between the guard portion.

본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 차폐부는 상기 차폐부를 상기 가드부 상에 사영한 영역이 상기 가드부 내에 수용되도록 구비되어, 상기 전극면 측을 기준으로 상기 가드부가 상기 차폐부를 폐색하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the shielding unit is provided so that an area projected by the shielding unit on the guard unit is accommodated in the guard unit, so that the guard unit blocks the shielding unit based on the electrode surface side. to be characterized

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 가드부는 상기 전극면 바깥으로 돌출되지 않도록 상기 전극면의 일측에서 연장되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the guard unit is characterized in that it extends from one side of the electrode surface so as not to protrude outside the electrode surface.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 가드부는 상기 전극면과 상응하거나 또는 전극면에서 돌출되지 않도록 연장된 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the guard portion is characterized in that it corresponds to the electrode surface or extends so as not to protrude from the electrode surface.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 전극면의 생체신호 측정 대상 측에서 상기 전극면을 감싸는 시트커버가 사용되는 경우에, 상기 시트커버의 안쪽면에 고 유전율을 가지는 유체가 도포되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, when a sheet cover covering the electrode surface is used on the side of the biosignal measurement target of the electrode surface, a fluid having a high permittivity is applied to the inner surface of the seat cover. to be characterized

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 고 유전율을 가지는 유체는 생물친화적 겔 물질인 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the fluid having a high dielectric constant is a biocompatible gel material.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 하우징의 외측에서 형성되며 내부에 복수의 공극을 가져 하중에 따라 형상변화가 가능한 매립폼을 더 포함하며, 상기 매립폼과 하우징 사이에 진동방지구조가 형성된 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, it is formed on the outside of the housing and further includes a buried form having a plurality of air gaps inside so that the shape can be changed according to a load, and an anti-vibration structure is provided between the buried form and the housing. characterized by the formation of

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 진동방지구조는 소정의 점탄성을 가지면서 형성되어 상기 하우징 및 전극부의 진동을 억제하고 외부의 접촉잡음을 줄이는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the anti-vibration structure is formed with a predetermined viscoelasticity, and thus suppresses vibration of the housing and the electrode unit and reduces external contact noise.

본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.The present invention can obtain the following effects by combining and using the above embodiments and configurations to be described below.

본 발명은 생체신호를 감지하는 전극부, 상기 전극부의 일측에서 측정된 생체 신호를 기반으로 전압 신호를 출력하는 앰프회로부 및 상기 전극부와 상기 앰프회로부를 감싸도록 형성되는 차폐부를 포함하고, 상기 전극부는 생체신호 측정 대상 측으로 면하여 연장형성되는 전극면, 상기 전극면의 내측 일면에서 전극면으로의 잡음 차단을 위해 전도성 소재가 연장형성되는 가드부 및 상기 전극면과 가드부 사이의 절연을 위해 상기 전극면과 가드부 사이에서 연장형성되는 절연부를 포함하여 전극면 측의 인체로부터 생체신호를 측정할 수 있는 용량성 결합 생체전극을 제공하는 효과를 가진다.The present invention includes an electrode unit that detects a biosignal, an amplifier circuit unit that outputs a voltage signal based on a biosignal measured at one side of the electrode unit, and a shielding unit formed to surround the electrode unit and the amplifier circuit unit, wherein the electrode The part is an electrode surface extending to face the biosignal measurement target, a guard part in which a conductive material is extended to block noise from one inner surface of the electrode surface to the electrode surface, and the electrode surface and the guard part for insulation between the electrode surface and the guard part. It has an effect of providing a capacitive coupling bioelectrode capable of measuring a biosignal from the human body on the electrode surface side, including an insulation part extending between the electrode surface and the guard part.

