KR102335768B1 - 체지방을 측정하는 방법 및 장치 - Google Patents

체지방을 측정하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

일 실시 예에 따른 체지방 측정 방법은 4-포인트 측정 방식을 이용하여 사용자에 대한 제1 임피던스를 측정하는 단계; 2-포인트 측정 방식을 이용하여 상기 사용자에 대한 제2 임피던스를 측정하는 단계; 상기 제1 임피던스 및 상기 제2 임피던스를 통해 상기 사용자의 생체 임피던스(bio impedance)를 획득하는 단계; 및 상기 생체 임피던스 및 상기 사용자의 신체 정보를 이용하여 상기 사용자의 체지방률을 획득하는 단계를 포함한다.

Description

체지방을 측정하는 방법 및 장치{Apparatus and method for measuring body fat}
체지방을 측정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
체지방을 측정하기 위해 사용자의 신체에 전극을 접촉시키고, 전극을 이용하여 생체 임피던스(Bio Impedance)를 측정함으로써, 측정된 생체 임피던스로부터 체지방을 산출하는 방법이 사용된다. 체지방 측정기는 신체 부위별의 체지방의 축적 정도를 정확하게 측정할 수 있어서 가정뿐만 아니라 다양한 분야에서 이용되고 있다.
생체 임피던스를 이용하여 체지방을 측정하는 경우에는, 사용자의 신체의 일부에 직접 전극을 접촉시켜 측정을 수행하기 때문에, 전극과 신체의 접촉에 따른 접촉 저항이 생체 임피던스의 측정에 영향을 미친다.
한국 등록특허 제10-0829214호
접촉 저항에 영향을 받지 않고 체지방을 측정하는 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
또한, 상기 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공하는데 있다. 본 실시 예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 이하의 실시 예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.
일 실시 예에 따른 체지방 측정 방법은 4-포인트 측정 방식을 이용하여 사용자에 대한 제1 임피던스를 측정하는 단계; 2-포인트 측정 방식을 이용하여 상기 사용자에 대한 제2 임피던스를 측정하는 단계; 상기 제1 임피던스 및 상기 제2 임피던스를 통해 상기 사용자의 생체 임피던스(bio impedance)를 획득하는 단계; 및 상기 생체 임피던스 및 상기 사용자의 신체 정보를 이용하여 상기 사용자의 체지방률을 획득하는 단계를 포함한다.
일 실시 예에 따른 체지방 측정기는 체지방 측정기를 착용하고 있는 사용자와 접촉하는 전극들을 포함하는 전극부; 상기 전극들 중 4개의 전극들을 이용하여 상기 사용자에 대한 제1 임피던스를 측정하고, 상기 전극들을 2개의 전극으로 전환하여 상기 사용자에 대한 제2 임피던스를 측정하는 임피던스 측정부; 상기 제1 임피던스 및 제2 임피던스를 통해 상기 사용자의 생체 임피던스를 획득하는 생체 임피던스 획득부; 및 상기 생체 임피던스 및 상기 사용자의 신체 정보를 이용하여 상기 사용자의 체지방률을 획득하는 체지방 획득부를 포함한다.
일 실시 예에 따른 체지방 측정기는 체지방 측정기를 착용하고 있는 사용자와 접촉하는 6개의 전극들을 포함하는 전극부; 상기 전극들 중 4개의 전극들을 이용하여 상기 사용자에 대한 제1 임피던스를 측정하고, 상기 전극들 중 2개의 전극들을 이용하여 상기 사용자에 대한 제2 임피던스를 측정하는 임피던스 측정부; 상기 제1 임피던스 및 제2 임피던스를 통해 상기 사용자의 생체 임피던스를 획득하는 생체 임피던스 획득부; 및 상기 생체 임피던스 및 상기 사용자의 신체 정보를 이용하여 상기 사용자의 체지방률을 획득하는 체지방 획득부를 포함한다.
일 실시 예에 따른 체지방 측정기는 접촉 저항에 상관없이 체지방률을 측정할 수 있다.
일 실시 예에 따른 체지방 측정기는 작은 크기의 전극을 이용하여 체지방률을 측정할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 체지방 측정기를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 체지방 측정기가 체지방률을 측정하는 과정을 표시하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 체지방 측정기를 나타내는 구성도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 체지방 측정기를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 체지방 측정기(100)를 설명하기 위한 회로도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 체지방 측정기를 설명하기 위한 회로도이다.
도 7은 4-포인트 측정 방식에서 2-포인트 측정 방식으로 전환하는 과정을 설명하기 위한 회로도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 체지방 측정기를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 8의 체지방 측정기를 나타내는 구성도이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 체지방 측정기(100)를 나타내는 회로도이다.
도 11은 일 실시 예에 따른 체지방 측정기(100)를 나타내는 회로도이다.
도 12는 일 실시 예에 따른 체지방 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 13는 일 실시 예에 따른 체지방 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 실시 예들을 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 체지방 측정기를 설명하기 위한 도면이다.
사용자는 체지방 측정기(100)를 착용하고, 체지방 측정기(100)의 측면에 손가락을 접촉하여 체지방률을 측정할 수 있다. 체지방 측정기(100)는 전극을 통해 전류를 인가하고, 전극을 통해 전압을 측정한다. 체지방 측정기(100)는 측정된 전압을 통해 임피던스를 획득하고, 획득된 임피던스 및 사용자의 신체 정보를 이용하여 사용자의 체지방률을 계산한다.
