KR101114671B1 - 생체 임피던스 측정 장치 및 그 측정 방법 - Google Patents

Abstract

생체 임피던스 측정장치는 중첩의 원리(superposition principle)를 이용하여 복수의 주파수의 정현파 신호들을 합성한 신호를 구동 전극에 인가하고, 센싱 전극에서 출력되는 신호를 주파수 성분별로 분리하여 생체 임피던스 값을 산출한다. 다양한 주파수 성분에 대한 측정이 동시에 이루어지므로 측정시간을 줄일 수 있다. 또한 긴 측정 시간으로 초래되는 피측정자의 움직임과 같은 측정 오류 요인을 제거하여 정확하고 신뢰성 있는 측정이 가능해진다.

Description

생체 임피던스 측정 장치 및 그 측정 방법{Apparatus and method for measuring bio-Impedance}

본 발명은 생체 임피던스 측정장치에 관한 것이다.

체지방 등을 측정하기 위해 생체 임피던스 측정장치가 널리 사용되고 있다. 몸의 성분 중 근육은 수분이 많은데 반해 지방은 수분이 없다. 이에 따라 생체 임피던스 값은 근육이 많으면 낮아지고 지방이 많으면 높아진다. 생체 임피던스를 측정하여 피측정자의 체수분량, 근육량, 지방량을 간편하고 높은 재현도로 구할 수 있다.

이 장치들은 신체 부위, 예를 들면 양 손, 양 발에 전극을 부착하고, 그 전극들 중 측정 부위에 따라 한 쌍을 선택하여 측정을 위한 전류 신호를 인가한 후 측정 부위에 따라 적절한 전극쌍을 선택하여 그 양단의 전압을 측정함으로써 생체 임피던스를 측정한다. 예를 들어 전류를 왼팔에서 오른팔로 인가한 후, 왼팔에서 왼다리 까지의 전압 강하를 측정하면 중복구간인 왼팔의 생체 임피던스를 측정할 수 있다.

그런데, 부위별로 임피던스를 측정하기 위해서는 각 부위별로 순차적으로 신호를 인가하고 측정하는 과정을 반복해야 한다. 또한, 체내 수분에는 세포내수분과 세포외수분이 있는데, 세포막이 이들을 구분하고 있다. 세포막에 의해 세포들은 전기회로적으로 커패시터로 동작하므로 저주파수로는 세포내수분량을 측정할 수 없다. 건강한 사람은 세포내수분과 세포외수분이 균형이 잡혀 있지만 그렇지 않은 경우가 있다. 따라서 세포내수분과 세포외수분을 모두 측정하기 위해 복수의 주파수에 대해 생체 임피던스를 측정해야 한다. 이에 따라 생체 임피던스 측정장치는 복수의 주파수 성분에 대해 임피던스를 측정하고 이를 토대로 생체 임피던스 값을 산출한다.

이와 같이 부위별로 반복되고, 또 다수의 주파수에 대해 반복되기 때문에 측정에는 상당히 긴 시간이 소요된다. 이 같은 측정 시간 중에 피측정자가 움직이거나 말을 하게 되면 생체 임피던스 값은 불안정해진다.

이와 같이 종래 생체 임피던스 측정 기술은 여러 주파수 성분에 대해 신호 인가 및 측정하는 과정이 여러 차례 반복되어야 하므로 측정에 시간이 많이 소요되는 문제점이 있었다. 또 긴 측정시간 중에 피측정자가 움직이거나 말을 하는 경우 주파수 성분별로 측정 조건이 달라지고 이에 따라 측정 오차가 커지는 문제가 있었다.

본 발명은 이 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 생체 임피던스 측정에 소요되는 시간을 줄이는 것을 목적으로 한다.

나아가 본 발명은 생체 임피던스 측정의 측정 오차를 줄이는 것을 목적으로 한다.

더 나아가 본 발명은 생체 임피던스 측정에 소요되는 시간을 줄이면서도 회로적인 구성을 간단하게 하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 생체 임피던스 측정장치는 피측정자의 신체 부위에 접촉되는 복수의 전극과, 생체 임피던스 측정을 위한 입력 전기 신호를 생성하여 상기 복수의 전극 중 일부에 공급하는 입력신호 생성부와, 상기 복수의 전극 중 일부로부터 출력되는 출력 전기 신호로부터 생체 임피던스를 측정하는 임피던스 측정부와, 측정 상태 및 결과를 표시하는 표시부를 포함한다. 본 발명의 특징적인 양상 중 하나에 따라, 입력 전기 신호는 상기 복수의 전극 중 일부에 각각 공급되며, 상이한 주파수를 가진 복수의 전기 신호를 포함한다. 입력 전기 신호가 공급되는 전극들과 출력 전기 신호가 출력되는 전극들은 상호간에 동일한 전극들일 수도 있고 상이한 전극들일 수도 있으며, 일부만이 동일한 전극들일 수도 있다.