본 발명은, 통상적으로 비접촉 측정환경에서 사용될 수 있는 전극면 위로 시트커버를 씌우는 경우 생체신호 전기장의 감소가 발생하는데, 시트커버의 재질은 패브릭/합성피혁/가죽 등이 사용될 수 있으며 인체와 전극간의 전기장 형성에는 시트커버의 두께에 반비례하고 유전율에 비례하게 된다. 특히 오염방지 처리가되어 일상에서 흔히 사용하는 합성피혁의 경우 두께가 비교적 두꺼우면서 유전율은 낮아 비접촉 생체신호 측정에 어려움이 있어, 고 유전율을 가지는 겔 물질을 시트커버 안쪽면에 안쪽면에 도포하여 미세한 공간을 고 유전율 물질로 메움으로써 시트커버의 유전율을 향상시킬 수 있으며, 겔 물질은 시트커버 안쪽의 거친면을 부드러운 상태로 만들어 동잡음(Motion artifact)과 접촉 잡음을 감소시킬 수 있다. 즉 실제 비접촉 생체신호 측정환경에서 사용될 수 있는 시트커버 안쪽면에 고 유전율 겔 물질을 도포하여 생체신호 측정을 위한 정전용량 크기를 향상시키는 동시에 동잡음(Motion artifact)과 접촉 잡음은 감소시킬 수 있다. In the present invention, when a seat cover is placed over an electrode surface that can be normally used in a non-contact measurement environment, a decrease in the bio-signal electric field occurs. The material of the seat cover may be fabric/synthetic leather/leather, etc. The electric field is inversely proportional to the thickness of the seat cover and proportional to the dielectric constant. In particular, in the case of synthetic leather, which is treated to prevent contamination and is commonly used in everyday life, it is difficult to measure non-contact biosignals due to its relatively thick thickness and low permittivity. The permittivity of the seat cover can be improved by filling the space with a high permittivity material, and the gel material can reduce motion artifact and contact noise by making the rough surface inside the seat cover soft. That is, by applying a high dielectric constant gel material to the inner surface of the seat cover that can be used in an actual non-contact biosignal measurement environment, the size of the capacitance for biosignal measurement can be improved while motion artifact and contact noise can be reduced.

본 발명은, 상기 고 유전율 겔 물질은 휘발성이 매우 낮고, 생물친화적인 물질로 인체 혹은 옷에 닿더라도 안전하게 사용할 수 있는 용량성 결합 생체전극을 위한 성능 향상 수단을 제공하는 효과가 있다.According to the present invention, the high dielectric constant gel material is a biocompatible material with very low volatility, and has an effect of providing a means for improving performance for a capacitive coupling bioelectrode that can be safely used even when it comes in contact with the human body or clothes.

본 발명은, 상기 가드부는 전극면 내에 수용되도록 구비되며, 상기 차폐부는 상기 가드부 내에 수용되도록 하여 생체신호를 측정하는 전극면과 가드부 혹은 전극면과 차폐부 간에 전기장을 형성하지 않거나 또한 최소한의 전기장을 형성하도록 구성하여 생체신호와 전극면 사이의 측정 방해를 최소화하는 효과가 있다.In the present invention, the guard unit is provided to be accommodated in the electrode surface, and the shield unit is accommodated in the guard unit so that an electric field is not formed between the electrode surface and the guard unit or the electrode surface and the shield unit for measuring the biosignal, or the electric field is minimized. By configuring to form an electric field, there is an effect of minimizing measurement interference between the biosignal and the electrode surface.

본 발명은, 상기 하우징의 외측에서 형성되며 내부에 복수의 공극을 가져 하중에 따라 형상변화가 가능한 매립폼을 더 포함하며, 상기 매립폼과 하우징 사이에 진동방지구조가 형성되고, 상기 진동방지구조는 탄성도가 매우 낮은 점탄성을 가지면서 형성되어 상기 하우징 및 전극부의 진동을 억제하거나 매립소재로부터의 접촉잡음을 감소시키는 용량성 결합 생체전극을 제공하는 효과를 가진다.The present invention further includes an embedded foam formed outside the housing and having a plurality of air gaps therein so as to be changeable in shape according to a load, wherein an anti-vibration structure is formed between the embedded foam and the housing, and the anti-vibration structure is formed with very low viscoelasticity and has an effect of providing a capacitively coupled bioelectrode that suppresses vibration of the housing and the electrode part or reduces contact noise from the buried material.