도 1의 경우, 체지방 측정기(100)가 사용자의 체지방률을 표시하고 있는 것을 도시하고 있다. 체지방 측정기(100)를 착용하고 있는 사용자의 체지방률은 12.3%이다.
도 1의 체지방 측정기(100)와 같이, 소형의 전자 기기를 이용하여 체지방률을 측정하기 위해서는 작은 크기의 전극들이 필요하다. 하지만, 전극의 크기가 작아질수록 전극과 신체의 접촉에 의해 발생하는 접촉 저항이 커지게 된다. 접촉 저항은 생체 임피던스를 측정하는데 영향을 준다. 체지방 측정기(100)가 웨어러블 디바이스와 같은 형태로 구현되는 경우, 전극의 크기는 작아지게 되고, 접촉 저항에 의해 체지방률을 정확히 측정하기 어려울 수 있다. 따라서, 체지방 측정기(100)는 접촉 저항에 영향이 없이 생체 임피던스를 측정하여, 사용자의 정확한 체지방률을 획득하는 것이 필요하다.
체지방 측정기(100)는 측정된 임피던스를 기초로 체지방률을 획득한다. 체지방 측정기(100)는 생체 임피던스와 사용자의 신체 정보를 이용하여 사용자의 체지방률을 계산한다. 사용자의 신체 정보는 사용자의 나이, 키, 몸무게 등을 의미한다. 체지방 측정기(100)가 측정하는 임피던스는 체지방 측정기(100)가 인가한 전류 대비 측정된 전압을 의미하고, 생체 임피던스는 접촉 저항 등의 요소를 고려하여 계산되는 임피던스를 의미한다.
체지방 측정기(100)는 2가지 방식으로 측정된 임피던스를 이용하여 생체 임피던스를 획득한다. 구체적으로, 체지방 측정기(100)는 전극의 수를 달리하여 임피던스를 2번 측정한다. 예를 들어, 체지방 측정기(100)는 사용자의 신체와 접촉한 4개의 전극들을 이용하여 제1 임피던스를 측정하고, 사용자의 신체와 접촉한 2개의 전극들을 이용하여 제2 임피던스를 측정한다. 체지방 측정기(100)는 제1 임피던스 및 제2 임피던스를 이용하여 체지방률을 획득한다.
체지방 측정기(100)는 스마트 워치, 스마트 반지와 같이 신체에 착용 가능한 웨어러블 기기일 수 있다. 전극들은 사용자가 체지방 측정기(100)를 신체에 착용하였을 때 접촉하는 체지방 측정기(100)의 안쪽 면과 체지방 측정기(100)의 바깥쪽 면에 각각 배치될 수 있다. 체지방 측정기(100)의 바깥쪽 면에 배치된 전극의 경우, 사용자의 별도의 동작에 의해 사용자의 신체와 접촉될 수 있다.
도 2는 체지방 측정기가 체지방률을 측정하는 과정을 표시하는 것을 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 참조하면, 체지방 측정기(100)는 사용자에게 인터페이스를 통해 체지방률을 측정하는 과정을 제공할 수 있다.
도 2의 (A)에서 체지방 측정기(100)는 "체지방 측정"이라는 문구를 표시한다. 체지방 측정기(100)는 체지방을 측정하기 위한 동작을 할 것임을 나타낸다.
도 2의 (B)에서 체지방 측정기(100)는 "전극 접촉"이라는 문구를 표시한다. 체지방 측정기(100)는 현재 신체와 접촉된 전극을 표시할 수 있다. 도 2의 (B)에서 오른쪽에 표시된 4개의 사각형들은 전극들을 나타내고, 신체와 접촉된 전극과 신체와 접촉되지 않은 전극을 색상이나 점등을 통해 표시한다.
도 2의 (C)에서 체지방 측정기(100)는 "측정 중..."이라는 문구를 표시한다. 체지방 측정기(100)는 생체 임피던스, 체지방률 등을 계산하는 중에, "측정 중..."이라는 문구를 표시하여, 사용자에게 현재 동작 중인 상태를 알릴 수 있다.
도 2의 (C)에서 체지방 측정기(100)는 "체지방률: 12.3%" 라는 문구를 표시한다. 체지방 측정기(100)는 사용자의 체지방률을 계산하고, 계산된 체지방률을 표시한다.
도 3은 일 실시 예에 따른 체지방 측정기를 나타내는 구성도이다. 도 3을 참조하면, 체지방 측정기(100)는 전극부(110), 임피던스 측정부(120), 생체 임피던스 획득부(130) 및 체지방 획득부(140)를 포함한다. 체지방 측정기(100)는 전극에 의한 접촉 저항에 관계없이 생체 임피던스를 획득할 수 있다.
전극부(110)는 복수의 전극들을 포함한다. 전극들은 사용자의 신체와 접촉하고, 전극과 신체 사이에 접촉 저항이 존재한다. 접촉 저항은 전극의 크기에 반비례한다.
