본 발명은 생체신호 측정 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 피험자의 피부에 대한 전극의 밀착력을 개선한 생체신호 측정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a biosignal measuring device, and more specifically, to a biosignal measuring device having improved adhesion of an electrode to a subject's skin.
수면은 몸의 생체 리듬을 유지하고 신체의 회복 기능을 높이는 중요한 활동이다. 특히 수면 중 뇌에서 분비되는 멜라토닌은 항산화 작용과 노화 방지뿐 아니라 수면 리듬을 조절하여 항암 작용, 혈압 조절 및 스트레스 완화를 통해 면역력을 높이는 작용을 한다. 이처럼 질 높은 수면은 건강한 삶을 유지하기 위하여 반드시 필요하다.Sleep is an important activity that maintains the body's biological rhythm and enhances the body's recovery function. In particular, melatonin, which is secreted from the brain during sleep, not only has antioxidant effects and prevents aging, but also regulates sleep rhythms to enhance immunity through anticancer effects, blood pressure control, and stress relief. In this way, high-quality sleep is essential to maintain a healthy life.
국민건강보험 공단에 따르면, 국내 수면장애 환자가 2014년부터 2018년까지 연 평균 약 8%씩 증가하는 것으로 나타났으며, 2018년 국내에서 수면장애로 진료받은 환자는 약 57만명에 달한다. 특히, 수면 질환 중 가장 일반적이나 위험한 수면무호흡증의 경우, 대한민국 성인 6명 중 1명이 겪고 있다. 이러한 수면 무호흡증은, 숙면을 방해할 뿐만 아니라 심장 질환, 정신 질환 및 뇌 질환 등의 주 원인으로 간주되고 있다. 이러한 수면 중 질환들을 진단하기 위하여 수면 다원 검사를 수행할 수 있다.According to the National Health Insurance Corporation, the number of patients with sleep disorders in Korea increased by an average of about 8% per year from 2014 to 2018, and in 2018, the number of patients receiving treatment for sleep disorders in Korea reached about 570,000. In particular, sleep apnea, the most common and dangerous sleep disorder, affects 1 in 6 adults in Korea. Sleep apnea not only interferes with deep sleep, but is also considered a major cause of heart disease, mental illness, and brain disease. Polysomnography can be performed to diagnose these sleep disorders.
수면 단계 분석 및 수면 질환 진단의 표준 방법으로 사용되고 있는 수면 다원 검사에서는 수면 중의 환자로부터 다양한 생체신호를 수집하며, 전문가가 수집된 생체신호를 분석하여 결론을 도출한다. 그러나 이와 같은 종래기술은 전문가에 의한 분석을 요하기에 수면 분석을 위한 비용이 발생되어 사용자가 원하는 횟수만큼 분석하기 어렵다는 문제점이 있었고, 사용자가 수면 분석을 위한 장치가 구비된 시설에 방문해야 하는 번거로움이 있었다.Polysomnography, which is used as a standard method for analyzing sleep stages and diagnosing sleep disorders, collects various bio-signals from patients while they are sleeping, and experts analyze the collected bio-signals to draw conclusions. However, this conventional technology has the problem that it is difficult for users to analyze as many times as they want because it requires analysis by experts, and it is inconvenient for users to visit a facility equipped with a device for sleep analysis.
이에, 보다 간편하게 헤드셋 형태 또는 두피 부착 형태로 생체신호를 수집하는 착용형 장치가 제안되는 실정이다.Accordingly, wearable devices that collect biosignals more easily in the form of a headset or scalp attachment are being proposed.
사람의 뇌는 수 천억 개의 신경세포로 구성되어 있고, 신경세포들은 주변의 다른 신경세포와 상호작용하며 정보를 전달한다. 이러한 과정에서 전기적 신호가 발생하게 된다. 착용형 장치에 부착된 전극으로부터 두피로부터 전기적 신호를 수집하고, 수집된 전기 신호를 증폭 및 필터링, 주파수 분석함으로써 뇌파의 특징요소를 추출할 수 있다. 일반적으로 수집된 전기적 신호는 파동처럼 표시되는데 이것이 뇌파(EEG)이다.The human brain is made up of hundreds of billions of nerve cells, and the nerve cells interact with other nerve cells around them to transmit information. In this process, electrical signals are generated. Electrical signals can be collected from the scalp by electrodes attached to a wearable device, and the characteristics of brain waves can be extracted by amplifying, filtering, and frequency analyzing the collected electrical signals. Generally, the collected electrical signals are displayed as waves, which are electroencephalograms (EEG).
