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1. KR1020140014084 - 생체신호를 획득하기 위한 센서

Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters

[ KO ]
생체신호를 획득하기 위한 센서{SENSOR FOR ACQUIRING PHYSIOLOGICAL SIGNALS}
기 술 분 야
 본 발명은 생체신호를 획득하기 위한 센서, 이러한 센서를 포함하는 장치 및 이러한 장치를 포함하는 의복에 관한 것이다.
배경기술
 전극을  포함하는  센서는,  예컨대  심장  상태의  모니터링과  같이,  임상  상태의  평가에  널리  사용된다.    전극은  인체의  피부와  접촉하도록  배치되고,  결과적으로  발생하는  전기적  생체신호가  검사된다.  
 그러나, 신호의 안정성, 노이즈 및 민감도는 감성 및 여러 가지 원인에 의해 영향을 받을 수 있는데, 움직임과 신호의 장기간 취득(long term acquisition)이 가장 중요한 두 가지 원인이다.
 전극  접촉  노이즈  또는  움직임  노이즈와  같은,  여러  종류의  노이즈에  의해  가장  많은  영향을  받는  생체신호  중  하나는  심전도(Electrocardiogram:  ECG)신호이다.    ECG는  장기간의  분석이고  양호한  신호를  얻기  위하여  신호의  파라미터가  안정적인  것이  중요하다.
 ECG가  장기간의  분석이기  때문에,  ECG  센서를  포함하는  의복은  일상  생활에서  이러한  종류의  생체신호의  모니터링에  필수적이다.    
 관련  기술  분야에서,  직물에  통합된  센서를  가지는  의복이  알려져  있다.    의복에  통합되는  센서는  침습을  최소화하고,  가요성이며,  움직임을  포함하여  인체에  적합하고,  편안하며,  반복되는  세탁에  잘  견딜  수  있는  시스템이어야  한다.  
 직물 센서의 기술 분야의 현재 상태는 여러 가지 문제점을 제시한다:
 i)  피부에의  낮은  접착력.    피부와  전극  간의  각각의  상대적인  움직임은  신호에  변동(alternation)을  야기한다.    이러한  한계는  신체  활동을  하는  동안  전극의  사용의  측면에서  매우  중요하다.  
 ii)  신호  변동.    이는  도전성  섬유(conductive  fibers)의  움직임과  주름(wrinkles)의  존재에  의하여  발생된다.  
 iii)  시간에  따른  신호  품질  저하.    피부  접촉을  보장하는  몇몇의  센서에서,  물  또는  그리스(grease)와  같은  액체가  접촉층과  피부  사이에  사용될  수  있다.    건조한  환경에서,  피부  수분  레벨을  유지하는  것은  불가능하고,  접촉층의  전도율이  감소한다.  
 출원인이  폴라  일렉트로  OY.인  유럽  특허  출원  1361819호에는  도전성  섬유를  포함하는  접촉층과  이러한  접촉층의  상부에  수분을  유지하기  위한  수분층을  포함하는  센서가  나타나  있다.    이러한  수분층은  수분  및  전해액과  같은,  피부로부터의  분비  생성물을  유지한다.    이것은  피부와  접촉층  간의  접촉을  향상시키고,  접촉층의  전도율을  증가시키지만,  피부와  의복  내부의  습도가  증가되기  때문에  의복의  쾌적함이  떨어진다.  
 유럽  특허  출원  2072009호에는  내부에  전극을  포함하는  의복  내에  통합되고,  사용자의  피부에  접촉하도록  구성된  적어도  하나의  심전도  센서  및  의복과  전극  사이에  제공되는  탄성이  있는  압축  가능한  충전제를  포함하는  의복이  나타나  있다.    탄성이  있는  압축  가능한  충전제는,  의복이  움직일  때  전극을  고정시킨다.    사용자는  이러한  탄성이  있는  압축  가능한  충전제를  불편해할  수  있다.    
 미국  특허  출원  20100234715호에는  생체신호를  측정하기  위한  의복이  나타나  있다.    이  의복은  생체신호를  검출하기  위해  피부에  접촉하도록  의복의  내면에  결합된  전극  센서,  전극  센서에  연결된  신호  연결선,  스냅  및  측정  유닛을  포함한다.    전극  센서  유닛은,  전극  센서의  에지를  의복에  부착하기  위하여,  개방된  프레임  형상을  가질  수  있는  결합용  접착  부재를  이용하여  의복의  원하는  부분에  결합된다.    미끄럼  방지용  접착  테이프(부재)가  전극  센서와  결합용  접착  부재의  경계를  따라  형성될  수  있다.  
 따라서,  관련  기술  분야에서  알려져  있는  바로부터,  특히  움직임에  있어서,  피부  자극을  초래하는  접착  요소는  가지지  않으면서  향상된  접착  특성과  가요성을  가지는,  센서  및  생체신호를  기록하도록  하는  이러한  센서를  포함하는  의복의  개발이  여전히  큰  관심의  대상임을  알  수  있다.    
발명의 상세한 설명
   해결하려는 과제
 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 실리콘 고무를 이용하여 피부에의 접착도 및 가요성을 개선한, 생체신호를 획득하기 위한 센서를 제공함에 목적이 있다.
   과제의 해결 수단
 발명자는,  특히  센서(1)가  의복(7)에  포함되고,  이러한  의복(7)을  착용한  사람이,  예를  들어,  스포츠  연습을  하는  동안  발생하는  고  레벨의  활동을  하는  경우에,  개선된  미끄럼  방지  특성을  가지는  센서(1)를  알아냈다.      
 센서(1)는  미리  정해진  패턴의,  실리콘  고무로  채워진  복수의  오리피스(6)  또는  홈(11)을  포함하는  도전층(2)을  포함한다.    실리콘  고무는  센서(1)를  피부(12)에  고정시키기  위하여  접착체를  사용하지  않는데,  접착제가  신호의  장기간  취득에서  피부를  자극할  수  있고,  반복되는  세탁으로  접착성이  떨어지기  때문에,  접착제를  사용하지  않는  것이  유리하다.    센서(1)는  또한  전기  커넥터(5)를  포함한다.  
