KR101694393B1 - 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 체형 분석 및 근적외선 대역의 공간 분해 분광법이 적용된 비만도 분석/처방 시스템으로 체지방의 신진대사를 영상화함으로써 객관적이고 과학적인 체중감량 방향지표가 제시되며, 광산란계수를 이용하여 산출된 지방 사이즈와 측정된 체중을 고려하여 운동 방식 변화 또는 식이요법과 같은 처방을 결정하여 디스플레이하는, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 방법은 피사체에 프로젝터의 스캔 광을 투사하고, 카메라에서 상기 피사체로부터 반사된 스캔 광을 수신하여 디지털 처리하여서 상기 피사체의 3차원 데이터를 생성한 후 전송되는 제 1 단계; 상기 피사체의 국부에 부착된 공간분해 분광장치에 의해, 상기 국부의 하나의 제 1 지점으로 광이 조사되어 상기 국부에서 산란되어 산란광으로 전환되어 상기 제 1 지점과 떨어진 하나 이상의 제 2 지점에서 검출되며 상기 조사된 광과 상기 산란광의 위상지연으로부터 광의 흡수계수와 산란계수가 산출되어 전송되는 제 2 단계; 체중 감지부에 의해, 상기 피사체의 체중이 감지되고 그 감지된 체중 감지 데이터가 전송되는 제 3 단계; 영상생성장치가, 상기 제 1 단계에서 전송된 상기 3차원 데이터를 디지털 이미지 처리하여 3D 피사체 비만도 이미지를 생성하고, 상기 제 2 단계에서 전송된 상기 광의 흡수계수 및 산란계수를 이용하여 상기 국부의 지방 세포의 신진대사를 나타내는 피사체 체지방 이미지를 생성하고, 상기 광의 산란계수를 이용하여 지방 사이즈를 산출하고 이 지방 사이즈와 상기 제 3 단계에서 전송된 상기 체중 감지 데이터를 기초로 처방을 결정하는 제 4 단계; 및 상기 영상생성장치에 의해, 상기 3D 피사체 비만도 이미지에 상기 피사체 체지방 이미지가 결합되어 체지방 비교 이미지가 생성되는 제 5 단계를 포함한다.

Description

광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 시스템 및 방법 {Apparatus and method for analyzing obesity and giving solution to obesity using optical scattering - based body fat indexing and imaging techniques}

본 발명은 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 체형 분석 및 근적외선 대역의 공간 분해 분광법이 적용된 비만도 분석/처방 시스템으로 체지방의 신진대사를 영상화함으로써 객관적이고 과학적인 체중감량 방향지표가 제시되며, 광산란계수를 이용하여 산출된 지방 사이즈와 측정된 체중을 고려하여 운동 방식 변화 또는 식이요법과 같은 처방을 결정하여 디스플레이하는, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 비만환자(또는 과체중 환자)는 적정한 체중감량 방향지표를 이용함으로써 체중감량에 보다 효과적인 식단이나 운동 방식을 정하는데 도움을 얻을 수 있다.

체중감량 방향지표의 예로서, 신체질량지수(BMI; Body Mass Index), 피부 두겹법, 생체전기 임피던스법, 이중에너지 X선 흡수법, 수중 밀도법, CT 촬영법 등이 있다.

신체질량지수는 몸무게/키의 제곱에 의한 수치(예, 20 미만, 20~24, 25~30, 30 이상)로 나타내고, 저체중(예, 20 미만), 정상체중((예, 20~24), 경도비만(예, 25~30), 비만(예, 30 이상)으로 가시화될 수 있다.

피부 두겹법은 피하지방의 측정 두께(예, 스킨폴드 캘리퍼를 이용한 측정)의 변화를 확인하는 직접 추정 방식이고, 상기 생체전기 임피던스법은 체지방이 아닌 체수분을 측정하는 간접추정 방식으로서 병원, 건강진단센터, 각종 비만 클리닉 센터에서 가장 보편적으로 사용하는 방식이다.

이중에너지 X선 흡수법, 수중 밀도법, CT 촬영법은 모두 여러 설비를 이용함으로써 비교적 정확도가 높은 방식이다.

