KR20230149553A - Ultra-thin patch-type skin strain sensor for early detection of infiltration, and early detection and notification system using it - Google Patents

Ultra-thin patch-type skin strain sensor for early detection of infiltration, and early detection and notification system using it Download PDF

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KR20230149553A
KR20230149553A KR1020220048906A KR20220048906A KR20230149553A KR 20230149553 A KR20230149553 A KR 20230149553A KR 1020220048906 A KR1020220048906 A KR 1020220048906A KR 20220048906 A KR20220048906 A KR 20220048906A KR 20230149553 A KR20230149553 A KR 20230149553A
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infiltration
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성명원
전계록
김종만
노지연
하성훈
김한수
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(주)엑솔아이티
부산대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 나노 기반 피부부착용 초박패치형 피부 스트레인 센서를 사용하여 정맥요법 실시 중 환자로부터 침윤 유발 현상을 실시간으로 감지 감시할 수 있는 침윤 조기 감지용 초박패치형 피부 스트레인 센서 및 이를 이용한 침윤 조기 감지 및 통보 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 종래에 주로 간호사가 간헐적으로 환자의 정맥요법 시행부위를 관찰하는 형태로 진행되기 때문에 조기에 침윤 감지가 어려운 문제점을 해결하기 위한 것으로, 침윤 조기 감지용 초박패치형 피부 스트레인 센서를 이용하여 침윤유발 현상을 을 조기에 정확하게 감지하여 치명적인 부작용 발생을 사전에 방지함과 동시에 간호사의 업무 부하를 크게 줄일 수 있고, 정맥요법 시행 중 빈번하게 발생하는 침윤 현상을 실시간으로 모니터링(monitoring)하면서 유효한 정보를 획득함으로써 침윤 유발 시 조기에 정확하게 감지할 수 있고, 초박패치형 스트레인 센서 기반 침윤 조기 감지 시스템에 의해 감지된 침윤 유발 신호를 무선통신으로 간호사 및 주치의의 스마트 폰으로 통보함으로써 빠른 후속 조치를 취할 수 있도록 하는 효과가 있다.
The present invention is an ultra-thin patch-type skin strain sensor for early detection of infiltration that can detect and monitor infiltration-causing phenomena in patients during intravenous therapy in real time using a nano-based skin-attached ultra-thin patch-type skin strain sensor, and an early infiltration detection and notification system using the same. It's about.
The present invention is intended to solve the problem of difficulty in detecting infiltration at an early stage, mainly because nurses intermittently observe the patient's intravenous therapy site, and detect infiltration using an ultra-thin patch-type skin strain sensor for early detection of infiltration. By accurately detecting triggers early and preventing the occurrence of fatal side effects, the workload of nurses can be greatly reduced. By monitoring infiltration phenomena that frequently occur during the administration of intravenous therapy in real time, valid information is provided. By acquiring the infiltration, it is possible to detect it early and accurately when infiltration is induced, and the infiltration-inducing signal detected by the ultra-thin patch-type strain sensor-based early infiltration detection system is notified to the nurse and attending physician's smartphone through wireless communication, allowing quick follow-up action. It works.

Description

침윤 조기 감지용 초박패치형 피부 스트레인 센서 및 이를 이용한 침윤 조기 감지 및 통보 시스템{Ultra-thin patch-type skin strain sensor for early detection of infiltration, and early detection and notification system using it}Ultra-thin patch-type skin strain sensor for early detection of infiltration, and early detection and notification system using it {Ultra-thin patch-type skin strain sensor for early detection of infiltration, and early detection and notification system using it}

본 발명은 침윤 조기 감지용 초박패치형 피부 스트레인 센서 및 이를 이용한 침윤 조기 감지및 통보 시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 나노 기반 피부부착용 초박패치형 피부 스트레인 센서를 설계하고 제작하여 정맥요법 실시 중인 환자로부터 유발되는 침윤 현상을 실시간으로 감지할 수 있는 침윤 조기 감지용 초박패치형 피부 스트레인 센서 및 이를 이용한 침윤 조기 감지 및 통보 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an ultra-thin patch-type skin strain sensor for early detection of infiltration and an early detection and notification system for infiltration using the same. Specifically, a nano-based ultra-thin patch-type skin strain sensor for skin attachment was designed and manufactured to detect the risk of damage caused by patients undergoing intravenous therapy. This study relates to an ultra-thin patch-type skin strain sensor for early detection of infiltration that can detect infiltration in real time and an early detection and notification system for infiltration using the same.

정맥요법은 환자의 정맥에 수액 및 약제를 주입하는 요법으로 입원 중인 환자에게 가장 일방적으로 시행되고 있는 침습적 처치이며 임상 간호업무 중에서 많은 비중과 시간을 차지하는 주요 업무이지만, 정맥요법 시행 중 빈번하게 유발되는 침윤(infiltration) 또는 일혈(extravasation) 현상을 조기에 감지하지 못하고 있는 실정이다. Intravenous therapy is a treatment that involves injecting fluids and medications into the patient's veins. It is the most unilaterally invasive treatment performed on hospitalized patients. It is a major task that occupies a large proportion and time of clinical nursing work, but is frequently triggered during intravenous therapy. The phenomenon of infiltration or extravasation cannot be detected early.

정맥요법의 시행 규모는 국내의 경우 입원한 성인 환자의 90% 이상이며 아동 환아의 63.8%에서 시행되며 연간 약 1억 건 이상 시행되고 있으며, 국외의 경우 입원 환자의 약 80% 이상에게 시행되고 있다. 일례로 미국에서는 약 연간 1억5천3백명 정도 (자료 출처: 미국 ivWatch model 400 자료)가 시행되고 있는 실정이다.In Korea, the scale of intravenous therapy is more than 90% of hospitalized adult patients and 63.8% of children, and is performed more than 100 million times a year. In foreign countries, it is performed on more than 80% of hospitalized patients. . For example, in the United States, approximately 153 million people are undergoing the treatment annually (data source: U.S. ivWatch model 400 data).

정맥요법 시행 중 침윤 발생율은 국내의 경우 성인은 약 18.7%이며 아동은 약 16∼78%이고 (자료 출처: 2016년 연세대 이종민 교수 논문, 성인 말초 정맥주사 시행 시 침윤 및 일혈 발생율과 위험요인), 미국의 경우 약 20∼50% (자료 출처: 미국 ivWatch LLC 자료)로 보고되었다.In Korea, the incidence of infiltration during intravenous therapy is approximately 18.7% in adults and approximately 16-78% in children (data source: Yonsei University Professor Jong-min Lee's thesis in 2016, Infiltration and extravasation incidence and risk factors during peripheral intravenous injection in adults). In the United States, it was reported to be about 20-50% (data source: ivWatch LLC, USA).

또한, 국내 침윤 고위험 집단 (고령자, 암환자, 환아 등)이 빠른 속도로 증가함에 따라 정맥요법 시행 중에 침윤 발생은 더욱 증가할 것으로 예상된다, 참고로 65세 이상 고령자의 수는 '14년 638만6천명 (12.7%)에서 '30년 1,296만1천명 (24.3%)으로 증가가 예상되며, 암 발생율도 1999년 10만명 당 219.9명에서 '12년 10만명 당 319.5명으로 연평균 3.5%로 증가하였다. In addition, as the number of high-risk groups for infiltration in Korea (elderly people, cancer patients, sick children, etc.) increases rapidly, the incidence of infiltration during intravenous therapy is expected to increase further. For reference, the number of seniors aged 65 or older was 6.38 million in 2014. It is expected to increase from 6,000 (12.7%) to 12,961,000 (24.3%) in 2030, and the cancer incidence rate also increased from 219.9 per 100,000 in 1999 to 319.5 per 100,000 in 2012, an annual average of 3.5%. .

정맥요법은 비특허문헌 1에 알려진 바와 같이 아무리 숙련된 간호사나 의사에 의해 시행된다고 하더라도 침윤 현상이 유발될 수 있고 그와 관련된 합병증이 발생할 수 있으며, 침윤이 유발될 경우 실제 임상에서는 정맥요법 중단과 재작업 및 처치를 시행하여야 한다.As known in Non-Patent Document 1, intravenous therapy can cause infiltration and related complications may occur, no matter how skilled a nurse or doctor is, and if infiltration is induced, in actual clinical practice, intravenous therapy must be discontinued and Rework and treatment must be performed.

따라서, 상기와 같이 정맥요법 시 빈번하게 발생하는 침윤 현상을 조기에 감지하기 위한 다양한 방법들이 제안되어 특허 출원되고 있다.Therefore, various methods have been proposed and patent applications are being filed for early detection of the infiltration phenomenon that frequently occurs during intravenous therapy as described above.

특허문헌 1은 혈관 내 주입을 위한 조직 모니터링 시스템에 관한 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이 센서 드레싱(118)의 필름 배리어 드레싱(122) 내에 배치된 센서(120)들은 생체임피던스, 분광계, 분광 광도계 등으로 구성되었다. 그리고 특허문헌 2는 수액 감시 장치에 관한 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이 수액이 주입되는 환자의 피부(S)의 혈관 부위 표면의 상류 및 하류에 상류용 및 하부용 광학 계측부(1U1)(1D1)이 각각 배치되고, 환자의 혈관을 향해서 조사한 소정의 파장 광이 혈관으로부터 반사되는 광강도의 검출값을 근거로 하여 수액이 환자의 혈관 외부로 누출되고 있는지를 판단한다.Patent Document 1 relates to a tissue monitoring system for intravascular injection. As shown in FIG. 1, the sensors 120 disposed within the film barrier dressing 122 of the sensor dressing 118 are bioimpedance, spectrometer, and spectrophotometer. It was composed of etc. And Patent Document 2 relates to a fluid monitoring device, and as shown in FIG. 2, an optical measurement unit (1U 1) for upstream and downstream of the surface of the blood vessel area of the patient's skin (S) where the fluid is injected (1U 1 ) ( 1D 1 ) are each arranged, and it is determined whether fluid is leaking out of the patient's blood vessels based on the detection value of the light intensity reflected from the blood vessels of light of a predetermined wavelength irradiated toward the patient's blood vessels.

