KR20230000963A

KR20230000963A - 개선된 피부 접촉 생리학적 측정을 위한 열 작동식 전극

Info

Publication number: KR20230000963A
Application number: KR1020220071955A
Authority: KR
Inventors: 빅토리아 엠. 파웰; 알리 모인
Original assignee: 애플 인크.
Priority date: 2021-06-25
Filing date: 2022-06-14
Publication date: 2023-01-03
Also published as: EP4108172A1; US20220409137A1; JP7510462B2; US12239462B2; JP2023004907A; CN115517648A

Abstract

피부 접촉 생물학적 측정을 위한 디바이스는 피부 접촉을 통한 신호 전송을 가능하게 하는 하나 이상의 전극들, 및 전극 대 피부 임피던스(ESI)를 조정하기 위해 하나 이상의 전극들에 결합된 제어 메커니즘을 포함한다. 제어 메커니즘은 열 액추에이터를 사용하여 ESI 조정을 구현하도록 구성된다.

Description

개선된 피부 접촉 생리학적 측정을 위한 열 작동식 전극{THERMALLY ACTUATED ELECTRODES FOR IMPROVED SKIN-CONTACT PHYSIOLOGICAL MEASUREMENTS}

본 설명은 대체적으로 센서 기술에 관한 것으로, 더 상세하게는, 개선된 피부 접촉 생리학적 측정을 위한 열 작동식 전극에 관한 것이다.

생리학적 매개변수는 일반적으로 검출 가능한 전기 신호를 제공하기 위해 피부 접촉 전극을 이용하는 아날로그 또는 디지털 디스플레이를 갖는 전자 디바이스를 사용하여 측정된다. 전극은 금속과 같은 전도성 재료로 제조된다. 접촉 전극에 의존하는 생물학적 측정의 예는 근전도검사(EMG: electromyography), 안전위도검사(EOG: electrooculography), 뇌전도(EEG: electroencephalogram), 심전도(ECG: electrocardiogram), 체온, 혈압, 심박수 측정 등이다. 피부 접촉 생리학적 측정에서, 피부 접촉의 품질은 결과의 정확도에 상당히 영향을 미칠 수 있다. 현재, 일부 피부 접촉 생리학적 측정에서, 피부 전극 접촉 임피던스로도 알려진, 피부와 전극 사이의 임피던스를 제어하기 위해 전기 전도성 겔이 전극에 적용된다. 접촉 임피던스는 커패시터 및 하나 이상의 저항기와 같은 전기 요소로 모델링될 수 있다.

본 기술의 특정 특징들은 첨부된 청구항들에 제시된다. 그렇지만, 설명을 위해, 본 기술의 여러 실시예가 이하의 도면에서 제시된다.
도 1a 및 도 1b는 본 기술의 하나 이상의 양태에 따른, 개선된 피부 접촉을 위한 활성화된 전극을 갖는 디바이스의 예의 구조 및 동작 상태를 예시하는 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 본 기술의 하나 이상의 양태에 따른, 개선된 피부 접촉을 위한 활성화된 전극을 갖는 디바이스의 예의 구조 및 동작 상태를 예시하는 도면이다.
도 3a, 도 3b, 도 3c 및 도 3d는 본 기술의 하나 이상의 양태에 따른, 개선된 피부 접촉을 위한 활성화된 전극의 예시적인 응용을 예시하는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 기술의 하나 이상의 양태에 따른, 대응하는 전기 회로 모델과 함께 개선된 피부 접촉을 위한 활성화된 전극을 갖는 디바이스의 예를 예시하는 도면이다.
도 5는 본 기술의 하나 이상의 양태가 구현될 수 있는 무선 통신 디바이스를 예시하는 블록 다이어그램이다.

