KR101114720B1

KR101114720B1 - 생체 임피던스 측정 장치 및 그 측정 방법

Info

Publication number: KR101114720B1
Application number: KR1020110013318A
Authority: KR
Inventors: 차기철
Original assignee: 주식회사 바이오스페이스
Priority date: 2011-02-15
Filing date: 2011-02-15
Publication date: 2012-03-02
Also published as: KR20110019774A

Abstract

생체 임피던스 측정장치는 피측정자의 신체 부위에 접촉되는 복수의 전극과, 생체 임피던스 측정을 위한 입력 전기 신호를 생성하여 상기 복수의 전극 중 구동 전극에 공급하는 입력신호 생성부와, 상기 복수의 전극 중 센싱 전극을 통해 출력되는 출력 전기 신호로부터 생체 임피던스를 측정하는 임피던스 측정부와, 측정 상태 및 결과를 표시하는 표시부를 포함한다. 입력신호 생성부는 신호를 변조하는 변조부를 포함하고, 임피던스 측정부는 출력 전기 신호를 상기 변조부에 대응되는 방식으로 복조하는 복조부를 포함한다.
본 발명에 따른 생체 임피던스 측정 장치는 인가되는 구동 신호를 변조하고, 출력되는 측정 신호를 복조하므로, 생체에서 부가되는 노이즈의 영향을 효과적으로 제거할 수 있다.

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 왼발까지의 전압 강하를 측정하면 중복구간인 왼팔의 생체 임피던스를 측정할 수 있다.

그런데, 세포막의 영향으로 인해 세포외 수분은 저주파수에서 반응하지만, 세포내 수분은 고주파수에 반응하므로, 생체 내의 체지방을 정확히 측정하기 위해서는 여러 주파수에 대한 측정이 이루어져야 한다. 부위별 측정으로 인해, 그리고 다수의 주파수에 대한 측정으로 인해 전체 임피던스 측정 시간이 상당히 길어진다. 이 같은 길어진 측정 시간 중에 피측정자가 움직이거나 말을 하게 되면 또 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.

한편, 측정 신호가 상당히 높은 주파수의 정현파 성분이기 때문에 피측정자의 신체가 안테나 역할을 하게 되어 외부의 전자기장이 측정 결과 신호에 섞이게 된다. 특히 생체 임피던스 측정장치가 주로 설치되는 병원이나 휘트니스 센터의 경우 진단장비, 러닝 머신 등 많은 전자기장 노이즈원에 노출되어 있다. 또 측정 장치의 전원을 통해 노이즈가 유입되는 경우도 있다. 이에 따라 민감한 생체의 임피던스를 정확히 구하는 것이 더 어렵게 된다.

본 발명은 이 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 생체 임피던스 측정 시에 외부 노이즈의 영향을 줄이는 것을 목적으로 한다.

나아가 본 발명은 생체 임피던스 측정에 소요되는 시간을 줄이는 것을 목적으로 한다.

나아가 본 발명은 생체 임피던스 측정의 측정 오차를 줄이는 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 구동 전극에 공급하는 입력신호 생성부와, 상기 복수의 전극 중 센싱 전극을 통해 출력되는 출력 전기 신호로부터 생체 임피던스를 측정하는 임피던스 측정부와, 측정 상태 및 결과를 표시하는 표시부를 포함한다. 본 발명의 특징적인 일 양상에 따라, 본 발명에 따른 생체 임피던스 측정장치에에서 입력신호 생성부는 신호를 변조하는 변조부를 포함하고, 임피던스 측정부는 출력 전기 신호를 상기 변조부에 대응되는 방식으로 복조하는 복조부를 포함한다.

임피던스 측정은 정현파 신호에 의해 이루어지고, 회로적으로 생체는 선형 매질로 이해되므로, 출력 신호는 정상 상태에서 입력 신호의 위상 지연과 진폭의 변화만을 초래하므로 입력신호에 포함된 주파수의 정현파 신호 성분만이 포함되는 것이 이상적이다. 따라서 복잡한 응답 특성을 가지는 생체를 전송 매체로 이해할 때 원래 전송된 신호 성분을 추출해내는 다양한 변복조 기술이 적용될 수 있다. 또한 원신호에 추가된 노이즈 성분들은 복조 과정에 의해 효과적으로 제거될 수 있다.