 본 발명의 도전층(2)은 금속을 함유하는데, 일반적으로 이러한 종류의 층은 가요성이 없지만, 도전층(2) 상의 오리피스(6) 또는 홈(11)이 가요성을 개선하고, 도전층/인체 형상 적응을 개선한다.
 본  발명의  센서(1)가  우수한  미끄럼  방지  성능과  가요성을  나타낸다는  사실은,  요구된  품질을  가지는  생체신호를  장기간  동안  수신하는데  유리하다.    또한,  양호한  센서-피부  접촉  및  우수한  고정은  신호의  노이즈를  감소시킨다.  
 ECG와  같은  몇  가지  생체신호에서,  노이즈는  신호의  측정을  매우  어렵게  만들  수  있다.    ECG  센서의  품질은  신호의  취득에  중요한  영향을  줄  수  있다.    이러한  품질은  전극의  전기적  특성과  전극/피부  접촉  안정성에  의존한다.    신호가  더  좋은  품질과  안정성을  가질수록,  의사는  병상을  더  쉽게  파악할  수  있고,  더  신뢰성  있는  환자  진단을  할  수  있다.  
 스마트 의류에 의해 기록된 ECG 신호는, 고 레벨 활동의 경우에 전극으로부터의 신호의 간헐적인 손실과 같은 장애를 나타낸다.
 실리콘  고무로  채워진  복수의  오리피스를  포함하는  도전층을  가지는  센서가  우수한  고정과  가요성을  부여할  수  있다는  점에  대해서는  관련  기술  분야에서  제안된  바  없다.    
 따라서, 본 발명의 일 태양은 생체신호를 획득하기 위하여 사용자의 피부(12)에 접촉하도록 배치되는 센서(1)에 관한 것으로서, 센서(1)는 a) 적어도, 생체신호를 수신하기 위하여 피부(12)에 접촉하도록 배치되는 도전성 섬유를 포함하는 도전층(2); b) 도전층에 연결되는 전기 커넥터(5)를 포함하고, 도전층(2)은 도전성 영역에 걸쳐 실리콘 고무로 채워진 복수의 오리피스(6)를 포함한다.
 센서(1)는 사용자의 전기적 생체신호를 검출할 수 있다.
 본  발명의  다른  태양은,  적어도  하나의  본  발명의  센서(1)  및  상기  센서(1)로부터  데이터를  수신  및  수집  및/또는  저장  및/또는  처리,  및/또는  송신하기  위한  전자  기기(14)를  포함하는  장치에  관한  것이다.    
 본  발명은  의복(7)을  사용하는  동안,  사용자의  피부(12)에  접촉하여  배치되기  위하여,  의복(7)에  통합되도록  구성되는  센서(1)를  제공한다.    따라서,  본  발명의  다른  태양은  적어도  본  발명의  장치를  포함하는  의복(7)에  관한  것이다.  
 또한, 센서(1)의 제조 공정이 제공되는데, 이러한 공정은, a) 도전성 직물의 도전층을 다이 커팅하는 단계; b) 핫멜트 접착제를 도전층의 일 면에 추가하는 단계; c) 전극(3)의 오리피스(6) 또는 홈(11)에 미끄럼 방지 실리콘 고무를 스크린 프린팅하는 단계; 및 d) 실리콘을 경화하는 단계를 포함하고, a) 단계 및 b) 단계는 임의의 순서로 실시될 수 있다.
   발명의 효과
 본 발명은 도전층의 복수의 오리피스 또는 홈을 실리콘 고무로 채움으로써, 생체신호를 획득하기 위한 센서에서 피부에의 접착도 및 가요성이 개선되는 이점이 있다.
도면의 간단한 설명
 도 1a는 전극(3)에서 오리피스(6) 패턴을 나타낸다.
도 1b는 전극(3)에서 홈(11) 패턴을 나타낸다.
도 1c는 표면 상에 실리콘 고무 패턴을 가지는 전극(3)에서 오리피스(6) 패턴을 나타낸다.
도 1d는 실리콘 고무로 채워진 오리피스(6)를 가지는 도전성 직물의 전면도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서(1)의 분해 사시도를 나타낸다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서(1)의 단면도를 나타낸다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서(1)의 단면도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 의복(7)의 정면도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서(1)와 전자 기기(14) 간의 연결의 정면 단면도를 나타낸다.
도 6은 휴식(A), 서 있기(B), 일어서기/앉기(C), 굽히기(D), 팔 움직이기(E), 걷기(F), 및 모든 활동(휴식, 서 있기, 일어서기/앉기, 굽히기, 팔 움직이기, 걷기)(G)에서의 Zephyr TM HxM 스트랩(I), Polar TEAM 2 스트랩(II)  및  Numetrex®  Cardio-Shirt(III)  및  본  발명의  셔츠(IV)에  대한  RS  진폭(A(v))을  나타낸다.      
도  7은      휴식(A),  서  있기(B),  일어서기/앉기(C),  굽히기(D),  팔  움직이기(E),  걷기(F),  및  모든  활동(휴식,  서  있기,  일어서기/앉기,  굽히기,  팔  움직이기,  걷기)(G)에서의  Zephyr TM HxM 스트랩(I), Polar TEAM 2 스트랩(II)  및  Numetrex®  Cardio-Shirt(III)  및  본  발명의  셔츠(IV)에  대한  RMS/RS진폭을  나타낸다.    
도  8은  휴식  및  일상  활동에서의  Zephyr TM HxM 스트랩(I), Polar TEAM 2 스트랩(II) 및 Numetrex® Cardio-Shirt(III) 및 본 발명의 셔츠(IV)에 대한 양호한 QRS 컴플렉스의 백분율을 나타낸다.
도 9는 걷기(F), 팔 움직이기(E), 굽히기(D), 일어서기/앉기(C), 서 있기(B) 및 휴식(A)에서의 Zephyr TM HxM 스트랩(I), Polar TEAM 2 스트랩(II)  및  Numetrex®  Cardio-Shirt(III)  및  본  발명의  셔츠(IV)에  대한  자기상관  값을  나타낸다.    
