KR101823496B1 - 부종 지수의 측정을 위한 웨어러블 디바이스 및 이를 이용한 부종 지수 측정 방법 - Google Patents

부종 지수의 측정을 위한 웨어러블 디바이스 및 이를 이용한 부종 지수 측정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 형태에 따른 부종 지수의 측정을 위한 웨어러블 디바이스는, 손목에 착용 가능한 밴드와, 한 쌍의 전류 전극과 한 쌍의 전압 전극으로 구성된 전극 모듈과, 한 쌍의 전류 전극에 교류 전류를 인가하고 한 쌍의 전압 전극을 통해 측정되는 교류 전압으로부터 인체의 부종 지수를 구하는 메인 모듈을 포함하며, 한 쌍의 전류 전극과 한 쌍의 전압 전극은, 밴드의 길이 방향을 따라 밴드의 일면에 일렬로 부착되고 밴드의 일면으로부터 돌출되도록 구성됨으로써, 밴드의 착용시 손목의 피부에 직접 접촉되도록 구성될 수 있다.

Description

부종 지수의 측정을 위한 웨어러블 디바이스 및 이를 이용한 부종 지수 측정 방법{WEARABLE DEVICE FOR MEASURING EDEMA INDEX AND METHOD OF MEASURING EDEMA INDEX USING THEREOF}
본 출원은, 부종 지수의 측정을 위한 웨어러블 디바이스 및 이를 이용한 부종 지수 측정 방법에 관한 것이다.
본 출원은, 미래창조과학부 및 정보통신기술진흥센터의 정보통신기술인력양성사업의 일환으로 수행된 연구[과제관리번호: 1711035203(R0992-16-1021), 과제명: Wearable 디바이스용 에너지 하베스팅 및 무선 전력 전송 기술 개발]로부터 도출된 것이다.
최근 의학 발달 및 평균 수명의 연장과 함께 건강관리에 대한 관심이 증가하고 있으며, 이에 따라 건강관리를 위한 의료기기에 대한 관심도 높아지고 있다.
헬스 케어 장치의 일종인 체성분 측정기는, 생체 전기 저항 분석법(Bio electrical Impedance Analysis, BIA)을 이용하여 체성분을 측정한다. 생체 전기 저항 분석법에 의하면, 인체를 임피던스의 조합으로 간주하여 인체에 전류를 흘러보내고 전류에 의한 전압을 측정함으로써 인체의 임피던스를 측정하며, 측정된 임피던스로부터 인체를 구성하는 수분, 단백질, 뼈 및 지방 등의 체성분을 분석할 수 있다.
하지만, 상술한 종래 헬스 케어 장치는 체성분과 같이 간단한 생체 정보만을 측정할 수 있을 뿐, 부종 지수와 같은 특정 지수를 측정할 수 없다. 체수분에는 세포내액과 세포외액이 있는데 전체 체 수분중에 세포외액이 차지하는 비율을 '부종지수'라 한다. 부종은 세포 내외의 수분의 불균형상태로, 노화에 의한 영양부족, 저 근육형 비만, 질환에 의한 수분 불균형, 일시적인 피로 및 붓기가 있는 경우 수치가 증가하게 된다.
또한, 상술한 헬스 케어 장치는, 그 자체의 부피가 상당히 크고 무거워 휴대용으로 간편하게 부종 지수를 측정할 수 없는 문제점이 있다.
관련 기술로는, 예를 들면 한국공개특허 제2006-0104792호(“고객맞춤형 체성분분석장치 및 그 방법”, 공개일: 2006년10월09일)이 있다.
한국공개특허 제2006-0104792호(“고객맞춤형 체성분분석장치 및 그 방법”, 공개일: 2006년10월09일)
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 간편하게 휴대 가능하며 손쉽게 부종 지수를 측정할 수 있는 부종 지수의 측정을 위한 웨어러블 디바이스 및 이를 이용한 부종 지수 측정 방법을 제공한다.
본 발명의 제1 실시 형태에 의하면, 부종 지수의 측정을 위한 웨어러블 디바이스에 있어서, 손목에 착용 가능한 밴드; 한 쌍의 전류 전극과 한 쌍의 전압 전극으로 구성된 전극 모듈; 및 상기 한 쌍의 전류 전극에 교류 전류를 인가하고 상기 한 쌍의 전압 전극을 통해 측정되는 교류 전압으로부터 인체의 부종 지수를 구하는 메인 모듈을 포함하며, 상기 한 쌍의 전류 전극과 상기 한 쌍의 전압 전극은, 상기 밴드의 길이 방향을 따라 상기 밴드의 일면에 일렬로 부착되고 상기 밴드의 일면으로부터 돌출되도록 구성됨으로써, 상기 밴드의 착용시 상기 손목의 피부에 직접 접촉되도록 구성되며, 상기 메인 모듈은, 하기의 수학식:
Figure 112017100121984-pat00010

