KR101280096B1 - 전도성 브리지를 포함하는 센서 어셈블리 - Google Patents

전도성 브리지를 포함하는 센서 어셈블리 Download PDF

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KR101280096B1 KR1020077028274A KR20077028274A KR101280096B1 KR 101280096 B1 KR101280096 B1 KR 101280096B1 KR 1020077028274 A KR1020077028274 A KR 1020077028274A KR 20077028274 A KR20077028274 A KR 20077028274A KR 101280096 B1 KR101280096 B1 KR 101280096B1
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Abstract

전기 생리 신호의 측정을 위한 것으로, 전도성 브리지를 포함하는 센서 어셈블리가 제공된다. 일 실시예에서, 전도성 브리지가 일 단부에 부착된 흡수성 물질을 포함하는 확장형 멤버로 구성된다. 개구부가 확장형 맴버를 통해 확장하여 움푹한 우물(well)을 형성한다. 움푹한 우물에 전도성 매체를 부가하는 것은 전도성 브리지가 전극과 환자의 피부 사이에 전도성 경로를 제공하도록 한다.

Description

전도성 브리지를 포함하는 센서 어셈블리{Sensor Assembly with Conductive Bridge}
본 발명은 전기 생리 신호(electrophysiological signal)의 측정을 위한 센서에 관한 것이며, 더 구체적으로는 뇌파(EEG, Electroencephalogram) 신호를 모니터하기 위한 전극 어셈블리에 관한 것이다.
일반적으로 환자의 전기 생리 신호를 측정할 때, 피부와 전극 사이의 전기적 연결을 위해, 전도성 브리지가 전극과 환자의 피부 사이에 사용된다. 이전에는, 대부분의 전도성 브리지가 전극과 피부 사이에 배치된 겔이나 페이스트(paste)였다. 이러한 방법은 일반적으로 의도한 목적대로 작용하였으나, 겔이나 페이스트의 사용에 있어 일부 문제점이 존재한다. 예를 들어, 공기 주머니(air pocket)가 겔이나 페이스트 내에 형성되며, 이러한 공기 주머니가 판독의 정확성에 영향을 미칠 수 있다. 두 번째로, 오랜 사용 후에, 겔 및 페이스트가 건조될 수 있으며, 이는 또한 기록되는 데이터에 영향을 미칠 수 있다. 세 번째로, 전극이 두꺼운 머리칼 위에 배치되는 뇌파 테스트 등의 경우에, 전극이 인가될 때, 겔 및 페이스트가 뒤범벅될 수 있다.
본 발명은 전기 생리 신호를 모니터하는 데 사용되는 센서 어셈블리에 관한 것이다. 또한 본 발명은 센서 어셈블리의 일부를 형성하는 전도성 브리지에 관한 것이다. 일 실시예에서, 본 발명이 뇌파 신호를 측정하는 데 사용된다.
전도성 브리지가 전극과 환자의 피부 사이에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 전도성 브리지는, 일 단부에 부착된 흡수성 물질을 포함하는 확장형 멤버로 구성된다. 개구부가 확장형 맴버를 관통해 뻗어 있어 움푹한 우물(well)을 형성한다. 움푹한 우물에 전도성 매체를 부가함으로써 전도성 브리지가 환자로부터 발생한 전기 생리 신호에 대한 전도성 경로를 제공한다. 전도성 매체가 움푹한 우물에 부가될 때, 상기 전도성 매체가 확장형 멤버로 흡수된다. 전도성 매체의 흡수가 확장형 멤버를 수직으로 확장하게 한다. 뇌파 캡(cap)과 함께 사용될 때, 이러한 확장이 환자의 피부에 대해 전도성 브리지를 유지하는 적절한 압력을 생성한다.
상기 전도성 브리지가, 전기 생리 신호를 측정할 때 자주 사용되는 전도성 겔이나 페이스트 대신에 또는 이에 추가로 사용될 수 있다. 예를 들어, 디스크 전극-기반 뇌파 캡(cap)에서 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예가 낮은 임피던스의 센서를 제공하며, 이로써 전기 생리적 신호의 정확한 측정을 촉진한다. 낮은 임피던스로 인해 전극이 전기 생리 신호에 대한 더 강하고 정확한 판독을 할 수 있기 때문에, 최소 임피던스가 바람직하다.