체지방 측정기(100)가 스마트 워치와 같은 웨어러블 디바이스인 경우, 전극들 중 일부는 사용자가 웨어러블 디바이스를 착용했을 때 사용자의 신체와 접촉된다. 또한, 나머지 전극들은 사용자의 동작에 의해 신체와 접촉될 수 있다.
임피던스 측정부(120)는 BIA(Bio Impedance Analyzer) 방식을 사용하여 임피던스를 측정한다. 임피던스 측정부(120)는 전극을 통해 전류를 인가하고, 전압을 측정하여 임피던스를 측정한다. 임피던스 측정부(120)는 인가된 전류 대비 전압의 비를 계산하여 임피던스를 측정할 수 있다.
임피던스 측정부(120)는 4-포인트 측정 방식을 이용하여 사용자에 대한 제1 임피던스를 측정한다. 다시 말해서, 임피던스 측정부(120)는 전극들 중 4개의 전극들을 이용하여 사용자에 대한 제1 임피던스를 측정한다. 임피던스 측정부(120)는 4개의 전극들 중 2개의 전극들을 통해 정전류를 인가하고, 4개의 전극들 중 나머지 2개의 전극들을 통해 상기 제1 임피던스를 측정한다. 정전류는 전류의 크기가 일정하다. 따라서, 임피던스 측정부(120)는 전압의 크기를 측정함으로써, 임피던스를 계산할 수 있다.
임피던스 측정부(120)는 2-포인트 측정 방식을 이용하여 사용자에 대한 제2 임피던스를 측정한다. 다시 말해서, 임피던스 측정부(120)는 전극들 중 2개의 전극들을 이용하여 사용자에 대한 제2 임피던스를 측정한다. 임피던스 측정부(120)는 4개의 전극들을 2개의 전극으로 전환할 수 있다. 임피던스 측정부(120)는 스위치들을 포함할 수 있으며, 스위치를 제어하여 2개의 전극들을 연결할 수 있다. 임피던스 측정부(120)는 스위치를 이용하여 4개의 전극들 중 전류 전극과 전압 전극을 연결할 수 있다. 전류 전극은 4-포인트 측정 방식에서 정전류가 인가되는 전극이고, 전압 전극은 4-포인트 측정 방식에서 전압기와 연결되는 전극이다. 연결된 전극들은 전기적으로 하나의 전극이 된다. 연결된 전극들은 면적은 2배로 증가한다. 임피던스 측정부(120)는 연결된 전극들을 이용하여 2-포인트 측정 방식을 이용하여 제2 임피던스를 측정한다.
임피던스 측정부(120)는 4개의 전극들 이외의 2개의 전극들을 통해 제2 임피던스를 측정할 수 있다. 다시 말해서, 체지방 측정기(100)는 총 6개의 전극들을 포함할 수 있으며, 4개의 전극들을 이용하여 4-포인트 측정을 수행하고, 나머지 2개의 전극들을 이용하여 2-포인트 측정을 수행한다. 2-포인트 및 4-포인트 측정은 동일한 신체 부위에 대해 수행된다.
2-포인트 및 4-포인트 측정 방식에 관하여는 도 5 이하에서 상세히 설명한다.
생체 임피던스 획득부(130)는 제1 임피던스 및 제2 임피던스를 통해 사용자의 생체 임피던스를 획득한다. 생체 임피던스는 체지방률을 계산하기 위해 필요한 임피던스이고, 신체의 특성에 따라 달라진다. 다시 말해서, 체지방률은 생체 임피던스에 따라 달라진다.
생체 임피던스 획득부(130)는 제1 임피던스 및 제2 임피던스가 측정되면, 측정된 제1 및 제2 임피던스에 따라 결정되는 생체 임피던스를 획득한다. 제1 임피던스 및 제2 임피던스는 각각 생체 임피던스 및 접촉 저항을 변수로 하는 관계식에 포함된다. 제1 임피던스, 생체 임피던스 및 접촉 저항을 변수로 하는 제1 관계식이 있고, 제2 임피던스, 생체 임피던스 및 접촉 저항을 변수로 하는 제2 관계식이 있다. 따라서, 생체 임피던스 획득부(130)는 제1 관계식 및 제2 관계식을 통해 접촉 저항에 관계 없이 생체 임피던스를 계산할 수 있다.
4-포인트 측정 방식을 이용한 제1 관계식은 수학식 1과 같다.
Figure 112014100526744-pat00001
여기서, Z4P는 제1 임피던스이고, 전압기를 통해 측정된다. Zm은 획득하고자 하는 생체 임피던스이다. RC는 접촉 저항이다. Zi는 AFE(Analog Front End)의 임피던스를 나타내고, AFE는 아날로그 회로를 나타낸다. 수학식 1을 참조하면, Zi가 무한대라면, Z4P과 Zm은 일치하게 되지만, 실제 Zi는 유한한 값이므로, 접촉 저항이 증가할수록 Z4P는 Zm이보다 작아지게 된다.
또한, 2-포인트 측정 방식을 이용한 제2 관계식은 수학식 2와 같다.
Figure 112014100526744-pat00002
여기서, Z2P는 제2 임피던스이고, 전압기를 통해 측정된다.