그러므로 비만환자(또는 과체중 환자)가 체중감량을 시도할 경우 언급된 체중감량 방향지표중 하나의 방식을 적절히 이용함으로써 운동을 포기하거나 혹은 비정상적인 식이요법의 시도로 인해 체내 지방감소대신 일시적인 체내 수분이나 근육량 감소가 가져오는 부작용에 따른 심각한 요요현상을 겪지 않도록 도움을 받을 수 있다.

하지만, 체중감량 방향지표 방식은 다음과 같은 한계성을 가질 수밖에 없다.

일례로, 신체질량지수는 계산된 신체질량지수가 인체 내의 수분 감소로 인한 체중 감소인지 지방 산화로 인한 체중 감소인지에 대한 판별이 불가능함으로써 다이어트 전후 결과에 대한 신뢰성을 확보하기 어렵다. 그리고 피부두겹법은 숙련된 측정자에 의해 측정되어야 측정 신뢰도가 보장될 수 있으며, 생체 전기 임피던스법은 피검자 표피 상의 수분 정도에 따라 상당한 측정 오차가 발생할 수 있기 때문에 체지방량에 대한 정확도 및 측정 정밀도가 낮게 된다. 또한, 이중에너지 X선 흡수법, 수중 밀도법, CT 촬영법은 여러 설비가 요구되므로 가격이 비싸고, 방사선을 사용하는 장비의 경우 인체에 유해할 수 있기에 일반인이 보편적으로 사용하기 어렵게 된다.

무엇보다도, 체중감량 방향지표 방식의 유용성에 대한 한계는 초기의 체중 감량 이후 시점에 나타난다.

이는 체중 감량 효과는 다양한 유산소 운동 시 꾸준히 늘어나는 초기 이후시점에서 체중의 감소가 거의 없거나 아주 적게 되고, 이때 원인 파악을 위해 사용한 체중감량 방향지표도 체중감량을 위한 다이어트 의지나 식단조절 의지를 고무시킬 만한 체중감량 변화 형태를 보여주지 못함에 기인된다.

그 결과, 대부분의 비만환자(또는 과체중 환자)는 체중감량을 위한 다이어트 운동을 포기하거나 혹은 비정상적인 식이요법의 시도로 인해 체내 지방을 태우기보다는 일시적인 체내 수분이나 근육량이 줄어들게 되어 이에 대한 부작용으로 심각한 요요현상을 겪게 되고, 이는 여러 사회적 문제를 야기하기도 한다.

이와 같이, 기존 어떤 기술도 체형에 대한 정량화 및 체지방량 변화의 가장 중요한 인자인 지방세포 크기의 변화와 같은 신진 대사의 변화를 보여주지 못함으로써 올바른 비만 치료를 위해서 현재 진행중인 다이어트가 정상적으로 진행되고 있음을 판별하는 중요관찰인자(예, 체형 변화가 반영된 체형 정량화 및 정확하게 측정된 체지방량이 반영된 지방 신진대사 변화)로 적합한 운동량 혹은 식이요법을 결정하는 척도가 제공되지 못하고 있음을 나타내고 있다.

따라서 장기간의 다이어트 운동을 통한 비만 치료 시에는 환자에게 지속적인 다이어트의 동기를 부여해 주는 것도 중요하지만, 무엇보다도 비만 환자의 다이어트 시 적합한 운동량 혹은 식이요법을 위한 객관적, 정량적 지표가 선행적으로 제시 될 수 있어야 한다.

한국공개특허문헌 제10-2011-0077656호 (공개일: 2011.07.07)