본 발명의 이 같은 양상에 따라, 부위별 측정은 서로 상이한 주파수 성분의 신호를 이용하여 동시에 이루어질 수 있다.

본 발명의 또다른 양상에 따른 생체 임피던스 측정장치는 피측정자의 신체 부위에 접촉되는 복수의 전극과, 생체 임피던스 측정을 위한 입력 전기 신호를 생성하여 상기 복수의 전극 중 일부에 공급하는 입력신호 생성부와, 상기 복수의 전극 중 또다른 일부를 통해 출력되는 출력 전기 신호로부터 생체 임피던스를 측정하는 임피던스 측정부와, 측정 상태 및 결과를 표시하는 표시부를 포함한다. 입력 전기 신호가 공급되는 전극들과 출력 전기 신호가 출력되는 전극들은 상호간에 동일한 전극들일 수도 있고 상이한 전극들일 수도 있으며, 일부만이 동일한 전극들일 수도 있다.

본 발명의 이 같은 양상에 따라, 복수의 주파수에 대한 측정이 이 복수의 주파수 성분을 모두 포함한 합성 신호에 의해 단번에 수행될 수 있다.

본 발명의 양상 중 하나에 따라, 입력 전기 신호는 서로 상이한 주파수의 전기 신호를 합성한 신호를 포함한다. 본 발명에 있어서 생체는 회로적으로 중첩의 원리(superposition principle)가 개략적으로 적용되는 선형 회로로 볼 수 있다. 생체가 시간적으로 변하지 않는다면 획득되어야 할 복수의 주파수에 대한 순차적인 측정 결과는 이들 주파수를 합성한 신호에 대한 결과로부터 구해질 수 있다.

본 발명의 또다른 특징적인 양상에 따르면, 임피던스 측정부는 출력 전기 신호를 주파수 성분별로 분리하여 생체 임피던스를 측정한다.

본 발명의 이 같은 양상에 따라 복수의 주파수에 대한 임피던스 측정은 일회만에 이루어지고, 따라서 측정 시간이 측정 주파수의 갯수의 비율만큼 줄어들 수 있다. 또한 이에 따라 측정 시간 중에 피측정자가 야기하는 측정 오차가 회피될 수 있다.

본 발명에 따른 생체 임피던스 측정 장치는 복수의 주파수에 대한 임피던스 측정을 일회의 측정으로 할 수 있고, 따라서 측정 시간이 측정 주파수의 갯수의 비율만큼 줄어들 수 있다. 나아가 측정 시간이 길어지면서 피측정자가 야기하는 측정 오차가 회피될 수 있다.

뿐만 아니라 종래에는 측정 시간이 과도하게 길어지는 것을 회피하기 위해 사용할 수 있는 주파수의 개수가 제한되었다. 그러나 본 발명에 의해 측정에 사용되는 주파수의 개수가 획기적으로 많아질 수 있다. 이에 따라 더 정확하고 정밀하며, 풍부한 생체 정보를 얻을 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 임피던스 측정장치의 전체적인 구성 및 사용 상태를 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 보다 구체화된 일 실시예를 도시한다.
도 3은 본 발명의 또다른 구체화된 실시예를 도시한다.
도 4a는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 입력신호생성부(100)의 일 예를 도시한다.
도 4b는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 입력신호생성부(100)의 또다른 예를 도시한다.
도 5a는 본 발의 또다른 실시예명에 따른 임피던스 측정부(330)의 일 예를 도시한다.
도 5b는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 임피던스 측정부(330)의 또다른 예를 도시한다.
도 5c는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 임피던스 측정부(330)의 또다른 예를 도시한다.

