KR100432969B1

KR100432969B1 - 인체의 피로도 판정장치

Info

Publication number: KR100432969B1
Application number: KR10-2001-0000540A
Authority: KR
Inventors: 후쿠다요시노리
Original assignee: 가부시키가이샤 타니타
Priority date: 2000-01-05
Filing date: 2001-01-05
Publication date: 2004-05-27
Also published as: DE60112134T2; US20010007055A1; EP1114610B1; KR20010070420A; JP4064028B2; EP1114610A1; JP2001187036A; US6516222B2; CN1214762C; DE60112134D1; CN1302587A; TW529929B

Abstract

두 개의 전극쌍; 전류원; 전압측정장치; 연산장치; 기억장치; 및 표시장치를 포함하는 인체의 피로도를 판정하기 위한 장치가 개시된다. 두 개의 전극쌍은 피험자의 신체와 접촉하도록 구성된다. 전류원은 상기 전극쌍 중 선택된 전극을 통하여 측정 전류를 공급한다. 전압측정장치는 상기 전극쌍 중 또 다른 선택된 전극간의 전압을 측정한다. 기억장치는 상기 연산장치에 의해 계산된 생체전기 임피던스와 기준 값을 저장한다. 연산장치는 상기 전압측정장치로부터의 측정 값에 기초한 생체전기 임피던스를 계산하고, 현재의 생체전기 임피던스 측정 값을 기억장치에 저장된 생체전기 임피던스의 기준 값과 비교함으로써 피험자의 피로도를 계산한다. 표시장치는 피험자의 피로도를 표시한다.

Description

인체의 피로도 판정장치{APPARATUS FOR DETERMINING DEGREE OF FATIGUE OF HUMAN BODY}

본 발명은 인체의 피로도를 판정하기 위한 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 피로해질 때, 예를 들면, 사람이 장시간 동안 선채로 일하는 경우, 부종은 다리, 특히, 사람의 종아리에서 자주 보여질 수 있다. 그러한 부종은중력의 영향으로 체수분 또는 림프액이 집중되어, 사람의 주요 신체기관으로 원활하게 순환되지 않는 이유로 기인된다. 동일한 부종은 또한 사람이 장시간 동안 앉은채로 일할 때 또는 다리를 꼬고 앉아있을 때 보여질 수 있다. 후자의 경우에서, 장시간 동안 다리를 구부리는 것은 신체의 관절 부분에서 감소된 혈액 및 림프액의 흐름을 만들어, 체수분 또는 림프액이 주요 신체 기관으로 원활하게 순환될 수 없다. 이러한 방식으로, 사람이 장시간 동안 같은 자세를 유지한 채로 일할 때 피로로 부종이 발생할 수 있다. 어느 경우에서도 중력이 체수분을 집중되게 할수 있는 기본적인 요인이다. 따라서, 일반적으로 사람이 침대에서 나와 있는 낮시간 동안 모든 사람에 대하여 더 많이 또는 더 적게 부종이 발생한다고 말할 수 있고 그 부종은 차츰 축적된다.

부종이 모든 사람에 대하여 발생할 수 있지만, 보통은 다음 날이면 회복된다. 이것은 체수분이 침대에서 자거나 또는 누워있는 동안 사람의 전신로 퍼지게 되는 사실에 기인한다.

그러한 부종은 사람이 아침에 일어날 때 발생하기 시작하여 차츰 축적되고 어떤 시기에 최고점에 도달한다. 그러나, 그러한 부종은 취침 후 회복되기 시작하여, 전날 아침에 일어났을 때와 실질적으로 동일한 수준으로 완전히 회복된다. 부종도는 하루동안의 사람의 활동에 따라 변화되고, 일정치 않고 각 개인 대해 다르다. 추가로 부종에 대한 민감도는 각 개인에 대해 다양하다.

따라서, 부종이 회복되지 않고 다음날 축적된 피로가 남아있음에도 불구하고, 이러한 부종을 느끼지 못해서 무리하게 일을 계속하여 건강을 손상시키는 결과를 초래한다. 또, 다리에서 부종을 느끼지만, 다음날 부종이 회복될 것으로 낙관시하여 중대한 질병의 증상을 놓치게 되는 결과를 초래하는 경우로 될 수 있다.

그러한 가능성을 미연에 방지하기 위해, 각자의 피로도를 객관적으로 판정하기 위한 장치를 갖는 것이 바람직하다. 불행하게도, 종래 기술에서는 이러한 어떤 장치도 이용될 수 없었다.

상기를 고려하여, 본 발명의 목적은 각 개인의 피로도를 간단하게 판정하기 위한 장치를 제공하는데 있다.

이러한 목적을 이루기 위해 본 발명은 두 개의 전극쌍; 전류원; 전압측정장치; 연산장치; 기억장치; 및 표시장치를 포함하고,

상기 두 개의 전극쌍은 피험자의 신체와 접촉하도록 구성되고;

상기 전류원은 상기 전극쌍 중 선택된 전극을 통하여 측정 전류를 공급하고;

상기 전압측정장치는 상기 전극쌍 중 또 다른 선택된 전극간의 전압을 측정하고;

상기 기억장치는 상기 연산장치에 의해 계산된 생체전기 임피던스 및 기준 값을 저장하고;

상기 연산장치는 상기 전압측정장치로부터의 측정값에 기초하여 생체전기 임피던스를 계산하고, 현재의 생체전기 임피던스 측정 값을 기억장치에 저장된 생체전기 임피던스의 기준 값에 비교함으로써 피험자의 피로도를 계산하고;

상기 표시장치는 피험자의 피로도를 표시하는, 인체의 피로도 판정장치를 제공한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 표시장치는 피로도의 변화의 추이를 도식적으로 표시한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 표시장치에 표시된 그래프는 아침에 측정된 생체전기 임피던스에 기초하여 피로도의 변화의 추이를 나타낸다.

본 발명의 추가의 실시예에 따르면, 상기 표시장치에 표시된 그래프는 저녁 또는 밤에 측정된 생체전기 임피던스에 기초하여 피로도의 변화의 추이를 나타낸다.

본 발명의 추가의 실시예에 따르면, 상기 생체전기 임피던스의 기준 값은 피험자에 의해 임의의 활동이 수행되기 전에 설정되고, 상기 표시장치는 현재의 생체전기 임피던스 측정 값을 기억장치에 저장된 생체전기 임피던스의 기준 값과 비교함으로써 이러한 활동 전후의 피로도를 나타낸다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 두 개의 전극쌍; 전류원; 전압측정장치; 연산장치; 기억장치; 및 표시장치를 포함하고,

상기 전류원은 상기 전극쌍 중 선택된 전극을 통하여 측정전류를 공급하고;

상기 기억장치는 상기 연산 장치에 의해 계산된 생체전기 임피던스 및 기준 값을 저장하고;

상기 연산장치는 상기 전압측정장치로부터의 측정 값에 기초하여 생체전기 임피던스를 계산하고, 현재의 생체전기 임피던스 측정 값을 기억장치에 저장된 생체전기 임피던스의 기준 값에 비교함으로써 피험자의 부종도를 계산하고;

상기 표시장치는 피험자의 부종도를 나타내는, 인체의 부종에 기초한 피로도 판정장치가 제공된다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 표시장치는 부종도의 변화의 추이를 도식적으로 나타낸다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 표시장치에 표시된 그래프는 아침에 측정된 생체전기 임피던스에 기초하여 부종도의 변화의 추이를 나타낸다.

본 발명의 추가의 실시예에 따르면, 상기 표시장치에 표시된 그래프는 저녁 또는 밤에 측정된 생체전기 임피던스에 기초한 부종도의 변화의 추이를 나타낸다.

본 발명의 추가의 실시예에 따르면, 상기 생체전기 임피던스의 기준 값은 피험자에 의해 임의의 활동이 수행되기 전에 설정되고, 상기 표시장치는 현재의 생체전기 임피던스 측정 값을 기억장치에 저장된 생체전기 임피던스의 기준 값과 비교함으로써, 이러한 활동 전후의 부종도를 표시한다.

본 발명의 추가의 실시예에 따르면, 상기 생체전기 임피던스의 기준 값은 매일 아침과 매일 밤의 복수의 측정에 대한 평균 값들 사이의 차인 간질액량의 평균 변화를 나타낸다.

본 발명의 추가의 실시예에 따르면, 상기 간질액량의 평균 변화는 생체전기 임피던스가 측정될 때마다 갱신된다.

본 발명의 추가의 실시예에 따르면, 상기 전류원은 복수의 주파수를 갖는 측정전류를 선택적으로 공급한다.

