KR100598146B1 - 체임피던스 측정용 벨트 전극 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 체성분 분석의 자료로 활용되는 체임피던스를 측정하기 위한 전극을 벨트에 구비하는 한편, 상기 전극을 벨트내에서 다양한 형태의 배열로 구성할 수 있도록 한, 체임피던스 측정용 벨트 전극 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 본 발명은 체임피던스 측정용 벨트 전극 장치에 있어서, 외부로부터 인가된 전류를 몸체로 인가시키기 위한 다수의 전극(21), 상기 다수의 전극을 전기적으로 연결시키기 위한 연결선(22), 상기 연결선(22)을 측정부(30)의 회로와 연결하기 위한 외부 연결부(23) 및 상기 각 구성요소들을 포함하는 벨트 본체(24)를 포함하는 벨트(20); 및 상기 벨트(20)의 전극(21)으로 전류를 인가시키는 한편, 상기 전극을 통해 측정된 전압을 이용하여 체임피던스를 산출해 내기 위한 측정부(30)를 포함한다.

체임피던스, 체성분, 전극

Description

체임피던스 측정용 벨트 전극 장치{An Belt-Electrode Apparatus For Measuring A Body-Impedance}

도 1 은 종래의 체임피던스를 이용하여 내장지방과 피하지방을 측정하는 체성분 분석 시스템의 일예시도.

도 2 는 본 발명에 따른 체임피던스 측정용 벨트 전극 장치의 일실시예 구성도.

도 3 은 본 발명에 따른 체임피던스 측정용 벨트 전극 장치를 이용하여 체임피던스를 측정하는 일실시예 상태도.

본 발명은 체임피던스 측정용 벨트 전극 장치에 관한 것으로써, 특히 근육량 측정, 근육의 강도 측정, 내장 지방량 측정, 피하지방 두께의 측정 및 골밀도 측정의 데이터로 활용될 수 있는 체임피던스를 측정하기 위해 사용되는 벨트 형태의 전극 장치에 관한 것이다.

즉, 생체 조직(지방, 골격근, 폐, 심근, 혈액, 뼈 등)(이하, 간단히 "생체조직"이라 함)에 전류(I)를 인가하면, 생체 조직을 통해 전압(E)이 흐르게 되며, 이 때 전압과 전류의 복소비를 임피던스라 하고 이러한 임피던스를 이용하여 생체 조직의 특성을 분석(체성분 분석)하는 방법을 체임피던스법이라 한다.

또한, 체임피던스 측정을 이용하여 신체 내부의 영상을 획득하기 위해 비관혈적으로 사용되던 방법 중의 하나가 임피던스단층촬영 방법이며, 상기 방법은 서로 다른 조직이 고유의 임피던스를 갖고 있다는 것을 이용하여 내부의 조직을 재구성 하는 것이다. 즉, 상기 방법은 신체 내부에 4개의 전극 시스템(four-electode technique)을 사용해서 교류전류를 인입하고, 이에 동기된 전압을 측정하게 되며, 이때 위상(Phase)을 함께 측정하여 복소임피던스의 성분들을 측정한 후 측정된 데이터를 재구성알고리즘을 통해 영상을 만들게 된다. 이를 위해서 영상을 획득하고자 하는 위치에 전극을 배열하게 되며, 이때 배열된 전극의 위치와 간격 등이 최종영상의 질과 재현성에 매우 큰 영향을 미치게 된다.

즉, 종래의 체임피던스를 이용한 체성분 분석 장치의 경우 사지에 전극을 위치하고 측정함으로써, 몸 전체 또는 팔, 다리, 몸통의 성분만을 구별 하여 측정 할 수 있으며, 이때, EIT(Electrical Impedance Tomography)기술을 응용한다면 단면에 대한 생체 정보도 얻을 수 있다(현재 체임피던스를 이용한 체성분 분석장치에서 복부비만도 평가 중 내장지방과 피하지방의 량을 정량적으로 측정하기 위해서는 EIT기술이 없으면 대략적인 추정만 할 수 있음).

따라서, 체성분을 분석(또는 촬영)하고자 하는 부분의 단면 주위에 많은 전극을 배치 시켜 많은 조합의 전류 패스에 대해 임피던스를 측정한 후 이를 조합하여 관련 체성분을 획득하거나 영상을 획득할 수 있다.

또한, 상기와 같은 방법을 확장 시키면 복부지방 중 피하지만 내장지방을 구별할 수 있음은 물론 응용을 통해 근육강도나 특정 부위의 골밀도 또는 체임피던스와 임상적으로 관계가 있는 성분들을 좀더 자세하고 국소적으로 측정할 수 있게 된다.

