KR100345246B1 - Apparatus for Muscle Diagnosis Using Bioelectrical Impedance Analysis and Method of Using the Same - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 장치는 피측정자의 우측 손바닥, 우측 엄지, 좌측손바닥 및 좌측 엄지를 각각 접촉하기 위한 전극(1, 2, 3, 4); 상기 4개의 전극(1, 2, 3, 4)을 장착하고 양손으로 잡을 수 있도록 설계된 막대봉(5); 양손으로 잡고 들어올리는 막대봉(5)에 장착하여 바벨 하중을 변화시킬 수 있는 무게 추(6); 상기 전극(1, 2, 3, 4)과 전자회로부(14)를 연결시키기 위한 연결단자(7); 임피던스 측정, 신호증폭 및 A/D변환을 담당하는 전자회로부(14); 전자회로부(14)의 측정 데이터를 받아 팔의 생체 임피던스 값의 변화를 저장, 연산, 표시, 제어하는 컴퓨터 시스템(15); 피검자가 막대봉(5)을 양손으로 잡을 때 양손바닥 사이에서 정전류를 흘려주는 전류 발생회로와 피검자의 양 엄지 사이에서 전압을 측정하는 회로를 포함하는 임피던스 측정회로(16); 피검자가 팔을 굽히고 펴는 운동을 할 때 팔의 임피던스 데이터를 저장하고 측정된 신호를 이용해 근육진단을 하고, 그 결과를 표시화면(9)에 출력하는 마이크로 프로세서(19); 및 외부 컴퓨터 시스템과의 연결을 위한 인터페이스 단자(20)로 구성되는 생체전기 임피던스를 이용한 근육진단 장치에 관한 것이다.The device according to the invention comprises electrodes 1, 2, 3, 4 for contacting the right palm, right thumb, left palm and left thumb of the subject, respectively; A bar rod (5) designed to mount the four electrodes (1, 2, 3, 4) and to hold it with both hands; A weight weight (6) capable of changing the barbell load by mounting the bar rod (5) to lift and hold with both hands; A connection terminal (7) for connecting the electrodes (1, 2, 3, 4) and the electronic circuit portion 14; An electronic circuit unit 14 for impedance measurement, signal amplification, and A / D conversion; A computer system 15 which receives the measurement data of the electronic circuit unit 14 and stores, calculates, displays, and controls the change in the bioimpedance value of the arm; An impedance measuring circuit 16 including a current generating circuit for flowing a constant current between the palms of both hands when the subject grasps the rod 5 with both hands, and a circuit for measuring voltage between the thumb of the subject; A microprocessor 19 which stores the impedance data of the arm and performs the muscle diagnosis using the measured signal when the subject performs the bending and extending the arm, and outputs the result on the display screen 9; And an interface terminal 20 for connecting to an external computer system.
Description
발명의 분야Field of invention
본 발명은 생체전기 임피던스법을 이용한 근육진단 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 피검자가 상체운동 혹은 하체운동을 하는 동안 사지의 수분변화를 생체전기 임피던스법을 이용하여 측정함으로써 피검자의 근육발달 상태, 근육 질환 및 근육량 등을 진단하는 장치에 관한 것이다. 또한 본 발명은 생체전기 임피던스법을 이용해서 근육을 진단하는 방법에 관한 것도 포함한다.The present invention relates to a muscle diagnostic device using the bioelectrical impedance method. More specifically, the present invention relates to an apparatus for diagnosing muscle development, muscle disease, and muscle mass of a subject by measuring a change in water of a limb using a bioelectrical impedance method during an upper body exercise or a lower body exercise. The present invention also includes a method for diagnosing muscle using the bioelectrical impedance method.
발명의 배경Background of the Invention
인체는 물리적 운동을 함에 따라 사지의 근육에 빠른 영양공급이 이루어지고 노폐물을 제거하는 속도도 빨라진다. 이러한 대사 작용의 증가로 혈액순환은 빨라지고 근육의 수분함량이 증가된다. 이때 운동에 따른 수분의 이동속도, 근육내의 수분 증가속도 및 운동을 중지했을 때 원상회복 속도는 개인간 큰 차이를 나타내며이러한 개인간의 차이는 근육의 발달정도, 근육의 질환 및 근육량 등과 밀접한 관계를 가진다.As the body performs physical exercise, it provides fast nutrition to the muscles of the limbs and speeds up the removal of waste. This increased metabolism speeds up blood circulation and increases muscle water content. At this time, the movement speed of the water, the increase rate of water in the muscle, and the restorative speed when the exercise is stopped show a big difference among individuals, and the difference between these individuals is closely related to the degree of muscle development, the disease of the muscle, and the amount of muscle.