도  10은  중간  속도(H),  빠른  속도(I),  몸체  움직이기(J),  라켓(K),  점프(L)  및  모든  활동(중간  속도,  빠른  속도,  몸체  움직이기,  라켓  및  점프)(M)에서의  Zephyr TM HxM 스트랩(I), Polar TEAM 2 스트랩(II)  및  Numetrex®  Cardio-Shirt(III)  및  본  발명의  셔츠(IV)에  대한  RS진폭(A(v))을  나타낸다.  
도  11은  중간  속도(H),  빠른  속도(I),  몸체  움직이기(J),  라켓(K),  점프(L)  및  모든  활동(중간  속도,  빠른  속도,  몸체  움직이기,  라켓  및  점프)(M)에서의  Zephyr  스트랩(I),  Polar  스트랩(II)  및  Numetrex  Shirt(III)  및  본  발명의  셔츠(IV)에  대한  RMS/RS진폭을  나타낸다.    
도  12는  강한  신체  활동에서의  Zephyr  스트랩(I),  Polar  스트랩(II)  및  Numetrex  Shirt(III)  및  본  발명의  셔츠(IV)에  대한  양호한  QRS  컴플렉스의  백분율을  나타낸다.    
도  13은  중간  속도(H),  빠른  속도(I),  몸체  움직이기(J),  라켓(K)  및  점프(L)에서의  Zephyr TM HxM 스트랩(I), Polar TEAM 2 스트랩(II)  및  Numetrex®  Cardio-Shirt(III)  및  본  발명의  셔츠(IV)에  대한  자기상관  값을  나타낸다.    
도  14는  중간  속도(H),  빠른  속도(I),  몸체  움직이기(J),  라켓(K),  점프(L)  및  모든  활동(중간  속도,  빠른  속도,  몸체  움직이기,  라켓  및  점프)(M)에서의,  본  발명의  셔츠(IV)와  실리콘  고무가  없는  본  발명의  셔츠(V)(흰색  막대)에  대한  RMS/RS진폭을  나타낸다.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
 본  발명의  목표는  신체  활동을  하는  사용자를  지속적이고  비침습적인(non-invasive)  방식으로,  어떠한  제한없이  모니터링하는  것이다.    따라서,  본  발명의  센서(1)는  신체  활동을  하는  동안  전기적  생체신호  측정을  가능하게  한다.    
 전술한 바와 같이, 본 발명의 제1 태양은 생체신호를 획득하기 위하여 사용자의 피부(12)와 접촉하도록 배치되는 센서(1)에 관한 것으로서, 센서(1)는, 적어도, 생체신호를 수신하기 위하여 피부(12)에 접촉하도록 배치되는 도전성 섬유(conductive fiber)를 포함하는 도전층(2)(conductive layer) 및 도전층에 연결되는 전기 커넥터(5)(electrical connector)를 포함하고, 이러한 도전층은 도전성 영역에 걸쳐 실리콘 고무(silicone rubber)로 채워진 복수의 오리피스(6)(orifices)를 포함한다.
 본 명세서에서 사용된 "센서"라는 용어는, 생체신호를 수신하고 수신한 생체신호를 전기적 신호로 전환하는 요소를 나타낸다.
 본 명세서에서 사용된 "전극"이라는 용어는, 피부와 접촉하는 도전층의 영역을 나타내고, 생체신호가 수신된다.
 본  명세서에서  사용된  "트랙(track)"이라는  용어는,  전기  커넥터가  위치하는  도전층의  영역을  나타낸다.    트랙은  생체신호를  전극  영역으로부터  전기  커넥터로  전송한다.  
 본  명세서에서  사용된  "전기  커넥터"라는  용어는,  신호  무결성에  용인할  수  없는  영향을  주지  않으면서,  두  개의  전자  서브시스템인  센서와  전자  기기  사이에  분리  가능한  인터페이스를  제공하는  전기  기계  장치를  나타낸다.    
 본  명세서에서  사용된  "미끄럼  방지  물질"이라는  용어는,  적어도  0.5의  물질/피부  마찰  계수를  가지는  물질을  나타낸다.    바람직한  실시예에서,  이러한  미끄럼  방지  물질은  실리콘  고무이다.  
 본  명세서에서  사용된  "핫멜트  접착제(hot  melt  adhesive)"라는  용어는,  열가소성  비구조  접착제를  나타낸다.    가열되면  유동하고,  냉각되면  굳어서  강화된다.  
 관련 기술 분야에서 잘 알려진 바와 같이, "스크린 인쇄(screen printing)"라는 용어는, 스텐실을 이용하여, 이미지 또는 디자인을 매우 미세한 메쉬 스크린 상에 인쇄하고, 인쇄 가능한 물질을 스텐실에 의해 가려지지 않는 스크린의 영역을 통해 인쇄면 상에 스퀴징(squeegee)하는 롤러로 문지르는 공정을 나타낸다.
 실크가  이러한  공정에서  사용되기  때문에,  이  공정을  전통적으로  스크린  인쇄  또는  실크  스크린  인쇄(silk  screen  printing)라고  부른다.    따라서,  "실크  인쇄",  "스크린  인쇄"  및  "실크  스크린  인쇄"은  동일한  공정을  나타낸다.  
 본 발명의 제1 태양의 일 실시예에서, 도전층(2)은 도전성 직물(conductive fabric)로부터 선택된, 도전성 물질로 이루어진다.
 본  발명의  제1  태양의  다른  실시예에서,  사용자가  의복(7)을  사용하는  동안,  사용자의  피부(12)와  접촉하도록  배치되어  의복(7)에  통합되도록  구성되는  센서(1)가  제공되는데,  센서(1)는,  생체신호를  수신하기  위하여  피부(12)에  접촉하도록  배치되고,  적어도  전극(3)  및  트랙(4)을  포함하는  도전층(2)  및  트랙(4)에  연결된  전기  커넥터(5)를  포함하고,  도전층(2)의  전극(3)은,  미끄럼  방지  물질로  채워진,  미리  정해진  패턴의  복수의  오리피스(6)  또는  홈(11)을  포함한다.    바람직하게,  도전층(2)의  전극(3)은  복수의  오리피스를  포함한다.      