도 1은 종래의 용량성 결합 능동전극의 개념도
도 2는 종래의 용량성 결합 능동전극을 도시한 도면
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 용량성 결합 생체전극(1)의 개념도
도 4는 본 발명의 차폐부 및 가드부의 형상에 따른 인체로부터 측정되는 생체신호와 전기장 사이의 간섭을 도시한 도면
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 커버(50)의 안쪽면에 고 유전율 겔을 도포한 것을 도시한 도면
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 용량성 결합 생체전극(1)을 도시한 도면1 is a conceptual diagram of a conventional capacitively coupled active electrode
2 is a view showing a conventional capacitive coupling active electrode
3 is a conceptual diagram of a capacitive coupling bioelectrode 1 according to a preferred embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating interference between a biosignal measured from a human body and an electric field according to the shape of a shielding unit and a guard unit according to the present invention;
5 is a view showing that a high permittivity gel is applied to the inner surface of the cover 50 according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing a capacitive coupling bioelectrode 1 according to another embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명에 따른 용량성 결합 생체전극을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다.Hereinafter, a capacitive coupling bioelectrode according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that like elements in the drawings are indicated by like numerals wherever possible. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted. Unless there is a special definition, all terms in this specification are the same as the general meaning of the term understood by a person skilled in the art to which the present invention belongs, and if it conflicts with the meaning of the term used in this specification, the present invention In accordance with the definitions used in the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니고, 다른 구성요소 또한 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 명세서에 기재된 "~부" 등의 용어는 적어도 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다. 또한, 어떤 구성요소간 "연결"된다고 할 때, 이는 구성요소끼리 직접 접촉하며 체결된다는 것에 한정되는 것이 아니라 다른 구성요소를 통하여 체결되는 것을 포함하며, 체결되어있지 않더라도 소정의 힘이나 에너지를 전달할 수 있도록 배치된다는 것을 의미할 수 있다. "제1~", "제2~"와 같은 용어는 동일하거나 실질적으로 동일한 구성을 순서를 달리 표기하기 위해 사용될 수 있고 "제1", "제2" 등을 표시하지 않은 구성과 실질적으로 같은 구성으로 해석될 수 있다. 이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다.Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain element, this means that it does not exclude other elements unless otherwise stated, and may further include other elements, and the specification Terms such as “~unit” described herein mean a unit that processes at least one function or operation. In addition, when it is said that certain components are "connected", this is not limited to being in direct contact with each other and fastening, but includes fastening through other components, and even if they are not fastened, a predetermined force or energy can be transmitted. It can mean that it is arranged so that Terms such as "first ~" and "second ~" may be used to indicate the same or substantially the same configuration in a different order, and may be used to indicate the same or substantially the same configuration as "first" or "second". configuration can be interpreted. Hereinafter, the present invention will be described in detail by describing preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 용량성 결합 생체전극(1)의 구조를 나타낸 도면이다. 상기 용량성 결합 생체전극은 생체신호 측정 시 전기장 형성에 따른 생체신호 감쇄가 최소화되어 인체로부터의 생체신호를 원활하게 감지할 수 있고 비접촉 방식 측정 시 변형이나 흔들림에 따른 잡음 발생을 최소화하여 양질의 생체신호의 측정이 가능한 것을 특징으로 한다. 상기 용량성 결합 생체전극(1)은 전극부(10), 앰프회로부(20), 차폐부(30) 및 하우징(40)을 포함할 수 있다.3 is a diagram showing the structure of a capacitive coupling bioelectrode 1 according to a preferred embodiment of the present invention. The capacitive coupling bio-electrode minimizes bio-signal attenuation due to the formation of an electric field when measuring bio-signals, so that bio-signals from the human body can be smoothly sensed, and noise generation due to deformation or shaking is minimized during non-contact measurement, resulting in high-quality bio-signals. Characterized in that the measurement of the signal is possible. The capacitive coupling bioelectrode 1 may include an electrode unit 10 , an amplifier circuit unit 20 , a shield unit 30 and a housing 40 .

상기 전극부(10)는 인체(B)로부터 생체 신호를 측정하는 구성으로 상기 전극부를 통해 근전도, 심전도, 또는 뇌전도 등의 생체 신호가 측정될 수 있다. 상기 전극부(10)는 피부에 직접 접촉되는 경우는 물론, 전기적으로 사용자 피부에 직접 접촉되지 않더라도 비접촉식으로 생체신호를 측정하도록 구비될 수 있다. 상술한 것과 같이 사용자가 옷을 입고 생체신호를 측정하더라도 전극부(10)와 인체 사이에 커패시턴스가 형성됨에 따라 생체 전기신호는 정전용량의 변화로 이어져 상기 전극부(10)를 통해 측정될 수 있다. 상기 전극부(10)는 전극면(11), 절연부(13) 및 가드부(15)를 포함한다.The electrode unit 10 is configured to measure a biosignal from the human body B, and a biosignal such as electromyogram, electrocardiogram, or electroencephalogram may be measured through the electrode unit. The electrode unit 10 may be provided to measure a biosignal in a non-contact manner even if it is not in direct contact with the user's skin as well as in direct contact with the skin. As described above, even if the user wears clothes and measures the biosignal, as the capacitance is formed between the electrode unit 10 and the human body, the bioelectrical signal leads to a change in capacitance and can be measured through the electrode unit 10. . The electrode part 10 includes an electrode surface 11, an insulating part 13, and a guard part 15.

상기 전극면(11)은 생체신호 측정 대상 측으로 면하여 연장형성되는 구성으로, 인체와 접촉 또는 비접촉 방식으로 생체신호를 측정한다. 상기 전극면(11)은 통상적으로 금속 등 전도율이 높은 소재로 형성되며, 인체 하중에 따른 변형이나 주위 요소로 부터 진동으로 인한 잡음이 잘 일어나지 않을 수 있는 두께로 형성됨이 바람직하다. The electrode surface 11 has a configuration extending to face the bio-signal measurement target side, and measures the bio-signal in a contact or non-contact manner with the human body. The electrode surface 11 is typically formed of a material having high conductivity, such as metal, and is preferably formed to a thickness that prevents deformation due to human weight or noise due to vibration from surrounding elements.