본 발명의 추가의 실시예에 따르면, 상기 전류원은 단일 주파수를 갖는 측정전류를 공급한다.

본 발명의 추가의 실시예에 따르면, 상기 두 개의 전극쌍은 피험자의 양쪽 발바닥과 접촉하도록 구성된다.

본 발명의 추가의 실시에에 따르면, 상기 두 개의 전극쌍은 피험자의 종아리와 접촉하도록 구성된다.

도 1은 인체 조직내 세포의 전기적 등가회로를 나타내는 도면,

도 2는 본 발명에 사용된 생체전기 임피던스 측정을 설명하기 위한 인체의 생체전기 벡터 임피던스 궤적의 도식적인 도면,

도 3은 특성주파수점과 주파수 영 및 무한대의 점들간의 관계를 설명하는 도식적인 도면,

도 4a 및 도 4b는 인체에서의 부종의 변화를 설명하는 모형도,

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 인체의 피로도 판정장치를 설명하는 외관 개략도,

도 6은 도 5의 피로도 판정장치의 주요 구성을 설명하는 블록도,

도 7은 도 5의 피로도 판정장치의 측정기 표시장치를 설명하는 확대도,

도 8은 도 5의 피로도 판정장치의 제어박스를 설명하는 정면도,

도 9는 도 5의 피로도 판정장치의 LCD 표시장치의 주요 구성요소를 설명하는 확대도,

도 10은 도 5의 피로도 판정장치에서 측정단계를 설명하는 플로차트,

도 11(a), 11(b) 및 11(c)는 일예로서 다른 유형의 데이터가 표시되는 LCD표시장치를 설명하는 도면,

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예를 설명하는 개략도,

도 13은 본 발명의 추가의 실시예에 따른 측정단계를 설명하는 플로차트.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 컨트롤러 박스 2 : 측정기

3, 10 : 마이크로 컨트롤러 4 : LCD 표시장치

5, 12 : 비휘발성 메모리 6 : 키 스위치

7 : 외부 입력/출력 인터페이스 8 : 부저

11 : 표시장치 13 : 필터

14 : 전류출력회로 16, 17, 19, 20 : 전극

21 : 차동증폭회로 22 : 중량 센서

23 : 증폭회로 24 : 스위칭 장치

25 : A/D 변환기 26 : 배터리

27 : 전원장치회로

이하, 본 발명을 첨부하는 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

우선, 본 발명의 원리를 설명한다. 본 발명에 따르면, 생체전기 임피던스는 매일의 활동에 따른 사람의 인체내의 체수분 분포의 변화로 기인하는 부종도를 검출하기 위해 측정된다. 그 후, 그에 따라 신체의 피로도가 판정되도록 더 긴 시간동안 그 때의 부종도 및 부종의 경향이 검사된다. 각 개인에 대하여 고유하게 존재하는 부종의 차이 때문에, 단순히 고정 기준값과 비교함으로써 부종도를 판정하는 것은 불가능하다. 따라서, 개인의 부종에 대한 표준 레벨이 측정되어 미리 기준으로 저장되는 것이 바람직하다. 그 후, 이러한 표준 레벨에 기초하여, 그 때의 부종도 및 장시간 동안의 부종의 경향이 판정된다.

사람이 일어난 후의 생활 활동인 운동 및 일은 부종의 이유 중 하나이기 때문에, 이러한 생활 활동으로 기인하는 피로는 부종도와 관련될 수 있다. 따라서,미리 얻어진 부종도는 그 후 표시될 피로도를 판정하는데 사용될 수 있다.

본 발명에 따르면, 일상생활에서 개인에게 주기적으로 발생되는 부종도가 검출되어, 개인의 기준 값과 비교된다. 기준 값은 개인에게 고유하게 존재하는 부종도의 변동 때문에 일정 시간간격 동안의 측정 데이터로부터 얻어진다. 그 후, 개인의 부종도가 객관적으로 판정될 수 있다.

추가로, 일정 간격의 측정에 기초하여 신체의 조건 및 피로의 축적이 그 간격동안 어느 정도로 객관적으로 평가될 수 있다. 이제, 부종의 측정이 아침에 일어날 때 및 취침시 또는 일정 시간 간격으로 밤의 일정 시간에 수행되는 일예가 고려된다. 그에 따라, 부종도의 변화가 검사된다. 이전에 설명된 바와 같이, 부종은 다음날 아침에 일어날 때까지 정상적으로 회복된다. 그러나 부종이 완전히 회복되지 않는 경우가 발생될 수 있지만, 회복되지 않는 부종의 정도는 기상시 또는 취침시 또는 밤의 특정 시간에 측정이 수행될 때마다 점차 축적된다. 이러한 경우에서, 부종이 하루의 생활 사이클 내에 회복되지 않고 점차 축적되는 것으로 여겨진다. 다시 말하면, 하루의 생활 사이클 내에 회복되지 않는 피로가 축적된다.

다음으로, 본 발명에 사용된 생체전기 임피던스의 측정방법을 설명한다. 먼저, 복수의 주파수를 사용하는 다중 주파수 생체전기 임피던스 측정 방법에 대해 설명한다. 이러한 측정 방법에 따르면, 생체전기 임피던스 뿐만 아니라, 신체의 측정부분에서의 수분량, 세포내 및 세포외 액 뿐만 아니라 전신에서의 체수분량, 세포내 및 세포외 액량은 세포막 용량 뿐만 아니라 다양한 생체 파라미터, 세포내 및 세포외 액 저항에 기초하여 얻어질 수 있다.

생체의 전기적 임피던스는 일반적으로 도 1에 도시된 바와 같이 세포외액 저항(Re), 세포내액 저항(Ri), 및 세포막 용량(Cm)을 포함하는 집중(lumped) 정수 등가회로로 나타내진다. 실제로, 생체를 구성하는 복수의 세포는 각각 그들의 다른 형상과 특성으로 인해 다른 정수를 갖는 특유의 회로로 나타내진다. 따라서, 이러한 세포들의 집합으로서의 생체에서, 그 벡터 임피던스 궤적은 집중 정수 등가회로를 측정하는 경우와 일치되지 않게 반원을 도시하지 않고, 콜-콜 모델로 주어진 원호를 도시한다.

따라서, 생체의 전기적 임피던스는 일반적으로 도 2에 도시된 원호와 같은 궤적으로 나타내진다. 도 2에서, x-축은 임피던스의 저항 성분을 나타내고, y-축은 임피던스의 리액턴스 성분을 나타낸다. 생체전기 임피던스의 리액턴스 성분이 그 용량 특성에 기인한 음의 값으로 나타나기 때문에, 생체전기 임피던스의 벡터 궤적은 도 2에 도시된 바와 같이 실수 축의 아래측으로 그려진다.

도 3을 참조하면, Ro, Rinf, 및 Zc는 주파수 0에서의 저항, 주파수 무한대에서의 저항 및 주파수 Fc에서의 생체전기 임피던스 값을 각각 나타낸다. Ro 및 Rinf에 관하여, 그들의 저항 값이 영이기 때문에 저항 성분만을 갖는다. 주파수 Fc에서, 리액턴스 성분의 절대값이 최대값에 도달하고, Zc는 이 주파수에서의 생체전기 임피던스 값이다. 여기에 사용된 바와 같이, 리액턴스 성분의 절대값이 최대값에 도달하는 주파수는 특성주파수로 참조된다. 체수분, 세포내액, 세포외액, 제지방량 및 세포내액과 세포외액의 비와 같은 각 신체조성은 상기 값 또는 그 근사 값으로부터 얻어진다.

부종은 너무 많은 간질액(또는 혈관외의 세포조직 사이의 체수분)이 특정 영역에 집중된 상태인 것으로 여겨진다. 또한, 간질액이 세포외액의 하나의 구성요소라는 사실을 고려할 때 너무 많은 세포외액이 집중된다고 말할 수 있다. 동시에 세포외액이 체수분의 하나의 구성요소라는 사실을 고려할 때 체수분이 증가된다고 말할 수 있다. 그러나, 이전에 설명된 바와 같이, 일상 생활에서 주기적으로 발생되는 부종은 주로 중력의 영향으로 발생되고, 따라서, 부종은 심장에서 멀리 떨어진 팔다리의 맨 끝 부분에 인접한 영역에서 주로 발생한다. 따라서, 간질액량 또는 세포외액량 또는 체수분량의 증가는 부종이 발생하는 신체부분에서만 발생될 수 있다.

