KR200278492Y1 - 심전도용 생체전극 - Google Patents

Abstract

생체전극의 외부적인 방해요인에도 안정하게 센싱정도를 유지할 수 있고, 통기성이 우수한 디자인으로 땀이나 알러지 문제없이 장시간 사용이 가능한 심전도용 생체전극에 대하여 개시한다. 이 생체전극(200)은 폴리에틸렌과 같은 합성고분자와 셀룰로오스와 같은 천연고분자를 포함하는 직포 및 부직포로 형성되고, 양면에 생체적합성 점착제(3a, 3d)가 도포되고 중심부분에 구멍(3c)이 마련된 베이스(3)와, 베이스(3)의 일면 점착제(3a)에 부착되어 카본(4b) 및 은/은염화물(4)이 도포되며 통기성 구멍(4c)이 형성된 폴리에틸렌테레프탈레이트와 같은 고분자 필름 전극소자(4)와, 상기 필름 전극소자(4)의 일면에 부착되어 로고 등이 인쇄되는 셀룰로오스와 같은 재료의 통기성 구멍(2a)을 가지고 있는 보강재(2)와, 상기 보강재(2)의 선단에 마련되고 스테인레스 재료 또는 니켈이 도금된 황동재료로 심전도계(미도시)와 생체전극(200)을 연결하는 리이드선(8)이 접속되는 암 스넵(1)과, 상기 전극소자(4)의 선단에 마련되고 전극소자의 카본도포층(4b)과 보강재(2) 선단에 마련된 암 스넵(1)과 압축 고정되는 스테인레스 재료 또는 니켈이 도금된 황동재료의 수 스넵(9)과, 상기 수 스넵(9)의 하단과 전극소자(4)의 카본도포층(4b)을 보호하도록 마련되며 점착제(10a)로 고정되는 보강재(10)와, 상기 베이스(3)의 중심부분의 구멍(3c)에 마련되고 고분자 필름 전극소자(4)의 노출된 은/은염화물 도포층(4a)을 덮도록 마련되는 전도성 하이드로젤 점착제(5)와, 상기 베이스(3)의 타면 점착제(3d)와 상기 전도성 하이드로젤 점착제(5)를 보호하도록 마련되는 폴리에틸렌테레프탈레이트와 같은 고분자재료의 이형필름(6)과, 피부(7)로부터 생체전극(200)을 손으로 취출할 때에 상기 베이스(3) 점착제(3d)의 붙음을 방지하기 위하여 베이스 이형지로부터 잔류하는 반달형상의 잔류이형지(3b)를 구비한다. 상기 심전도용 생체전극(200)은 외부 자극에 안정된 구성으로 이루어져 센싱정도가 우수하고, 통기성이 우수한 디자인으로 알러지 반응없이 장시간 사용이 가능하다

Description

심전도용 생체전극{A bioelectrode}

본 고안은 생체전극의 외부전인 방해요인에도 안정하게 센싱정도를 유지할 수 있고, 통기성이 우수한 디자인으로 땀이나 알러지 문제없이 장시간 사용이 가능한 심전도용 생체전극에 관한 것이다.

의학분야에 있어서는 적절한 치료를 하기위해 심전도나 근전도, 뇌전도 등의 생체전위를 측정함에 있어서, 체내의 기신호를 외부장치로 보내 적절한 치료를 위한 진단을 하는 경우가 많아지고 있다. 대표적인 생체전기신호인 심전도 (ElectroCardioGram), 근전도(ElectroMyoGram), 뇌파 (ElectroEncephaloGram), 생체 임피던스(Bio-Impedance) 신호 등은 피검자의 건강상태를 비관혈적(Non-invasive)인 방법으로 진단하는데 가장 기본이 되는 신호로서 특히 심전도 및 호흡 신호의 경우 가장 기본이 되는 바이탈(vital) 신호로 임상에서 광범위하게 사용되고 있다.