아래에 제시되는 상세한 설명은 본 기술의 다양한 구성들에 대한 설명으로 의도되며 본 기술이 실시될 수 있는 유일한 구성들을 나타내는 것으로 의도되지 않는다. 첨부된 도면은 본 명세서에 포함되고, 상세한 설명의 일부를 구성한다. 상세한 설명은 본 기술의 완전한 이해를 제공하는 목적을 위한 특정 상세사항들을 포함한다. 그렇지만, 본 기술은 본 명세서에서 제시된 특정 세부 사항으로 제한되지 않으며, 특정 세부 사항 중 하나 이상 없이 실시될 수 있다. 일부 경우에, 본 기술의 개념을 모호하게 하는 것을 피하기 위해, 구조체 및 컴포넌트가 블록 다이어그램 형태로 도시된다.

본 기술은 대체적으로 피부 접촉 생물학적 측정을 위한 디바이스에 관한 것이다 일부 구현예에서, 개시된 디바이스는 피부 접촉을 통한 신호 전송을 가능하게 하는 하나 이상의 전극, 및 전극에 결합되어 전극 대 피부 임피던스(electrode-to-skin impedance, ESI)를 조정하는 제어 메커니즘을 포함한다. 제어 메커니즘은 아래에서 논의되는 바와 같이, ESI 조정을 구현하기 위해 전기 활성화를 적용할 수 있다.

하나 이상의 구현예에서, 본 기술의 장치는 프로세서, 및 디바이스 상에 장착되고 제어 메커니즘에 결합된 하나 이상의 전극을 포함한다. 제어 메커니즘은 프로세서에 의해 활성화 가능하고, 국소 피부 표면의 다양한 윤곽으로 원하는 전극 대 피부 압력을 유지함으로써 ESI를 조정할 수 있다.

일부 구현예에서, 본 기술에 따른 시스템은 휴대용 통신 디바이스, 및 휴대용 통신 디바이스에 통신 가능하게 결합된 디바이스를 포함한다. 디바이스는 하나 이상의 전극, 및 사용자 피부 표면의 다양한 윤곽으로 원하는 전극 대 피부 압력을 유지하기 위해 열 액추에이터를 사용함으로써 ESI를 조정하도록 하나 이상의 전극에 결합된 제어 메커니즘을 포함한다. 일부 양태에서, 열 액추에이터는 고체 재료의 열 팽창 및 수축을 통해 열 에너지를 기계적 에너지로 변환할 수 있다. 열 액추에이터의 예는 형상 기억 합금(shape memory alloy, SMA) 액추에이터, 고온-저온-아암(hot-and-cold-arm) 액추에이터, 및 바이모르프(bimorph) 유형 액추에이터를 포함한다. 형상 기억 합금은, 예를 들어, 니켈-티타늄 합금으로 제조될 수 있다. 고온-저온-아암 액추에이터는 재료의 미세 구조에서의 비대칭 열 팽창에 기초한다. 바이모르프 유형 액추에이터는 이종 재료의 2개 이상의 층으로 구성될 수 있고, 이종 재료의 열팽창 계수(CTE)의 차이에 기초하여 동작할 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 기술의 하나 이상의 양태에 따른, 개선된 피부 접촉을 위한 활성화된 전극을 갖는 디바이스(100)의 예의 구조 및 동작 상태를 예시하는 도면이다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 디바이스(100)는 전극(102), 스프링(104), 피봇(P)을 통해 함께 결합된 2개의 강성 바(106)(106-1, 106-2), 및 열 액추에이터(110)(이하, 액추에이터(110))를 포함한다. 액추에이터(110)는 지점들(A, B)에서 강성 바들(106)에 결합되고, 스프링(104)은 지점(C)에서 강성 바(106-1)에 결합되고 고정 위치(D)에 결합된다. 액추에이터(110)의 길이는 열의 적용으로 변경될 수 있다. 액추에이터(110)의 길이의 변화는 전극(102)의 이동을 야기할 수 있다. 예를 들어, 도 1b에 도시된 바와 같이, 액추에이터(110)의 수축은 축(112)의 방향으로 전극(102)을 당길 수 있다. 이는, 전극(102)이 생물학적 측정 시스템의 일부일 때, 전극(102)과 인접한 표면, 예컨대 피부 표면 사이의 원하는 압력을 유지할 수 있다.

