KR20230085941A - Ecg 및 제세동 회로들을 위한 별도의 인쇄된 트레이스들 - Google Patents

Ecg 및 제세동 회로들을 위한 별도의 인쇄된 트레이스들 Download PDF

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Abstract

제세동 회로와 별도의 ECG 트레이싱 회로가 있는 전극 패드. 전극 패드는 폼베이스 층, 제 1 및 제 2 전도성 층, 및 하이드로겔 층을 포함한다. 폼 베이스 층은 제 1측부를 갖고, 제 1 전도성 층은 베이스 층 상에 중앙으로 위치한다. 제 1 전도성 층은 제세동 전류를 제공하도록 구성된 제 1 회로를 갖는다. 제 2 전도성 층은 베이스 층의 제 1측부 상의 제 1 전도성 층 주위에서 적어도 부분적으로 연장된다. 제 2 전도성 층은 전기 신호를 수신하도록 구성된 별도의 제 2 회로를 갖는다. 하이드로겔 층은 베이스 층의 제 1측부 상에서 제 1 및 제 2 전도성 층들을 덮는다. 전극 패드는 추가로 제 1 및 제 2 전도성 층들에 부착된 전기 커넥터를 포함한다. 전기 커넥터는 제 1 및 제 2 전도성 층들에 전압을 제공하도록 구성된다.

Description

ECG 및 제세동 회로들을 위한 별도의 인쇄된 트레이스들{Separate printed traces for ECG and defibrillation circuits}
이 출원은, 2018 년 8 월 31 일에 출원되고, "ECG 및 제세동(defibrillation) 회로들을 위한 별도의 인쇄된 트레이스(trace)들"라는 제목의, 미국 가특허 출원 일련 번호 62/725,311에 우선권을 주장한다.
1. 발명의 분야
발명은 일반적으로 의료 디바이스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 각각 전도성 잉크로 구성된, 제세동 회로 및 별도의 ECG 트레이싱(tracing) 회로를 갖는 전극 패드에 관한 것이다.
2. 관련 기술의 설명
생체 의학 전극들은 일반적으로 심전도 및 유사한 진단 절차뿐만 아니라 환자가 테스트 또는 모니터링 디바이스에 전기적으로 연결되어야 하는 장기 모니터링에 사용된다. 이러한 전극들은 종종 3개 별개의 층들로 구성된다: 약 1 평방 인치의 전도성 표면 층, 그래픽이 각인(imprint)된 전도성 표면 층의 일 측부 상의 절연체, 및 전도성 표면 층의 타 측부 상에 제공된 의료용 겔(gel). 의료용 겔은 전극을 환자의 피부에 고정하는 데 사용된다. 전도성 표면 층은 금속 층 또는 심지어 전도성 잉크일 수 있다.
사용시, ECG(또는 유사한 디바이스)의 리드와이어(leadwire)들은 일반적으로 전극들의 전용 연결 부분들 또는 돌출부들에 부착된 클립들 등을 그 단부에 포함한다. 이러한 연결 부분들은 벙어리 장갑(mitten)(엄지 각인-반원형) 또는 물고기 꼬리 모양일 수 있으며, 의료용 겔이 없는 곳에 위치할 수 있다. 코일에 대하여 리드와이어의 고유한 경향(tendency)과 커플링된, 전극에 비해 리드와이어의 크기(및 무게)가 상대적으로 크기 때문에, 의료용 겔은 다소 약한 접착제일 뿐이므로 당기는 힘이 종종 전극에 가해져 피부에서 전극을 벗길 수 있다. 또한 원하는 움직임과 의도하지 않은 움직임의 결과로 환자 움직임의 결과로 당기는 힘이 자주 발생한다. 완전히 벗겨지는 것 외에도 힘은 피부에서 전극을 방해하거나 부분적으로만 벗겨져 신호 왜곡(노이즈 또는 인공물로 인한) 및 사용할 수 없는 결과를 초래할 수 있다. 어떠하든, 시간과 노력이 낭비된다. 또한 일단 전극이 벗겨지거나 부분적으로 벗겨지면 제대로 다시 고정되지 않아 새 전극을 사용해야 한다.