전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 후술하는 실시예들을 통해 더욱 명확해질 것이다. 이하에서는 이 같은 본 발명의 양상들을 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예들을 통해 당업자가 이해하고 재현할 수 있도록 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 임피던스 측정장치의 전체적인 구성 및 사용 상태를 개략적으로 설명하는 도면이다. 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 생체 임피던스 측정장치는 피측정자의 신체 부위에 접촉되는 복수의 전극(900)과, 생체 임피던스 측정을 위한 입력 전기 신호를 생성하여 상기 복수의 전극 중 일부에 공급하는 입력신호 생성부(100)와, 상기 복수의 전극 중 일부로부터 출력되는 출력 전기 신호로부터 생체 임피던스를 측정하는 임피던스 측정부(300)와, 측정 상태 및 결과를 표시하는 표시부(530)를 포함한다. 입력 전기 신호는 상기 복수의 전극 중 일부에 각각 공급되며, 상이한 주파수를 가진 복수의 전기 신호를 포함한다. 바람직한 일 실시예에 있어서, 입력 전기 신호들을 구성하는 복수의 전기 신호는 각각 복수의 전극 중 일부에 동시에 공급된다.

본 발명에 있어서 입력 전기 신호가 인가되는 전극들과 출력 전기 신호가 출력되는 전극들은 실시예에 따라 또 하나의 실시예 안에서도 상호간에 동일한 전극들일 수도 있고 상이한 전극들 수도 있고 일부만이 동일한 전극들일 수도 있다. 도시된 실시예에 있어서 전극(900)들은 양 손, 양 발에 각각 2개씩 할당된다. 이 2개 중 하나에 입력 전기 신호가 인가되면 나머지 하나에서 출력 전기 신호가 측정된다. 예를 들어 오른손의 임피던스를 측정하는 경우, 왼손과 오른손의 구동 전극에 입력 전기 신호, 예를 들어 전류 신호를 인가한다. 또 오른손의 센싱 전극과 오른발의 센싱 전극간의 전압 강하가 측정된다. 그러면 입력 신호구간과 출력 신호구간이 겹치는 부분인 오른손의 임피던스가 측정된다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 부위별로 측정하지 않는 방식과 같은 다양한 전극 방식을 포괄한다.

본 발명의 일 양상에 따라, 입력신호생성부(100)는 복수의 전기 신호를 출력한다. 이 복수의 전기 신호들은 상호간에 주파수가 다르다. 바람직한 일 실시예에 있어서, 이 복수의 전기 신호들은 주파수가 다른 정현파 신호들이다. 각각의 신호들은 대응하는 구동 전극에 공급된다. 임피던스 측정부(300)는 출력 전기 신호를 주파수 성분별로 분리하여 생체 임피던스를 측정한다.

표시부(530)는 측정 상태 정보를 표시하여 전극(900)이 측정부위에 충분히 접촉하고 올바른 측정자세를 유지하도록 도와준다. 또한 표시부(530)는 중간 및 최종 측정 결과를 표시한다. 조작부(510)는 측정의 기초 자료인 성별, 키, 연령 등의 개인 정보를 입력하기 위한 키패드 혹은 터치패드 혹은 가속도 센서 등을 이용한 데이터 입력 수단이 될 수 있다. 제어부(500)는 장치 전체를 총괄 제어하며, 마이크로프로세서와 프로그램 코드가 저장된 메모리로 구성된다. 당업자에게 자명한 바와 같이, 임피던스 측정부(300) 혹은 입력신호 생성부(100)의 일부 구성들은 마이크로프로세서 내에서 실행되는 프로그램 코드로 구현될 수 있다.

도 2는 본 발명의 보다 구체화된 일 실시예를 도시한다. 도시된 바와 같이, 입력신호 생성부(100)는 각각이 상이한 주파수로 발진하는 복수의 정현파 발진기(110-1, 110-2, 110-3, 110-4)를 포함한다. 복수의 정현파 발진기(110-1, 110-2, 110-3, 110-4)의 출력은 각각 복수의 구동 전극(910-1, 910-2, 910-3, 910-4)에 연결된다. 복수의 정현파 발진기들의 출력은 각각 복수의 구동 전극에 동시에 인가된다. 복수의 센싱 전극(930-1, 930-2, 930-3, 930-4)의 출력 신호들은 각각 복수의 출력 필터(310-1, 310-2, 310-3, 310-4)에 연결된다. 복수의 출력 필터들은 제어부(500)의 제어하에 각 부위의 측정에 필요한 대역의 정현파 만을 통과시키는 대역통과필터들이다.

