KR100542795B1 - Portable Communication Terminal Having Body Fat Measurement - Google Patents
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Abstract
본 발명은 장치의 소형화에 따른 측정단자의 접지면적 감소로 발생하는 인체 저항에 대한 측정오차를 인체의 직류저항 측정값으로 보정하여 보다 정확한 인체내의 체지방량을 측정하기 위한 체지방 측정 기능을 가진 휴대용 통신단말기에 관한 것이다.The present invention is a portable communication terminal having a body fat measurement function for measuring the body fat amount more accurately by correcting the measurement error of the human resistance caused by the reduction of the ground area of the measurement terminal according to the miniaturization of the device by the DC resistance measurement value of the human body It is about.
본 발명은 휴대용 통신단말기에 체지방 측정장치를 접목하여 다이어트에 관심이 많은 사람들이 필요시마다 손쉽게 공간적, 시간적, 비용적 제약없이 체지방 측정을 실시할 수 있고, 또한 장치의 소형화에 따라 감소되는 측정단의 인체 접촉 면적 감소로 발생하는 측정 오차를 직류저항 측정수단을 통하여 효과적으로 보정함으로써 정확한 체지방량을 측정할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, a body fat measuring device is incorporated into a portable communication terminal so that many people who are interested in a diet can easily measure body fat without any spatial, temporal, and cost constraints whenever necessary, and also reduce the size of the measuring device according to the miniaturization of the device. By correcting the measurement error caused by the reduction in the contact area of the body through the DC resistance measuring means has an effect that can accurately measure the amount of fat.
체지방, 비만도, 생체전기 임피던스 분석법, 휴대용 통신단말기Body fat, obesity, bioelectrical impedance analysis, portable communication terminal
Description
도 1은 종래의 체지방 측정장치를 겸비한 휴대용 통신단말기를 나타낸 정면도 및 측면도.1 is a front view and a side view showing a portable communication terminal having a conventional body fat measurement device.
도 2는 본 발명의 일실시예로서 체지방 측정 기능을 가진 휴대용 통신단말기의 블럭도.Figure 2 is a block diagram of a portable communication terminal having a body fat measurement function as an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명에 따라 체지방 측정을 수행하는 구성부분의 블럭도.3 is a block diagram of a component for performing body fat measurement in accordance with the present invention.
도 4는 도 3의 회로 중 직류저항 측정회로의 상세도.4 is a detailed view of a DC resistance measuring circuit of the circuit of FIG.
도 5는 본 발명에 적용되는 개략적인 인체의 등가회로도.Figure 5 is an equivalent circuit diagram of a schematic human body applied to the present invention.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 측정된 교류임피던스 값과 직류 저항 값을 나타내는 그래프.6 is a graph showing an AC impedance value and a DC resistance value measured according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명에 따른 아날로그 스위치의 개념도.7 is a conceptual diagram of an analog switch according to the present invention.
도 8은 본 발명에 따른 체지방 측정 기능을 가진 휴대용 통신단말기의 일실시도.8 is an embodiment of a portable communication terminal having a body fat measurement function according to the present invention.
본 발명은 체지방 측정 기능을 가지는 휴대용 통신 단말기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 장치의 소형화에 따른 측정단자의 접지면적 감소로 발생하는 인체 저항에 대한 측정오차를 인체의 직류저항 측정값으로 보정하여 보다 정확한 인체내의 체지방량을 측정하기 위한 체지방 측정 기능을 가진 휴대용 통신단말기에 관한 것이다.The present invention relates to a portable communication terminal having a body fat measurement function, and more particularly, by correcting a measurement error for a human body resistance caused by a reduction in the ground area of a measurement terminal according to the miniaturization of a device by measuring a DC resistance measurement value of a human body. The present invention relates to a portable communication terminal having a body fat measurement function for accurately measuring the amount of body fat in the human body.
의학적으로 비만 여부는 단순히 몸무게의 많고 적음을 말하는 것이 아니라 체내 지방량의 많고 적음에 따라 판단된다. 비만 상태를 측정하기 위한 방법으로는 표준체중법, 신체질량지수법, 수중체밀도법, 피부주름두께 측정법 등 다양한 방법이 개시되어 있으나, 현재 가장 신뢰받는 방법은 생체전기 임피던스 분석법이다.Medically, obesity is not just about the weight and the weight of the body, but rather the amount of fat in the body is judged according to the high and low. As a method for measuring the state of obesity, various methods such as standard weight method, body mass index method, aquatic body density method, skin wrinkle thickness measurement method are disclosed, but the most reliable method is bioelectric impedance analysis method at present.
생체전기 임피던스 분석법은 흔히 BIA라 하는데, 1969년 Hoffer에 의해 체수분량이 신체의 전기 저항과 반비례 관계가 있다는 것이 보고되면서, 1980년대부터 많은 의사, 영양학자, 체육학자 등에 의해 꾸준히 그 신뢰도가 연구되었으며, 현재 그 정확도를 인정받고 있다.Bioelectrical impedance analysis, commonly referred to as BIA, was reported by Hoffer in 1969 to report that body water content is inversely related to the body's electrical resistance, and its reliability has been steadily studied since the 1980s by many doctors, nutritionists, and gymnasts. The accuracy is now recognized.