 본  발명의  일  실시예에  따라,  전극(3)  및  트랙(4)은  동일하거나  상이한  물질로  이루어질  수  있다.    본  발명의  제1  태양의  바람직한  실시예에서,  전극(3)  및  트랙(4)은  상호  독립적으로  도전성  섬유  및  비도전성  섬유를  포함하는  도전성  직물이다.  
 본 발명의 제1 태양의 바람직한 실시예에서, 전극(3) 및 트랙(4)은 도전성 섬유로 이루어진 도전성 직물을 나타낸다.
 본 발명의 제1 태양의 바람직한 실시예에서, 전극(3) 및 트랙(4)은 도전성 섬유 및 비도전성 섬유로 이루어진 도전성 직물을 나타낸다.
 바람직하게, 도전성 섬유는 은 코팅된 나일론(예컨대, Laird Sauquoit Industries의 Xstatic® 방적사)으로 이루어지고, 비도전성 섬유는 나일론으로 이루어진다.
 도전성  섬유의  비제한적인  예는  은,  구리,  니켈,  스테인리스  스틸,  금,  도전성  물질  또는  도전성  혼합물로  코팅된  비도전성  섬유로  이루어진  섬유이다.    코팅용  도전성  물질의  비제한적인  예는  은,  구리,  니켈,  스테인리스  스틸,  금  및  탄소  분말  또는  은  분말로  채워진  실리콘  고무이다.  
 비도전성 섬유의 비제한적인 예는 울, 실크, 면, 아마, 황마, 아크릴 섬유, 폴리아미드 폴리에스테르, 나일론 및/또는 탄성실(예컨대, Invista TM S.a.r.l의 LYCRA® 스판덱스)이다.
 도전성  섬유  및  비도전성  섬유를  가지는  도전층은  금속  섬유만으로  형성된  도전층보다  가요성이  더  좋을  뿐  아니라,  더  가볍고  산화에  더  잘  견디는  경향이  있다.    이러한  섬유가  빽빽하게  짜여질  수  있기  때문에,  특정  실에  대한  도전성  코팅의  부분적인  손실에도  불구하고,  직물의  전도율이  유지될  수  있는  반면,  금속  섬유로  형성된  도전성  직물의  경우,  특히  섬유가  간격을  두고  떨어져  있으면,  섬유  중  하나가  파손된  후에  직물이  작동하지  않을  수  있다.    직물  내의  금속의  양은  도전성  증가의  요구와  직물의  촉감  개선의  필요성을  절충해서  결정된다.  
 섬유  인터레이싱(interlacing)의  결과,  섬유  사이에  복수의  오리피스(6)가  직물에  나타난다.    본  발명의  일  실시예에  따르면,  추가적인  오리피스(6)  또는  홈(11)을  만들기  위하여,  또는  미리  정해진  패턴의  전극의  오리피스(6)를  더  크게  하기  위하여,  전극에  드릴로  구멍을  뚫거나  홈을  만들  수  있다.    
 복수의  오리피스(6)  또는  홈(11)은  원형,  정현파  패턴,  직선  패턴,  6각형  패턴  및  그  밖의  여러  가지  기하학적  형상  패턴과  같은  여러  가지  패턴,  또는  이들  패턴의  조합으로  나타난다.    복수의  오리피스(6)는  랜덤한  또는  조직화된  매트릭스(matrix)를  형성한다.  
 도전층  내에  이러한  오리피스(6)  또는  홈(11)이  존재함으로써,  도전층의  탄성이  개선된다.    도전층의  오리피스(6)  또는  홈(11)을  실리콘  고무로  채움으로써,  센서의  피부에의  접착도가  개선되고,  동시에,  신호의  노이즈가  감소되므로  측정되는  신호의  품질이  향상된다.  
 경화  과정  전에  실리콘  고무는  액체  상태이다.    실리콘이  액체  상태일  때,  직물에  인쇄된다.    이는  실리콘과  직물의  결합이  접착제를  사용하지  않는  결합임을  나타낸다.    본  발명에서  기술된  전기적  도전층은  직물  내에  통합된다.    액체  상태의  실리콘은,  직물에  인쇄될  때,  직물의  오리피스  내로  침투하여  도전층의  구조를  고정시킬  수  있다.  
 오리피스(6)  또는  홈(11)이  채워질  때,  실리콘  고무는  편평한  프로파일(flat  profile)  또는  양각  프로파일(relief  profile)을  나타낸다.    바람직한  실시예에서,  실리콘  고무는  양각  프로파일을  나타낸다.  
 바람직한 실시예에서, 실리콘 고무는 400 g/mol에서 600 g/mol 사이의 분자량을 가지는 실리콘 고무이다.
 전술한  바와  같이,  본  발명의  센서(1)는  피부(12)에  접촉하도록  배치된다.    바람직한  실시예에서,  피부와  접촉하는  도전층(2)의  비율은  도전층의  50%에서  80%  사이에  포함되고,  피부(12)와  접촉하는  실리콘  고무의  비율은  전체  도전층(2)에  대하여  20%에서  50%  사이에  포함된다.    가장  바람직한  실시예에서,  피부(12)와  접촉하는  도전층(2)의  비율은  도전층(2)의  60%에서  70%  사이에  포함되고,  피부(12)와  접촉하는  실리콘  고무의  비율은  전체  도전층(2)에  대하여  30%에서  40%  사이에  포함된다.  
 바람직한  실시예에서,  트랙(4)  및  전기  커넥터(5)는  절연  물질(8)로  덮여  있다.      
 사용자의  피부에  접촉하는  센서에서,  전극/피부  저항은  신호의  노이즈를  결정하는  요소  중에  하나이다.    바람직한  실시예에서,  전극(3)의  저항은  1Ω에서  10Ω  사이에  포함된다.    보다  바람직한  실시예에서,  트랙(4)의  저항은  1Ω에서  50kΩ  사이에  포함된다.  