본 발명의 실시예는 또한, 겔이나 페이스트 방법과 비교할 때, 테스트 대상을 더 쉽게 세척을 할 있도록 한다. 나아가, 본 발명의 실시예는, 움푹한 우물로부터 확장형 멤버로 전도성 매체가 천천히 분배되도록 할 수 있다. 이로써, 긴 시간 동안 전기 생리적 신호의 일관된 측정을 가능하게 한다.
도 1은 본 발명에 따라 센서 어셈블리의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따라 센서 어셈블리의 일 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따라 센서 어셈블리에 적합한 하우징의 일 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 4A는 본 발명의 일 실시예에 따라 확장형 멤버의 일 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 4B는 건조, 압축된 상태에서, 도 4A의 확장형 멤버를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발며엥 따라 센서 어셈블리를 이용하는 용도에 적합한 전극의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따라 여러 센서 어셈블리를 가지는 뇌파 캡의 일 실시예를 나타내는 측면도이다.
이하에서, 첨부된 도면 및 실시예와 함께 본 발명을 상세히 설명한다.
확장성의 목적을 위해, 본 발명은 뇌파 신호를 기록하는 용도에 적합한 일 실시예에 대해 기술한다. 본 발명이 전기 생리 신호가 취해지는 다른 사용자에 적용될 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 기술자에게 자명하다.
본 발명은 하우징(30), 전극(50) 및 전도성 브리지(40)로 구성된 전극 어셈블리(10)에 관한 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 또한, 환자로부터 생성되는 전기 생리 신호에 대한 전도성 경로를 제공하도록, 전극(50)과 환자의 피부 사이에 배치된 전도성 브리지(40)에 관한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서, 전도성 브리지(40)는 일반적으로 원통형(다른 모양도 가능함)인 어셈블리이며, 이는 흡수성 물질(42)이 부착된 일 단부를 포함하는 확장형 멤버(41)로 구성된다. 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 개구부가 확장형 멤버(41)를 관통해 뻗어 있고, 흡수성 물질(42)의 상부 표면과 함께, 우물(43)을 형성한다.
도 3은 하우징(30)을 나타내는 단면도이다. 하우징(30)은 한 쌍의 개구부(31, 33)와, 전체적으로 원통형인 부분(34)과, 옆모습이 원뿔대(frusto-conical) 모양인 부분(35)으로 형성된다. 하우징(30)은 바람직하게는 탄력성 있는 물질로 제조된다. 하우징(30)은 확장형 멤버(41)의 일부가 수용되는 공동(36)을 포함한다. 상기 부분(34) 내에서, 공동(36)은, 확장형 멤버(41)를 적절한 위치에 마찰력으로 고정하기에 적합한 크기의 내부 지름을 가진다. 개구부(31)는 통로(37)로 개방되고, 개구부(33)는 전극(50)의 일부가 수용되는 통로(38)로 개방된다. 이하에서 상세히 설명할 바와 같이, 통로(37)는, 확장형 멤버(41)와 흡수성 물질(40)에 의해 수용될 전도성 매체에 대한 액체 경로를 제공한다.
도 4를 참조하면, 전도성 브리지(40)가 확장형 멤버(41)와 흡수성 물질(42)을 포함한다. 확장형 멤버(41)는 도 4B에 도시된 바와 같이, 건조 및 압축된 상태로 초기에 제공될 수 있다. 수용성 용액, 이온 용액 또는 염 용액을 포함하는(이에 제한되는 것은 아님) 전도성 매체가 흡수되면, 확장형 멤버(41)는 수직으로 확장하여, 도 4A에 도시된 바와 같은 확장된 상태가 된다. 합성 스폰지, 섬유소(cellulose), 거품, 및 폴리우레탄으로 구성된 망상 폴리머 등(이에 제한되는 것은 아님)을 포함하는 서로 다른 다양한 물질로 확장형 멤버(41)가 제조될 수 있다. 본 발명의 용도에 적합한 확장형 멤버(41)로 다른 물질이 사용될 수 있음은 본 발명에 속하는 분야의 기술자에게 자명하다. 예를 들어, 셀로 구성된 3차원 망상 매트릭스를 형성하는 물질이 사용될 수 있다. 다른 실시예(도시되지 않음)에서, 전도성 브리지(40)가 흡수성 물질(42) 없이 우물(43)을 형성하는 확장형 멤버(41)를 포함한다. 이러한 실시예에서, 확장형 멤버(41)가 환자의 피부와 직접 연결된다. 이 경우에, 확장형 멤버(41)가 환자 피부와 전극(50) 사이의 전도성 경로를 제공한다.