뇌전도(EEG)의 측정과 같은 생물학적 측정은 웨어러블 기술 공간에서 관심이 커지는 영역이다. (전도성 겔 없이) 건식 전극을 사용하여 측정을 수행하는 것은 판독치의 신호 대 잡음비(SNR)를 손상시키는 다수의 문제를 제시한다. 이들 측정에서의 중요한 목적은 ESI를 가능한 한 크게 감소시키는 것이다. 낮은 ESI에 대해 피부와 전극 사이의 양호한 초기 접촉이 필요하다. 또한, 모션 아티팩트(motion artifact)로 인한 신호 품질의 열화를 피하기 위해 양호한 전극 대 피부(contact-to-skin) 접촉이 유지되어야 한다. 본 기술의 일부 구현예에 따르면, 디바이스(100)에서, 액추에이터(110)는 전극 대 피부 접촉력(또는 압력)을 증가시키기 위해 SMA 또는 다른 액추에이터를 사용하여 실현될 수 있다. 증가된 접촉력은 복합체와 인간 집단의 분포에 걸쳐 제시될 수 있는 다양한 피부 윤곽 사이에서 초기 ESI를 감소시킨다. 또한, 증가된 접촉력은 마찰력의 증가된 보유력으로 인해 측정 동안 접촉이 유지될 수 있게 한다. 이는 또한, 필요할 때 전극이 트리거될 수 있게 하여, 측정이 수행되고 있지 않을 때 높은 압력 지점을 회피한다. SMA는 니켈-티타늄 합성물일 수 있으며, 그의 전이 온도로 가열될 때 수축하는 근육처럼 작용한다. SMA의 이러한 재료 특성은 그것을 마이크로-액추에이터로서 우수한 후보로 만든다. SMA 액추에이터는 유리한 특징을 갖는데, 예를 들어, 이는 가요성이고(복잡한 표면에 장착될 수 있음), 사용하기에 간단하고 적은 부피를 갖는다. 최근의 연구 결과는, 하프늄(Hf) 및 지르코늄(Zr)의 첨가가 SMA에 더 넓은 변환 온도 범위 및 더 큰 치수 안정성을 제공할 수 있음을 보여준다.

도 2a 및 도 2b는 본 기술의 하나 이상의 양태에 따른, 개선된 피부 접촉을 위한 활성화된 전극을 갖는 디바이스(200)의 예의 구조 및 동작 상태를 예시하는 도면이다. 도 2a는 디바이스(200)가 피부(220)에 접촉하려고 시도하는 것을 도시한다. 디바이스(200)는 고체 아암(206)에 결합된 활성화 전극(202)을 가지며, 고체 아암(206)은 피봇(P)을 갖고 지점(B)에서 열 액추에이터(214)(이하, 액추에이터(214))에 결합된다. 액추에이터(214)는 지점들(A, C)에서 와이어들(212)에 결합되고, 와이어들(212)은 액추에이터(214)를 공급 전압(V+) 및 접지 전위(G)에 연결한다. 액추에이터(214)는 SMA 또는 다른 열 팽창-수축-기반 재료를 사용하여 구현될 수 있고, 디바이스(200)의 구조체의 일부를 형성하는 지지 재료(210) 내에 내장된다. 열 액추에이터의 예는 위에서 설명된 바와 같이, 고온-저온-아암 액추에이터 및 바이모르프 유형 액추에이터를 포함한다.

공급 전압(V+)은 액추에이터(214)를 통해 흐르며 액추에이터(214)의 수축을 야기하는 전류를 제공할 수 있고, 이는 고체 아암(206)에 힘의 삽입을 초래하고, 이는 이어서, 도 2b에 도시된 바와 같이 전극(202)을 피부(220)로 밀어내어, 양호한 전극-대-피부 접촉을 유지하는 결과를 초래한다,

도 3a, 도 3b, 도 3c 및 도 3d는 본 기술의 하나 이상의 양태에 따른, 개선된 피부 접촉을 위한 활성화된 전극의 예시적인 응용을 예시하는 도면이다. 도 3a는 개선된 피부 접촉을 위해 본 기술의 활성화된 전극을 사용함으로써 EEG 측정에 사용될 수 있는 어라운드 이어 헤드폰(around-the-ear headphone)을 도시한다.

