KR100634524B1 - 체지방 측정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 체지방 측정을 원하는 인체 부위에 가변 주파수를 가지는 전류를 인가하여 인체 부위별 체지방 두께를 측정하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 그 장치는 소정의 범위의 가변 주파수를 가지는 전류를 발생시켜, 피검자가 측정을 원하는 인체 부위에 인가하는 전류발생부; 인가된 가변 주파수 전류에 응답하여 인체 부위에서 나타나는 전압을 검출하고, 주파수의 변화에 따른 검출 전압의 변화를 이용하여 인체 부위의 저항이 변화하는 주파수를 검출하는 검출부; 및 검출된 주파수를 이용하여 체지방층의 두께를 계산하는 체지방계산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 체지방을 측정하고자 하는 경우, 사용자가 측정을 원하는 인체 부위에 가변주파수를 가지는 전류를 인가하여 인체 부위별 체지방의 두께를 측정할 수 있도록 함으로써, 인체 모든 부위별로 건강 및 비만 관리를 할 수 있으며, 장소나 시간에 구애받지 아니하고 언제 어디서나 간편하게 체지방을 측정할 수 있다.

Description

체지방 측정 장치 및 방법{Apparatus and method for measuring fat}
도 1은 종래의 체지방 측정 방법을 나타내는 도면이다.
도 2는 인체를 5개의 대표 저항으로 표현한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 체지방 측정 장치의 전체적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 3의 전류발생부에 대한 실시예를 나타내는 상세 블록도이다.
도 5는 도 3의 검출부에 대한 실시예를 나타내는 상세 블록도이다.
도 6은 도 5의 주파수검출부에 대한 실시예를 나타내는 상세 블록도이다.
도 7a는 피부를 전기적으로 모델링(modeling)한 회로이다.
도 7b는 인가되는 전류의 주파수에 따른 도 7a의 회로의 어드미턴스(admittance) 값의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 8은 도 7a의 회로의 R1 값의 변화에 따른 어드미턴스의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 9는 가변주파수 전류를 이용한 체지방 측정 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 1의 검출부에 대한 제1실시예를 설명하기 위한 그래프이다.
도 11은 도 1의 검출부에 대한 제2실시예를 설명하기 위한 그래프이다.
도 12는 본 발명에 따른 체지방 측정 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 13은 도 12의 1320단계에 대한 실시예를 나타내는 상세 흐름도이다.
도 14는 도 12의 저항 변화 주파수를 검출하는 방법에 대한 제1실시예를 나타내는 상세 흐름도이다.
도 15는 도 12의 저항 변화 주파수를 검출하는 방법에 대한 제2실시예를 나타내는 상세 흐름도이다.
본 발명은 체지방 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 체지방 측정을 원하는 인체 부위에 가변 주파수를 가지는 전류를 인가하여 인체 부위별 체지방 두께를 측정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
신체를 구성하는 주요 성분은 수분, 단백질, 체지방(fat), 무기질의 4가지 성분으로 주로 구성되어있다. 이들 성분이 체중에서 차지하는 비율은 성별과 개인에 따라 다르나 대략 55:20:20:5이다. 이들 4가지 체성분은 체수분량으로부터 알 수 있다. 왜냐하면 단백질과 체수분은 근육을 형성하는 주성분으로 상호비례적인 관계를 가지고있다. 즉, 건강한 근육은 약 73%가 물로 되어있으며 나머지 27%가 단백질이다. 무기질은 주로 뼈를 형성하는 무게이며 뼈의 무게는 다시 근육량과 밀접한 관계를 가지고있다. 즉, 체수분량으로부터 단백질량과 무기질량을 구할 수 있 고, 체중으로부터 체수분량과 단백질량 그리고 무기질량을 빼어 체지방량을 구하게된다. 현재 체지방 측정에서 가장 많이 사용되는 방법은 생체전기 임피던스법(Bioelectrical Impedance Analysis, BIA)이며, 이외에도 수중 체밀도법, 컴퓨터 단층 촬영법 및 피하지방 두께 측정법 등이 있다.