도시된 실시예에서, 흡수성 물질(42)이 우물(43)의 바닥 표면을 형성한다. 동작시, 흡수성 물질(42)이 또한 환자의 두피와 접촉하기 위한 접촉 표면을 형성할 수 있다. 바람직하게는, 흡수성 물질(42)이 두피에 대해 전도성 매체를 배치하도록 해야 한다. 흡수성 물질(42)이 펠트(felt)와 같은 섬유 물질이나, 빽빽하고 압축된 섬유 등의 다른 섬유(fabric)를 포함하는(이에 제한되는 것은 아님) 서로 다른 다양한 물질로 제조될 수 있다. 본 발명의 용도에 적합한 흡수성 물질(42)로 다른 물질이 사용될 수 있음은 본 발명에 속하는 분야의 기술자에게 자명하다.
일 실시예에 있어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 확장형 멤버(41)는 약 1.8에서 2.5mm의 높이로 건조 및 압축된 스펀지이다. 완전히 확장된(수화된) 확장형 멤버(41)는 18mm의 높이에 이를 수 있다. 일반적인 적용 예에서, 확장형 멤버(41)는 5mm 내지 8mm의 높이를 가진다고 가정된다. 확장형 멤버(41)와 흡수성 물질(42)이 약 6.35mm의 지름을 가진다. 개구부가 확장형 멤버(41)의 중심을 통해 뻗어 있으며, 약 3.2mm의 지름을 갖는 우물(43)을 형성한다. 일 실시예에서, 흡수성 물질(42)은 일반적으로 약 1.25mm의 두께를 가지는 펠트 막이다. 흡수성 물질(42)이 확장형 멤버(41)의 하나의 단부에 고정되며, 우물(well, 43)의 바닥을 형성한다. 확장형 멤버(41)에 흡수성 물질(42)을 고정하는 방법은 그 밖의 다른 열적, 화학적 및/또는 기계적 접착 기술(이에 제한되는 것은 아님)에 의해 실행될 수 있다.
일 실시예에서, 뇌파 신호의 측정에 사용된 바와 같이, 전도성 브리지(40)가 디스크 전극(50)(도 5에 도시되지 않음)과 환자의 두피 사이에, 압축된 상태로 배치된다. 디스크 전극(50)이 디스크 부분(51)과 전극 리드(52)를 포함한다. 개구부(53)가 디스크 부분(51)을 통해 뻗어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 디스크 전극(50)이 하우징(30)(도 3에 도시됨)에 의해 적합한 곳에 고정된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 여러 하우징(30)이 뇌파 캡(60)의 탄성 표면(61)에 의해 고정될 수 있다. 동시에, 디스크 전극(50), 하우징(30) 및 뇌파 캡(60)이 전극 브리지(40)를 적합한 곳에 유지한다.
일 실시예에서, 뇌파 캡(60)이 환자에게 배치된 후에, 전도성 매체가 우물(43)에 제공된다. 전도성 매체는 예를 들면, 주사기에 의해, 전극 하우징(30)의 개구부(31) 및 통로(37)를 통해, 그리고 디스크 전극(50)의 디스크 부분(51)의 개구부(53)를 통해 제공된다 (도 2 참조). 전도성 매체를 우물(43)에 제공하는 것이 확장형 멤버(41)가 확장하게 한다.