한편, 상기와 같이 EIT(Electrical Impedance Tomography)를 응용한 장비들이 많이 개발되고 있으며, 그 대표적인 예가 복부의 단면 임피던스를 전극의 배열을 통해 측정하고, 내장지방과 피하지방을 측정하는 시스템으로써 그 일예를 도 1 에 도시하였다.

도 1 은 종래의 체임피던스를 이용하여 내장지방과 피하지방을 측정하는 체성분 분석 시스템의 일예시도로써, 전극(11)을 신체(12)의 각 부분에 배열한 후 전류를 인가하여 측정된 전압을 이용하여 복소임피던스의 성분들을 제어부(13)에서 측정하고 측정된 데이터를 재구성 알고리즘 장치(14)에서 재구성하여 영상을 만드는 과정을 나타낸 것이다.

이때, 상기와 같은 시스템의 중요한 부분은, 전극의 배열과 이를 효과적으로 스위칭할 수 있는 스위칭부 그리고 이에 동기된 복소임피던스를 측정하는 시스템이라고 할 수 있으며, 다양한 형태의 시스템이 존재하고 있으나, 좀더 편리하고 정확하게 측정할 수 있는 장치가 개발되지 못하고 있는 실정이다.

즉, 도 1 에 도시된 바와 같이 종래의 전극(11)은 신체의 각 부분에 개별적으로 부착되도록 되어 있으므로, 전극 배열 및 부착이 용이하지 않다는 문제점이 있었다.

예를 들어, EIT를 이용하여 단면의 정보를 알아보고자 하는 경우에 있어서, 전극간의 배열은 단면 정보의 분해능(resoution)과 매우 밀접한 관계가 있으며, 상기 분해능을 측정하고자 하는 대상의 정밀도를 좌우하는 것이므로 그 배열 위치가 중요하나, 종래의 기술에 있어서는 전극의 배열위치가 단순히 측정자의 경험에 의하여 일일이 선택되어 지는 것이므로, 그만큼 정확성을 기할 수 없을 뿐만 아니라, 4~8개의 전극 보다 좀더 많은 전극이 사용되어져야 하므로, 그만큼 복잡한 과정을 거쳐야 한다는 문제점이 있다.

또한, 최적의 전극 배열을 찾아 측정을 하였더라도, 다음번에 그 부위에 다시 전극을 위치하지 못하면 측정의 재연도에 매우 큰영향을 미치게 됨에도 불구하고, 종래의 기술로는 전에 측정한 전극의 위치를 정확히 찾기 어렵다는 문제점이 있다.

즉, 체성분을 분석하기 위한 종래의 EIT를 이용한 시스템에서는, 체성분을 보다 정량적으로 분석하기 위해 많은 전극 배열이 필요하나, 상기한 바와 같이 전극 배열이 숙련된 측정자에 의해 인위적으로 선택되어 지는 것이므로, 필드에서 일반적으로 사용되기에는 많은 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 체성분 분석의 자료로 활용되는 체임피던스를 측정하기 위한 전극을 벨트에 구비하는 한편, 상기 전극을 벨트내에서 다양한 형태의 배열로 구성할 수 있도록 한, 체임피던스 측정용 벨트 전극 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 체임피던스 측정용 벨트 전극 장치에 있어서, 외부로부터 인가된 전류를 몸체로 인가시키기 위한 다수의 전극(21), 상기 다수의 전극을 전기적으로 연결시키기 위한 연결선(22), 상기 연결선(22)을 측정부(30)의 회로와 연결하기 위한 외부 연결부(23) 및 상기 각 구성요소들을 포함하는 벨트 본체(24)를 포함하는 벨트(20); 및 상기 벨트(20)의 전극(21)으로 전류를 인가시키는 한편, 상기 전극을 통해 측정된 전압을 이용하여 체임피던스를 산출해 내기 위한 측정부(30)를 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하도록 한다.

도 2 는 본 발명에 따른 체임피던스 측정용 벨트 전극 장치의 일실시예 구성도를 나타낸 것으로써, 도 2 에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 체임피던스 측정용 벨트 전극 장치(이하, 간단히 "전극 장치"라 함)는, 배열과 간격을 최적화하여 전극을 배치한 벨트 형태의 장치로써, 이하에서 설명될 도 3 에 도시된 바와 같이 몸체의 관심 있는 부위에 부착되어 체임피던스를 측정하게 되며, 상기 전극 장치를 통해 측정된 체임피던스는 체성분 분석 등에 이용될 수 있다.

이때, 본 발명에 따른 체임피던스 측정용 벨트 전극 장치는 도 2 에 도시된 바와 같이 전극(21)이 배열되어 있는 벨트(20) 및 상기 전극으로부터 전송되어온 정보를 이용하여 체임피던스를 측정하기 위한 측정부(30)를 포함하여 구성되어 있다.