 본  발명의  제2  태양은  적어도  하나의  본  발명의  센서(1)  및  센서(1)로부터  데이터를  수신  및  수집  및/또는  저장  및/또는  처리  및/또는  송신하기  위한  전자  기기(14)를  포함하는  장치이다.    
 본  발명의  센서를  이용하여  검출되는  생체신호는,  심장  펄스(cardiac  pulse),  호흡  빈도수(respiratory  frequency),  피부  전기  반응(electrodermal  response:  EDR),  피부  전기  전도율(electrical  skin  conductivity)  측정,  심전도(electrocardiography:  ECG),  근전도(electromyography:  EMG)  데이터  중  적어도  하나가  될  수  있다.    이러한  신호들은  인체에서  생성된  전기적  신호를  나타낸다.    바람직하게,  이러한  데이터는  심전도(ECG)  데이터이다.  
 본 발명의 제3 태양은 본 발명의 장치가 통합된 의복(7)이다.
 제3 태양의 일 실시예에서, 의복(7)은 2KPa 이상의 압력을 가하도록 디자인된다.    다른  실시예에서,  의복(7)은  두  개의  층,  즉  내층  및  외층(13)을  포함하고,  외층(13)은  센서를  적어도  2KPa로  인체에  압박한다.    가장  바람직한  실시예에서,  외층(13)은  압력을  조절하는  시스템을  포함한다.
 바람직하게,  내층은  낮은  탄성을  가지고,  외층(13)은  높은  탄성을  가진다.    내층은  합성  섬유와  스판덱스의  혼방으로  구성되고,  합성  섬유는  합성  탄성  물질의  무게의  85%에서  90%,  보다  바람직하게는  87%에서  89%를  포함하고,  스판덱스는  합성  탄성  물질의  무게의  10%에서  15%,  보다  바람직하게는  11%에서  13%를  포함한다.    외층(13)은  합성  섬유와  스판덱스의  혼방으로  구성되고,  합성  섬유는  합성  탄성  물질의  무게의  92%에서  97%,  보다  바람직하게는  94%에서  96%를  포함하고,  스판덱스는  합성  탄성  물질의  무게의  3%에서  8%,  보다  바람직하게는  4%에서  6%를  포함한다.    외층(13)은  센서를  피부에  압박하고,  센서(1)의  안정성과  고정성이  개선된다.  
 제3 태양의 일 실시예에서, 센서(1)의 도전층(2)의 트랙(4)은 의복의 내층과 외층(13) 사이에 배치되고, 전극(3)은 의복(7)의 사용자의 피부(12)와 접촉할 수 있도록 의복의 내층 위에 있게 된다.
 센서(1)는    a)  도전성  직물의  도전층을  다이  커팅하는  단계;  b)  핫멜트  접착제를  도전층의  일  면에  추가하는  단계;    c)  10℃에서  30℃  사이의  온도에서,  미끄럼  방지  실리콘  고무로  전극(3)의  오리피스(6)  또는  홈(11)  상에  스크린  인쇄하는  단계;  및  d)  바람직하게  130℃에서  190℃  사이의  온도에서,  2분  이상  실리콘을  경화(curing)하는  단계를  포함하는  공정에  의해서  제조될  수  있다.  
 이러한 공정은 트랙(4)을 형성하기 위하여 도전성 물질로 채워진 실리콘 고무로 스크린 인쇄하는 단계를 더 포함할 수 있다.
 본  발명의  특정  실시예에서,  전극(3)의  오리피스(6)  패턴이  도  1a에  도시된다.    도  1b는  바람직한  전극(3)의  홈(11)  패턴을  나타낸다.    도  1c는  실리콘  고무로  채워진  오리피스들(6)을  가지는  전극(3)을  나타내고,  전극(3)은  양각  프로파일에서  그것의  표면  상에 미리  정해진  패턴의  실리콘  고무를  나타낸다.    따라서,  오리피스들을  채움으로써,  실리콘  고무는  전극의  직물을  고정시킨다.
 도  2는  센서(1)의  분해  사시도를  나타내는  것으로서,  도전층(2)은  전극(3)  및  트랙(4)을  포함한다.    전술한  바와  같이,  전극(3)은  실리콘  고무로  채워진  원형의  오리피스들(6)을  나타낸다.    전기  커넥터(5)는  도전층(2)의  트랙(4)과  접촉하고,  트랙(4)은  절연  물질(8)로  덮여질  수  있다.    전기  커넥터(5)는  제1  부분  및  제2  부분을  포함하는데,  제1  부분은  피메일  타입(female-type)  클립(clip)  부분(9)을  포함하고,  제2  부분은  메일  타입(male-type)  스터드(stud)  부분(10)을  포함할  수  있으며,  이러한  부분들은  서로  짝을  이룬다.  
 또는,  커넥터의  제1  부분은  메일  타입  스터드  부분을  포함할  수  있고,  제2  부분이  피메일  타입  클립  부분을  포함할  수  있으며,  이러한  부분들은  서로  짝을  이룬다.    일반적으로,  센서(1)가  의복(7)에  통합되는  경우,  전기  커넥터의  메일  및  피메일  부분은  서로  의복의  맞은편에  배치된다.    따라서,  내측  면에  배치되어  사용자의  피부(12)에  접촉될  메일  또는  피메일  부분은  절연  물질(8)로  덮이고,  이러한  절연  물질(8)은  또한  도전층(2)의  트랙(2)을  덮는다.  
 도  3a는  본  발명의  센서(1)의  단면도를  나타낸다.    센서(1)의  단면도는  전극  영역(3)과  실리콘  고무로  채워진  원형  오리피스들(6)을  나타낸다.    트랙(4)은  전극(3)과  동일한  물질로  이루어진다.    트랙  및  전극은  도전성  직물로  이루어진다.    본  발명의  센서는  피부(12)에  접촉된다.  
   도  3b는  본  발명의  일  실시예에  따른  센서(1)의  단면도를  나타낸다.    이러한  실시예에서,  전극은  도전성  직물로  이루어지고,  트랙(4)은  도전성  물질로  채워진  실리콘  고무로  이루어진다.  