에 따라 부종 지수를 구하며, EI는 부종 지수, ECW는 체외 세포 수분량, TBW는 인체 총 수분량, ht는 사용자의 키, Rf은 특정 주파수(KHz)에서 상기 교류 전류 및 상기 교류 전압으로부터 구한 생체 임피던스의 저항, XCf는 특정 주파수(KHz)에서 상기 교류 전류 및 상기 교류 전압으로부터 구한 생체 임피던스의 용량성 리액턴스, wt는 체중, sex는 성별로 남자는 1, 여자는 0인 부종 지수의 측정을 위한 웨어러블 디바이스를 제공한다.
본 발명의 제2 실시 형태에 의하면, 손목에 착용 가능한 밴드와, 한 쌍의 전류 전극과 한 쌍의 전압 전극으로 구성되어 상기 밴드의 길이 방향을 따라 상기 밴드의 일면에 일렬로 부착되고 상기 밴드의 일면으로부터 돌출되도록 구성됨으로써, 상기 밴드의 착용시 상기 손목의 피부에 직접 접촉되는 전극 모듈을 포함하는 웨어러블 디바이스를 이용한 부종 지수 측정 방법에 있어서, 사용자의 체중, 성별, 키를 포함하는 사용자 정보를 입력받는 제1 단계와, 상기 한 쌍의 전류 전극에 교류 전류를 인가하는 제2 단계와, 상기 한 쌍의 전압 전극을 통해 교류 전압을 측정하는 제3 단계와, 상기 사용자 정보, 상기 교류 전류 및 상기 교류 전압에 기초하여 부종 지수를 구하는 제4 단계를 포함하며, 상기 제4 단계는, 하기의 수학식:
Figure 112017100121984-pat00011