생체전기 임피던스 법(Bioelectrical Impedance Analysis)이란 인체 내로 약한 교류전류를 흘려주고 이러한 전류가 인체를 통하여 흐를 때의 전기저항을 측정하는 방법이다. 흘려준 전기는 전기를 흘려주는 인체내의 전도체, 즉 체수분량과 밀접한 관계가 있다. 생체전기 임피던스법은 인체내의 물의 양을 정적인 상태에서 측정하여 인체의 성분, 예를 들면 체지방량을 측정하는 데에 이용되고 있다. 생체전기 임피던스법이 안전하고 신속하게 인체성분을 측정할 수 있다는 점을 이용하여 본 발명에서는 피검자가 운동을 하고 있는 상태에서 근육내의 수분 변화를 계속적으로 측정하여 이를 이용해 피검자의 근육을 진단하는 장치 및 방법을 발명하기에 이른 것이다.Bioelectrical Impedance Analysis is a method of flowing a weak alternating current into the human body and measuring the electrical resistance when this current flows through the human body. The electricity that flows is closely related to the amount of water in the conductor, that is, the body. The bioelectrical impedance method is used to measure the amount of water in the human body in a static state, and to measure the components of the human body, for example, the amount of body fat. In the present invention by using the bioelectrical impedance method that can safely and quickly measure the human components in the present invention in the state in which the subject is exercising continuously measuring the change in the water in the muscle device for diagnosing the subject's muscles and Invented the method.
본 발명자는 이미 대한민국특허 제123408호와 제161602호, 그리고 미국특허 제5,720,296호의 생체전기 임피던스법을 이용한 인체성분 분석장치를 발명한 바 있다. 특별히 이들 발명에서는 인체를 부위별로 측정하여 부위별로 인체성분을 제공하는 기술을 실현시켰다.The present inventors have already invented a human body component analyzer using the bioelectrical impedance method of the Republic of Korea Patent No. 123408 and No. 161602, and US Patent No. 5,720, 296. In particular, these inventions have realized a technique for measuring the human body for each part to provide a human component for each part.
본 발명의 목적은 피검자가 운동을 하고 있는 중에 생체전기 임피던스를 측정하여 근육의 수분변화를 측정하기 위한 근육진단 장치를 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a muscle diagnostic device for measuring the moisture changes in muscle by measuring the bioelectrical impedance while the subject is exercising.
본 발명의 다른 목적은 피검자가 상체운동을 하고 있는 동안에는 상체의 수분변화를 측정하고 하체운동을 하는 동안에는 하체의 수분변화를 측정하는 장치를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a device for measuring the change in water of the upper body during exercise of the upper body and the change in water of the lower body during exercise of the lower body.
본 발명의 또 다른 목적은 피검자가 운동을 하고 있는 도중에 신체부위별로 수분의 변화를 실시간으로 측정하여 부위별 수분변화를 측정할 수 있는 장치를 제공하기 위한 것이다.Still another object of the present invention is to provide a device capable of measuring the change in moisture of each part by measuring the change of water in real time for each part of the body while the subject is exercising.
본 발명의 또 다른 목적은 운동 중과 운동 후에 연속적으로 측정된 피검자의 신체 부위별 수분 변화를 분석하여 근육의 발달상태, 근육의 질환 및 근육량 등을 제공하기 위한 것이다.Still another object of the present invention is to provide a developmental status of muscles, diseases of muscles, muscle mass, etc. by analyzing the change in moisture of each part of a subject continuously measured during and after exercise.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 모두 하기 설명되는 본 발명에 의해서 모두 달성될 수 있다.The above and other objects of the present invention can all be achieved by the present invention described below.
도1은 본 발명에 따른 생체전기 임피던스 법을 이용한 근육진단 장치에 있어서 손 전극법을 이용한 실시예이다.1 is an embodiment using the hand electrode method in the muscle diagnostic device using the bioelectrical impedance method according to the present invention.
도2는 본 발명에 따른 생체전기 임피던스 법을 이용한 또 다른 손 전극 구조를 가진 근육진단 장치의 사시도이다.Figure 2 is a perspective view of a muscle diagnosis device having another hand electrode structure using the bioelectrical impedance method according to the present invention.
도3은 본 발명에 따른 생체전기 임피던스 법을 이용한 근육진단 장치의 다른 활용예의 사시도이다.Figure 3 is a perspective view of another application of the muscle diagnostic device using the bioelectrical impedance method according to the present invention.
도4는 본 발명에 따른 생체전기 임피던스 법을 이용한 근육진단 장치에 있어서 손 전극법을 이용한 여러 가지 다른 실시예이다.Figure 4 is a different embodiment using the hand electrode method in the muscle diagnostic device using the bioelectrical impedance method according to the present invention.