 도  4는  가슴  영역  가까이에  배치된  두  개의  센서(1)를  가지는  의복(7)의  정면도를  나타낸다.    의복(7)의  외층(13)은  센서를  적어도  2  KPa로  압박한다.  
 도  5는  본  발명의  일  실시예에  따른  센서(1)와  전자  기기(14)  간의  연결의  정면  단면도를  나타낸다.    센서(1)는  피메일  타입  클립  부분(9)과  메일  타입  스터드  부분(10)을  이용하여  전기  커넥터(5)에  연결된다.  
 본  명세서와  청구항  전체에서,  "포함한다"는  단어와  이  단어의  변형은  다른  기술적  특징,  첨가물,  요소  또는  단계를  배제하려는  의도가  아니다.    본  발명의  추가적인  목적,  효과  및  특징은,  본  명세서의  검토를  통해  관련  기술  분야의  숙련된  기술자에게  명백해지거나,  또는  본  발명의  실시에  의해  습득될  수  있을  것이다.    다음의  예와  도면은  예시로서  제공되며,  본  발명을  제한하기  위한  것은  아니다.    도면과  관련되고  청구항에서  괄호  안에  기재된  참조  부호는  단지  청구항의  명료성을  증대시키기  위한  것이고,  청구항의  범위를  제한하는  것으로  이해되어서는  안  된다.    또한,  본  발명은,  본  명세서에서  설명된  특정의  그리고  바람직한  실시예의  모든  가능한  조합을  포함한다.  
  본 발명의 센서를 가지는 의복과 직물 센서 기술을 가지는 다른 의복 사이의 비교 예
 Zephyr TM HxM(Zephyr Technology Corporation에 의해 제조됨)(I), Polar TEAM 2(Polar  Electro,  OY.에  의해  제조됨)(II),  Numetrex®  Cardio-Shirt(Textronics,  Inc.에  의해  제조됨)(III)  및  본  발명의  셔츠(IV)가  시험되었는데,  본  발명의  셔츠의  트랙  및  전극은  도전성  직물로  이루어지고,  전극  영역은  실리콘  고무로  채워진  오리피스들을  가진다.    Numetrex®  Cardio-Shirt는  직물  내에  짜여진  텍스타일  전극(textile  electrode)을  가지는  셔츠이다.    Zephyr TM HxM 스트랩(strap)과 Polar TEAM 2 스트랩은  텍스타일  전극을  가지는  스트랩이다.    Zephyr TM  HxM  스트랩은  전극과,  의복이  사용자의  피부에  관련되어  움직일  때  전극이  피부에  대해  실질적으로  고정되도록  의복과  전극  사이에  제공되는  탄성이  있는  압축  가능한  충전제(resilient  compressible  filler)를  포함한다.    Polar  TEAM 2 스트랩은 도전성 섬유를 포함하는 접촉층과 접촉층의 상부에서 수분을 유지하기 위한 수분층을 포함한다.
 활동을  수행하는  테스트  프로토콜은  휴식,  일상  활동  및  강한  신체  활동의  여러  가지  레벨의  신체적  긴급상황으로  나뉘어진다.    
 피험자는 테스트된 모든 스트랩 및 셔츠와 호환되는 장치로 모니터링되었다.
 프로토콜의 운동은 다음과 같이 정의된다:
 휴식(A): 피험자가 30초 동안 계속해서 테이블에 누워 있었다.
 일상 활동은 다음과 같이 정의된다:
 서  있기(B):    피험자가  움직이지  않고  20초  동안  계속해서  서  있었다.
 앉기/일어서기(C): 피험자가 각 상태를 3초 동안 유지하면서, 의자에 4회 앉고 일어섰다.
 굽히기(D): 피험자가 항상 같은 방식으로(무릎을 굽히지 않고) 몸을 아래로 3회 굽혔다.
 팔 움직이기(E): 피험자가 팔을 여러 방향(일직선, 수평 및 수직)으로 각 3회 움직였다.
 걷기(F): 피험자가 약 시속 3km의 속도로 20초 동안 걸었다.
 강한 신체 활동은 다음과 같이 정의된다:
 중간 속도 달리기(H): 피험자가 20초 동안 시속 6km의 속도로 뛰었다.
 빠른 속도 달리기(I): 피험자가 시속 10km에 도달할 때까지 속도를 내서 15초 동안 이 속도(즉, 시속 10km)로 달렸다.
 강한 팔 움직임(라켓으로 치는 행동)(J): 피험자가 (양 팔로) 라켓으로 공을 치는 것처럼 강하게 그의 팔을 5회 움직였다.
 몸체 돌리기(K): 발이 같은 위치에 있도록 유지하면서, 피험자가 그의 몸체를 양 방향으로 각 5회 돌렸다.
 점프하기(L):  피험자가  높이  점프하고,  2미터  또는  3미터를  달린  후  다시  점프했다.    피험자가  이러한  움직임을  5회  반복했다.  
 강한  신체  활동은  일상  활동보다  신체적인  부담이  더  컸다.    피험자가  이러한  운동을  하는  동안  땀을  흘렸고,  따라서  모든  결과가  이러한  상태에서  이루어졌다는  점  또한  중요하다.    휴식  및  일상  활동에서  이루어진  모든  운동은  피험자가(땀을  흘리지  않음)  스트랩  또는  셔츠를  직접  착용한  상태에서  행해졌으며,  모든  강한  신체  활동은  피험자가  이미  땀을  흘렸을  때  스트랩  또는  셔츠를  착용하여  행해졌다.    
 각 셔츠 또는 스트랩에 대해 상이한 심전계 신호가 획득되면, 여러 기술을 평가하기 위하여 이러한 신호들에 대해 일종의 측정이 수행된다.