생체 임피던스를 측정함에 있어서, 안정 상태에서 각 주파수의 정현파 신호들은 독립적으로 회로법칙을 만족하는 것으로 근사된다. 이는 선형회로에 있어서 중첩의 원리(superposition principle)의 기본적인 가정이다. 예를 들어 오른팔 구동전극과 왼팔 구동전극에 f1 주파수의 정현파 전류를 인가한다. 이때 오른팔 센싱전극과 오른발 센싱전극간의 f1 주파수의 전압 신호를 측정하면 오른팔 부위의 생체 임피던스를 측정할 수 있다. 예를 들어 오른팔 구동전극과 오른발 구동전극에 f2 주파수의 정현파 전류를 인가하고, 왼팔 센싱전극과 왼발 센싱전극의 f2 성분의 전압 신호를 측정하면 몸통 부위의 생체 임피던스를 측정할 수 있다. 각각의 출력 필터(310-1, 310-2, 310-3, 310-4)의 출력 신호들은 임피던스 계산부(330) 내의 레지스터에 임시로 저장된다. 임피던스 계산부(330)는 이 값들로부터 생체 임피던스 값을 산출한다. 제어부(500)는 입력신호생성부(100) 및 임피던스 계산부(330)를 제어하여, 이 같은 측정을 짧은 시간에 수회 반복하여 산출된 임피던스 값을 평균하여 보다 정확한 값을 산출할 수도 있다.

본 발명의 이 같은 양상에 따라, 생체 임피던스는 생체의 모든 부위에 대해 동시에 복수의 주파수 성분을 인가하고 동시에 복수의 주파수 성분에 대해 측정하여 한번에 신체 부위 전체에 대해 임피던스 측정을 할 수 있다.

도시된 실시예에 있어서, 출력 필터(310-1, 310-2, 310-3, 310-4)는 대역통과필터로 기술되었다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 각 주파수 성분을 분리시키는 다양한 기술, 예를 들면 디지털 대역통과필터나, 아날로그 푸리에 변환, 디지탈 푸리에 변환 등을 이용할 수 있다. 이들 변형예는 후술하는 실시예들을 통해 이해되어질 수 있을 것이다.

도 3은 본 발명의 또다른 실시예의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다. 도시된 바와 같이, 입력신호 생성부(100)는 각각이 상이한 주파수로 발진하는 복수의 정현파 발진기(110-1, 110-2, 110-3, 110-4)를 포함한다. 복수의 정현파 발진기(110-1, 110-2, 110-3, 110-4)의 출력은 구동 스위칭부(150)를 거쳐각각 복수의 구동 전극(910-1, 910-2, 910-3, 910-4)에 연결된다. 구동 스위칭부(150)는 복수의 정현파 발진기(110-1, 110-2, 110-3, 110-4)의 출력들을 복수의 구동 전극(910-1, 910-2, 910-3, 910-4)에 측정 부위에 따라 순차적으로 연결한다.

한편, 복수의 센싱 전극(930-1, 930-2, 930-3, 930-4)의 출력 신호들은 센싱 스위칭부(350)를 거쳐 각각 복수의 출력 필터(310-1, 310-2, 310-3, 310-4)에 연결된다. 복수의 출력 필터들은 제어부(500)의 제어하에 각 부위의 측정에 필요한 대역의 정현파 만을 통과시키는 대역통과필터들이다. 센싱 스위칭부(3500는 복수의 센싱 전극(930-1, 930-2, 930-3, 930-4)의 출력 신호들을 복수의 출력 필터(310-1, 310-2, 310-3, 310-4)로 측정 부위에 따라 순차적으로 연결한다.

아래 표 1은 구동 스위칭부(150) 및 센싱 스위칭부(350)의 동작을 설명하기 위한 것이다. 시각 T=t1에서 오른팔을 측정하기 위한 구동 전극에 주파수 f1의 전류신호가 인가되고 해당하는 센싱 전극에 주파수 f1의 전압이 측정된다. 동일 시각에 왼팔에는 주파수 f2, 몸통에는 주파수 f3, 오른다리에는 주파수 f4, 왼다리에는 주파수 f5가 사용된다. 시각 T=t2에서는 오른팔에는 주파수 f5, 왼팔에는 주파수 f1, 몸통에는 주파수 f2, 오른다리에는 주파수 f3, 왼다리에는 주파수 f4가 사용된다. 시각 T=t3에서는 오른팔에는 주파수 f4, 왼팔에는 주파수 f5, 몸통에는 주파수 f1, 오른다리에는 주파수 f2, 왼다리에는 주파수 f3이 사용된다.