도5는 본 발명에 따른 생체전기 임피던스 법을 이용한 근육진단 장치에 있어서 발 전극법을 이용한 실시예이다.5 is an embodiment using the foot electrode method in the muscle diagnostic device using the bioelectrical impedance method according to the present invention.
도6은 본 발명에 따른 생체전기 임피던스 법을 이용한 근육진단 장치에서 있어서 발 전극법을 이용한 여러 가지 다른 실시예이다.Figure 6 is a different embodiment using the foot electrode method in the muscle diagnostic device using the bioelectrical impedance method according to the present invention.
도7은 본 발명에 따른 생체전기 임피던스 법을 이용한 근육진단 장치에 있어서 손 전극과 발 전극을 동시에 이용한 실시예이다.7 is an embodiment using a hand electrode and a foot electrode at the same time in the muscle diagnostic device using the bioelectrical impedance method according to the present invention.
도8은 본 발명에 따른 생체전기 임피던스 법을 이용한 근육진단 장치에 있어서 손 전극법을 이용한 장치의 개략적인 전기회로 구성도이다.8 is a schematic electrical circuit diagram of a device using the hand electrode method in the muscle diagnostic device using the bioelectrical impedance method according to the present invention.
도9는 본 발명에 따른 생체전기 임피던스 법을 이용한 근육진단 장치에 있어서 손 전극과 발 전극을 동시에 이용한 장치의 개략적인 전기회로 구성도이다.9 is a schematic electrical circuit diagram of a device using both a hand electrode and a foot electrode in the muscle diagnosis apparatus using the bioelectrical impedance method according to the present invention.
도10은 본 발명에 따른 생체전기 임피던스 법을 이용한 근육진단 장치에 있어서 피검자의 바벨 운동횟수에 따른 임피던스 값의 변화의 예를 나타낸 그래프이다.10 is a graph showing an example of a change in the impedance value according to the number of barbell exercise of the subject in the muscle diagnostic apparatus using the bioelectrical impedance method according to the present invention.
*도면의 주요부호에 대한 간단한 설명** Brief description of the major 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: 막대봉 6: 무게추5: rod 6: weight
7: 연결단자 8: 입력 스위치7: connector 8: input switch
9: 표시화면 10: 우측 앞발바닥 전극9: display screen 10: right forefoot electrode
11: 우측 뒷발바닥 전극 12: 좌측 앞발바닥 전극11: right forefoot electrode 12: left forefoot electrode
13: 좌측 뒷발바닥 전극 14: 전자 회로부13: left rear sole electrode 14: electronic circuit section
15: 컴퓨터 시스템 16: 임피던스 회로부15: computer system 16: impedance circuitry
17: 신호 증폭기 18: A/D 신호 변조기17: signal amplifier 18: A / D signal modulator
19: 마이크로 프로세서 20: 인터페이스 단자19: microprocessor 20: interface terminal
21: 힘판 22: 우측 손 안 전극21: Power plate 22: right hand inner electrode
23: 우측 손 바깥 전극 24: 좌측 손 안 전극23: Right hand outer electrode 24: Left hand inner electrode
25: 좌측 손 바깥 전극25: Left hand outer electrode
본 발명에 따른 장치는 피측정자의 우측 손바닥, 우측 엄지, 좌측손바닥 및 좌측 엄지를 각각 접촉하기 위한 전극(1, 2, 3, 4); 상기 4개의 전극(1, 2, 3, 4)을 장착하고 양손으로 잡을 수 있도록 설계된 막대봉(5); 양손으로 잡고 들어올리는 막대봉(5)에 장착하여 바벨 하중을 변화시킬 수 있는 무게 추(6); 상기 전극(1, 2, 3, 4)과 전자회로부(14)를 연결시키기 위한 연결단자(7); 임피던스 측정, 신호증폭 및 A/D변환을 담당하는 전자회로부(14); 전자회로부(14)의 측정 데이터를 받아 팔의 생체 임피던스 값의 변화를 저장, 연산, 표시, 제어하는 컴퓨터시스템(15); 피검자가 막대봉(5)을 양손으로 잡을 때 양손바닥 사이에서 정전류를 흘려주는 전류 발생회로와 피검자의 양 엄지 사이에서 전압을 측정하는 회로를 포함하는 임피던스 측정회로(16); 입력된 데이터를 저장하고 측정된 신호를 이용해 근육진단을 위한 인체의 임피던스를 계산하고, 그 결과를 표시화면(9)에 출력하는 마이크로 프로세서(19); 및 외부 컴퓨터 시스템과의 연결을 위한 인터페이스 단자(20)로 구성되는 생체전기 임피던스를 이용한 근육진단 장치에 관한 것이다.The device according to the invention comprises electrodes 1, 2, 3, 4 for contacting the right palm, right thumb, left palm and left thumb of the subject, respectively; A bar rod (5) designed to mount the four electrodes (1, 2, 3, 4) and to hold it with both hands; A weight weight (6) capable of changing the barbell load by mounting the bar rod (5) to lift and hold with both hands; A connection terminal (7) for connecting the electrodes (1, 2, 3, 4) and the electronic circuit portion 14; An electronic circuit unit 14 for impedance measurement, signal amplification, and A / D conversion; A computer system 15 which receives the measurement data of the electronic circuit unit 14 and stores, calculates, displays, and controls the change in the bioimpedance value of the arm; An impedance measuring circuit 16 including a current generating circuit for flowing a constant current between the palms of both hands when the subject grasps the rod 5 with both hands, and a circuit for measuring voltage between the thumb of the subject; A microprocessor 19 for storing the input data and calculating the impedance of the human body for muscle diagnosis using the measured signal and outputting the result on the display screen 9; And an interface terminal 20 for connecting to an external computer system.