수학식 1 및 수학식 2를 살펴보면, Z4P, Z2P는 측정되는 값이고, Zi는 AFE의 특성에 따라 결정되는 값이다. 따라서, 수학식 1 및 수학식 2를 연립하여, Zm과 RC를 계산할 수 있으며, RC의 값을 알지 못하거나 계산하지 못하더라도, Zm을 계산할 수 있다.
생체 임피던스 획득부(130)는 룩업 테이블(look-up table)을 이용하여, 제1 임피던스 및 제2 임피던스에 대한 상기 생체 임피던스를 획득한다. 룩업 테이블은 제1 임피던스 및 제2 임피던스를 입력받고, 생체 임피던스를 출력하는 테이블이고, 제1 임피던스 및 제2 임피던스에 따라 계산된 생체 임피던스의 값들을 미리 저장한다.
또한, 생체 임피던스 획득부(130)는 CPU를 포함하고, CPU는 제1 임피던스 및 제2 임피던스에 크기에 따라 생체 임피던스를 계산한다. CPU는 제1 관계식, 제2 관계식, 제1 임피던스 및 제2 임피던스를 이용하여 생체 임피던스를 계산할 수 있다.
체지방 획득부(140)는 생체 임피던스 및 사용자의 신체 정보를 이용하여 상기 사용자의 체지방률을 획득한다. 사용자의 신체 정보는 사용자로부터 수신받는다. 사용자의 신체 정보는 사용자의 나이, 키, 몸무게 등과 같은 정보이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 체지방 측정기를 설명하기 위한 도면이다. 도 4를 참조하면, 체지방 측정기(100)는 전극(111), 센서(200)를 포함한다. 도 4의 체지방 측정기(100)는 총 4개의 전극(111)들을 포함하고 있으나, 전극의 수는 이에 한정되지 않는다.
도 4의 경우, 체지방 측정기(100)가 스마트 워치의 형태로 제작된 일 예를 나타낸다.
전극(111)들은 사용자의 신체와 접촉한다. 2개의 전극(111)들은 체지방 측정기(100)의 안쪽에 위치하고, 다른 2개의 전극(111)들은 체지방 측정기(100)의 바깥쪽에 위치한다. 예를 들어, 사용자가 체지방 측정기(100)를 왼손에 착용하면 안쪽의 2개의 전극(111)들은 신체와 자연스럽게 접촉된다. 또한, 바깥쪽의 전극(111)들은 체지방 측정기(100)를 착용하지 않은 오른손에 접촉된다. 다시 말해서, 사용자는 오른손을 바깥쪽 전극(111)들에 대서, 전극(111)들과 접촉할 수 있다.
센서(200)는 사용자가 체지방 측정기(100)의 착용 여부를 감지한다. 센서(200)는 근접 센서, 온도 센서 등일 수 있다. 근접 센서의 경우, 센서(200)와 사용자의 거리를 측정한다. 따라서, 센서(200)와 사용자의 거리가 일정 거리 이내일 경우, 체지방 측정기(100)는 사용자가 체지방 측정기(100)를 착용한 것으로 판단할 수 있다. 온도 센서의 경우, 센서(200)는 사용자의 체온을 감지할 수 있고, 체온이 감지되면, 체지방 측정기(100)는 사용자가 체지방 측정기(100)를 착용한 것으로 판단할 수 있다. 체지방 측정기(100)는 사용자가 체지방 측정기(100)를 착용한 것으로 판단하면, 체지방률을 측정하는 과정을 수행할 수 있다.
도 5는 일 실시 예에 따른 체지방 측정기(100)를 설명하기 위한 회로도이다. 도 5를 참조하면, 체지방 측정기(100)는 스위치(124)를 이용하여 4-포인트 측정 방식에서 2-포인트 측정 방식으로 전환할 수 있다.
도 5의 구성들은 간단히 설명하면, Zm은 생체 임피던스이고, 신체를 나타낸다. RC은 접촉 저항이고, 전극(111)에 의한 저항을 나타낸다. SW는 스위치(124)를 나타낸다. Zi는 AFE(Analog Front End)의 임피던스를 나타낸다. Vm은 전압계(voltage meter)를 나타낸다. I는 전류원(current source)를 나타낸다. ADC는 Analog to Digital converter를 나타낸다. CPU는 중앙 처리 장치이다.
임피던스 측정부(120)는 스위치(124), 전압계, 전류원 및 ADC(123)를 포함한다. 임피던스 측정부(120)는 측정된 전압의 크기를 아날로그 값에서 디지털 값으로 변환하여 CPU(131)로 출력한다.
스위치들(124)은 4개인 전극(111)들을 전기적으로 2개의 전극(111)들로 전환시킬 수 있다. 임피던스 측정부(120)는 2개의 스위치들(124)을 포함할 수 있으며, 스위치들(124)은 각각 전류가 인가되는 단자와 전압을 측정하는 단자를 연결한다. 따라서, 스위치들(124)이 닫히면, 4개인 전극들()이 전기적으로 2개의 전극(111)들이 된다.
전류원(122)은 전극(111)을 통해 신체로 전류를 인가한다. 전류원(122)은 동일한 크기의 전류를 신체에 인가할 수 있다.
전압계(121)는 전극(111)을 통해 전압을 측정한다. 전압계(121)는 측정된 전압을 ADC(123)로 출력한다.