참조한 선행기술문헌 1은 헤드셋 형태의 착용형 장치로서 헤드셋 본체와, 착용시 사용자의 이마 부분에 접촉되도록 헤드셋 본체의 외부 표면에 노출되는 복수의 전극 구성을 개시한다. 착용시 피험자의 머리를 감싸도록 형성되고, 전극에 접촉한 피험자의 이마 부위에서 뇌파를 측정할 수 있도록 함으로써 측정 장치의 휴대 또는 착용이 간편한 효과가 있다.The referenced prior art document 1 discloses a wearable device in the form of a headset, comprising a headset body and a plurality of electrode configurations exposed on the outer surface of the headset body so as to be in contact with the user's forehead when worn. It is formed to wrap around the subject's head when worn, and enables brain waves to be measured from the subject's forehead area in contact with the electrodes, thereby making it easy to carry or wear the measuring device.
하지만, 선행기술에 개시된 생체신호 측정 장치에 따르면, 고정된 상태로 피부에 접촉하는 전극으로 인해 피험자가 불편함을 느끼는 문제점이 있으며, 장시간 착용시 전극의 압박으로 인하여 접촉 부위에 통증이 유발되는 문제점이 있다. 또한, 피험자마다 두상이나 이마의 굴곡이 다르므로, 경우에 따라 전극의 접촉 불량이 발생하기도 한다. 전극의 접촉이 불량한 경우 의도하는 생체신호가 아닌 노이즈 신호가 섞이는 것이 문제되며, 노이즈 신호로 인하여 수집된 생체신호의 정확도 및 신뢰도가 떨어지는 문제점이 있다.However, according to the biosignal measuring device disclosed in the prior art, there is a problem that the subject feels uncomfortable due to the electrodes that contact the skin in a fixed state, and there is a problem that pain is induced in the contact area due to the pressure of the electrodes when worn for a long time. In addition, since the curvature of the head or forehead is different for each subject, poor contact of the electrodes may occur in some cases. If the contact of the electrodes is poor, there is a problem that noise signals are mixed instead of the intended biosignals, and there is a problem that the accuracy and reliability of the collected biosignals are reduced due to the noise signals.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 전극의 움직임을 허용함으로써 피험자의 피부에 대한 전극의 밀착력을 개선한 생체신호 측정 장치를 제시함에 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and the purpose of the present invention is to propose a biosignal measuring device that improves the adhesion of the electrode to the subject's skin by allowing movement of the electrode.
또한, 본 발명은 전극에 적절한 탄성을 부여하거나 또는 전극이 틸트(tilt)될 수 있는 구조를 제공함으로써 전극의 밀착력을 개선한 생체신호 측정 장치를 제시함에 목적이 있다.In addition, the present invention aims to provide a biosignal measuring device that improves the adhesion of an electrode by providing appropriate elasticity to the electrode or a structure that allows the electrode to be tilted.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 장치는, 피험자의 피부에 접촉하여 뇌파를 포함하는 적어도 하나 이상의 생체신호를 수집하는 생체신호 측정 장치에 있어서, 피부에 접촉하는 접촉면을 포함하고 내부 공간을 형성하는 케이스부; 상기 접촉면을 관통하여 적어도 일부 영역이 상기 접촉면의 외측으로 노출되어 배치된 다수의 전극; 및 상기 내부 공간에 위치하여, 상기 다수의 전극이 기설정된 위치에 배치되도록 각각의 전극을 지지하는 지지부; 를 포함한다.According to one embodiment of the present invention for achieving the above purpose, a biosignal measuring device is provided that collects at least one biosignal including brain waves by contacting the skin of a subject, the biosignal measuring device comprising: a case part including a contact surface contacting the skin and forming an internal space; a plurality of electrodes arranged such that at least a portion of the electrodes penetrate the contact surface and are exposed to the outside of the contact surface; and a support part positioned in the internal space and supporting each of the electrodes so that the plurality of electrodes are arranged at preset positions.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 장치는, 상기 각각의 전극의 배면에 위치하여, 상기 접촉면 측으로 상기 전극을 미는 탄성력을 제공하는 탄성부; 를 더 포함할 수 있다.In addition, the biosignal measuring device according to one embodiment of the present invention may further include an elastic member positioned on the back surface of each electrode and providing an elastic force to push the electrode toward the contact surface.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 장치는, 상기 지지부는, 피험자의 피부가 상기 접촉면 및 상기 전극에 접촉하는 경우, 상기 전극이 상기 접촉면을 기준으로 소정 각도 틸트(tilt)되도록 상기 전극의 각도 조절을 허용할 수 있다.In addition, the biosignal measuring device according to one embodiment of the present invention may allow the support member to adjust the angle of the electrode so that the electrode tilts at a predetermined angle based on the contact surface when the skin of the subject comes into contact with the contact surface and the electrode.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 장치는, 상기 지지부는, 상기 전극을 지지하는 지지 플레이트, 상기 전극의 틸트 각도 조절을 위해 상기 지지 플레이트와 연결되는 회전 축 및 상기 접촉면의 배면에 위치하여 상기 회전 축과 결합되는 끼움 홈을 포함할 수 있다.In addition, the biosignal measuring device according to one embodiment of the present invention may include a support portion, a support plate that supports the electrode, a rotation axis connected to the support plate for adjusting the tilt angle of the electrode, and an insertion groove located on the back surface of the contact surface and coupled with the rotation axis.