이하 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 내용을 하기에 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the contents of the present invention.
도1은 본 발명에 따른 생체전기 임피던스 법을 이용한 근육진단 장치에 있어서 손 전극법을 이용한 실시예이다. 도1에서 본 발명에 따른 측정 방법을 상세히 살펴보면, 우선 피검자가 자신에게 알맞은 무게의 추(6)를 막대봉(5)에 매단 후에 양발을 어깨 넓이로 벌려 좌우 전극(1, 2, 3, 4)을 양손으로 거머쥔다. 그 다음에 바벨(Barbell) 운동을 하듯이 팔을 가슴 안쪽으로 굽혔다 펴는 동작을 반복한다. 이때 본 발명의 전자회로부(14)는 임피던스 측정신호를 계속 저장하게 되고 신호의 크기와 변화를 분석하여 근육의 발달상태, 근육의 질환, 근육량 등의 결과를 출력장치에 출력하게 된다. 도1에서의 구성은 운동기구와 임피던스 측정 전자 회로부 (14)를 유선으로 연결하는 형태를 이루고 있지만 이를 보다 간편하게 무선으로 구성할 수도 있다. 즉, 바벨기구에 무선통신 모듈을 사용하여 신호 센더(sender)를 설치하고 전자회로부(14)에는 신호 리시버(receiver)를 설치하여 바벨기구에서 무선으로 보내는 임피던스 신호를 전자회로부(14)에서 측정 및 계산하여 그 결과를 외부표시장치를 통해 나타내게 된다.1 is an embodiment using the hand electrode method in the muscle diagnostic device using the bioelectrical impedance method according to the present invention. Referring to the measurement method according to the present invention in detail in FIG. 1, first, the subject hangs the weight 6 suitable for himself on the rod 5, and then spreads both feet to shoulder width to the left and right electrodes (1, 2, 3, 4). ) With both hands. Then repeat the exercise of bending and stretching your arms into your chest as you would a Barbell exercise. At this time, the electronic circuit unit 14 of the present invention continuously stores the impedance measurement signal and analyzes the magnitude and the change of the signal, and outputs the results of the state of muscle development, muscle disease, muscle mass, etc. to the output device. Although the configuration in FIG. 1 is in the form of connecting the exercise device and the impedance measuring electronic circuit unit 14 by wire, it may be configured more easily wirelessly. That is, a signal sender is installed in the barbell mechanism using a wireless communication module and a signal receiver is installed in the electronic circuit portion 14 to measure and measure the impedance signal transmitted from the barbell mechanism wirelessly by the electronic circuit portion 14. The result of the calculation is displayed on the external display device.
도2는 본 발명에 따른 생체전기 임피던스 법을 이용한 근육진단 장치의 사시도이다. 도2에서 본 발명에서의 기기 구성요소를 살펴보면, 양손으로 잡고 들어올리는 막대봉(5)에 장착하여 바벨 하중을 변화시킬 수 있는 무게 추(6), 오른손과 왼손에 각각 두 개의 전극으로 나뉘어져 각 손에 접촉하는 전극(22, 23, 24, 25) 및 전극(22, 23, 24, 25)과 전자회로부(14)를 연결시키기 위한 연결단자(7)로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.Figure 2 is a perspective view of a muscle diagnostic device using the bioelectrical impedance method according to the present invention. Looking at the components of the device in the present invention in Figure 2, the weight weight (6) which can be mounted on the rod bar (5) by holding with both hands to change the barbell load, each divided into two electrodes on the right hand and the left hand each Electrode 22, 23, 24, 25 in contact with the hand and the connection terminal 7 for connecting the electrodes 22, 23, 24, 25 and the electronic circuit portion 14 is characterized in that it is characterized by.