본 발명의 또다른 양상에 따르면, 입력 전기 신호는 서로 상이한 주파수의 전기 신호를 합성한 신호를 포함한다. 본 발명에 있어서 생체는 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 인가되는 구동 신호를 변조하고, 출력되는 측정 신호를 복조하므로, 생체에서 부가되는 노이즈의 영향을 효과적으로 제거할 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 일 실시예에 따른 변조부(170) 및 복조부(370)를 도시한다.
도 3은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 임피던스 측정장치의 개략적인 구성을 도시한다.
도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 생체 임피던스 측정장치의 개략적인 구성을 도시한다.
도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 생체 임피던스 측정장치의 개략적인 구성을 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 구성을 개략적으로 설명하는 도면이다. 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 생체 임피던스 측정장치는 피측정자의 신체 부위에 접촉되는 복수의 전극(910,930)과, 생체 임피던스 측정을 위한 입력 전기 신호를 생성하여 상기 복수의 전극 중 구동 전극(910)에 공급하는 입력신호 생성부(100)와, 상기 복수의 전극 중 센싱 전극(930)을 통해 출력되는 출력 전기 신호로부터 생체 임피던스를 측정하는 임피던스 측정부(300)와, 측정 상태 및 결과를 표시하는 표시부(530)를 포함한다.

복수의 전극(910,930)은 신체의 양 발, 양 손 등에 접촉된다. 바람직한 일 실시예에 있어서 복수의 전극은 측정을 위한 전류 혹은 전압 신호가 인가되는 구동 전극(910)과, 그 결과로 야기되는 전압 강하 혹은 흐르는 전류를 측정하는 센싱 전극(930)을 포함할 수 있다. 전류를 인가하고 센싱 전극간의 전압 강하를 측정함으로써 신체 부위의 생체 임피던스를 측정할 수 있다. 또는 전압을 인가하고 그 센싱 전극간에 흐르는 전류를 측정함으로써 신체 부위의 생체 어드미턴스(admittance)를 측정할 수 있다.

본 발명은 구동 전극들 중 일부씩 순차적으로 입력전기신호를 인가하고 센싱전극에서 순차적으로 측정을 할 수도 있고, 혹은 구동전극 전부에 구별 가능하도록 변조된 신호를 동시에 인가하고 센싱 전극에서 이들을 동시에 센싱할 수도 있으며, 이 둘을 포괄하도록 해석된다. 더 나아가 구동 전극과 센싱 전극은 일부 혹은 전부가 동일한 전극일 수 있다.

본 발명의 특징적인 일 양상에 따라, 입력신호 생성부(100)는 신호를 변조하는 변조부(170)를 포함한다. 본 실시예에 있어서, 입력신호 생성부(100)는 정현파를 발진하는 발진기(110)와, 이 발진기(110)의 출력 신호를 변조하는 변조부(170)와, 변조된 구동 신호를 다수의 구동 전극(910-1,910-2,910-3,910-4) 중 측정 부위에 따라 선택되는 한 쌍의 전극으로 공급되도록 경로를 스위칭하는 구동 스위칭부(150)를 포함한다. 구동 스위칭부(150)는 하나만 도시되었지만, 폐회로를 구성하도록 한 쌍을 선택하기 위해 두 개의 스위치로 구성된다. 이 같은 스위칭부의 제어는 측정 부위에 따라 제어부(500)에 의해 제어된다. 그러나 구동 스위칭부(150)는 필수적인 것이 아니며, 각 전극 쌍의 신호들이 전기적으로 구분될 경우, 또는 부위별로 측정하지 않는 방식의 경우와 같이 생략되는 경우도 있다.

본 발명의 특징적인 또다른 양상에 따라 임피던스 측정부(300)는 출력 전기 신호를 위의 변조부(170)에 대응되는 방식으로 복조하는 복조부(370)를 포함한다.