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 3D 스캐닝에 의한 3D 체형변화영상의 출력과 근적외선 대역의 공간 분해 분광법에 의한 광 산란 방식 체지방 이미지화로 지방 세포 크기 및 구조의 신진대사 변화량이 시각화됨으로써 비만환자(또는 과체중 환자)에게 객관적이고 과학적인 체중감량 방향지표가 제시될 수 있으며, 유저로 하여금 비만도에 따라서 효과적으로 대처할 수 있게 하는 처방이 제시될 수 있는, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 시스템 및 방법을 제공하는 데에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시형태에 의한, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 방법은 피사체에 프로젝터의 스캔 광을 투사하고, 카메라에서 상기 피사체로부터 반사된 스캔 광을 수신하여 디지털 처리하여서 상기 피사체의 3차원 데이터를 생성한 후 전송되는 제 1 단계; 상기 피사체의 국부에 부착된 공간분해 분광장치에 의해, 상기 국부의 하나의 제 1 지점으로 광이 조사되어 상기 국부에서 산란되어 산란광으로 전환되어 상기 제 1 지점과 떨어진 하나 이상의 제 2 지점에서 검출되며 상기 조사된 광과 상기 산란광의 위상지연으로부터 광의 흡수계수와 산란계수가 산출되어 전송되는 제 2 단계; 체중 감지부에 의해, 상기 피사체의 체중이 감지되고 그 감지된 체중 감지 데이터가 전송되는 제 3 단계; 영상생성장치가, 상기 제 1 단계에서 전송된 상기 3차원 데이터를 디지털 이미지 처리하여 3D 피사체 비만도 이미지를 생성하고, 상기 제 2 단계에서 전송된 상기 광의 흡수계수 및 산란계수를 이용하여 상기 국부의 지방 세포의 신진대사를 나타내는 피사체 체지방 이미지를 생성하고, 상기 광의 산란계수를 이용하여 지방 사이즈를 산출하고 이 지방 사이즈와 상기 제 3 단계에서 전송된 상기 체중 감지 데이터를 기초로 처방을 결정하는 제 4 단계; 및 상기 영상생성장치에 의해, 상기 3D 피사체 비만도 이미지에 상기 피사체 체지방 이미지가 결합되어 체지방 비교 이미지가 생성되는 제 5 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 일 실시형태에 의한, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 방법은 상기 제 5 단계 후에, 상기 영상생성장치가, 상기 3D 피사체 비만도 이미지와 상기 광의 산란계수를 이용하여 체지방 비교 그래프를 생성하는 제 6 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 일 실시형태에 의한, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 방법에 있어서, 상기 제 3 단계에서 감지된 체중 감지 데이터, 상기 제 4 단계에서 산출된 지방 사이즈 및 결정된 처방, 상기 제 5 단계에서 생성된 체지방 비교 이미지, 및 상기 제 6 단계에서 생성된 체지방 비교 그래프는 상기 영상생성장치 및 이동 단말기에 의해 디스플레이될 수 있다.

상기 일 실시형태에 의한, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 방법에 있어서, 상기 프로젝터, 상기 공간분해 분광장치 및 상기 체중 감지부는 독립적으로 동작되거나 동시에 동작될 수 있다.

상기 일 실시형태에 의한, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 방법에 있어서, 상기 제 4 단계에서 상기 지방 사이즈와 상기 체중 감지 데이터를 기초로 처방을 결정하는 단계는 상기 지방 사이즈가 제 1 설정값 이하가 되는 지의 여부를 결정하는 제 4-1 단계; 상기 제 4-1 단계에서 상기 지방 사이즈가 상기 제 1 설정값 이하이면 상기 감지된 체중이 제 2 설정값 이하가 되는 지의 여부를 결정하는 제 4-2 단계; 및 상기 제 4-2 단계에서 상기 감지된 체중이 상기 제 2 설정값 이하이면 상기 영상생성장치 및 이동 단말기에 의해 "현재의 운동 방식을 유지하라"는 안내 메시지가 출력되는 제 4-3 단계를 포함할 수 있다.