다기능 전극(MFE) 패드들은 심장 질환의 치료 및 진단에 널리 사용되는 특정 유형의 생체 의학 전극이다. 의료 전문가들 및 기타 응급 처치 제공자들은 MFE 패드들을 사용하여 심장 박동 중 전위를 모니터링하고, 제세동을 위한 고 에너지 전기 자극을 제공하고, 페이싱(pacing)을 위한 낮은 수준의 전기 자극을 제공한다. 이러한 패드들을 개발하기 전에, 의료진은 여러 유형의 패드들을 적용하고 환자에게 전류를 전달하는 다른 수단(예를 들어, 패들들)을 사용해야 했다. 쉽게 상상할 수 있듯이, 다른 디바이스들의 사용과 함께 여러 개의 전극들을 사용하면 비상 상황에서 구현될 때 잠재적인 오류와 추가 부상이 발생할 수 있다.
진정한 MFE 패드의 생성은, 패드들이 일회용이기 때문에, 설계자들이 가격이 아닌 많은 요소들의 균형을 맞출 것을 요구한다. 최신 MFE 패드는 상당한 전기 에너지의 짧은 버스트(burst)들을 전송할 수 있어야 하며 모니터링에 영향을 미치지 않도록 이러한 에너지를 빠르게 소멸시킬 수 있어야 한다. 그러나 대부분의 생체 의학 전극(및 MFE 패드들)에서, ECG 트레이스와 제세동 전류는 하나의 전기 회로의 일부이다.
따라서, ECG 트레이스 및 제세동을 위한 별도의 회로를 갖는 생체 의학 전극이 필요하다.
관련 기술 섹션 면책 조항의 설명: 특정 특허/출판물/제품이 관련 기술 섹션의 이 설명 또는 이 공개의 다른 부분에서 위에서 논의된 한, 이러한 논의는 논의된 특허/출판물/제품이 특허법 목적을 위한 선행 기술이라는 것을 인정하는 것으로 간주되어서는 안 된다. 예를 들어, 논의된 특허/출판물/제품의 일부 또는 전부가 시기상 충분히 초기가 아닐 수 있고, 시기상 충분히 일찍 개발된 주제를 반영하지 않을 수 있고/있거나 특허법 목적을 위한 선행 기술에 해당할 만큼 충분히 가능하지 않을 수 있다. 특정 특허/출판물/제품이 관련 기술 섹션의 이 설명 및/또는 응용 프로그램 전반에 걸쳐 위에서 논의된 한, 이에 대한 설명/공개 내용은 모두 이 문서에 참조로 각각의 전체 내용이 포함된다.
현 발명의 실시 예는 각각 전도성 잉크로 구성된 제세동 회로 및 별도의 ECG 트레이싱 회로를 갖는 제세동 패드 또는 전극에 관한 것이다. 일 측면에 따르면, 현 발명은 전극 패드이다. 전극 패드는 4 개의 층, 베이스 층, 제 1 전도성 층, 제 2 전도성 층 및 하이드로겔 층을 포함한다. 베이스 층은 제 1 측부를 갖고 제 1 전도성 층은 베이스 층 상에 중앙으로 위치한다. 제 2 전도성 층은 베이스 층의 제 1 측부 상의 제 1 전도성 층 주위에서 적어도 부분적으로 연장된다. 하이드로겔 층은 베이스 층 상의 제 1 측부에서 제 1 및 제 2 전도성 층을 덮는다.
또 다른 측면에 따르면, 전극 패드는 제 1 측부를 갖는 폼 베이스 층을 포함한다. 전극 패드는 또한 베이스 층의 중앙에 위치한 제 1 회로를 갖는 제 1 전도성 층을 포함하고, 제 1 전도성 층은 제세동 전류를 제공하도록 구성된다. 전극 패드는 베이스 층 상의 제 1 전도성 층 주위에서 적어도 부분적으로 연장되는 별도의 제 2 회로를 갖는 제 2 전도성 층을 더 포함한다. 제 2 전도성 층은 전기 신호를 수신하도록 구성된다. 전극 패드는 베이스 층 상의 제 1측부에서 제 1 및 제 2 전도성 층을 덮는 하이드로겔 층을 추가로 포함한다.