이제, 단일 주파수를 갖는 AC 측정전류를 사용하는 단일 주파수 생체전기 임피던스 측정 방법에 대해 설명한다. 이러한 단일 주파수 생체전기 임피던스 측정 방법에 따르면, 생체전기 임피던스의 측정 값이 신체의 측정부분 사이의 체수분량을 평가하기 위해 상기와 동일한 방식으로 사용될 수 있다. 체수분량의 변화는 실질적으로 세포외액량의 변화에 의존한다. 따라서, 체수분량의 변화를 획득하는 것은 세포외액량의 변화를 획득하는 것과 동일하다. 이미 설명된 바와 같이 간질액량의 변화가 세포외액량의 변화로서 나타난다. 다음으로, 단일 주파수 생체전기 임피던스 측정방법을 이용하여서도 부종도의 변화를 알 수 있다. 단일 주파수의 AC 전류를 이용한 체수분량을 평가하는 방법은 종래의 기술에서 이미 알려져 있으므로, 여기에서 이러한 방법의 추가적 설명은 생략한다.

이제 설명을 목적으로, 부종이 발생하기 전의 생체의 특정부분에서의 간질액량은 "W1"으로 표시된다. 부종이 발생하기 전의 간질액은 도 4a에 도시된 바와 같이 길이 "L"과 단면적 "S1"을 갖는 원주형으로 표시된다. 또한, 간질액의 고유저항은 "ρ"로서 표시된다. 다음으로, 간질액의 양단부간의 저항(R1)은 다음의 공식으로 표현된다.

R1 = ρㆍL/S1

다음으로, 간질액량이 부종의 발생에 기인하여 "W2"로 변화되는 것이 가정된다. 이때, 간질액의 원주의 외형은 도 4b에 도시된 바와 같이, 단면적이 "S1"에서 "S2"로 변화되지만 길이 "L"은 일정하게 유지되도록 변화된다. 그 후, 간질액의 양단부 사이의 저항(R2)은 다음의 공식으로 표현된다.

R2 = ρㆍL/S2

원주의 일정한 길이 "L" 때문에, 간질액량은 원주의 단면적에 대하여 비례한다. 따라서, "W1"과 "W2"는 다음의 식에서 "R1"과 "R2"를 사용하여 표현된다.

W1 = k/R1 (1)

W2 = k/R2 (2)

여기에서, "k"는 상수이다. 다음으로, 간질액량의 변화 △W는 다음의 공식으로 표현된다.

△W = W2 - W1

수학식 3의 공식 (1)과 (2)를 대입하면 다음의 공식이 생성된다.

△W = k/R2 - k/R1

= kㆍ(R1 - R2)/(R2ㆍR1)

결과와 같이 간질액량의 변화는 간질액의 저항 측정으로부터 얻어질 수 있다. 추가로, 간질액량의 변화는 이전에 설명된 바와 같이, 신체의 측정부분에서의 세포외액량 및 체수분량의 변화와 상관되기 때문에, 간질액량의 변화는 간질액 저항 및 생체전기 임피던스의 측정으로 얻어질 수 있다.

이런식으로, 간질액량의 변화가 얻어진다. 그러나, 이것은 간질액의 양적 변화를 간단하게 나타내지만, 그로 인해 발생된 부종도를 나타내지는 않는다. 간질액량과 부종도간의 관계는 각 개인에 대해 바뀌고, 다른 신체적 특징, 다른 신체구조, 일상생활에서의 다른 활동량 등의 이유로 균일하게 판정될 수 없다.

따라서, 본 발명에 의하면, 개인에 대한 개인 데이터가 개인에 대한 일반적 생활환경에서 일정 시간간격으로 미리 측정함으로써 얻어지고, 개인 데이터에 기초하여 개인에 대한 기준값이 얻어진다. 그 후, 측정된 간질액량의 변화 또는 그것으로부터 얻어진 결과 데이터를 개인에 대한 기준 값에 비교하여 부종도를 판정한다. 이 방법에서 개인에 대한 평균데이터는 부종도, 피로도 및 개인에 대한 신체 조건을 정확하게 판정하기 위한 기준으로 사용될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 인체에 대한 피로도 판정 장치를 설명하는 개략도이다. 도 6은 도 5의 장치내의 모든 주요 구성요소를 설명하는 블록도이다. 이 실시예에 따른 인체에 대한 피로도 판정 장치는 도 5에 도시된 바와 같이 두 개의 주요 장치: 제어박스(1) 및 측정기(2)를 포함한다. 제어박스(1) 및 측정기(2)의 주요 기능이 도 6의 블록도를 참조로 설명된다.

제어박스(1)는 CPU, ROM, RAM, 타이머, I/O 포트 및 다른 기능을 포함하는 마이크로 컨트롤러(3)를 포함한다. 제어박스(1)는 피험자에 의해 설정된 개인 파라미터, 측정 결과데이터, 및 측정단계의 진행를 표시하기 위한 LCD 표시장치(4)와, 측정제어 파라미터 및 개인 파라미터를 저장하기 위한 비휘발성 메모리(5)를 추가로 포함한다. 제어박스(1)는 개인 파라미터를 입력하고 비휘발성 메모리(5)에 저장된 개인 파라미터를 선택하기 위한 키스위치(6)와, 외부와의 통신을 위한 외부 입력/출력 인터페이스(7)를 추가적으로 포함한다. 또한, 마이크로 컨트롤러(3)로 제어되는 부저회로(8)가 제어박스(1)에 포함된다.

측정기(2)는 CPU, ROM, RAM, 타이머, I/O 포트 및 다른 기능을 포함하는 마이크로 컨트롤러(10)와, 측정단계의 진행 등을 표시하기 위한 표시장치(11)를 포함한다. 측정기(2)는 측정에 사용되는 측정기에 대한 고유의 파라미터를 저장하기 위한 비휘발성 메모리(12)와, 마이크로 컨트롤러(10)로부터의 출력신호를 생체에 적용된 신호로 형성하기 위한 필터회로(13)를 추가로 포함한다. 또한, 측정기(2)에 포함된 것은 필터회로(13)에서 피험자로 출력신호를 공급하기 위한 AC 전류 출력회로(14)이다. 기준 저항기(15)는 피험자에게서 전류를 검출하기 위한 AC 전류 출력회로(14)의 출력단자 중 하나에 연결된다. 측정 전류 공급 전극(16)은 기준저항기(15)를 통하여 연결되고, 또 다른 측정 전류 공급 전극(17)은 AC 전류 출력 회로(14)의 또 다른 출력 단자에 연결된다. 차동증폭기(18)는 기준 저항기(15)의 양 단간의 전압차를 검출하기 위해 포함된다. 전압 측정 전극(19 및 20)은 피험자의 두 점 사이의 전위를 검출하기 위해 제공된다. 차동증폭기(21)는 그들간의 전위를 검출하기 위한 전압 측정 전극(19 및 20)에 연결된다. 중량 센서(22)는 피험자의 체중을 검출하기 위해 제공되고, 중량 센서(22)는 그 신호를 증폭하기 위한 증폭기(23)에 연결된다. 스위칭 장치(24)는 마이크로 컨트롤러(10)의 제어로 동작되어 차동증폭기(18, 21)와 증폭기(23)로부터의 출력 중 어느 하나를 선택적으로 연결한다. 스위칭 장치(24)의 출력은 스위칭 장치(24)로부터의 아날로그 신호를 그 후 마이크로 컨트롤러(10)에 제공되는 디지털 신호로 변환하기 위한 A/D 변환기(25)에 연결된다. 배터리(26)는 측정기(2)에 포함되고 전원장치회로(27)에 연결된다. 전원장치회로(27)는 컨트롤러 박스(1)의 마이크로 컨트롤러(3)와 측정기(2)의 마이크로 컨트롤러(10)의 제어로 동작되어, 컨트롤러 박스(1) 및 측정기(2) 내의 상기한 바와 같은 구성요소로 전력을 공급한다.

컨트롤러 박스(1) 및 측정기(2)는 접속 케이블(28)을 통하여 상호 접속된다. 연결 케이블(28)은 통신을 위한 복수의 신호 라인(29)과, 컨트롤러 박스(1)와 측정기(2) 사이에 전력을 공급하기 위한 복수의 전력 라인(30)으로 구성된다.

신호 라인(29)은 측정기(2)의 동작과 전력공급을 제어하기 위해 마이크로 컨트롤러(3)에서 마이크로 컨트롤러(10)와 전원장치회로(27)로 제어신호를 제공하기 위해 사용된다. 추가로, 신호라인(29)은 측정기(2)에서 산출된 측정결과를 마이크로 컨트롤러(3)로 송신한다.

