KR100323838B1 - Apparatus and Method for Analyzing Body Composition Based on Bioelectrical Impedance - Google Patents
Apparatus and Method for Analyzing Body Composition Based on Bioelectrical Impedance Download PDFInfo
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Abstract
본 발명에 따른 인체 성분 분석 장치는 피측정자의 손바닥 및 손가락과 접촉하기 위하여 손잡이(29)에 일체로 형성된 전극(1, 2, 3 및 4); 피측정자의 우측 앞발바닥, 우측 뒷발바닥, 좌측 앞발바닥, 및 좌측 뒷발바닥과 각각 접촉하기 위한 전극(5, 6, 7 및 8); 상기 손잡이(29)와 연결되어, 손잡이(29)가 선형 궤도를 따라 수직 왕복 운동을 할 수 있도록 구성되는 손잡이 높이 조절 부재(14); 지면과 수직으로 설치되는 수직부재(25)에 장착된 신장 측정 막대(10)가 선형궤도를 따라 자동으로 내려오면서 피측정자의 머리와 접촉할 때, 상기 신장 측정 막대(10)의 하강 거리를 전자식으로 인식하여 피측정자의 신장을 측정하기 위한 선형센서(26); 피측정자의 체중을 측정하기 위한 하중센서(11); 고주파수 및 저주파수의 정현파 전류를 발생시키고 전극간 전압 차이를 측정하는 임피던스 측정회로(19); 전극 사이의 전류 및 전압의 측정 경로를 변경시켜 인체 부위별 임피던스를 측정할 수 있도록 전극(1∼8)과 상기 임피던스 측정회로(19) 사이에 설치되는 전자 스위치(18); 측정 데이터를 저장하고, 측정된 신호를 이용하여 인체성분을 계산하고, 그 결과를 표시화면(9)에 출력하며, 전자 스위치(18)를 제어하는 마이크로프로세서(22); 및 인체 성분 결과를 출력하기 위한 표시화면(9)과 프린터(11)로 구성된다.An apparatus for analyzing human body components according to the present invention includes electrodes (1, 2, 3, and 4) integrally formed on the handle (29) in contact with a palm and a finger of a subject; Electrodes 5, 6, 7, and 8 for contacting the right forefoot, right hind paw, left forefoot, and left hind paw, respectively; A handle height adjustment member 14 connected with the handle 29 and configured to allow the handle 29 to vertically reciprocate along a linear track; When the height measuring rod 10 mounted on the vertical member 25 installed perpendicular to the ground automatically comes down along the linear trajectory and contacts the head of the subject, the falling distance of the height measuring rod 10 is electronically determined. Linear sensor 26 for measuring the height of the subject to be recognized as; A load sensor 11 for measuring the weight of the subject; An impedance measuring circuit 19 for generating sinusoidal currents of high frequency and low frequency and measuring voltage difference between electrodes; An electronic switch 18 provided between the electrodes 1 to 8 and the impedance measuring circuit 19 to change the current and voltage measurement paths between the electrodes so as to measure impedance for each body part; A microprocessor 22 for storing measurement data, calculating a human body component using the measured signal, outputting the result to the display screen 9, and controlling the electronic switch 18; And a display screen 9 and a printer 11 for outputting the human body component results.
Description
발명의 분야Field of invention
본 발명은 생체 전기 임피던스(Bioelectrical Impedance Analysis)를 이용하여 인체 구성 성분을 간편하게 측정하기 위한 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 피측정자가 장치 내에 설치된 신장 측정장치 및 체중 측정장치를 이용하여 신장 및 체중을 자동으로 입력시킬 수 있고, 피측정자의 성별과 연령에 관한 데이터의 입력 과정을 생략함으로써, 직립 자세에서 간편하게 측정을 완료할 수 있는 전자동식 인체 성분 측정 장치 및 측정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for conveniently measuring human body components using bioelectrical impedance analysis. More specifically, the present invention can automatically enter the height and weight by using the height measuring device and the weight measuring device installed in the device, by omitting the process of inputting data on the sex and age of the subject, The present invention relates to an automatic human body component measuring apparatus and a measuring method capable of easily completing a measurement in an upright position.