 이러한 신호들에 대해 수행된 측정은 다음과 같다(각 활동의 각 운동에 대하여):
  시각적 측정
 이  측정은  단지  신호를  관찰함으로써,  검출된  형태(morphology)와  비트들(beats)에  의하여  획득된  신호의  품질을  직접적으로  인식하는  것이다.    이러한  시각적  인식은  또한,  어떤  비트(QRS  컴플렉스:  QRS  complexes)가  비트로서  인식  가능한지와  그것들  중  어떤  것이  심장병  전문의에  의해  인식되기에는  노이즈가  너무  많은지를  식별하기  위해  사용된다.    250  비트  전체가  휴식  및  일상  활동에  대해,  그리고  강한  신체  활동에  대해  500  비트  전체가  분석되었다.  
  신호에 대한 측정
 이러한  측정은  각  활동  세션의  각  운동에서  기록된  신호에  대해서  이루어진다.    이러한  측정은  기록된  신호의  수동  및  자동  분석을  포함한다.  
  자기상관( autocorrelation ):
 신호는  각각  3초로  분할되는데,  블록  간에  2초의  오버랩을  가지고,  자기상관은  각  블록에  대해  행해진다.    이러한  측정은  다음의  식에  따른다:
 
 여기서,  x는  N개의  샘플  신호이다.    x는   R x(0)의  값에  대하여  정규화(normalize)된다.    그러면  우리는  R x norm(0)에서의 자기상관이 아닌, 자기상관 최대값을 획득하는데, 왜냐하면 신호가 시프트(shift)되지 않고 그 자신과 비교되므로 이 포인트에서 최대값을 가지는 것이 확실하기 때문이다.
 이러한  인덱스(index)는  신호가  시프트된  그  자신과  얼마나  유사한지에  관한  측정(심박동과  다음  심박동이  매우  유사하다는  전제로부터  시작함)을  제공한다.    이러한  방식에서,  1에  가까운  값들은  신호가  그  자신의  시프트된  복제본과  매우  유사하다는  것을  나타내는  반면,  0에  가까운  낮은  값들은  신호가  노이즈에  의해  변질되었음을  나타낸다.    
  T-P 세그먼트 RMS :
 T-P  세그먼트의  RMS(Roo  Mean  Square)는  심박동들(약  20  세그먼트)  간에서  산출되었다.    이러한  측정은  특히  휴식  상태에서,  각  운동에  대해  행해졌고,  평균화되었으며,  신호  내의  노이즈의  추정치를  제공하는데,  T-P  세그먼트가  등전위이기  때문이다.  
 이러한  측정은  수동으로  행해진다(각  세그먼트의  시작과  끝을  선택하기  위해서).    T파가  존재하지  않는  신호에서(휴식  및  일상  활동에서의  Zephyr TM HxM 스트랩, Polar TEAM 2 스트랩  및  Numetrex®  Cardio-Shirt),  세그먼트는  두  개의  연속하는  심박동  사이에서  정해진다.    이  값은  가능한  한  낮아야  하지만,  QRS  진폭과  관련되어야  한다(RMS/RS진폭  부분을  참조).
  최대 T-P 세그먼트 ( Maximum T-P segment ):
 이것은  상이한  T-P  세그먼트의  노이즈의  최대  피크를  측정한다.    이  값은  노이즈의  높은  피크가  우리  신호에  악영향을  주는지를  아는데  유용했다.    
  최대 진폭( Maximum amplitudes ):
 각  운동의  비트들에  대하여  QRS  피크의  진폭이  측정되었다(R  피크와  S  피크,  RS진폭을  얻기  위하여).    바람직한  값은  없었지만,  낮은  값  보다는  높은  값이  더  나은  경향이  있었다(낮은  값들은  노이즈의  영향을  더  잘  받음).  
  RMS / RS 진폭( RMS / AmplitudeRS )
 이  요소는  이전의  사항에서  설명된  측정값을  이용하여  산출되었다.    이  인덱스는  여러  가지  운동에서의  시스템의  노이즈에  대한  정확한  아이디어를  우리에게  제공한다.    각각의  셔츠/스트랩이  상이한  양의  신호,  상이한  진폭을  획득(capture)하기  때문에,  이것은  RS진폭에  대하여  정규화되고,  따라서  T-P  세그먼트에서의  RMS는  각각의  센서  스트랩  또는  센서  셔츠과  관련되어야  한다.    이  값의  경우,  낮을수록  더  좋다.  
 획득된 모든 인덱스와 값들 중에, 가장 중요한 것은 RMS/RS진폭과 자기상관인데, 이 두 가지가 모두 신호에 악영향을 주는 노이즈와, 기록된 신호에서 심박동을 어떻게 인식할 수 있는지에 대한 매우 좋은 지표이기 때문이다.
 결과는, 휴식 및 일상 활동에 대한 결과, 강한 신체 활동에 대한 결과의 세 개의 섹션으로 나뉘어서 제시되었다.
  휴식 및 일상 활동
 도 6은 휴식(A), 서 있기(B), 일어서기/앉기(C), 굽히기(D), 팔 움직이기(E), 걷기(F), 및 모든 활동(휴식, 서 있기, 일어서기/앉기, 굽히기, 팔 움직이기, 걷기)(G)에서의 Zephyr TM HxM 스트랩(I), Polar TEAM 2 스트랩(II)  및  Numetrex®  Cardio-Shirt(III)  및  본  발명의  셔츠(IV)에  대한  RS진폭(A(v))을  나타낸다.    RS  진폭은  시스템이  신호를  어느  정도  획득하는지에  대한  아이디어를  제공하며,  따라서  높은  RS진폭이  더  좋다.    도  6은  본  발명의  셔츠가  다른  시스템보다  신호를  더  잘  획득하고,  건조한  상태에서  더  잘  작동한다는  것을  나타낸다(이  활동  세션에서는  땀이  나지  않음).
 도 7은 휴식(A), 서 있기(B), 일어서기/앉기(C), 굽히기(D), 팔 움직이기(E), 걷기(F), 및 모든 활동(휴식, 서 있기, 일어서기/앉기, 굽히기, 팔 움직이기, 걷기)(G)에서의 Zephyr TM HxM 스트랩(I), Polar TEAM 2 스트랩(II)  및  Numetrex®  Cardio-Shirt(III)  및  본  발명의  셔츠(IV)에  대한  RMS/RS진폭을  나타낸다.    이  데이터는,  노이즈가  RS진폭에  대하여  관련되고,  시스템의  SNR(Signal-to-Noise  Ratio)의  좋은  척도가  되기  때문에  중요하다.    여기서  산출된  값은  노이즈  대  신호  비율이므로,  더  낮은  값일수록  더  좋다.    본  발명의  셔츠(IV)는  가장  낮은  값을  나타낸다.