상기 특허문헌 1, 2는 생체임피던스 및 광센서를 이용하여 정맥요법 시 빈번하게 발생하는 침윤 현상을 조기에 감지하는 기술에 관한 발명들로서 침윤 유발 현상을 조기에 감지할 수 있으나 침윤 유발 조기 감지율이 낮으며 의료진에게 무선으로 통보하는 기능이 없어 상용화되지 못하고 있는 실정이다.The above patent documents 1 and 2 are inventions related to technology for early detection of infiltration phenomenon that frequently occurs during intravenous therapy using bioimpedance and optical sensors. Although infiltration-causing phenomenon can be detected early, the early detection rate of infiltration induction is low. It is not commercialized because it is low and does not have the function of wirelessly notifying medical staff.

다만, 미국의 ivWATCH에서 개발하여 특허등록 받은 특허문헌 3의 정맥 침윤의 광학적 검출 장치는 도 3에 도시된 바와 같이 바늘(540)이 피부(300)를 통해 정맥(560)으로 삽입되는 바늘 주입 부위에 광을 조사하는 도광체(50) 및 주입 부위 조직으로부터 반사된 반사광을 수집하는 수광체(80)를 포함하는 광섬유 다발(270)과 도광체(50) 및 수광체(80)의 단부가 피부(300)에 접촉되는 피부 접촉 센서(200)에 내장된 구조의 광센서를 사용한 침윤조기 감지ㅇ통보장치로서 상용화되어 있다.However, the optical detection device for venous invasion in Patent Document 3, developed and patented by ivWATCH in the United States, has a needle injection site where the needle 540 is inserted into the vein 560 through the skin 300, as shown in FIG. 3. An optical fiber bundle 270 including a light guide 50 for irradiating light and a light receiver 80 for collecting reflected light reflected from the injection site tissue, and the ends of the light guide 50 and the light receiver 80 are connected to the skin. It is commercialized as an early detection and notification device for invasion using an optical sensor built into the skin contact sensor (200) that is in contact with (300).

그러나, 대부분의 병원에서는 아직까지 간호사가 일정 시간마다 또는 수액 백을 교체할 때 육안으로 침윤 여ㅇ부를 체크하다 보니 침윤 유발 현상을 조기에 감지하기에는 어려운 실정이며, 침윤 유발 상태를 방치하는 상황이 종종 발생하여 환자가 불편함 및 휴유증을 겪는 문제점들이 종종 발생하곤 한다.However, in most hospitals, nurses still check the presence of infiltration with the naked eye at certain intervals or when changing fluid bags, making it difficult to detect infiltration-inducing phenomena early, and situations in which infiltration-inducing conditions are often left unattended. Problems that result in patients experiencing discomfort and side effects often occur.

대한민국 공개특허공보 제10-2004-0095210호(2004년 11월 12일 공개) 혈관 내 주입을 위한 조직 모니터링 시스템Republic of Korea Patent Publication No. 10-2004-0095210 (published on November 12, 2004) Tissue monitoring system for intravascular injection 일본 공개특허공보 특개2016-179019호(2016년 10월 13일 공개) 수액 감시 장치Japanese Patent Publication No. 2016-179019 (published on October 13, 2016) Sap monitoring device 미국 등록특허공보 제7826890호(2010년 11월 02일 등록) Optical detection of intravenous infiltrationU.S. Patent Publication No. 7826890 (registered on November 2, 2010) Optical detection of intravenous infiltration

성세희, 김희순 "소아 정맥주사 침윤발생 위험요인 분석" 임상간호연구 제13권 제2호 61~72. 2007.08. Seong Se-hee, Kim Hee-sun "Analysis of risk factors for intravenous infiltration in children" Clinical Nursing Research Vol. 13, No. 2, 61-72. 2007.08.

상기와 같은 문제점들을 개선하기 위한 방안으로, 본 발명은 환자의 피부에 직접 부착되어 정맥요법 시행 시 빈번하게 유발되는 침윤 현상에 의해 발생되는 피부 스트레인 변화를 민감하게 감지함으로써 침윤 유발 현상을 조기에 감지할 수 있는 것을 특징으로 하는 침윤 조기 감지용 초박패치형 피부 스트레인 센서 및 이를 이용한 침윤 조기 감지 및 통보 시스템을 제공하는 것을 과제로 한다.As a way to improve the above problems, the present invention is attached directly to the patient's skin and detects infiltration-causing phenomenon early by sensitively detecting changes in skin strain caused by infiltration phenomenon that frequently occurs during intravenous therapy. The goal is to provide an ultra-thin patch-type skin strain sensor for early detection of infiltration and an early detection and notification system of infiltration using the same.

그리고 본 발명은 기존의 정맥요법 시행 시 사용되고 있는 침윤 감지 기능이 없는 투명 드레싱을 병용 또는 대체품으로 사용할 수 있는 침윤 조기 감지용 초박패치형 피부 스트레인 센서로써, 신체의 피부에 부착 및 착용이 용이하여 환자에게 불편함을 주지 아니하고, 무선통신에 의해 의료진에 통보하여 신속한 처치가 가능한 것을 특징으로 하는 침윤 조기 감지용 초박패치형 피부 스트레인 센서 및 이를 이용한 침윤 조기 감지 및 통보 시스템을 제공하는 것을 다른 과제로 한다.The present invention is an ultra-thin patch-type skin strain sensor for early detection of infiltration that can be used in combination with or as a replacement for transparent dressings without an infiltration detection function used when performing existing intravenous therapy. It is easy to attach and wear on the body's skin, providing patient benefit. Another task is to provide an ultra-thin patch-type skin strain sensor for early detection of infiltration, which is characterized by not causing inconvenience and enabling rapid treatment by notifying medical staff through wireless communication, and an early detection and notification system of infiltration using the same.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 도면 4에서와 같이 크랙이 형성된 금속 박막(110)으로 이루어진 상부층(11); 금속나노소재(113)가 임베딩(embedding)된 형태의 전도성 복합체로 이루어진 중간층(12); 및 신축성을 갖는 탄성중합체(114)로 이루어진 하부층(13);을 포함하는 구조로 이루어지는 침윤 조기 감지용 초박패치형 피부 스트레인 센서를 과제의 해결 수단으로 한다.According to the features of the present invention for achieving the above-described object, the upper layer 11 made of a metal thin film 110 in which cracks are formed, as shown in Figure 4; An intermediate layer (12) made of a conductive composite in which metal nanomaterial (113) is embedded; and a lower layer 13 made of an elastic polymer 114; an ultra-thin patch-type skin strain sensor for early detection of infiltration is used as a means of solving the problem.

상기 상부층(11)은 복수 개의 금속박막편(111)들 사이에 크랙 갭(gap)(112)이 형성되도록 이격되어 배열된 구조의 금속 박막(110)으로 이루어지고, 상기 중간층(12)은 탄성중합체(elastomer)(114) 내에 금속나노소재(metal nano material)(113)가 균일하게 분산되어 분포되는 것을 특징으로 한다.The upper layer 11 is made of a metal thin film 110 arranged so that a crack gap 112 is formed between a plurality of metal thin film pieces 111, and the middle layer 12 is elastic. It is characterized in that the metal nano material (113) is uniformly dispersed and distributed within the polymer (elastomer) (114).

또한, 상기 금속 박막편(111)은 금, 은, 구리, 알루미늄 또는 백금 중에서 선택되는 소재이고, 금속나노소재(113)는 나노와이어(nano wire), 나노입자(nano particle), 플레이크(flake), 시트(sheet) 등의 다양한 형상으로 적용이 가능하며, 상기 탄성중합체(elastomer)(114)는 폴리디메틸실록산 (polydimethylsiloxane), 드래곤 스킨 엘라스토머 (dragon skin elastomer), 에코플렉스 엘라스토머 (ecoflex elastomer), 폴리부타디엔 엘라스토머(polybutadiene elastomer), 실리콘 엘라스토머(silicone elastomer), 폴리우레탄(polyurethane) 다양하게 적용할 수 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the metal thin film piece 111 is a material selected from gold, silver, copper, aluminum, or platinum, and the metal nanomaterial 113 is a nano wire, nanoparticle, or flake. , can be applied in various shapes such as sheets, and the elastomer 114 is polydimethylsiloxane, dragon skin elastomer, ecoflex elastomer, poly It is characterized by being applicable to a variety of butadiene elastomers, silicone elastomers, and polyurethane.