발명의 배경Background of the Invention
인체는 수분, 단백질, 뼈 및 지방으로 구성되어 있으며 각각의 합은 체중을 이루게 된다. 이러한 개별 성분을 정량적으로 측정하는 것을 인체 성분 분석이라 한다. 최근 비만에 대한 관심이 높아지고 체지방량 측정에 대한 필요성이 증대되면서 체지방 측정기의 개발이 활성화되어 왔다. 체내 지방량은 비만을 판단하는 주요 지표로 성인병의 발병 원인이며 미용과도 깊은 관련이 있다. 특히, 수분의 양은, 몸의 중요한 구성 요소이면서 에너지를 발생시키는 근육량과 밀접한 관계가 있으며, 체내의 근육량은 개인의 영양상태를 나타내는 지표로서 의학적 응용 범위가 넓다. 특히, 암 환자나 투석기 환자와 같이 영양 상태와 관련이 있는 환자는 그들 인체중의 근육의 양을 주기적으로 측정함으로써 질병의 진행속도나 치료효과를 진단할 수 있으며 소아의 성장이나 발육상태 또는 노약자의 영양상태도 진단할 수 있다. 따라서 체성분의 구성 요소를 파악하는 것은 인체의 가장 기초적인 검진으로 그 필요성이 높아지고 있다.The human body consists of water, protein, bones and fats, and each sum makes up weight. Quantitative measurement of these individual components is called human component analysis. Recently, as the interest in obesity has increased and the need for measuring body fat mass has increased, development of a body fat analyzer has been activated. Body fat is a major indicator of obesity, which is the cause of adult disease and is closely related to beauty. In particular, the amount of water, which is an important component of the body and closely related to the muscle mass that generates energy, the muscle mass in the body is an indicator of the nutritional status of the individual has a wide range of medical applications. In particular, patients with nutritional status, such as cancer patients and dialysis patients, can diagnose the rate of disease progression or the therapeutic effect by periodically measuring the amount of muscle in their bodies, and the growth or development of children Nutritional status can also be diagnosed. Therefore, grasping the components of the body composition is the most basic screening of the human body, the need is increasing.
체성분을 분석하는 방법으로 가격이 저렴하고, 인체에 무해한 생체 전기 임피던스(Bioelectrical Impedance Analysis)를 이용한 방법이 널리 쓰이고 있다. 생체 전기 임피던스 방법은 인체 내로 약한 교류 전류를 보내어 인체의 전기 저항 또는 전기 임피던스를 측정하는 것과 함께, 피측정자의 신장 및 체중을 측정하거나 입력시키며 피측정자의 연령, 성별을 키보드 입력을 통하여 입력시킨 후 이들 측정치와 입력된 정보를 이용하여 체액의 양, 근육량, 및 체지방량을 산출하는 방법이다.As a method of analyzing body composition, a method using bioelectrical impedance analysis, which is inexpensive and harmless to the human body, is widely used. The bioelectrical impedance method sends a weak alternating current into the human body to measure the electrical resistance or electrical impedance of the human body, and measures or inputs the height and weight of the subject and inputs the age and gender of the subject through a keyboard input. It is a method of calculating the amount of body fluid, muscle mass, and fat mass using these measurements and the inputted information.
종래의 임피던스를 이용한 인체 성분 측정 방법의 예를 살펴보면, 제1도와 같이 인체의 오른쪽 손과 발에 전극을 부착시키고, 피측정자의 성별, 연령, 체중, 및 신장을 키보드를 통해 입력시키며, 측정을 개시하면 장치는 인체의 임피던스를 측정하여 마이크로프로세서 내에 저장한 후에 피측정자의 인체성분을 계산하고, 그 결과를 표시 화면에 나타내거나 프린터를 통해 출력시킨다. 이와 같은 측정방법에서 피측정자의 인체에 전극을 부착하는 과정과 피측정자의 성별, 연령, 체중, 및 신장을 키보드를 이용해 입력시키는 과정은 일반인이 기기를 쉽게 조작하는데 불편함을 준다.Looking at an example of a conventional method of measuring human body components using impedance, as shown in Figure 1, the electrode is attached to the right hand and feet of the human body, the sex, age, weight, and height of the subject are input through the keyboard, and the measurement is performed. Upon initiation, the device measures the impedance of the human body, stores it in the microprocessor, calculates the human body component of the subject, and displays the result on a display screen or output through a printer. In such a measuring method, the process of attaching the electrode to the human body of the subject and the process of inputting the sex, age, weight, and height of the subject by using the keyboard are inconvenient for the general person to easily operate the device.
다른 종래의 인체 성분 측정 방법을 살펴보면, 제2도와 같이 터치식으로 이루어진 전극을 이용하여 인체와의 전기적인 연결을 꾀하고 있다. 상기 방법에서는 신장과 체중을 임피던스 측정 자세에서 동시에 측정함으로써 측정을 간편화하는 장점을 갖는다. 그러나 연령 및 성별을 입력하는 측정과정은 제1도와 비교하여 차이가 없으며 신장측정을 위한 별도의 장치를 요구하고 있다. 제2도에 따른 측정 과정을 살펴보면 임피던스 측정, 체중, 신장측정, 결과의 계산, 및 출력은 모두 전자식으로 자동으로 이루어지나, 피측정자의 정보 입력은 수동방식에 의한 키보드 입력으로 이루어지며 사용법에 대한 지식이 없는 일반인이 사용하기에 많은 불편함을 야기시켰다.Looking at another conventional method for measuring human body components, it is intended to make an electrical connection with the human body using a touch electrode made as shown in FIG. This method has the advantage of simplifying the measurement by simultaneously measuring the height and weight in the impedance measurement posture. However, the measurement process for inputting age and gender is not different compared with FIG. 1 and requires a separate device for height measurement. Referring to the measurement process according to FIG. 2, impedance measurement, weight, height measurement, calculation of results, and output are all made electronically and automatically.However, information input of the subject is performed by manual keyboard input. It caused a lot of inconvenience for the general public without knowledge.