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 장치는, 상기 전극은 상기 지지 플레이트의 일부 영역을 관통하여 고정되고, 상기 전극은, 적어도 일부 영역이 상기 접촉면의 외측으로 노출되어 피험자의 피부와 접촉하는 전극 플레이트 및 상기 전극 플레이트의 배면에서 상기 지지 플레이트에 결합되고, 상기 내부 공간에 배치된 제어부와 전기적으로 연결되는 도전부를 포함할 수 있다.In addition, a biosignal measuring device according to one embodiment of the present invention may include an electrode plate in which the electrode is fixed by penetrating a portion of an area of the support plate, and the electrode is in contact with the skin of the subject by exposing at least a portion of the area to the outside of the contact surface, and a conductive portion coupled to the support plate on the back surface of the electrode plate and electrically connected to a control portion arranged in the internal space.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 장치는, 상기 회전 축은 상기 지지 플레이트의 일측의 외주에 결합될 수 있다.In addition, in the biosignal measuring device according to one embodiment of the present invention, the rotation axis can be coupled to the outer periphery of one side of the support plate.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 장치는, 상기 지지 플레이트의 중심점을 제1 지점으로 하고, 상기 지지 플레이트의 일측의 외주 단부를 제2 지점으로 하고, 상기 회전 축은 상기 지지 플레이트의 제1 지점과 제2 지점의 사이의 임의의 지점을 지나는 축일 수 있다.In addition, a biosignal measuring device according to one embodiment of the present invention may have a center point of the support plate as a first point, an outer peripheral end of one side of the support plate as a second point, and the rotation axis may be an axis passing through any point between the first point and the second point of the support plate.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 장치는, 상기 케이스부의 상기 내부 공간에 배치되고, 상기 다수의 전극으로부터 생체신호를 수집하는 제어부; 를 더 포함하고, 상기 제어부는 적어도 일부 영역이 플렉시블한 소재로 형성된 FPCB일 수 있다.In addition, a biosignal measuring device according to one embodiment of the present invention further includes a control unit disposed in the internal space of the case unit and collecting biosignals from the plurality of electrodes; and the control unit may be an FPCB in which at least a portion of the area is formed of a flexible material.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 장치는, 상기 제어부는, 상기 다수의 전극의 배면에 위치하여 상기 접촉면 측으로 각각의 전극을 미는 탄성력을 제공할 수 있다.In addition, in the biosignal measuring device according to one embodiment of the present invention, the control unit is positioned on the back surface of the plurality of electrodes and can provide elastic force to push each electrode toward the contact surface.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 생체신호 측정 장치는 전극에 적절한 탄성을 부여하거나 또는 전극이 틸트(tilt)될 수 있는 구조를 제공함으로써 전극의 밀착력을 개선할 수 있다.As described above, the biosignal measuring device of the present invention can improve the adhesion of the electrode by providing appropriate elasticity to the electrode or providing a structure in which the electrode can be tilted.
또한, 본 발명의 생체신호 측정 장치는, 장치가 접촉되는 접촉면에서 전극이 유동하는 구조를 채택함으로써 피험자마다 두상이나 이마의 굴곡이 다르더라도 전극의 밀착력을 개선할 수 있다.In addition, the biosignal measuring device of the present invention can improve the adhesion of the electrode even if the curvature of the head or forehead is different for each subject by adopting a structure in which the electrode flows on the contact surface where the device comes into contact.
또한, 본 발명의 생체신호 측정 장치는, 전극의 밀착력을 개선하여 종래의 장치에 비해 전극으로부터 수집된 생체신호의 정확도 및 신뢰도를 높일 수 있다.In addition, the biosignal measuring device of the present invention can improve the adhesion of the electrodes, thereby increasing the accuracy and reliability of biosignals collected from the electrodes compared to conventional devices.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 장치를 도 1과 다른 각도에서 바라본 상태를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 장치를 분해하여 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 장치의 착용 상태를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 장치의 전극과 지지부의 결합 상태를 설명하기 위하여 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 장치의 전극과 지지부의 결합 상태를 설명하기 위하여 도시한 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 장치의 전극과 지지부의 결합 상태를 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 장치의 지지부의 다양한 실시예를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.FIG. 1 is a perspective view illustrating a biosignal measuring device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view illustrating a biosignal measuring device according to one embodiment of the present invention from a different angle than FIG. 1.