신체를 구성하는 주요 성분은 수분, 단백질, 체지방, 무기질의 4가지 성분으로 대별할 수 있는데, 단백질과 체수분은 근육을 형성하는 주성분으로 이들은 상호 비례적인 관계를 가지고 있으며, 건강한 근육은 약 73%가 수분으로 되어 있고 나머지 27%는 단백질인 것으로 알려져 있다. 또한 무기질은 주로 뼈를 형성하고 뼈의 무게는 근육량과 밀접한 관계가 있는 것으로 알려져 있다. 따라서, 전류는 수분 을 통하여 흐르며 지방을 통해서는 흐리지 않기 때문에 임피던스를 측정하여 체수분량을 구하고, 인체의 나머지 구성 성분인 단백질, 체지방, 무기질량을 인체 구성성분 상호간의 상관관계를 이용하여 구하는 것으로 체수분량 측정으로 체지방량을 구할수 있는 것이다.The main components of the body can be divided into four components: water, protein, body fat, and minerals. Protein and body moisture are the main components that form muscles, and they have a proportional relationship with each other. It is water and the remaining 27% is known to be protein. Minerals are also known to form bones and their weight is closely related to muscle mass. Therefore, the current flows through the water and not through the fat, so the body is measured by measuring the impedance, and the protein, body fat, and inorganic mass, which are the remaining components of the human body, are obtained by the correlation between the components of the human body. The amount of body fat can be determined by measuring the amount of water.
상기 BIA 방법으로 체수분을 측정하기 위한 기술로써, 종래에는 신체의 외부 일부분에 전극을 접촉시켜 약한 교류 전류를 인가시키고 이에 따른 저항값을 측정하여 임피던스를 측정하는 체지방측정기를 제공하였다. 이때에 전극은 8단자 방식, 4단자 방식, 2단자 방식으로 구별된다.As a technique for measuring body moisture by the BIA method, conventionally, a body fat analyzer which measures a impedance by applying a weak alternating current by contacting an electrode to an external part of the body and measuring a resistance value accordingly is provided. At this time, the electrode is divided into 8-terminal method, 4-terminal method, 2 terminal method.
8단자 방식은 각 손과 발에 전류 공급 단자 및 전압측정 단자 2개를 사용하여 총 8개의 전극으로 체지방을 측정하며, 발 부분에 양측의 체중을 나누어 측정하여 자세의 기울어짐도 동시에 측정할 수 있는 장점이 있다. 하지만 8개의 단자를 이용하는 8단자 측정법은 체지방의 분포를 확인하기는 용이하나 장비의 크기가 커서 휴대용으로 적용하기 힘든 방식이다.The eight-terminal method measures body fat with eight electrodes using current supply terminals and two voltage measurement terminals on each hand and foot, and measures body tilt at the same time by dividing the weight on both sides of the foot. There is an advantage. However, the eight-terminal measurement method using eight terminals is easy to check the distribution of body fat, but the size of the equipment is difficult to apply portable.
4단자 방식은 전류공급단과 전압측정단을 각각 하나의 전극으로 구성하여 총 4개의 단자를 인체의 손과 발에 부착시켜 측정하는 방식으로 이 또한 장비의 소형화를 이루기에는 장치가 복잡하고 전류를 공급하는 단자와 측정단자가 분리되어 있어서 단자간의 간격에 의한 오차가 항상 발생하는 문제점을 안고 있다.The four-terminal method consists of a single electrode consisting of a current supply terminal and a voltage measurement terminal, each of which attaches a total of four terminals to the hands and feet of the human body. Since the terminal and the measurement terminal are separated, there is a problem that an error due to the spacing between terminals always occurs.
2단자 방식은 전류공급단과 전압측정단을 일체적으로 구성하여 장비의 소형화를 이룰 수 있어 휴대용 체지방 측정계의 개발에 있어서 바람직한 방식으로 인정되고 있지만, 전류의 전압측정단으로의 누설오차와 접촉단자의 면적 감소로 인한 오차 등의 문제가 기술적 과제로 남아 있다.Although the two-terminal method can be miniaturized by integrating the current supply stage and the voltage measurement stage, it is recognized as a desirable method for the development of a portable body fat measurement system.However, the leakage error of the current measurement voltage and the contact terminal Problems such as errors due to area reduction remain technical challenges.
도 1에 도시하고 있는 것은 종래의 체지방 측정기를 겸비한 휴대용 통신단말기로서, 상기 체지방 측정기를 겸비한 휴대용 통신단말기는 장치의 소형화로 인체에 접하는 접촉단자(11)의 접촉면적이 감소함에 따라 실제 측정값에 큰 오차가 발생하여 실용화에는 많은 어려움을 안고 있다.1 is a portable communication terminal having a conventional body fat measuring device, which is a portable communication terminal having a body fat measuring device according to the actual measurement value as the contact area of the
이러한 측정 오차가 발생하는 이유는 일반적으로 인체내의 체지방 측정에 있어 필요한 임피던스 값은 피부성분을 무시한 인체 내부의 임피던스 값인데, 장치의 소형화에 따른 접촉단자의 면적이 감소하면 측정단에 인체의 피부가 닫는 면적이 작아져서 피부성분의 정전 용량이 작아지므로 상대적으로 피부 임피던스의 값이 커져서 인체 내부 임피던스 값의 측정에 있어 큰 영향을 미치게 된다. The reason for this measurement error is generally the impedance value needed to measure body fat in the human body, which is the internal impedance of the human body ignoring skin components.If the area of the contact terminal decreases due to the miniaturization of the device, the skin of the human body Since the closing area is smaller, the capacitance of the skin component is smaller, so that the value of the skin impedance is relatively increased, which greatly affects the measurement of the internal impedance value of the human body.