ADC(123)는 아날로그 신호로 입력된 전압을 디지털 신호로 변환한다. 전류의 크기가 고정되어 있으므로, 측정된 전압의 크기는 생체 임피던스의 크기에 비례한다.
생체 임피던스 획득부(130)는 CPU(131)를 포함한다. CPU(131)는 입력된 디지털 전압에 따라 생체 임피던스를 계산할 수 있다. CPU(131)는 제1 관계식, 제2 관계식, 입력된 2개의 전압에 따라 생체 임피던스를 계산한다. 2개의 전압은 4개의 전극(111)들을 이용하여 측정된 전압과 2개의 전극(111)들을 이용하여 측정된 전압이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 체지방 측정기를 설명하기 위한 회로도이다. 도 6을 참조하면, 생체 임피던스 획득부(130)는 룩업 테이블(133)을 이용하여 생체 임피던스를 획득할 수 있다.
생체 임피던스 획득부(130)는 2개의 스위치, 레지스터(132) 및 룩업 테이블(133)을 포함한다.
2개의 스위치는 측정 방식에 따라 연결 여부가 결정된다. 예를 들어, 4-포인트 측정 방식의 경우 위쪽 스위치가 닫히고, 아래쪽 스위치가 열릴 수 있다. 2-포인트 측정 방식의 경우 위쪽 스위치가 열리고, 아래쪽 스위치가 닫힐 수 있다.
레지스터(132)는 전압의 값을 저장한다. 예를 들어, 4-포인트 측정 방식의 경우 위쪽 레지스터(132)에 전압의 값이 저장되고, 2-포인트 측정 방식의 경우 아래쪽 레지스터(132)에 전압의 값이 저장될 수 있다.
룩업 테이블(133)은 레지스터(132)들에 저장된 전압의 값을 입력으로 받고, 생체 임피던스를 출력한다. 룩업 테이블(133)은 2개의 전압의 값들이 입력되면, 2개의 전압 값들에 대응하는 값을 결정한다. 결정된 값은 생체 임피던스를 나타낸다. 예를 들어, 룩업 테이블(133)은 2개의 전압의 값들에 대한 2 X 2 테이블을 저장하고 있을 수 있다. 가로축은 4-포인트 측정 방식에 의해 측정된 임피던스이고, 세로축은 2-포인트 측정 방식에 의해 측정된 임피던스일 수 있다. 따라서, 룩업 테이블(133)은 가로축의 값 및 세로축의 값이 결정되면, 가로축의 값 및 세로축의 값에 대응하는 생체 임피던스를 결정할 수 있다.
룩업 테이블(133)은 결정된 값을 체지방 획득부(140)로 출력한다.
도 7은 4-포인트 측정 방식에서 2-포인트 측정 방식으로 전환하는 과정을 설명하기 위한 회로도이다. 도 7을 참조하면, 스위치(124)에 의해 전극들()이 연결되어 4개의 전극(111)들이 2개의 전극(111)들로 전환된다.
체지방 측정기(100)가 4-포인트 측정 방식을 이용하여 임피던스를 측정하는 경우, 전류원(122)과 전압계(121)가 각각 별도의 전극(111)들과 연결된다.
체지방 측정기(100)가 2-포인트 측정 방식을 이용하여 임피던스를 측정하는 경우, 전류원(122)과 전압계(121)가 동일한 전극(111)들과 연결된다.
스위치(124)에 의해 전극(111)들이 전기적으로 연결되어, <2-포인트 측정>의 회로도와 같이, 전극(111) 및 신체 사이의 접촉 저항의 크기가 절반으로 줄어든다. 따라서, <4-포인트 측정>의 접촉 저항을 나타내는 Rc가 <2-포인트 측정>의 회로도에서는 1/2 Rc가 된다.
도 8은 일 실시 예에 따른 체지방 측정기를 설명하기 위한 도면이다. 도 8을 참조하면, 체지방 측정기(100)는 2개의 제2 전극(820)들을 추가로 포함한다.
도 4의 체지방 측정기(100)와 비교하여 설명하면, 도8의 체지방 측정기(100)는 제2 전극(820)들을 더 포함한다. 도 4의 체지방 측정기(100)의 경우에는 4개의 전극(111)들을 2개의 전극(111)들로 전환하여 임피던스를 측정하였다. 하지만, 도 8의 체지방 측정기(100)는 제1 전극들(810)과 함께 제2 전극들(820)을 더 포함한다. 따라서, 도 8의 체지방 측정기(100)는 스위치(124)를 필요로 하지 않고, 전극(111)들을 전환하는 과정이 필요하지 않다. 전극들()을 전환하는 과정이 필요하지 않으므로, 도 8의 체지방 측정기(100)는 도 4의 체지방 측정기(100)보다 빠른 속도로 제1 및 제2 임피던스를 측정할 수 있다.