그리고 본 발명은 정맥요법 시행 중인 환자로부터 유발되는 침윤 현상을 감지하며 침윤에 의한 피부의 부종 현상을 피부 스트레인 센서로 감지하는 초박패치형 피부 스트레인 센서(10); 인가되는 스트레인에 의한 저항의 변형률을 전압 신호로 변환하여 하기의 내장형 제어유닛(30)에 전달하는 검지부(20); 및 전압 신호를 디지털 신호로 변환하여 침윤 유발 상태를 무선으로 의료진에게 알리고, 침윤 정도에 따라 알람벨(40)을 울리는 내장형 제어유닛(30);을 포함하는 침윤 조기 감지용 초박패치형 피부 스트레인 센서 및 이를 이용한 침윤 조기 감지 및 통보 시스템을 과제의 다른 해결 수단으로 한다.In addition, the present invention includes an ultra-thin patch-type skin strain sensor (10) that detects infiltration caused by a patient undergoing intravenous therapy and detects skin swelling caused by infiltration using a skin strain sensor; A detection unit 20 that converts the strain of resistance due to the applied strain into a voltage signal and transmits it to the built-in control unit 30 below; And a built-in control unit (30) that converts the voltage signal into a digital signal to wirelessly notify the medical staff of the infiltration-causing state and sounds an alarm bell (40) depending on the degree of infiltration. An ultra-thin patch-type skin strain sensor for early detection of infiltration, including a An early detection and notification system for invasion using this is another means of solving the problem.

본 발명은 종래에 주로 간호사가 간헐적으로 환자의 정맥요법 시행부위를 관찰하는 형태로 진행되기 때문에 조기에 침윤 감지가 어려운 문제점을 해결하기 위한 것으로, 침윤 조기 감지용 초박패치형 피부 스트레인 센서를 이용하여 침윤을 조기에 정확하게 감지하여 침윤에 의한 부작용 발생을 사전에 방지함과 동시에 간호사의 업무 부하를 크게 줄일 수 있는 효과가 있다. The present invention is intended to solve the problem of difficulty in detecting infiltration at an early stage, mainly because nurses intermittently observe the patient's intravenous therapy site, and detect infiltration using an ultra-thin patch-type skin strain sensor for early detection of infiltration. It has the effect of detecting early and accurately, preventing the occurrence of side effects due to infiltration in advance, and at the same time significantly reducing the workload of nurses.

그리고 본 발명은 정맥요법 시행 중 빈번하게 발생하는 침윤 유발 현상을 실시간으로 모니터링(monitoring)하면서 유효한 정보를 획득함으로써 침윤 유발 시 조기에 정확하게 감지할 수 있고, 초박패치형 스트레인 센서 기반 침윤 조기 감지 및 통보 시스템에 의해 감지된 침윤 유발 신호를 무선통신으로 의료진 (주치의, 담당 간호사)의 스마트 폰으로 무선으로 통보함으로써 빠른 후속 조치를 취할 수 있도록 하는 효과가 있다.In addition, the present invention monitors infiltration-inducing phenomena that frequently occur during intravenous therapy in real time and obtains effective information, enabling early and accurate detection when infiltration is induced, and an ultra-thin patch-type strain sensor-based early detection and notification system for infiltration. It has the effect of enabling rapid follow-up measures by notifying the infiltration-causing signal detected by wireless communication to the smartphone of the medical staff (attendant, nurse in charge).

또한, 본 발명은 기존의 정맥요법 시행 시 사용되는 침윤 감지 기능이 없는 투명 드레싱과 병용 또는 대체품으로 사용 가능한 침윤 조기 감지용 초박패치형 피부 스트레인 센서를 사용함에 따라 신체의 피부에 부착 및 착용이 용이하여 환자에게 불편함을 주지 않는 효과가 있다.In addition, the present invention uses an ultra-thin patch-type skin strain sensor for early detection of infiltration that can be used in combination with or as a replacement for transparent dressings without an infiltration detection function used when performing existing intravenous therapy, making it easy to attach and wear on the skin of the body. It has the effect of causing no discomfort to the patient.

도 1은 종래의 기술로서 조직 상태를 모니터링하는 능력을 갖는 주입 시스템을 설명하기 위한 모식도이다.
도 2는 종래의 다른 기술로서 혈관 외 누출을 검지하는 원리를 설명하기 위한 모식도이다.
도 3은 종래의 또 다른 기술로서 침윤 유발 현상을 광학적인 기법을 사용하여 검출하는 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 침윤 조기 감지용 초박패치형 피부 스트레인 센서를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 도 4의 침윤 조기 감지용 초박패치형 피부 스트레인 센서의 제작 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 4의 침윤 조기 감지용 초박패치형 피부 스트레인 센서의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일반적인 금속 박막 크랙 기반 스트레인 센서와 AgNW/polymer 복합체 기반 스트레인 센서의 대표적인 특성의 차이를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 금속 박막/AgNW/polymer 복합체 기반 스트레인 센서의 동작 원리 및 성능에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 금속 박막 크랙 기반 스트레인 센서, AgNW/polymer 복합체 기반 스트레인 센서 및 금속 박막/AgNW/polymer 복합체 기반 스트레인 센서의 일반적인 특성의 경향을 비교하여 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 침윤 조기 감지용 초박패치형 피부 스트레인 센서를 이용한 침윤 조기 감지 및 통보 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 11은 도 10의 침윤 조기 감지용 초박패치형 피부 스트레인 센서를 이용한 침윤 조기 감지 및 통보 시스템을 설명하기 위한 사시도이다.
도 12는 본 발명에 따른 침윤 조기 감지용 초박패치형 피부 스트레인 센서를 이용한 침윤 조기 감지 시스템의 검지부의 회로 구성을 나타낸 회로도이다.
도 13은 본 발명에 따른 초박패치형 피부 스트레인 센서를 이용하여 풍선 시연에 의해 피부 팽창 감지 가능성을 확인하는 실험을 하는 상태를 찍은 사진이다.
1 is a schematic diagram illustrating an injection system that has the ability to monitor tissue status as a conventional technology.
Figure 2 is a schematic diagram to explain the principle of detecting extravascular leakage using another conventional technology.
Figure 3 is a cross-sectional view illustrating a device that detects an infiltration-inducing phenomenon using an optical technique as another conventional technology.
Figure 4 is a cross-sectional view illustrating an ultra-thin patch-type skin strain sensor for early detection of infiltration according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 5 is a diagram for explaining the manufacturing process of the ultra-thin patch-type skin strain sensor for early detection of infiltration of Figure 4.
FIG. 6 is a diagram for explaining the operating principle of the ultra-thin patch-type skin strain sensor for early detection of infiltration of FIG. 4.
Figure 7 is a diagram to explain the difference in representative characteristics between a general metal thin film crack-based strain sensor and an AgNW/polymer composite-based strain sensor.
Figure 8 is a diagram to explain the operating principle and performance of the metal thin film/AgNW/polymer composite-based strain sensor according to the present invention.
FIG. 9 is a diagram to illustrate and compare trends in general characteristics of a metal thin film crack-based strain sensor, an AgNW/polymer composite-based strain sensor, and a metal thin film/AgNW/polymer composite-based strain sensor.
Figure 10 is a configuration diagram illustrating an early detection and notification system for infiltration using an ultra-thin patch-type skin strain sensor for early detection of infiltration according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 11 is a perspective view to explain the early detection and notification system of invasion using the ultra-thin patch-type skin strain sensor for early detection of invasion of Figure 10.
Figure 12 is a circuit diagram showing the circuit configuration of the detection unit of the early detection system for invasion using an ultra-thin patch-type skin strain sensor for early detection of invasion according to the present invention.
Figure 13 is a photograph taken of an experiment to confirm the possibility of detecting skin expansion by demonstrating a balloon using the ultra-thin patch-type skin strain sensor according to the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하며, 도면 4 내지 도면 13에 있어서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다. 한편, 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail based on the accompanying drawings, and components performing the same function in Figures 4 to 13 will be denoted by the same reference numerals. Meanwhile, in the illustrations and detailed descriptions of the drawings, detailed descriptions and illustrations of specific technical configurations and operations of elements that are not directly related to the technical features of the present invention are omitted, and only the technical configurations related to the present invention are briefly shown. explained.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 침윤 조기 감지 시스템에 사용하는 침윤 조기 감지용 초박패치형 피부 스트레인 센서(10)(이하, '초박패치형 피부 스트레인 센서'라 한다.)는 침윤 (infiltration) 조기 감지를 위해 도 4에 도시된 바와 같이 크랙이 형성된 금속 박막(110)으로 이루어진 상부층(11); 금속나노소재(113)가 임베딩(embedding)된 형태의 전도성 복합체로 이루어진 중간층(12); 및 신축성을 갖는 탄성중합체(114)로 이루어진 하부층(13);을 포함하는 구조로 이루어진다.The ultra-thin patch-type skin strain sensor 10 (hereinafter referred to as 'ultra-thin patch-type skin strain sensor') for early detection of infiltration used in the early detection system of infiltration according to a preferred embodiment of the present invention is used for early detection of infiltration. As shown in Figure 4, an upper layer 11 made of a metal thin film 110 in which cracks are formed; An intermediate layer (12) made of a conductive composite in which metal nanomaterial (113) is embedded; and a lower layer 13 made of an elastic polymer 114 having elasticity.