상기 일 실시형태에 의한, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 방법은, 상기 제 4-1 단계에서 상기 지방 사이즈가 상기 제 1 설정값보다 크면, 상기 감지된 체중이 제 3 설정값 이하가 되는 지의 여부를 결정하는 제 4-4 단계; 및 상기 제 4-4 단계에서 상기 감지된 체중이 상기 제 3 설정값 이하이면 상기 영상생성장치 및 이동 단말기에 의해 "식이요법을 제안하거나 운동 방식을 변화하라"는 안내 메시지가 출력되는 제 4-5 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 일 실시형태에 의한, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 방법은, 상기 제 4-2 단계에서 상기 감지된 체중이 상기 제 2 설정값보다 크면 상기 영상생성장치 및 이동 단말기에 의해 "현재의 운동 방식으로 운동 시간을 증가시키라"는 안내 메시지가 출력되는 제 4-6 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 일 실시형태에 의한, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 방법은 상기 제 4-4 단계에서 상기 감지된 체중이 상기 제 3 설정값보다 크면 상기 영상생성장치 및 이동 단말기에 의해 "식사량 줄이고 운동 시간을 증가하라"는 안내 메시지가 출력되는 제 4-7 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 실시형태에 의한, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 시스템은 피사체에 프로젝터의 스캔 광을 투사하고, 카메라에서 상기 피사체로부터 반사된 스캔 광을 수신하여 디지털 처리하여서 상기 피사체의 3차원 데이터를 생성한 후 전송하도록 구성된 3D 스캐너; 상기 피사체의 국부에 부착되어 상기 국부의 하나의 제 1 지점으로 광을 조사하여 상기 국부에서 산란되어 전환된 산란광을 상기 제 1 지점과 떨어진 하나 이상의 제 2 지점에서 검출하며 상기 조사된 광과 상기 산란광의 위상지연으로부터 광의 흡수계수와 산란계수를 산출하여 전송하도록 구성된 공간 분해 분광 장치; 상기 피사체의 체중을 감지하여 그 감지된 체중 감지 데이터를 전송하도록 구성된 체중 감지부; 및 상기 3D 스캐너에서 전송된 상기 3차원 데이터를 디지털 이미지 처리하여 3D 피사체 비만도 이미지를 생성하고, 상기 공간 분해 분광 장치에서 전송된 상기 광의 흡수계수 및 산란계수를 이용하여 상기 국부의 지방 세포의 신진대사를 나타내는 피사체 체지방 이미지를 생성하고, 상기 광의 산란계수를 이용하여 지방 사이즈를 산출하고 이 지방 사이즈와 상기 체중 감지부에서 전송된 상기 체중 감지 데이터를 기초로 처방을 결정하며, 상기 3D 피사체 비만도 이미지에 상기 피사체 체지방 이미지를 결합시켜 체지방 비교 이미지를 생성하도록 구성된 영상생성장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 다른 실시형태에 의한, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 시스템에 있어서, 상기 영상생성장치는 상기 3D 피사체 비만도 이미지와 상기 광의 산란계수를 이용하여 체지방 비교 그래프를 생성하도록 더 구성될 수 있다.

상기 다른 실시형태에 의한, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 시스템은 상기 영상 생성 장치로부터 상기 감지된 체중 감지 데이터, 상기 산출된 지방 사이즈, 상기 결정된 처방, 상기 생성된 체지방 비교 이미지 및 체지방 비교 그래프와 같은 정보를 무선을 통해 입력받아 디스플레이하도록 구성된 이동 단말기를 더 포함할 수 있다.

상기 다른 실시형태에 의한, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 시스템에 있어서, 상기 프로젝터, 상기 공간분해 분광장치 및 상기 체중 감지부는 독립적으로 동작되거나 동시에 동작될 수 있다.

본 발명의 실시형태에 의한, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 시스템 및 방법에 의하면, 3D 스캐닝에 의한 3D 체형변화영상의 출력과 근적외선 대역의 공간 분해 분광법에 의한 광 산란 방식 체지방의 이미지화에 의해 다이어트 진행과정 중 체형 변화가 반영된 체형 정량화 및 정확하게 측정된 체지방량이 반영된 지방 신진대사 변화와, 광산란계수를 이용하여 산출된 지방 사이즈와 측정된 체중을 고려하여 운동 방식 변화 또는 식이요법과 같은 처방을 결정하여 이동 단말기를 통해 당사자에게 제공함으로써 다음과 같은 장점 및 효과가 구현된다.

첫째, 비만 치료를 위한 다이어트나 장기간의 비만 치료에 따른 체중감소시기가 아닌 체형 변화 시기에 들인 많은 체중감량 노력 하에서 체중 감소가 아주 적거나 혹은 피하지방 두께의 변화가 거의 없을 때 객관적이면서 정량적 지표가 제시될 수 있다.