도 3b는 개시된 활성화된 전극을 사용할 수 있는, 접촉 전극에 의해 혈압, 심박수 및/또는 심전도(ECG)와 같은 생물학적 측정을 실시하는 것이 가능한 스마트워치를 도시한다.

도 3c는 본 기술의 개시된 활성화된 전극을 사용함으로써 EEG 측정을 할 수 있게 하는 오버-디-이어 헤드폰(over-the-ear headphone)을 도시한다.

도 3d는 본 기술의 활성화된 전극을 사용함으로써 하나 이상의 생물학적 측정을 할 수 있게 하는 스마트 스케일과 같은 체성분 기구(body-composition instrument)를 도시한다.

도 4a는 본 기술의 하나 이상의 양태에 따른, 대응하는 전기 회로 모델(430)과 함께 개선된 피부 접촉을 위한 활성화된 전극을 갖는 디바이스(410)의 예를 예시하는 도면이다. 디바이스(410)는 피부(420)와 접촉하는 것으로 도 4a에 도시되어 있다. 디바이스(410)는 본 기술의 하나 이상의 활성화된 전극을 갖는 도 3a에 도시된 디바이스와 구조적으로 유사할 수 있다. 전극 대 피부 접촉은 전기 회로 모델(430)로 모델링된 ESI를 갖는다.

도 4b는 반전지 전위차(half-cell potential difference)(E_hc)에 연결된 커패시터(C_d) 및 저항기(R_d)를 포함하는 병렬 연결된 서브회로와 직렬로 연결된 저항(R_s)을 포함하는 전기 회로(430)를 도시한다. 기준선 드리프트 및 신호 왜곡을 감소시키기 위해 활성 전극과 기준 전극 사이의 반전지 전위차가 최소화되어야 한다. 활성 전극은 신체로부터 신호를 수신하는 피부 위치에 연결되고, 기준 전극은 신체 상의 기준 위치를 덮는 피부 위치에 연결된다. 본 기술의 활성화된 전극은 ESI를 감소시키는 것을 돕고, 따라서 신호 품질을 개선한다.

도 5는 본 기술의 하나 이상의 양태가 구현될 수 있는 무선 통신 디바이스(500)를 예시하는 블록 다이어그램이다. 하나 이상의 구현예에서, 무선 통신 디바이스(500)는 개선된 피부 접촉을 위한 활성화된 전극을 포함하는 본 기술의 디바이스를 호스팅하는 스마트워치이다. 무선 통신 디바이스(500)는 무선 주파수(RF) 안테나(510), 듀플렉서(512), 수신기(520), 송신기(530), 기저대역 프로세싱 모듈(540), 메모리(550), 프로세서(560), 로컬 발진기 생성기(local oscillator generator, LOGEN)(570), 및 디스플레이(580)를 포함할 수 있다. 본 기술의 다양한 실시예에서, 도 5에 표현된 블록들 중 하나 이상은 하나 이상의 반도체 기판 상에 통합될 수 있다. 예를 들어, 블록들(520 내지 570)은 단일 칩 또는 칩 상의 단일 시스템으로 실현될 수 있거나, 또는 멀티칩 칩셋으로 실현될 수 있다.

수신기(520)는 RF 안테나(510)로부터 신호를 수신하고 프로세싱하도록 동작 가능할 수 있는 적합한 로직 회로부 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 수신기(520)는, 예를 들어, 수신된 무선 신호를 증폭 및/또는 하향 변환하도록 동작 가능할 수 있다. 본 기술의 다양한 실시예에서, 수신기(520)는 수신된 신호에서 잡음을 제거하도록 동작 가능할 수 있고, 넓은 범위의 주파수에 걸쳐 선형일 수 있다. 이러한 방식으로, 수신기(520)는 다양한 무선 표준, 예컨대 Wi-Fi, WiMAX, 블루투스, 및 다양한 셀룰러 표준에 따른 신호를 수신하기에 적합할 수 있다. 본 기술의 다양한 실시예에서, 수신기(520)는 임의의 톱니 음향파(saw-tooth acoustic wave, SAW) 필터를 사용하지 않을 수 있고 큰 커패시터 및 인덕터와 같은 오프-칩 개별 컴포넌트를 거의 또는 전혀 사용하지 않을 수 있다.