확장형 멤버(41)에 의해 흡수되지 않는 매체의 일부가, 사용 중에 후속 방출을 위해 우물(43) 내에 보존된다. 이 경우에, 뇌파 기록 세션(session)이 더 길어지도록 시간이 흐름에 따라 서서히 분배되는 전도성 매체를, 우물(43)이 방출한다. 인가된 전도성 매체에 반응하여 확장형 멤버(41)가 확장함에 따라, 전도성 브리지(40)가 디스크 전극(50), 하우징(30) 및 뇌파 캡(60)에 의해 적합한 위치에 유지되며, 두피 및 전도성 브리지(40) 간에 접촉 압력을 생성한다. 바람직하게는, 흡수성 물질(42)이 환자의 두피와 접촉한다. 접촉 압력 발생의 결과로, 본 발명은 환자의 두피를 벗기는 필요성을 제거하며 동시에 낮은 임피던스를 획득한다. 환자에게 뇌파 캡을 배치하기 전에 환자의 머리를 벗기기보다는, 환자가 강모형(bristle-type) 헤어 브러시를 사용하여 두피를 박리할 수 있다(exfoliate).
바람직하게는, 전도성 매체가 전도성 액체 용액(가량 염 용액(saline))이다. 그러나 저 점착성 전극 겔과 같은 전도성 매체의 다른 형태가 사용될 수 있다. 사용될 수 있는 전도성 전해질의 일 예가 염화 칼슘, 염화 칼륨 및 베이비 샴푸의 조합으로 형성된다. 전도성 매체와의 조합에서, 본 발명이 뇌파 신호의 보다 정확한 모니터를 위한 저 임피던스(약 10kOhm 이하)를 얻을 수 있다. 바람직한 실시예에서, 본 발명이 약 5킬로옴이나 그 이하의 임피던스를 획득할 수 있다. 임피던스가 전도성 브리지와 전극 사이의 넓은 접촉 표면을 제공함으로써 감소할 수 있다.
일단 적합한 위치에서는, 시간의 흐름에 따라 전도성 브리지(40)가 천천히 우물(43)로부터의 전도성 매체를 배분할 수 있으며, 이는 연장된 시간 구간에 걸쳐 지속적인 뇌파 기록을 가능하게 한다. 나아가, 컴퓨터-제어 계측되는 피펫(pipette) 시스템 등을 통해 본 발명에 대해 전도성 매체가 자동으로 전달되도록 할 수 있다. 환자로부터 뇌파 캡(60)을 제거할 필요 없이, 전도성 브리지(40)의 우물(43)이 주기적으로 재충전될 수 있다. 이는 뇌파 캡(60)이 더 많이 연장된 시간 구간 동안 사용될 수 있도록 한다.
본 발명이, 일회용 처리 제품으로 사용될 수 있도록 최소 비용으로 제조될 수 있다. 결과적으로, 각각의 뇌파 세션 후에, 전체 기구(set-up)(캡, 전도성 브리지 및 전극)을 버릴 수 있다. 기구의 일회성은 환자 대 환자의 교차 오염의 위험을 제거한다.
본 발명의 바람직한 실시예는 평평한 디스크 표면을 가지는 전극을 포함하는 캡과 같은 현재의 전극 캡과 양립할 수 있다. 예를 들어, 바람직한 실시예가 SynAmp2와 같은 컴퓨메딕 뉴로스캔 증폭기(Compumedics Neuroscan Amplifier)와 함께 사용될 수 있다. 이후에 본 발명과 함께 사용되는 전도성 매체가, 전극 위치로 겔을 전달하기 위해 이전에 사용되던 뭉툭한 바늘을 위한 현존하는 입구 포인트를 통해, 전극 캡 내의 각각의 전극 위치로 전달된다.
상술한 본 발명의 실시예들은 단지 예시와 설명을 위한 것일 뿐이며, 본 발명을 설명된 형태로 한정하려는 것이 아니다. 따라서, 다양한 변화 및 변경을 할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게 자명하다. 또한, 이 명세서의 상세한 설명이 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항에 의해서 정의된다.