에 따라 부종 지수를 구하며, EI는 부종 지수, ECW는 체외 세포 수분량, TBW는 인체 총 수분량, ht는 사용자의 키, Rf은 특정 주파수(KHz)에서 상기 교류 전류 및 상기 교류 전압으로부터 구한 생체 임피던스의 저항, XCf는 특정 주파수(KHz)에서 상기 교류 전류 및 상기 교류 전압으로부터 구한 생체 임피던스의 용량성 리액턴스, wt는 체중, sex는 성별로 남자는 1, 여자는 0인 부종 지수 측정 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 부종 지수의 측정을 위한 디바이스를 손목에 착용 가능한 밴드 형태로 제공함으로써, 간편하게 휴대 가능하며 손쉽게 부종 지수를 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 부종 지수의 측정을 위한 웨어러블 디바이스의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 형태에 따른 웨어러블 디바이스를 손목에 착용한 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 도전성 와이어를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 메인 모듈의 구성도 및 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 부종 지수 측정 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 부종 지수의 측정을 위한 웨어러블 디바이스의 구성도로, (a)는 웨어러블 디바이스를 위에서 바라본 도면이며, (b)는 웨어러블 디바이스를 아래에서 바라본 도면이다. 한편, 도 2는 본 발명의 일 형태에 따른 웨어러블 디바이스를 손목에 착용한 상태를 도시한 도면이다. 도 3은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 도전성 와이어를 도시한 도면이다. 도 4는 본 발명의 메인 모듈의 구성도 및 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 형태에 따른 부종 지수의 측정을 위한 웨어러블 디바이스(100)는, 손목에 착용 가능한 형태의 밴드(110)와, 밴드(110)의 착용시 손목의 피부에 직접 접촉되는 전극 모듈(120)과, 전극 모듈(120)을 통해 인체에 교류 전류를 인가하고, 전극 모듈(120)을 통해 측정된 교류 전압에 기초하여 부종 지수를 구하는 메인 모듈(130)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 밴드(110)는 인체의 손목(10)에 착용 가능하도록 잘 휘어질 수 있는 고무와 같은 유연한 재질로 만들어질 수 있으며, 일정 두께 및 일정 길이를 가진 형태일 수 있다.
상술한 밴드(110)의 일면에는 전극 모듈(120)이 부착될 수 있다. 전극 모듈(120)은 교류 전류를 인가하기 위한 한 쌍의 전류 전극(I+, I-)과 교류 전압을 측정하기 위한 한 쌍의 전압 전극(V+, V-)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 전극 모듈(120)은, 밴드(110)의 길이 방향(D 참조)을 따라 밴드(110)의 일면에 일렬로 부착되고, 밴드(110)로부터 돌출되도록 구성됨으로써, 밴드(110)의 착용시 손목(10)의 피부에 직접 접촉될 수 있다. 특히, 한 쌍의 전압 전극(V+, V-)은 한 쌍의 전류 전극(I+, I-)의 사이에 배치될 수 있다. 또한, 상술한 전극 모듈(120)은 손목(10)의 피부에 무리가 가지 않도록 은도금 전극일 수 있다. 또한, 상술한 전극 모듈(120)의 형상은 원형을 도시하고 있으나, 이는 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 타원형 등 다양한 형상으로 구현될 수 있음에 유의하여야 한다.
한편, 밴드(110)의 내부에는 한 쌍의 전류 전극(I+, I-)과 메인 모듈(130), 한 쌍의 전압 전극(V+, V-)과 메인 모듈(130)을 연결하는 도전성 와이어(140)가 더 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 도전성 와이어(140)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 밴드(110) 내부에서 동일 평면상에 나란히 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 도전성 와이어(140)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 밴드(110) 내부에서 다른 평면상에 배치될 수 있다. 즉, 한 쌍의 전류 전극(I+, I-)과 메인 모듈(130)을 연결하는 도전성 와이어는 동일한 평면에 배치되며, 그 하부 평면에 한 쌍의 전압 전극(V+, V-)과 메인 모듈(130)을 연결하는 도전성 와이어가 배치될 수 있다.