즉, 인체 내부에 전류를 공급하고 이에 따른 전압값을 측정하기 위해 인체의 일부분에 접지된 접촉단자(11)의 면적이 좁아지면 그 측정값에 있어 인체 내부의 임피던스가 아닌 피부 임피던스에 따른 민감한 반응을 보이게 되어 인체내의 체지방량 측정에 있어 필요한 임피던스 값에 큰 오차를 발생하게 된다.That is, when the area of the
따라서 인체의 접지면적이 좁은 접촉단자(11)의 사용을 통한 임피던스 값의 측정과 보정없는 체지방량의 산출은 순수한 인체 내부의 임피던스 값이 아닌 피부성분의 임피던스 값이 포함되는 것으로 신빙성이 없는 측정값을 산출하는 문제가 발생한다.Therefore, the measurement of the impedance value through the use of the
또한, 종래의 체지방 측정기를 겸비한 휴대용 통신단말기는 접촉단자(11)를 외부에 새로이 구성하는 구조를 채택함에 따라 기존 단말기의 구성 변화에 따른 새 로운 금형이나 공정을 요하는 문제점이 있었다. In addition, the portable communication terminal having a conventional body fat analyzer has a problem that requires a new mold or a process according to the configuration change of the existing terminal by adopting a structure to newly configure the
본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로, 장비의 소형화를 통해 휴대를 가능하게 하고 현대인의 대부분이 가지고 다니는 휴대용 통신단말기에 체지방 측정장치를 접목하여 필요시 손쉽게 공간적, 시간적, 비용적 제약 없이 체지방 측정을 실시할 수 있도록 하는 체지방 측정 기능을 가진 휴대용 통신단말기를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, it is possible to carry through the miniaturization of the equipment and to combine the body fat measurement device with a portable communication terminal carried by most of the modern people easily space, time, cost constraints if necessary It is an object of the present invention to provide a portable communication terminal having a body fat measurement function that can be performed without the body fat measurement.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 소형화에 따라 감소된 측정단의 접촉 면적 감소로 발생하는 오차를 보정하는 보정수단을 통해 보다 정확한 체지방량을 측정할 수 있는 체지방 측정 기능을 가진 휴대용 통신단말기를 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a portable communication terminal having a body fat measurement function that can measure a more accurate body fat amount through a correction means for correcting the error caused by the reduction of the contact area of the reduced measuring stage according to the miniaturization will be.
또한, 본 발명의 다른 목적은 측정시 인체에 인가되는 전원이 인체의 임피던스 변화에 무관하고 인체에 무해하도록 안정적인 정전류원과 정전압원을 구비하는 체지방 측정 기능을 가진 휴대용 통신단말기를 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a portable communication terminal having a body fat measurement function having a stable constant current source and a constant voltage source so that the power applied to the human body during the measurement is irrelevant to the human body's impedance change and harmless to the human body.
또한, 본 발명의 다른 목적은 기존의 휴대용 통신단말기의 제작공정에 있어 구조변경 없이 기존 키패드의 돌출된 단자를 사용하여 측정단자를 구성함으로써 새로운 금형의 제작을 피하고 기존의 생산 시설을 사용하여 제작 공정에 있어 새로운 설비의 어려움이 없는 체지방 측정 기능을 가진 휴대용 통신단말기를 제공하는 효과가 있다.
In addition, another object of the present invention is to avoid the production of a new mold by using a protruding terminal of the existing keypad without a structural change in the manufacturing process of the existing portable communication terminal, and to avoid the production of new molds and manufacturing process using the existing production facilities In this regard, there is an effect of providing a portable communication terminal having a body fat measurement function without difficulty of new equipment.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 통신모드와 체지방 측정모드를 선택하기 위한 모드선택모듈; 인체와의 전기적 접촉을 위한 전도성 인체접지단자; 인체 저항값을 측정하기 위한 인체저항 측정부; 상기 인체저항 측정부에서 출력되는 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 A/D 변환회로; 상기 변환된 디지털 신호를 이용하여 체지방량 산출에 필요한 연산을 수행하는 마이크로프로세서; 및 상기 체지방 측정 정보를 표시하기 위한 화면표시부를 포함하는 휴대용 통신단말기에 있어서,In order to achieve the above object, the present invention provides a mode selection module for selecting a communication mode and a body fat measurement mode; A conductive human ground terminal for electrical contact with the human body; A body resistance measuring unit for measuring a body resistance value; An A / D conversion circuit for converting the signal output from the human body resistance measuring unit into a digital signal; A microprocessor configured to perform a calculation required to calculate body fat mass using the converted digital signal; And a screen display unit for displaying the body fat measurement information.
상기 인체저항 측정부는 교류 임피던스 측정회로와 직류저항 측정회로, 및 상기 교류 임피던스 측정회로와 상기 직류 저항 측정회로를 상기 마이크로프로세서의 제어하에 선택적으로 동작시키기 위한 아날로그 스위치를 포함하고,The human body resistance measuring unit includes an AC impedance measuring circuit and a DC resistance measuring circuit, and an analog switch for selectively operating the AC impedance measuring circuit and the DC resistance measuring circuit under the control of the microprocessor,
상기 마이크로프로세서는 상기 직류 저항 측정회로를 통해 측정된 저항값으로 상기 교류 임피던스 측정회로를 통해 측정된 임피던스값을 보정하기 위한 보정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 체지방 측정 기능을 가진 휴대용 통신단말기를 제공 하는 것을 특징으로 한다.The microprocessor provides a portable communication terminal having a body fat measurement function, comprising correction means for correcting an impedance value measured through the AC impedance measuring circuit with a resistance value measured through the DC resistance measuring circuit. Characterized in that.
상기 인체저항 측정부는 상기 교류 임피던스 측정회로에 전원을 인가하기 위한 전원 공급회로로서,The human body resistance measuring unit is a power supply circuit for applying power to the AC impedance measuring circuit,
정전류를 발생하는 정전류 발생회로, 정현파의 교류신호를 발생하는 교류발생회로, 및 상기 정전류와 상기 정현파의 교류신호를 혼합하기 위한 신호 혼합회로를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And a constant current generating circuit for generating a constant current, an alternating current generating circuit for generating an AC signal of a sine wave, and a signal mixing circuit for mixing the constant current and the AC signal of the sine wave.
