[논문]ECG 생체신호 측정을 위한 실용적 U-헬스케어 의복개발

박혜준; 홍경희; 김승환; 신승철

doi:10.5850/jksct.2007.31.2.292

ECG 생체신호 측정을 위한 실용적 U-헬스케어 의복개발
Development of the Practical Garment Apparatus to Measure Vital Sign of ECG for U-Health Care 원문보기

한국의류학회지 = Journal of the Korean Society of Clothing and Textiles, v.31 no.2 = no.161, 2007년, pp.292 - 299

박혜준 (충남대학교 생활과학대학 의류학과) , 홍경희 (충남대학교 생활과학대학 의류학과) , 김승환 (한국전자통신연구원) , 신승철 (한국전자통신연구원)

Abstract ▼ AI-Helper

Development of portable device measuring the vital sign continuously with no limit of time and space is absolutely prerequisite for the U-health care that grafts the ubiquitous concept into medical system. Accordingly, it requires to develop a garment style apparatus for measuring vital-sign that is easy to wear on for a long time period. This study suggests a method to improve the insulation of electric cable and the skin adhesion of electrode by integrating the electric conductive material to garment, in order to develop a garment apparatus for measuring ECG for U-health care. Results of the research are as follows; In order to provide the adjacent conductive yarns with insulation, braid with narrow woven end was interlaced using polyester yarn. As a result, the direct contact between electric conductive yarns was restrained, which would be interposed into pin-tuck structured cable. Washable silicone gel applied around the electrode made of electric conductive fabric improved the adhesion, which prevents electrodes from dropping off from the skin surface during body movement. ECG signals on the human subject were tested using the garment apparatus developed by the above method. And the result was that the clear QRS wave formation in the typical form of ECG could be measured in both conditions of still and moving state as well. The result of this study is expected to contribute for the production of U-health care related medical apparatus by accelerating the practical uses of the garment measuring vital sign at a reasonable price.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

U-헬스케어를 위한 착용형 생체신호 측정시스템은 전자통신연구원 기반기술연구소의 센서 정보처리팀이 제안하였으며, 본 연구에서는 이 시스템의 착용형 생체신호 측정 장치를 구성하는 심전도 측정용 의복의 착용감과 측정 효율을 향상시 키는 방법을 제 안하였다.
한다. 둘째 생체신호 전극이 인체의 일상적인 움직임이나 자세변화에 의해 피부에서 탈락되거나 미끄러지는 것을 억제하기 위한 밀착성 유지방법을 개발하여 측정의 효율성을 확보하고자 한다. 셋째 이상의 일체화 방법을 이용하여 제작한 u-헬스케어를 위한 심전도측정 용 의복의 착용감 및 타탕성을 검증하고자 한다.
본 연구에서 목적으로 하는 ECG 측정용 의복의 경우, 장시간 착용을 전제로 하는 언더웨어의 개념이므로 피부로부터의 노 폐물, 발한 등에 의한 영향을 차단하고 전송선로와 다른 기기를 연결하는 과정에서 나선(naked electric wire) 상태 인 전도성 실끼 리의 접촉에 의한 전송에 러를 방지 하기 위하여 절연성 소재를 이용한 피복이 요구되었다. 따라서 본 연구에서는 선행연구에서의 곡선의 핀턱을 발전시켜 절연성을 갖는 전송선로를 제안하기 위하여 핀턱에 삽입되는 나선상태인 전도성 실을 경사로 하는 세폭직 물을 개 발하였다.
본 연구에서는 봉제를 통하여 심전도 측정용 직물 전극을 의복과 일체화시킨 후, 실리콘 겔을 이용하여 피부와의 밀착성을 유지시키는 방법을 제안하였다. 실리콘 겔은 TE701(Taejong E.
본 연구에서는 생체신호 전송선로의 절연성과 전극의 피부 밀착성을 향상시켜, U-헬스케어 시스템을 구성하는 ECG 측정용 의복과 센서와의 통합을 간편하고 용이하게 하는 방법을 제안하였다. 이를 활용하여 심전도 측정의 안정성과 효율성이 향상된 u-헬스케 어용 ECG 측정용 의복을 개 발하였다.
둘째 생체신호 전극이 인체의 일상적인 움직임이나 자세변화에 의해 피부에서 탈락되거나 미끄러지는 것을 억제하기 위한 밀착성 유지방법을 개발하여 측정의 효율성을 확보하고자 한다. 셋째 이상의 일체화 방법을 이용하여 제작한 u-헬스케어를 위한 심전도측정 용 의복의 착용감 및 타탕성을 검증하고자 한다.
이에 본 연구에서는 첫째 생체신호 전송선로를 구성하는 전기 전도성 실사이의 접촉 및 외부와의 접촉과 땀 등의 인체 분비물에 의한 노이즈를 최소화하기 위한 절연방법을 제안하여 측정의 안정성을 향상시키고자 한다. 둘째 생체신호 전극이 인체의 일상적인 움직임이나 자세변화에 의해 피부에서 탈락되거나 미끄러지는 것을 억제하기 위한 밀착성 유지방법을 개발하여 측정의 효율성을 확보하고자 한다.