체지방 측정기(100)는 안쪽과 바깥쪽에 쌍을 이루는 제1 전극들(810) 및 제2 전극들(820)을 포함한다. 제1 전극들(810)은 체지방 측정기(100)의 안쪽에 2개가 위치하고, 체지방 측정기(100)의 바깥쪽에 2개가 위치한다. 또한, 제2 전극들(820)은 체지방 측정기(100)의 안쪽에 1개가 위치하고, 체지방 측정기(100)의 바깥쪽에 1개가 위치한다. 따라서, 체지방 측정기(100)의 안쪽에는 총 3개의 전극들(810, 820)이 위치하고, 바깥쪽에도 총 3개의 전극들(810, 820)이 위치한다. 예를 들어, 안쪽에 위치한 3개의 전극들(810, 820)은 나란히 배치될 수 있고, 인접하여 배치될 수 있다. 바깥쪽에 위치한 3개의 전극들(810, 820)도 나란히 배치될 수 있고, 인접하여 배치될 수 있다.
제1 전극(810)들은 4-포인트 측정 방식을 이용하여 제1 임피던스를 측정하는데 사용되고, 제2 전극(820)은 2-포인트 측정 방식을 이용하여 제2 임피던스를 측정하는데 사용된다.
4-포인트 측정 방식을 이용할 때는 수학식 1과 동일한 관계식이 적용되지만, 2-포인트 측정 방식을 이용할 때는 다음의 수학식 3이 적용된다.
Figure 112014100526744-pat00003
도 9는 도 8의 체지방 측정기를 나타내는 구성도이다. 도 9를 참조하면, 임피던스 측정부(120)는 제1 임피던스 측정부(910) 및 제2 임피던스 측정부(920)를 포함한다.
제1 임피던스 측정부(120)는 4개의 전극들(901)과 연결되고, 제2 임피던스 측정부(120)는 2개의 전극들(902)과 연결된다. 4개의 전극들(901)은 도 8에서의 제1 전극들(810)을 나타내고, 2개의 전극들(902)은 도 8에서의 제2 전극들(820)을 나타낸다.
제1 임피던스 측정부(120)는 4개의 전극들(901)을 이용하여 제1 임피던스를 측정하고, 제2 임피던스 측정부(120)는 2개의 전극들(902)을 이용하여 제2 임피던스를 측정한다. 측정된 제1 및 제2 임피던스는 생체 임피던스 획득부(130)로 출력된다.
도 10은 일 실시 예에 따른 체지방 측정기(100)를 나타내는 회로도이다. 도 10을 참조하면, 제1 임피던스 측정부(120) 및 제2 임피던스 측정부(120)는 별도의 회로로 구현될 수 있다.
제1 임피던스 측정부(120) 및 제2 임피던스 측정부(120)는 각각 전압계(121) 및 전류원(122)을 포함한다. 따라서, 제1 임피던스 측정부(120) 및 제2 임피던스 측정부(120)는 각각 임피던스를 측정할 수 있다. 제1 임피던스 측정부(120) 및 제2 임피던스 측정부(120)는 동시에 임피던스를 측정하거나, 순차적으로 임피던스를 측정할 수 있다.
제1 임피던스 측정부(120) 및 제2 임피던스 측정부(120)는 측정된 전압을 ADC(123)로 출력하고, ADC(123)는 수신된 전압을 디지털 신호로 변환하여 CPU(131)로 출력한다. CPU(131)는 수신된 2개의 전압들을 이용하여 생체 임피던스를 계산할 수 있다.
도 11은 일 실시 예에 따른 체지방 측정기(100)를 나타내는 회로도이다. 도 11을 참조하면, 생체 임피던스 획득부(130)는 CPU(131) 대신 룩업 테이블(133)을 포함한다. 도 10에서는 CPU(131)가 측정된 전압들에 기초하여 생체 임피던스를 획득하였으나, 도 11에서는 룩업 테이블(133)이 레지스터(132)들에 저장된 임피던스에 기초하여 생체 임피던스를 생체 임피던스를 획득한다. 도 6과 도 11의 체지방 측정기(100)는 전극(111)들 및 임피던스 측정부(120)의 구조만 상이할 뿐 생체 임피던스 획득부(130)의 구조는 동일하다. 따라서, 도 6에서 생체 임피던스 획득부(130)에 관하여 기술된 내용은 도 11의 생체 임피던스 획득부(130)에도 동일하게 적용된다.
도 12는 일 실시 예에 따른 체지방 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 12를 참조하면, 체지방 측정기(100)는 2가지 측정 방식을 이용하여 체지방률을 계산할 수 있다.
단계 1210에서, 체지방 측정기(100)는 4-포인트 측정 방식을 이용하여 제1 임피던스를 측정한다. 체지방 측정기(100)는 4개의 전극들을 이용하여 제1 임피던스를 측정한다. 2개의 전극들은 전류를 인가하는데 사용되고, 나머지 2개의 전극들은 전압을 측정하는데 사용된다.
단계 1220에서, 체지방 측정기(100)는 2-포인트 측정 방식을 이용하여 제2 임피던스를 측정한다. 체지방 측정기(100)는 2개의 전극들을 이용하여 제2 임피던스를 측정한다. 2개의 전극(111)들은 전류를 인가하고 동시에 전압을 측정하는데 사용된다. 체지방 측정기(100)는 4개의 전극들을 전기적으로 2개의 전극들로 전환할 수 있다. 또한, 체지방 측정기(100)는 별도로 2개의 전극들을 더 포함할 수 있다.