도3은 본 발명에 따른 생체전기 임피던스 법을 이용한 근육진단 장치의 다른 활용예의 사시도이다. 도3에서 본 발명에서의 기기 구성요소를 살펴보면, 피측정자의 우측 손바닥, 우측 엄지, 좌측손바닥 및 좌측 엄지를 각각 접촉하기 위한 전극(1, 2, 3, 4), 양손으로 잡고 들어올리는 막대봉(5)에 장착하여 바벨 하중을 변화시킬 수 있는 무게 추(6), 신장, 체중 및 나이 등을 입력시키기 위한 입력 스위치(8), 운동 중 체수분의 변화 및 측정결과를 나타내 주는 표시화면(9) 및 임피던스 측정, 신호증폭 및 A/D변환을 담당하는 전자회로부(14)로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.Figure 3 is a perspective view of another application of the muscle diagnostic device using the bioelectrical impedance method according to the present invention. Referring to the device components of the present invention in Figure 3, the electrode (1, 2, 3, 4) for contacting the right palm, the right thumb, the left palm and the left thumb of the subject, respectively, the rod rod holding and lifting with both hands (5) weight (6) to change the barbell load, the input switch (8) for inputting height, weight and age, and a display screen showing the change of body water and the measurement result during exercise (9) ) And an electronic circuit unit 14 for impedance measurement, signal amplification, and A / D conversion.
도4는 본 발명에 따른 생체전기 임피던스 법을 이용한 근육진단 장치에 있어서 손 전극법을 이용한 여러 가지 다른 실시예이다. 그림4a는 피측정자가 우측 손바닥, 우측 엄지, 좌측손바닥 및 좌측 엄지를 전극(1, 2, 3, 4)에 각각 접촉시킨 후 팔굽혀펴기 운동을 하는 것이다. 피측정자는 운동을 계속하면서 자신의 근육상태가 변화하는 것을 화면을 통해 직접 볼 수 있다. 그림4b와 그림4c도 그림4a와 마찬가지로 4개의 손 전극을 이용하여 근육상태를 진단하는 것이다. 그림4b에서피측정자는 우측 손바닥, 우측 엄지, 좌측손바닥 및 좌측 엄지를 전극(1, 2, 3, 4)에 각각 접촉시킨 후 자전거 페달을 밟으면서 하체 근육운동을 하고 동시에 표시화면(9)을 통해 자신의 근육상태를 실시간으로 확인할 수 있다. 그림4c는 피측정자가 우측 손바닥, 우측 엄지, 좌측손바닥 및 좌측 엄지를 전극(1, 2, 3, 4)에 각각 접촉시킨 후 적당한 무게의 추를 매단 줄을 잡아당기는 상체운동을 하면서 동시에 표시화면(9)을 통해 자신의 근육상태를 실시간으로 확인할 수 있다.Figure 4 is a different embodiment using the hand electrode method in the muscle diagnostic device using the bioelectrical impedance method according to the present invention. Figure 4a shows that the subject makes a push-up movement after touching the right palm, right thumb, left palm, and left thumb to the electrodes 1, 2, 3, and 4, respectively. The subject can see directly on the screen how his or her muscle condition changes as he continues to exercise. Like Figure 4a and Figure 4c, Figures 4b and 4c use four hand electrodes to diagnose muscle conditions. In Figure 4b, the subject touches the right palm, right thumb, left palm, and left thumb to the electrodes 1, 2, 3, and 4 respectively, and then exercise the lower body muscles by stepping on the bicycle pedal and simultaneously displays the display screen (9). You can check your muscle status in real time. Fig. 4c shows the subject's upper body, right thumb, left thumb, left palm and left thumb touching the electrodes 1, 2, 3, and 4, respectively, and at the same time performing upper body movement to pull the string of appropriate weight. Through (9) you can check your muscle status in real time.