또 다른 양태에 따르면, 전극 패드는 제 1측부를 갖는 폼 베이스 층을 포함한다. 전극 패드는 또한 베이스 층 상에 중앙으로 위치한 제1 회로를 갖는 제1 전도성 층, 베이스 층 상에 제1 전도성 층 주위에서 부분적으로 연장되는 별도의 제2 회로를 갖는 제2 전도성 층, 및 베이스 층 상의 제1 측부 상의 제1 및 제2 전도성 층들을 덮는 하이드로겔 층을 포함한다. 전극 패드는 제 1 및 제 2 전도성 층에 부착된 전기 커넥터를 추가로 포함한다. 전기 커넥터는 제 1 및 제 2 전도성 층들에 전압을 제공하도록 구성된다.
발명의 이러한 측면 및 다른 측면은 이후에 설명되는 실시 예(들)를 참조하여 명백해지고 설명될 것이다.
현 발명의 하나 이상의 측면들은 명세서의 결론에서 청구 범위의 예로서 특히 지적되고 명확하게 청구된다. 발명의 상기 및 다른 목적, 특징 및 이점은 첨부된 도면과 관련하여 취해진 다음 설명으로부터 명백하다:
도 1은 일 실시 예에 따른 전극 패드의 개략적인 제 1 측면도이다.
본 발명의 양태 및 그 특정 특징, 장점 및 세부 사항은 첨부된 도면에 예시된 비 제한적인 예를 참조하여 아래에서 보다 완전하게 설명된다. 잘 알려진 구조체들에 대한 설명은 발명을 불필요하게 상세하게 모호하게 하지 않도록 생략한다. 그러나, 발명의 측면을 나타내면서 상세한 설명 및 특정 비 제한적 예는 단지 예시로서 제공되며 제한이 아님을 이해해야 한다. 기본 발명 개념의 사상 및/또는 범위 내에서 다양한 대체, 수정, 추가 및/또는 배열이 본 개시로부터 당업자에게 명백할 것이다.
유사한 참조 번호는 전체에 걸쳐 유사한 부분을 지칭하는, 도면들을 이제 참조하면, 도 1은 일 실시 예에 따른 생체 의학 전극(10)의 개략적인 제 1 측면도를 도시한다. 도 1에서, 생체 의학 전극(10)은 가요성 전극 패드(여기서 "제세동 패드"와 상호 교환적으로 사용됨)이다. 전극 패드(10)는 전극 패드(10)를 통해 환자의 피부 표면과 같은 적절한 표면으로 전기 에너지를 위한 전기적 연결 또는 경로를 제공하도록 구성된다. 이것이 독자의명료 함을 위해 취해진 전기적 경로이지만, 전극 패드(10)는 전기 에너지 측면에서 양방향이라는 것을 잘 이해해야 한다. 예를 들어, 양극(환자에 대한 양의 전류)로 기능하는 전극 패드(10)는 또한 환자 내의 생물학적 에너지 원으로부터 전기 신호를 수신하는 기능을 할 수 있다.
도시된 실시 예에서, 전극 패드(10)는 전기 디바이스와 환자 사이의 전기 에너지 전달에 영향을 미치는 다중 층들의 재료들로 구성된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전극 패드(10)는 일반적으로 베이스 층(12), 제 1 전도성( "제세동") 층(14), 제 2 전도성( "ECG 트레이스") 층(16) 및 하이드로겔 층(18)을 포함한다. 베이스 층(12)은 폼(foam) 재료로 구성된다. 폼 재료는 폴리에틸렌과 같은 임의의 적절한 캐리어 재료들을 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 베이스 층(12)은 전극 패드(10)의 나머지 층들(14, 16, 18) 각각에 비해 가장 큰 표면적을 포함한다. 폼의 베이스 층(12)은 특히 전도성 층들(14, 16) 및 하이드로겔 층(18)을 덮는 크기를 갖는다. 추가된 크기는 전극 패드(10)의 주변에 추가적인 접착력을 추가하는 동안 폼 베이스 층(12)이 나머지 층들(14, 16, 18)의 주변을 넘어 연장되어 전도성 층들(14, 16) 및 하이드로겔 층(18)을 절연 및 보호하도록 허용한다.