단계 1230에서, 체지방 측정기(100)는 제1 임피던스 및 제2 임피던스를 통해 사용자의 생체 임피던스를 획득한다. 체지방 측정기(100)는 접촉 저항과 무관하게 생체 임피던스를 계산할 수 있다. 체지방 측정기(100)는 제1 임피던스에 관한 제1 관계식과 제2 임피던스에 관한 제2 관계식을 이용하여, 접촉 저항과 무관하게 생체 임피던스를 계산한다. 따라서, 체지방 측정기(100)는 전극의 크기가 작더라도 정확한 생체 임피던스를 측정할 수 있다.
단계 1240에서, 체지방 측정기(100)는 생체 임피던스 및 사용자의 신체 정보를 이용하여 사용자의 체지방률을 획득한다. 체지방 측정기(100)는 사용자로부터 나이, 키, 몸무게 등을 수신하고, 수신된 개인 정보와 생체 임피던스에 기초하여 체지방률을 계산하고, 도 2와 같이 디스플레이부에 표시한다.
도 13는 일 실시 예에 따른 체지방 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 13을 참조하면, 체지방 측정기(100)는 2가지 측정 방식을 이용하여 체지방률을 계산할 수 있다.
단계 1310에서, 체지방 측정기(100)는 전극(111)들의 접촉 상태를 감지한다. 체지방 측정기(100)는 전극(111)들이 신체에 접촉하되 전류를 인가할 상태인지 여부를 판단한다.
단계 1320에서, 체지방 측정기(100)는 4-포인트 측정 방식을 이용하여 제1 임피던스를 측정한다.
단계 1330에서, 체지방 측정기(100)는 2-포인트 측정 방식을 이용하여 제2 임피던스를 측정한다.
단계 1340에서, 체지방 측정기(100)는 제1 임피던스 및 제2 임피던스의 유효성을 판별한다. 예를 들어, 체지방 측정기(100)는 접촉 상태에 따라 제1 임피던스 및 제2 임피던스의 유효성을 판별할 수 있다. 임피던스를 측정하는 중, 신체와 전극의 접촉이 이루어지지 않고 측정된 임피던스는 유효하지 않다. 따라서, 체지방 측정기(100)는 임피던스를 측정하는 중 발생하는 상태를 점검하여 측정된 임피던스의 유효성을 판별할 수 있다.
또 다른 예로서, 체지방 측정기(100)는 측정된 임피던스의 크기에 따라 임피던스의 유효성을 판별할 수 있다. 체지방 측정기(100)는 사람의 신체로부터 측정 가능한 임피던스의 범위를 설정하고, 측정된 임피던스가 설정된 범위 내에 있는지 여부를 통해 임피던스의 유효성을 판별할 수 있다.
만약, 제1 및 제2 임피던스가 유효하면 1350단계로 진행하고, 그렇지 않으면 1320단계로 진행한다.
단계 1350에서, 체지방 측정기(100)는 제1 임피던스 및 제2 임피던스를 통해 사용자의 생체 임피던스를 획득한다.
단계 1360에서, 체지방 측정기(100)는 생체 임피던스 및 사용자의 신체 정보를 이용하여 사용자의 체지방률을 획득한다. 체지방 측정기(100)는 사용자로부터 나이, 키, 몸무게 등을 수신하고, 수신된 개인 정보와 생체 임피던스에 기초하여 체지방률을 계산한다.
본 실시 예들에 따른 장치는 프로세서, 프로그램 데이터를 저장하고 실행하는 메모리, 디스크 드라이브와 같은 영구 저장부(permanent storage), 외부 장치와 통신하는 통신 포트, 터치 패널, 키(key), 버튼 등과 같은 사용자 인터페이스 장치 등을 포함할 수 있다. 소프트웨어 모듈 또는 알고리즘으로 구현되는 방법들은 상기 프로세서상에서 실행 가능한 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드들 또는 프로그램 명령들로서 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체 상에 저장될 수 있다. 여기서 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로 마그네틱 저장 매체(예컨대, ROM(read-only memory), RAM(random-access memory), 플로피 디스크, 하드 디스크 등) 및 광학적 판독 매체(예컨대, 시디롬(CD-ROM), 디브이디(DVD: Digital Versatile Disc)) 등이 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템들에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 판독 가능한 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 매체는 컴퓨터에 의해 판독가능하며, 메모리에 저장되고, 프로세서에서 실행될 수 있다.
본 실시 예는 기능적인 블록 구성들 및 다양한 처리 단계들로 나타내어질 수 있다. 이러한 기능 블록들은 특정 기능들을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어 또는/및 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시 예는 하나 이상의 마이크로프로세서들의 제어 또는 다른 제어 장치들에 의해서 다양한 기능들을 실행할 수 있는, 메모리, 프로세싱, 로직(logic), 룩 업 테이블(look-up table) 등과 같은 직접 회로 구성들을 채용할 수 있다. 구성 요소들이 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 있는 것과 유사하게, 본 실시 예는 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한, 본 실시 예는 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 및/또는 데이터 처리 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다. “매커니즘”, “요소”, “수단”, “구성”과 같은 용어는 넓게 사용될 수 있으며, 기계적이고 물리적인 구성들로서 한정되는 것은 아니다. 상기 용어는 프로세서 등과 연계하여 소프트웨어의 일련의 처리들(routines)의 의미를 포함할 수 있다.
본 실시 예에서 설명하는 특정 실행들은 예시들로서, 어떠한 방법으로도 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다.