상기 절연부(13)는 상기 전극면(11)과 후술하는 가드부(15) 사이의 절연을 위해 상기 전극면과 가드부 사이에서 연장형성되는 구성으로, 플라스틱 계열의 절연소재가 사용될 수 있다. The insulating part 13 is configured to extend between the electrode surface and the guard part for insulation between the electrode surface 11 and the guard part 15 to be described later, and a plastic-based insulating material may be used.

상기 가드부(15)는 전극면(11)의 내측 일면에서 전극면으로의 잡음 차단을 위해 전도성 소재가 연장형성되는 구성으로, 전극면으로부터 인체(B) 등 생체신호 측정 대상의 반대편에서 연장형성된다. 전극면 뒷면으로의 잡음 차단을 위하여 상기 가드부는 전기전도율이 높은 소재로 형성되며, 상기 전극면을 덮는 형태를 가질 수 있다. 도 4를 참고하여 후술하겠으나, 상기 가드부(15)는 상기 전극면(11) 바깥으로 돌출되지 않도록 상기 전극면의 일측에서 연장되며, 상기 전극면(11)과 상응하거나 또는 전극면보다 적은 넓이를 가지면서 전극면과 평행하게 연장되어 절연부(13)에 의해 접합 내지 접촉한 상태로 연장될 수 있다.The guard part 15 is formed by extending a conductive material to block noise from one inner surface of the electrode surface 11 to the electrode surface, and is formed extending from the electrode surface to the opposite side of the biosignal measurement target such as the human body (B). do. In order to block noise on the back side of the electrode surface, the guard part is formed of a material having high electrical conductivity and may have a shape covering the electrode surface. Although described later with reference to FIG. 4 , the guard part 15 extends from one side of the electrode surface so as not to protrude outside the electrode surface 11, and has an area corresponding to or smaller than the electrode surface 11. While having, it extends parallel to the electrode surface and can be extended in a bonded or contacted state by the insulating part 13.

상기 앰프회로부(20)는 상기 전극부의 일측에서 측정된 생체 신호를 기반으로 전압 신호를 출력하도록 구비된다. 앰프회로부(20)는 상기 전극부(10)의 전극면(11)으로부터 측정된 생체신호를 증폭 내지 임피던스 변환하여 전압 신호로 변환할 수 있다. 상기 앰프회로부(20)는 비접촉 방식으로 측정되는 생체신호를 획득하기 위하여 높은 입력 임피던스를 제공할 수 있고, 가드부(15) 및 후술하는 차폐부(30)에 의해 외부로부터 차폐될 수 있다.The amplifier circuit unit 20 is provided to output a voltage signal based on the biological signal measured at one side of the electrode unit. The amplifier circuit unit 20 may amplify or impedance-convert the biological signal measured from the electrode surface 11 of the electrode unit 10 to convert it into a voltage signal. The amplifier circuit unit 20 may provide a high input impedance in order to obtain a biosignal measured in a non-contact manner, and may be shielded from the outside by a guard unit 15 and a shield unit 30 to be described later.

상기 차폐부(30)는 상기 앰프회로부(20)로의 잡음를 차단하기 위하여 전도성 소재로 형성될 수 있으며, 전기전도도가 높은 금속을 소재로 하여 상기 앰프회로부(20)를 감싸도록 형성됨이 바람직하다. The shielding portion 30 may be formed of a conductive material in order to block noise to the amplifier circuit portion 20, and is preferably formed of a metal having high electrical conductivity to surround the amplifier circuit portion 20.

도 4를 참고하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에서 상기 차폐부(30)는 가드부(15) 이내로 들어오도록 구비될 수 있다. 즉, 상기 차폐부(30)를 상기 가드부 상에 사영한 영역이 상기 가드부 내에 수용되도록 구비되는데, 이에 따라 상기 전극면(11) 측을 기준으로 상기 가드부(15)가 상기 차폐부(30)를 폐색하도록 구비될 수 있다.Referring to FIG. 4 , in a preferred embodiment of the present invention, the shielding part 30 may be provided to come within the guard part 15 . That is, an area projected by the shielding part 30 on the guard part is provided to be accommodated in the guard part. 30) may be provided.