송신기(530)는 신호를 프로세싱하여 RF 안테나(510)로부터 송신하도록 동작 가능할 수 있는 적합한 로직 회로부 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 송신기(530)는, 예를 들어, 기저대역 신호를 RF 신호로 상향 변환하고 RF 신호를 증폭하도록 동작 가능할 수 있다. 본 기술의 다양한 실시예에서, 송신기(530)는 다양한 무선 표준에 따라 프로세싱된 기저대역 신호를 상향 변환하여 증폭하도록 동작 가능할 수 있다. 그러한 표준들의 예들은 Wi-Fi, WiMAX, 블루투스, 및 다양한 셀룰러 표준들을 포함할 수 있다. 본 기술의 다양한 실시예에서, 송신기(530)는 하나 이상의 전력 증폭기에 의한 추가 증폭을 위한 신호를 제공하도록 동작 가능할 수 있다.

듀플렉서(512)는 수신기(520)의 포화 또는 수신기(520)의 부품의 손상을 회피하고 수신기(520)의 하나 이상의 설계 요구사항을 완화시키기 위해 송신 대역에서의 격리를 제공할 수 있다. 게다가, 듀플렉서(512)는 수신 대역에서의 잡음을 감쇠시킬 수 있다. 듀플렉서(512)는 다양한 무선 표준의 다수의 주파수 대역에서 동작 가능할 수 있다.

기저대역 프로세싱 모듈(540)은 기저대역 신호의 프로세싱을 수행하도록 동작 가능할 수 있는 적합한 로직, 회로부, 인터페이스, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 기저대역 프로세싱 모듈(540)은, 예를 들어, 수신된 신호를 분석할 수 있고 수신기(520)와 같은 무선 통신 디바이스(500)의 다양한 컴포넌트를 구성하기 위한 제어 및/또는 피드백 신호를 생성할 수 있다. 기저대역 프로세싱 모듈(540)은 하나 이상의 무선 표준에 따라 데이터를 인코딩, 디코딩, 트랜스코딩, 변조, 복조, 암호화, 복호화, 스크램블링, 디스크램블링, 및/또는 다른 방식으로 프로세싱하도록 동작 가능할 수 있다.

프로세서(560)는 무선 통신 디바이스(500)의 데이터의 프로세싱 및/또는 동작의 제어를 가능하게 할 수 있는 적합한 로직, 회로부, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 프로세서(560)는 무선 통신 디바이스(500)의 다양한 다른 부분에 제어 신호를 제공하게 할 수 있다. 프로세서(560)는 또한, 무선 통신 디바이스(500)의 다양한 부분들 사이에서의 또는 중에서의 데이터의 전달을 제어할 수 있다. 추가적으로, 프로세서(560)는 무선 통신 디바이스(500)의 동작을 관리하기 위해 운영 체제의 구현을 가능하게 하거나 다른 방식으로 코드를 실행할 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 프로세서(560)는 액추에이터(예를 들어, 도 2a의 214)를 통과하는 전류의 양을 제어함으로써 제어 메커니즘의 동작을 제어하는 데 사용될 수 있다. 프로세서(560)는 전극으로부터 수신된 신호(예를 들어, 도 2의 202)를 추가로 프로세싱할 수 있다.

메모리(550)는 수신된 데이터, 생성된 데이터, 코드, 및/또는 구성 정보와 같은 다양한 유형의 정보의 저장을 가능하게 할 수 있는 적합한 로직, 회로부, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. 메모리(550)는, 예를 들어, RAM, ROM, 플래시, 및/또는 자기 저장소를 포함할 수 있다. 본 기술의 다양한 실시예에서, 메모리(550)에 저장된 정보는 수신기(520) 및/또는 기저대역 프로세싱 모듈(540)을 구성하기 위해 이용될 수 있다.