상부층(11)은 복수 개의 금속 박막편(111)들 사이에 크랙 갭(gap)(112)이 형성되도록 이격되어 배열된 구조의 금속 박막(110)으로 이루어진 층으로, 기계적인 크랙(mechanical crack)이 형성된 금속 박막(metal thin film)(110)에 가해지는 외력에 의한 크랙의 개폐(open and close) 동작을 통해 전자의 흐름을 조절하여 외부에서 인가되는 스트레인(ε)을 감지하는 역할을 하는 층이다. The upper layer 11 is a layer made of a metal thin film 110 arranged so that a crack gap 112 is formed between a plurality of metal thin film pieces 111, and is formed to prevent mechanical cracks. A layer that controls the flow of electrons through the opening and closing of cracks caused by external force applied to the formed metal thin film 110, thereby detecting strain (ε) applied from the outside. am.

중간층(12)은 탄성중합체(elastomer)(114) 내에 금속나노소재(metal nano material)(113)가 균일하게 분산되어 분포되는 전도성 복합체(conductive composite) 층으로, 기판(substrate) 물질과 동종 또는 이종의 탄성중합체(elastomer)(114)에 금속나노소재(113)가 임베딩(embedding)된 형태의 전도성 복합체(conductive composite)로 상부층(111)인 금속 박막에 유도되는 기계적인 크랙의 형상을 제어하고, 외력 인가에 의해 크랙이 열릴 때 크랙 갭(gap)(112)에서 전도성 브릿지(conductive bridge)를 제공하는 역할을 하는 층이다.The middle layer 12 is a conductive composite layer in which a metal nano material 113 is uniformly dispersed and distributed within an elastomer 114, and is of the same or different type as the substrate material. A conductive composite in which a metal nanomaterial 113 is embedded in an elastomer 114 controls the shape of a mechanical crack induced in the metal thin film of the upper layer 111, It is a layer that serves as a conductive bridge in the crack gap 112 when the crack is opened by the application of external force.

하부층(13)은 기계적인 신축성을 갖는 탄성중합체(elastomer)(114)로 초박패치형 스트레인 센서의 몸통 역할을 하는 기판으로 활용하는 층이다.The lower layer 13 is an elastomer 114 with mechanical elasticity and is a layer used as a substrate that serves as the body of an ultra-thin patch-type strain sensor.

상기에서와 같은 구조를 갖는 초박패치형 피부 스트레인 센서(10)는 3개의 기능성 층(layer)을 갖는 신축성 구조로 구성되어지며, 응용 목적에 맞춰 제조자의 필요 또는 수요자의 요구에 의해 센서의 형상과 더불어 센서의 폭, 길이, 두께 등 형상 치수를 자유롭게 설계할 수 있다.The ultra-thin patch-type skin strain sensor 10 having the structure as described above is composed of a stretchable structure with three functional layers, and the shape of the sensor can be adjusted according to the manufacturer's needs or the consumer's needs according to the application purpose. The shape dimensions such as width, length, and thickness of the sensor can be freely designed.

그리고 도 5를 참조하여 초박패치형 피부 스트레인 센서(10)의 제작 과정을 설명하면 아래의 내용과 같다.The manufacturing process of the ultra-thin patch type skin strain sensor 10 will be described with reference to FIG. 5 as follows.

먼저, 주게기판(donor substrate)(90)의 상부 면에 금속나노소재 분산용액으로 스프레이 코팅(spray coating) 기법을 이용하여 금속나노소재(113)를 코팅하여 금속나노소재 퍼콜레이션(percolation) 네트워크 필름을 형성시킨다. First, the metal nanomaterial 113 is coated on the upper surface of the donor substrate 90 using a spray coating technique with a metal nanomaterial dispersion solution to form a metal nanomaterial percolation network film. forms.

이때, 금속나노소재 퍼콜레이션 네트워크 필름은 스프레이 코팅 외에도 스핀(spin) 코팅, 바(bar) 코팅, 딥(dip) 코팅, 드롭(drop) 코팅 등 다양한 코팅 기법을 적용하여 형성할 수 있다. At this time, metal nanomaterials In addition to spray coating, percolation network film can be formed by applying various coating techniques such as spin coating, bar coating, dip coating, and drop coating.

또한, 금속나노소재 분산용액은 금속나노소재(113)를 주게기판(donor substrate)(90)의 상부 면에 코팅하기 위하여 에탄올, 메탄올 또는 이소프로판올 등의 용액에 금속나노소재(113)를 분산시킨 용액으로, 코팅 용액의 농도나 코팅량의 조절을 통해 필름의 네트워크 밀도, 필름 두께 및 이에 따른 전기적인 특성을 쉽게 제어할 수 있으며, 이러한 과정을 통해 센서의 특성의 제어가 가능하다. In addition, the metal nanomaterial dispersion solution is a solution in which the metal nanomaterial 113 is dispersed in a solution such as ethanol, methanol, or isopropanol in order to coat the upper surface of the donor substrate 90 with the metal nanomaterial 113. By adjusting the concentration or coating amount of the coating solution, the network density of the film, the film thickness, and the resulting electrical characteristics can be easily controlled, and through this process, the characteristics of the sensor can be controlled.

전도성 물질로 사용되는 금속나노소재는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 백금(Pt) 등 다양한 금속 물질로 구성될 수 있으며, 금속나노소재는 나노와이어(nano wire) 형상과 더불어 나노입자(nano particle), 플레이크(flake), 시트(sheet) 등과 같은 다양한 형상의 전도성 나노물질이 활용될 수 있다Metal nanomaterials used as conductive materials can be composed of various metal materials such as gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), aluminum (Al), and platinum (Pt), and metal nanomaterials include nanowires ( In addition to nano wire shapes, conductive nanomaterials of various shapes such as nanoparticles, flakes, sheets, etc. can be used.

그리고 주게기판(donor substrate)(90)의 상부 면에 형성시킨 금속나노소재 퍼콜레이션 네트워크 필름 위에 탄성중합체(114)를 코팅하고, 열처리를 통해 경화한 후 주게기판(donor substrate)(90)으로부터 분리함으로써 탄성중합체 기판 표면 영역에 금속나노소재/탄성중합체 층이 형성된 복합체 기판을 제작한다. 그 후 기판의 전도성 복합체 면에 금속 박막(110)을 증착하고, 인장을 통해 기계적인 크랙을 유도하여 초박패치형 피부 스트레인 센서(10)의 제작을 완료한다.And a metal nanomaterial formed on the upper surface of the donor substrate (90). An elastomer 114 is coated on the percolation network film, cured through heat treatment, and then separated from the donor substrate 90 to create a composite substrate with a metal nanomaterial/elastomer layer formed on the surface area of the elastomer substrate. Produce. Afterwards, a metal thin film 110 is deposited on the conductive composite side of the substrate, and a mechanical crack is induced through tension to complete the production of the ultra-thin patch-type skin strain sensor 10.

탄성중합체 코팅 및 열처리에 있어서는 형성된 금속나노소재 퍼콜레이션 네트워크 필름 위에 액상 주제와 경화제가 혼합된 탄성중합체(114)를 스핀 코팅하고, 탄성중합체(114)가 금속나노소재 네트워크 사이로 충분히 침투될 수 있도록 진공 데시케이터(vacuum desiccator)에서 유지한다.Metal nanomaterials formed through elastomer coating and heat treatment Spin-coat an elastomer (114) mixed with a liquid base material and a curing agent on the percolation network film, and the elastomer (114) is a metal nanomaterial. It is maintained in a vacuum desiccator to allow sufficient penetration between networks.

그 후, 열처리(thermal curing)를 통해 탄성중합체(114)를 경화시킴으로써 금속나노소재/탄성중합체 복합체의 중간층(12)과 탄성중합체 기판 하부층(113)을 동시에 형성시킨다. 이때, 탄성중합체 스핀 코팅 시 회전 속도(spin speed) 조절을 통해 중간층과 하부층 간의 두께 비율을 쉽게 조절할 수 있다. Thereafter, the elastomer 114 is hardened through thermal curing to form the middle layer 12 of the metal nanomaterial/elastomer composite and the lower elastomer substrate layer 113 at the same time. At this time, the thickness ratio between the middle layer and the lower layer can be easily adjusted by adjusting the spin speed during elastomeric spin coating.

그리고 신축성 기판 및 전도성 복합체를 구성하는 탄성중합체(114)는 폴리디메틸실록산 (polydimethylsiloxane), 폴리부타디엔 엘라스토머(polybutadiene elastomer), 실리콘 엘라스토머(silicone elastomer) 또는 폴리우레탄(polyurethane) 등과 같은 소재 중에서 선택 사용할 수 있다. 실리콘 엘라스토머(silicone elastomer)의 종류로는 구체적으로 제조하는 회사별로 BASF의 에코플렉스(ecoflex), RADIO FREQUENCY SYSTEMS의 드래곤 스킨(dragon skin), Smooth-On Inc의 스무스 실(smooth-sil)와 같이 상품명으로 유통되고 있다. In addition, the elastomer 114 constituting the elastic substrate and the conductive composite can be selected from materials such as polydimethylsiloxane, polybutadiene elastomer, silicone elastomer, or polyurethane. . Types of silicone elastomers vary by manufacturer, such as BASF's ecoflex, RADIO FREQUENCY SYSTEMS' dragon skin, and Smooth-On Inc's smooth-sil. is being distributed.

금속나노소재/탄성중합체 복합체 기판 제작에 있어서, 금속나노소재/탄성중합체 복합체 기판을 준비하기 위해 탄성중합체 열처리 후 주게기판(90)으로부터 분리해 낸다. In manufacturing a metal nanomaterial/elastomer composite substrate, in order to prepare a metal nanomaterial/elastomer composite substrate, the elastomer is heat treated and then separated from the main substrate 90.