도 4의 (a)를 참고하면, 용량성 결합 생체전극을 사용할 때 차폐부(30)가 전극부(10)로부터 외곽으로 돌출되는 경우 전도성이 있는 차폐부(30)와 전극면(11) 전기장 형성이 용이해지게 되어 인체와 전극면(11)과의 전기장 형성에 방해요소로 작용할 수 있다. 이와 같은 생체전극이 비접촉 방식으로 사용하는 실제 환경에서는 대부분 생체전극이 침대, 의자 등에 내장되고, 전극면(11)과 인체(B) 사이에 옷과 함께 유전율이 떨어지는 패브릭/합성피혁/가죽 등의 커버(50)가 위치할 수 있다. 커버(50)로 인하여 인체(B)와 전극면(11) 사이의 거리는 멀어지며 커버(50) 소재 특성상 유전율이 낮은 경우가 많아 인체(B)와 전극면(11) 사이의 정전용량이 감소되고 전기장 형성이 감소하게 된다. 이때 전극면(11)의 일정 부분은 인체보다 돌출된 차폐부(30)와의 전기장 형성이 유리해지게 되어, 결과적으로 생체신호를 받아들이는 전극면(11)의 면적이 줄어드는 효과로 인하여 생체신호를 측정하기 위한 정전용량은 감소하게 된다. 상기 커버(50)로 인하여 유전율이 감소하고, 두께가 증가하여 결과적은 생체신호를 측정하기 위한 정전용량은 크게 감소하게 된다. Referring to (a) of FIG. 4 , when a capacitive coupling bioelectrode is used and the shield 30 protrudes outward from the electrode 10, the electric field between the conductive shield 30 and the electrode face 11 Formation becomes easy and may act as an obstacle to the formation of an electric field between the human body and the electrode surface 11. In an actual environment where such bioelectrodes are used in a non-contact manner, most bioelectrodes are embedded in beds, chairs, etc., and fabric/synthetic leather/leather, etc. A cover 50 may be located. Due to the cover 50, the distance between the human body B and the electrode surface 11 is increased, and the dielectric constant is often low due to the nature of the material of the cover 50, so the capacitance between the human body B and the electrode surface 11 is reduced. The electric field formation is reduced. At this time, a certain portion of the electrode surface 11 becomes advantageous in forming an electric field with the shielding portion 30 protruding from the human body, and as a result, the area of the electrode surface 11 that receives the biosignal is reduced, thereby reducing the biosignal. The capacitance to measure will decrease. Due to the cover 50, the permittivity decreases and the thickness increases, resulting in a large decrease in capacitance for measuring biosignals.

상술한 바에 따른 생체신호의 감쇄효과를 최소화하기 위하여 상기 차폐부(30)는 전극면(11) 및/또는 가드부(15)보다 넓게 형성되지 않고, 그 연장된 길이 또는 넓이가 가드부(15)보다 작아 가드부(15) 상에 사영한 영역이 가드부(15) 내에 수용도록 함으로써 생체신호를 측정하는 전극면(11)이 인체와 최대한 전기장 형성에 유리하도록 하며, 반면에 차폐부(30)와 전극면(11) 사이의 전기장 형성이 최소화하도록 할 수 있다. In order to minimize the attenuation effect of the biosignal as described above, the shielding part 30 is not formed wider than the electrode surface 11 and/or the guard part 15, and the extended length or width thereof is the guard part 15 ), so that the area projected on the guard unit 15 is accommodated in the guard unit 15, so that the electrode surface 11 that measures the biosignal is advantageous in forming an electric field with the human body as much as possible, while the shield unit 30 ) and the formation of an electric field between the electrode surface 11 can be minimized.

나아가, 도 4의 (b)를 참고하면, 가드부(15)가 전극면(11)보다 외곽으로 돌출되는 경우에도 전도성이 있는 가드부(15)와 전극면(11) 사이에 전기장 형성이 용이해지게 되어 전극면(11)과 인체의 전기장 형성에 방해요소로 작용할 수 있다. Furthermore, referring to (b) of FIG. 4 , even when the guard part 15 protrudes outward from the electrode surface 11, it is easy to form an electric field between the conductive guard part 15 and the electrode surface 11. As a result, it may act as an obstacle to the formation of the electric field of the electrode surface 11 and the human body.

이에 따라 도 4의 (c)에서와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 용량성 결합 생체전극(1)은 상기 가드부(15)가 전극면 바깥으로 돌출되지 않도록 상기 전극면(11)의 일측에서 연장형성되고, 바람직하게는 상기 전극면(11)과 상응하거나 또는 전극면 이하의 넓이를 가지면서 연장될 수 있다.Accordingly, as shown in FIG. 4(c), in the capacitive coupling bioelectrode 1 according to an embodiment of the present invention, one side of the electrode surface 11 prevents the guard part 15 from protruding outside the electrode surface. It is formed extending from, and preferably may extend while having an area corresponding to or less than the electrode surface 11.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 커버(50)의 안쪽면에 고 유전율 겔을 도포한 것을 도시한 도면이다. 도 3 및 도 5를 참고하면, 상기 하우징(40)은 상기 차폐부(30)의 외측에서 상기 차폐부 및 상기 전극부를 감싸도록 구비될 수 있다. 상기 하우징(40)은 내부 구성요소를 보호하기 위하여 절연체 소재로 형성되며, 전극부(10) 측에 개구부를 형성하여 전극면(11)이 외부 또는 생체신호 측정 대상과 면할 수 있도록 할 수 있다. 5 is a view showing that a high permittivity gel is applied to the inner surface of the cover 50 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIGS. 3 and 5 , the housing 40 may be provided to surround the shielding part and the electrode part from the outside of the shielding part 30 . The housing 40 is made of an insulator material to protect internal components, and an opening may be formed on the side of the electrode unit 10 so that the electrode surface 11 can face the outside or a target for measuring a biosignal.