도5는 본 발명에 따른 생체전기 임피던스 법을 이용한 근육진단 장치에 있어서 발 전극법을 이용한 실시예이다. 도5에서 본 발명에 따른 측정 방법을 상세히 살펴보면, 피측정자는 양발을 어깨넓이로 벌리고 발전극(10, 11, 12, 13)위에 올라선다. 그 상태에서 피측정자는 무릎을 굽혔다 펴는 운동을 반복한다. 이때 근육진단장치의 전자회로부(14)는 인체의 임피던스를 측정 및 계산하여 컴퓨터 시스템(15)의 모니터나 프린터 등의 출력장치를 통해 피측정자의 근육상태를 나타내준다.5 is an embodiment using the foot electrode method in the muscle diagnostic device using the bioelectrical impedance method according to the present invention. Referring to the measurement method according to the present invention in detail in Figure 5, the subject is to spread the feet to shoulder width and rise on the power poles (10, 11, 12, 13). In this state, the subject repeats the bending and stretching movements of the knee. At this time, the electronic circuit unit 14 of the muscle diagnostic apparatus measures and calculates the impedance of the human body to represent the muscle state of the subject through an output device such as a monitor or a printer of the computer system 15.
도6은 본 발명에 따른 생체전기 임피던스 법을 이용한 근육진단 장치에서 있어서 발 전극법을 이용한 여러 가지 다른 실시예이다. 그림6a는 피측정자가 우측 앞 발바닥, 우측 뒷 발바닥, 좌측 앞 발바닥 및 좌측 뒷 발바닥을 전극(10, 11, 12, 13)에 각각 접촉시킨 후 계단 오르내리기 운동을 하는 것이다. 피측정자는 운동을 계속하면서 자신의 근육상태가 변화하는 것을 화면을 통해 직접 볼 수 있다. 그림6b와 그림6c도 그림6a와 마찬가지로 4개의 발 전극을 이용하여 근육상태를 진단하는 것이다. 그림6b에서 피측정자는 우측 앞 발바닥, 우측 뒷 발바닥, 좌측 앞발바닥 및 좌측 뒷 발바닥을 전극(10, 11, 12, 13)에 각각 접촉시킨 후 자전거 페달을 밟으면서 하체 근육운동을 하고 동시에 표시화면(9)을 통해 자신의 근육상태를 실시간으로 확인할 수 있다. 그림6c는 피측정자가 우측 앞 발바닥, 우측 뒷 발바닥, 좌측 앞 발바닥 및 좌측 뒷 발바닥을 전극(10, 11, 12, 13)에 각각 접촉시킨 후 비스듬히 누운 상태로 발뻗기 운동을 하면서 동시에 표시화면(9)을 통해 자신의 근육상태를 실시간으로 확인할 수 있다.Figure 6 is a different embodiment using the foot electrode method in the muscle diagnostic device using the bioelectrical impedance method according to the present invention. Figure 6a shows the subject performing the step up and down movement after touching the right front foot, the right rear foot, the left front foot, and the left rear foot to the electrodes 10, 11, 12, and 13, respectively. The subject can see directly on the screen how his or her muscle condition changes as he continues to exercise. Figures 6b and 6c, like Figure 6a, use four foot electrodes to diagnose muscle conditions. In Fig. 6b, the subject contacts the right front foot, the right rear foot, the left front foot, and the left rear foot with the electrodes 10, 11, 12, and 13, respectively, and then presses the bicycle pedal to exercise the lower body muscles and at the same time the display screen. Through (9) you can check your muscle status in real time. Figure 6c shows the subject touching the right front foot, right rear foot, left front foot, and left rear foot to the electrodes 10, 11, 12, and 13, respectively, and doing a stretch movement while lying down at an angle. 9) You can check your muscle status in real time.
도7은 본 발명에 따른 생체전기 임피던스 법을 이용한 근육진단 장치에 있어서 손 전극과 발 전극을 동시에 이용한 실시예이다. 도7에서 본 발명에 따른 측정 방법을 상세히 살펴보면, 우선 피측정자는 양발을 어깨넓이로 벌린 후 힘판(21)위에 올라선다. 이때 우측 앞 발바닥, 우측 뒷 발바닥, 좌측 앞 발바닥 및 좌측 뒷 발바닥을 전극(10, 11, 12, 13)에 각각 접촉시킨다. 그 다음에 적당한 무게의 추(6)가 매달린 막대봉(5)을 양손으로 움켜쥔다. 이때 우측 손바닥, 우측 엄지, 좌측손바닥 및 좌측 엄지를 전극(1, 2, 3, 4)에 각각 접촉시킨다. 상기와 같이 자세가 갖추어진 상태에서 피측정자는 바벨(Barbell) 운동을 하듯이 팔을 가슴 안쪽으로 굽혔다 펴는 동작을 반복한다. 운동을 계속하면서 피측정자로부터 얻는 데이터는 근육진단장치의 전자회로부(14)를 거쳐 인체의 임피던스를 측정 및 계산하고, 이렇게 측정된 값은 컴퓨터 시스템(15)의 모니터나 프린터 등의 출력장치를 통해 피측정자의 근육상태로 나타나게 된다.7 is an embodiment using a hand electrode and a foot electrode at the same time in the muscle diagnostic device using the bioelectrical impedance method according to the present invention. Looking at the measurement method according to the invention in detail in Figure 7, first, the subject to measure the width of the shoulders and then rises on the force plate 21. At this time, the right front sole, the right rear sole, the left front sole and the left rear sole are brought into contact with the electrodes 10, 11, 12, 13, respectively. Then grab the rod (5) with the weight (6) of the appropriate weight is held with both hands. At this time, the right palm, right thumb, left palm and left thumb are in contact with the electrodes (1, 2, 3, 4), respectively. As described above, the subject repeats the movement of bending and straightening the arm to the inside of the chest as in the case of a barbell movement. The data obtained from the subject while continuing the movement is measured and calculated through the electronic circuit unit 14 of the muscle diagnostic apparatus, and the measured values are then transmitted through an output device such as a monitor or a printer of the computer system 15. The muscle state of the subject.