FIG. 3 is an exploded perspective view showing a biosignal measuring device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view illustrating a state in which a biosignal measuring device is worn according to one embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a perspective view illustrating the coupling state of an electrode and a support of a biosignal measuring device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an exploded perspective view illustrating the coupling state of an electrode and a support of a biosignal measuring device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the coupling state of an electrode and a support of a biosignal measuring device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a drawing illustrating various embodiments of a support part of a biosignal measuring device according to one embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.The advantages and features of the present invention, and the methods for achieving them, will become clear with reference to the embodiments described in detail below together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and these embodiments are provided only to make the disclosure of the present invention complete and to fully inform a person having ordinary skill in the art to which the present invention belongs of the scope of the invention, and the present invention is defined only by the scope of the claims.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.Although the terms first, second, etc. are used to describe various components, it is to be understood that these components are not limited by these terms. These terms are merely used to distinguish one component from another. Accordingly, it is to be understood that the first component referred to below may also be the second component within the technical concept of the present invention.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.In the examples below, terms such as “include” or “have” mean that a feature or component described in the specification is present, and do not exclude in advance the possibility that one or more other features or components may be added.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 형태는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.In the drawings, the sizes of components may be exaggerated or reduced for convenience of explanation. For example, the sizes and shapes of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of explanation, and therefore the present invention is not necessarily limited to what is shown.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Throughout the specification, identical reference numerals refer to identical components.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When it is said that a component is "connected" or "connected" to another component, it should be understood that it may be directly connected or connected to that other component, but that there may be other components in between. On the other hand, when it is said that a component is "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there are no other components in between.
구성 요소(elements) 또는 층이 다른 구성 요소 또는 층의 "위(on)" 또는 "상([on)"으로 지칭되는 것은 다른 구성 요소 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 구성 요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 구성 요소가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성 요소 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.When elements or layers are referred to as being "on" or "[on]" another element or layer, this includes not only directly on the other element or layer, but also instances where there are other elements or layers intervening. Conversely, when elements or layers are referred to as being "directly on" or "directly above" another element or layer, this includes instances where there are no other elements or layers intervening.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소 또는 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다.The spatially relative terms "below," "beneath," "lower," "above," "upper," and the like may be used to easily describe a component or elements in relation to one another as depicted in the drawings. The spatially relative terms should be understood to include different directions of use or operation of the elements in addition to the directions depicted in the drawings.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.The individual features of the various embodiments of the present invention may be partially or wholly combined or combined with each other, and as can be fully understood by those skilled in the art, various technical connections and operations are possible, and each embodiment may be implemented independently of each other or may be implemented together in a related relationship.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 생체신호 측정 장치(100)에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the biosignal measuring device (100) of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 장치(100)를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 장치(100)를 도 1과 다른 각도에서 바라본 상태를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 장치(100)를 분해하여 도시한 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 장치(100)의 착용 상태를 도시한 사시도이다.FIG. 1 is a perspective view illustrating a biosignal measuring device (100) according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view illustrating a state in which a biosignal measuring device (100) according to one embodiment of the present invention is viewed from a different angle from FIG. 1, FIG. 3 is an exploded perspective view illustrating a biosignal measuring device (100) according to one embodiment of the present invention in an exploded state, and FIG. 4 is a perspective view illustrating a state in which a biosignal measuring device (100) according to one embodiment of the present invention is worn.
본 발명의 생체신호 측정 장치(100)는 피험자의 피부에 접촉하여 뇌파를 포함하는 적어도 하나 이상의 생체신호를 수집하는 비침습형, 착용형 장치이다. 본 발명의 생체신호 측정 장치(100)는 도 4에 도시된 바와 같이 피험자의 이마 부위에 부착될 수 있다.The biosignal measuring device (100) of the present invention is a non-invasive, wearable device that collects at least one biosignal including brain waves by coming into contact with the skin of a subject. The biosignal measuring device (100) of the present invention can be attached to the forehead area of a subject as shown in Fig. 4.