도 3 및 도 5를 참고하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 용량성 결합 생체전극은 유전체 층(60)을 더 포함할 수 있다. 상기 유전체 층(60)은 용량성 결합 생체전극이 소파 침대 등의 가구에 매립되거나 옷이나 다른 물체에 의해 생체전극과 인체가 직접 닿지 않는 비접촉 방식 사용 환경에서 생체신호 측정의 정확성을 높이기 위해 구비될 수 있다. 상기 유전체 층(60)은 고 유전율을 가지는 겔 물질로 구성됨이 바람직하다. 또한 상기 유전체 층(60)은 상기 전극면(11) 상에 형성되어 정전용량을 높일 수 있다.Referring to FIGS. 3 and 5 , the capacitive coupling bioelectrode according to another embodiment of the present invention may further include a dielectric layer 60 . The dielectric layer 60 may be provided to increase the accuracy of biosignal measurement in a non-contact usage environment in which the capacitive coupling bioelectrode is embedded in furniture such as a sofa bed or where the bioelectrode and the human body do not come into direct contact with clothes or other objects. can The dielectric layer 60 is preferably made of a gel material having a high permittivity. In addition, the dielectric layer 60 may be formed on the electrode surface 11 to increase capacitance.

유전체 층의 형성을 위하여, 상기 커버(50)가 사용되는 환경에서 커버의 안쪽 면에 고 유전율 겔이 도포될 수 있다. 침대, 쇼파, 의자 등의 비접촉 방식 사용에서 상기 커버는 직물, 천, 가죽, 패브릭 등으로 구비될 수 있으며 이에 따라 전극면(11)은 커버(50)를 사이에 두고 인체(B)로부터 생체신호를 받아들일 수 있다. 상기 커버(50)의 유전율은 낮아 인체(B)와 전극면 사이의 정전용량이 감소하게 된다. 본 발명의 일 예시로써 상기 커버(50)의 유전율은 통상 천연패브릭 > 화학패브릭 > 가죽 > 인조가죽의 순으로 낮은 값을 가진다. To form the dielectric layer, a high dielectric constant gel may be applied to the inner surface of the cover 50 in an environment in which it is used. In non-contact use of beds, sofas, chairs, etc., the cover may be made of fabric, fabric, leather, fabric, etc. Accordingly, the electrode surface 11 interposes the cover 50, and the biosignal from the human body (B) can accept The dielectric constant of the cover 50 is low, and the capacitance between the human body B and the electrode surface is reduced. As an example of the present invention, the dielectric constant of the cover 50 usually has a low value in the order of natural fabric > chemical fabric > leather > artificial leather.

상기 커버(50)의 안쪽면에 고 유전율을 가지는 겔 물질을 도포하여 커버 안쪽면의 섬유 형태의 조직에 내 상기 공극(51)들을 고 유전율 물질로 메움으로써 형성됨이 바람직하다. 정전용량은 유전율에 비례하여 커지므로 커버(50)로 인한 유전율 감소를 어느 정도 보완하며, 상기 고 유전율을 가지는 겔 물질은 커버(50) 안쪽의 거친 면을 상대적으로 부드럽게 또는 매끄럽게 만들어 동잡음 혹은 접촉 잡음을 감소시킬 수 있다. It is preferable to form by applying a gel material having a high dielectric constant to the inner surface of the cover 50 and filling the pores 51 in the fibrous tissue of the inner surface of the cover with a high dielectric constant material. Since the capacitance increases in proportion to the permittivity, it compensates for the decrease in permittivity caused by the cover 50 to some extent, and the gel material having a high permittivity makes the rough surface of the cover 50 relatively soft or smooth to prevent noise or contact. noise can be reduced.

상기 고 유전율의 겔은 생물친화적 물질일 수 있다. 또한 고 유전율 겔은 비휘발성 소재인 것이 바람직하며, 액체나 점성을 가진 유체로 구비되는 경우 커버(50)의 진동을 억제할 수 있다. 또한 본 발명의 다른 일 실시예에서 커버(50)의 유전율을 높이기 위하여 고 유전율 물질을 이용 열처리, 코팅 등 다양한 방안이 제시될 수 있다.The high permittivity gel may be a biocompatible material. In addition, the high dielectric constant gel is preferably a non-volatile material, and when provided as a liquid or a viscous fluid, vibration of the cover 50 can be suppressed. In addition, in another embodiment of the present invention, in order to increase the dielectric constant of the cover 50, various methods such as heat treatment and coating using a high dielectric constant material may be suggested.