측정부위	T=t1	T=t2	T=t3	T=t4	T=t5
오른팔	f1	f5	f4	f3	f2
왼팔	f2	f1	f5	f4	f3
몸통	f3	f2	f1	f5	f4
오른다리	f4	f3	f2	f1	f5
왼다리	f5	f4	f3	f2	f1

이상의 스위칭동작은 로터리 방식으로 진행됨을 알 수 있다.

본 실시예에 있어서, 복수의 주파수에 대한 측정은 스위치에 의해 순차적으로 진행되지만, 한 순간에 부위별로 상이한 주파수에서의 생체 임피던스 값이 산출되어질 수 있다. 측정 주파수의 갯수가 측정 부위의 갯수에 비해 많으므로 전체적인 측정시간은 종래에 비해 훨씬 줄어들 수 있다.

도시된 실시예에 있어서, 출력 필터(310-1, 310-2, 310-3, 310-4)는 대역통과필터로 기술되었다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 각 주파수 성분을 분리시키는 다양한 기술, 예를 들면 디지털 대역통과필터나, 아날로그 푸리에 변환, 디지탈 푸리에 변환 등을 이용할 수 있다. 이들 변형예는 후술하는 실시예들을 통해 이해되어질 수 있을 것이다.

도 1을 참조하여 본 발명의 또다른 실시예를 설명한다. 일 실시예에 따른 생체 임피던스 측정 장치는 피측정자의 신체 부위에 접촉되는 복수의 전극(900)과, 생체 임피던스 측정을 위한 입력 전기 신호를 생성하여 이들 복수의 전극 중 일부에 공급하는 입력신호 생성부(100)와, 복수의 전극 중 또다른 일부를 통해 출력되는 출력 전기 신호로부터 생체 임피던스를 측정하는 임피던스 측정부(300)와, 측정 상태 및 결과를 표시하는 표시부(530)를 포함할 수 있다.

본 발명의 특징적인 일 양상에 따라, 입력신호생성부(100)가 출력하는 입력 전기 신호는 서로 상이한 주파수의 전기 신호를 합성한 신호를 포함한다. 또한 본 발명의 또다른 특징적인 양상에 따라, 임피던스 측정부(300)는 출력 전기 신호를 주파수 성분별로 분리하여 생체 임피던스를 측정한다.

표시부(530)는 측정 상태 정보를 표시하여 전극(900)이 측정부위에 충분히 접촉하고 올바른 측정자세를 유지하도록 도와준다. 또한 표시부(530)는 중간 및 최종 측정 결과를 표시한다. 조작부(510)는 측정의 기초 자료인 성별, 키, 연령 등의 개인 정보를 입력하기 위한 키패드 혹은 터치패드 혹은 가속도 센서 등을 이용한 데이터 입력 수단이 될 수 있다. 제어부(500)는 장치 전체를 총괄 제어하며, 마이크로프로세서와 프로그램 코드가 저장된 메모리로 구성된다. 당업자에게 자명한 바와 같이, 임피던스 측정부(300) 혹은 입력신호 생성부(100)의 일부 구성들은 마이크로프로세서 내에서 실행되는 프로그램 코드로 구현될 수 있다.

도 4a는 도 1에 도시되고 위에서 설명된 생체 임피던스 측정장치에 있어서, 입력신호생성부(100)의 일 실시예를 도시한다. 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 입력신호생성부(100)는 각각이 상이한 주파수로 발진하는 복수의 발진기(110)와, 이들 복수의 발진기의 출력 신호를 합성하는 혼합부(130)를 포함한다. 출력 스위칭부(150)는 혼합부(130)에서 합성된 입력 전기 신호를 측정 부위에 따라 적절히 스위칭하여 공급한다. 복수의 발진기(110)는 각각이 독립적인 발진 회로들일 수도 있다. 그러나 예를 들어 복수의 발진기(110)는 하나의 발진 회로와, 그를 분주하여 체배 주파수를 만들어내는 회로 및 이를 정현파로 변조시키는 회로를 포함하여 구성되는 등 다양한 형태로 변경될 수 있음은 당업자에게 자명하다.