본 발명자는 이미 대한민국 특허 제123,408호와 제161,602호, 그리고 미국특허 제5,720,296호에 개시된 생체 전기 임피던스법을 이용한 인체 성분 분석 장치를 발명한 바 있다. 상기 특허에 따른 측정 장치에서도, 피측정자는 키보드를 통하여 신장, 성별 및 연령을 입력시켰다. 그러나 이러한 수동방식에 의한 키보드 입력은 사용지식이 없는 일반인이 사용하기에는 불편하였다.The present inventors have already invented a human body component analyzing apparatus using the bioelectrical impedance method disclosed in Korean Patent Nos. 123,408 and 161,602, and US Pat. No. 5,720,296. In the measuring device according to the patent, the subject inputs height, sex and age through a keyboard. However, this manual keyboard input was inconvenient for the general public without knowledge of use.
또한, 본 발명자는 대한민국 특허 출원 제99-31019호에서 피측정자의 연령 및 성별 정보를 키보드를 이용하여 입력하지 않고도 인체 성분을 측정할 수 있고, 핸드 바를 통하여 피측정자가 이미 알고 있는 자신의 신장을 입력시키는 인체 성분 분석 장치를 발명한 바 있다. 그러나, 상기 장치는 피측정자가 정확한 신장을 알지 못하는 경우 별도의 신장 측정 장치에 의하여 자신의 신장을 측정한 뒤 핸드 바로 입력시켜야 하는 불편함이 있었다.In addition, the present inventors can measure the human body components without inputting the age and gender information of the subject using a keyboard in the Republic of Korea Patent Application No. 99-31019, and by using the hand bar to measure their height already known The human body component analyzer which inputs was invented. However, when the device does not know the correct height, it is inconvenient to input its own hand after measuring its height by a separate height measuring device.
따라서, 본 발명자는 키보드를 통하여 성별 및 연령을 입력하지 않고, 체중계에서 체중을 측정하는 방식과 유사하게 기기에 올라 양손으로 전극이 일체로 형성된 손잡이를 잡으면, 발전극 하부에 설치된 하중센서에서 체중을 측정하고 자동 신장 측정 센서에서 신장을 측정함으로써, 모든 측정이 자동으로 처리되고 인체 부위별 임피던스를 측정할 수 있는 인체 성분 분석 장치를 개발하기에 이른 것이다.Therefore, the inventors of the present invention do not enter the gender and age through the keyboard, and similar to the method of measuring the weight on the scale, if you hold the handle formed integrally with the electrode with both hands, the weight in the load sensor installed on the lower pole of the power pole By measuring and measuring height in an automatic kidney measurement sensor, we have developed a human body component analyzer that can automatically process all measurements and measure impedance by body part.
본 발명의 목적은 피측정자의 연령 및 성별 정보를 입력하지 않고도 인체 성분을 측정할 수 있는 생체 전기 임피던스 방법을 이용한 인체 성분 측정 장치 및 측정 방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a human body component measuring apparatus and measuring method using a bioelectrical impedance method that can measure human body components without inputting age and gender information of the subject.
본 발명의 다른 목적은 피측정자의 신장을 키보드로 입력시키는 대신, 신장 측정 센서를 이용하여 측정된 신장을 자동으로 입력시키는 간편화된 인체 성분 분석 장치 및 측정 방법을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a simplified human body component analysis device and measuring method for automatically inputting the measured height using a height measuring sensor, instead of inputting the height of the subject through a keyboard.
본 발명의 또 다른 목적은 하나의 측정 자세로 모든 측정을 완료할 수 있도록 간편화된 인체 성분 분석 장치 및 측정 방법을 제공하기 위한 것이다.Still another object of the present invention is to provide an apparatus and method for analyzing human components, which are simplified to complete all the measurements in one measurement position.
도1은 종래의 생체 전기 임피던스를 이용한 인체 성분 측정 장치의 한 원리를 나타내는 개략도이다.1 is a schematic diagram showing one principle of a human body component measuring apparatus using a conventional bioelectrical impedance.
도2는 생체 전기 임피던스를 이용하여 인체 성분을 측정하는 키보드 및 신장 측정 장치가 부착된 종래의 측정 장치의 한 구체예를 나타내는 개략적인 사시도이다.2 is a schematic perspective view showing one embodiment of a conventional measuring device equipped with a keyboard and a height measuring device for measuring human body components using bioelectrical impedance.
도3은 생체 전기 임피던스를 이용하여 인체 성분을 측정하는, 키보드가 없고 자동으로 신장을 측정하는 선형 센서가 부착되는 본 발명의 한 구체예를 보여주는 도면이다.3 is a diagram showing one embodiment of the present invention to which a linear sensor for automatically measuring height is attached without a keyboard, which measures a human body component using bioelectrical impedance.