생체전기 임피던스법은 체수분 량과 신체의 전기저항이 역비례 관계가 있는 점에 착안하여 체지방을 측정하는 방법이다. 생체전기 임피던스법은 측정이 단순하고 빠르면 비관혈적(non-invasive)이라는 장점이 있다. 인체에 약한 교류전류 전기신호를 보낼 때, 전기는 전도성이 높은 체수분을 따라 흐르게된다. 수분이 많고 적음에 따라 전기가 흐르는 통로의 넓고 좁음이 결정되는데, 이에 따른 측정치가 생체 임피던스(Bio-Impedance)이다. 생체 임피던스로부터 체성분을 산출하는 원리는, 먼저 인체에 50kHz의 주파수 대역에서 약 1mA의 미세한 교류전류를 흘려준다. 전류가 인체에 흐를 때, 인체 저항을 측정하고 이를 이용하여 체수분 량을 구한다. 체수분 량으로부터 단백질량과 무기질량을 구하고, 단백질량, 무기질량 및 체중을 이용하여 체지방 량을 구하게된다.
도 1은 종래의 체지방 측정 방법을 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하여 종래의 체지방 측정 장치의 동작에 대해 설명하기로 한다.
일반적으로 종래의 생체 전기 임피던스 법에 의한 체지방 측정 방법은, 도 2에 나타난 바와 같이 인체를 5가지 저항으로 구분하여 4전극 또는 8전극을 이용하여 전류를 인가해 체지방을 측정한다. 구체적으로는 도 1 (a)에 나타난 바와 같이 한쪽 팔(100)과 다리(105)에 전류를 인가하고, 인가된 전류에 응답하여 상기 팔 (110)과 다리(115) 사이에 나타나는 전압을 검출하여, 상기 전류와 전압간의 관계를 이용해 체지방을 측정한다. 또한, 다른 인체 부위의 체지방을 측정하기 위해서는, 도 1 (b)와 같이 양쪽 팔(120, 125)에 전류를 인가하고 상기 양쪽 팔(130, 135) 사이에 나타나는 전압을 검출하거나, 도 1 (c)와 같이 한쪽 팔(140)과 다리(145) 사이에 전류를 인가하고 양쪽 다리(150, 155)간 전압을 검출하거나, 도 1 (d)와 같이 한쪽 팔(160)과 다리(165) 사이에 전류를 인가하고 다른 쪽 팔(170)과 다리(175)간 전압을 검출하여 체지방을 측정할 수 있다.
상술된 바와 같이 종래의 체지방 측정 방법을 이용해 인체 특정 부위의 체지방을 측정하는 경우, 상기 도 2에서와 같은 5가지 인체 대표 저항 해당 부위의 체지방만을 측정할 수 있어, 복부, 가슴, 어깨 또는 팔뚝 등과 같이 최근 체지방 측정의 필요성이 많이 요구되는 특정 부위의 체지방은 측정할 수 없는 문제가 있었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 인체 특정 부위의 체지방을 측정함에 있어 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해, 체지방 측정을 원하는 인체 부위에 가변 주파수를 가지는 전류를 인가하여 인체 부위별 체지방 두께를 측정하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 체지방 측정 장치는, 소정의 범위의 가변 주파수를 가지는 전류를 발생시켜, 피검자가 측정을 원하는 인 체 부위에 상기 전류를 인가하는 전류발생부; 상기 인가된 가변 주파수 전류에 응답하여 상기 인체 부위에서 나타나는 전압을 검출하고, 상기 주파수의 변화에 따른 상기 검출 전압의 변화를 이용하여 상기 인체 부위의 저항이 변화하는 주파수를 검출하는 검출부; 및 상기 검출된 주파수를 이용하여 체지방층의 두께를 계산하는 체지방계산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 전류발생부는 소정의 범위의 가변 주파수를 가지는 전압을 발생시키는 전압발생부; 상기 발생된 전압을 가변 주파수 전류로 변환하는 변환부; 및 상기 변환된 가변 주파수 전류를 피검자가 측정을 원하는 인체 부위에 인가하는 전류인가부를 포함한다.
상기 검출부는 상기 인가된 가변 주파수 전류에 응답하여 상기 인체 부위에서 나타나는 전압을 검출하는 전압검출부; 상기 검출된 전압의 진폭과 위상을 검출하는 신호검출부; 상기 검출된 주파수 변화에 따른 진폭과 위상의 변화를 이용하여, 상기 인체 부위의 저항이 변화하는 주파수를 검출하는 주파수검출부를 포함하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 주파수검출부는 상기 검출된 진폭과 위상을 이용하여, 상기 가변 주파수에 대한 상기 인체 부위의 서셉턴스(susceptance)와 컨덕턴스(conductance)를 계산하는 어드미턴스계산부; 및 상기 계산된 주파수 변화에 따른 서셉턴스와 컨덕턴스의 변화를 이용하여, 상기 인체 부위의 저항이 변화하는 주파수를 검출하는 변화주파수검출부를 포함한다.