도 4b는 도 1에 도시되고 위에서 설명된 생체 임피던스 측정장치에 있어서, 입력신호생성부(100)의 또다른 실시예를 도시한다. 도시된 바와 같이 또다른 실시예에 따른 입력신호생성부(100)는 각각이 상이한 주파수를 가진 복수의 신호성분이 합성된 신호에 해당하는 단일의 디지털 신호의 샘플값들을 저장하는 입력 신호 메모리(120)와, 이 메모리(120)에 저장된 샘플값을 읽어 아날로그 신호로 변환하는 신호 합성부(140)를 포함한다. 각각이 상이한 주파수를 가진 정현파들의 합성 신호는 최대 주기를 가진 정현파의 주기에 해당하는 주기를 가지는 단일의 주기적 신호이다. 본 발명의 특징적인 일 양상에 따라 입력 신호 메모리(120)는 디지털 신호의 한 주기분의 샘플값들을 저장하며, 상기 신호 합성부는 상기 메모리를 주기적으로 액세스하면서 신호를 합성한다. 정현파와 같이 반주기를 중심으로 원점 대칭인 신호의 경우 단지 반 주기분의 샘플값만을 저장하고, 나머지 반주기는 저장된 샘플값의 음수 값을 취하여 생성할 수도 있다.

신호 합성부(140)는 입력신호 메모리(120)를 액세스하기 위한 주소를 생성하여 공급하는 메모리 제어기(144)와, 메모리 제어기(144)가 주소값을 공급함에 따라 이력신호 메모리(120)에서 출력되는 샘플값들을 아날로그 신호로 변환하는 디지털-아날로그 변환기(142)를 포함하여 구성된다.

도 5a는 도 1에 도시되고 위에서 설명된 생체 임피던스 측정장치에 있어서, 임피던스 측정부(330)의 일 실시예를 도시한다. 도시된 바와 같이, 임피던스 측정부(330)는 출력 전기 신호를 주파수 성분별로 분리하는 출력 필터(310)와, 상기 출력 필터(310)에서 출력되는 복수의 신호 성분을 분석하여 생체 임피던스를 계산하는 임피던스 계산부(330)를 포함한다.

도시된 실시예에 있어서, 입력 스위칭부(350)는 측정 부위에 따라 복수의 전극 중 한 쌍을 선택한다. 바람직한 일 실시예에 있어서, 출력 필터(310)는 각각이 상기 입력 전기 신호의 주파수 성분에 대응되는 통과대역 주파수를 가진 복수의 대역통과필터(310-1, 310-2,...,310-n)일 수 있다. 이 대역통과 필터들은 아날로그 필터들로 구성될 수도 있고, 디지털 필터로 구성될 수도 있다.

도 5b는 도 1에 도시되고 위에서 설명된 생체 임피던스 측정장치에 있어서, 임피던스 측정부(330)의 또다른 실시예를 도시한다. 도시된 바와 같이, 임피던스 측정부(330)는 출력 전기 신호를 푸리에 변환하는 푸리에 변환부(320)와, 상기 푸리에 변환부(320)에서 출력되는 주파수 성분별 푸리에 계수로부터 생체 임피던스를 계산하는 임피던스 계산부(340)를 포함한다. 입력 신호생성부(100)에서 공급되는 입력전기신호가 복수 주파수의 정현파 신호의 합성 신호이므로, 이상적으로는 출력되는 출력 전기 신호 역시 입력 전기 신호에 포함된 정현파 성분만이 출력된다. 따라서 푸리에 변환부(320)는 단지 입력 전기 신호에 포함된 주파수 성분에 해당하는 계수만 구한다. 푸리에 변환을 위한 아날로그 회로는 곱셈기와 적분기를 조합한 것으로 알려져 있다. 임피던스 계산부(340)는 푸리에 변환부(320)에서 구해진 계수 값들로부터 생체 임피던스 값을 구한다. 입력 스위칭부(350)는 도 3a의 그것과 동일하다.