LOGEN(570)은 하나 이상의 주파수의 하나 이상의 발진 신호를 생성하도록 동작 가능할 수 있는 적합한 로직, 회로부, 인터페이스, 및/또는 코드를 포함할 수 있다. LOGEN(570)은 디지털 신호 및/또는 아날로그 신호를 생성하도록 동작 가능할 수 있다. 이러한 방식으로, LOGEN(570)은 하나 이상의 클록 신호 및/또는 사인파 신호를 생성하도록 동작 가능할 수 있다. 주파수 및 듀티 사이클과 같은 발진 신호의 특성은, 예를 들어, 프로세서(560) 및/또는 기저대역 프로세싱 모듈(540)로부터의 하나 이상의 제어 신호에 기초하여 결정될 수 있다.

동작 중에, 프로세서(560)는 그에 따라 신호를 수신하는 것이 요구되는 무선 표준에 기초하여 무선 통신 디바이스(500)의 다양한 컴포넌트를 구성할 수 있다. 무선 신호는 RF 안테나(510)를 통해 수신되고, 증폭되며, 수신기(520)에 의해 하향 변환될 수 있다. 기저대역 프로세싱 모듈(540)은 기저대역 신호의 잡음 추정 및/또는 잡음 제거, 디코딩, 및/또는 복조를 수행할 수 있다. 이러한 방식으로, 수신된 신호 내의 정보가 적절히 복구되고 이용될 수 있다. 예를 들어, 정보는 무선 통신 디바이스의 사용자에게 제시될 오디오 및/또는 비디오, 메모리(550)에 저장될 데이터, 및/또는 무선 통신 디바이스(500)의 동작에 영향을 주고/주거나 동작을 가능하게 하는 정보일 수 있다. 기저대역 프로세싱 모듈(540)은 다양한 무선 표준에 따라 송신기(530)에 의해 송신될 오디오, 비디오, 및/또는 제어 신호에 대해 변조, 인코딩, 및 다른 프로세싱을 수행할 수 있다.

일부 양태에서, 개시된 디바이스는 피부 접촉을 통한 신호 전송을 가능하게 하는 하나 이상의 전극, 및 전극에 결합되어 ESI를 조정하는 제어 메커니즘을 포함한다. 제어 메커니즘은 아래에서 논의되는 바와 같이, ESI 조정을 구현하기 위해 전기 활성화를 적용할 수 있다.

일부 다른 양태에서, 본 기술의 장치는 프로세서, 및 디바이스 상에 장착되고 제어 메커니즘에 결합된 하나 이상의 전극을 포함한다. 제어 메커니즘은 프로세서에 의해 활성화 가능하고, 국소 피부 표면의 다양한 윤곽으로 원하는 전극 대 피부 압력을 유지함으로써 ESI를 조정할 수 있다.

또 다른 양태에서, 본 기술에 따른 시스템은 휴대용 통신 디바이스, 및 휴대용 통신 디바이스에 통신 가능하게 결합된 디바이스를 포함한다. 디바이스는 하나 이상의 전극, 및 피부 표면의 다양한 윤곽으로 원하는 전극 대 피부 압력을 유지하기 위해 열 액추에이터를 사용함으로써 ESI를 조정하도록 하나 이상의 전극에 결합된 제어 메커니즘을 포함한다.

이전의 설명은 당업자가 본 명세서에 설명된 다양한 양태들을 실시할 수 있게 하기 위해 제공된다. 이러한 양태들에 대한 다양한 변형들은 당업자들에게 용이하게 명백할 것이며, 본 명세서에 정의된 일반적인 원리들은 다른 양태들에 적용될 수 있다. 따라서, 청구항들은 본 명세서에 도시된 양태들로 제한되는 것으로 의도되지 않고, 언어 청구항들에 부합하는 전체 범위를 부여받아야 하며, 여기서 단수 요소에 대한 언급은 특별히 그렇게 서술되지 않는 한 "오직 하나만"을 의미하는 것으로 의도되지 않고, 오히려 "하나 이상"을 의미하는 것으로 의도된다. 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, "일부"라는 용어는 하나 이상을 지칭한다. 남성 대명사(예를 들면, 그의)는 여성 및 중성(예를 들어, 그녀의 및 그것의)을 포함하고, 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 표제들 및 부제들은, 존재하는 경우, 편의를 위해서만 사용되며 본 개시를 제한하지 않는다.