상기 인체저항 측정부는 상기 직류 저항 측정회로에 전원을 인가하기 위한 전원 공급회로로서 정전압원을 포함하는 것을 특징으로 한다.The human body resistance measuring unit may include a constant voltage source as a power supply circuit for applying power to the DC resistance measuring circuit.
상기 전도성 인체접지단자는 2점 측정법에 의한 두개의 접촉 전극으로 구성되는 것을 특징으로 하며, 휴대용 통신단말기의 입력부에 부착되는 것을 특징으로 하고, 상기 아날로그 스위치는 MOS 스위치인 것을 특징으로 한다.The conductive human earth terminal is characterized by consisting of two contact electrodes by a two-point measurement method, characterized in that attached to the input of the portable communication terminal, the analog switch is characterized in that the MOS switch.
이하 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일실시예로서 체지방 측정 기능을 가진 휴대용 통신단말기의 구성에 대한 블럭도이다.Figure 2 is a block diagram of the configuration of a portable communication terminal having a body fat measurement function as an embodiment of the present invention.
상기 블럭도는 종래의 휴대용 통신단말기의 구성을 갖고 이에 인체저항 측정부(29)를 추가로 포함하는 구성으로써, 송화기(22), 수화기(23) 및 무선송수신부(24)는 기존의 통신 기능을 갖기 위한 구성이고, 화면표시부(26), 입력부(27), 메모리(25) 및 마이크로프로세서(21)는 기존의 통신 기능을 갖으며 동시에 본 발명에 따른 체지방 측정 기능을 수행하기 위한 구성이며, 인체저항 측정부(29)는 체지방 측정에 필요한 인체 내부의 저항값을 측정하기 위한 구성이다. 부수적으로는 인체저항 측정부(29)에서 출력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 A/D 변환부(30)가 구성되고, 통신 기능과 체지방 측정기능 간에 해당 모드로 전환, 설정키 위한 모드선택모듈(28)이 구성된다.The block diagram has a configuration of a conventional portable communication terminal and further includes a human body
상기 마이크로프로세서(21)가 상기 통신 기능을 수행함에 있어서는 상기 입력부(27), 송화기(22), 수화기(23) 및 무선송수신부(24) 등의 작동모듈을 제어하고, 상기 체지방 측정을 수행함에 있어서는 측정되어 디지털화된 측정값으로 체성 분 값을 산출하기 위해 연산 처리를 수행하도록 구성된다. 또한, 상기 화면표시부(26), 메모리(25) 및 모드선택모듈(28)을 통신 기능의 수행과 동시에 체지방 측정 기능의 수행에 있어서 이를 제어한다. In the
상기 메모리(25)는 통신 기능상의 데이터와 개인정보 및 상기 인체저항 측정부(29)로의 측정이력 등을 저장한다. 따라서 전화번호 및 스케줄 데이터 등 기존의 통신 기기에서 처리하는 데이터를 저장함은 물론 개인신상정보를 저장함으로써, 체지방 측정에 있어 사용자가가 저장한 초기의 데이터를 사용하여 그 이후부터는 별도의 데이터 입력 없이 체지방 측정이 실시 가능하게 된다.The
상기 화면표시부(26)는 통신 기능상의 표시와 체지방 측정 정보상의 표시를 디스플레이 하도록 구성된다. 일 실시예로 사용자가 육안으로 확인 가능하도록 하는 액정화면 디스플레이어로 구성함이 바람직하다.The
상기 입력부(27)는 바람직하게는 키패드로 구성하여 전화기 기능상의 숫자 및 데이터 입력에 사용함과 동시에 체지방 측정 기능상의 개인정보 등의 입력에 사용하고, 본 발명에 따른 단말기의 작동에 있어서, 설정 및 확인 등을 위한 명령을 입력하는 기능을 포함하도록 구성된다. 또한 본 발명의 특징에 따라 상기 인체저항 측정부(29)에서 연결되는 인체접지단자를 상기 키패드의 일부에 설치되도록 구성한다. 상기 인체접지단자는 해당부분에서 상세히 후술한다.The
전원장치(도면에 도시되지 않음)는 내부에 장착되는 건전지로부터 전원을 입력받도록 구성된다.The power supply (not shown) is configured to receive power from a battery mounted therein.
도 3은 본 발명에 따라 체지방 측정을 수행하는 구성부분의 블럭도이다.3 is a block diagram of a component for performing body fat measurement in accordance with the present invention.