도 5c는 도 1에 도시되고 위에서 설명된 생체 임피던스 측정장치에 있어서, 임피던스 측정부(330)의 또다른 실시예를 도시한다. 도시된 바와 같이, 임피던스 측정부(330)는 출력 전기 신호를 디지털로 변환하는 아날로그/디지털 변환기(321)와, 상기 디지털 변환된 신호를 디지털 푸리에 변환하는 디지털 푸리에 변환부(323)와, 상기 디지털 푸리에 변환부(323)의 대응하는 주파수 성분의 계수값으로부터 생체 임피던스 값을 산출하는 임피던스 계산부(340)를 포함한다. 도 3c는 FFT, DFT와 같은 디지털 푸리에 변환을 사용하는 점을 제외하면 도 3b의 경우와 동일하다. 입력 스위칭부(350) 역시 도 3a의 그것과 동일하다. 입력 스위칭부(350) 혹은 출력 스위칭부(150)는 필수적인 구성은 아니다. 측정 부위별로 회로를 독립적으로 구성할 경우 이들은 생략될 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 생체 임피던스 측정 방법에 대해 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 생체 임피던스 측정 방법은 피측정자의 신체 부위에 접촉되는 구동 전극들로 서로 상이한 주파수를 가진 전기 신호들을 인가하는 신호 인가 단계와, 피측정자의 신체 부위에 접촉하는 센싱 전극으로 출력되는 신호 성분을 주파수 성분별로 분석하여 생체 임피던스 값을 산출하는 임피던스 측정 단계를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 임피던스 측정 단계는 각각의 센싱 전극으로 출력되는 신호 성분들에 대해 특정 주파수의 신호 성분만을 필터링하는 단계와, 필터링된 신호 성분의 값으로부터 생체 임피던스를 계산하는 임피던스 계산단계를 포함한다.

*본 발명의 또다른 실시예에 따른 생체 임피던스 측정 방법은 피측정자의 신체 부위에 접촉되는 구동 전극으로 상이한 주파수의 복수의 전기 신호들을 합성한 신호가 포함된 전기신호를 인가하는 신호 인가 단계와, 피측정자의 신체 부위에 접촉되는 측정 전극으로 출력되는 신호 성분을 주파수 성분별로 분석하여 생체 임피던스를 측정하는 임피던스 측정 단계를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 신호 인가 단계는 각각이 상이한 주파수를 가진 복수의 전기 신호를 발진하는 단계와, 상기 발진된 복수의 전기 신호들을 합성하는 단계를 포함한다. 또다른 실시예에 있어서, 신호 인가 단계는 메모리로부터 각각이 상이한 주파수를 가진 복수의 신호성분이 합성된 신호에 해당하는 단일의 디지털 신호의 샘플값들을 읽어들이는 메모리 액세스 단계와, 읽어들인 데이터를 아날로그 전기 신호로 변환하는 신호 변환 단계를 포함한다. 부가적인 양상에 따르면, 여기서 신호 인가 단계가 메모리에 저장된 한 주기의 샘플값의 적어도 일부를 읽어들이는 메모리 액세스 단계와 신호 변환 단계를 반복하는 단계일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 임피던스 측정 단계는 피측정자의 신체 부위에 접촉되는 측정 전극으로 출력되는 신호를 주파수 성분별로 분리하는 필터링 단계와, 상기 분리된 신호들의 값으로부터 생체 임피던스를 계산하는 임피던스 계산단계를 포함한다. 또다른 실시예에 있어서, 임피던스 측정 단계는 피측정자의 신체 부위에 접촉되는 측정 전극으로 출력되는 신호를 푸리에 변환하는 푸리에 변환 단계와, 상기 푸리에 변환 단계에서 구해진 푸리에 계수 값으로부터 생체 임피던스를 계산하는 임피던스 계산단계를 포함한다.

이상에서 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 중심으로 설명되었지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 본 발명은 기재된 실시예로부터 자명하게 도출되는 변형들을 포괄하도록 의도된 첨부된 특허청구범위에 의해 해석되어져야 한다.

Claims (18)