본 발명의 생체신호 측정 장치(100)에서 수집되는 '생체신호'라 함은 대표적으로 뇌전도(EEG) 신호로 측정되는 뇌파일 수 있다. 또한, 생체신호는 뇌파 이외에도 심전도(ECG/EKG), 근전도(EMG), 맥파/맥박, 광용적맥파(PPG), 전기적 피부반사(GSR), 심박 변위도(HRV), 산소 포화도(SPO2), 맥파 전달 시간(PPT), 근적외선 분광(fNIRS), 안전도(EOG), 혈압 또는 체온 등의 다양한 신호를 포함할 수 있다. 이하, 생체신호를 뇌전도(EEG) 신호로 측정되는 뇌파인 것으로 설명하지만, 본 발명의 범주에서 생체신호는 상술한 다양한 생체신호를 포괄하는 것으로 이해해야 한다.The 'biosignal' collected by the biosignal measuring device (100) of the present invention may be, for example, a brain wave measured as an electroencephalogram (EEG) signal. In addition, the biosignal may include, in addition to the brain wave, various signals such as an electrocardiogram (ECG/EKG), an electromyogram (EMG), a pulse/pulse, a photoplethysmogram (PPG), a galvanic skin reflex (GSR), a heart rate variability (HRV), oxygen saturation (SPO2), a pulse transit time (PPT), fNIRS (fNIRS), an electrooencephalogram (EOG), blood pressure, or body temperature. Hereinafter, the biosignal is described as a brain wave measured as an electroencephalogram (EEG) signal, but it should be understood that the biosignal in the scope of the present invention encompasses various biosignals described above.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 생체신호 측정 장치(100)는 케이스부(110), 다수의 전극(120) 및 각각의 전극을 지지하는 지지부(130)를 포함한다.Referring to FIGS. 1 to 3, the biosignal measuring device (100) of the present invention includes a case part (110), a plurality of electrodes (120), and a support part (130) that supports each electrode.
케이스부(110)는 피험자의 피부와 접촉하는 접촉면(111)을 이루는 하부 케이스부(110a)와, 하부 케이스부(110a)에 결합하여 내부 공간(112)을 형성하는 상부 케이스부(110b)를 포함한다. 케이스부(110)는 생체신호 측정 장치(100)의 외형을 이루고, 내부 공간(112)에 전극 및 전극과 연결되는 회로와 전원부를 포함한다.The case part (110) includes a lower case part (110a) forming a contact surface (111) that comes into contact with the subject's skin, and an upper case part (110b) that is coupled to the lower case part (110a) to form an internal space (112). The case part (110) forms the outer shape of the biosignal measuring device (100), and includes electrodes and a circuit connected to the electrodes and a power supply in the internal space (112).
하부 케이스부(110a)의 접촉면(111)을 관통하여, 다수의 전극(120)이 배치된다. 전극(120)은 적어도 일부 영역이 접촉면(111)의 외측으로 노출되어 피험자의 피부와 접촉한다.A plurality of electrodes (120) are arranged through the contact surface (111) of the lower case portion (110a). At least a portion of the electrodes (120) are exposed to the outside of the contact surface (111) and come into contact with the subject's skin.
전극(120)은 도전성 소재로 형성되고, 금속으로 도금된 건식 전극일 수 있다. 다수의 전극(120)에 의해 감지된 신호에 기초하여 뇌파 신호를 검출할 수 있다. 도 1 내지 도 3에서 다수의 전극(120)을 십자 형태로 배치된 4개의 전극인 것으로 예시하지만, 이에 한정되지 않는다.The electrode (120) may be a dry electrode formed of a conductive material and plated with metal. An EEG signal may be detected based on signals detected by a plurality of electrodes (120). In FIGS. 1 to 3, the plurality of electrodes (120) are exemplified as four electrodes arranged in a cross shape, but are not limited thereto.
각각의 전극(120)은 지지부(130)에 의해 기설정된 위치에 배치된다. 지지부(130)는 케이스부(110)의 내부 공간(112)에 위치하여 다수의 전극(120)이 기설정된 위치에 배치되도록 각각의 전극(120)을 지지한다.Each electrode (120) is placed at a preset position by a support member (130). The support member (130) is located in the internal space (112) of the case member (110) and supports each electrode (120) so that a plurality of electrodes (120) are placed at preset positions.
본 발명의 생체신호 측정 장치(100)는 지지부(130)를 포함하여 전극(120)이 틸트(tilt)될 수 있는 구조를 제공한다. 지지부(130)는 피험자의 피부가 접촉면(111) 및 다수의 전극(120)에 접촉하는 경우, 각각의 전극(120)이 접촉면(111)을 기준으로 소정 각도 틸트(tilt)되도록 전극(120)의 각도 조절을 허용한다.The biosignal measuring device (100) of the present invention provides a structure in which the electrode (120) can be tilted, including a support member (130). The support member (130) allows the angle of the electrode (120) to be adjusted so that, when the skin of the subject comes into contact with the contact surface (111) and a plurality of electrodes (120), each electrode (120) is tilted at a predetermined angle based on the contact surface (111).