그리고 준비된 금속나노소재/탄성중합체 복합체 기판의 전도성 복합체 표면에 스퍼터링(sputtering) 또는 증발 증착법(evaporation) 기술을 이용하여 금속 박막(110)을 증착한다. 이때, 금속 박막으로는 금, 은, 구리, 알루미늄, 백금 등 다양한 금속 물질이 적용될 수 있다.Then, a metal thin film 110 is deposited on the surface of the conductive composite of the prepared metal nanomaterial/elastomer composite substrate using sputtering or evaporation technology. At this time, various metal materials such as gold, silver, copper, aluminum, and platinum can be applied as the metal thin film.

금속 박막(110)의 크랙 유도 및 기계적 안정화를 위해서 금속나노소재/탄성중합체 복합체 표면에 금속 박막(110)을 증착한 후 기판의 길이 방향으로 인장하여 금속 박막(110)에 기계적인 크랙 형상을 유도함으로써 복수 개의 금속 박막편(111)들 사이에 크랙 갭(gap)(112)이 형성되도록 이격되어 배열된 구조의 초박패치형 피부 스트레인 센서(10)를 제작 완료한다. In order to induce cracks and mechanically stabilize the metal thin film 110, the metal thin film 110 is deposited on the surface of the metal nanomaterial/elastomer composite and then stretched in the longitudinal direction of the substrate to induce a mechanical crack shape in the metal thin film 110. By doing this, the ultra-thin patch-type skin strain sensor 10, which has a structure in which the plurality of metal thin film pieces 111 are spaced apart and arranged so that a crack gap 112 is formed, is completed.

마지막으로 크랙이 형성된 초박패치형 피부 스트레인 센서(10)를 반복적으로 인장/이완하여 크랙의 개폐 시 계면 형상을 안정화시키고, 이를 통해 초박패치형 피부 스트레인 센서(10)의 동작 특성이 안정화를 유도한다. Lastly, the ultra-thin patch-type skin strain sensor 10 with the crack formed is repeatedly stretched/relaxed to stabilize the interface shape when the crack is opened and closed, and through this, the operation characteristics of the ultra-thin patch-type skin strain sensor 10 induce stabilization.

한편, 초박패치형 피부 스트레인 센서(10)의 동작 원리를 도 6을 참조하여 구체적으로 설명하면 아래의 내용과 같다. Meanwhile, the operating principle of the ultra-thin patch type skin strain sensor 10 will be described in detail with reference to FIG. 6 as follows.

참고로, 도 6은 침윤 조기 감지용 초박패치형 피부 스트레인 센서의 동작 원리를 설명하기 위한 도면으로, 구체적으로는 (a)는 제작된 피부 스트레인 센서 사진이고, (b)는 피부 스트레인 센서 동작 원리 모식도이며, (c)는 초기 상태 센서 표면의 현미경 사진(ε= 0%)이고, (d)는 피부 스트레인 센서에 외부에서 스트레인을 20%(ε= 20%) 인가하였을 때 피부 스트레인 센서 표면 현미경 사진을 나타낸 것이다. For reference, Figure 6 is a diagram to explain the operating principle of an ultra-thin patch-type skin strain sensor for early detection of infiltration. Specifically, (a) is a photograph of the manufactured skin strain sensor, and (b) is a schematic diagram of the operating principle of the skin strain sensor. , (c) is a micrograph of the surface of the sensor in the initial state (ε= 0%), and (d) is a micrograph of the surface of the skin strain sensor when 20% (ε= 20%) of strain is externally applied to the skin strain sensor. It represents.

도 6에 도시된 초박패치형 피부 스트레인 센서(10)는 도면 6(a)에 도시된 바와 같이 길이 65 mm, 폭 3 mm, 두께 0.35 mm로 제작되었으며, 센서의 구조는 임의의 디자인으로 다양하게 제작될 수 있다.The ultra-thin patch-type skin strain sensor 10 shown in Figure 6 was manufactured with a length of 65 mm, a width of 3 mm, and a thickness of 0.35 mm, as shown in Figure 6(a), and the structure of the sensor was manufactured in various arbitrary designs. It can be.

본 발명에 따른 초박패치형 피부 스트레인 센서(10)는 도면 6(b)에 도시된 바와 같이 스트레인 인가 전(ε= 0%)에는 초기 저항(initial resistance, R = R 0)을 유지하고 있다가 스트레인 인가 시(ε> 0%)에는 상부층(11)인 금속 박막에 형성된 크랙이 열리면서 유도되는 센서의 저항 증가(R = R 0 + ΔR)를 감지하는 원리로 동작한다. 또한, 인가된 스트레인을 제거 시 열려있던 금속 박막 크랙이 다시 닫히면서 센서의 저항은 초기 상태로 회복되는 가역적(reversible) 특성을 나타낸다. 이때 인가 스트레인(%)에 의한 저항의 변화율을 측정하여 아래 수학식 1에 의해 민감도(GF, guage factor)를 측정하여 침윤 유발 현상을 조기에 감지하는 기능을 수행한다.As shown in Figure 6(b), the ultra-thin patch-type skin strain sensor 10 according to the present invention maintains initial resistance ( R = R 0 ) before strain is applied (ε = 0%), and then changes to strain. When applied (ε > 0%), it operates on the principle of detecting an increase in the resistance of the sensor ( R = R 0 + Δ R ) induced by the opening of a crack formed in the metal thin film of the upper layer (11). In addition, when the applied strain is removed, the open metal thin film crack closes again, showing reversible characteristics in which the sensor's resistance returns to its initial state. At this time, the rate of change in resistance due to the applied strain (%) is measured and the sensitivity (GF, gauge factor) is measured according to Equation 1 below to perform the function of early detection of infiltration-inducing phenomenon.

(수학식 1)(Equation 1)

상기 수학식 1에서,In Equation 1 above,

Ro : 초기 저항Ro: initial resistance

△R : 변화 저항 차이(증가한 저항)△R: Change resistance difference (increased resistance)

Lo : 초기 길이Lo: initial length

△L : 변화 길이 차이(증가한 길이)△L: Change length difference (increased length)

ε : 입력 스트레인(%)ε: Input strain (%)

그리고 중간층(12)인 금속나노소재/탄성중합체 전도성 복합체는 센서의 특성을 개선하는 데 아래의 내용과 같이 두 가지 역할을 수행한다.And the metal nanomaterial/elastomer conductive composite, which is the middle layer (12), plays two roles in improving the characteristics of the sensor as described below.

첫째, 외부에서 인가된 스트레인에 따라 열린 크랙 갭에 존재하는 금속나노소재/탄성중합체 전도성 복합체 중간층은 기계적인 크랙에 의해서 갈라진 금속 섬(island) 구조를 전기적으로 연결하는 전도성 브릿지 기능을 수행함으로써 금속 박막 크랙 기반 스트레인 센서의 동작 범위를 개선하는 역할을 한다.First, the intermediate layer of the metal nanomaterial/elastomer conductive composite that exists in the crack gap that opens according to the externally applied strain performs a conductive bridge function to electrically connect the metal island structure cracked by the mechanical crack, forming a metal thin film. It serves to improve the operating range of crack-based strain sensors.

둘째, 금속나노소재/탄성중합체 전도성 복합체 중간층이 갖는 표면 거칠기(surface roughness) 구조는 그 위에 증착되는 금속 박막의 기계적인 크랙 형상을 일반적인 채널(channel) 형상 대신 네트워크(network) 형상으로 유도하여 부분적으로 금속 섬 간 연결 구조를 확보할 수 있게 함으로써 금속 박막 크랙 기반 스트레인 센서의 동작 범위를 개선하는 역할을 한다.Second, the surface roughness structure of the metal nanomaterial/elastomer conductive composite intermediate layer partially induces the mechanical crack shape of the metal thin film deposited on it to be a network shape instead of a general channel shape. It serves to improve the operating range of a strain sensor based on metal thin film cracks by ensuring a connection structure between metal islands.

이하, 본 발명에 따른 초박패치형 피부 스트레인 센서(10)를 구성하는 복합체 별로 구분하여 제작한 스트레인 센서의 성능에 대하여 설명하고자 한다. Hereinafter, the performance of the strain sensor manufactured separately for each composite constituting the ultra-thin patch-type skin strain sensor 10 according to the present invention will be described.

도 7은 일반적인 금속 박막 기반 크랙 기반 스트레인 센서와 AgNW/polymer 복합체 기반 스트레인 선서의 대표적인 특성의 차이를 비교한 것으로 도 7에 도시된 바와 같이 금속 박막 크랙 기반 스트레인 센서는 높은 민감도 (GF)의 성능을 나타내지만 그 동작 범위 (인장 범위)가 크게 제한되는데 반해, AgNW/polymer 복합체 기반 스트레인 센서는 넓은 인장 범위까지 동작이 가능하지만 민감도가 비교적 낮은 특성을 나타냈다.Figure 7 compares the difference in representative characteristics of a typical metal thin film-based crack-based strain sensor and an AgNW/polymer composite-based strain sensor. As shown in Figure 7, the metal thin film crack-based strain sensor has the performance of high sensitivity (GF). However, its operating range (tensile range) is greatly limited, whereas strain sensors based on AgNW/polymer composites are capable of operating over a wide tensile range, but exhibit relatively low sensitivity.