제 1 전도성 층(14)은 제세동 층이다. 따라서, 제 1 전도성 층(14)의 목적은 환자에게 제세동 전류를 제공하는 것이다. 일 실시 예에서, 제 1 전도성 층(14)은 고 전도성 잉크(20)로 구성된다. 고 전도성 잉크(20)는 염화은 또는 다른 잉크 조합으로 구성될 수 있다(본 개시 내용의 검토와 관련하여 당업자에 의해 이해되어야 하는 바와 같이). 고 전도성 잉크(20)는 필요에 따라 전체 표면(즉, 큰 표면적) 또는 패턴으로 베이스 층(12)에 도포되거나 인쇄될 수 있다. 바람직한 실시 예에서, 고 전도성 잉크(20)는 제공된 제세동 에너지를 최적화하기 위해 베이스 층(12)의 넓은 표면적에 인쇄된다. 제 1 전도성 층(14)을 폼 베이스 층(12)에 직접 인쇄하는 것은 공정 단계들을 단순화하고 전극 패드(10)의 조립을 더욱 단순화하기 위해 재료들의 추가 층들을 감소시킨다.
전술된 바와 같이, 전극 패드(10)는 제 2 전도성 층(16)을 추가로 포함한다. 도 1에 도시된 실시예에서, 제 2 전도성 층(16)은 별도의 ECG 트레이스 층이다. ECG 트레이스 층(16)은 제세동 층(14)과 분리되어 제세동 전류가 환자에게 적용되는 동안 환자의 ECG 모니터링이 달성될 수 있다. 일 실시 예에서, 제 2 전도성 층(16)은 전도성 잉크로 구성된다. 그러나, 일 실시 예에 따르면, 제 2 전도성 층(16)은 제 1 전도성 층(14)을 포함하는 전도성 잉크보다 전도성이 낮은 잉크로 구성된다. 전도성이 낮은 잉크의 목적은 제세동 에너지가 최소 저항 경로(큰 전도성 표면)를 취하고 전도성이 낮은 ECG 회로를 통과하지 않으므로 제세동 후 ECG 트레이스를 얻기 위해 제세동 회복 시간을 줄이는 것이다. 제 2 전도성 층(16)은 공정 단계들을 단순화하고 전극 패드(10)를 포함하는 재료들의 층들의 수를 최소화하기 위해 폼 베이스 층(12)에 유사하게 적용되거나 직접 인쇄된다. 제 2 전도성 층(16)은 필요한 경우 하이드로겔 층(18)의 신속한 제세동 회복을 돕기 위해 염화물 표면과 같은 이온화 표면을 포함한다.
도 1에 도시되고 전술된 바와 같이, 전극 패드(10)는 하이드로겔 층(18)을 포함한다. 일 실시 예에서, 하이드로겔 층(18)은 전도성 겔로 구성된다. 전도성 겔은 전도성 층들(14, 16)과 환자의 신체 사이의 접촉을 보장하는 데 도움이 된다. 하이드로겔은 환자의 피부를 적시도록 기능하여 전기 에너지의 흐름을 더 잘 받아들인다. 하이드로겔의 물리적 특성들은 또한 전달되는 에너지를 분배하기 위해 노출된 겔의 전체 표면에 대한 접촉을 보장하는 데 도움이 된다. 추가로, 하이드로겔 층(18)은 환자와의 분산된 접촉이 유지되도록 돕는 접착제로서 기능한다. 하이드로겔 층(18)은 제 1 및 제 2 전도성 층들(14, 16) 상에 제자리에 부어지고 제 1 및 제 2 전도성 층들(14, 16) 상에 경화되거나 캐스팅될 수 있다. 하이드로겔 층(18)은 제 1 전도성 층(14) 위로 연장되는 부분 및 제 2 전도성 층(16) 위로 연장되는 부분(제세동 트레이스)에 대해 별도의 특성을 가질 수 있거나, 하이드로겔은 하이드로겔 층(18) 전체에 걸쳐 균일할 수 있다.