본 발명의 생체신호 측정 장치(100)는 지지부(130)를 통해 접촉면(111)에서 전극(120)이 움직이는 구조를 채택함으로써, 피험자마다 두상이나 이마의 굴곡이 다르더라도 전극의 밀착력을 개선할 수 있는 이점을 가진다.The biosignal measuring device (100) of the present invention has the advantage of improving the adhesion of the electrode even if the curvature of the head or forehead is different for each subject by adopting a structure in which the electrode (120) moves on the contact surface (111) through the support member (130).
지지부(130)와 전극(120)이 결합되어 전극(120)이 틸트되는 구조에 대해서는 이하의 도 5 내지 도 8을 참조하여 구체적으로 후술하도록 한다.The structure in which the support (130) and the electrode (120) are combined and the electrode (120) is tilted will be described in detail later with reference to FIGS. 5 to 8 below.
한편, 본 발명의 생체신호 측정 장치(100)는 각각의 전극(120)의 배면에 위치하여, 접촉면(111) 측으로 전극(120)을 미는 탄성력을 제공하는 탄성부(140)를 더 포함할 수 있다. 탄성부(140)는 실리콘 등의 탄성소재로 형성될 수 있고, 전체적으로 원통 또는 원뿔 형상으로 형성되어 전극(120)의 배면에 결합될 수 있다.Meanwhile, the biosignal measuring device (100) of the present invention may further include an elastic member (140) positioned on the back surface of each electrode (120) to provide elastic force for pushing the electrode (120) toward the contact surface (111). The elastic member (140) may be formed of an elastic material such as silicone, and may be formed in an overall cylindrical or conical shape and coupled to the back surface of the electrode (120).
탄성부(140)는 피험자의 피부에 접촉되는 전극(120)에 적절한 탄성을 주도록 하여 전극(120)의 밀착을 개선하면서도 생체신호 측정 장치(100)의 장시간 착용시에도 불편함을 느끼지 않도록 하는 역할을 한다. 한편, 탄성부(140)는 도 3에 도시된 바에 한정되지 않으며, 스프링 등 다양한 탄성 수단에 의해 형성될 수 있음은 물론이다.The elastic part (140) provides appropriate elasticity to the electrode (120) that comes into contact with the subject's skin, thereby improving the adhesion of the electrode (120) and preventing discomfort even when the biosignal measuring device (100) is worn for a long time. Meanwhile, the elastic part (140) is not limited to that shown in Fig. 3, and can of course be formed by various elastic means such as a spring.
또한, 본 발명의 생체신호 측정 장치(100)는 다수의 전극(120)으로부터 생체신호를 수집하는 제어부(150)를 포함한다.In addition, the biosignal measuring device (100) of the present invention includes a control unit (150) that collects biosignals from a plurality of electrodes (120).
제어부(150)는 케이스부(110)의 상기 내부 공간(112)에 배치된다. 제어부(150)는 도시된 바와 같이 적어도 일부 영역이 플렉시블한 소재로 형성된 FPCB일 수 있다.The control unit (150) is placed in the internal space (112) of the case unit (110). The control unit (150) may be an FPCB in which at least a portion of the area is formed of a flexible material, as illustrated.
이때, 제어부(150)는 다수의 전극(120)의 배면에 위치하여, 접촉면(111) 측으로 각각의 전극(120)을 미는 탄성력을 제공할 수도 있다. 제어부(150)는 상술한 탄성부(140)와 함께, 또는 탄성부(140)의 구성을 대신하여 피험자의 피부에 접촉되는 전극(120)에 적절한 탄성을 부여할 수 있다.At this time, the control unit (150) may be positioned on the back surface of the plurality of electrodes (120) to provide elastic force to push each electrode (120) toward the contact surface (111). The control unit (150) may provide appropriate elasticity to the electrode (120) that comes into contact with the subject's skin together with the elastic unit (140) described above, or instead of the configuration of the elastic unit (140).