이 생체용전극은, 예를 들면 심장의 생체전위를 측정하는 경우, 미약한 전기신호를 효율좋게 유도하여 심전도계 등에 유도하기 위해 생체의 일부에 직접적으로 접속시킬 필요가 있게 되어 있으나, 생체의 피부에 생체용전극을 접촉시킨 것 만으로는 생체용전극과 생체가 전기적으로 접합되지 않고 생체용전극과 피부의 불안정한 접촉에 의한 복잡한 전위나 임피이던스가 생기기 때문에 전기신호를 정확하게 측정할 수 없다. 그래서, 통상 상기한 생체용전극은 피부에의 자극성이 없음과 동시에 생체용전극을 피부에 밀착시켜 안정한 전기신호를 생체로부터 외부장치로 유도가능한 전도성 고분자 매체를 통하여 생체에 부착시키도록 되어 있다.

상기의 생체전극에 있어서 센서인 전극의 구조 및 형태, 재질 등의 요소가 전체 측정시스템의 성능 및 유용성에 미치는 영향이 매우 크며, 특히 생체자극, 임피던스, 점착 등의 조건을 충족시킬 수 있는 재료가 전도성 하이드로젤 점착제이다.

하이드로젤은 일반적으로 폴리피롤리돈, 폴리히드록시아크릴레이트, 폴리비닐알코올, 폴리아미드, 아크릴산 등의 합성고분자와 젤라틴, 한천 등 천연고분자에 글리세롤, 폴리에틸렌옥시드 등 증점제를 첨가하여 사용하여 제조되어진다.

하이드로젤은 다량의 수분을 함유하고 3차원 망목구조로 이루어지며 친수성관능기와 모세관 또는 삼투압 현상에 의하여 수분을 함유하게 된다. 하이드로젤이 물에 용해되지 않는 이유는 약간의 정전기적과 친유적인 상호작용이 있기는 하지만 전반적인 공유결합의 고분자 결합특성 때문으로 물을 흡수하면서도 기계적인 특성과 형태를 유지하는 것이 하이드로젤의 기본적인 요소이다. 의료용 하이드로젤은 혈액, 체액 및 생체조직과 친화성을 갖고 있어서 점착제, 생체조직접착제, 콘텍트렌즈, 화상드레싱제, 인공연골 등 생체재료 전반에 이용된다. 따라서 전도성 하이드로젤 점착제는 상기의 특성을 유지하면서 전기적인 특성과 생체표면에 점착할 수 있는 특성을 보유해야 한다.

상기의 전도성 하이드로젤을 채용하는 심전도용 생체용 전극(100)이 도 1 내지 도 4에 도시되어 있다. 이는 예를 들어 폴리에틸렌과 같은 합성고분자와 셀룰로오스와 같은 천연고분자를 포함하는 폼패드, 직포, 부직포, 테이프 형태로 형성되고, 일면에 아크릴 계열의 생체적합성 점착제(3a)가 도포된 베이스 (3)와, 베이스(3)의 타면에 부착되어 수분증발 등을 방지시키며 로고 등이 인쇄되는 고분자재료의 보강재 (2)와, 상기 상호 부착된 베이스(3)와 보강재(2)의 중심에 마련되어 상호 고정되는 스테인레스강 재료 또는 니켈이 도포된 황동 재료의 스냅(1) 및 유리섬유가 보강된 플라스틱에 은/은염화물이 도포된 전극소자(4)와, 심전도계(미도시)와 전극을 연결하는 리이드선(8)이 접속되는 상기 전극소자(4)의 노출된 표면을 덮도록 마련되는 상기 전도성 하이드로젤 점착제(5)와, 하이드로젤 점착제(5) 및 상기 베이스(3)의 나머지 점착제 부분을 보호하도록 부착되는 고분자 재료의 이형필름(6)으로 이루어진다.

이와 같은 심전도용 생체전극(100)을 이용한 심전도를 측정하는 경우의 심전도 신호의 전류경로는 심장내 기전력 →생체내 조직 → 피부 →전도성 하이드로젤 점착제 →전극소자 →리이드선 →심전도계 →피부 →생체내 조직 →심장내 기전력으로 되어 있다.

상기의 심전도용 생체전극(100)에 있어서 센서인 전극의 구조 및 형태, 베이스의 재질 및 형태, 전도성 하이드로젤 점착제 등의 요소가 전체 측정시스템의 성능 및 유용성에 미치는 영향이 매우 크며, 특히 측정대상자의 움직임에 의한 생체전극의 접촉불량으로 측정오류나 오진단 등의 문제와 사용시간 지속으로 생체전극의 통기성 저하로 인한 생체자극 등의 문제는 여전히 생체전극의 해결해야 할 문제점으로 대두된다.