도 1을 계속 참조하면, 전극 패드(10)는 코드(cord) 세트 커넥터(22)를 추가로 포함한다. 도시된 실시 예에서, 코드 세트 커넥터(22)는 전극 패드(10)에 연결되고 그로부터 외측으로 연장된다. 일 단부(24)에서, 코드 세트 커넥터(22)는 제 1 전도성(제세동) 층(14)의 중심을 향해 전기적으로 연결된다. 코드 세트 커넥터(22)는 또한 제 2 전도성(ECG 트레이스) 층(16)에 연결된다. 코드 세트 커넥터(22)의 다른 자유 단부(26)는 전극 패드(10)로부터 연장되고 전력(즉, 전압) 소스(또는 다른 전기 디바이스)에 연결되도록 구성된다. 따라서, 코드 세트 커넥터(22)는 제 1 및 제 2 전도성 층들(14, 16)에 전압을 공급한다.
제 1 전도성(제세동) 층(14)과 분리된 제 2 전도성(ECG 트레이스) 층(16)을 갖는 것은 전극 패드(10)에 두 가지 영향을 미친다. 특히, 제세동 전류(제1 전도성 층(14)으로부터)가 ECG 모니터링을 위해 분기된 별도의 트레이스들(제2 전도성 층(16)의)로 전극 패드(10)의 중앙에 집중될 수 있는 경우, 제 2 전도성(ECG 트레이스) 층(16) 위의 하이드로겔 층(18)은 고전압 및 전류를 보지 못할 것이다. 그렇게 함으로써, 하이드로겔 층(18)은 분극화되지 않거나 분리된 ECG 트레이스(층 16)에 걸쳐 제한된 분극을 가질 것이다. 하이드로겔 층(18)이 고전압 및 전류로 인해 분극화 될 때, 하이드로겔 층(18)이 제세동기로 다시 전환하거나 ECG 트레이스를 모니터링하는 능력에 지연이 있을 수 있다. 따라서, 전도성 층들(14, 16)을 분리함으로써, 제 2 전도성(ECG 트레이스) 층(16) 위의 하이드로겔 층(18)은 고전압 및 전류를 받지 않을 것이며 제세동과 ECG 트레이싱의 재확립 사이의 지연이 감소된다. 추가로, ECG 트레이싱을 위해 별도의 제 2 전도성 층(16)을 유지하면 ECG 트레이스가 제세동에 사용되는 고전압 및 전류에 의해 영향을 받을 가능성이 적기 때문에 전극 패드(18)가 더 깨끗한 ECG 트레이스를 제공할 수 있다.
여기서 정의되고 사용된 모든 정의들은 사전 정의들, 참조로 포함된 문서들의 정의들 및/또는 정의된 용어들의 일반적인 의미를 제어하는 것으로 이해되어야 한다.
다양한 실시 예가 여기에 설명되고 예시되었지만, 당업자는 기능을 수행하고/하거나 결과 및/또는 여기서 기재된 하나 이상의 이점을 얻기 위한 다양한 다른 수단 및/또는 구조를 쉽게 구상할 것이고, 그러한 각각의 변형 및/또는 수정은 여기에 설명된 실시 예의 범위 내에 있는 것으로 간주된다. 보다 일반적으로, 당업자는 여기에 설명된 모든 매개 변수, 치수, 재료 및 구성은 예시를 위한 것이고 실제 매개 변수, 치수, 재료 및/또는 구성은 티칭들이 사용되는 특정 응용 프로그램 또는 응용 프로그램에 따라 달라진다는 것을 이해할 것이다. 당업자는 단지 일상적인 실험을 사용하여 여기서 설명된 특정 실시 양태에 대한 많은 등가물을 인식하거나 확인할 수 있을 것이다. 따라서, 전술한 실시 예는 단지 예로서 제시되었으며, 첨부된 청구 범위 및 그 균등물의 범위 내에서 실시 예는 구체적으로 설명되고 청구된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 본 개시 내용의 실시 양태는 여기서 기재된 각각의 개별적인 특징, 시스템, 물품, 재료, 키트 및/또는 방법에 관한 것이다. 또한, 둘 이상의 이러한 특징, 시스템, 물품, 재료, 키트 및/또는 방법의 임의의 조합이, 그러한 기능, 시스템, 물품, 재료, 키트 및/또는 방법이 서로 일치하지 않는 경우, 현 개시 내용의 범위 내에 포함된다.