이하, 도 5 내지 도 8을 참조하여, 상술한 전극(120) 및 지지부(130)의 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 5 to 8, the configuration of the electrode (120) and support (130) described above will be described in more detail.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 장치(100)의 전극(120)과 지지부(130)의 결합 상태를 설명하기 위하여 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 장치(100)의 전극(120)과 지지부(130)의 결합 상태를 설명하기 위하여 도시한 분해 사시도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 장치(100)의 전극(120)과 지지부(130)의 결합 상태를 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.FIG. 5 is a perspective view illustrating a coupling state of an electrode (120) and a support (130) of a biosignal measuring device (100) according to one embodiment of the present invention, FIG. 6 is an exploded perspective view illustrating a coupling state of an electrode (120) and a support (130) of a biosignal measuring device (100) according to one embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a coupling state of an electrode (120) and a support (130) of a biosignal measuring device (100) according to one embodiment of the present invention.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 각각의 전극(120)은 지지부(130)의 일부 영역을 관통하여 고정된다. 지지부(130)는 케이스부(110)의 내부 공간(112)에 위치하여 다수의 전극(120)이 기설정된 위치에 배치되어 틸트(tilt)될 수 있는 구조를 제공한다.Referring to FIGS. 5 to 7, each electrode (120) is fixed by penetrating a portion of a support portion (130). The support portion (130) is positioned in the internal space (112) of the case portion (110) to provide a structure in which a plurality of electrodes (120) can be positioned at preset positions and tilted.
지지부(130)는 전극(120)을 지지하는 지지 플레이트(131)와, 전극(120)의 틸트 각도 조절을 위해 지지 플레이트(131)와 연결되는 회전 축(132)과, 회전 축이 끼움 결합되는 끼움 홈(133)을 포함한다. 지지 플레이트(131)는 대략 전극(120)과 유사한 원형의 형태로 형성되어, 전극(120)을 안착되는 위치를 제공한다The support member (130) includes a support plate (131) that supports the electrode (120), a rotation shaft (132) connected to the support plate (131) for adjusting the tilt angle of the electrode (120), and a fitting groove (133) into which the rotation shaft is fitted. The support plate (131) is formed in a circular shape similar to that of the electrode (120) to provide a position for mounting the electrode (120).
전극(120)은 적어도 일부 영역이 접촉면(111)의 외측으로 노출되어 피험자의 피부와 접촉하는 전극 플레이트(121)와, 전극 플레이트(121)의 배면에 배치된 도전부(122)를 포함한다.The electrode (120) includes an electrode plate (121) in which at least a portion of the area is exposed to the outside of the contact surface (111) and comes into contact with the subject's skin, and a conductive portion (122) arranged on the back surface of the electrode plate (121).
전극 플레이트(121)는 피험자의 피부와 접촉하는 면이 평편한 원형의 도체이다. 도전부(122)는 전극 플레이트(121)의 배면에서 지지 플레이트(131)에 안착되는 부분이다. 도전부(122)는 전극 플레이트(121)의 배면에서 연장되어 지지 플레이트(131)의 일부 영역을 관통하여 지지부(130)와 결합될 수 있다. 도전부(122)는 케이스부(110)의 내부 공간(112)에 배치된 제어부(150)와 전기적으로 연결된다.The electrode plate (121) is a circular conductor with a flat surface that comes into contact with the subject's skin. The conductive portion (122) is a portion that is secured to the support plate (131) on the back surface of the electrode plate (121). The conductive portion (122) extends from the back surface of the electrode plate (121) and penetrates a portion of the support plate (131) to be combined with the support portion (130). The conductive portion (122) is electrically connected to the control portion (150) arranged in the internal space (112) of the case portion (110).
회전 축(132)은 전극(120)의 틸트 각도 조절을 위해 상기 지지 플레이트(131)와 연결된다. 전극(120)은 지지부(130)의 지지 플레이트(131)에 끼움 고정된 상태로 회전 축(132)을 중심으로 소정 각도 틸트(tilt)된다.The rotation axis (132) is connected to the support plate (131) to adjust the tilt angle of the electrode (120). The electrode (120) is tilted at a predetermined angle around the rotation axis (132) while being fitted and fixed to the support plate (131) of the support member (130).
회전 축(132)은 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 지지 플레이트(131)의 일측의 외주에 결합될 수 있다. 본 발명의 생체신호 측정 장치(100)에서 전극(120)의 틸트를 허용하는 회전 축(132)은 전극(120)이 고정된 지지 플레이트(131)의 일측 단부에 마련된 편축의 회전 축일 수 있다.The rotation axis (132) may be coupled to the outer circumference of one side of the support plate (131), as shown in FIGS. 5 to 7. The rotation axis (132) that allows tilting of the electrode (120) in the biosignal measuring device (100) of the present invention may be a rotation axis of a single axis provided at one end of the support plate (131) to which the electrode (120) is fixed.