이제 측정기(2)를 상세히 설명한다. 도 7은 도 5의 측정기(2)의 표시장치(11)를 보다 상세히 설명하는 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 측정기(2)의 표시장치(11)는 각각 턴 온되어 측정 처리의 진행을 표시하는 제 1 LED(31), 제 2 LED(32) 및 제 3 LED(33)를 포함한다.

제 1 LED(31)는 측정기(2)의 초기설정 완료 후 턴 온되어 측정이 개시될 수 있는 것을 표시한다. 제 1 LED(31)는 측정이 개시된 후 턴 오프된다. 제 2 LED(32)는 측정이 개시되자마자 턴 온되고, 측정이 끝나고 측정결과에 대한 연산동작이 실행되는 시간동안 온상태로 유지된다. 제 2 LED(32)는 연산결과가 컨트롤러 박스(1)에 표시되기 전에 즉시 턴 오프된다. 제 2 LED(32)가 턴 오프되어 측정 및 연산동작이 종료된 것을 표시한 후, 제 3 LED(33)가 턴 온된다. 제 3 LED(33)는 고정 시간 이후 턴 오프된다.

다음으로 컨트롤러 박스(1)를 상세히 설명한다. 도 8 및 도 9는 컨트롤러 박스(1)의 동작 및 표시부를 도시한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 컨트롤러 박스(1)는 측정 결과와 이전의 측정 데이터를 표시하기 위한 LCD 표시장치(4)와, 개인 데이터를 설정하고 데이터를 회수 및 수정하기 위한 메모리키(41, 42, 43, 및 44)를 포함한다. 컨트롤러 박스(1)는 부종도 측정보다는 체중 측정을 수행하기 위한 체중측정키(45)와, 이전의 개인 데이터의 표시를 턴 온 및 턴 오프하기 위한 그래프 표시키(46)를 추가로 포함한다. 추가로 본 장치에서 생성된 세가지 종류의 그래프 사이를 스위칭하기 위한 그래프 선택키(47)와, 그 설명을 위해 표시된 그래프에서 수치데이터를 선택하기 위한 데이터 선택키(48)가 컨트롤러 박스(1)에 제공된다. 도 9는 LCD 표시장치(4)의 주요 구성요소를 도시하는 확대도이다.

이제, 측정동작 프로시저, 그래픽 기능검색, 기준으로서 개인 데이터의 설정, 및 부종도의 계산이 이후에 설명된다. 먼저, 일반적인 측정 과정에서 측정동작의 순서는 도 10의 플로차트를 참조로 설명된다. 여기에서, 연산 동작에 요구되는 개인 기준을 나타내는 모든 개인 데이터가 설정된 것으로 가정된다. 상세한 설명이 후에 이루어지지만, 개인 데이터가 매일 저녁 또는 밤에 일정 시간 간격으로 측정된 생체전기 임피던스에 대한 평균값 "Zpm"과 측정이 이루어질 때의 측정시간에 대한 평균시간 "Tpm" 뿐만 아니라, 매일아침 동일 간격으로 측정된 생체전기 임피던스에 대한 평균 값 "Zam"과 측정이 이루어질 때의 측정시간에 대한 평균시간 "Tam"으로 설정되는 것으로 말할 수 있다.

초기에, 메모리키(41, 42, 43, 44)와 체중측정키(45) 중 어느 하나를 가압, 즉 누름에 따라 대기모드에서 동작모드로 들어간다. 먼저, 가압된 키가 체중측정키(45)인지의 여부를 확인하는 판단이 이루어진다(스텝(S1)). 만일 그렇다면, 장치는 체중계로서 동작되고, 내부 초기설정의 완료 후, 측정기 표시장치(11)의 제 1 LED(31)는 턴 온되어 측정이 개시될 수 있는 것을 표시한다(스텝(S2)). 피험자가 측정기(2)에 올라설 때 제 1 LED(31)는 턴 오프되지만, 제 2 LED(32)는 턴 온되어 이제 측정이 수행되는 것을 표시한다. 중량 센서(22)가 체중을 검출할 때 신호는 증폭기(23)에 제공되어 증폭되고, 그 후 그 출력신호는 스위칭 장치(24)로 제공된다. 그 후 신호는 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기(25)에 제공되고, 그디지털 신호는 마이크로 컨트롤러(10)에 제공된다. 그 후, 마이크로 컨트롤러(10)는 체중 값을 생성하기 위해 연산 동작을 수행한다(스텝(S3)). 측정의 완료 후, 제 2 LED(32)는 턴 오프되지만, 제 3 LED(33)는 턴 온되어 측정이 종료된 것을 표시한다. 동시에, 측정 결과는 LCD 표시장치(4)에 표시되고(스텝(S4)), 고정 시간 동안 대기(스텝(S5)) 한 후, 제 3 LED(33)가 턴 오프된다. 그 후, LCD 표시장치(4)상의 측정데이터가 소거되고 대기모드로 들어간다(스텝(S6)).

만일 스텝(S1)에서 가압된 키가 체중측정키(45)가 아니면, 가압된 키가 메모리키(41, 42, 43, 44) 중 어느 하나인지를 확인하는 판단이 수행된다(스텝(S7)). 만일 어떤 메모리키도 가압되지 않은 경우 동작 모드로 들어가지 않고, 대기 모드로 들어간다(스텝(S8)).

메모리키(41, 42, 43, 44) 중 어느 하나가 가압된 경우, 장치의 연속적인 동작은 가압될 때의 시간에 의존한다. 이하, 두 가지 경우: 하나는 키가 아침에 가압되는 것이고, 다른 하나는 키가 저녁에 가압되는 것에 대한 장치의 동작이 설명된다.

1. 아침에서의 측정작업:

스텝(S7)에서 메모리키(41, 42, 43, 44) 중 어느 하나가 가압되면, 가압된 메모리키의 키번호에 대응하는 데이터가 비휘발성 메모리(5)로부터 판독된다(스텝(S9)). 추가로, 키가 가압될 때의 시간 데이터가 마이크로 컨트롤러(3)의 타이머로부터 판독된다(스텝(S10)). 타이머로부터의 시간 데이터는 측정이 아침에, 저녁에 또는 밤에 수행되는지를 판정하기 위해 측정시간기준에 비교된다. 스텝(S11)에서, 아침에 측정하는 것인지의 여부를 확인하는 판단이 수행된다. 그 후, 전회 아침에 측정된 체중 값과 메모리키 번호가 표시되고, 비휘발성 메모리(5)에 저장된 아침의 이전 데이터로부터 계산된 아침의 부종도의 이전 데이터가 도식적으로 표시된다(스텝(S12)). 그 후, 측정장치는 초기화된다(스텝(S13)). 초기화가 완료되어 측정 동작이 준비된 후, 제 1 LED(31)가 턴 온되어 측정이 개시될 수 있는 것을 표시한다. 피험자가 측정기(2)에 올라설 때, 제 1 LED(31)는 턴 오프되지만, 제 2 LED(32)는 턴 온되어 현재 측정이 수행되는 것을 표시한다. 중량 센서(22)가 개인의 체중을 검출할 때, 그 신호는 증폭기(23)에 제공되어 증폭되고, 그 후, 그 출력 신호는 스위칭 장치(24)에 공급된다. 그 후, 신호는 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기(25)로 공급되고, 그 디지털 신호는 마이크로 컨트롤러(10)로 공급된다. 마이크로 컨트롤러(10)는 체중 값을 생성하는 연산동작을 수행한다(스텝(S14)). 그 후, 이 체중 값은 LCD 표시장치(4)에 표시된다(스텝(S15)). 다음으로 생체전기 임피던스의 측정이 수행된다(스텝(S16)). 연산 동작은 기준으로서 개인 데이터를 사용하여 수행된다. 이 후, 생체전기 임피던스의 측정이 설명된다. 연속적인 측정 스텝의 완료 후, 제 2 LED(32)는 턴 오프되지만, 제 3 LED(33)는 턴 온되어 측정이 종료된 것을 표시한다. 이 시점에서 아침의 측정인지 여부를 확인하는 판정이 다시 수행된다(스텝(S17)). 만일 그렇다면, 아침의 부종도를 계산하기 위한 연산 동작이 수행된다(스텝(S18)). 이렇게 계산된 아침의 부종도는 비휘발성 메모리(5)에 저장된 전회에 얻어진 아침의 부종도와 함께 LCD 표시장치(4)의 수치 표시 영역에 표시된다(스텝(S19)). 그 때의 데이터를사용하여 갱신된 그래프가 LCD 표시장치(4)의 그래프 영역에 표시되고(스텝(S20)), 그 때의 측정결과 및 대응하는 측정시간은 비휘발성 메모리(5)에 저장된다(스텝(S21)). 요구되는 측정 결과가 외부 입력/출력 인터페이스(7)를 통하여 출력되면(스텝(S22)), 고정된 시간 동안 대기한 후, 제 3 LED(33)가 턴 오프되고, LCD 표시장치(4)상의 데이터는 소거된다(스텝(S23)). 그 후, 대기 모드에 들어간다(스텝(S24)).