둘째, 체중감량 프로그램의 진행 중 어느 시기에서도 체형 변화의 육안검사에 의한 설명이나 기존 경험에 근거한 주관적인 설명대신 현 상태의 데이터분석에 따른 객관성을 제시함으로써 체중감량 프로그램의 효과성을 입증할 수 있다.

셋째, 3D 스캐닝 기술을 이용하여 체형의 데이터를 디지털 정량화하여 이를 실질적으로 분석하여 추적된 체형 변화를 기반으로 현재 상태를 진단함으로써 비만환자의 다이어트 시 보다 적합한 운동방법 및 운동량을 제시할 수 있는 척도를 제공할 수 있다.

넷째, 복부 등 인체에 지방층이 있는 곳에 부착된 근적외선 대역의 공간 분해 분광 장치로 다이어트 중에 일어난 지방세포 크기 및 구조의 변화와 같은 지방의 신진 대사의 변화를 정량적으로 보여줌으로써 체중의 더딘 감소와는 별개로 실질적으로 지방세포의 크기에 변화가 시작되고 있음을 보여줄 수 있다.

다섯째, 실질적인 지방세포의 크기 변화 시작을 정확하게 분석한 데이터를 기반으로 신진대사의 활성화를 이끌 수 있는 적절한 다이어트 운동 및 식이 요법을 적합하게 조절함으로써 궁극적으로는 향후 체중 감량을 예측할 수 있다.

여섯째, 광산란계수를 이용하여 산출된 지방 사이즈와 감지된 체중을 기초로 운동 방식 변화 또는 식이요법과 같은 처방을 결정하여 이동 단말기를 통해 디스플레이함으로써 유저로 하여금 비만에 대해서 효과적으로 해처할 수 있게 한다.

도 1은 본 발명에 따른, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 시스템의 구성도이고,
도 2는 본 발명에 따른, 근적외선 대역의 공간분해 분광장치의 구성도이며,
도 3은 도 1의 이동 단말기의 표시부들에 대한 구성을 나타낸 도면이며,
도 4는 본 발명에 따른, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 방법의 플로우챠트이며,
도 5는 도 4의 스텝(S24)에 대한 상세 플로우챠트이며,
도 6은 도 4의 스텝(S84)에 대한 상세 플로우챠트이며,
도 7은 본 발명에 따른, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 시스템의 배치촬영모드 중 3D 스캐너에 의해 스캐닝된 신체 디지털 데이터가 영상생성장치로 전송되는 상태를 나타내며,
도 8은 본 발명에 따른, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 시스템의 배치촬영모드 중 공간분해 분광장치에 의해 생성된 광 산란 방식 체지방 이미지 데이터와, 체중 감지부에 의해 생성된 체중 감지 데이터가 영상생성장치로 전송되는 상태를 나타내며,
도 9는 본 발명에 따른, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 시스템의 연속촬영모드에 의해 생성된 3D 스캐너의 신체 디지털 데이터와, 공간분해 분광장치에 의해 생성된 광 산란 방식 체지방 이미지 데이터와, 체중 감지부에 의해 생성된 체중 감지 데이터가 영상생성장치로 동시에 전송되는 상태를 나타내며,
도 10은 본 발명에 따른 영상생성장치에 의해 구현된 3D 체형변화영상의 예이며,
도 11은 본 발명에 따른 근적외선 대역의 공간분해 분광장치에 의해 체지방이 측정된 상태를 나타낸 도면으로서, 산란광이 조사된 광에 대해 위상 지연을 갖게 되는 것을 나타내며,
도 12는 본 발명에 따른 영상생성장치에 의해 구현된 광 산란 방식 의 체지방 이미지의 예이며,
도 13은 본 발명에 따른 영상생성장치에 의해 구현된 정상체중과 비만환자의 체지방 비교 영상의 예이며,
도 14는 본 발명에 따른 영상생성장치에 의해 구현된 정상체중과 비만환자의 체지방 비교 그래프의 예이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명의 실시예에 의한, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 시스템(1)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 피사체(100)를 둘러싸서 배치된 3D 스캐너(10), 피사체(100)의 특정부위에 밀착되는 공간분해 분광장치(20), 피사체(100)가 올라설 수 있도록 배치된 체중 감지부(200), 3D 스캐너(10), 공간분해 분광장치(20) 및 체중 감지부(200)와 상호 유, 무선 통신할 수 있도록 배치된 영상생성장치(30), 및 영상 생성 장치(30)와 유, 무선 통신 가능한 이동 단말기(M)를 포함한다.