회전 축(132)이 편축 구조인 경우 회전 축이 전극(120)의 중심에 놓이는 경우와 비교하여, 전극(120)의 틸팅 범위 또는 가동 범위를 확장시킬 수 있다는 이점을 가진다. 회전 축(132)이 전극(120)의 중심에 놓이는 경우, 전극(120)의 틸팅 시 전극(120)의 일부가 케이스부(110)의 내부 공간(112)으로 삽입되어 전극(120)의 가변 가동 범위를 제한하는 문제가 있다. 반면, 본 발명의 생체신호 측정 장치(100)는 전극(120)의 틸팅 범위를 확장하고 안정적인 피부 밀착 성능을 구현하기 위하여, 회전 축(132)이 전극(120)이 고정된 지지 플레이트(131)의 일측 단부에 마련된 편축 구조인 것을 채택한다.When the rotation axis (132) has a bias structure, it has an advantage in that the tilting range or the movable range of the electrode (120) can be expanded compared to the case where the rotation axis is placed at the center of the electrode (120). When the rotation axis (132) is placed at the center of the electrode (120), there is a problem in that a part of the electrode (120) is inserted into the internal space (112) of the case part (110) when the electrode (120) is tilted, thereby limiting the variable movable range of the electrode (120). On the other hand, the biosignal measuring device (100) of the present invention adopts a bias structure in which the rotation axis (132) is provided at one end of the support plate (131) to which the electrode (120) is fixed, in order to expand the tilting range of the electrode (120) and implement stable skin adhesion performance.
끼움 홈(133)은 접촉면(111)의 배면에 위치하여, 상기 회전 축(132)을 끼움 결합하는 부분이다. 끼움 홈(133)은 회전 축(132)의 회전을 허용하면서 회전 축(132)의 이탈을 방지하는 구조라면 어느 형태든 채택될 수 있다.The fitting groove (133) is located on the back surface of the contact surface (111) and is a part for fitting and connecting the rotation shaft (132). The fitting groove (133) may be of any shape as long as it has a structure that allows rotation of the rotation shaft (132) while preventing the rotation shaft (132) from being dislodged.
한편, 편축 구조인 회전 축(132)은 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이 지지 플레이트(131)의 일측의 외주 단부에 형성될 수도 있지만, 다양한 변형 예를 가질 수 있다.Meanwhile, the rotation axis (132) which is a uniaxial structure may be formed on the outer peripheral end of one side of the support plate (131) as shown in FIGS. 5 to 7, but may have various modified examples.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 장치(100)의 지지부(130)의 다른 실시예를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.FIG. 8 is a drawing illustrating another embodiment of a support part (130) of a biosignal measuring device (100) according to one embodiment of the present invention.
도 8의 (a)는 회전 축(132)이 지지 플레이트(131)의 일측의 외주 단부에 형성되는 것을 도시하고, 이와 달리 도 8의 (b)는 회전 축(132)의 변형 예를 도시한다.Figure 8 (a) illustrates that the rotation axis (132) is formed at the outer peripheral end of one side of the support plate (131), while Figure 8 (b) illustrates a modified example of the rotation axis (132).
도 8의 (b)를 참조하면, 회전 축(132)은 지지 플레이트(131)의 중심과 외주의 사이의 어느 지점에 형성될 수도 있다. 지지 플레이트(131)의 중심 점을 제1 지점(P1)으로 하고, 지지 플레이트(131)의 일측의 외주 단부를 제2 지점(P2)으로 하면, 회전 축(132)은 상기 지지 플레이트(131)의 제1 지점(P1)과 제2 지점(P2)의 사이의 임의의 지점을 지나는 축으로 형성될 수 있다. 이러한 구조 역시 본 발명의 회전 축(132)의 편축 구조의 범주에 포함되는 것으로 한다.Referring to (b) of FIG. 8, the rotation axis (132) may be formed at any point between the center and the outer periphery of the support plate (131). If the center point of the support plate (131) is set as the first point (P1) and the outer periphery end of one side of the support plate (131) is set as the second point (P2), the rotation axis (132) may be formed as an axis passing through any point between the first point (P1) and the second point (P2) of the support plate (131). This structure is also considered to be included in the category of the uniaxial structure of the rotation axis (132) of the present invention.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the attached drawings, those skilled in the art will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical idea or essential features of the present invention. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.
100 … 생체신호 측정 장치
110 … 케이스부
110a … 하부 케이스부
110b … 상부 케이스부
111 … 접촉면
112 … 내부 공간
120 … 전극
121 … 전극 플레이트
122 … 도전부
130 … 지지부
131 … 지지 플레이트
132 … 회전 축
133 … 끼움 홈
140 … 탄성부
150 … 제어부100 … biosignal measuring device
110 … case section
110a … lower case
110b … upper case
111 … contact surface
112 … internal space
120 … electrode
121 … electrode plate
122 … Challenge Department
130 … support
131 … Support plate
132 … axis of rotation
133 … Insert Home
140 … elasticity
150 … control unit
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