본 발명에 따라 체지방 측정 기능 수행함에 있어서, 인체저항 측정부(29), 인체접지단자(36), A/D변환부(30), 마이크로프로세서(21), 및 메모리(25)를 구성한다. 특히 인체저항 측정부(29)는 정전류 발생회로(31), 교류신호 발생회로(32), 신호 혼합회로(33), 아날로그 스위치(37), 교류임피던스 측정회로(34) 및 직류저항 측정회로(35)로 구성된다.In performing the body fat measurement function according to the present invention, the human body
정전류원인 상기 정전류 발생회로(31)를 사용하여 전류측정 등의 부가회로 없이 임피던스 측정에 필요한 전류를 공급할 수 있도록 구성하고, 상기 정전류 발생회로(31)는 직류 정전류 소스를 사용하는 것이 바람직하다.The constant
또한, 상기 정전류 발생회로(31)는 정전류를 발생시켜 인체에 공급되는 전류를 일정하게 유지하며 안전성을 갖도록 인체에 무해한 수준인 10mA 이하의 정전류를 공급한다. 따라서, 정전류원을 사용함에 따라 인체에 과도하지 않고 일정한 전류가 공급됨으로써 전극의 접지 면적을 줄이면서도 인피던스 측정에 있어 정확한 신뢰도를 유지할 수 있는 장점이 있다.In addition, the constant
상기 교류신호 발생회로(32)는 일반적인 정현파 발생회로로 구성하여 정현파의 전압을 발생함으로써 인체의 피부저항을 통과하여 내부의 저항 측정이 가능하도록 한다. The AC
상기 신호 혼합회로(33)는 출력저항이 낮은 증폭기 회로를 사용하여 구현되며, 바람직하게는 CMOS 회로를 사용하여 교류 전압 소스로의 누설전류 없이 상기 직류 정전류를 교류신호로 변환하여 제1단자(36a)를 통하여 인체에 교류 전류가 인가되도록 한다. 즉, 상기 신호 혼합회로(33)는 상기 정전류 발생회로(31)에서 공 급되는 정전류와 상기 교류신호 발생회로(32)에서 출력된 교류 파형의 전압을 혼합하여 일정한 교류 파형을 유지하는 교류파형 정전류를 생성하여 인체에 인가시킨다.The signal mixing circuit 33 is implemented using an amplifier circuit having a low output resistance. Preferably, the signal mixing circuit 33 converts the DC constant current into an AC signal without leakage current to an AC voltage source by using a CMOS circuit, and thus the
상기 교류파형 정전류는 인체에 접지되어 인가되도록 도전체로 구성된 상기 인체접지단자(36)가 구성되는데 소형화를 위한 본 발명에 따른 인체접지단자(36)는 접촉 전극이 전류공급단과 전압측정단을 일체화하여 2개의 전극만을 갖는 것으로 구성되는 것이 바람직하다. The AC waveform constant current is composed of the human
또한, 상기 교류임피던스 측정회로(34)는 입력버퍼로 구성되는데, 상기 입력버퍼는 상기 신호 혼합회로(33)에서 발생하는 교류파형 정전류가 상기 인체접지단자(36)에서 누설없이 모두 인체 내로 인가되도록 입력 저항이 큰 OP-AMP로 구성한다. 상기 OP-AMP는 10M ohm 이상이 되는 것을 사용하고 회로 구성에서도 voltage follower 회로를 사용하는 것이 바람직하다. In addition, the AC
따라서, 상기 2개의 전극으로 구성된 상기 인체접지단자(36)에는 정전류에서 나온 전류가 모두 인체에 인가되고 전류가 공급된 위치에서 바로 전압이 측정되게 함으로써 측정시 위치 오차에 의한 전압강하 문제를 발생시키지 않는 효과가 있다. Therefore, the
상기 직류저항 측정회로(35)는 인체접지단자(36)의 접촉면의 감소로 인한 오차 발생을 보정하기 위해 인체 저항값을 측정하도록 구성되는 것으로 교류파형 정전류와는 별개의 정전압원을 사용한다.The DC
상기 아날로그 스위치(37)는 상기 교류임피던스 측정회로(34)와 직류저항 측정회로(35)에 인체접지단자(36)의 선택적인 연결을 통하여 각각의 측정값을 얻는 연결회로를 이루도록 구성된다. 상기 아날로그 스위치(37)는 마이크로프로세서 (21)의 제어를 통해 작동되어 상기 인체저항 측정부(29)의 회로를 전원부와 온/오프 시키며, 상기 인체접지단자(36)와 상기 교류임피던스 측정회로(34) 또는 직류저항 측정회로(35)의 선택적인 연결을 이루게 한다.The
상기 A/D 변환회로(30)는 상기 교류임피던스 측정회로(34) 및 직류저항 측정회로(35)에서 측정된 전압을 전압 증폭기를 사용하여 A/D 변환이 용이하도록 신호를 레벨 시프트하고 증폭한 후 인가된 전압값을 마이크로프로세서(21)에서 연산, 처리하기 위해 아날로그 신호를 디지털로 변환시키는 A/D 컨버터로 구성한다.The A /
상기 측정되어 변환된 디지털 신호는 상기 마이크로프로세서(21)에서 연산처리되고 상기 메모리(25)에 저장된다.The measured and converted digital signal is computed in the
도 4는 직류저항 측정회로의 구성도이다.4 is a configuration diagram of a DC resistance measurement circuit.
상기 직류저항 측정회로(35)는 OP-AMP를 사용한 인버팅 증폭 회로로 구성된다. The DC
도 4를 참고하면, 증폭기(43)를 포함하는 상기 직류저항 측정회로(35)에는 음극이 접지된 전압원에서 고정전압이 공급되는 정전압원(41)이 구성되고, 상기 정전압원(41)과 직렬로 연결된 고정저항(42) Ri이 구성되며, 제1단자(36a)와 제2단자(36b)에는 인체의 일부분이 접지되어 인체저항(44) Rf가 형성된다.Referring to FIG. 4, the DC
상기 직류저항 측정회로(35)에는 고정 전압을 사용함으로써 부수적인 전압 측정부에 따른 공급 전압값의 산출이 필요없이 정전압원(41)의 고정값 그대로를 연산에 이용하여 인체저항(44) Rf값을 산출하게 된다.The DC
상기 인체저항(44) Rf값의 산출식은 다음과 같다.The calculation formula of the
상기 정전압원(41)의 Vi와 고정저항(42) Ri는 고정값이고, 출력전압(45) V0는 상기 직류저항 측정회로(35)를 통해 측정되고 상기 A/D 변화회로(30)를 통해 산출된 값이다. 상기 마이크로프로세서(21)는 상기 고정값과 산출값을 위 식에 대입하여 연산 처리함으로써 인체저항(44) Rf값을 산출하게 된다. 이때, 상기 인체저항(44) Rf값은 직류저항값이며 체지방 측정에 필요한 전체적인 임피던스 값은 아니다.The Vi and the fixed
도 5는 개략적인 인체의 등가회로도이다.5 is a schematic equivalent circuit diagram of the human body.