도8은 본 발명에 따른 생체전기 임피던스 법을 이용한 근육진단 장치에 있어서 손 전극법을 이용한 장치의 개략적인 전기회로 구성도이다.8 is a schematic electrical circuit diagram of a device using the hand electrode method in the muscle diagnostic device using the bioelectrical impedance method according to the present invention.
도9는 본 발명에 따른 생체전기 임피던스 법을 이용한 근육진단 장치에 있어서 손 전극과 발 전극을 동시에 이용한 장치의 개략적인 전기회로 구성도이다.9 is a schematic electrical circuit diagram of a device using both a hand electrode and a foot electrode in the muscle diagnosis apparatus using the bioelectrical impedance method according to the present invention.
도10은 본 발명에 따른 생체전기 임피던스 법을 이용한 근육진단 장치에 있어서 피검자의 바벨 운동횟수에 따른 임피던스 값의 변화를 나타낸 그래프이다. 도면에서 알 수 있듯이 피검자 A는 운동횟수에 따른 임피던스 값의 변화가 매우 큰 반면, 피검자 B는 운동횟수에 따른 임피던스 값의 변화가 거의 없다.10 is a graph showing a change in the impedance value according to the number of barbell exercise of the subject in the muscle diagnostic apparatus using the bioelectrical impedance method according to the present invention. As can be seen from the figure, subject A has a large change in impedance value according to the number of exercise, while subject B has little change in impedance value according to the number of exercise.
본 발명에 따른 근육진단 장치의 대표적인 이용방법을 살펴보면 피검자가 우측 손바닥, 우측 엄지, 좌측손바닥 및 좌측 엄지를 전극(1, 2, 3, 4)에 각각 접촉시키고 바벨(Barbell) 운동을 하듯이 팔을 가슴 안쪽으로 굽혔다 펴는 동작을 반복한다. 이때 본 발명에 따른 근육진단 장치는 생체전기 임피던스 측정회로를 이용하여 신체의 양 팔 간의 임피던스를 계속적으로 측정하고 이렇게 측정된 임피던스 값은 마이크로 프로세서(19) 혹은 외부의 컴퓨터시스템(15)에 저장된다. 마이크로 프로세서(19)는 피검자의 임피던스 값을 이용하여 값의 크기, 변화속도, 변화형태 및 회복형태를 분석하여 분석결과를 표시화면(9)이나 프린터로 출력한다. 피검자가 바벨운동을 하는 동안 상체 임피던스는 계속적으로 측정되며 근육발달상태, 근육질환 및 근육량 등을 도10과 같이 생체전기신호의 그래프형태로 출력하게 된다.Looking at a typical method of using the muscle diagnostic apparatus according to the present invention, the subject contacts the right palm, right thumb, left palm and left thumb to the electrodes (1, 2, 3, 4), respectively, the arm as a barbell (Barbell) exercise Repeat the bending and straightening of the inside of the chest. In this case, the muscle diagnostic apparatus according to the present invention continuously measures the impedance between both arms of the body using a bioelectrical impedance measuring circuit, and the measured impedance value is stored in the microprocessor 19 or the external computer system 15. . The microprocessor 19 analyzes the magnitude of the value, the rate of change, the change form, and the recovery form using the impedance value of the subject, and outputs the analysis result to the display screen 9 or the printer. The upper body impedance is continuously measured while the subject performs the barbell movement, and the state of muscle development, muscle disease, and muscle mass is output as a graph of the bioelectrical signal as shown in FIG. 10.