상기 변화주파수검출부는 상기 가변 주파수에 대한 서셉턴스와 컨덕턴스의 점들로 이루어진 곡선의 변곡점을 검출하는 변곡점검출부; 및 상기 검출된 변곡점에 해당하는 서셉턴스와 컨덕턴스를 가지는 주파수를 검출하는 변곡점주파수검출부를 포함하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 변화주파수검출부는 상기 계산된 서셉턴스와 컨덕턴스 중 제1, 2, 3 소정 주파수에 대한 서셉턴스와 컨덕턴스로 이루어진 3개의 점을 지나는 원의 방정식을 추출하는 제1추출부; 상기 계산된 서셉턴스와 컨덕턴스 중 제4, 5, 6 소정 주파수에 대한 서셉턴스와 컨덕턴스로 이루어진 3개의 점을 지나는 원의 방정식을 추출하는 제2추출부; 및 상기 추출된 원들의 교점을 구하여, 상기 교점에 해당하는 서셉턴스와 컨덕턴스를 가지는 주파수를 검출하는 교점검출부를 포함한다.
상기 변화주파수검출부는 상기 계산된 서셉턴스와 컨덕턴스 중 제7, 8, 9 소정 주파수에 대한 서셉턴스와 컨덕턴스로 이루어진 3개의 점을 지나는 원의 방정식을 추출하는 원추출부; 및 상기 가변 주파수 중 상기 추출된 원의 방정식을 만족시키지 못하는 서셉턴스와 컨덕턴스를 가지는 최소 주파수를 검출하는 최소주파수검출부를 포함하는 것이 바람직하다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 체지방 측정 방법은, (a) 소정의 범위의 가변 주파수를 가지는 전류를 발생시켜 피검자가 측정을 원하는 인체 부위에 인가하는 단계; (b) 상기 인가된 가변 주파수 전류에 응답하여 상기 인체 부위에서 나타나는 전압을 검출하는 단계; (c) 상기 주파수의 변화에 따른 상기 검출 전압의 변화를 이용하여, 상기 인체 부위의 저항이 변화하는 주파수를 검 출하는 단계; 및 (d) 상기 검출된 주파수를 이용하여 체지방층의 두께를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 (a)단계는 소정의 범위의 가변 주파수를 가지는 전압을 발생시키는 단계; 상기 발생된 전압을 가변 주파수 전류로 변환하는 단계; 및 상기 변환된 가변주파수 전류를 피검자가 측정을 원하는 인체 부위에 인가하는 단계를 포함한다.
상기 (c)단계는 (c1) 상기 검출된 전압의 진폭과 위상을 검출하는 단계; 및 (c2) 상기 검출된 주파수 변화에 따른 진폭과 위상의 변화를 이용하여, 상기 인체 부위의 저항이 변화하는 주파수를 검출하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 (c2)단계는 (c21) 상기 검출된 진폭과 위상을 이용하여, 상기 가변 주파수에 대한 상기 인체 부위의 서셉턴스와 컨덕턴스를 계산하는 단계; 및 (c22) 상기 주파수 변화에 따른 서셉턴스와 컨덕턴스의 변화를 이용하여, 상기 인체 부위의 저항이 변화하는 주파수를 검출하는 단계를 포함한다.
상기 (c22)단계는 상기 가변 주파수에 대해 계산된 서셉턴스와 컨덕턴스의 점들로 이루어진 곡선을 추출하는 단계; 상기 추출된 곡선의 변곡점을 검출하는 단계; 및 상기 검출된 변곡점에 해당하는 서셉턴스와 컨덕턴스를 가지는 주파수를 검출하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 (c22)단계는 상기 계산된 서셉턴스와 컨덕턴스 중 제1, 2, 3 소정 주파수에 대한 서셉턴스와 컨덕턴스로 이루어진 3개의 점을 지나는 원의 방정식을 추출하는 단계; 상기 계산된 서셉턴스와 컨덕턴스 중 제4, 5, 6 소정 주 파수에 대한 서셉턴스와 컨덕턴스로 이루어진 3개의 점을 지나는 원의 방정식을 추출하는 단계; 상기 추출된 2개의 원의 교점을 계산하는 단계; 및 상기 계산된 교점에 해당하는 서셉턴스와 컨덕턴스를 가지는 주파수를 검출하는 단계를 포함한다.