도4는 생체 전기 임피던스를 이용하여 인체 성분을 측정하는, 키보드가 없고 초음파를 이용하여 자동으로 신장을 측정하는 신장 측정 센서가 부착되는 본 발명의 다른 구체예를 보여주는 도면이다.4 is a diagram showing another embodiment of the present invention in which a height measuring sensor for measuring a human body component using bioelectrical impedance and a height measuring sensor automatically using ultrasonic waves is attached.
도5는 본 발명에 따른 인체 성분 측정 장치의 측정부위 및 전극의 접촉 위치를 보여주는 도면이다.5 is a view showing the contact position of the measuring region and the electrode of the human body component measuring apparatus according to the present invention.
도6은 본 발명의 측정 장치의 구성을 개략적으로 도시한 전기회로 구성도이다.6 is an electric circuit configuration diagram schematically showing the configuration of the measuring apparatus of the present invention.
* 도면의 주요 부호에 대한 설명 *Description of the main symbols in the drawings
1 : 우측 손바닥 전극 2 : 우측 엄지 전극1: right palm electrode 2: right thumb electrode
3 : 좌측 손바닥 전극 4 : 좌측 엄지 전극3: left palm electrode 4: left thumb electrode
5 : 우측 앞발바닥 전극 6 : 우측 뒷발바닥 전극5: right forefoot electrode 6: right forefoot electrode
7 : 좌측 앞발바닥 전극 8 : 좌측 뒷발바닥 전극7: left forefoot electrode 8: left forefoot electrode
9 : 표시화면 10 : 신장 측정 막대9: display screen 10: height measurement bar
11 : 프린터 12 : 인터페이스 단자11 printer 12 interface terminal
13 : 전자회로부 14 : 손잡이 높이 조절용 부재13 electronic circuit portion 14 handle height adjustment member
15 : 초음파 신장 측정 센서 16 : 바퀴15: ultrasonic height measurement sensor 16: wheel
17 : 하중센서 18 : 부위별 측정용 전자 스위치17: load sensor 18: electronic switch for measurement of each part
19 : 임피던스 측정회로 20 : 임피던스 측정용 앰프19: impedance measuring circuit 20: impedance measuring amplifier
21 : A/D 변환기 22 : 마이크로프로세서21: A / D converter 22: microprocessor
23 : 하중 측정용 앰프 24 : 선형센서용 앰프23: Amplifier for load measurement 24: Amplifier for linear sensor
25 : 수직 부재 26 : 선형센서25 vertical member 26 linear sensor
27 : 고정부재 28 : 상판27: fixing member 28: top plate
29 : 손잡이29: handle
신체 임피던스를 이용한 인체 성분 분석 장치는 생체 전기 임피던스법을 이용하여 체중을 구성하는 인체 성분 중 지방량, 근육량, 및 체수분량 등을 측정하는 장치이다. 상기 장치는 (1) 신체 임피던스, (2) 체중, (3) 신장, (4) 성별, 및(5) 연령 등의 데이터를 요구한다.Human body component analysis apparatus using the body impedance is a device for measuring the amount of fat, muscle mass, body water, etc. of the body components constituting the body weight using the bioelectrical impedance method. The device requires data such as (1) body impedance, (2) body weight, (3) height, (4) gender, and (5) age.
본 발명에 따른 인체 성분 분석 장치는 체중 및 신장을 전자 측정 센서를 이용하여 자동으로 측정하고, 성별 및 연령의 개인 정보를 필요로 하지 않으며, 신체 부위별 임피던스를 측정하는 전자 스위치를 통하여 모든 측정이 전자동으로 하나의 측정 자세에서 타인의 도움없이 이루어지는 것을 특징으로 한다.The human body component analyzer according to the present invention automatically measures weight and height using an electronic measuring sensor, does not require personal information of gender and age, and all measurements are performed through an electronic switch measuring impedance of each body part. Fully automatic, characterized in that made in one measuring position without the help of others.
이하 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 구체예에 대하여 하기와 같이 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도3은 생체 전기 임피던스를 이용하여 인체 성분을 측정하는, 키보드가 없고 자동으로 신장을 측정하는 선형 센서가 부착되는 본 발명의 한 구체예를 보여주는 도면이다.3 is a diagram showing one embodiment of the present invention to which a linear sensor for automatically measuring height is attached without a keyboard, which measures a human body component using bioelectrical impedance.
피측정자가 양손으로 손잡이(29)를 잡으면 우측 손바닥은 전극(1)과 접촉하고, 우측 엄지는 전극(2)과 접촉하고, 좌측 손바닥은 전극(3)과 접촉하고, 그리고 좌측 엄지는 전극(4)과 접촉하도록 구성되어 있다. 상기 손잡이(29)는 손잡이 높이 조절 부재(14)와 연결되며, 상기 손잡이(29) 높이 조절 부재(14)는 선형 궤도를 따라 수직 왕복 운동을 할 수 있도록 구성되고, 피측정자는 신장에 알맞게 손잡이(29)를 상하로 움직이면서 양손을 손전극에 접촉시킬 수 있다.When the subject grasps the handle 29 with both hands, the right palm contacts the electrode 1, the right thumb contacts the electrode 2, the left palm contacts the electrode 3, and the left thumb contacts the electrode ( And 4) in contact with it. The handle 29 is connected to the handle height adjusting member 14, the handle 29, the height adjusting member 14 is configured to perform a vertical reciprocating movement along a linear track, the subject to the handle to fit the height Both hands can be brought into contact with the hand electrode while moving (29) up and down.