2. 저녁 또는 밤에서의 측정작업:

스텝(S7)에서 메모리키(41, 42, 43, 44) 중 어느 하나가 가압되면, 가압된 메모리키의 키번호에 대응하는 데이터가 비휘발성 메모리(5)로부터 판독된다(스텝(S9)). 추가로, 키가 가압될 때의 시간 데이터가 마이크로 컨트롤러(3)의 타이머로부터 판독된다(스텝(S10)). 타이머로부터의 시간 데이터는 측정이 아침에, 저녁에 또는 밤에 수행되는지를 판정하기 위해 측정 시간 기준에 비교된다. 스텝(S11)에서 측정이 저녁에 수행되는지 또는 밤에 수행되는지를 판정하기 위한 판단이 수행된다. 그 후, 저녁 또는 전회 밤에 측정된 체중 값과 대응하는 메모리키 번호가 표시된다. 추가로, 비휘발성 메모리(5)에 저장된 아침과 저녁 또는 밤에서의 이전 데이터로부터 계산된 하루동안의 부종도가 도식적으로 표시된다(스텝(S25)). 그 후, 측정장치는 초기화된다(스텝(S13)). 초기화가 완료되어 측정동작이 준비된 후, 제 1 LED(31)가 턴 온되어 측정이 개시될 수 있는 것을 표시한다. 피험자가 측정기(2)에 올라설 때, 제 1 LED(31)는 턴오프 되지만, 제 2 LED(32)는 턴 온되어 현재 측정이 수행되는 것을 표시한다. 중량 센서(22)가 개인의 체중을 검출할 때, 그 신호는 증폭기(23)에 공급되어 증폭되고, 그 후 그 출력 신호는 스위칭 장치(24)로 공급된다. 그 후 신호는 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기(25)에 공급되고, 디지털 신호는 마이크로 컨트롤러(10)에 공급된다. 그 후, 마이크로 컨트롤러(10)는 체중 값을 생성하기 위해 연산 동작을 수행한다(스텝(S14)). 이 체중 값은 그 후 LCD 표시장치(4)에 표시된다(스텝(S15)). 다음으로, 생체전기 임피던스의 측정이 수행된다(스텝(S16)). 연산 동작은 기준으로서 개인 데이터를 사용하여 수행된다. 연속적인 측정 스텝의 완료 후, 제 2 LED(32)는 턴 오프되지만, 제 3 LED(33)는 턴 온되어 측정이 종료된 것을 표시한다. 이 시점에서 아침의 측정인지의 여부를 확인하기 위한 판단이 다시 수행된다(스텝(S17)). 이 때, 저녁 또는 밤의 측정이기 때문에, 연산 동작이 수행되어 하루 동안의 부종도를 계산한다(스텝(S26)). 이렇게 계산된 하루 동안의 부종도와 이전에 측정된 아침의 부종도가 LCD 표시장치(4)의 수치 영역상에 측정 결과로서 표시된다(스텝(S27)). 추가로, 전류 데이터를 사용하여 갱신된 그래프가 LCD 표시장치(4)의 그래프 영역상에 표시되고(스텝(S28)), 현재 얻어진 측정 결과와 대응하는 측정 시간이 비휘발성 메모리(5)에 저장된다(스텝(S21)). 요구되는 측정 결과가 외부 입력/출력 인터페이스(7)를 통하여 출력되면(스텝(S22)), 고정 시간 동안 대기 후, 제 3 LED(33)가 턴 오프되고 LCD 표시장치(4)상의 데이터는 소거된다(스텝(S23)). 그 후, 프로시저는 대기 모드에 들어간다(스텝(S24)).

이제 복수의 주파수를 갖는 AC 전류를 사용하는 다중 주파수 생체전기 임피던스 측정 방법이 설명된다.

다중 주파수 생체전기 임피던스 측정은 측정이 주파수 Fi에서 "n"번 반복되는 방법으로 수행되고, 여기에서 "n"은 임의로 설정될 수 있고 주파수 Fi는 "i"=1에서 시작된다. 제 1 주파수에서의 측정을 위한 초기 설정동안 "i" 값은 1로 설정된다(스텝(S31)). "i"값에 따라, 주파수 Fi가 설정된다(스텝(S32)). 마이크로 컨트롤러(3)의 ROM에 임시로 저장된 측정 제어 파라미터 또는 외부 입력/출력 인터페이스(7)를 통하여 RAM에 저장된 측정 제어 파라미터에 기초하여, 마이크로 컨트롤러(10)는 전류 출력 회로(14)로 공급될 출력 신호의 주파수를 설정한다. 전류 출력 회로(14)는 전류 값을 설정할 수 있는 정전류 출력 회로로 구성된다. 따라서, 출력 전류는 측정 제어 파라미터에 따라 설정된 후 측정전류 공급전극(16, 17)을 통하여 피험자에게 공급된다.

피험자에게 공급된 전류는 기준 저항기(15)를 통하여 검출되고, 검출된 아날로그 형태의 신호는 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기(25)에 제공되고, 그 후, 마이크로 컨트롤러(10)의 RAM에 저장된다. 동시에 전위가 피험자에게 부착된 전위 측정 전극(19, 20) 사이에서 검출되어 차동 증폭기 회로(21)에 제공된다. 차동 증폭기 회로(21)는 A/D 변환기(25)로 제공된 전위 신호간의 차인 전위차 신호를 출력한다. 생체전기 임피던스가 측정되는 수단인 A/D 변환기(25)는 이러한 아날로그 형태의 입력 신호를 디지털 형태의 신호로 변환한다(스텝(S33)). 그 후, 측정 결과는 RAM에 저장된다(스텝(S34)).

제 1 주파수에서 임피던스 측정의 완료 후, "i" 값은 "i+1"로설정되고(스텝(S35)), 측정에 대한 소정 시간 수치에 도달되는지를 확인하기 위한 판단이 수행된다(스텝(S36)). "i" 값이 소정 시간 수치 "n"을 초과하면 임피던스 측정이 종료되지만, 그렇지 않은 경우, 순서는 임피던스 측정이 다음 주파수에서 반복되도록 스텝(S32)으로 복귀한다.

그에 따라, 임피던스 궤적 및 대응 파라미터는 생체전기 임피던스의 측정 값을 기초로 계산된다. 이전에 설명된 것과 같은 이유로 생체의 전기 임피던스는 그 벡터 임피던스 궤적이 반원을 나타내지 않지만, 콜-콜 모델로 주어진 원호로 도시된다. 따라서, 생체의 전기 임피던스는 일반적으로 도 2에 도시된 원호와 같은 궤적으로 표시된다. 얻어진 벡터 임피던스 궤적이 원호인 것으로 가정함에 따라, 주파수 "Fi" (i = 1 내지 n)에서 각각 측정된 생체전기 임피던스 값(Z1, Z2,... Zn)은 도 3에 도시된 바와 같이 일정 원의 원호상에 있다. 여기에서, 벡터 임피던스 평면의 실수축(횡좌표축)과 허수축(세로좌표축)은 X-축과 Y-축으로 각각 참조된다. 따라서, 좌표상의 점 "Zi"(i = 1 내지 n)로부터 다음의 비례함수가 얻어진다.

여기에서 "a"는 원의 중심의 X 좌표이고, "b"는 원의 중심의 Y 좌표이고, "r"는 원의 반지름이다. 다시 말해서, 이 함수는 "n"점들 사이의 근사 비례 함수이다. 따라서, 다음의 공식이 얻어진다.

여기에서, Ro > Rinf이므로,

따라서, 도 1의 등가회로의 Re 및 Ri는 다음과 같이 표현된다.

Re = Ro

Ri = Roㆍ Rinf/(Ro- Rinf)

특성 주파수(Fc)에서 임피던스 벡터(Zc)는 리액턴스 또는 허수축 성분인 점으로 정의되고, 즉, Y-축 성분의 절대 값이 최대값에 도달한다. 따라서, 임피던스 벡터(Zc)의 실수축 성분으로서의 X 좌표와 허수축 성분으로서의 Y 좌표가 다음과 같이 판정된다.