상기 (c22)단계는 상기 계산된 서셉턴스와 컨덕턴스 중 제7, 8, 9 소정 주파수에 대한 서셉턴스와 컨덕턴스로 이루어진 3개의 점을 지나는 원의 방정식을 추출하는 단계; 상기 계산된 서셉턴스와 컨덕턴스 중 소정의 시험 주파수에 대한 서셉턴스와 컨덕턴스가 상기 추출된 원의 방정식을 만족시키는지 확인하는 단계; 및 상기 확인 결과, 상기 추출된 원의 방정식이 만족되지 않을 때까지 상기 시험 주파수를 소정의 값만큼 씩 증가시키면서 상기 확인하는 단계를 반복하여, 상기 원의 방정식을 만족시키지 않는 주파수를 검출하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 체지방 측정 방법은 바람직하게는 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 체지방 측정 장치 및 방법에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 체지방 측정 장치의 전체적인 구성을 블록도로 도시한 것이다. 도시된 체지방 측정 장치(300)는 전류발생부(310), 검출부(320) 및 체지방계산부(330)를 포함하여 이루어진다. 도시된 체지방 측정 장치의 동작을 도 12에 도시된 체지방 측정 방법을 나타내는 흐름도와 결부시켜 설명하기로 한다.
상기 전류발생부(310)는 소정의 범위에서 변하는 가변 주파수를 가지는 전류를 생성하여(1200단계), 사용자가 측정하기 원하는 인체 부위에 인가한다(1210단계). 상기 주파수가 변화하는 범위는 수 khz부터 수 GHz까지의 범위를 가지는 것이 바람직하며, 상기 측정 부위는 인체의 모든 부위가 될 수 있다. 도 4는 도 3의 전류발생부(310)에 대한 실시예를 나타내는 상세 블록도로서, 상기 전류발생부(310)는 전압발생부(400), 변환부(410) 및 전류인가부(420)를 포함하여 이루어진다. 도 4를 참조하여 상기 전류발생부(310)의 동작을 상세히 설명하면, 상기 전압발주파수 변화에 따른 어드미턴스와 서셉턴스의 변화가 나타내는 곡선의 변곡점을 추출한다(1320단계). 상기 추출된 곡선의 변곡점이 측정 부위의 저항생부(400)는 소정의 범위의 가변 주파수를 가지는 전압을 발생시키고, 상기 변환부(410)는 상기 발생된 전압을 가변 주파수 전류로 변환한다. 상기 전류인가부(420)는 상기 변환된 가변 주파수 전류를 피검자가 측정을 원하는 인체 부위에 인가한다.
상기 검출부(320)는 상기 전류발생부(310)가 인체 측정 부위에 인가한 전류에 대해, 상기 전류에 응답하여 상기 측정 부위에 나타나는 전압을 검출한다(1220단계). 상기 전류발생부(310)가 인가하는 전류는 소정의 범위에서 변화하는 주파수를 가지므로, 상기 검출부(320)는 상기 주파수의 변화에 따른 전압의 변화를 검출할 수 있으며, 인가 전류와 상기 검출 전압의 관계를 이용하여 측정 부위의 저항을 계산할 수 있다. 상기 검출부(320)는 상기 주파수 변화에 따른 검출 전압의 변화를 이용해 상기 주파수 변화에 따른 측정 부위의 저항의 변화를 검출하고, 상기 저항이 변화하는 인가 전류의 주파수를 검출한다(1230단계).
상기 체지방계산부(330)는 상기 검출된 저항이 변화하는 인가 전류의 주파수를 상기 검출부(320)로부터 입력으로 받아, 상기 저항 변화 주파수와 체지방 두께 사이의 관계를 이용하여 상기 측정 부위의 체지방 두께를 계산한다(1240단계). 인가 전류의 주파수가 커질수록, 상기 인가 전류에 응답하여 측정 부위에서 검출되는 전압은 상기 측정 부위 중 더 깊은 곳에 의해 응답되는 것이다. 따라서 상기 체지방계산부(330)는 상기 관계를 이용하여 저항 변화 주파수로부터 상기 측정 부위의 저항이 변화하는 깊이를 알 수 있고, 인체 측정 부위의 지방과 근육은 저로 저항이 다르므로, 상기 저항이 변화하는 깊이로부터 상기 측정 부위의 지방의 두께를 알 수 있다.
상기 인가 전류의 주파수와 검출되는 전압의 응답 깊이 사이의 관계식은, 두께가 미리 알려진 여러 개의 지방층에 가변 주파수를 가지는 전류를 인가하고 상기 전류에 응답하여 나타나는 전압을 검출함으로써 구할 수 있다.