발전극(5∼8) 하부에는 하중센서(17)가 있어 피측정자의 체중을 측정할 수 있으며, 피측정자가 올라서면 우측 앞발바닥은 전극(5)과 접촉하고, 우측 뒷발바닥은 전극(6)과 접촉하고, 좌측 앞발바닥은 전극(7)과 접촉하고, 그리고 좌측 뒷발바닥은 전극(8)과 접촉한다. 상기 발전극 하부에 설치된 하중 센서(17)에 의하여 측정된 체중은 하중 측정용 앰프(23) 및 A/D 변환기(21)를 거쳐 마이크로프로세서 (22)에 저장된다.Under the power poles 5-8, there is a load sensor 17 to measure the weight of the subject. When the subject is raised, the right forefoot contacts the electrode 5, and the right rear foot is the electrode 6 ), The left forefoot is in contact with the electrode 7, and the left forefoot is in contact with the electrode 8. The weight measured by the load sensor 17 installed under the power pole is stored in the microprocessor 22 via the load measuring amplifier 23 and the A / D converter 21.
상기 구체예에 있어서, 지면과 수직으로 설치되는 수직부재(25)에 설치된 신장 측정 막대(10)가 선형궤도를 따라 자동으로 내려오면서 피측정자의 머리와 접촉하면 움직임을 멈추고, 선형센서(26)가 상기 신장 측정 막대(10)의 하강 거리를 전자식으로 인식하여 피측정자의 신장을 측정한다. 상기 선형센서(26)에 의하여 측정된 신장은 선형센서용 앰프(24)를 통하여 증폭되고, A/D 변환기(21)를 거쳐 디지털 신호로 변환된 후에 마이크로프로세서(22)에 저장된다. 상기 선형 센서(26)의 기능과 부품은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 달성될 수 있다.In the above embodiment, when the elongation measuring rod 10 installed in the vertical member 25 installed perpendicular to the ground comes down automatically along the linear trajectory and stops movement when it comes in contact with the head of the subject, the linear sensor 26 Recognizes the falling distance of the height measuring bar 10 electronically to measure the height of the subject. The extension measured by the linear sensor 26 is amplified by the linear sensor amplifier 24 and converted into a digital signal via the A / D converter 21 and stored in the microprocessor 22. Functions and components of the linear sensor 26 can be readily accomplished by one of ordinary skill in the art.
도4는 생체 전기 임피던스를 이용하여 인체 성분을 측정하는, 키보드가 없고 초음파를 이용하여 자동으로 신장을 측정하는 초음파 신장 측정 센서가 부착되는 본 발명의 다른 구체예를 보여주는 도면이다.4 is a diagram showing another embodiment of the present invention in which an ultrasonic height measuring sensor for measuring a human body component using bioelectrical impedance and a height measuring sensor for automatically measuring height using ultrasonic waves is attached.
상기 구체예에서 초음파 신장 측정 센서(15)는 초음파를 발사하기 위한 초음파 발신부 및 피측정자의 머리로부터 반사된 초음파를 수신하기 위한 초음파 수신부로 구성되어 있다. 상기 초음파 신장 측정 센서(15)는 수평을 이루도록 고정부재(27)에 의하여 고정되어 있으며, 발신에서 수신까지의 시간을 측정하고 그 시간에 음파의 속도를 곱하여 상기 초음파 신장 측정 센서와 피측정자의 머리까지의 거리를 전자식으로 인식하여 피측정자의 신장을 측정할 수 있다. 따라서 도3에 개시된 구체예와 달리 신장 측정 막대(10)가 피측정자의 머리와 접촉하지 않게 되어 보다 안락하게 측정을 할 수 있다.In the above embodiment, the ultrasonic elongation measuring sensor 15 includes an ultrasonic transmitter for emitting ultrasonic waves and an ultrasonic receiver for receiving ultrasonic waves reflected from the head of the subject. The ultrasonic elongation measuring sensor 15 is fixed by the fixing member 27 so as to be horizontal, and measures the time from the transmission to the reception and multiplies the speed of the sound wave by the time to measure the head of the ultrasonic elongation measuring sensor and the subject. The height of the subject can be measured by electronically recognizing the distance to. Therefore, unlike the embodiment disclosed in FIG. 3, the height measuring rod 10 does not come into contact with the head of the subject, thereby making it more comfortable to measure.