상술한 도전성 와이어(140)의 배치 위치는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 상술한 배치 위치에 한정되는 것은 아님에 유의하여야 한다.
한편, 메인 모듈(130)은 교류 전류원(132)을 제어하여 한 쌍의 전류 전극(I+, I-)에 교류 전류를 인가하고 전압 측정 모듈(133) 및 한 쌍의 전압 전극(V+, V-)을 통해 측정되는 교류 전압으로부터 인체의 부종 지수를 하기의 수학식 1에 따라 구할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112016081587752-pat00002
여기서, EI는 부종 지수, ECW는 체외 세포 수분량, TBW는 인체 총 수분량, ht는 사용자의 키, Rf은 특정 주파수(KHz)에서 교류 전류 및 교류 전압으로부터 구한 생체 임피던스의 저항, XCf는 특정 주파수(KHz)에서 교류 전류 및 교류 전압으로부터 구한 생체 임피던스의 용량성 리액턴스, wt는 체중, sex는 성별로 남자는 1, 여자는 0일 수 있다.
이를 위해 메인 모듈(130)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 밴드(110)의 타면에 부착되고, 전류 전극(I+, I-)에 교류 전류를 인가하는 교류 전류원(132)과, 전압 전극(V+, V-)을 통해 측정된 교류 전압의 위상 및 크기를 측정하는 전압 측정 모듈(133)과, 교류 전류 및 교류 전압으로부터 상술한 수학식 1에 기초하여 부종 지수를 구하는 연산 모듈(134)과, 구해진 부종 지수를 디스플레이하는 디스플레이 모듈(135)과, 사용자 정보를 입력받는 입력 모듈(131)과, 구해진 부종 지수를 무선 통신을 통해 외부로 전송하기 위한 통신 모듈(136)을 구비할 수 있다.
여기서, 사용자 정보는, 적어도 사용자의 키, 성별, 체중을 포함할 수 있다. 또한, 교류 전류원(132)에서 인가하는 교류 전류의 주파수는, 60㎂ 내지 100㎂ 사이의 값일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 부종 지수의 측정을 위한 디바이스를 손목에 착용 가능한 밴드 형태로 제공함으로써, 간편하게 휴대 가능하며 손쉽게 부종 지수를 측정할 수 있다.
한편, 도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 부종 지수 측정 방법을 설명하는 흐름도이다. 발명의 간명화를 위해 도 1 내지 도 4에서 설명한 사항과 중복된 부분에 대한 설명은 생략한다.
도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 부종 지수 측정 방법은, 사용자의 체중, 성별, 키를 포함하는 사용자 정보를 입력받는 단계로부터 개시될 수 있다(S501). 사용자 정보는, 상술한 바와 같이, 적어도 사용자의 키, 성별, 체중을 포함할 수 있으며, 메인 모듈(130) 중 입력 모듈(131)을 통해 입력될 수 있다.
다음, 교류 전류원(132)은, 한 쌍의 전류 전극(I+, I-)에 교류 전류를 인가할 수 있다(S502). 교류 전류는 전류 전극(I+)에서 나와 전류 흐름(current flow)을 따라 전류 전극(I-)로 유입될 수 있다.
다음, 전압 측정 모듈(133)은, 전압 전극(V+, V-)을 통해 교류 전압(위상 및 크기)를 측정할 수 있다(S503).
마지막으로, 메인 모듈(130)은, 사용자 정보, 교류 전류 및 교류 전압에 기초하여 부종 지수를 구할 수 있다(S504). 부종 지수는 상술한 수학식 1에 따라 구할 수 있음은 상술한 바와 같다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 부종 지수의 측정을 위한 디바이스를 손목에 착용 가능한 밴드 형태로 제공함으로써, 간편하게 휴대 가능하며 손쉽게 부종 지수를 측정할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
100: 웨어러블 디바이스
110: 밴드
120: 전극 모듈
130: 메인 모듈
140: 도전성 와이어
131: 입력 모듈
132: 교류 전류원
133: 전압 측정 모듈
134: 연산 모듈
135: 디스플레이 모듈
136: 통신 모듈
V+, V-: 한 쌍의 전압 전극
I+, I-: 한 쌍의 전류 전극