제안 방법

2) 생체신호 측정용 전극이 인체의 일상적인 움직임이나 자세변화에 의한 피부에서 탈락되거나 미끄러지는 방지하기 위하여 실리콘 겔을 도포하여 일체화시키는 방법을 제안하였다. 본 연구에서 사용한 실리콘 겔은 자체 밀착력, 세탁성, 재사용성을 가지고 있어 직물전극과 피부의 밀착성은 물론 세탁성도 부여할 수 있다.
제작하였다. 그리고 5명의 착용자에 착용시켜 착용감을 평가하고 정적인 자세와 동적인 자세에서의 심전도를 측정하여 QRS파형의 모형을 통하여 그 효용성을 검증하였다.
그리고 심전도 측정용 핀턱전송선로를 구성하는 전기 전도성 실의 절연성 및 직물전극의 밀착성 향상을 위해 사용되는 소재의 특성도 제시하였다.
기존의 ECG 측정용 전극을 전기 전도성 직물(Laird Technology, USA)로 대체하기 위하여 전기 저항, 봉제성, 표면특성 등을 고려하여 선택하였으며 그 특성은 에 나타내었다.
수 없다고 평가하였다. 또한 그 중 한 명의 피험자를 대상으로부터 생체신호(ECG)의 QRS 파형의 모형을 통하여 본 의복의 효용성을 일차적으로 검토하였다. <Fig.
본 연구에서 개발한 세폭직물은 전도성 실 사이의 간격을 일반 전자기기의 커넥터 규격과 일치하는 2.54 mm가 되도록 설계하였다. 그 결과, 나선의 전도성 실에 절연성을 부여하였을 뿐만 아니라 다양한 용도의 측정기기와 의복을 일체시킬 수 있어 광범위한 영역에서 활용이 가능할 것으로 기대된다.
본 연구에서 제안하는 전기 전도성 실의 세 폭 직물을 이용한 전송선로와 실리콘 겔을 이용한 전도성 직물 전극을 이용하여 심전도 측정기기를 의복과 일체화시 켜, 착용감은 물론 측정의 안정 성과 효율성을 향상시킨 u-헬스케어용 심전도 측정용 원피스를 제작하였다. 그리고 5명의 착용자에 착용시켜 착용감을 평가하고 정적인 자세와 동적인 자세에서의 심전도를 측정하여 QRS파형의 모형을 통하여 그 효용성을 검증하였다.
연구방법에서는 먼저 u-헬스케어를 위한 착용형 생체신호 측정시스템의 개요와 생체신호 측정부위즉 심전도 측정부위에 대하여 설명하고자한다. 그리고 심전도 측정용 핀턱전송선로를 구성하는 전기 전도성 실의 절연성 및 직물전극의 밀착성 향상을 위해 사용되는 소재의 특성도 제시하였다.
전극이 부착될 부위를 지나가는 핀턱에서 브레이드를 의복 안쪽으 로 뽑아낸 후, 피복하고 있는 폴리에스테르 사를 제거하여 전도성 실만을 바늘에 끼워 실리콘 겔의 중심을 통과시킨다. 이 상태에서 실리콘 겔 시트를 의복의 전극부착 부위에 봉제한 후 노출된 전도성 실을 직경 15mm인 원형의 전도성 직물을 연결하여 실리콘 겔 시트위에 봉제하였다. <Fig.
Ltd, Belgium)# 선택하였으며, 물리적인 특성을 <Table 2>에 나타내었다. 이 전기 전도성 실은 간단한 직조를 통하여 세폭직물로 만들어진 후 핀 턱 형태의 전송선로에 삽입되어 신호 전달의 절연성 향상을 시도하였다.
PBMe 생체신호 측정용 의복을 통하여 들어오는 생체신호를 계측하는 장치로, 무선통신 모듈을 이용하여 데이터를 전송한다. 전송된 생체신호 데이터는 Monitoring device에 해당하는 PDA에서 간단한 응급상황 판단 알고리즘을 수행하고 데이터를 ECMR로전송한다. ECMRe 전송된 데이터를 자동 분석하여 응급상황 등을 사용자의 PDA 또는 응급구조센터로 연결한다.