도시된 일 실시예에 있어서, 임피던스 측정부(300)는 측정 부위에 따라 센싱 전극(930-1, 930-2, 930-3, 930-4) 중 한 쌍의 전극으로 경로를 스위칭하는 센싱 스위칭부(350)와, 센싱 스위칭부(350)로부터 출력되는 신호를 위의 변조부(170)에 대응되는 방식으로 복조하는 복조부(370)와, 복조된 신호로부터 임피던스를 계산하는 임피던스 계산부(330)를 포함한다. 센싱 스위칭부(350) 역시 하나만 도시되었지만, 폐회로를 구성하도록 한 쌍을 선택하기 위해 두 개의 스위치로 구성된다. 이 같은 스위칭부의 제어는 측정 부위에 따라 제어부(500)에 의해 제어된다. 마찬가지로, 이 같은 센싱 스위칭부(350) 역시 필수적인 구성은 아니다.

본 명세서에서 '변조부에 대응하는 방식의 복조부'란 전기통신에서 변조부에서 변조된 신호를 원래 신호로 복조해내는, 원래 변조부와 한 쌍을 이루는 복조부를 의미한다. 입력신호가 발진기(110)에서 발진된 정현파일 때, 복조부(370)에서 복조된 신호는 정현파 성분만이 포함된다.

도 1에 도시된 실시예에 있어서, 생체 임피던스 측정 방법은 생체 임피던스 측정을 위한 전기 신호를 생성하는 단계와, 상기 전기 신호를 변조하는 변조 단계와, 변조된 신호를 구동 전극에 공급하는 단계와, 센싱 전극을 통해 출력되는 출력 전기 신호를 상기 변조의 방식에 대응되는 방식으로 복조하는 단계와, 복조된 신호를 분석하여 생체 임피던스를 계산하는 임피던스 계산 단계를 포함한다. 이 같은 생체 임피던스 측정 방법은 전술한 내용으로부터 용이하게 이해되어질 수 있을 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 변조부(170) 및 복조부(370)를 도시한다. 도시된 실시예에 있어서 변조부(170)는 CDMA 방식의 변조기이다. CDMA 변조기는 각각 서로 수직(orthonamal)인 의사랜덤코드(Pseudorandom Number, PN) 중 하나와 입력 신호 벡터를 서로 벡터곱한다. 이는 PN 코드 발생기(173)가 발생한 PN 코드에 따라 BPSK 변조부(171)에서 BPSK(Binary Phase-Shift-Keying) 변조를 수행하는 것으로 볼 수 있다. 도시된 실시예에 있어서, 발진기(110)의 출력은 BPSK 변조되면 PN 코드가 '1'인 경우에는 원 신호의 위상을 유지하고, '0'인 경우에는 위상이 180도 지연되는 형태로 변조된다. 이 같이 변조된 신호는 인체에 인가된다.

복조부(370)는 CDMA 복조를 통해 신호를 복원한다. 복조부(370)는 변조부(170)의 PN 코드 발생기(173)와 동기화된 코드값으로 수신된 신호열을 자기상관(autocorrelation) 처리하여 복조한다.

복조된 신호는 변조된 신호가 생체를 통과하면서 감쇄된 위상 정보와 진폭 정보를 갖고 있다. 임피던스 계산부(330)는 최초 발진기(110)에서 발진되어 인가된 전압값 혹은 전류값과, 이 복조된 신호로부터 측정된 전류값 혹은 전압값으로부터 생체 임피던스 값을 계산한다.

제어부(500)는 유저 인터페이스와, 전체 장치의 총괄 제어를 담당한다 제어부(500)는 예를 들면 마이크로프로세서와 프로그램 코드가 저장된 메모리를 포함하여 구성된다. 발진기(110)나 임피던스 계산부(330)를 포함한 본 발명의 많은 구성요소들이 마이크로프로세서 내의 프로그램 코드로 구현될 수 있다.

표시부(530)는 측정 상태 정보를 표시하여 전극(910, 930)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.