X = a, Y = b - r

그리고 그것에 의해 임피던스 벡터(Zc)는 다음과 같이 표현된다.

Zc = a + j(b - r)

이전에 설명된 콜-콜 모델에 따라, 주파수 ω에서 임피던스 벡터는 다음과같이 표현된다.

여기에서 Z(ω)는 ω에서 임피던스이고, τ및 β는 상수이다.

τ = 1/ωc 일 때,

Z(ω) = Rinf + (Ro- Rinf)/(1 + (jω/ωc)^β)

여기에서 ωc = 2πFc.

Fc와 β는 또한 이들 관계와 원상의 데이터에 기초하여 계산될 수 있다(스텝(S37)).

그 후, 벡터 임피던스 궤적과 Ro, Rinf, Re, Ri, Zc 및 Fc와 같은 계산된 관련 파라미터에 기초하여, 세포외액(ECW)의 양, 세포내액(ICW)의 양, 세포내액과 세포외액의 비율, 및 총체수분(TBW)이 계산된다(스텝(S38)).

이하, 그래프 표시 기능이 도 8, 11a, 11b, 및 11c를 참조로 설명된다. 도 11a, 11b 및 11c는 예로서 LCD 표시장치(4)상에 표시되는 것을 도시한다. 그래프 표시 기능은 그래프 표시키(46)를 가압함으로써 개시한다. 장치가 대기 모드일 때라도, 그래프 표시키(46)를 가압하면 장치를 그래프 표시 기능을 개시하는 동작 모드로 놓는다. 그러나, 그 시간 동안 장치가 측정처리중이면, 그래프 표시 기능은활성화될 수 없다. 이 후 그래프 표시 기능이 개시된 후 장치의 동작은 "그래프 모드" 동작으로서 참조된다.

그래프 모드에서 메모리 번호키(41, 42, 43, 44) 중 어느 하나가 가압될 때 가압된 메모리 번호키에 대응하는 데이터가 비휘발성 메모리(5)로부터 판독되어 처리되고 표시된다. 부종도를 나타내는 그래프는 LCD 표시장치(4)의 아래부분에 표시되고, 선택된 수치데이터는 LCD 표시장치의 윗 부분에 표시된다.

도 11a, 11b, 및 11c는 메모리 번호 1에 저장된 데이터가 표시되는 LCD 표시장치(4)를 일예로서 도시한다. 특히, 도 11a를 참조하면, LCD 표시장치는 아침에 대한 데이터를 도식적으로 나타낸다. 도 11b에서 LCD 표시장치는 하루 동안의 데이터를 도식적으로 나타낸다. 도 11c에서 LCD 표시장치는 두 개의 데이터의 합을 도식적으로 나타낸다.

도 11a를 참조하면, 기준으로서 개인 데이터를 사용하여 계산된 아침의 부종도의 변화가 표시된다. 특히, 어제 아침의 기준값에 비교하여 부종도 +0.2%는 오늘 아침에 0.0%로 변화되었다.

도 11b를 참조하면, 아침에서 저녁까지 하루 동안의 부종도의 변화가 표시된다. 특히 아침의 부종도 0.0%는 그날의 활동의 완료 후 +1.2%로 변화되었다.

도 11c를 참조하면, 아침에 대한 부종도와 하루에 대한 부종도의 합으로 생성된 부종도의 총 변화가 표시된다. 특히, 이전 날에 대한 부종도는 기준에 비교하여 +1.2%였고, 그날에 대해 또한 +1.2%이다.

연속하여 그래프 선택키(47)를 가압하는 것은 그들 중 하나가 LCD 표시장치에 나타나도록 데이터 표시 포맷 a, b 및 c를 차례로 스위칭한다. 추가로, 데이터 선택키(48)를 가압하는 것은 그래프 아래에 제공된 삼각형 마크의 위치를 이동시키고, 동시에 삼각형 마크의 위치에 대응하는 수치데이터가 LCD 표시장치의 윗 부분에 표시된다. 그래프 표시키(46)를 다시 한번 가압하는 것은 그래프 모드의 동작을 종료시킨다.

이제, 기준으로서 제공되는 개인 데이터가 설명된다. 여기에 개시된 실시예에서는 기준(이후 "기준 데이터"로 칭함)으로서 제공하는 개인 데이터를 설정하기 위한 설정모드의 두 가지 유형이 있다. 그들 중 하나는 일정 시간 간격의 데이터에 기초하여 한번 설정된 기준 데이터가 리셋될 때까지 연속적으로 사용되는 "고정 설정 모드"이다. 다른 하나는 기준 데이터가 일정 시간 간격동안 이전의 데이터에 기초하여 자동적으로 갱신되는 "자동 설정 모드"이다.

설정 모드들간의 스위칭은 일정 시간 이상 메모리키(41, 42, 43, 44) 중 하나를 가압함으로써 수행된다. 그 후, 고정모드와 자동모드간의 스위칭 뿐만 아니라 개인 측정 데이터의 소거가 행해질 수 있도록 가압되는 메모리키에 따라 설정모드를 스위칭하는 것이 가능해진다. 그것과 관련하여 LCD 표시장치(4)는 "고정" 또는 "자동"의 전류 설정 모드를 표시하는 삼각형 마크를 그 좌측 상부 위치에 표시한다. 동시에, 메모리 번호와 그래프가 LCD 표시장치(4)에 표시된다. 그 후, 그래프 표시키(46)를 가압하면, 그것은 또한, 고정모드와 자동모드간을 스위칭하는 고정/자동 모드 전환 키 기능으로 동작한다. 마찬가지 방식으로, 데이터 선택키(48)를 가압하면, 그것은 또한 이전의 측정 데이터를 소거하는 데이터 소거키 기능으로 동작한다. 마지막으로, 메모리키(41, 42 43, 또는 44)를 다시 한번 가압하면 모드 스위칭 동작을 종료한다.

여기에 개시된 실시예에서, 기준 데이터가 설정되는 동안의 시간간격은 5일로 미리 설정되고, 각각의 설정모드가 더 상세하게 설명된다.

1. 고정 설정 모드:

이 모드에서 5일의 시간 간격동안 획득된 측정 데이터는 리셋될 때까지 고정 유지될 기준 데이터를 계산하는데 사용된다. 5일의 시간간격은 비휘발성 메모리(5)가 5일 동안 측정 데이터를 저장하는 것을 의미한다. 특히, 본 발명의 장치가 동작으로 들어갈 때, 먼저 고정 설정모드로 들어간다. 5일의 미리 설정된 시간간격에 대응하는 기준 데이터의 계산에 요구되는 측정 데이터를 획득하기 위한 시간간격동안 비휘발성 메모리(5)가 저장된 데이터를 갖지 않는 사실에 기인한다. 따라서, 첫번째 날에 대한 측정 동작에서, 저장된 데이터가 없기 때문에, 그래프 표시는 활성화되지 않는다. 그러나 각 시간에 획득된 측정 데이터는 평균되어 기준 데이터로서 비휘발성 메모리(5)에 저장된다.

상기한 바와 같이 모드 스위칭 동작이 고정 설정모드로 스위칭하는데 사용되면 장치의 동작은 얼마나 많은 측정 데이터가 비휘발성 메모리(5)에 저장되는가에 따라 바뀐다. 비휘발성 메모리(5)가 5일 이상의 측정 데이터를 저장하면, 기준 데이터는 5일 동안의 측정 데이터에 기초하여 계산된다. 그러나, 비휘발성 메모리(5)가 4일 보다 적은 측정 데이터만을 저장하면, 예를 들어, 일시적인 기준 데이터가 그 측정 데이터를 사용하여 생성된다. 5일 동안 측정 데이터가 획득된 후, 그 기준데이터가 이러한 측정 데이터에 기초하여 계산된다.

2. 자동 설정 모드:

이 모드에서 기준 데이터는 자동적으로 계산되고 최근 5일 동안 측정 데이터를 사용하여 항상 갱신된다. 예를 들어, 4일 동안의 측정 데이터 보다 적은 측정 데이터만 있다면, 일시적인 기준 데이터가 생성된다. 5일 동안의 측정 데이터가 획득된 후, 기준 데이터가 이러한 측정 데이터에 기초하여 계산된다.

이제 부종도의 계산이 보다 상세히 설명된다. 부종도의 계산은 상기한 바와 같이 개인 데이터 또는 기준 데이터에 기초하여 수행된다. 부종도의 계산에 사용되는 기준 데이터는 각 날의 저녁 또는 밤에 측정된 생체전기 임피던스와 그때의 측정 시간 뿐만 아니라 각 날의 아침에 측정된 생체전기 임피던스와 그때의 측정 시간에 기초하여 설정된다.