상세히 설명하면, 심장의 상태를 진단하기 위해서는 심전도용 생체전극을 심장을 주변으로 하여 수 개를 피부와 밀착시켜 접촉시킨 다음, 심전도계와 연결되는 리이드선을 심전도용 생체전극의 연결부인 스넵에 연결하여 지속적으로 심장내의 기전력의 상태를 심파형의 형상을 통하여 점검한다. 상기 생체전극(100)을 피부(7)에 접촉, 유지시키는 인자로는 생체전극 베이스(3)의 점착제(3a)와 생체전극 중심부에 마련되어 있는 전극소자의 표면을 덮고 있는 하이드로젤 점착제(5)이다. 한편, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 생체전극의 중심부에 있는 전극소자(4)와 연결되어 있는 스넵(1)과 심전도계(미도시)와 연결되는 리이드선(8)은 이러한 상기 점착력을 해소시키려는 경향이 있고, 특히 여러 가닥의 선들이 복잡하게 혼합 사용되는 수술실에서나, 움직임이 많은 스트레스 테스트의 경우에는 생체전극의 피부에 대한 점착력을 완벽하게 유지할 수가 없어 결과적으로 심전도 측정오류(movement Artefact or Noise)를 초래하게 된다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 생체전극의 외부적인 방해요인에도 안정하게 센싱정도를 유지할 수 있고, 통기성이 우수한 디자인으로 땀이나 알러지 문제없이 장시간 사용이 가능한 심전도용 생체전극을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 심전도용 생체전극을 나타낸 사시도,

도 2는 도 1의 단면도,

도 3은 도 1의 분리사시도,

도 4는 심전도계 리이드선의 인장력이 도 1 생체전극에 가해진 상태의 단면도,

도 5는 본 고안에 적용되는 심전도용 생체전극을 나타낸 사시도,

도 6은 도 5의 단면도,

도 7a는 도 5의 분리사시도,

도 7b는 도 7a에 도시된 전극소자의 배면도,

도 8는 심전도계 리이드선의 인장력이 도 5 생체전극에 가해진 상태의 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1...스넵(암) 2...보강재(스티커)

2a...통기성 구멍 3...베이스

3a...베이스 점착제 3b...잔류이형지

3c...베이스 중심부분의 구멍 3d...베이스 점착제

4...전극소자 4a...은/은염화물 도포층

4b...카본 도포층 4c...통기성 구멍

5...전도성 하이드로젤 점착제 6...이형필름

7...피부 8...리이드선

9... 스넵(수) 10...보강재

10a...보강재 점착제 100...심전도용 생체전극

200...본 고안에 의한 심전도용 생체전극

상기 목적을 달성하는 본 고안의 심전도용 생체전극은, 양면에 점착제가 도포되고 중심부분에 구멍이 형성된 베이스;와

상기 베이스의 상면에 부착되며 다수의 통기성구멍이 형성된 몸체와, 이 몸체로부터 연장된 연장부를 가지며 저면에 도전층이 형성된 고분자 필름 전극소자;와

상기 전극소자의 상면에 부착되며 상기 전극소자의 통기성구멍과 대응되는 다수의 통기성구멍이 형성된 제1보강재;와

상기 필름전극소자의 연장부와 이에 대응되는 상기 제1보강재를 관통하여 상호 압착 고정되며 심전도계의 리이드선이 접속되는 암, 수 스넵단자;와

상기 수스넵단자와 필름 전극소자 연장부 저면의 도전층을 보호하도록 마련되는 제2보강재;와

상기 베이스의 중심부분의 구멍에 마련되고 상기 고분자 필름 전극소자의 도전층을 덮도록 마련되는 전도성 하이드로젤 점착제;와

상기 베이스의 저면과 상기 전도성 하이드로젤 점착제를 보호하도록 마련되는 이형필름;을 구비하여 된 것을 특징으로 한다.

상기 베이스는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나이론, 폴리에스터, 셀룰로오스 등을 포함하는 천연 및 합성고분자로 형성되며, 상기 제1보강재는 셀룰로오스, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 필름으로 형성된다.