도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 용량성 결합 생체전극의 구조를 도시한 도면이다. 도 6을 참고하면, 상기 용량성 결합 생체전극은 매립폼(71) 및 진동방지구조(73)를 더 포함할 수 있다.6 is a diagram showing the structure of a capacitive coupling bioelectrode according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6 , the capacitive coupling bioelectrode may further include a buried foam 71 and an anti-vibration structure 73 .

상기 매립폼(71)은 하우징의 외측에서 형성되며 내부에 복수의 공극을 가져 하중에 따라 형상변화가 가능하도록 구비될 수 있다. 매립폼(71)은 내부에 복수의 공극이나 공간을 가지나, 그 크기가 다양하여 하중에 의해 균일하게 형상이 변화되지 않을 수 있다. 이에 따라 전기장의 변화를 초래하는 생체전극 외부로부터의 진동, 흔들림, 하중에 의한 형상변화를 억제하고 각 전극에서 위상이 다른 잡음가 발생하는 것을 방지하기 위해 하우징(40)과 매립폼(71) 사이에 진동을 방지하는 구조가 구비될 수 있다.The buried form 71 is formed on the outside of the housing and has a plurality of air gaps inside, so that its shape can be changed according to the load. The embedded foam 71 has a plurality of voids or spaces inside, but the size may vary and the shape may not be uniformly changed by a load. Accordingly, in order to suppress the shape change caused by vibration, shaking, and load from the outside of the bioelectrode, which causes a change in electric field, and to prevent generation of noise of a different phase from each electrode, a gap is formed between the housing 40 and the embedding foam 71. A structure that prevents vibration may be provided.

상기 진동방지구조(73)는 소정의 점탄성을 가지면서 형성되어 상기 하우징 및 전극부의 진동과 매립폼(71)으로 부터의 진동을 억제하도록 구비된다. 상기 진동방지구조(73)는 매립폼과 하우징 사이에서 소정의 점탄성을 가지는 겔타입으로 형성될 수 있다. 상기 진동방지구조(73)는 탄성도가 낮은 점탄성을 가지면서 형성될 수 있고, 겔타입으로 이루어진 폴리우레탄 또는 실리콘 등으로 구비될 수 있다. 이에 따라 상기 진동방지구조는 소정의 인장강도, 신율, 점도 등의 물성을 가질 수 있다.The anti-vibration structure 73 is formed with a predetermined viscoelasticity and is provided to suppress vibrations of the housing and the electrode unit and vibration from the embedding form 71 . The anti-vibration structure 73 may be formed of a gel type having predetermined viscoelasticity between the embedded foam and the housing. The anti-vibration structure 73 may be formed with viscoelasticity having a low degree of elasticity, and may be provided with polyurethane or silicone made of a gel type. Accordingly, the anti-vibration structure may have physical properties such as predetermined tensile strength, elongation, and viscosity.

상술한 것과 같은 용량성 결합 생체전극을 포함하는 생체 신호 측정 장치는 용량성 결합 생체전극(1)과 연결된 신호 처리부(미도시)를 포함하여 용량성 결합 생체전극(1)에서 감지한 생체 신호를 처리하여 측정 결과를 추출할 수 있다. 여기서 측정 결과는 생체 신호를 처리한 결과로서, 심전도 파형, 안전도 파형, 근전도 파형, 뇌전도 파형 등을 포함할 수 있다. The biosignal measuring device including the capacitive coupling bioelectrode as described above includes a signal processing unit (not shown) connected to the capacitive coupling bioelectrode 1 to measure the biosignal detected by the capacitive coupling bioelectrode 1. processing to extract measurement results. Here, the measurement result is a result of processing the biosignal and may include an electrocardiogram waveform, a safety level waveform, an electromyogram waveform, an electroencephalogram waveform, and the like.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다. The above detailed description is illustrative of the present invention. In addition, the foregoing is intended to illustrate and describe preferred embodiments of the present invention, and the present invention can be used in various other combinations, modifications, and environments. That is, changes or modifications are possible within the scope of the concept of the invention disclosed in this specification, within the scope equivalent to the written disclosure and / or within the scope of skill or knowledge in the art. The written embodiment describes the best state for implementing the technical idea of the present invention, and various changes required in the specific application field and use of the present invention are also possible. Therefore, the above detailed description of the invention is not intended to limit the invention to the disclosed embodiments. Also, the appended claims should be construed to cover other embodiments as well.