도 5를 참조하면, 상기 인체저항(44) Rf는 피부임피던스 R skin 성분(이하 Rs라 한다)(51) 및 C skin 성분(이하 Cs라 한다)(53)과 내부저항 R body(이하 Rb라 한다)(52)로 분해되는데, 상기 교류임피던스 측정회로(34)에서는 교류파형 정전류를 상기 피부임피던스 성분 중 Cs 성분(53)을 통과시켜 내부저항 Rb(52)를 측정하고, 상기 직류저항 측정회로(35)에서는 상기 정전압원(41)을 이용하여 상기 피부임피던스 성분 중 Rs(51) 및 내부저항 Rb(52)를 측정한다.Referring to FIG. 5, the
이때, 상기 인체접지단자(36)가 작거나, 피부가 많이 건조한 경우 등이 적용되는 실제적인 측정에서는 피부임피던스의 Rs 성분(51)이 전체적인 체지방 측정값 산출에 있어 영향을 미치게 되는데 상기 직류저항 측정회로(35)에서 측정된 상기 피부임피던스 성분 중 Rs(51) 값은 수백 K ohm 이나 내부저항 Rb(52) 값은 수백 ohm 의 수준으로 무시될 정도이어서 직류저항 측정에 따라 측정된 인체저항(44) Rf값은 양단자의 피부임피던스 성분 Rs(51) 값이라는 것을 알 수 있다.In this case, in the actual measurement to which the
따라서, 본 발명에 따라 휴대용 통신단말기에 구성된 인체저항 측정부(29)에는 작은 인체접지단자가 구성됨으로써 인체접지단자(36)의 상태에 따라 민감하게 발생되는 오차를 상기 직류저항 측정회로에서 산출된 피부임피던스 Rs(51) 값을 반영함으로써 상기의 오차를 보정할 수 있다.Therefore, the human body
도 6은 인체접지단자(36)와 피부의 접촉상태에 따른 교류임피던스 측정값과 직류 저항 측정값을 나타내는 그래프이다.FIG. 6 is a graph showing an AC impedance measurement value and a DC resistance measurement value according to a contact state between the
인체에 상기 인체접지단자(36)를 넓게 붙이거나, 작게 붙이거나 땀이 많은 상태이거나 건조한 상태이거나 살짝 닿거나 힘을 주어 누르는 경우 등의 다양한 접촉상태를 갖고 수회 직류저항과 교류임피던스를 측정함으로써 그래프를 얻게된다. 이때 측정값을 직류저항 및 교류임피던스값에 따라 x축으로 낮은 값부터 높은 값으로 정렬하는 경우 도시한 바와 같이 직류저항 및 교류임피던스 값의 편차가 상기 그래프와 같이 나타난다.The graph by measuring the DC resistance and AC impedance several times with various contact states such as attaching the
동일인에 대한 직류저항값 및 교류임피던스값은 동일하게 측정되어야 하나 인체 접촉면의 상태에 따라 직류저항 및 교류임피던스 값의 편차가 발생하고 특히 직류저항값이 교류임피던스 값에 비하여 큰 편차를 보이는 것으로 알 수 있다.
따라서 접촉상태에 따른 변수요인을 제거하여 항상 일정한 측정값을 도출하기 위하여 다음과 같은 보정식을 사용한다. 즉 상기 도 6의 그래프를 보면 직류저항값과 교류임피던스값이 직선적으로 비례관계를 가진다는 것을 알 수 있다. 따라서 두 측정값에 의하여 접촉상태에 대한 변수 요인을 다음과 같이 제거할 수 있다.The DC resistance and AC impedance for the same person should be measured the same, but the DC resistance and AC impedance may vary depending on the contact surface of the human body. In particular, the DC resistance shows a greater deviation than the AC impedance. have.
Therefore, the following equation is used to get constant measured value by eliminating the variable factor according to the contact state. That is, the graph of FIG. 6 shows that the DC resistance value and the AC impedance value have a linear proportionality. Therefore, the variable factors for the contact state can be eliminated as follows.
교류임피던스 측정 그래프에 의한 1차방정식Linear equation based on AC impedance measurement graph
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y1 = a1 × x1 + b1 ①y 1 = a 1 × x 1 +
직류저항 측정 그래프에 의한 1차방정식Linear equation based on DC resistance measurement graph
y2 = a2 × x2 + b2 ②
여기서 y1, y2는 각각 측정한 교류임피던스값 및 직류저항값이고, x1, x2는 접촉상태를 나타내는 변수이며, a1, a2는 각 직선의 기울기이고, b1, b2는 직선의 절편이다.
상기 ①식 및 ②식을 각각 x1 및 x2에 관하여 정리하면,
x1 = (y1 - b1) / a1 ③
x2 = (y2 - b2) / a2 ④
이고, 직류저항값 및 교류임피던스값에 대한 접촉상태는 동일하므로 x1 = x2로 놓고 y1과 y2의 관계식을 구하면,
y1 = a1 / a2 × y2 + b1 - a1 / a2 × b2가 되고, 이를 다시 정리하면,
b1 - a1 / a2 × b2 = y1 - a1 / a2 × y2
즉, y = y1 - k × y2 ⑤
의 체지방 측정에 필요한 임피던스 보정식으로 표준화할 수 있다.
여기서 k(= a1 / a2)는 실험에 의하여 측정되는 값으로서, 측정대상에 의존하는 값이 아니라 접촉상태에 의존하는 값이며, y(= b1 - a1 / a2 × b2)는 측정하고자 하는 임피던스 값이 된다.y 2 = a 2 × x 2 +
Where y 1 and y 2 are the measured AC impedance and the DC resistance, respectively, and x 1 , x 2 is a variable representing a contact state, a 1 and a 2 are slopes of each straight line, and b 1 and b 2 are intercepts of straight lines.