먼저, 상기 벨트(20)는 외부로부터 인가된 전류를 몸체로 인가시키기 위한 다수의 전극(21), 상기 다수의 전극을 전기적으로 연결시키기 위한 연결선(22), 상기 연결선(22)을 측정부(30)의 회로와 연결하기 위한 외부 연결부(23) 및 상기 각 구성요소들을 포함하는 벨트 본체(24)를 포함하여 구성되어 있다. 이때, 상기 벨트 본체(24)에는 도면으로 도시되어 있지는 않지만 벨트의 양끝을 연결시키기 위한 체결부가 구비되어 있다.

다음으로, 상기 측정부(30)는, 정전류를 발생하여 상기 벨트의 전극(21)으로 전송하기 위한 전류 입력기(32), 상기 전극으로부터 전송된 전기 신호를 이용하여 전압을 측정하기 위한 전압 측정기(33), 상기 전류 입력기를 통해 발생된 전류와 상기 전압 측정기를 통해 측정된 전압을 이용하여 체임피던스를 계산하기 위한 임피던스 측정기(34), 체임피던스 측정에 필요한 원하는 전극 배열로 전류와 전압 패스를 변경 할 수 있도록 사용자로부터 각종 선택신호를 입력받기 위한 선택 스위치(35) 및 상기 선택 스위치로 입력된 선택신호에 따라 상기 전류 입력기와 전압 측정기를 제어하기 위한 스위치 제어부(31)를 포함하여 구성되어 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 전극 장치의 특징을 설명하면 다음과 같다.

첫째, 상기 전극 장치는 상기 선택 스위치(35) 및 스위치 제어기(31)에 의하여 전류 또는 전압이 인가되는 전극(21)을 선택할 수 있으므로, 체임피던스 측정에 필요한 신체부위에만 선택적으로 전류를 인가시킬 수 있다. 이때, 상기 전극 장치에서 벨트 내의 전극(21) 배열 상태가 중요한 이유는 EIT와 이를 응용한 임피던스 측정 장치에 있어 전극의 간격과 배열이 가장 중요한 변수로 작용하기 때문이다.

또한, 상기 전극 장치는 상기한 바와 같이 원하는 전극(21)의 배열, 순서, 전극 개수 등을 사용자가 직접 선택할 수 있도록 선택 스위치(35) 및 스위치 제어기(31)를 포함하고 있을 뿐만 아니라, 기계적으로 전극의 위치를 원하는 간격으로 위치시킬 수 있도록 구성될 수도 있다. 즉, 상기 전극(21)을 벨트 본체(25)로부터 착탈이 가능하도록 만들어, 필요한 부위에 전극을 배치시킬 수도 있다. 이때, 상기와 같이 전극(21)을 착탈시키는 방법으로는, 단추형, 자석형 등 다양한 방법들이 적용될 수 있다.

둘째, 상기 전극 장치는 안정적으로 원하는 신체 부위에 전류 필드를 인가시킬 수 있다. 즉, 상기한 바와 같이 종래의 기술에 있어서는, 체임피던스를 재 측정하고자 하는 경우에, 전극의 위치가 변화되기 때문에 체임피던스의 재현성을 전혀 보장 받을 수 없으나, 본 발명에서와 같이 벨트내에 전극을 고정시켜 두므로써, 안정적으로 원하는 부위에 전류필드를 인가하고 이를 측정할 수 있게 되어, 국소부위의 조직의 특성과 량을 측정할 수 있게 되는 것이다.

셋째, 상기 전극 장치는 측정하고자 하는 신체 부위의 둘레 정보를 사용자가 간편하게 측정할 수 있도록, 상기 벨트 본체(24) 둘레에 자를 더 포함할 수 있다는 특징이 있다. 즉, 체성분 측정 시스템에 있어서 측정 부위의 둘레 정보는 측정 결과를 분석하는데 있어서 유용한 자료로 활용될 수 있는 바, 별도의 줄자를 사용하여 측정해야 하는 종래의 불편함을 해결하기 위하여 본 발명에 따른 전극 장치에는 줄자를 상기 벨트 본체(24)의 둘레에 장착시킬 수도 있다(상기와 같이 벨트 본체(24)에 장착되는 자는 현재 이용되고 있는 일반적인 줄자 등이 이용될 수 있는 것이므로, 이에 대한 도면은 생략하기로 함).