여기서 사용된 용어는 특정 실시 예를 설명하기 위한 것이며 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 여기서 사용된 바와 같이, 단수 형태 "a", "an"및 "the"는 문맥이 달리 명백하게 나타내지 않는 한 복수 형태도 포함하도록 의도된다. 용어들 "포함하다(comprise)"(및 "포함하다(단수형)" 및 "포함하는"과 같은 포함의 임의의 형태), "갖는다(have)"(및 "갖는다(단수형)" 및 "갖는"과 같은 가짐의 임의의 형태), "포함하다(include)"(및 "포함하다(단수형)" 및 "포함하는"과 같은 포함의 임의의 형태), "포함하다(contain)"(및 "포함하다(단수형)" 및 "포함하는"과 같은 포함의 임의의 형태)은 개방형 연결 동사라는 것이 이해될 것이다. 마찬가지로, 방법의 단계 또는 하나 이상의 특징들을 "포함하는(comprise)", "갖는(have)", 포함하는(include)" 또는 "포함하는(contain)" 디바이스의 요소는 이러한 하나 이상의 특징들을 소유하지만, 이러한 하나 이상의 특징들만을 소유하는 것으로 제한되지는 않는다.
아래 청구 범위의 모든 수단 또는 단계 플러스 기능 요소의 해당 구조, 재료, 행위 및 균등물(있는 경우)은 별히 청구된 다른 청구된 요소와 결합하여 기능을 수행하기 위한 임의의 구조, 재료 또는 작용을 포함하도록 의도된다. 현 발명의 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제시되었지만, 공개된 형태로 발명을 총망라하거나 제한하려는 의도는 아니다. 발명의 범위 및 사상을 벗어나지 않고 많은 수정 및 변형이 당업자에게 명백할 것이다. 실시 예는, 발명의 하나 이상의 측면 및 실제 적용의 원리를 가장 잘 설명하기 위해, 및 고려되는 특정 사용에 적합한 다양한 수정을 갖는 다양한 실시 예에 대한 현 발명의 하나 이상의 측면을 당업자가 이해할 수 있도록 하기 위해, 선택되고 설명되었다.

Claims (7)

  1. 제1 측부를 포함하는 베이스 층;
    환자에게 제세동 전류를 제공하기 위하여 상기 베이스 층 상에 중앙으로 위치하는 제1 전도성 층;
    상기 환자로부터 ECG(심전도, electrocardiogram) 트레이스를 획득하기 위하여 상기 베이스 층 상의 제1 전도성 층 주위에서 적어도 부분적으로 연장되는 제2 전도성 층; 및
    상기 베이스 층의 상기 제1 측부 상의 상기 제1 및 제2 전도성 층들을 덮는 하이드로겔 층을 포함하고,
    상기 제1 전도성 층 및 제2 전도성 층은 전도성 잉크로 구성되고,
    상기 제1 전도성 층의 상기 전도성 잉크는 상기 제2 전도성 층의 상기 전도성 잉크보다 더 전도성인,
    전극 패드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 층의 상기 제1 측부는, 상기 제1 및 제2 전도성 층들 각각의 표면적 보다 큰, 표면적을 포함하는,
    전극 패드.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 잉크는 상기 베이스 층 상에 인쇄되는,
    전극 패드.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전도성 층 위로 연장되는 상기 하이드로겔 층의 제1 부분은 제1 세트의 특성들을 갖고, 상기 제2 전도성 층 위로 연장되는 상기 하이드로겔 층의 제2 부분은 상기 제1 세트와 상이한 제2 세트의 특성들을 갖는,
    전극 패드.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 층은 폼 재료로 구성되는,
    전극 패드.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전도성 층 및 제2 전도성 층 중 적어도 하나는 염화은으로 구성되는,
    전극 패드.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전도성 층 및 상기 제2 전도성 층 중 하나는 상기 베이스 층 상에 직접 인쇄되는,
    전극 패드.
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