도 3은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 임피던스 측정장치의 개략적인 구성을 도시한다. 도시된 실시예에 있어서, 입력신호생성부(100)는 정현파를 발진하는 발진기(110)와, 상기 발진기(110)에서 발진된 신호를 각각 상이한 파라메터에 따라 변조하여 대응하는 구동 전극(910-1,910-2,910-3,910-4)으로 동시에 인가하는 복수의 변조부(170-1,170-2,170-3,170-4)를 포함하고, 상기 임피던스 측정부(300)는 복수의 센싱 전극(930-1,930-2,930-3,930-4) 각각에서 출력되는 출력 전기 신호를 대응하는 변조부(170-1,170-2,170-3,170-4)에 대응하는 방식으로 복조하는 복수의 복조부(170-1,170-2,170-3,170-4)와, 상기 복수의 복조부 각각에서 출력되는 신호들로부터 생체 임피던스를 계산하는 임피던스 계산부(330)를 포함한다.

도시된 실시예에 있어서 복수의 변조부(170-1,170-2,170-3,170-4)는 발진기에서 발진된 신호를 각각 상이한 PN 코드로 변조한다. 따라서 4개의 측정 전기 신호가 구동전극(910-1,910-2,910-3,910-4)들을 통해 동시에 인가되었지만, 이들은 센싱 전극(930-1,930-2,930-3,930-4)에서 동시에 출력된 후 상기 복수의 변조부(170-1,170-2,170-3,170-4) 각각에 대응되는 방식으로 동작하는 복수의 복조부(370-1,370-2,370-3,370-4)에 의해 복조되어 구분될 수 있다. 측정 부위의 개수가 왼팔, 오른팔, 왼발, 오른발, 몸통의 5 부위라 할 때, 실제 변조부(170-1,170-2,170-3,170-4)들은 측정 부위에 따라 2차례 혹은 그 이상 구동될 수 있다. 예를 들어 변조부(170-1)가 왼손의 전극에 연결된 변조부라고 할 때 변조부(170-1)는 왼손을 측정할 때와, 왼발을 측정할 때 2차례 구동될 수 있다. 다만 순차적으로 구동될 뿐 별도의 스위칭 구성은 불필요하다. 이에 의해 도 1에 도시된 실시예에서 구동 스위칭부(150) 및 센싱 스위칭부(350)를 없애는 것이 가능하고, 이에 따라 여러 부위의 측정이 순차적이 아니라 동시에 이루어지므로 측정 시간을 줄일 수 있다.

도 3에 도시된 실시예에 있어서, 생체 임피던스 측정 방법은 정현파를 발진하는 단계와, 상기 발진된 신호를 복수의 변조부에서 각각 상이한 파라메터에 따라 변조하여 대응하는 구동 전극으로 인가하는 단계와, 복수의 센싱 전극에서 출력되는 신호를 각각 대응하는 변조의 방식의 파라메터에 따라 복조하는 단계와, 복조된 복수의 전기 신호로부터 생체 임피던스를 계산하는 단계를 포함한다. 이 같은 생체 임피던스 측정 방법은 전술한 실시예의 설명으로부터 용이하게 이해되어질 수 있을 것이다.

도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 생체 임피던스 측정장치의 개략적인 구성을 도시한다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 입력신호 생성부(100)는 각각이 상이한 주파수로 발진하는 복수의 발진기(110-1,110-2,110-3,110-4)와, 상기 복수의 발진기의 출력 신호를 합성하는 혼합부(130)와, 상기 혼합부(130)의 출력 신호를 변조하는 변조부(170)를 포함한다.

또한 본 실시예에 있어서 임피던스 측정부(300)는 출력 전기 신호를 상기 변조부(170)에 대응되는 방식으로 복조하는 복조부(370)와, 복조부(370)에서 출력되는 전기 신호를 주파수 성분별로 분리하는 출력 필터(310-1,310-2,310-3,310-4)와, 상기 출력 필터에서 출력되는 복수의 신호 성분을 분석하여 생체 임피던스를 계산하는 임피던스 계산부(330)를 포함한다.

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. 본 실시예에 있어서, 임피던스 계산부(330)는 다양한 주파수 범위에서 생체 임피던스를 측정하여, 보다 많은 생체 정보를 반영할 수 있다.

도시된 실시예에 있어서, 출력 필터는 입력 전기 신호의 주파수 성분에 대응되는 통과대역 주파수를 가진 복수의 대역통과필터(310-1,310-2,310-3,310-4)로 구현된다. 이 대역통과 필터들은 아날로그 필터들로 구성될 수도 있고, 디지털 필터로 구성될 수도 있다. 또다른 예로, 출력 필터는 입력 전기 신호의 주파수 성분에 대응되는 푸리에 계수를 구하는 푸리에 변환부로 구현될 수도 있다. 푸리에 계수는 신호 성분 중 해당 주파수에 해당하는 신호 성분의 크기를 나타낸다.