서술어들 "~ 하도록 구성된", "~ 하도록 동작 가능한", 및 "~ 하도록 프로그래밍된"은 대상에 대한 임의의 특정한 명확한 또는 불명확한 수식을 암시하지 않고, 오히려 상호 교환가능하게 사용되는 것으로 의도된다. 예를 들어, 동작 또는 컴포넌트를 모니터링 및 제어하도록 구성된 프로세서는 또한 동작을 모니터링 및 제어하도록 프로그래밍된 프로세서 또는 동작을 모니터링 및 제어하도록 동작가능한 프로세서를 의미할 수 있다. 마찬가지로, 코드를 실행하도록 구성된 프로세서는 코드를 실행하도록 프로그래밍되거나 코드를 실행하도록 동작가능한 프로세서로서 해석될 수 있다.

"양태"와 같은 문구는 그러한 양태가 본 기술에 필수적이라거나 또는 그러한 양태가 본 기술의 모든 구성에 적용된다는 것을 암시하지 않는다. 양태와 관련된 개시내용은 모든 구성들 또는 하나 이상의 구성들에 적용될 수 있다. "양태"와 같은 문구는 하나 이상의 양태들을 지칭할 수 있고 그 반대의 경우도 마찬가지이다. "구성"과 같은 문구는 그러한 구성이 본 기술에 필수적이라거나 또는 그러한 구성이 본 기술의 모든 구성들에 적용된다는 것을 암시하지 않는다. 구성과 관련된 개시내용은 모든 구성들 또는 하나 이상의 구성들에 적용될 수 있다. "구성"과 같은 문구는 하나 이상의 구성들을 지칭할 수 있고 그 반대의 경우도 마찬가지이다.

"예시적인"이라는 단어는 본 명세서에서 "예 또는 예시로서 역할하는"을 의미하기 위해 사용된다. 본 명세서에서 "예시적인"으로 기술된 임의의 양태 또는 설계는 반드시 다른 양태들 또는 설계들에 비해 바람직하거나 유리한 것으로 해석되어야 하는 것은 아니다.

본 기술 분야의 통상의 기술자에게 알려져 있거나 추후에 알려지게 될 본 개시내용 전반에 걸쳐 설명된 다양한 양태들의 요소들에 대한 모든 구조적 및 기능적 등가물들은 참조에 의해 본 명세서에 명시적으로 포함되며 청구항들에 의해 포괄되는 것으로 의도된다. 더욱이, 본 명세서에 개시된 어떠한 것도 그러한 개시가 청구항들에 명시적으로 언급되었는지 여부에 관계없이 일반 대중에 공개된 것으로 의도되지 않는다. 어떠한 청구항 요소도, 그 요소가 "~을 위한 수단"이라는 문구를 사용하여 명시적으로 언급되어 있지 않거나 또는 방법 청구항의 경우에 요소가 "~을 위한 단계"라는 문구를 사용하여 언급되지 않는 한, 35 U.S.C. §112의 제6 단락의 규정에 따라 해석되어서는 안된다. 게다가, 용어 "포함한다(include)", "갖는다(have)" 등이 상세한 설명 또는 청구항들에서 사용되는 한, 그러한 용어는, "포함하다(comprise)"가 청구항에서 전이구로서 이용될 때 해석되는 바와 같이, 용어 "포함하다"와 유사한 방식으로 포함적인 것으로 의도된다.