 도 8은 휴식 및 일상 활동에서의 Zephyr TM HxM 스트랩(I), Polar TEAM 2 스트랩(II)  및  Numetrex®  Cardio-Shirt(III)  및  본  발명의  셔츠(IV)에  대한  양호한  QRS  컴플렉스의  백분율을  나타낸다.    도  8은  일견하여  몇  개의  비트가  QRS로서  인식가능한지를  판단할  수  있도록  한다.    전체  250  비트가  각각의  시스템에  대하여  분석되었고,  도  8에  나타난  결과는  휴식  및  일상  활동  전체(운동  별로  나누지  않음)에  대한  것이다.    백분율이  높을수록  더  좋다.    본  발명의  셔츠(IV)의  값이  가장  높음을  알  수  있다.
 도 9는 걷기(F), 팔 움직이기(E), 서 있기(B), 굽히기(D), 일어서기/앉기(C) 및 휴식(A)에서의 Zephyr TM HxM 스트랩(I), Polar TEAM 2 스트랩(II)  및  Numetrex®  Cardio-Shirt(III)  및  본  발명의  셔츠(IV)에  대한  자기상관  값을  나타낸다.    이  정보  또한,  품질,  재생력  및  심박동  간의  유사도의  좋은  지표이기  때문에  중요하다.    이  값은  1에  가까울수록  더  좋다.    본  발명의  셔츠(IV)는  1에  가장  가까운  값을  나타낸다.
  강한 신체 활동
 도 10은 중간 속도 달리기(H), 빠른 속도 달리기(I), 몸체 움직이기(J), 라켓(K), 점프(L) 및 모든 활동(중간 속도 달리기, 빠른 속도 달리기, 몸체 움직이기, 라켓 및 점프)(M)에서의 Zephyr TM HxM 스트랩(I), Polar TEAM 2 스트랩(II)  및  Numetrex®  Cardio-Shirt(III)  및  본  발명의  셔츠(IV)에  대한  RS진폭(A(v))을  나타낸다.    강한  신체  활동에서는,  땀을  흘리므로,  신호의  진폭이  기술들  간에  더  유사한데,  이는  땀이  전극으로  전위의  전도를  돕고,  피부-전극  인터페이스의  임피던스를  감소시키기  때문이다.
 도 11은 중간 속도 달리기(H), 빠른 속도 달리기(I), 몸체 움직이기(J), 라켓(K), 점프(L) 및 모든 활동(중간 속도 달리기, 빠른 속도 달리기, 몸체 움직이기, 라켓 및 점프)(M)에서의 Zephyr TM HxM 스트랩(I), Polar TEAM 2 스트랩(II)  및  Numetrex®  Cardio-Shirt(III)  및  본  발명의  셔츠(IV)에  대한  RMS/RS진폭을  나타낸다.    본  발명의  셔츠가  가장  좋은  결과를  가지는  것을  다시  한  번  알  수  있다.
 도 12는 강한 신체 활동에서의 Zephyr TM HxM 스트랩(I), Polar TEAM 2 스트랩(II)  및  Numetrex®  Cardio-Shirt(III)  및  본  발명의  셔츠(IV)에  대한  양호한  QRS  컴플렉스의  백분율을  나타낸다.    본  발명의  셔츠가  가장  좋은  결과를  나타낸다.
 도 13은 중간 속도 달리기(H), 빠른 속도 달리기(I), 몸체 움직이기(J), 라켓(K) 및 점프(L)에서의 Zephyr TM HxM 스트랩(I), Polar TEAM 2 스트랩(II)  및  Numetrex®  Cardio-Shirt(III)  및  본  발명의  셔츠(IV)에  대한  자기상관  값을  나타낸다.    본  발명의  셔츠가  가장  좋은  결과를  나타낸다.
 결론적으로,  본  발명의  셔츠는  건조한  피부-전극  인터페이스  상황(땀이  나지  않는  상황)에서  월등한  것으로  보이며,  다른  시스템보다  더  양호하고  안정적인  신호를  제공하게  된다.    강한  신체  활동에서,  모든  시스템이  땀으로  인한  신호  획득에  의하여  더  잘  작동하지만,  본  발명의  셔츠는  더  많은  신호를  인식할  수  있는  형태  및  안정된  신호를  제공하고  모든  상황  및  활동에서  가장  좋은  결과를  제공한다.  
  본 발명의 센서를 가지는 의복과, 전극 영역의 오리피스들이 실리콘 고무로 채워지지 않은 본 발명의 센서를 가지는 의복 간의 비교 예
 트랙 및 전극이 도전성 직물로 이루어지고, 전극 영역이 실리콘 고무로 채워진 오리피스들을 가지는 본 발명의 셔츠(IV)와, 실리콘 고무가 없는 본 발명의 셔츠(V)가 시험되었다.
 다음의  프로토콜은  상술한  바와  같다.    강한  신체  활동에서  현저한  차이가  획득되었다.  
 도  14는  중간  속도  달리기(H),  빠른  속도  달리기(I),  몸체  움직이기(J),  라켓(K),  점프(L)  및  모든  활동(중간  속도  달리기,  빠른  속도  달리기,  몸체  움직이기,  라켓  및  점프)(M)에서의,  본  발명의  셔츠(IV)와  실리콘  고무가  없는  본  발명의  셔츠에  대한  RMS/RS진폭을  나타낸다.    본  발명의  셔츠가  가장  좋은  결과를  가지며,  이는  실리콘이  없는  경우보다  실리콘이  있는  경우에  노이즈가  더  적고  신호가  양호함을  의미한다.    이  결과는  더  좋은  피부에의  접착도를  나타낸다.