도 5는 도 3의 검출부에 대한 실시예를 상세 블록도로 도시한 것으로, 도시된 검출부는 전압검출부(500), 신호검출부(510) 및 주파수검출부(520)를 포함하여 이루어진다. 도시된 검출부의 동작을 도 13에 도시된 저항 변화 주파수를 검출하는 방법을 나타낸 흐름도와 결부시켜 설명하기로 한다.
상기 전압검출부(500)는 상기 소정의 범위에서 주파수가 변하는 인가 전류에 응답하여 상기 측정부위에서 나타나는 전압을 검출하고, 상기 신호검출부(510)는 상기 검출된 전압의 진폭과 위상을 검출한다(1300단계).
상기 주파수검출부(520)는 상기 검출된 전압의 진폭과 위상을 이용하여 상기 측정 부위의 어드미턴스(admittance), 즉 서셉턴스(susceptance)와 컨덕턴스(conductance)를 계산한다(1310단계). 상기 전류발생부(310)가 인가하는 전류의 주 파수가 변화하므로, 상기 주파수검출부(520)는 상기 인가 전류의 주파수 변화에 따른 컨덕턴스와 서셉턴스의 변화가 나타내는 곡선의 변곡점을 추출한다(1320단계). 상기 추출된 곡선의 변곡점이 측정 부위의 저항이 변화하는 지점이므로, 상기 주파수검출부(520)는 상기 변곡점에 해당하는 인가 전류의 주파수를 검출함으로써 저항 변화 주파수를 검출한다(1330단계). 상기 주파수 변화에 따른 어드미턴스 변화 곡선의 변곡점과 측정 부위의 저항과의 관계에 대해서는, 이하 도 7 및 도 8을 참조하여 자세히 설명하기로 한다.
도 7a는 피부를 전기적으로 모델링(modeling)한 회로이다. 도시된 회로에서, R과 C는 가변 임피던스(impedance)로서 피부의 각질층의 임피던스 값을 나타내는 것이고, R2는 피부의 표피의 저항 값을 나타내며, R1는 피부의 진피의 저항 값을 나타낸다. 인체 측정 부위의 체지방 두께를 측정하기 위해 측정하는 피부의 저항 값은, 상기 피부의 각질층이나 표피보다 깊은 곳인 체지방이 위치하는 진피의 저항 값인 R1이다.
도 7b는 측정 부위에 인가되는 전류의 주파수에 따른 상기 도 7a의 회로의 어드미턴스(admittance) 값의 변화를 나타내는 그래프로서, 상기 소자의 값들, 즉 R1, R2, R, C의 값이 일정한 경우이다. 도 7b에서 나타난 바와 같이, 피부의 저항 값이 변하지 않는다면 인가 전류의 주파수 변화에 따른 어드미턴스의 변화는, 상기 주파수가 0 Hz으로부터 증가할 때 반원의 곡선을 나타내게 된다. 따라서 인가 전류의 주파수가 f1일 때의 어드미턴스 값의 위치(700)와 주파수가 f2일 때의 어드미턴 스 값의 위치(710)는 하나의 반원 곡선 상에 위치하게 된다.
도 8은 도 7a의 회로에서 진피의 저항인 R1 값이 변화할 때, 인가 전류의 주파수 변화에 따른 어드미턴스 곡선의 변화를 나타내는 그래프이다. 도 8에서 나타난 바와 같이, 피부의 진피의 저항인 R1이 증가하면 인가 전류의 주파수가 f일 때의 피부의 어드미턴스 값의 위치는 800에서 810으로 변하고, 주파수 변화에 따른 어드미턴스 곡선인 반원의 반지름이 커지게 된다.
도 9는 가변주파수 전류를 이용한 체지방 측정 장치의 동작을 설명하기 위한 도면으로, 피부는 표피층(330, 360), 체지방층(340,370) 및 근육층(350, 380)으로 이루어져 있다. 도 9는 측정 부위에 인가되는 전류의 주파수를 1khz로부터 1MHz까지 증가시키면서 피부에서 나타나는 전압을 검출하여, 피부의 어드미턴스를 측정한 것이다. 인가 전류의 주파수가 증가할 수록 피부 내부의 더 깊은 곳으로부터 응답된 전압이 나타나므로, 상기 인가 전류 중 가장 높은 주파수 인 1MHz의 주파수를 가지는 인가 전류로 피부 속 가장 깊은 곳의 어드미턴스를 측정할 수 있다.