생체전기 임피던스 신호는 팔을 펴면 커지고 굽히면 적어진다. 또한 운동을 반복적으로 계속하게 되면 이들 값은 적어진다. 이때 신호크기와 변화속도는 근육이 발달한 경우와 아직 발달하지 않은 경우에 있어서 그 경향을 달리 한다. 근육이 아직 발달하지 않은 피검자 A와 근육이 비교적 잘 발달한 피검자 B 두 사람을비교해 보면, 피검자 A형은 초기 임피던스 값이 높음으로써 피검자 B에 비하여 근육량이 부족한 것을 알 수 있고 운동이 반복되면서 신체 임피던스가 빠르게 감소함을 알 수 있다. 이때, 예를 들어 총 10회를 마치고 난 후의 임피던스 값 변화의 기울기를 아래와 같이 구하면The bioelectrical impedance signal is larger when the arm is extended and less when it is bent. In addition, these values decrease as the exercise continues. At this time, the signal size and the rate of change are different in the case of muscle development and the case of not yet developed. Comparing subject A, who has not yet developed muscle, and Subject B, whose muscles are relatively well developed, Subject A has a high initial impedance value, indicating that the muscle mass is insufficient compared to Subject B. It can be seen that the decrease quickly. In this case, for example, the slope of the impedance change after completing 10 times is calculated as below.
기울기 = (R10-R0) / 10 ····· (1)Slope = (R 10 -R 0 ) / 10
피검자 A는 근육이 미 발달되었고 근육이 발달한 피검자 B의 기울기가 피검자 A에 비하여 작다. 또한 임피던스 값은 운동을 끝낸 후의 수분회복속도를 식(1)과 같은 방법으로 구함으로써 근육진단에 있어서 중요한 자료가 된다. 임피던스 값은 팔에서뿐만 아니라 다리에서도 유사한 방법으로 응용된다. 또한 임피던스 값은 고주파수와 저주파수에서 측정할 수 있으며 이들 주파수에서 각각 측정한 임피던스 값의 비율변화는 근육발달 정도와 상관 있다. 인체부위에서의 임피던스 절대치는 해당부위의 수분량과 관계가 깊어 수분량은Subject A has an undeveloped muscle and a smaller slope of Subject B than muscle A. In addition, the impedance value is an important data in muscle diagnosis by calculating the water recovery rate after the exercise in the same way as in Equation (1). Impedance values are applied in a similar way to the legs as well as the arms. In addition, impedance values can be measured at high and low frequencies, and the rate change of impedance values measured at these frequencies is correlated with the degree of muscle development. The absolute value of impedance in the human body part is deeply related to the moisture content of the body part.
SW = C1Ht2/ R+C2····· (2)SW = C 1 Ht 2 / R + C 2 (2)
로 계산될 수 있으며 여기서 SW는 신체부위의 수분함량(Segmental Water)을 나타내고 Ht 는 신장, R 은 측정된 부위의 임피던스이다. C1, C2는 식(2)를 최선으로 만족시키는 상수이며, 회기식(Regression Method) 등으로 구한다. C1, C2값을 최적으로 산정하면 신체부위의 수분량을 측정하는 공식이 만들어진다.Where SW is the segmental water of the body, Ht is the height and R is the impedance of the measured part. C 1 and C 2 are constants that satisfy equation (2) best, and are obtained by a regression method or the like. Optimizing the values of C 1 and C 2 produces a formula for measuring the amount of water in the body.
SL = SW / 0.73 ····· (3)SL = SW / 0.73
근육은 73% 의 물을 함유하고 있다는 가정은 널리 사용되고 있으며 이러한 가정 하에 수분량으로부터 부위별 근육량(Segmental Lean Mass)을 구할 수도 있다.The assumption that muscle contains 73% of water is widely used, and under these assumptions, segmental lean mass can be obtained from the amount of water.
본 발명은 피검자가 운동을 하고 있는 중이나 운동 후에 생체전기 임피던스를 계속적으로 측정하여 근육의 수분변화를 측정하고 분석하여 근육의 발달상태, 근육의 질환 및 근육량 등을 실시간으로 제공하는 효과를 갖고 덧붙여 피검자가 상체운동을 하고 있는 동안에는 상체의 수분변화를 측정하고 하체운동을 하는 동안에는 하체의 수분변화를 측정할 수 있을 뿐 아니라 상하체를 동시에 각 부위별로 측정할 수 있는 효과를 갖는다.The present invention has the effect of providing real-time development of muscle, disease and muscle mass of the subject by measuring and analyzing the change in moisture of the muscle by continuously measuring the bioelectrical impedance while the subject is exercising or after the exercise. It is possible to measure the change in water of the upper body during the exercise of the upper body, and to measure the change in water of the lower body during the exercise of the lower body, as well as to measure the upper and lower body for each part at the same time.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.Simple modifications or changes of the present invention can be easily carried out by those skilled in the art, and all such modifications or changes can be seen to be included in the scope of the present invention.
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