Summarizing the above ① and ② expressions with respect to x 1 and x 2 , respectively,
x 1 = (y 1 -b 1 ) / a 1 ③
x 2 = (y 2 -b 2 ) / a 2 ④
Since the contact state for the DC resistance value and the AC impedance value is the same, let x 1 = x 2 and find the relation of y 1 and y 2 .
y 1 = a 1 / a 2 × y 2 + b 1 -a 1 / a 2 × b 2 ,
b 1 -a 1 / a 2 × b 2 = y 1 -a 1 / a 2 × y 2
That is, y = y 1 -k × y 2 ⑤
It can be standardized by the impedance correction formula required to measure body fat.
Where k (= a 1 / a 2 ) is the value measured by the experiment, not the value that depends on the measurement object, but the value that depends on the contact state, and y (= b 1 -a 1 / a 2 × b 2 ) Is the impedance value to be measured.
상기 도 6의 그래프에서 알 수 있는 바와 같이 측정값은 비례관계를 가지고 있고 이를 교류임피던스 값에서 직류저항 값을 상기의 수식을 통해 보정함으로써, 상기 인체접지단자(36)에 닿은 인체접촉부의 접촉상태 변화에 무관하게 안정된 체지방 측정값이 산출된다. 상기 보정식에 있어서, k값은 접지면의 크기와 재질 등의 인체접지단자(36)가 가지는 여러 가지 변수에 따른 시험치를 적용하는 방법으로 산출하는 것이 바람직하고 크기 및 재질 등이 동일한 인체접지단자(36)에 대해서는 기 산출된 동일한 k값을 상기 수식에 대입하여 연산을 수행한다. 접촉상태에 따라 접지면이 큰 경우 피부저항의 영향이 적으므로 k 값이 작아지고, 접지면의 크기가 작은 경우 영향이 커지므로 k값이 커지게 된다. 따라서 일반적으로 접지면이 크게 구성된 형태의 현재의 전무가용 대형 장비에서는 의미가 작을 수 있으나 본 발명에 따른 소형화의 구성상태에서는 k값에 의한 보정이 매우 큰 의미를 가지게 된다.As can be seen in the graph of FIG. 6, the measured value has a proportional relationship, and by correcting the DC resistance value at the AC impedance value through the above equation, the contact state of the human body contacting part of the
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도 7은 본 발명에 따른 아날로그 스위치의 개념도이다.7 is a conceptual diagram of an analog switch according to the present invention.
상기 아날로그 스위치(37)는 상기 마이크로프로세서(21)에 포함된 스위치 제어단(72)의 제어에 따라 동작하는 스위치로서, 체지방 측정모드를 선택하는 경우 전원이 공급되고 상기 인체접지단자(36)의 아날로그 값이 입력단(71)에서 그대로 출력단(73)으로 전달되며, 이때 선택적으로 상기 교류임피던스 측정회로(34)와 직류저항 측정회로(35)에 상기 인체접지단자(36)가 연결된다. 상기 아날로그 스위치(37)에는 바람직하게는 MOS 로 구성되는 MOS 스위치를 적용하는 것이 바람직하지만, 다른 방식의 스위치로도 상기 아날로그 스위치(37)를 구성할 수 있음은 당연하다.The
도 8은 본 발명의 일실시예로서 체지방 측정 기능을 가진 휴대용 통신단말기의 접촉단자 구성도이다.8 is a configuration diagram of a contact terminal of a portable communication terminal having a body fat measurement function as an embodiment of the present invention.
상기 입력부(27)의 키패드 중 일부 키를 도전성 버튼으로 하여 인체접지단자(36)를 형성한다. 즉 상기 키패드 중 두 개의 버튼을 전기적인 연결이 가능한 금속재질로 하여 상기 신호혼합회로(33), 교류임피던스 측정회로(34) 및 직류저항 측정회로(35)에 연결한다. 본 발명에 따른 2점 측정법을 구현하기 위해 양쪽에 떨어진 두 개의 버튼(81)으로 구성하는 것이 바람직하다.The human
따라서 사용자는 상기 도전성 버튼(81) 위에 양 엄지손가락을 접촉하여 손쉽게 체지방을 측정할 수 있게된다. 상기 도전성 버튼을 구성하여 체지방 측정 겸용 휴대용 통신단말기로 사용할 수 있는 기기로는 휴대폰, PDA, 전자수첩 등을 일예로 들 수 있다.Therefore, the user can easily measure body fat by touching both thumbs on the
이하 본 발명에 따른 체지방 측정 기능을 가진 휴대용 통신단말기의 작용을 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.Hereinafter, the operation of a portable communication terminal having a body fat measurement function according to the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
본 발명은 통신기능을 수행하는 휴대용 통신단말기에 인체저항 측정부(29)를 구성하여 언제 어디서나 손쉽게 체성분을 측정하는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized by configuring the human body
상기 휴대용 통신단말기에 구성된 모드선택모듈(28)을 통해 체지방 측정모드를 선택하고 인체의 이격된 두부분을 인체접지단자(36)인 상기 도전성의 버튼(81) 위에 접촉시키면 마이크로프로세서(21)는 상기 아날로그 스위치(37)를 온(on)하여 상기 교류임피던스 측정회로(34)와 직류저항 측정회로(35)를 상기 인체접지단자(36)와 선택적으로 연결함으로써 폐회로를 형성한다.
상기 아날로그 스위치(37)에 의하여 상기 교류임피던스 측정회로(34)가 상기 인체접지단자(36)와 연결되면, 인체접지단자(36)인 상기 도전성 버튼(81)을 통하여 상기 신호혼합회로(33)에서 생성된 교류파형 정전류를 공급함과 동시에 상기 교류임피던스 측정회로(34)를 통하여 전압을 측정한다.