상기 구체예는 신장을 측정하기 위하여 초음파 신장 측정 센서(15)를 이용한 점 및 손잡이 높이 조절용 부재(14)가 없는 점을 제외하고는 제3도에 개시된 구체예의 구성 및 작용원리와 동일하다.This embodiment is the same as the configuration and principle of operation of the embodiment disclosed in FIG. 3, except that there is no point using the ultrasonic elongation sensor 15 to measure elongation and there is no handle height adjusting member 14.
상기 초음파 신장 측정 센서(15)의 기능과 부품은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 달성될 수 있다.The function and components of the ultrasonic elongation measuring sensor 15 can be easily achieved by those skilled in the art.
도5는 본 발명에 따른 인체 성분 측정 장치의 측정부위 및 전극의 접촉 위치를 보여주는 도면이다.5 is a view showing the contact position of the measuring region and the electrode of the human body component measuring apparatus according to the present invention.
우측 팔의 손목에서부터 우측 어깨 조인트까지의 임피던스를 Zra, 좌측 팔의 손목에서부터 좌측 어깨 조인트까지의 임피던스를 Zla, 우측다리의 발목에서부터 우측 ?? 조인트까지의 임피던스를 Zrl, 좌측다리의 발목에서부터 좌측 ?? 조인트까지의 임피던스를 Zll, 그리고 상체 몸통의 임피던스를 Zt로 한다.The impedance from the wrist of the right arm to the right shoulder joint is Z ra , the impedance from the wrist of the left arm to the left shoulder joint is Z la , and from the ankle of the right leg to the right ?? Impedance from joint to Z rl , from left ankle to left ?? The impedance to the joint is Z ll , and the upper body impedance is Z t .
손바닥에서부터 손목까지의 임피던스, 엄지손가락부터 손목까지의 임피던스, 앞발바닥에서부터 발목까지의 임피던스, 및 뒷발바닥부터 발목까지의 임피던스는 표시되어 있으나 임피던스 측정에 영향을 미치지 않는다.Impedance from palm to wrist, impedance from thumb to wrist, impedance from front to ankle, and impedance from back to ankle are shown but do not affect impedance measurements.
도6은 본 발명의 측정 장치의 구성을 개략적으로 도시한 전기회로 구성도이다.6 is an electric circuit configuration diagram schematically showing the configuration of the measuring apparatus of the present invention.
전기회로는 전극(1∼8)과 임피던스 측정회로(19), 전자 스위치(18), 앰프(20, 23 및 24), A/D변환기(21), 마이크로프로세서(22)로 구성된다.The electric circuit is composed of electrodes 1 to 8, an impedance measurement circuit 19, an electronic switch 18, amplifiers 20, 23 and 24, an A / D converter 21, and a microprocessor 22.
상기 전자 스위치(18)는 전극 사이의 전류와 전압의 측정경로를 변형시키고, 상기 앰프(20, 23, 및 24)는 임피던스 측정 및 센서 등의 신호를 증폭시키며, 상기 A/D 변환기(21)는 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시킨다. 상기 마이크로프로세서(22)는 데이터를 저장하고 측정된 신호를 이용해 인체성분을 계산하며 그 결과를 표시화면(9)에 출력한다.The electronic switch 18 transforms the measurement paths of current and voltage between the electrodes, and the amplifiers 20, 23, and 24 amplify signals such as impedance measurement and sensors, and the A / D converter 21 Converts the amplified analog signal into a digital signal. The microprocessor 22 stores data, calculates a human body component using the measured signal, and outputs the result to the display screen 9.
전극(1∼8)은 인체의 말단 부위인 양손과 양발에서 접촉하며 손에서는 손바닥(1 및 3)과 엄지(2 및 4), 발에서는 앞발바닥(5 및 7)과 뒷발바닥(6 및 8)에서 접촉한다. 또한, 부위별 임피던스를 측정하기 위하여, 전자스위치(18)는 임피던스 측정 회로(19)와 전극 사이에서 예정된 순서에 따라 전류 및 전압의 측정 경로를 on/off로 순차적으로 조작하며, 이를 자동화하기 위하여 마이크로프로세서(22)에 의한 제어를 받는다.The electrodes 1 to 8 are in contact with both hands and both feet, which are terminal portions of the human body, with the palms 1 and 3 and the thumb 2 and 4 in the hand, the forefoot 5 and 7 and the foot in the foot 6 and 8 Contact at). In addition, in order to measure the impedance of each part, the electronic switch 18 sequentially manipulates the current and voltage measurement paths on / off in a predetermined order between the impedance measuring circuit 19 and the electrodes, and to automate them. It is controlled by the microprocessor 22.