이때, 일반적으로 전류와 전압을 이용하여 체임피던스를 구하는 방법은 본 발명에 따른 전극 장치에도 적용될 수 있는 것이므로, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 전극 장치의 상기 임피던스 측정기(34)에서 측정된 체임피던스는 근육량 측정장치, 근육 강도 측정장치, 내장지방량 측정장치, 피하지방 두께 측정장치 및 골밀도 측정장치 등과 같은 체성분 분석 장치 또는 영상 처리 장치로 전송되어 각 신체조직에 대한 상세한 체성분 정보를 분석하거나 영상을 처리하는 데에 이용된다.

도 3 은 본 발명에 따른 체임피던스 측정용 벨트 전극 장치를 이용하여 체임피던스를 측정하는 일실시예 상태도이다.

즉, 도 3 에 도시된 바와 같이 체임피던스를 구하고자 하는 신체 부위 중 원통형의 둘레를 이용하여 측정해야 하는 부위들에, 본 발명에 따른 전극 장치를 둘러 체임피던스를 측정하게 된다. 이때, 도면에 도시된 위치들은 해부학적으로나 임상적으로 체성분(지방, 근육, 수분, 골량) 등과 매우 밀접한 관계가 있는 부분들이라 할 수 있다.

한편, 허리와 손목 등은 그 둘레에 있어 매우 큰 차이를 보이게 되며, 따라서 본 발명에 따른 전극 장치는 상기와 같은 둘레의 차이를 고려하여 범용적으로 사용될 수 있도록 개발될 수도 있으나, 허리, 둔부, 배용과 손목, 발목용 등과 같이 구별하여 개발될 수도 있다.

이상의 본 발명은 상기에서 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.

상기와 같은 본 발명은 벨트 내에 전극을 고정시켜 둠으로써, 안정적으로 원하는 부위에 전류필드를 인가하고 이를 측정할 수 있게 되어, 국소부위의 조직의 특성과 량을 정확하게 측정할 수 있다는 우수한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 단면에 대한 체임피던스 측정에 있어 재연성 향상과 다양한 패스를 제공할 수 있다는 우수한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 벨트 본체 둘레에 측정 부위의 둘레를 측정하기 위한 자를 장착시킴으로써, 체임피던스 측정과 함께 측정 부위의 둘레에 대한 정보도 간편하게 얻을 수 있도록 한다는 우수한 효과가 있다.

Claims (6)

1. 체임피던스 측정용 벨트 전극 장치에 있어서,

   외부로부터 인가된 전류를 몸체로 인가시키기 위한 다수의 전극(21), 상기 다수의 전극을 전기적으로 연결시키기 위한 연결선(22), 상기 연결선(22)을 측정부(30)의 회로와 연결하기 위한 외부 연결부(23) 및 상기 각 구성요소들을 포함하는 벨트 본체(24)를 포함하는 벨트(20); 및

   상기 벨트(20)의 전극(21)으로 전류를 인가시키는 한편, 상기 전극을 통해 측정된 전압을 이용하여 체임피던스를 산출해 내기 위한 측정부(30)를 포함하되,

   상기 벨트 본체(24)의 둘레에는, 측정 부위의 둘레를 측정할 수 있는 자가 장착될 수 있는 것을 특징으로 하는 체임피던스 측정용 벨트 전극 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 측정부(30)는,

   정전류를 발생하여 상기 벨트의 전극(21)으로 전송하기 위한 전류 입력기(32);

   상기 전극으로부터 전송된 전기 신호를 이용하여 전압을 측정하기 위한 전압 측정기(33); 및

   상기 전류 입력기를 통해 발생된 전류와 상기 전압 측정기를 통해 측정된 전압을 이용하여 체임피던스를 계산하기 위한 임피던스 측정기(34)

   를 포함하는 체임피던스 측정용 벨트 전극 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 측정부(30)는,

   체임피던스 측정에 필요한 원하는 전극 배열로 전류와 전압 패스를 변경 할 수 있도록 사용자로부터 각종 선택신호를 입력받기 위한 선택 스위치(35); 및

   상기 선택 스위치로 입력된 선택신호에 따라 상기 전류 입력기와 전압 측정기를 제어하기 위한 스위치 제어부(31)를 포함하는 측정부(30)

   를 더 포함하는 체임피던스 측정용 벨트 전극 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 전극(21)은, 상기 벨트 본체(25)로부터 착탈이 가능하여 사용자가 원하는 부위에 위치될 수 있는 것을 특징으로 하는 체임피던스 측정용 벨트 전극 장치.
5. 삭제
6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 측정부(30)에서 측정된 체임피던스는 체성분 분석 장치 또는 영상 처리 장치로 전송되어 각 신체조직에 대한 체성분 정보를 분석하거나 영상을 처리하는 데에 이용되는 것을 특징으로 하는 체임피던스 측정용 벨트 전극 장치.

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