도 9a는 본 발명에 따른 체지방 측정 장치를 이용하여 체지방층이 두꺼운 피부에 전류를 인가한 것이며, 도 9b는 상기 도 9a의 피부에서 검출한 전압을 이용하여 검출한 어드미턴스 곡선을 도시한 것이다. 도 9a의 경우, 상기 1khz로부터 1MHz까지의 주파수를 가지는 인가 전류로 어드미턴스를 측정할 수 있는 부분은 모두 체지방층(340)이므로, 주파수 변화에 따른 상기 측정 부위의 저항이 일정하다. 따라서 도 9b에 나타난 바와 같이, 일정한 피부의 저항으로 인해 주파수 변화에 따른 어드미턴스 곡선이 하나의 반원을 그리게 된다.
도 9c는 본 발명에 따른 체지방 측정 장치를 이용하여 체지방층이 얇은 피부에 전류를 인가한 것이며, 도 9d는 상기 도 9c의 피부에서 검출한 전압을 이용하여 검출한 어드미턴스 곡선을 도시한 것이다. 도 9c의 경우, 상기 1khz로부터 100kHz까지의 주파수를 가지는 인가 전류로 어드미턴스를 측정할 수 있는 부분은 체지방층(370)이고, 100khz로부터 1MHz까지의 주파수를 가지는 인가 전류로 어드미턴스를 측정할 수 있는 부분은 근육층(380)이므로, 상기 체지방층(370)과 근육층(380)의 서로 다른 저항 값으로 인해 주파수 변화에 따른 어드미턴스 곡선이 두개의 반원을 그리게 된다. 따라서 두개의 반원의 교점인 변곡점(390)의 위치가 측정 부위의 피부에서 저항이 변하는 부분이며, 상기 저항이 변하는 부분의 주파수를 검출함으로써 상기 체지방층(370)의 두께를 계산할 수 있다.
도 14는 피부의 저항이 변화하는 인가 전류의 주파수를 검출하는 방법에 대한 제1실시예를 나타내는 상세 흐름도로서, 도시된 검출 방법을 도 10에 도시된 그래프를 참조하여 설명하기로 한다.
상기에서 설명한 바와 같이, 피부의 저항이 변화하는 인가 전류의 주파수는 도 10에서와 같은 주파수 변화에 따른 어드미턴스 곡선의 변곡점을 검출함으로써 구할 수 있다. 상기 변곡점을 검출하는 방법은, 도 10에서와 같은 어드미턴스 곡선을 이루는 두 개의 원의 방정식을 구한 후, 두 원의 교점을 구할 수 있다.
상기 주파수검출부(520)는 인가 전류의 가변 주파수 중 저주파 대역에 속하는 세개의 주파수를 선택하고, 상기 세개의 주파수의 인가 전류에 대해 측정된 어 드미턴스, 즉 서셉턴스와 컨덕턴스로 이루어진 세 점(1000, 1010, 1020)을 추출한다(1400단계). 상기 선택되는 세개의 주파수는, 상기 주파수를 가지는 인가 전류에 의해 체지방층의 어드미턴스가 측정되도록 낮은 주파수 값을 가지는 것이 바람직하다.
상기 주파수검출부(520)는 상기 추출된 세개의 점을 지나는 원의 방정식을 추출한다(1410단계).
상기 주파수검출부(520)는 인가 전류의 가변 주파수 중 고주파 대역에 속하는 세개의 주파수를 선택하고, 상기 세개의 주파수의 인가 전류에 대해 측정된 어드미턴스, 즉 서셉턴스와 컨덕턴스로 이루어진 세 점(1030, 1040, 1050)을 추출한다(1420단계). 상기 선택되는 세개의 주파수는, 상기 주파수를 가지는 인가 전류에 의해 근육층의 어드미턴스가 측정되도록 높은 주파수 값을 가지는 것이 바람직하다.
상기 주파수검출부(520)는 상기 추출된 세개의 점을 지나는 원의 방정식을 추출한다(1430단계).
상기 주파수검출부(520)는 상기 검출된 원의 방정식을 이용하여 상기 1410단계와 1430단계에서 추출된 두 원의 교점(1060)을 계산하고(1440단계), 상기 교점(1060)에 해당하는 서셉턴스와 컨덕턴스를 가지는 주파수를 검출한다(1450단계).
도 15는 피부의 저항이 변화하는 인가 전류의 주파수를 검출하는 방법에 대한 제2실시예를 나타내는 상세 흐름도로서, 도시된 검출 방법을 도 11에 도시된 그래프를 참조하여 설명하기로 한다.