참고로 금속 박막 크랙 기반 스트레인 센서의 최대 스트레인 동작 범위는 약 1.3%였으며, 1.3% 스트레인에서 저항의 상대적인 변화율은 약 123.1%이었다. 반면에 AgNW/polymer 복합체 기반 스트레인 센서의 경우 스트레인 범위 약 75%까지 측정했을 때, 75% 스트레인에서 저항 변화율은 약 6.2%로 나타났다.For reference, the maximum strain operating range of the metal thin film crack-based strain sensor was about 1.3%, and the relative change rate of resistance at 1.3% strain was about 123.1%. On the other hand, in the case of the AgNW/polymer composite-based strain sensor, when the strain range was measured up to about 75%, the resistance change rate at 75% strain was about 6.2%.

도 8은 순차적으로 증가하는 인가 스트레인 (0% → 20% → 40% → 60% → 80% → 100%)에 따른 금속 박막/AgNW/Polymer 복합체 기반 스트레인 센서의 표면 형상 변화를 나타내는 전자주사현미경 (scanning electron microscope) 이미지이며, 확대율은 500배로 측정하였다. 참고로 이 경우 금속 박막 물질로는 백금 (platinum, Pt)을 적용하였다. 인가되는 스트레인에 따라 전극 표면에 기계적인 크랙 (mechanical crack)이 발생되며, 인가 스트레인이 증가함에 따라 크랙 폭이 증가함을 확인할 수 있었다. 이러한 전극의 표면 형상 변화는 저항의 변화를 수반하게 되며, 인가 스트레인의 증가에 따른 전극 표면의 형상 변화에 비례하는 저항의 변화를 유도함으로써 스트레인 센서로 동작하게 된다. Figure 8 is a scanning electron microscope showing the change in surface shape of a strain sensor based on a metal thin film/AgNW/Polymer composite according to sequentially increasing applied strain (0% → 20% → 40% → 60% → 80% → 100%). This is a scanning electron microscope image, and the magnification was measured at 500 times. For reference, in this case, platinum (Pt) was used as the metal thin film material. It was confirmed that mechanical cracks were generated on the electrode surface depending on the applied strain, and that the crack width increased as the applied strain increased. This change in the surface shape of the electrode is accompanied by a change in resistance, and operates as a strain sensor by inducing a change in resistance proportional to the change in shape of the electrode surface as the applied strain increases.

저항형 스트레인 센서의 민감도 (sensitivity)는 게이지율 (gauge factor, GF)을 이용하여 평가할 수 있으며, GF 값은 인가된 스트레인 (단위 %)에 따른 저항 변화율 (단위 %, △R/Ro)의 비율로 정의된다. 즉, 도 8의 응답 특성 (인가 스트레인 대비 상대적 저항 변화율) 결과에서는 그래프의 기울기가 GF 값을 의미한다. 제작된 센서는 75%의 큰 인가 스트레인에 대해서도 안정적인 응답 특성을 나타냄을 확인할 수 있었으며, 이는 금속 박막 아래 비교적 견고하게 구성된 AgNW 네트워크가 인가 스트레인의 변형에 대해 높은 저항성을 보임을 의미한다. The sensitivity of a resistance-type strain sensor can be evaluated using the gauge factor (GF), and the GF value is the ratio of the resistance change rate (unit %, △R/Ro) according to the applied strain (unit %). It is defined as That is, in the response characteristics (relative resistance change rate compared to applied strain) results in FIG. 8, the slope of the graph represents the GF value. It was confirmed that the fabricated sensor showed stable response characteristics even to a large applied strain of 75%, which means that the relatively robust AgNW network under the metal thin film showed high resistance to deformation of the applied strain.

센서의 응답 특성은 세 가지 선형 구간으로 구분해볼 수 있으며, 첫 번째 구간 (0 ∼ 40%)에서 분석된 GF 값은 약 29.3이었고 이 때의 선형회귀곡선(linear regression curve, R2)은 약 0.94이었으며, 두 번째 구간 (40 ∼ 60%)에서 분석된 GF 값은 약 126.5이었고 이 때의 R2 약 0.961이었으며, 세 번째 구간 (60 ∼ 75%)에서 분석된 GF 값은 약 493.2이었고 이 때의 R2은 약 0.946)를 나타냈다. The response characteristics of the sensor can be divided into three linear sections, and the GF value analyzed in the first section (0 ∼ 40%) was about 29.3, and the linear regression curve (R 2 ) at this time was It was about 0.94, and the GF value analyzed in the second section (40 ~ 60%) was about 126.5, and R 2 at this time was It was about 0.961, and the GF value analyzed in the third section (60 to 75%) was about 493.2, and R 2 at this time was about 0.946).

이러한 현상은 인가 스트레인에 따라 금속 박막에 유도된 크랙이 열리면서 센서의 저항이 증가하게 되나, 인장 시 기계적인 크랙에 의해 멀어진 금속 섬 구조가 AgNW로 구성된 네트워크에 의해서 전기적으로 연결되면서 비교적 넓은 인장 범위에 대해서도 전기적인 개방 (open)이 발생되지 않았기 때문이다.This phenomenon occurs when a crack induced in the metal thin film opens according to the applied strain, increasing the resistance of the sensor, but the metal island structure separated by the mechanical crack during tension is electrically connected by a network composed of AgNW, allowing a relatively wide tension range. This is because no electrical open occurred.

또한, 인장에 따른 구간별 GF의 증가는 인장 시 크랙 갭 내 AgNW 간 접촉점이 줄어드는 속도가 점진적으로 가속되기 때문에 발생되는 것으로 판단된다. In addition, the increase in GF for each section due to stretching is believed to occur because the speed at which the contact points between AgNWs within the crack gap are reduced gradually accelerates during stretching.

도 9는 금속 박막 크랙 기반 스트레인 센서, AgNW/polymer 복합체 기반 스트레인 센서 및 금속 박막/AgNW/polymer 복합체 기반 스트레인 센서의 대표적인 센서 응답 특성을 비교한 것이다. 금속 박막 크랙 기반 스트레인 센서는 인장에 따라 채널 형상의 크랙이 열리면서 낮은 인장 범위에서도 큰 저항 변화율을 보여 민감도가 높은 반면 센서의 동작 범위도 크게 제한 (인가하는 스트레인의 범위가 제한)되는 특징을 나타낸다. AgNW/polymer 복합체 기반 스트레인 센서는 금속 박막 크랙 기반 스트레인 센서의 경우와는 달리 넓은 인장 범위까지 동작할 수 있었지만, 저항 변화율(△R/Ro)이 크지 않아 민감도가 제한되는 특징을 보인다. 금속 박막 및 AgNW/polymer 복합체를 하이브리드 (hybrid) 형태로 접목한 금속 박막/AgNW/polymer 복합체 기반 스트레인 센서의 경우 AgNW/polymer 복합체의 적용을 통해 금속 박막에 네트워크 구조의 크랙 형상을 유도함과 동시에 인장 시 크랙 갭에 전도성 브릿지 역할을 하는 AgNW 퍼콜레이션 네트워크 구조를 제공하여 비교적 높은 민감도 특성을 나타내면서도 넓은 인장 범위까지 동작할 수 있는 성능을 나타냈다.Figure 9 compares representative sensor response characteristics of a strain sensor based on a metal thin film crack, a strain sensor based on an AgNW/polymer composite, and a strain sensor based on a metal thin film/AgNW/polymer composite. Strain sensors based on metal thin film cracks show a large rate of change in resistance even in low tension ranges as channel-shaped cracks open in response to tension, resulting in high sensitivity, but the operating range of the sensor is also greatly limited (the range of applied strain is limited). Unlike the strain sensor based on metal thin film cracks, the AgNW/polymer composite-based strain sensor was able to operate over a wide tensile range, but its sensitivity was limited because the resistance change rate (△R/Ro) was not large. In the case of a strain sensor based on a metal thin film/AgNW/polymer composite that combines a metal thin film and an AgNW/polymer composite in a hybrid form, the application of the AgNW/polymer composite induces a crack shape in the network structure in the metal thin film and at the same time, By providing an AgNW percolation network structure that acts as a conductive bridge in the crack gap, it exhibits relatively high sensitivity characteristics and the ability to operate over a wide tensile range.

한편, 본 발명에 따른 침윤 조기 감지용 초박패치형 피부 스트레인 센서를 이용한 침윤 조기 감지 및 통보 시스템(이하, '침윤 조기 감지 시스템'이라 한다.)을 도 10 내지 도 12를 참조하여 구체적으로 설명하면 아래의 내용과 같다. Meanwhile, the early detection and notification system for infiltration using an ultra-thin patch-type skin strain sensor for early detection of infiltration according to the present invention (hereinafter referred to as the 'early infiltration detection system') will be described in detail with reference to FIGS. 10 to 12 below. Same as the contents of

본 발명에 따른 침윤 조기 감지 시스템(100)은 도 10에 도시된 바와 같이 초박패치형 피부 스트레인 센서(10), 검지부(20) 및 내장형 제어유닛(30)을 포함한다.The early infiltration detection system 100 according to the present invention includes an ultra-thin patch-type skin strain sensor 10, a detection unit 20, and a built-in control unit 30, as shown in FIG. 10.