대상 데이터

또한 땀이나 물에도 피부와의 밀착력이 유 지되면서 탈부착이 용이하며 세탁이 가능하여 반복 사용이 가능하다. 그리고 한국화학시험연구원 피부 자극테스트(ISO 10993-10, 5.2)에서 자극지수 0.0으 로 판정되어 비자극성 물질로 인정받았다(Report No:2005-tbk-000110). 따라서 장시간의 착용에도 피 부 트러블 없이 밀착하여 일상생활에서의 인체의 움 직임에 의한 노이즈를 최소화시킬 것으로 기대된다.
본 연구에 사용된 실리콘 겔은 최근 유행하고 있는 끈 없는 브래지어의 안쪽에 도포된 실리콘 겔로 실리 콘의 자체의 접착력만으로 피부와의 밀착을 유지할 수 있다. 또한 땀이나 물에도 피부와의 밀착력이 유 지되면서 탈부착이 용이하며 세탁이 가능하여 반복 사용이 가능하다.
방법을 제안하였다. 본 연구에서 사용한 실리콘 겔은 자체 밀착력, 세탁성, 재사용성을 가지고 있어 직물전극과 피부의 밀착성은 물론 세탁성도 부여할 수 있다. 또한 사용한 실리콘은 피부에 비자 극성인 물질이기 때문에 연속적인 장시간의 심전도 측정도 가능하다.
본 연구에서는 봉제를 통하여 심전도 측정용 직물 전극을 의복과 일체화시킨 후, 실리콘 겔을 이용하여 피부와의 밀착성을 유지시키는 방법을 제안하였다. 실리콘 겔은 TE701(Taejong E.S.T. co.)을 사용하였다. 실리콘 겔은 열경화 2액형으로 Part A와 Part B를 1:1의 중량비로 혼합하여 균일하게 교반하였다.

성능/효과

1) 핀턱의 생체신호 전송선로를 구성하는 전기 전도성 실사이의 접촉 및 외부 접촉에 의해 생기는 노이즈를 최소화하기 위한 절연방법을 전기전도성 실에 폴리에스테르 사를 피복하여 제직하였다. 이 방법으로 만들어진 전송선로는 나선 상태의 전기 전도 성실이 피부의 땀과 같은 분비물에 의한 노이즈 발생을 줄이고, 마찰에 의한 피부 트러블, 미세한 금속 섬유의 탈락을 개선하였다.
3) 본 연구에서 제안하는 일체화 방법을 활용하여 만들어진 ECG 측정용 의복을 착용하고 생체신호를 측정한 결과, 정지된 자세는 물론 운동시에도 선명한 심전도의 대표적인 파형을 측정할 수 있었다. 또한 생체신호 측정기기의 통합 및 실리콘 겔에 의한 불쾌감을 전혀 없는 것으로 평가되었으며, 심전도 측정 전극은 외관상 전혀 인식할 수 없었으며, 전송선로는 화려한 장식선으로 이용하여 패션성을 부여하였다.
개발한 ECG 측정용 의복을 5명의 여성에게 착용시킨 후 심전도 측정장치와 실리콘 겔에 대한 이물감 등을 조사하였으나, 5명 모두 착용 직후부터 모두 심전도 측정장치 및 실리콘 겔에 의한 불쾌감을 전혀 인식할 수 없다고 평가하였다. 또한 그 중 한 명의 피험자를 대상으로부터 생체신호(ECG)의 QRS 파형의 모형을 통하여 본 의복의 효용성을 일차적으로 검토하였다.
또한 생체신호 측정기기의 통합 및 실리콘 겔에 의한 불쾌감을 전혀 없는 것으로 평가되었으며, 심전도 측정 전극은 외관상 전혀 인식할 수 없었으며, 전송선로는 화려한 장식선으로 이용하여 패션성을 부여하였다.
폴리에스테르 사를 피복하여 제직하였다. 이 방법으로 만들어진 전송선로는 나선 상태의 전기 전도 성실이 피부의 땀과 같은 분비물에 의한 노이즈 발생을 줄이고, 마찰에 의한 피부 트러블, 미세한 금속 섬유의 탈락을 개선하였다. 전자기기의 일반적인 커넥터 규격과 동일하도록 설계하여 다양한 영역에서 활용이 가능하였다.
피험자가 움직였을 때에는 정지된 자세와 비교하여 약간의 노이즈가 발생하기는 하였으나 운동 시에도 QRS 파형이 성공적으로 나타났다. 이러한 파형은 본 연구에서 제안하는 세폭직물을 이용한 전송선로의 절연과 실리콘 겔을 이용한 직물전극의 피부밀착성 향상의 효과를 일차적으로 입증한 것이 라고 보여 진다.
용이하게 하는 방법을 제안하였다. 이를 활용하여 심전도 측정의 안정성과 효율성이 향상된 u-헬스케 어용 ECG 측정용 의복을 개 발하였다. 구체적인 결과를 요약하면 다음과 같다.
위는 정지된 자서], 아래는 움직임이 수반된 자세에서의 QRS파형을 나타낸다. 피험자가 움직였을 때에는 정지된 자세와 비교하여 약간의 노이즈가 발생하기는 하였으나 운동 시에도 QRS 파형이 성공적으로 나타났다. 이러한 파형은 본 연구에서 제안하는 세폭직물을 이용한 전송선로의 절연과 실리콘 겔을 이용한 직물전극의 피부밀착성 향상의 효과를 일차적으로 입증한 것이 라고 보여 진다.