상기 주파수검출부(520)는 인가 전류의 가변 주파수 중 저주파 대역에 속하는 세개의 주파수를 선택하고, 상기 세개의 주파수의 인가 전류에 대해 측정된 어드미턴스, 즉 서셉턴스와 컨덕턴스로 이루어진 세 점(1100, 1110, 1120)을 추출한다(1500단계). 상기 선택되는 세개의 주파수는, 상기 주파수를 가지는 인가 전류에 의해 체지방층의 어드미턴스가 측정되도록 낮은 주파수 값을 가지는 것이 바람직하다.
상기 주파수검출부(520)는 상기 추출된 세개의 점을 지나는 원의 방정식을 추출한다(1510단계).
상기 주파수검출부(520)는 인가 전류의 가변 주파수 중 시험주파수(ft)를 선택하고, 상기 시험주파수의 인가 전류에 대해 측정된 서셉턴스와 컨덕턴스(1130)를 검출한다(1520단계). 상기 시험주파수는 상기 1500단계에서 선택된 세개의 주파수보다는 크며, 상기 시험주파수를 가지는 인가 전류에 의해 체지방층의 어드미턴스가 측정되도록 낮은 주파수 값을 가지는 것이 바람직하다.
상기 검출된 시험주파수에 대한 서셉턴스와 컨덕턴스가 상기 1510단계에서 추출된 원 상에 위치하는지, 즉 상기 원의 방정식을 만족시키는 지 확인하고(1530단계), 상기 서셉턴스와 컨덕턴스가 상기 원의 방정식을 만족시키지 않을 때까지 시험주파수를 일정 값(fs)만큼 씩 증가시키면서(1540단계), 상기 1520단계 및 1530단계를 반복한다.
상기 서셉턴스와 컨덕턴스가 상기 원의 방정식을 만족시키지 않는 경우, 시 험주파수를 변곡점 주파수로 검출한다(1550단계)
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위에 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 체지방 측정 장치 및 방법에 의하면, 사용자가 측정을 원하는 인체 부위에 가변주파수를 가지는 전류를 인가하여 인체 부위별 체지방의 두께를 측정할 수 있도록 함으로써, 인체 모든 부위별로 건강 및 비만 관리를 할 수 있으며, 장소나 시간에 구애받지 아니하고 언제 어디서나 간편하게 체지방을 측정할 수 있다.

Claims (15)

  1. 주파수가 가변하는 가변 주파수 전류를 발생시켜, 피검자가 측정을 원하는 인체 부위에 상기 전류를 인가하는 전류발생부;
    상기 가변 주파수 전류에 응답하여 상기 인체 부위에서 나타나는 전압을 검출하고, 상기 주파수의 변화에 따른 상기 검출 전압의 변화를 이용하여 상기 인체 부위의 저항이 변화하는 주파수를 검출하는 검출부; 및
    상기 검출된 주파수를 이용하여 체지방층의 두께를 계산하는 체지방계산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 체지방 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전류발생부는
    상기 가변 주파수를 가지는 전압을 발생시키는 전압발생부;
    상기 발생된 전압을 전류로 변환하는 변환부; 및
    상기 변환된 전류를 피검자가 측정을 원하는 인체 부위에 인가하는 전류인가부를 포함하는 것을 특징으로 하는 체지방 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 검출부는
    상기 인가된 가변 주파수 전류에 응답하여 상기 인체 부위에서 나타나는 전 압을 검출하는 전압검출부;
    상기 검출된 전압의 진폭과 위상을 검출하는 신호검출부; 및
    상기 검출된 주파수 변화에 따른 진폭과 위상의 변화를 이용하여, 상기 인체 부위의 저항이 변화하는 주파수를 검출하는 주파수검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 체지방 측정 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 주파수검출부는
    상기 검출된 진폭과 위상을 이용하여, 상기 가변 주파수에 대한 상기 인체 부위의 서셉턴스(susceptance)와 컨덕턴스(conductance)를 계산하는 어드미턴스계산부; 및
    상기 계산된 주파수 변화에 따른 서셉턴스와 컨덕턴스의 변화를 이용하여, 상기 인체 부위의 저항이 변화하는 주파수를 검출하는 변화주파수검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 체지방 측정 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 변화주파수검출부는
    상기 가변 주파수에 대한 서셉턴스와 컨덕턴스의 점들로 이루어진 곡선의 변곡점을 검출하는 변곡점검출부; 및
    상기 검출된 변곡점에 해당하는 서셉턴스와 컨덕턴스를 가지는 주파수를 검출하는 변곡점주파수검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 체지방 측정 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 변화주파수검출부는
    상기 계산된 서셉턴스와 컨덕턴스 중 제1, 2, 3 주파수에 대한 서셉턴스와 컨덕턴스로 이루어진 3개의 점을 지나는 원의 방정식을 추출하는 제1추출부;
    상기 계산된 서셉턴스와 컨덕턴스 중 제4, 5, 6 주파수에 대한 서셉턴스와 컨덕턴스로 이루어진 3개의 점을 지나는 원의 방정식을 추출하는 제2추출부; 및
    상기 추출된 원들의 교점을 구하여, 상기 교점에 해당하는 서셉턴스와 컨덕턴스를 가지는 주파수를 검출하는 교점검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 체지방 측정 장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 변화주파수검출부는
    상기 계산된 서셉턴스와 컨덕턴스 중 제7, 8, 9 주파수에 대한 서셉턴스와 컨덕턴스로 이루어진 3개의 점을 지나는 원의 방정식을 추출하는 원추출부; 및
    상기 가변 주파수 중 상기 추출된 원의 방정식을 만족시키지 못하는 서셉턴스와 컨덕턴스를 가지는 최소 주파수를 검출하는 최소주파수검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 체지방 측정 장치.