1: 용량성 결합 생체전극
10: 전극부 11: 전극면
13: 절연부 15: 가드부
20: 앰프회로부 30: 차폐부
40: 하우징 50: 커버
60: 유전체 층
71: 매립폼 73: 진동방지구조1: capacitive coupling bioelectrode
10: electrode part 11: electrode surface
13: insulation part 15: guard part
20: amplifier circuit part 30: shielding part
40: housing 50: cover
60: dielectric layer
71: embedded foam 73: anti-vibration structure

Claims (7)

생체신호를 감지하는 전극부, 상기 전극부의 일측에서 측정된 생체 신호를 기반으로 전압 신호를 출력하는 앰프회로부 및 상기 전극부와 상기 앰프회로부를 감싸도록 형성되는 차폐부를 포함하고,
상기 전극부는 생체신호 측정 대상 측으로 면하여 연장형성되는 전극면, 상기 전극면의 내측 일면에서 전극면으로의 잡음 차단을 위해 전도성 소재가 연장형성되는 가드부 및 상기 전극면과 가드부 사이의 절연을 위해 상기 전극면과 가드부 사이에서 연장형성되는 절연부를 포함하는 것을 특징으로 하는 용량성 결합 생체전극.An electrode unit for detecting a biosignal, an amplifier circuit unit for outputting a voltage signal based on a biosignal measured at one side of the electrode unit, and a shielding unit formed to surround the electrode unit and the amplifier circuit unit,
The electrode part has an electrode surface extending to face the biosignal measurement target, a guard part in which a conductive material is formed to block noise from an inner surface of the electrode surface to the electrode surface, and insulation between the electrode surface and the guard part. A capacitive coupling bioelectrode, characterized in that it comprises an insulating portion extending between the electrode surface and the guard portion. 제1항에 있어서, 상기 차폐부는 상기 차폐부를 상기 가드부 상에 사영한 영역이 상기 가드부 내에 수용되도록 구비되며,
상기 가드부는 상기 전극면 바깥으로 돌출되지 않도록 상기 전극면의 일측에서 상기 전극면과 상응하거나 또는 전극면 이하의 넓이를 가지면서 연장되는 것을 특징으로 하는 용량성 결합 생체전극.The method of claim 1, wherein the shielding unit is provided such that an area projected by the shielding unit on the guard unit is accommodated in the guard unit,
The capacitive coupling bioelectrode according to claim 1 , wherein the guard part extends from one side of the electrode surface to a width corresponding to or less than the electrode surface so as not to protrude outside the electrode surface. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전극면의 생체신호 측정 대상 측에서 형성되는 유전체 층을 더 포함하고,
상기 유전체 층은 고 유전율을 가지는 겔 물질로 구성된 것을 특징으로 하는 용량성 결합 생체전극.The method of claim 1 or 2, further comprising a dielectric layer formed on the side of the electrode surface to measure the biosignal,
The dielectric layer is a capacitive coupling bioelectrode, characterized in that composed of a gel material having a high permittivity. 제3항에 있어서, 상기 유전체 층은 생체신호 측정 대상과 전극면 사이에 형성된 커버의 일면에 도포되거나, 또는 상기 전극면 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 용량성 결합 생체전극.4. The capacitive coupling bioelectrode according to claim 3, wherein the dielectric layer is applied to one surface of a cover formed between the biosignal measuring target and the electrode surface, or is formed on the electrode surface. 제3항에 있어서, 상기 유전체 층을 형성하는 고 유전율을 가지는 겔 물질은 생물친화적 겔 물질인 것을 특징으로 하는 용량성 결합 생체전극.[4] The capacitive coupling bioelectrode according to claim 3, wherein the gel material having a high permittivity forming the dielectric layer is a biocompatible gel material. 제2항에 있어서, 전극부 측에 개구부를 형성하면서 상기 차폐부의 외측에서 상기 차폐부 및 상기 전극부를 감싸도록 구비되는 하우징, 상기 하우징의 외측에서 형성되며 내부에 복수의 공극을 가져 하중에 따라 형상변화가 가능한 매립폼을 더 포함하며,
상기 매립폼과 하우징 사이에 진동방지구조가 형성된 것을 특징으로 하는 용량성 결합 생체전극.The method of claim 2, wherein an opening is formed on the side of the electrode unit and a housing provided to surround the shield unit and the electrode unit from the outside of the shield unit is formed on the outside of the housing and has a plurality of air gaps therein to be shaped according to the load. It further includes a changeable landfill form,
A capacitive coupling bioelectrode, characterized in that an anti-vibration structure is formed between the embedded form and the housing. 제6항에 있어서, 상기 진동방지구조는 소정의 점탄성을 가지면서 형성되어 상기 하우징 및 전극부의 진동을 억제하는 것을 특징으로 하는 용량성 결합 생체전극.
7. The capacitive coupling bioelectrode according to claim 6, wherein the anti-vibration structure is formed with a predetermined viscoelasticity to suppress vibration of the housing and the electrode unit.
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