이 실시예에서, 기준 데이터가 설정되는 동안의 시간 간격이 5일로 미리 설정되는 것과, 기준 데이터 설정의 설명이 이후에 이루어진다.

맨처음, 각 날의 아침에 측정된 생체전기 임피던스 데이터에 대한 평균 값 "Zam"과 임피던스 측정이 수행되는 경우의 측정 시간에 대한 평균 시간 "Tam"이 계산된다. 유사한 방식으로, 각 날의 저녁 또는 밤에 측정된 생체전기 임피던스 데이터에 대한 평균 값 "Zpm"과 임피던스 측정이 수행되는 경우의 측정 시간에 대한 평균 시간 "Tpm"이 계산된다.

Zam = ΣZai/5 (i = 1, 2,...5)

Zpm = ΣZpi/5 (i = 1, 2,...5)

Tam = ΣTai/5 (i = 1, 2,...5)

Tpm = ΣTpi/5 (i = 1, 2,...5)

여기에서, "Zai"는 "i"번째 날의 아침에 측정된 생체전기 임피던스 값이고, "Tai"는 그 임피던스 측정이 수행될 때의 측정 시간이다. 유사하게, "Zpi"는 "i"번째 날의 저녁 또는 밤에 측정된 생체전기 임피던스 값이고, "Tpi"는 그 임피던스 측정이 수행될 때의 측정 시간이다.

다음으로, 아침, 및 저녁 또는 밤에 대한 생체전기 임피던스 값에 대한 평균 "Zam" 및 "Zpm"간의 차 "Zap"가 계산된다.

Zap = Zam - Zpm

차 "Zap"는 피험자에 대한 하루 동안의 간질액량의 변화에 대한 평균을 나타낸다. 따라서, 매일 실제의 측정 데이터를 갖는 이 값 "Zap"의 비교는 개인에 대한 일반적인 조건에 비교하여 간질액량의 변화가 더 큰지 또는 더 적은지를 판정할 수 있게 한다. 다시 말해서, 개인에 대한 부종도가 판정될 수 있다.

이 실시예에 따르면, 기준 데이터는 아침 및 저녁 또는 밤에 대한 생체전기 임피던스 값에 대한 평균 "Zam" 및 "Zpm"간의 차 "Zap"와; 측정이 수행될 때의 측정 시간에 대한 평균 시간 "Tam" 및 "Tpm"으로 설정된다.

이러한 기준 데이터에 기초하여, 아침 및 저녁 또는 밤에 측정된 생체전기 임피던스 값으로부터 부종도가 다음의 식으로 계산된다.

아침에 측정된 생체전기 임피던스 값을 "Z1"으로 가정하면, 아침의 부종도 "M1"은 다음의 공식으로 표현된다.

M1 = (Z1 - Zam)/Zap

이것은 아침에 측정된 부종도가 기준에 비하여 더 높은지 낮은지를 판정한다. 만일 "M1"이 양의 값을 가지면, 부종도는 기준 보다 더 높다. 그러나, 만일 음의 값을 가지면, 부종도는 기준 보다 더 낮다.

저녁 또는 밤에 측정된 생체전기 임피던스 값을 "Z2"로 가정하면, 그것과 아침의 임피던스 값 "Z1"간의 차 △Z가 계산된다.

△Z = Z1 - Z2

이 △Z는 아침과 저녁 또는 밤 사이의 간질액량의 변화, 즉, 하루동안의 부종을 나타낸다. 따라서, 하루 동안의 부종도 "M2"는 다음의 공식으로 표현된다.

M2 = (△Z - Zap)/Zap

만일 "M2"가 양의 값이면, 부종도는 기준 보다 더 높다. 그러나, 음의 값이면, 부종도는 기준 보다 더 낮다.

이러한 방식으로, 본 실시예에 따른 부종도의 계산은 기준으로서 사용된 일상생활에서의 부종의 평균 값에 기초하여 수행된다.

데이터 "Tam" 및 "Tpm"은 그 데이터를 피험자가 측정을 수행할 때의 시간과비교함으로써, 측정이 아침에 또는 저녁에 또는 밤에 수행되는지를 판정하기 위해 사용된다.

이제, 사람에게 발생되는 일시적인 부종이 측정되는 본 발명의 또 다른 실시예에 대해 설명된다. 이것은 사람이 피로를 느낄때, 피로를 풀기 위해 자신의 팔다리를 마사지 하거나 또는 목욕을 하는 경우에 적용한다. 이러한 마사지 또는 목욕의 전후에 측정을 수행함으로써, 이러한 행위 전후의 부종도를 비교함으로써 피로가 풀리는지의 여부를 판정하는 것이 가능하다.

제 2 실시예의 설명은 도 13의 플로차트를 참조로 이루어진다. 제 2 실시예의 외관개략도 및 내부 구성요소는 각각 도 5 및 도 6과 같다.

대기 상태 후, 메모리키(41, 42, 43, 44) 중 어느 하나가 가압되는지를 확인하기 위한 판단이 이루어진다(스텝(S51)). 그렇지 않은 경우, 동작 모드로 들어가지 않고, 대기 상태로 유지된다(스텝(S52)).

그러나, 스텝(S51)에서 메모리키(41, 42, 43, 44) 중 어느 하나가 가압되면,생체전기 임피던스의 측정이 수행된다(스텝(S53)). 그 후, 가압된 메모리키의 키번호에 대응하는 데이터가 비휘발성 메모리(5)에 저장되는지를 확인하는 판단이 수행된다(스텝(S54)). 만일 이러한 데이터가 메모리(5)에 저장되지 않으면, 생체전기 임피던스의 측정 값은 기준으로 취해지고(스텝(S55)), 대기모드로 들어간다(스텝(S56)). 일반적으로, 기준 값은 마사지 또는 목욕과 같은 행동이 수행되기 전에 설정된다. 생체전기 임피던스를 측정하기 위한 서브루틴은 도 10에 도시된 것과 동일하다.

만일 스텝(S54)에서 기준 데이터가 이미 메모리에 저장되었으면, 그것은 생체전기 임피던스의 측정 값과 비교되어 상기와 같은 행동 전후의 부종도의 변화를 판정한다(스텝(S57)). 이러한 판정에서, 상기와 같은 행동 전의 임피던스의 기준 값이 "Zp"이고, 행동 후의 임피던스가 "Zn"인 것으로 가정하면, 그때의 부종도 "Mn"은 다음의 공식으로 표현된다.

Mn = (Zn - Zp)/Zp

이것은 행동 후의 부종도가 행동 전보다 높은지 또는 낮은지를 판정한다. 만일 "Mn"이 양의 값이면, 행동 후의 부종도가 행동 전보다 더 높다는 것을 의미한다. 그러나, 만일 음의 값이면, 부종도는 행동 후에 감소된다.

그 후 계산된 부종도가 표시되고(스텝(S58)), 판정에 사용하기 위한 행동 전에 설정된 기준 값이 소거되고(스텝(S59)), 대기 모드로 들어간다(스텝(S60)).

상기와 같은 제 2 실시예에 따라, 마사지 또는 목욕과 같은 행동 전후의 부종도의 변화가 사람이 마사지 또는 목욕에 대한 효과를 알 수 있도록 획득될 수 있다.

이전에 설명된 것과 같은 제 1 실시예에서, 설명은 기준 데이터로서 간질액량의 평균 변화를 사용하여 이루어졌다. 그러나, 더 간단한 경우가 가능하게 될 수 있고, 여기에서, 피험자에 대한 생체전기 임피던스의 측정은 일상생활에서 매일 아침과 밤에 복수회 반복되어 그 평균값이 기준으로서 저장된다. 그 후 생체전기 임피던스의 측정 값을 그 기준과 비교함으로써, 간단하게 부종의 존재가 판정될 수있다. 택일적으로 기준 데이터는 며칠동안 측정된 것 보다 오히려 이전날에 측정된 생체전기 임피던스만으로 설정될 수 있다. 그 경우, 부종도는 이전 날의 데이터와 비교함으로써 간단하게 판정될 수 있다.