한편 상기 아날로그 스위치(37)에 의하여 상기 직류저항 측정회로(35)가 상기 인체접지단자(36)와 연결되면, 상기한 바와 같이 정전압원(41)을 인가하여 출력전압(45)을 측정한다.When the body fat measurement mode is selected through the
When the AC
On the other hand, when the DC
상기 교류임피던스 측정회로(34) 및 직류저항 측정회로(35)에서 측정된 전압은 상기 A/D 변환회로(30)를 통해 증폭되고 디지털화된 값으로 상기 마이크로프로세서(21)에 전달된다.
상기 마이크로프로세서(21)는 상기 교류임피던스 측정회로(34)에서 측정된 전압과 인체접지단자(36)인 상기 도전성 버튼(81)을 통하여 인가된 전류비(Z = V / I)에 의하여 교류임피던스값(Z = V / I)(상기 보정식에서 y1에 해당)을 산출하고, 또한 직류저항 측정회로(35)에서 측정된 출력전압(Vo)(45)과 인가된 정전압(Vi)(41) 및 고정저항(Ri)(42)을 사용하여 직류저항값(Rf = Vo / Vi × Ri)(상기 보정식에서 y2에 해당)을 산출한 후, 상기 보정식과 설정된 k값(상기 도전성 버튼의 접촉상태에 따른 실험을 통하여 결정)을 사용하여 연산을 수행하여, 좁은 인체접지단자(36)에 의한 오차가 보정된 체지방 측정을 위한 정확한 임피던스값을 산출해 낸다.The voltage measured by the AC
The
보정되어 산출된 상기 임피던스값은 다시 상기 마이크로프로세서(21)에서 연산되어 해당하는 체지방량을 산출하고 화면표시부(26)를 통해 상기 체지방량을 나타낸다. 상기 임피던스를 이용한 체비방량 산출 방법은 이미 공지된 기술로서 그 설명을 생략한다.The corrected impedance value is again calculated by the
사용자가 측정을 완료하였을 때는 다시 상기 모드선택모듈(28)을 통해 통신기능을 수행하도록 모드가 설정되고 상기 모드 설정에 따라 마이크로프로세서(21) 내에 구성된 스위치 제어단(72)은 상기 아날로그 스위치(37)를 제어하여 인체저항 측정부(29)의 회로를 오프시킨다.When the user completes the measurement, the mode is set again to perform a communication function through the
본 발명의 특징적 요소라 할 수 있는 인체저항 측정부에 대한 구조는 본 명세서에서 2단자 체지방 측정 기능을 가진 휴대용 통신단말기 구조로 설명되지만, 이러한 구성들이 4단자 측정에서도 적용될 수 있음은 당업자라면 누구나 이해할 수 있을 것이다.Although the structure of the human body resistance measuring unit which can be said to be a characteristic element of the present invention is described as a portable communication terminal structure having a two-terminal body fat measurement function in the present specification, it will be understood by those skilled in the art that such a configuration can be applied to four-terminal measurement. Could be.
이상의 본 발명에 따른 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였고 해당 업계의 당업자는 이해할 수 있을 것이다. 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의하여 정해져야 한다.In the detailed description according to the present invention has been described with respect to specific embodiments will be understood by those skilled in the art. Of course, various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be defined not only by the claims below, but also by those equivalent to the claims.
상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 장비의 소형화를 통해 휴대를 가능하게 하고 현대인의 대부분이 가지고 다니는 휴대용 통신단말기에 측정장치를 접목하여 다이어트에 관심이 많은 사람들이 필요시마다 손쉽게 공간적, 시간적, 비용적 제약없이 체지방 측정을 실시할 수 있도록 하는 체지방 측정 기능을 가진 휴대용 통신단말기를 제공하는 효과가 있다. As described above, the present invention makes it possible to carry the device through miniaturization of equipment, and to connect the measuring device to a portable communication terminal carried by most of the modern people, so that many people who are interested in diet can easily use space, time and cost constraints whenever necessary. There is an effect of providing a portable communication terminal having a body fat measurement function to perform a body fat measurement without.
또한, 본 발명은 상기 소형화에 따라 감소된 측정단의 접촉 면적 감소로 발생하는 오차를 보정함으로써 보다 정확한 체지방량을 측정할 수 있는 체지방 측정 기능을 가진 휴대용 통신단말기를 제공하는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of providing a portable communication terminal having a body fat measurement function capable of measuring a more accurate body fat amount by correcting the error caused by a reduction in the contact area of the reduced measurement stage according to the miniaturization.
또한, 본 발명은 측정시 인체에 인가되는 전원이 인체의 임피던스 변화에 무관하고 인체에 무해하도록 안정적인 정전류원과 정전압원을 구비하는 체지방 측정 기능을 가진 휴대용 통신단말기를 제공하는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of providing a portable communication terminal having a body fat measurement function having a stable constant current source and a constant voltage source so that power applied to the human body during the measurement is irrelevant to the human body's impedance change and harmless to the human body.
또한, 본 발명은 기존의 휴대용 통신단말기의 제작공정에 있어 구조변경 없이 기존 키패드의 돌출된 단자를 사용하여 측정단자를 구성함으로써 새로운 금형의 제작을 피하고 기존의 생산 시설을 사용하여 제작 공정에 있어 새로운 설비의 어려움이 없는 체지방 측정 기능을 가진 휴대용 통신단말기를 제공하는 효과가 있다.In addition, the present invention avoids the manufacture of new molds by using the protruding terminals of the existing keypad without changing the structure in the existing manufacturing process of the portable communication terminal, and avoids the manufacture of new molds and uses the existing production facilities in the new manufacturing process. It is effective to provide a portable communication terminal having a body fat measurement function without difficulty of installation.
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E902 | Notification of reason for refusal | ||
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