침윤 조기 감지 시스템(100)은 환자의 피부에 부착되는 초박패치형 피부 스트레인 센서(10)에 의해 침윤의 크기가 0.5~1.0 cm 정도의 침윤 유발 초기에 침윤 현상을 조기에 감지하고, 이를 의료진, 특히 담당 간호사의 단말(S)로 무선통신을 이용하여 통보하며, 환자 곁에 설치된 침윤 조기 감지 시스템(100)에서는 지속적으로 알람벨(40)에서 경고음을 발생하는 기능이 내재되는 구성이다.The infiltration early detection system 100 detects the infiltration phenomenon at an early stage when the infiltration is about 0.5 to 1.0 cm in size by means of an ultra-thin patch-type skin strain sensor 10 attached to the patient's skin, and detects the phenomenon of infiltration early on, and detects the phenomenon of infiltration early on by medical staff, especially medical staff. Notification is sent to the nurse's terminal (S) using wireless communication, and the infiltration early detection system (100) installed next to the patient has a built-in function to continuously generate a warning sound from the alarm bell (40).

그리고 침윤 조기 감지 시스템(100)은 환자의 피부에 부착을 용이하도록 하기 위해 도 11에 도시된 바와 같이 환자의 팔에 고정용 벨트(80)를 사용하여 장착할 수 있도록 하였다. In order to facilitate attachment to the patient's skin, the infiltration early detection system 100 can be mounted on the patient's arm using a fixation belt 80, as shown in FIG. 11.

초박패치형 피부 스트레인 센서(10)는 환자의 피부가 침윤 유발 현상에 의해 피부가 부풀어 오르게 되면 도 4에 도시된 바와 같이 복수 개의 금속 박막편(111)이 일정 간격의 크랙 갭(gap)(112)이 형성되도록 이격되어 배열된 구조로서, 침윤이 유발된 조직이 부풀어 오르면 크랙 갭(112)으로 형성된 금속 박막(110)이 스트레인을 받아 팽창하는데, 이는 스트레인의 변화를 야기하고 이에 의해 전기적인 저항이 증가하는 현상으로 전이된다.In the ultra-thin patch-type skin strain sensor 10, when the patient's skin swells due to an infiltration phenomenon, a plurality of metal thin film pieces 111 form crack gaps 112 at regular intervals, as shown in FIG. 4. This is a structure arranged to be spaced apart so that when the tissue causing the invasion swells, the metal thin film 110 formed by the crack gap 112 receives strain and expands, which causes a change in strain and thereby increases electrical resistance. It transitions into an increasing phenomenon.

따라서, 초박패치형 피부 스트레인 센서(10)에 스트레인이 인가되어 센서의 저항이 증가하는 현상이 야기된다. 즉, 인가 스트레인(%)에 의한 저항의 변화률 (민감도, GF, guage factor)을 측정하여 침윤 유발 현상을 조기에 감지하는 기능을 수행한다.Accordingly, strain is applied to the ultra-thin patch-type skin strain sensor 10, causing an increase in the resistance of the sensor. In other words, it performs the function of early detection of infiltration-inducing phenomenon by measuring the rate of change in resistance (sensitivity, GF, gauge factor) due to applied strain (%).

검지부(20)는 전기적인 저항의 증가, 즉 인가 스트레인에 의한 저항의 변형률을 전압 신호로 변환하여 내장형 제어유닛(30)에 전달한다. The detection unit 20 converts the increase in electrical resistance, that is, the strain rate of resistance due to the applied strain, into a voltage signal and transmits it to the built-in control unit 30.

도 12는 본 발명에 따른 침윤 조기 감지용 초박패치형 피부 스트레인 센서를 이용한 침윤 조기 감지 시스템의 검지부의 회로 구성을 나타낸 회로도에 관한 것으로, 검지부(20)는 연산증폭기 U1, 커패시터 C1, 커패시터 C2, 저항, R1, R2, R3, R4을 포함하여 구성되어 진다.Figure 12 is a circuit diagram showing the circuit configuration of the detection unit of the early detection system for invasion using an ultra-thin patch-type skin strain sensor for early detection of invasion according to the present invention. The detection unit 20 includes an operational amplifier U1, a capacitor C1, a capacitor C2, and a resistor. , R1, R2, R3, and R4.

연산증폭기 U1은 스트레인 센서(10)의 스트레인 신호를 증폭하여 출력하도록 하고, 커패시터 C1과 저항 R2는 연산증폭기 U1의 제1입력단자 (비반전단자) 사이에 구비되고, 커패시터 C2와 저항 R4는 연산증폭기 U1의 제2입력단자 (반전단자)와 출력단자 사이에 구비된다. 그리고, 저항 R1은 전원 V+과 스트레인 센서(10) 사이에 구비되어 진다.Operational amplifier U1 amplifies and outputs the strain signal of the strain sensor 10, capacitor C1 and resistor R2 are provided between the first input terminal (non-inverting terminal) of operational amplifier U1, and capacitor C2 and resistor R4 are used for operation. It is provided between the second input terminal (inverting terminal) and the output terminal of amplifier U1. And, the resistor R1 is provided between the power source V+ and the strain sensor 10.

상술한 검지부(20)의 동작 순서를 설명하면, 저항 R1과 초박패치형 피부 스트레인 센서(10)가 직렬로 연결된 상태에서 V+에 전압이 인가되면 노드1에 전위차가 발생하게 된다. 여기서 초박패치형 피부 스트레인 센서(10)의 저항이 발생하면 노드1에 전위차가 따라 변화하게 된다. 이때 전위차 변화는 저항 R2, 커패시터 C1의 필터를 거쳐 연산증폭기 U1 (비반전단자)에 전달된 후 증폭되어 내장형 제어유닛(30)에 전달된다.Explaining the operation sequence of the above-described detection unit 20, when a voltage is applied to V+ with the resistor R1 and the ultra-thin patch type skin strain sensor 10 connected in series, a potential difference occurs at node 1. Here, when resistance of the ultra-thin patch type skin strain sensor 10 occurs, the potential difference at node 1 changes accordingly. At this time, the change in potential difference is transmitted to the operational amplifier U1 (non-inverting terminal) through the filter of resistor R2 and capacitor C1, and then amplified and transmitted to the built-in control unit 30.

그리고 침윤 조기 감지 시스템(100)은 도 10에 도시한 바와 같이 알람벨(40), 배터리부(50) 및 안테나(60)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 안테나(80)는 내장형 안테나인 것이 바람직하다.And the early invasion detection system 100 may further include an alarm bell 40, a battery unit 50, and an antenna 60, as shown in FIG. 10. The antenna 80 is preferably a built-in antenna.

내장형 제어유닛(30)은 블루투스 내장형 제어유닛인 것이 바람직하며, 전압 신호를 디지털 신호로 변환하여 침윤 상태를 무선으로 의료진에게 알리고, 침윤 정도에 따라 알람벨(40)을 울리며, 배터리부(50)는 무선통신과 같이 불필요한 선을 제거함으로써 환자의 자유로운 거동을 할 수 있도록 한다. The built-in control unit 30 is preferably a Bluetooth built-in control unit, and converts a voltage signal into a digital signal to wirelessly notify the medical staff of the state of infiltration, rings an alarm bell 40 according to the degree of infiltration, and has a battery unit 50. It allows the patient to move freely by eliminating unnecessary wires, such as wireless communication.

따라서, 본 발명에 따른 침윤 조기 감지 시스템(100)은 침윤 유발 시 정맥요법 시행 부위의 피부가 부풀어 오르는 정도를 도 11에 도시된 설정 스위치(70)로 설정 (예를 들어 0.5 ~ 1.0 cm)하고, 침윤이 유발되었다고 판정되면 내장형 제어유닛(30)에서 무선통신으로 의료진에게 통보하고, 이후 알람벨(40)에서 지속적으로 경고음이 발생한다.Therefore, the infiltration early detection system 100 according to the present invention sets the degree of swelling of the skin at the site of intravenous therapy when infiltration is induced using the setting switch 70 shown in FIG. 11 (for example, 0.5 to 1.0 cm) If it is determined that infiltration has been caused, the built-in control unit 30 notifies the medical staff through wireless communication, and then the alarm bell 40 continuously sounds a warning sound.

그리고 도 13은 본 발명에 따른 침윤 조기 감지용 초박패치형 피부 스트레인 센서를 이용하여 풍선 시연에 의해 피부 팽창 감지 가능성을 확인하기 위한 실험을 하는 상태를 찍은 사진이다.And Figure 13 is a photograph taken of an experiment to confirm the possibility of detecting skin swelling by demonstrating a balloon using the ultra-thin patch-type skin strain sensor for early detection of infiltration according to the present invention.

도 13(a)는 은 나노와이어(AgNW)/Polymer 복합체 기반 스트레인 센서를 이용한 실험하는 과정을 찍은 사진이고, 도 13(b)는 금속 박막/은 나노와이어(AgNW)/Polymer 복합체 센서를 이용한 실험하는 과정을 찍은 사진이다.Figure 13(a) is a photograph of the experiment using a silver nanowire (AgNW)/Polymer composite-based strain sensor, and Figure 13(b) is a photograph of an experiment using a metal thin film/silver nanowire (AgNW)/Polymer composite sensor. This is a photo taken during the process.

도 13에 도시된 바와 같이 은 나노와이어(AgNW)/Polymer 복합체 및 금속 박막/은 나노와이어(AgNW)/Polymer 복합체 기반의 스트레인 전도성 면을 풍선에 직접 맞닿게 고정 시킨 상태에서 실험한 결과 두 경우 모두 풍선의 다양한 형상 변화에 대해 비교적 안정적인 응답 특성을 나타내는 것이 확인되었으며, AC 입력 신호에 대해 다양한 파라미터 추출이 가능할 것으로 확인되었다.As shown in Figure 13, the results of an experiment in which the strain conductive surface based on the silver nanowire (AgNW)/Polymer composite and the metal thin film/silver nanowire (AgNW)/Polymer composite were fixed in direct contact with the balloon were found in both cases. It was confirmed that the balloon exhibits relatively stable response characteristics to various shape changes, and it was confirmed that it would be possible to extract various parameters for the AC input signal.