  8. (a) 가변 주파수를 가지는 전류를 발생시켜 피검자가 측정을 원하는 인체 부위에 인가하는 단계;
    (b) 상기 인가된 가변 주파수 전류에 응답하여 상기 인체 부위에서 나타나는 전압을 검출하는 단계;
    (c) 상기 주파수의 변화에 따른 상기 검출 전압의 변화를 이용하여, 상기 인체 부위의 저항이 변화하는 주파수를 검출하는 단계; 및
    (d) 상기 검출된 주파수를 이용하여 체지방층의 두께를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 체지방 측정 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 (a)단계는
    상기 가변 주파수를 가지는 전압을 발생시키는 단계;
    상기 발생된 전압을 전류로 변환하는 단계; 및
    상기 변환된 전류를 피검자가 측정을 원하는 인체 부위에 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 체지방 측정 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 (c)단계는
    (c1) 상기 검출된 전압의 진폭과 위상을 검출하는 단계; 및
    (c2) 상기 검출된 주파수 변화에 따른 진폭과 위상의 변화를 이용하여, 상기 인체 부위의 저항이 변화하는 주파수를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 체지방 측정 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 (c2)단계는
    (c21) 상기 검출된 진폭과 위상을 이용하여, 상기 가변 주파수에 대한 상기 인체 부위의 서셉턴스와 컨덕턴스를 계산하는 단계; 및
    (c22) 상기 주파수 변화에 따른 서셉턴스와 컨덕턴스의 변화를 이용하여, 상기 인체 부위의 저항이 변화하는 주파수를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 체지방 측정 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 (c22)단계는
    상기 가변 주파수에 대해 계산된 서셉턴스와 컨덕턴스의 점들로 이루어진 곡선을 추출하는 단계;
    상기 추출된 곡선의 변곡점을 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 변곡점에 해당하는 서셉턴스와 컨덕턴스를 가지는 주파수를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 체지방 측정 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 (c22)단계는
    상기 계산된 서셉턴스와 컨덕턴스 중 제1, 2, 3 주파수에 대한 서셉턴스와 컨덕턴스로 이루어진 3개의 점을 지나는 원의 방정식을 추출하는 단계;
    상기 계산된 서셉턴스와 컨덕턴스 중 제4, 5, 6 주파수에 대한 서셉턴스와 컨덕턴스로 이루어진 3개의 점을 지나는 원의 방정식을 추출하는 단계;
    상기 추출된 2개의 원의 교점을 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 교점에 해당하는 서셉턴스와 컨덕턴스를 가지는 주파수를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 체지방 측정 방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 (c22)단계는
    상기 계산된 서셉턴스와 컨덕턴스 중 제7, 8, 9 주파수에 대한 서셉턴스와 컨덕턴스로 이루어진 3개의 점을 지나는 원의 방정식을 추출하는 단계;
    상기 계산된 서셉턴스와 컨덕턴스 중 시험 주파수에 대한 서셉턴스와 컨덕턴스가 상기 추출된 원의 방정식을 만족시키는지 확인하는 단계; 및
    상기 확인 결과, 상기 추출된 원의 방정식이 만족되지 않을 때까지 상기 시험 주파수를 미리 설정된 값만큼씩 증가시키면서 상기 확인하는 단계를 반복하여, 상기 원의 방정식을 만족시키지 않는 주파수를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 체지방 측정 방법.
  15. 제8항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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Joshi et al. Development of Bioelectrical impedance analyzer for Body composition analysis

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