생체전기 임피던스의 측정을 통한 개인의 부종도를 계산하는 방법이 상기와 같이 제 1 실시예에서 설명되었다. 이전에 설명된 바와 같이, 피험자의 부분에서의 간질액량, 세포외액량 및 체수분량의 변화가 얻어질 수 있다면, 생체전기 임피던스 측정방법은 단일 주파수와 다중 주파수 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 추가로 계산에 사용되는 수치 파라미터는 생체전기 임피던스, 세포내/세포외액의 비, 및 생체전기 임피던스로부터 얻어진 다른 파라미터 중 어느 하나일 수 있다.

전극의 구성에 있어서, 상기와 같이 제 1 실시예에서 설명된 장치의 두 개의 전극쌍은 피험자의 양쪽 발바닥과 접촉하도록 구성된다. 그러나 본 발명은 전극의 이러한 구성에 제한되지 않고 하부 팔다리의 생체전기 임피던스를 측정할 수 있는 한 임의의 다른 전극 구성이 적용될 수 있다. 도 12는 또 다른 전극 구성을 도시하고, 두 개의 전극쌍(31, 32 및 33, 34)은 한 쪽 다리의 종아리와 직접 접촉된다. 이러한 전극 구성에 따라, 생체전기 임피던스가 실질적으로 부종이 가장 쉽게 나타나는 종아리에서 측정될 수 있다. 이것은 다른 구성에 비교할 때 임의의 오차 요인의 감소가 가능하므로, 부종의 보다 정확한 판정이 가능해진다. 추가로, 발에 대한 것을 포함하는 임피던스를 알면, 부종도를 알 수 있다. 따라서, 본 발명은 팔다리 또는 손과 다리간의 생체전기 임피던스가 측정되는 경우에도 적용가능하다.

상기 설명으로부터 인체의 피로도를 판정하기 위한 장치가 생체전기 임피던스 측정방법을 통한 신체의 피로도 측정으로서 부종도를 검출하고 저장하도록 동작되는 것은 명백하다. 다음에 장치는 부종도의 저장 데이터에 기초하여 개인에 대한 부종도를 판정하기 위해 사용되는 기준데이터를 계산하고, 부종도의 현재 데이터를 이러한 기준 데이터와 비교하여 피로도를 판정한다. 따라서, 각 피험자의 개인 특성에 따라 신체의 피로도를 보다 정밀하고 객관적으로 판정하는 것이 가능해진다.

추가로, 부종도에 대한 이전의 데이터에 기초하여 개인의 신체상태의 변화와 피로 축적을 평가할 수 있다.

다중 주파수 AC 전류가 측정 전류로 사용될 때, 부종도는 세포내/세포외액의 비를 기초로 판정될 수 있다. 따라서, 부종도는 체온으로 인한 생체전기 임피던스의 변화와 무관하게 측정할 수 있게 된다.

택일적으로 단일 주파수 AC 전류가 측정 전류로 사용될 때 장치는 보다 간단한 회로 구성으로 실현될 수 있고, 측정시간의 단축을 이룰 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명의 신체 피로도 판정장치에 의하면, 신체 피로도의 표준인 부종도를 생체전기 임피던스 측정법에 의해 검출하여 기억하고, 그들 기억된 부종도에 기초하여 피험자 개인의 부종도의 기준 값을 구하고, 이 기준 값과 현재의 측정 부종도를 비교함으로써, 피로도를 판정하는 것으로 매우 객관적으로 피험자 개개인에 따른 정확한 신체 피로도를 판정할 수 있다.

Claims

두 개의 전극쌍; 전류원; 전압측정장치; 연산장치; 기억장치; 및

표시장치;를 포함하고,

상기 두 개의 전극쌍은 피험자의 신체와 접촉하도록 구성되고;

상기 전류원은 상기 전극쌍중 선택된 전극쌍을 통하여 측정전류를 공급하고;

상기 전압측정장치는 상기 전극쌍중 또 다른 선택된 전극쌍간의 전압을 측정하고;

상기 기억장치는 상기 연산장치에 의해 계산된 생체전기 임피던스와 기준 값을 저장하고;

상기 연산장치는 상기 전압측정장치로부터의 측정 값에 기초한 생체전기 임피던스를 계산하고, 현재의 생체전기 임피던스 측정 값을 기억장치에 저장된 생체전기 임피던스의 기준 값에 비교함으로써 피험자의 피로도를 계산하고;

상기 표시장치는 피험자의 피로도를 표시하는 것을 특징으로 하는 인체의 피로도 판정장치.
제 1 항에 있어서, 상기 표시장치는 피로도 변화의 추이를 도식적으로 표시하는 것을 특징으로 하는 인체의 피로도 판정장치.
제 2 항에 있어서, 상기 표시장치상에 표시된 그래프는 아침에 측정된 생체전기 임피던스에 기초한 피로도 변화의 추이를 나타내는 것을 특징으로 하는 인체의 피로도 판정장치.
제 2 항에 있어서, 상기 표시장치에 표시된 그래프는 저녁 또는 밤에 측정된 생체전기 임피던스에 기초하여 피로도의 변화의 추이를 나타내는 것을 특징으로 하는 인체의 피로도 판정장치.
제 1 항에 있어서, 상기 생체전기 임피던스의 기준 값은 피험자에 의해 일정 행동이 수행되기 전에 설정되고, 상기 표시장치는 현재의 생체전기 임피던스 측정 값을 기억장치에 저장된 생체전기 임피던스의 기준 값과 비교함으로써, 상기 일정 행동 전후의 피로도를 나타내는 것을 특징으로 하는 인체의 피로도 판정장치.
두 개의 전극쌍; 전류원; 전압측정장치; 연산장치; 기억장치; 및

표시장치;를 포함하고,

상기 두 개의 전극쌍은 피험자의 신체와 접촉하도록 구성되고;

상기 전류원은 상기 전극쌍중 선택된 전극쌍을 통하여 측정 전류를 공급하고;

상기 전압측정장치는 상기 전극쌍중 또 다른 선택된 전극쌍간의 전압을 측정하고;

상기 기억장치는 상기 연산장치에 의해 계산된 생체전기 임피던스와 기준 값을 저장하고;

상기 연산장치는 상기 전압측정장치로부터의 측정 값에 기초한 생체전기 임피던스를 계산하고, 현재의 생체전기 임피던스 측정 값을 기억장치에 저장된 생체전기 임피던스의 기준 값과 비교함으로써 피험자의 부종도를 계산하고;

상기 표시장치는 피험자의 부종도를 표시하는 것을 특징으로 하는 인체의 부종도에 기초한 피로도 판정장치.
제 6 항에 있어서, 상기 표시장치는 부종도의 변화의 추이를 도식적으로 나타내는 것을 특징으로 하는 인체의 부종도에 기초한 피로도 판정장치.
제 7 항에 있어서, 상기 표시장치에 표시된 그래프는 아침에 측정된 생체전기 임피던스에 기초한 부종도의 변화의 추이를 나타내는 것을 특징으로 하는 인체의 부종도에 기초한 피로도 판정장치.
제 7 항에 있어서, 상기 표시장치에 표시된 그래프는 저녁 또는 밤에 측정된 생체전기 임피던스에 기초한 부종도의 변화의 추이를 나타내는 것을 특징으로 하는 인체의 부종도에 기초한 피로도 판정장치.
제 6 항에 있어서, 상기 생체전기 임피던스의 기준 값은 피험자에 의해 특정 행동이 수행되기 전에 설정되고, 상기 표시장치는 현재의 생체전기 임피던스 측정 값을 기억장치에 저장된 생체전기 임피던스의 기준 값과 비교함으로써 이러한 행동 전후의 부종도를 나타내는 것을 특징으로 하는 인체의 부종도에 기초한 피로도 판정장치.
제 1 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 생체전기 임피던스의 기준값은 매일 아침과 매일 밤의 복수의 측정에 대한 평균 값들간의 차인 간질액량의 평균변화를 나타내는 것을 특징으로 하는 인체의 피로도 판정장치.
제 11 항에 있어서, 상기 간질액량의 평균변화는 셍체전기 임피던스가 측정될 때마다 갱신되는 것을 특징으로 하는 인체의 피로도 판정장치.
제 1 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 전류원은 복수의 주파수를 갖는 측정 전류를 선택적으로 공급하는 것을 특징으로 하는 인체의 피로도 판정장치.
제 1 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 전류원은 단일 주파수를 갖는 측정 전류를 공급하는 것을 특징으로 하는 인체의 피로도 판정장치.
제 1 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 두 개의 전극쌍은 피험자의 양쪽 발바닥과 접촉하도록 구성된 것을 특징으로 하는 인체의 피로도 판정장치.
제 1 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 두 개의 전극쌍은 피험자의 종아리와 접촉하도록 구성된 것을 특징으로 하는 인체의 피로도 판정장치.