상기 필름 전극소자의 도전층은 상기 전극소자몸체에 형성되며 상기 하이드로젤 접착재와 접속되는 은/은염화물의 제1도전층과, 상기 전극소자의 연장부에 형성되며 상기 암/수스넵단자와 접속되는 카본으로 형성된 제2도전층으로 형성된다.

상기 본 고안의 특징에 의하면, 저면에 점착제가 도포된 베이스가 피부에 부착되고 암/수스넵단자가 위치된 필름전극소자의 연장부는 제2보강재에 의해서 피부에 부착되지 아니하므로, 스넵단자에 접속된 리이드선등의 인장 또는 유동으로 스넵단자에 외력이 작용할 경우 스넵단자가 고정된 필름전극소자의 연장부 및 이에 대응되는 제1보강재가 함께 피부로부터 분리되면서 외력을 완충하게 되므로 베이스의 접착부는 안정적으로 피부에 접착되어 있게 된다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 고안에 따른 심전도용 생체전극의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 5 내지 도 8을 참조하면, 본 고안에 따른 심전도용 생체전극(200)은 예를 들어 폴리에틸렌과 같은 합성고분자와 셀룰로오스와 같은 천연고분자를 포함하는 직포 및 부직포로 형성되고, 양면에 생체적합성 점착제(3a, 3d)가 도포되고 중심부분에 구멍(3c)이 형성된 베이스(3)와; 베이스(3)의 상면 점착제(3a)에 부착되고 저면에 카본으로 된 제1도전층(4b) 및 은/은염화물로 된 제2도전층(4a)이 형성되며 다수의 통기성 구멍(4c)이 형성된 폴리에틸렌테레프탈레이트와 같은 고분자 필름전극소자(4)와; 상기 필름 전극소자(4)의 상면에 부착되고 로고 등이 인쇄되는 셀룰로오스와 같은 재료로 형성되며 다수의 통기성 구멍(2a)이 형성된 제1보강재(2)를 구비한다.

상기 필름전극소자(4)는 상기 베이스(3)의 상면에 부착되며 상기 다수의 통기성구멍(4c)이 형성된 몸체(4e)와, 이 몸체(4e)로부터 연장된 연장부(4f)로 이루어진다. 이때 몸체(4e)와 연장부(4f)의 연결부위는 도시된 바와 같이 협소부가 형성된다.

상기 필름전극소자(4)의 배면에는 도 7b에 도시된 바와 같이, 몸체(4e)에 형성되는 은/은염화물의 제1도전층(4a)과, 연장부(4f)에 형성되며 카본의 제2도전층(4b)이 구비된다.

상기 제1보강재(2)는 상기 필름전극소자(4)와 대응되는 형상으로 형성되며, 상기 베이스(3)는 상기 필름전극소자(4)의 몸체(4e)에 부착된다.

또한, 상기 제1보강재(2)의 선단에는 스테인레스 재료 또는 니켈이 도금된 황동재료로 심전도계(미도시)와 생체전극(200)을 연결하는 리이드선(8)이 접속되는 암 스넵단자(1)가 마련되고, 상기 전극소자(4)의 연장부(4f)에는 암 스넵단자(1)와 압축 고정되는 스테인레스 재료 또는 니켈이 도금된 황동재료의 수 스넵단자(9)가 마련된다.

상기 전극소자(4)의 연장부(4f) 저면에는 수 스넵단자(9)의 하단과 전극소자(4)의 제2도전층(4b)을 보호하도록 점착제(10a)로 고정되는 제2보강재(10)가 마련되어 있다.

또한, 상기 베이스(3)의 중심부분의 구멍(3c)에는 고분자 필름 전극소자(4)의 은/은염화물로 된 제2도전층(4a)과 접속되도록 전도성 하이드로젤 점착제(5)가 부착되고, 상기 베이스(3)의 저면 점착제(3d)와 상기 전도성 하이드로젤 점착제(5)를 보호하도록 폴리에틸렌테레프탈레이트와 같은 고분자재료의 이형필름(6)이 마련되어 있다. 또한, 피부(7)로부터 생체전극(200)을 손으로 취출할 때에 상기 베이스(3) 점착제(3d)의 붙음을 방지하기 위하여 베이스(3)에는 잔류하는 반달형상의 잔류이형지(3b)가 마련되어 있다.