도 4에 도시된 실시예에 있어서, 생체 임피던스 측정 방법은 상이한 주파수의 복수의 전기신호를 합성한 신호를 생성하는 신호합성 단계와, 상기 합성한 신호를 변조하여 입력 전기 신호를 생성하는 단계와, 피측정자의 신체 부위에 접촉되는 구동 전극으로 입력 전기 신호를 인가하는 단계와, 피측정자의 신체 부위에 접촉되는 센싱 전극으로 출력되는 신호를 획득하는 단계와, 획득된 신호를 상기 변조에 대응되는 방식으로 복조하는 단계와, 상기 복조된 신호를 주파수 성분별로 분석하여 생체 임피던스를 계산하는 임피던스 계산 단계를 포함한다.

도 4에 도시된 실시예에 있어서, 입력 신호는 각각이 상이한 주파수를 가진 복수의 전기 신호를 발진하는 단계와, 상기 발진된 복수의 전기 신호들을 합성하는 단계를 통해 생성되었다.

여기서 임피던스 계산 단계는 복조된 신호를 주파수 성분별로 분리하는 필터링 단계와, 상기 분리된 신호들의 값으로부터 생체 임피던스를 계산하는 단계를 포함할 수 있다. 또 다른 예로, 임피던스 계산 단계는 복조된 신호를 푸리에 변환하는 단계와, 앞 단계에서 구해진 푸리에 계수 값으로부터 생체 임피던스를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.

도시된 실시예에 있어서, 복수의 주파수에 대한 측정이 한 번에 수행되고 이에 따라 측정 속도를 줄일 수 있다. 나아가 짧아진 측정 시간으로 인해 측정 중에 피측정자가 움직이거나 말을 하거나 하는 요인으로 인해 초래되는 측정의 불안정성을 제거할 수 있다.

도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 생체 임피던스 측정장치의 개략적인 구성을 도시한다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 또다른 실시예에 있어서 입력신호생성부(100)는 각각이 상이한 주파수를 가진 복수의 신호성분이 합성된 신호에 해당하는 단일의 디지털 신호의 샘플값들을 저장하는 입력 신호 메모리(120)와, 상기 메모리(120)에 저장된 샘플값을 읽어 아날로그 신호로 변환하는 신호 합성부(140)와, 상기 신호합성부(140)의 출력 신호를 변조하는 변조부(170)를 포함한다. 구동 스위칭부(150)는 도 1에 도시된 실시예에 있어서 그것과 유사하다. 임피던스 측정부(300)는 출력 전기 신호 중 입력된 정현파 성분만을 복조하는 복조부(370)와, 상기 복조부(370)에서 출력되는 전기 신호를 주파수 성분별로 분리하는 출력 필터(320)와, 상기 출력 필터(320)에서 출력되는 복수의 신호 성분을 분석하여 생체 임피던스를 계산하는 임피던스 계산부(340)를 포함한다. 센싱 스위칭부(350)는 도 1에 도시된 실시예에 있어서 그것과 유사하다.

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.

도시된 실시예에 있어서, 센싱 스위칭부(350)는 측정 부위에 따라 복수의 전극 중 한 쌍을 선택한다. 선택된 전극에서 출력되는 출력 전기 신호는 푸리에 변환부(320)에서 푸리에 변환된다. 임피던스 계산부(340)는 푸리에 변환부(320)에서 출력되는 주파수 성분별 푸리에 계수로부터 생체 임피던스를 계산한다. 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.

또다른 변형예에 있어서 푸리에 변환부(320)는 신호를 디지털 샘플값으로 샘플링한 후 디지털 푸리에 변환을 하는 방식으로 구현될 수도 있다.

도시된 실시예에 있어서, 출력 필터는 도 4의 실시예에서와 마찬가지로 입력 전기 신호의 주파수 성분에 대응되는 통과대역 주파수를 가진 복수의 대역통과필터(310-1,310-2,310-3,310-4)로 구현될 수도 있다. 이 대역통과 필터들은 아날로그 필터들로 구성될 수도 있고, 디지털 필터로 구성될 수도 있다. 수에 해당하는 신호 성분의 크기를 나타낸다.