본 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 “상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 마지막으로, 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 한정되는 것은 아니다. 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 기술적 사상을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
100: 체지방 측정기
110: 전극부
120: 임피던스 측정부
130: 생체 임피던스 획득부
140: 체지방 획득부

Claims (15)

  1. 프로세서에 의해 수행되는 체지방 측정 방법으로서,
    제1 전극, 제2 전극, 제3 전극, 및 제4 전극을 이용하여 4-포인트 측정 방식으로 사용자에 대한 제1 임피던스를 측정하는 단계;
    상기 제1 전극, 상기 제2 전극, 상기 제3 전극, 및 상기 제4 전극을 이용하여 2-포인트 측정 방식으로 상기 사용자에 대한 제2 임피던스를 측정하는 단계;
    상기 제1 임피던스 및 상기 제2 임피던스를 통해 상기 사용자의 생체 임피던스(bio impedance)를 획득하는 단계; 및
    상기 생체 임피던스 및 상기 사용자의 신체 정보를 이용하여 상기 사용자의 체지방률을 획득하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 임피던스를 측정하는 단계는 서로 연결된 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 및 서로 연결된 상기 제3 전극과 상기 제4 전극을 이용하여 상기 2-포인트 측정 방식으로 상기 사용자에 대한 상기 제2 임피던스를 측정하는 단계를 포함하는 체지방 측정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 생체 임피던스를 획득하는 단계는,
    룩업 테이블(look-up table)을 이용하여, 상기 제1 임피던스 및 상기 제2 임피던스에 대한 상기 생체 임피던스를 획득하는 것을 특징으로 하는 체지방 측정 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 생체 임피던스를 획득하는 단계는,
    상기 제1 임피던스 및 상기 제2 임피던스에 크기에 따라 상기 생체 임피던스를 계산하는 것을 특징으로 하는 체지방 측정 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 임피던스를 측정하는 단계는,
    상기 제1 전극 및 상기 제4 전극을 통해 정전류(constant current)를 인가하고, 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극을 통해 상기 제1 임피던스를 측정하는 것을 특징으로 하는 체지방 측정 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제2 임피던스를 측정하는 단계는,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 연결하고, 상기 제3 전극과 상기 제4 전극을 연결하여 2-포인트 측정 방식으로 전환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 체지방 측정 방법.
  6. 삭제
  7. 제1항 내지 제5항 중에 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  8. 체지방 측정기를 착용하고 있는 사용자와 접촉하도록 구성된 제1 전극, 제2 전극, 제3 전극, 및 제4 전극을 포함하는 전극부;
    제1 전극, 제2 전극, 제3 전극, 및 제4 전극을 이용하여 4-포인트 측정 방식으로 사용자에 대한 제1 임피던스를 측정하고, 상기 제1 전극, 상기 제2 전극, 상기 제3 전극, 및 상기 제4 전극을 이용하여 2-포인트 측정 방식으로 상기 사용자에 대한 제2 임피던스를 측정하는 임피던스 측정부;
    상기 제1 임피던스 및 제2 임피던스를 통해 상기 사용자의 생체 임피던스를 획득하는 생체 임피던스 획득부; 및
    상기 생체 임피던스 및 상기 사용자의 신체 정보를 이용하여 상기 사용자의 체지방률을 획득하는 체지방 획득부를 포함하고,
    상기 임피던스 측정부는 서로 연결된 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 및 서로 연결된 상기 제3 전극과 상기 제4 전극을 이용하여 상기 2-포인트 측정 방식으로 상기 사용자에 대한 상기 제2 임피던스를 측정하는 체지방 측정기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 생체 임피던스 획득부는 룩업 테이블(look-up table)을 이용하여, 상기 제1 임피던스 및 상기 제2 임피던스에 대한 상기 생체 임피던스를 획득하는 것을 특징으로 하는 체지방 측정기.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 생체 임피던스 획득부는 CPU를 포함하고,
    상기 CPU는 상기 제1 임피던스 및 상기 제2 임피던스에 크기에 따라 상기 생체 임피던스를 계산하는 것을 특징으로 하는 체지방 측정기.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 임피던스 측정부는 상기 제1 전극 및 상기 제4 전극에 정전류를 인가하고, 상기 제2 전극 및 상기 제3 전극을 통해 상기 제1 임피던스를 측정하는 것을 특징으로 하는 체지방 측정기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 임피던스 측정부는 스위치를 이용하여 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 연결하고 상기 제3 전극과 상기 제4 전극을 연결하여 2-포인트 측정 방식으로 전환하고, 상기 전환된 전극들을 이용하여 상기 제2 임피던스를 측정하는 것을 특징으로 하는 체지방 측정기.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 체지방 측정기는 상기 사용자의 손목에 착용 가능한 웨어러블 디바이스인 것을 특징으로 하는 체지방 측정기.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 4개의 전극들 중 2개는 상기 웨어러블 디바이스의 안쪽에 배치되고, 나머지 2개의 전극들은 상기 웨어러블 디바이스의 바깥쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는 체지방 측정기.
  15. 삭제
KR1020140142773A 2014-10-21 2014-10-21 체지방을 측정하는 방법 및 장치 KR102335768B1 (ko)

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