상기한 바와 같은 본 고안 생체전극은 저면에 점착제(3d)가 도포된 베이스(3)가 피부(7)에 부착되고 암/수스넵단자(1)(9)가 위치된 필름전극소자(4)의 연장부(4f)는 제2보강재(10)에 의해서 피부(7)에 부착되지 아니하므로, 도 8에 도시된 바와 같이 스넵단자(1)에 접속된 리이드선(8)등의 인장 또는 유동으로 스넵단자(1)(9)에 외력이 작용할 경우 스넵단자가 고정된 필름전극소자(4)의 연장부(4f) 및 이에 대응되는 제1보강재(2)가 함께 피부(7)로부터 분리되면서 외력을 완충하게 되므로 베이스(3)의 접착부는 안정적으로 피부에 접착되어 있게 된다. 이에 따라서 심전도 측정시 센싱정도가 향상되어 안정적 측정할 수 있게 한다.

또한, 다수의 통기공(2a)(4c)으로 인해 땀등의 배출을 촉진시킴으로써 피부에의 부착성이 장기간 유지되도록 한다.

한편, 상기로부터 심전도용 생체전극(200)을 제조할 때 사용되어지는 고분자 소재는 상기의 내용에 한정되지 아니하며, 인체역학적 디자인이 가미된 형태, 예를 들어 원형, 사각형, 직사각형, 타원형 등 다양한 형태의 생체전극을 제조 가능한것은 두말할 것도 없다.

상술한 바와 같은 본 고안은 스넵단자(1)에 접속된 리이드선(8)등의 인장 또는 유동으로 스넵단자(1)(9)에 외력이 작용할 경우 스넵단자가 고정된 필름전극소자(4)의 연장부(4f) 및 이에 대응되는 제1보강재(2)가 함께 피부(7)로부터 분리되면서 외력을 완충하게 되므로 베이스(3)의 접착부는 안정적으로 피부에 접착되어 있게 된다. 이에 따라서 심전도 측정시 센싱정도가 향상되어 안정적 측정할 수 있게 한다.

또한, 다수의 통기공(2a)(4c)으로 인해 땀등의 배출을 촉진시킴으로써 피부에의 부착성이 장기간 유지되도록 한다.

따라서 본 고안에 의한 심전도용 생체전극(200)은 외부 자극에 안정된 구성으로 이루어져 센싱정도가 우수하고, 통기성이 우수한 디자인으로 알러지 반응없이 장시간 사용이 가능하다.

Claims (4)

1. 양면에 점착제가 도포되고 중심부분에 구멍이 형성된 베이스;와

   상기 베이스의 상면에 부착되며 다수의 통기성구멍이 형성된 몸체와, 이 몸체로부터 연장된 연장부를 가지며 저면에 도전층이 형성된 고분자 필름 전극소자;와

   상기 전극소자의 상면에 부착되며 상기 전극소자의 통기성구멍과 대응되는다수의 통기성구멍이 형성된 제1보강재;와

   상기 필름전극소자의 연장부와 이에 대응되는 상기 제1보강재를 관통하여 상호 압착 고정되며 심전도계의 리이드선이 접속되는 암, 수 스넵단자;와

   상기 수스넵단자와 필름 전극소자 연장부 저면의 도전층을 보호하도록 마련되는 제2보강재;와

   상기 베이스의 중심부분의 구멍에 마련되고 상기 고분자 필름 전극소자의 도전층을 덮도록 마련되는 전도성 하이드로젤 점착제;와

   상기 베이스의 저면과 상기 전도성 하이드로젤 점착제를 보호하도록 마련되는 이형필름;을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 심전도용 생체전극.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나이론, 폴리에스터, 셀룰로오스 등을 포함하는 천연 및 합성고분자로 형성된 것을 특징으로 하는 심전도용 생체전극.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제1보강재는 셀룰로오스, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 필름으로 형성된 것을 특징으로 하는 심전도용 생체전극.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 필름 전극소자의 도전층은 상기 전극소자몸체에 형성되며 상기 하이드로젤 접착재와 접속되는 은/은염화물의 제1도전층과, 상기 전극소자의 연장부에 형성되며 상기 암/수스넵단자와 접속되는 카본으로 형성된 제2도전층으로형성된 것을 특징으로 하는 심전도용 생체전극.