Claims (8)

  1. 부종 지수의 측정을 위한 웨어러블 디바이스에 있어서,
    손목에 착용 가능한 밴드;
    한 쌍의 전류 전극과 한 쌍의 전압 전극으로 구성된 전극 모듈; 및
    상기 한 쌍의 전류 전극에 교류 전류를 인가하고 상기 한 쌍의 전압 전극을 통해 측정되는 교류 전압으로부터 인체의 부종 지수를 구하는 메인 모듈을 포함하며,
    상기 한 쌍의 전류 전극과 상기 한 쌍의 전압 전극은, 상기 밴드의 길이 방향을 따라 상기 밴드의 일면에 일렬로 부착되고 상기 밴드의 일면으로부터 돌출되도록 구성됨으로써, 상기 밴드의 착용시 상기 손목의 피부에 직접 접촉되도록 구성되며,
    상기 메인 모듈은,
    하기의 수학식:
    Figure 112017100121984-pat00012

    에 따라 부종 지수를 구하며, EI는 부종 지수, ECW는 체외 세포 수분량, TBW는 인체 총 수분량, ht는 사용자의 키, Rf은 특정 주파수(KHz)에서 상기 교류 전류 및 상기 교류 전압으로부터 구한 생체 임피던스의 저항, XCf는 특정 주파수(KHz)에서 상기 교류 전류 및 상기 교류 전압으로부터 구한 생체 임피던스의 용량성 리액턴스, wt는 체중, sex는 성별로 남자는 1, 여자는 0인 부종 지수의 측정을 위한 웨어러블 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부종 지수는,
    적어도 사용자의 체중, 키, 성별을 고려하여 구해지는 부종 지수의 측정을 위한 웨어러블 디바이스.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 메인 모듈은,
    상기 밴드의 타면에 부착되고, 상기 전류 전극에 교류 전류를 인가하는 교류 전류원과, 상기 전압 전극을 통해 측정된 교류 전압의 위상 및 크기를 측정하는 전압 측정 모듈과, 상기 교류 전류 및 상기 교류 전압으로부터 부종 지수를 구하는 연산 모듈과, 상기 부종 지수를 디스플레이하는 디스플레이 모듈과, 사용자 정보를 입력받는 입력 모듈을 포함하는 부종 지수의 측정을 위한 웨어러블 디바이스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 전압 전극은,
    상기 한 쌍의 전류 전극의 사이에 배치되는 부종 지수의 측정을 위한 웨어러블 디바이스.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 웨어러블 디바이스는,
    상기 한 쌍의 전류 전극과 상기 메인 모듈, 상기 한 쌍의 전압 전극과 상기 메인 모듈을 연결하는 도전성 와이어를 더 포함하며,
    상기 도전성 와이어는, 상기 밴드 내부에서 동일 평면상 또는 다른 평면상에 배치될 수 있는 부종 지수의 측정을 위한 웨어러블 디바이스.
  7. 삭제
  8. 손목에 착용 가능한 밴드와, 한 쌍의 전류 전극과 한 쌍의 전압 전극으로 구성되어 상기 밴드의 길이 방향을 따라 상기 밴드의 일면에 일렬로 부착되고 상기 밴드의 일면으로부터 돌출되도록 구성됨으로써, 상기 밴드의 착용시 상기 손목의 피부에 직접 접촉되는 전극 모듈을 포함하는 웨어러블 디바이스를 이용한 부종 지수 측정 방법에 있어서,
    사용자의 체중, 성별, 키를 포함하는 사용자 정보를 입력받는 제1 단계와,
    상기 한 쌍의 전류 전극에 교류 전류를 인가하는 제2 단계와,
    상기 한 쌍의 전압 전극을 통해 교류 전압을 측정하는 제3 단계와,
    상기 사용자 정보, 상기 교류 전류 및 상기 교류 전압에 기초하여 부종 지수를 구하는 제4 단계를 포함하며,
    상기 제4 단계는, 하기의 수학식:
    Figure 112017100121984-pat00004

    에 따라 부종 지수를 구하며, EI는 부종 지수, ECW는 체외 세포 수분량, TBW는 인체 총 수분량, ht는 사용자의 키, Rf은 특정 주파수에서 상기 교류 전류 및 상기 교류 전압으로부터 구한 생체 임피던스의 저항, XCf는 특정 주파수에서 상기 교류 전류 및 상기 교류 전압으로부터 구한 생체 임피던스의 용량성 리액턴스, wt는 체중, sex는 성별로 남자는 1, 여자는 0인 부종 지수 측정 방법.
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