후속연구

54 mm가 되도록 설계하였다. 그 결과, 나선의 전도성 실에 절연성을 부여하였을 뿐만 아니라 다양한 용도의 측정기기와 의복을 일체시킬 수 있어 광범위한 영역에서 활용이 가능할 것으로 기대된다. 또한 폴리에스테르사로 피복되어 있어 전도성 실과 피부의 마찰, 미세한 금속섬유의 탈락을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 나선상태의 전도성 실보다 표면특성이 부드러워 곡선 핀턱의 터널에서의 자유도 역시 향상시킬 것으로 기대된다.
0으 로 판정되어 비자극성 물질로 인정받았다(Report No:2005-tbk-000110). 따라서 장시간의 착용에도 피 부 트러블 없이 밀착하여 일상생활에서의 인체의 움 직임에 의한 노이즈를 최소화시킬 것으로 기대된다. 또한 가벼 운 물세탁이 가능하여 반복적 인 사용이 가능하여 환경친화적이다.
그 결과, 나선의 전도성 실에 절연성을 부여하였을 뿐만 아니라 다양한 용도의 측정기기와 의복을 일체시킬 수 있어 광범위한 영역에서 활용이 가능할 것으로 기대된다. 또한 폴리에스테르사로 피복되어 있어 전도성 실과 피부의 마찰, 미세한 금속섬유의 탈락을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 나선상태의 전도성 실보다 표면특성이 부드러워 곡선 핀턱의 터널에서의 자유도 역시 향상시킬 것으로 기대된다.
본 연구에서 개선한 위의 방법론을 바탕으로 앞으로 여러 명의 피험자에 대하여실증적인 심전도 측정연구를 수행하면서 개선점을 계속 발굴한다면 합리적인 가격의 생체신호 측정용 의복의 실용화를 가속화시켜 u-health 관련 의류제품의 생산발전에 실질적으로 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
그러나 핀턱 전송선로를 적용시킨 생체신호 측정용 의복을 u-헬스케어용으로 실용화시키기 위해서는 전송선로 내부의 전도성 실에 절연성이 요구된다. 본 연구에서 목적으로 하는 ECG 측정용 의복의 경우, 장시간 착용을 전제로 하는 언더웨어의 개념이므로 피부로부터의 노 폐물, 발한 등에 의한 영향을 차단하고 전송선로와 다른 기기를 연결하는 과정에서 나선(naked electric wire) 상태 인 전도성 실끼 리의 접촉에 의한 전송에 러를 방지 하기 위하여 절연성 소재를 이용한 피복이 요구되었다. 따라서 본 연구에서는 선행연구에서의 곡선의 핀턱을 발전시켜 절연성을 갖는 전송선로를 제안하기 위하여 핀턱에 삽입되는 나선상태인 전도성 실을 경사로 하는 세폭직 물을 개 발하였다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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