인체 부위별 임피던스를 측정하는 방법을 설명하면 우측 손바닥 전극(1)과 우측 앞발바닥 전극(5) 사이에 저주파수 정현파 교류 전류가 흐르도록 전자스위치(18)를 마이크로프로세서(22)의 제어에 따라 연결시키고 우측 엄지 전극(2)과 좌측 엄지 전극(4) 사이에서의 전압을 측정한다. 흘려준 전류와 측정된 전압 비율로부터 저주파수에서의 임피던스 Zra를 구한다. 같은 방법으로 고주파수 전류를 사용하여 고주파수에서의 임피던스 Zra를 구한다.In the following description, a method of measuring impedance for each part of the human body is connected to the electronic switch 18 under the control of the microprocessor 22 so that a low frequency sinusoidal alternating current flows between the right palm electrode 1 and the right forefoot electrode 5. The voltage between the right thumb electrode 2 and the left thumb electrode 4 is measured. The impedance Z ra at low frequency is obtained from the flow rate and the measured voltage ratio. In the same way, the high-frequency current is used to find the impedance Z ra at high frequencies.
본 발명의 예에서는 손바닥 전극 및 앞발바닥 전극이 전류전극을 형성하고 엄지 전극 및 뒷발바닥 전극이 전압전극으로 사용되었으나 역으로 사용할 수 있다.In the example of the present invention, the palm electrode and the forefoot electrode form the current electrode, and the thumb electrode and the forefoot electrode are used as voltage electrodes, but the reverse electrode can be used.
상기 측정에서 Ra, Rb, Rc, 및 Rd는 인체 부위별 임피던스에 영향을 미치지 않는다.In the measurement, R a , R b , R c , and R d do not affect the impedance of each part of the human body.
임피던스 측정 회로(19)에 의하여 측정된 임피던스 값(Zra, Zla, Zt, Zrl, 및 Zll)은 마이크로프로세서(22)에 저장된다.The impedance values Z ra , Z la , Z t , Z rl , and Z ll measured by the impedance measuring circuit 19 are stored in the microprocessor 22.
피측정자의 신장은, 선형 센서(26) 또는 초음파 신장 측정 센서(15)에 의하여 측정된 신장의 출력을 증폭시키는 과정 및 디지털 신호로 변환하는 과정을 거쳐 마이크로프로세서(22)에 저장된다.The kidney of the person to be measured is stored in the microprocessor 22 after amplifying the output of the kidney measured by the linear sensor 26 or the ultrasonic extension measuring sensor 15 and converting the digital signal into a digital signal.
피측정자의 체중은 인체 성분 분석 장치 중 발전극(5∼8) 하부에 위치한 하중센서(17)에 의하여 측정한다. 피측정자가 올라설 때 하중센서(17)에 가해지는 하중은 체중, 상판(28) 무게, 및 그에 부착된 기구물 무게의 합이 된다. 따라서, 체중은 총 부가된 하중에서 초기 무게를 빼서 구한다. 측정된 체중은 하중 측정용 앰프(23)와 A/D 변환기(21)를 통하여 마이크로프로세서(22)에 저장된다The weight of the subject is measured by a load sensor 17 located below the power poles 5 to 8 of the human body component analyzer. The load exerted on the load sensor 17 when the subject is raised is the sum of the weight, the weight of the upper plate 28, and the weight of the apparatus attached thereto. Therefore, the weight is obtained by subtracting the initial weight from the total added load. The measured weight is stored in the microprocessor 22 through the load measuring amplifier 23 and the A / D converter 21.
마이크로프로세서(22)에 저장된 임피던스, 신장, 및 체중으로부터 체액의 양(Total Body Water; TBW), 제지방(FFM), 체지방(FAT), 및 부위별 인체 성분을 분석하고, 분석된 데이터를 표시화면(9)에 표시하거나 프린터(11)로 출력할 수 있다.Analyze total body water (TBW), lean body mass (FFM), body fat (FAT), and body composition from the impedance, height, and weight stored in the microprocessor 22, and display the analyzed data It can be displayed on the screen 9 or output to the printer 11.
또한, 외부의 컴퓨터와 프로그램을 이용하여 추가적인 연산 및 저장 기능을 추가하기 위한 외부 인터페이스 단자(12)를 장착할 수 있다.In addition, an external interface terminal 12 may be mounted to add additional operation and storage functions using an external computer and a program.
인체 성분은 측정된 부위별 임피던스, 신장 및 체중의 함수로부터 아래와 같이 계산된다.The human body component is calculated from the function of the measured site-specific impedance, height and weight as follows.
인체 각 부위별로 포함되어 있는 수분의 양은 Ht2/Z에 비례하게 되는데, 이 때 Z는 해당 부위의 임피던스 값이며, Ht는 피측정자의 신장이다.The amount of water contained in each part of the human body is proportional to Ht 2 / Z, where Z is the impedance value of the corresponding part and Ht is the height of the subject.
몸 전체에 포함되어 있는 수분의 양(TBW)은 각 부위별 수분량을 합한 것으로 하기 식(Ⅰ)로 표시된다.The amount of water contained in the whole body (TBW) is the sum of the amount of water for each part, and is represented by the following formula (I).