피사체(100)는 비만도를 측정하고자 하는 인간을 의미하며, 과체중 의 사람이거나 의학적으로 비만으로 분류된 환자를 포함한다.

3D 스캐너(10)는 레이저, LED, 할로겐 램프, 백색광원 중 어느 하나를 광원(13)으로 사용하여, 요구 사항에 따라 선택된 하나 또는 복수개의 광원(13)을 공간 변조장치 혹은 프로젝터(11) 등을 이용하여 1차원 내지는 2차원 패턴으로 발생시키고, 이를 3차원 형상화 하고자 하는 피사체(100)에 스캔 방식의 투사 혹은 일시 투사한 후, CCD(Charge-Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary metal - oxide - semiconductor) 기반 카메라(15)를 이용하여 수신한 피사체(100)의 정보를 디지털화하여, 이를 이용하여 3차원 형상을 구현해 내는 3D 스캐닝 기술을 구현한다. 그러므로 상기 3D 스캐너(10)는 TOF(Time of Flight) 방식이나 백색광 방식의 3차원 스캔 기술을 적용할 수 있으나, 본 실시예에서는 스위핑 레이저(sweeping laser)를 이용해 선(line)형태의 1차원 패턴이나 그리드(grid) 또는 스트라이프 무늬의 2차원 패턴을 피사체(100)에 프로젝션 시켜 주는 DLP(Digital Light Processing) 또는 LCD 프로젝터 방식이 적용된다.

이를 위해, 3D 스캐너(10)는 레이저, LED, 할로겐 램프, 백색광원 중의 하나 또는 복수가 적용된 광원(13)을 스캔 광으로 하여 영상생성장치(30)의 제어에 의해 피사체(100)의 전신 또는 부분으로 1차원 패턴이나 2차원 패턴을 프로젝션 시켜 주는 프로젝터(11), 피사체(100)의 크기에 따라 적절한 거리를 두고 위치하여 스캔광의 투사된 패턴을 수신하여 광 삼각법 등을 이용하여 구해진 피사체(100)의 3차원 입체 정보를 영상생성장치(30)로 전송하는 CCD 또는 CMOS 기반 카메라(15)로 구성된다. 특히, 프로젝터(11)는 미세구동거울을 집적한 반도체 광 스위치인 DMD 칩(Digital Micromirror Device)을 사용한 투영방식의 프로젝터일 수 있다. 이 경우, 미세거울에 의하여 투사된 빛이 반사되어 나가거나 반사되지 않거나 하는 시간을 조절하여 시간 누적치에 해당하는 밝기만큼을 사람이 보게 됨으로써 화면의 각 Pixel 당 밝음/어두움을 표현할 수가 있다.

공간분해 분광장치(20)는 피사체(100)의 피하지방과 같이 지방층이 비교적 넓고 두껍게 분포한 국소부위에 부착되도록 부착패드형으로 이루어지고, 근적외선 대역의 분석용 광을 피사체(100)에 조사하여 검출되는 광의 거리별 진폭 및 위상을 측정한 후 획득된 데이터를 영상생성장치(30)로 전송한다. 그러므로 공간분해 분광장치(20)는 영상생성장치(30)와 연계되어 광흡수계수를 통해 지방층의 두께 또는 농도를 산출하고, 광산란계수를 통해 지방층 내의 지방 세포의 구조나 크기의 변화를 보이는 지방층 조직에 신진대사를 보이는 피사체 체지방 이미지가 생성된다. 이러한 원리는 샘플에 의한 근적외선 흡수 파장 및 강도를 측정하며 근적외선에서 화학 결합의 진동을 측정하여 분자 구조에 대한 귀중한 정보를 제공하는 근적외선 분광법에 기반 한다. 공간분해 분광장치(20)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 플렉시블한 재질로 이루어지고 진공 흡착방식으로 피사체(100)의 특정부위에 부착 및 밀착되는 부착패드(20-1), 피사체(100)의 지방층 세포의 구조 및 크기 변화, 즉 지방 신진대사의 변화를 산출하기 위해 광흡수 및 광산란계수를 구하기 위한 하드웨어 유닛(20-2)으로 구성된다. 하드웨어 유닛(20-2)은 마이크로프로세서(21), 광조사부(23), 광검출부(25), 입력부(27) 및 디스플레이부(29)를 포함한다.