1. 피측정자의 신체 부위에 접촉되는 복수의 전극과;
   생체 임피던스 측정을 위한 입력 전기 신호를 생성하여 상기 복수의 전극 중 일부에 공급하는 입력신호 생성부와;
   상기 복수의 전극 중 일부로부터 출력되는 출력 전기 신호로부터 생체 임피던스를 측정하는 임피던스 측정부와;
   측정 상태 및 결과를 표시하는 표시부;
   를 포함하는 생체 임피던스 측정장치에 있어서,
   상이한 주파수를 가진 복수의 상기 입력 전기 신호를 상기 복수의 전극 중 일부에 각각 동시에 공급하는 생체 임피던스 측정장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 임피던스 측정부는 출력 전기 신호를 주파수 성분별로 분리한 신호로부터 생체 임피던스값을 산출하는 생체 임피던스 측정장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 입력신호 생성부가 :
   서로 상이한 주파수의 정현파를 발생하는 복수의 정현파 발진기와;
   상기 복수의 정현파 발진기의 출력을 측정 부위에 따라 복수의 구동 전극으로 각각 연결하는 구동 스위칭부;를 포함하고,
   상기 임피던스 측정부가 :
   각각이 입력 신호에서 상기 정현파 발생기들에 대응하는 상이한 주파수 성분의 신호 값을 추출하는 복수의 필터와;
   측정 부위에 따라 복수의 센싱 전극들의 출력을 상기 복수의 필터로 각각 연결하는 센싱 스위칭부;
   를 포함하는 생체 임피던스 측정장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 입력신호 생성부가 :
   구동 스위칭부는 상기 복수의 정현파 발진기의 출력을 측정 부위에 따라 복수의 구동 전극으로 각각 동시에 연결하고, 상기 센싱 스위칭부는 측정 부위에 따라 복수의 센싱 전극들의 출력을 상기 복수의 필터로 각각 동시에 연결하는 생체 임피던스 측정장치.
5. 피측정자의 신체 부위에 접촉되는 복수의 전극과;
   생체 임피던스 측정을 위한 입력 전기 신호를 생성하여 상기 복수의 전극 중 일부에 공급하는 입력신호 생성부와;
   상기 복수의 전극 중 일부를 통해 출력되는 출력 전기 신호로부터 생체 임피던스를 측정하는 임피던스 측정부와;
   측정 상태 및 결과를 표시하는 표시부;
   를 포함하는 생체 임피던스 측정장치에 있어서,
   상기 입력 전기 신호는 서로 상이한 주파수의 전기 신호를 합성한 신호를 포함하는 생체 임피던스 측정장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 임피던스 측정부는 출력 전기 신호를 주파수 성분별로 분리한 신호로부터 생체 임피던스값을 산출하는 생체 임피던스 측정장치.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 입력신호생성부가 :
   각각이 상이한 주파수로 발진하는 복수의 발진기와;
   상기 복수의 발진기의 출력 신호를 합성하는 혼합부;
   를 포함하는 생체 임피던스 측정장치.
8. 삭제
9. 삭제
10. 제 6 항에 있어서, 상기 임피던스 측정부는 :
    출력 전기 신호를 주파수 성분별로 분리하는 출력 필터와;
    상기 출력 필터에서 출력되는 복수의 신호 성분을 분석하여 생체 임피던스를 계산하는 임피던스 계산부;
    를 포함하는 생체 임피던스 측정장치.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 출력 필터는 :
    각각이 상기 입력 전기 신호의 주파수 성분에 대응되는 통과대역 주파수를 가진 복수의 대역통과필터인 생체 임피던스 측정장치.
12. 피측정자의 신체 부위에 접촉되는 구동 전극들로 서로 상이한 주파수를 가진 전기 신호들을 동시에 인가하는 신호 인가 단계와;
    피측정자의 신체 부위에 접촉하는 센싱 전극으로 출력되는 신호 성분을 주파수 성분별로 분석하여 생체 임피던스 값을 산출하는 임피던스 측정 단계;
    를 포함하는 생체 임피던스 측정 방법.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 임피던스 측정 단계는 :
    각각의 센싱 전극으로 출력되는 신호 성분들에 대해 특정 주파수의 신호 성분만을 필터링하는 단계와;
    상기 필터링된 신호 성분의 값으로부터 생체 임피던스를 계산하는 임피던스 계산단계;
    를 포함하는 생체 임피던스 측정 방법.
14. 피측정자의 신체 부위에 접촉되는 구동 전극으로 상이한 주파수의 복수의 전기 신호들을 합성한 신호가 포함된 전기신호를 인가하는 신호 인가 단계와;
    피측정자의 신체 부위에 접촉되는 측정 전극으로 출력되는 신호 성분을 주파수 성분별로 분석하여 생체 임피던스를 측정하는 임피던스 측정 단계;
    를 포함하는 생체 임피던스 측정 방법.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 임피던스 측정 단계는 :
    피측정자의 신체 부위에 접촉되는 측정 전극으로 출력되는 신호를 주파수 성분별로 분리하는 필터링 단계와;
    상기 분리된 신호들의 값으로부터 생체 임피던스를 계산하는 임피던스 계산단계;
    를 포함하는 생체 임피던스 측정 방법.
16. 제 14 항 내지 제 15 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 신호 인가 단계는 :
    각각이 상이한 주파수를 가진 복수의 전기 신호를 발진하는 단계와;
    상기 발진된 복수의 전기 신호들을 합성하는 단계;
    를 포함하는 생체 임피던스 측정방법.
17. 삭제
18. 삭제

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