TBW = C1 (Ht2/Zra+ Ht2/Zla)+ C2Ht2/Zt+ C3(Ht2/Zra+ Ht2/Zla) (Ⅰ)TBW = C 1 ( Ht 2 / Z ra + Ht 2 / Z la ) + C 2 Ht 2 / Z t + C 3 (Ht 2 / Z ra + Ht 2 / Z la ) (Ⅰ)
여기에서 C1, C2, C3은 식(Ⅰ)을 최선으로 만족시키는 상수로 회기 분석법에 의하여 결정된다. 상기 식(Ⅰ)은 마이크로프로세서(22)에 프로그램으로 내장되어 있다.Where C 1 , C 2 , and C 3 are constants that best satisfy equation (I) and are determined by regression analysis. Equation (I) is embedded in the microprocessor 22 as a program.
인체의 구성성분 중에서 체지방은 수분의 함량이 극히 적기 때문에 체지방 내에 존재하는 수분의 양은 무시되며, 지방 이외의 성분(FFM)은 약 73% 수분을 포함하기 때문에 지방 이외의 성분(FFM)은 하기 식(Ⅱ)으로 표시된다.Since body fat has very low moisture content among the constituents of the human body, the amount of water present in the body fat is ignored, and since the component other than fat (FFM) contains about 73% water, the component other than fat (FFM) is represented by the following formula. It is represented by (II).
FFM = TBW / 0.73 (Ⅱ)FFM = TBW / 0.73 (II)
체지방의 양(FAT)은 체중에서 지방 이외의 성분(FFM)을 뺀 값으로 하기 식(Ⅲ)으로 표시되며, 체지방율(Percent Body Fat : % BF)은 하기 식(Ⅳ)으로 표시된다.The amount of body fat (FAT) is expressed by the following formula (III) by subtracting the component (FFM) other than fat, and the percentage body fat (Percent Body Fat:% BF) is represented by the following formula (IV).
FAT = Wt - FFM (Ⅲ)FAT = Wt-FFM (Ⅲ)
% BF =(Wt - FFM ) × 100 / Wt (Ⅳ)% BF = (Wt-FFM) × 100 / Wt (Ⅳ)
부위별 체수분량(Segmental Water; SW)을 구할 수도 있는데, 오른팔의 경우는 다음과 같다.Segmental water (SW) for each part can also be obtained, for the right arm:
SWra= f(Ht, Wt, Zhra, Zlra) (Ⅴ)SW ra = f (Ht, Wt, Z hra , Z lra ) (Ⅴ)
여기서 SWra는 오른팔에 있는 수분량, Zhra는 높은 주파수에서 측정한 오른 팔의 임피던스, 그리고 Zlra는 낮은 주파수에서 측정한 오른팔의 임피던스이다. 이와 유사하게 왼팔, 몸통, 오른쪽 다리, 및 왼쪽 다리에서도 측정할 수 있다.Where SW ra is the amount of water in the right arm, Z hra is the impedance of the right arm measured at high frequencies, and Z lra is the impedance of the right arm measured at low frequencies. Similarly, measurements can be made on the left arm, torso, right leg, and left leg.
SWla= f(Ht, Wt, Zhla, Zlla) (Ⅵ)SW la = f (Ht, Wt, Z hla , Z lla ) (Ⅵ)
SWt= f(Ht, Wt, Zht, Zlt) (Ⅶ)SW t = f (Ht, Wt, Z ht , Z lt ) (Ⅶ)
SWrl= f(Ht, Wt, Zhrl, Zlrl) (Ⅷ)SW rl = f (Ht, Wt, Z hrl , Z lrl ) (Ⅷ)
SWll= f(Ht, Wt, Zhll, Zlll) (Ⅸ)SW ll = f (Ht, Wt, Z hll , Z lll ) (Ⅸ)
마이크로프로세서(22)에서 연산이 완료되면 분석 결과를 표시화면(9)에 표시하거나 프린터(11)로 출력한다.When the operation is completed in the microprocessor 22, the analysis result is displayed on the display screen 9 or output to the printer 11.
본 발명에 따른 인체 성분 분석 장치는 피측정자의 연령 및 성별 정보를 키보드를 이용하여 입력하지 않고도 인체 성분을 측정할 수 있으며, 피측정자가 자신의 신장을 알지 못하는 경우에도 신장 측정 센서를 통하여 간편하게 신장이 측정되고 자동으로 입력됨으로써 하나의 측정 자세로 모든 측정을 완료할 수 있는 효과를 갖는다.The human body component analyzing apparatus according to the present invention can measure human body components without inputting age and gender information of a subject using a keyboard, and even when the subject does not know his or her height, the kidney is easily heightened through a height measuring sensor. This measurement and automatically input has the effect of completing all the measurements in one measurement position.
본 발명의 단순한 변형 특히 전극의 형태 변형, 신장 측정 방식의 변형, 및 부위별 임피던스를 측정하는 전류와 전압 경로의 변형은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게 명백한 것이며 이러한 변경이나 변형은 첨부된 특허 청구의 범위에 의하여 제한된다.Simple modifications of the present invention, in particular, the shape of the electrode, the modification of the elongation measurement method, and the modification of the current and voltage paths for measuring the impedance of each part are apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. Limited by the scope of
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