마이크로프로세서(21)는 광조사부(23)와 광검출부(25)의 동작을 제어하고, 피사체(100) 조직의 제 1 지점과 소정 거리 이격된 하나이상의 제 2 지점에서 광검출부(25)에 의해 검출된 빛을 입력받아 공간 분해 분광법으로 비만도를 나타내는 지표로서 광흡수 계수(absorption coefficient) 및 광산란계수(scattering coefficient)를 산출하거나 혹은 디지털 신호로 변환된 신호의 진폭 및 위상 데이터를 생성하여 디스플레이부(29)나 또는 유선 혹은 무선을 통해 영상생성장치(30)로 전송하는 역할을 한다. 여기서, 제 1 지점은 광조사부(23)의 1개의 조사광이 조사되는 부위이고, 제 2 지점은 광검출부(25)에 의해 조사광의 산란광이 수신되는 부위로서 제 1 지점과 떨어진 하나 이상의 위치에 형성되어 있다. 그러므로 조사광과 산란광은 위상지연을 형성한다. 그 결과, 영상생성장치(30)는 마이크로프로세서(21)으로부터 전송된 광흡수계수 및 광산란계수를 이용하여 피사체 체지방 이미지를 생성할 수 있다.

광조사부(23)는 지방층의 신진대사를 분석하고자 하는 피사체(100)의 신체 부위의 제 1 지점에 분석용 광을 조사하는 역할을 한다. 광조사부(23)의 온/오프 동작, 조사 위치, 조사되는 광의 출력 등은 마이크로프로세서(21)에 의해 제어될 수 있다. 광조사부(23)는 분석용 광을 제공하는 광원(23a)을 포함한다. 여기서, 신체 부위는 복부, 허벅지, 팔, 다리 등이 될 수 있다. 광원(23a)은 예컨대 발광 다이오드(LED)나 레이저 다이오드(LD)가 사용될 수 있다.

광검출부(25)는 광조사부(23)의 광원이 조사된 제 1 지점과 소정 거리 이격된 하나 이상의 제 2 지점에서 신체 부위를 통해 발생되는 산란광을 검출한다. 광검출부(25)는 산란광을 검출하는 복수개의 제1,...,n 수광단자(25a,...,25n)로 구성된다. 여기서, 광검출부(25)는 포토다이오드, 아발랜치 포토다이오드, 광증배관이 사용될 수 있다.

입력부(27)는 공간 분해 분광 장치(20)의 구동 조건을 설정하기 위해 입력 정보를 입력함과 아울러 영상생성장치(30)에 비만도 처방/분석을 위한 조건을 설정할 수도 있다. 입력부(27)는 영상생성장치(30) 및 마이크로프로세서(21)와 유, 무선으로 상호 통신할 수 있도록 구성된다. 입력부(27)는 예컨대 키보드, 마우스, 터치패드 등이 될 수 있다.

디스플레이부(29)는 마이크로프로세서(21)로부터 산출된 결과값(예컨대, 산출된 광흡수 계수(absorption coefficient) 및 광산란계수(scattering coefficient), 디지털 신호로 변환된 신호의 진폭 및 위상의 데이터)을 입력받아 표시하는 출력장치이다. 디스플레이부(29)는 마이크로프로세서(21), 광조사부(23), 광검출부(25) 및 입력부(27)의 작동 유무 및 이 구성요소들과 관련된 데이터를 표시할 수도 있다.

체중 감지부(200)는 피사체(100)가 올라가서 체중을 측정할 수 있게 하는 발판(미도시됨)과, 외부로부터 가해지는 힘(하중)에 비례하여 전압이 변환되는 로드셀과 같은 몸무게 측정센서(미도시됨)를 포함하고 있으며, 체중을 감지하여 이 체중 감지 데이터를 영상생성장치(30)에 입력하는 역할을 한다.