Claims

피부 접촉 생물학적 측정을 위한 디바이스로서,
피부 접촉을 통한 신호 전송을 가능하게 하도록 구성된 하나 이상의 전극들; 및
상기 하나 이상의 전극들에 결합되고 전극 대 피부 임피던스(electrode-to-skin impedance, ESI)를 조정하도록 구성된 제어 메커니즘을 포함하고,
상기 제어 메커니즘은 열 액추에이터를 사용하여 상기 ESI 조정을 구현하도록 구성되는, 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 전극들은 추가적인 전도성 매체 없이 피부에 적용 가능한 건식 전극을 포함하는, 디바이스.
제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 전극들은 생체 신호 전극들을 포함하고, 상기 피부 접촉은 전도성 겔 없이 피부에 대한 접촉을 포함하는, 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 제어 메커니즘은 상기 하나 이상의 전극들을 앞뒤로 이동시키도록 구성된 하나 이상의 강성 아암들, 스프링들 및 피봇들을 포함하는, 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 열 액추에이터는 열 팽창-수축-기반 액추에이터를 포함하는, 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 열 액추에이터는 형상 기억 합금을 포함하고, 상기 형상 기억 합금은 니켈-티타늄 합금을 포함하는, 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 열 액추에이터는 고온-저온-아암(hot-and-cold-arm) 액추에이터를 포함하는, 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 제어 메커니즘은 국소 피부 표면의 다양한 윤곽으로 원하는 전극 대 피부 압력을 유지함으로써 ESI 조정을 달성하도록 구성되는, 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 전극들은 심전도(ECG, electrocardiogram) 전극들을 포함하고, 상기 피부 접촉은 전도성 겔 없이 피부에 대한 접촉을 포함하는, 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 제어 메커니즘은 상기 피부 접촉 생물학적 측정 동안 상기 제어 메커니즘 동안 프로세서에 의해 활성화되도록 구성되는, 디바이스.
장치로서,
프로세서; 및
디바이스 상에 장착되고 제어 메커니즘에 결합된 하나 이상의 전극들을 포함하고,
상기 제어 메커니즘은 상기 프로세서에 의해 열적으로 작동되고,
상기 제어 메커니즘은 국소 피부 표면의 다양한 윤곽으로 원하는 전극 대 피부 압력을 유지함으로써 ESI를 조정하도록 구성되는, 장치.
제11항에 있어서, 상기 디바이스는 내장된 전극들을 갖는 스마트워치, 체성분 기구(body-composition instrument), 헤드 마운트형(head-mounted) 디바이스 또는 웨어러블 디바이스 중 하나를 포함하는, 장치.
제11항에 있어서, 상기 디바이스는 피부 접촉 생물학적 측정을 수행하도록 구성되고, 상기 피부 접촉 생물학적 측정은 상기 하나 이상의 전극들에 적용된 전도성 겔을 적용할 필요 없이 뇌전도(EEG: electroencephalogram) 측정, 근전도검사(EMG: electromyography) 측정 또는 ECG 측정을 포함하는, 장치.
제11항에 있어서, 상기 프로세서는 피부 접촉 생물학적 측정 동안 상기 제어 메커니즘을 활성화하도록 구성되는, 장치
제11항에 있어서, 상기 제어 메커니즘은 열 액추에이터를 추가로 포함하는 장치.
제11항에 있어서, 상기 열 액추에이터는 형상 기억 합금을 포함하고, 상기 형상 기억 합금은 니켈-티타늄 합금을 포함하는, 장치.
시스템으로서,
휴대용 통신 디바이스; 및
상기 휴대용 통신 디바이스에 통신 가능하게 결합된 디바이스를 포함하고,
상기 디바이스는,
하나 이상의 전극들; 및
상기 하나 이상의 전극들에 결합되고, 스킨 표면의 다양한 윤곽으로 원하는 전극 대 피부 압력을 유지하기 위해 열 액추에이터를 사용함으로써 ESI를 조정하도록 구성된 제어 메커니즘을 포함하는, 시스템.
제17항에 있어서, 상기 열 액추에이터는 열 팽창-수축-기반 액추에이터를 포함하는, 시스템.
제17항에 있어서, 상기 하나 이상의 전극들은 추가적인 전도성 매체 없이 피부에 적용 가능한 건식 전극을 포함하는, 디바이스.
제17항에 있어서, 상기 열 액추에이터는 형상 기억 합금을 포함하고, 상기 형상 기억 합금은 니켈-티타늄 합금을 포함하는, 디바이스.