도 5에 도시된 실시예에 있어서, 입력 신호는 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 통해 생성되었음이 이해되어 질 수 있을 것이다.

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

피측정자의 신체 부위에 접촉되는 복수의 전극과;
생체 임피던스 측정을 위한 입력 전기 신호를 생성하여 상기 복수의 전극 중 구동 전극에 공급하는 입력신호 생성부와;
상기 복수의 전극 중 센싱 전극을 통해 출력되는 출력 전기 신호로부터 생체 임피던스를 측정하는 임피던스 측정부와;
측정 상태 및 결과를 표시하는 표시부;
를 포함하는 생체 임피던스 측정장치에 있어서,
상기 입력신호 생성부는 신호를 변조하는 변조부를 포함하고,
상기 임피던스 측정부는 출력 전기 신호를 상기 변조부에 대응되는 방식으로 복조하는 복조부를 포함하는 생체 임피던스 측정장치.
제 1 항에 있어서, 상기 입력신호생성부가 :
정현파를 발진하는 발진기와;
상기 발진기의 출력 신호를 변조하는 변조부;를 포함하고,
상기 임피던스 측정부는 :
출력 전기 신호를 상기 변조부에 대응되는 방식으로 복조하는 복조부와;
상기 복조부에서 출력되는 신호 성분을 분석하여 생체 임피던스를 계산하는 임피던스 계산부;
를 포함하는 생체 임피던스 측정장치.
제 1 항에 있어서, 상기 입력신호생성부가
정현파를 발진하는 발진기와;
상기 발진기에서 발진된 신호를 각각 상이한 PN 코드에 따라 변조하여 대응하는 구동 전극으로 동시에 인가하는 복수의 변조부;를 포함하고,
상기 임피던스 측정부는 :
복수의 센싱 전극 각각에서 출력되는 출력 전기 신호를 대응하는 변조부에 대응하는 방식으로 복조하는 복수의 복조부와;
상기 복수의 복조부 각각에서 출력되는 신호들로부터 생체 임피던스를 계산하는 임피던스 계산부;
를 포함하는 생체 임피던스 측정장치.
제 1 항에 있어서, 상기 입력신호생성부가 :
각각이 상이한 주파수로 발진하는 복수의 발진기와;
상기 복수의 발진기의 출력 신호를 합성하는 혼합부와;
상기 혼합부의 출력 신호를 변조하는 변조부를 포함하고,
상기 임피던스 측정부는 :
출력 전기 신호를 상기 변조부에 대응되는 방식으로 복조하는 복조부와;
상기 복조부에서 출력되는 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.
제 4 항에 있어서, 상기 출력 필터는 입력 전기 신호의 주파수 성분에 대응되는 통과대역 주파수를 가진 복수의 대역통과필터인 생체 임피던스 측정장치.
제 4 항에 있어서, 상기 출력 필터는 입력 전기 신호의 주파수 성분에 대응되는 푸리에 계수를 구하는 푸리에 변환부인 생체 임피던스 측정장치.
생체 임피던스 측정을 위한 전기 신호를 생성하는 단계와;
상기 전기 신호를 변조하는 변조 단계와;
변조된 신호를 구동 전극에 공급하는 단계와;
센싱 전극을 통해 출력되는 출력 전기 신호를 상기 변조의 방식에 대응되는 방식으로 복조하는 단계와;
복조된 신호를 분석하여 생체 임피던스를 계산하는 임피던스 계산 단계;
를 포함하는 생체 임피던스 측정 방법.
정현파를 발진하는 단계와;
발진된 신호를 복수의 변조부에서 각각 상이한 PN 코드에 따라 변조하여 대응하는 구동 전극으로 인가하는 단계와;
복수의 센싱 전극에서 출력되는 신호를 각각 대응하는 변조부에 대응하는 방식으로 복조하는 단계와;
복조된 복수의 전기 신호로부터 생체 임피던스를 계산하는 단계;
를 포함하는 생체 임피던스 측정 방법.