따라서 본 발명은 침윤 조기 감지용 초박패치형 피부 스트레인 센서를 이용하여 침윤을 조기에 정확하게 감지하여 침윤 유발에 의한 부작용 발생을 사전에 방지함과 동시에 간호사의 업무 부하를 크게 줄일 수 있고, 정맥요법 시행 중 빈번하게 발생하는 침윤 현상을 실시간으로 모니터링(monitoring)하면서 침윤 유발 현상을 조기에 정확하게 감지할 수 있고, 초박패치형 스트레인 센서 기반 침윤 조기 감지 시스템에 의해 감지된 침윤 유발 신호를 무선통신으로 간호사 및 주치의의 스마트 폰으로 통보함으로써 빠른 후속 조치를 취할 수 있도록 하는 효과가 있다.Therefore, the present invention uses an ultra-thin patch-type skin strain sensor for early detection of infiltration to accurately detect infiltration early and prevent the occurrence of side effects due to infiltration in advance, while greatly reducing the workload of nurses while administering intravenous therapy. By monitoring frequently occurring infiltration phenomena in real time, infiltration-causing phenomena can be accurately detected early, and the infiltration-causing signal detected by the ultra-thin patch-type strain sensor-based infiltration early detection system can be transmitted to nurses and attending physicians through wireless communication. Notification via smartphone has the effect of allowing quick follow-up action.

또한, 본 발명은 기존의 정맥요법 시행 시 사용되는 침윤 감지 기능이 없는 투명 드레싱 테이프의 병용 또는 대체품으로 사용 가능한 침윤 조기 감지용 초박패치형 피부 스트레인 센서를 사용함에 따라 신체의 피부에 부착 및 착용이 용이하여 환자에게 불편함을 주지 않는 효과가 있다.In addition, the present invention uses an ultra-thin patch-type skin strain sensor for early detection of infiltration that can be used in combination with or as a replacement for the transparent dressing tape without the infiltration detection function used when performing existing intravenous therapy, making it easy to attach and wear to the skin of the body. This has the effect of not causing discomfort to the patient.

상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 침윤 조기 감지용 초박패치형 피부 스트레인 센서 및 이를 이용한 침윤 조기 감지 및 통보 시스템을 첨부한 도면에 의해 상세히 설명하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.As described above, the ultra-thin patch-type skin strain sensor for early detection of infiltration and the early detection and notification system of infiltration using the same according to a preferred embodiment of the present invention have been described in detail with the accompanying drawings, but this is only an example. Those skilled in the art will be able to understand that various changes and modifications are possible without departing from the technical spirit of the invention.

100 : 초박패치형 피부 스트레인 센서를 이용한 침윤 조기 감지 시스템
10 : 침윤 조기 감지용 초박패치형 피부 스트레인 센서
11 : 상부층 12 : 중간층
13 : 하부층
110 : 금속 박막 111 : 금속 박막편
112 : 크랙 갭 113 : 금속나노소재
114 : 탄성중합체
20 : 검지부 30 : 내장형 제어유닛
40 : 알람벨 50 : 배터리부
60 : 안테나 70 : 설정 스위치
80 : 고정용 벨트 90 : 주게 기판
100: Early detection system for infiltration using an ultra-thin patch-type skin strain sensor
10: Ultra-thin patch-type skin strain sensor for early detection of infiltration
11: upper layer 12: middle layer
13: lower layer
110: metal thin film 111: metal thin film piece
112: Crack gap 113: Metal nanomaterial
114: Elastomer
20: detection unit 30: built-in control unit
40: Alarm bell 50: Battery unit
60: Antenna 70: Setting switch
80: fixing belt 90: main board

Claims (7)

크랙이 형성된 금속 박막(110)으로 이루어진 상부층(11);
금속나노소재(113)가 임베딩(embedding)된 형태의 전도성 복합체로 이루어진 중간층(12); 및
신축성을 갖는 탄성중합체(114)로 이루어진 하부층(13);
을 포함하는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 침윤 조기 감지용 초박패치형 피부 스트레인 센서.
an upper layer (11) made of a metal thin film (110) with cracks formed;
An intermediate layer (12) made of a conductive composite in which metal nanomaterial (113) is embedded; and
a lower layer (13) made of elastic elastomer (114);
An ultra-thin patch-type skin strain sensor for early detection of invasion, characterized in that it consists of a structure comprising a.
제 1 항에 있어서,
상기 상부층(11)은 복수 개의 금속 박막편(111)들 사이에 크랙 갭(gap)(112)이 형성되도록 이격되어 배열된 구조의 금속 박막(110)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 침윤 조기 감지용 초박패치형 피부 스트레인 센서.
According to claim 1,
The upper layer 11 is an ultra-thin thin film for early detection of invasion, characterized in that it is made of a metal thin film 110 arranged so that a crack gap 112 is formed between a plurality of metal thin film pieces 111. Patch-type skin strain sensor.
제 2 항에 있어서,
상기 중간층(12)은 탄성중합체(elastomer)(114) 내에 금속나노소재(metal nano material)(113)가 균일하게 분산되어 분포되는 것을 특징으로 하는 침윤 조기 감지용 초박패치형 피부 스트레인 센서.
According to claim 2,
The intermediate layer (12) is an ultra-thin patch-type skin strain sensor for early detection of invasion, characterized in that the metal nano material (113) is uniformly dispersed and distributed within the elastomer (114).
제 2 항에 있어서,
상기 금속 박막편(111)은 금, 은, 구리, 알루미늄 또는 백금 중에서 선택되는 소재인 것을 특징으로 하는 침윤 조기 감지용 초박패치형 피부 스트레인 센서.
According to claim 2,
The metal thin film piece 111 is an ultra-thin patch-type skin strain sensor for early detection of infiltration, characterized in that the material is selected from gold, silver, copper, aluminum, or platinum.
제1항에 있어서,
상기 금속나노소재(113)는 나노와이어(nano wire), 나노입자(nano particle), 플레이크(flake) 또는 시트(sheet) 중에서 선택되는 형상인 것을 특징으로 하는 침윤 조기 감지용 초박패치형 피부 스트레인 센서.
According to paragraph 1,
The metal nanomaterial 113 is an ultra-thin patch-type skin strain sensor for early detection of invasion, characterized in that the shape is selected from nano wire, nano particle, flake, or sheet.
제3항에 있어서,
상기 탄성중합체(elastomer)(114)는 폴리디메틸실록산 (polydimethylsiloxane), 폴리부타디엔 엘라스토머(polybutadiene elastomer), 실리콘 엘라스토머(silicone elastomer) 또는 폴리우레탄(polyurethane) 중에서 선택하는 것을 특징으로 하는 침윤 조기 감지용 초박패치형 피부 스트레인 센서.
According to paragraph 3,
The elastomer 114 is an ultra-thin patch type for early detection of invasion, characterized in that it is selected from polydimethylsiloxane, polybutadiene elastomer, silicone elastomer, or polyurethane. Skin strain sensor.
환자의 피부의 침윤 현상을 감지하여 인가 스트레인이 발생하는 침윤 조기 감지용 초박패치형 피부 스트레인 센서(10);
인가 스트레인에 의한 저항의 변형률을 전압 신호로 변환하여 하기의 내장형 제어유닛(30)에 전달하는 검지부(20); 및
전압 신호를 디지털 신호로 변환하여 침윤 상태를 무선으로 의료진에게 알리고, 침윤 정도에 따라 알람벨(40)을 울리는 내장형 제어유닛(30);
을 포함하는 것을 특징으로 하는 침윤 조기 감지용 초박패치형 피부 스트레인 센서 및 이를 이용한 침윤 조기 감지 및 통보 시스템.
An ultra-thin patch-type skin strain sensor (10) for early detection of infiltration that detects infiltration of the patient's skin and generates applied strain;
A detection unit 20 that converts the strain of resistance due to the applied strain into a voltage signal and transmits it to the built-in control unit 30 below; and
A built-in control unit (30) that converts the voltage signal into a digital signal to wirelessly notify the medical staff of the state of infiltration and rings an alarm bell (40) according to the degree of infiltration;
An ultra-thin patch-type skin strain sensor for early detection of infiltration and an early detection and notification system of infiltration using the same.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040095210A (en) 2002-01-25 2004-11-12 이노테크 메디컬 시스템즈 인코퍼레이티드 Tissue monitoring system for intravascular infusion
JP2016179019A (en) 2015-03-24 2016-10-13 国立大学法人弘前大学 Transfusion monitoring device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040095210A (en) 2002-01-25 2004-11-12 이노테크 메디컬 시스템즈 인코퍼레이티드 Tissue monitoring system for intravascular infusion
JP2016179019A (en) 2015-03-24 2016-10-13 国立大学法人弘前大学 Transfusion monitoring device

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
미국 등록특허공보 제7826890호(2010년 11월 02일 등록) Optical detection of intravenous infiltration
성세희, 김희순 "소아 정맥주사 침윤발생 위험요인 분석" 임상간호연구 제13권 제2호 61~72. 2007.08.

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