Claims (22)

  1. 센서 어셈블리에 있어서, 상기 센서 어셈블리는,
    하우징(30),
    상기 하우징(30) 내에 고정된 전극(50),
    상기 하우징(30)에 수용되며, 생리 신호에 대한 전도성 경로를 제공하는 확장형 멤버(41)로서, 하나의 개구부가 상기 확장형 멤버(41)를 관통해 상기 확장형 멤버의 제 1 단부와 제 2 단부 사이에 뻗어 있는 특징의, 상기 확장형 멤버(41),
    상기 확장형 멤버(41)의 제 1 단부에 부착되는 흡수성 물질(42)
    을 포함하며, 상기 개구부와 상기 흡수성 물질(42)은 함께 움푹한 우물(43)을 형성하며, 상기 움푹한 우물(43)은 상기 확장형 멤버(41)로 흡수될 전도성 매체를 수용하기 위한 것임을 특징으로 하는 센서 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 확장형 멤버(41)는 스폰지 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 센서 어셈블리.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 확장형 멤버(41)는 섬유소(cellulose)로 구성되는 것을 특징으로 하는 센서 어셈블리.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 흡수성 물질(42)은 섬유(fabric)로 구성되는 것을 특징으로 하는 센서 어셈블리.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 흡수성 물질(42)은 펠트로 구성되는 것을 특징으로 하는 센서 어셈블리.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서 어셈블리는 뇌파 캡(60)에서 이용되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 센서 어셈블리.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 확장형 멤버(41)로 흡수되는 전도성 매체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 어셈블리.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 확장형 멤버(41)는 상기 전도성 매체를 흡수한 후에, 상기 센서 어셈블리가 전도 동작시 10킬로옴(kOhm) 이하의 임피던스를 획득하는 것을 특징으로 하는 센서 어셈블리.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징(30)의 원통형 공동(36)이 상기 확장형 멤버(41)의 일부와 접촉하는 것을 특징으로 하는 센서 어셈블리.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극(50)은 확장형 멤버(41)와 접촉하는 것을 특징으로 하는 센서 어셈블리.
  11. 청구항 제 1 항에 따르는 센서 어셈블리를 복수 개 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌파 캡.
  12. 청구항 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따르는 센서 어셈블리를 제공하는 단계, 및
    상기 센서 어셈블리의 확장형 멤버(41)로 전도성 매체를 부가하는 단계로서, 이러한 부가에 의해, 상기 확장형 멤버(41)가 상기 하우징(30) 밖으로 나와서 생리 신호의 획득 동안 센서 어셈블리의 전극(50)과 피부 표면 간의 접촉이 유지되는 특징의, 상기 부가하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 하우징(30)은 원통형 공동(36)을 형성하고, 상기 확장형 멤버(41)는 상기 원통형 공동(36)에 수용되고, 원통형인 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 하우징(30)은 상기 공동(36)과 통하는 통로(37)를 포함하고, 상기 부가하는 단계는 상기 하우징의 통로(37)를 통해 상기 전도성 매체를 분배하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 부가하는 단계는 전도성 매체의 일부를 우물(43) 내에 보관하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 부가하는 단계가, 상기 흡수성 물질(42)에 의해 상기 전도성 매체가 흡수되도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 센서를 제작하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은
    하우징(30)을 제공하는 단계,
    전극(50)을 하우징(30) 내로 위치시키는 단계와,
    상기 하우징 내에 확장형 멤버(41)를 배치하는 단계로서, 하나의 개구부가 상기 확장형 멤버(41)를 관통해 상기 확장형 멤버(41)의 제 1 단부와 제 2 단부 사이에 뻗어 있는 특징의, 상기 확장형 멤버(41) 배치 단계,
    상기 확장형 멤버(41)의 제 1 단부에 흡수성 물질(42)을 부착하는 단계
    를 포함하며, 상기 개구부와 상기 흡수성 물질(42)은 함께 움푹한 우물(43)을 형성하며, 상기 움푹한 우물(43)은 상기 확장형 멤버(41)로 흡수될 전도성 매체를 수용하기 위한 것임을 특징으로 하는 센서를 제작하기 위한 방법.
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  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
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KR1020077028274A 2005-06-29 2006-06-29 전도성 브리지를 포함하는 센서 어셈블리 KR101280096B1 (ko)

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