영상생성장치(30)는

프로젝터(11)의 스캔 광 투사를 제어하며,

카메라(15)에서 전송된 스캔 데이터의 디지털 데이터 처리로 3D 피사체 비만도 이미지를 생성하고,

공간분해 분광장치(20)에서 전송된 광흡수계수 및 광산란계수를 이용하여 피사체 체지방 이미지를 생성하며,

공간분해 분광장치(20)에서 전송된 광산란계수를 이용하여 분석하고자 하는 신체 부위의 지방 사이즈를 산출하여 디스플레이하고, 체중감지부(200)에서 입력된 체중 감지 데이터를 디스플레이하며, 산출된 신체 부위의 지방 사이즈와 체중 감지 데이터를 기초로 운동 방식 또는 식이요법과 같은 처방을 결정하고, 이 결정된 처방을 디스플레이하며,

위에서 생성된 3D 피사체 비만도 이미지와 피사체 체지방 이미지를 결합하여 체지방 비교 이미지를 생성함과 아울러, 이 3D 피사체 비만도 이미지와 공간 분해 분광 장치(20)에서 산출된 광산란계수를 이용하여 체지방 비교 그래프를 생성하고, 그 생성된 체지방 비교 이미지와 체지방 비교 그래프를 디스플레이한다.

영상생성장치(30)는 3차원 스캐닝 기술을 이용한 3D 피사체 비만도 이미지와 피사체 체지방 이미지가 구현되는 프로그램이 포함되고, 상기 프로그램이 탑재된 전용 제어장치나 컴퓨터와 같은 노트북(30-1) 또는 이동단말기와 같은 스마트폰(30-2)일 수 있다.

영상생성장치(30)는 산출된 지방 사이즈, 체중 감지 데이터, 생성된 체지방 비교 이미지, 체지방 비교 그래프 및 결정된 처방에 상응하는 정보를 이동 단말기(M)에 제공하는 역할을 한다. 영상생성장치(30)와 이동 단말기(M)는 유, 무선 통신 가능하며, 통신 방식은 예컨대, GSM, CDMA2000, WiMAX, WiFi, 블루투스, LTE 등이 될 수 있으며, 특별히 제한을 두지 않는다.

이동 단말기(M)는 영상생성장치(30)로부터 산출된 지방 사이즈, 체중 감지 데이터, 생성된 체지방 비교 이미지, 체지방 비교 그래프 및 결정된 처방과 같은 정보를 유, 무선을 통해 입력받아 디스플레이하는 역할을 하며, 스마트폰, 노트북, 테블릿 PC 등이 될 수 있다.

도 3은 도 1의 이동 단말기의 표시부들에 대한 구성을 나타낸 도면으로서, 이동 단말기(M)는 지방 사이즈를 실시간 또는 시간 변화에 따라 그래프, 도표, 디지털 값으로 디스플레이하는 지방 사이즈 표시부(M1)와, 감지된 체중을 실시간 또는 시간 변화에 따라 그래프, 도표, 디지털 값으로 디스플레이하는 체중 표시부(M2)와, 체지방 비교 이미지 및 체지방 비교 그래프를 디스플레이하는 체지방 비교 이미지 및 체지방 비교 그래프 표시부(M3), 및 운동 방식 및 식이요법과 같은 처방 등(예컨대, "현재의 운동 방식을 유지하라는 안내 메시지", "현재의 운동방식으로 운동시간을 증가하라는 안내 메시지", "식이요법 제안 또는 운동 방식 변화하라는 안내 메시지" 및 "식사량을 줄이고 운동시간 증가 시키라는 안내 메시지")을 실시간 또는 시간 변화에 따라 디스플레이하는 처방 표시부(M4)를 포함한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 시스템에 의해 구현되는, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 방법을 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명에 따른, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 방법의 플로우챠트이며, 도 5는 도 4의 스텝(S24)에 대한 상세 플로우챠트이며, 도 6은 도 4의 스텝(S84)에 대한 상세 플로우챠트이로서, 여기서 S는 스텝(Step)을 나타낸다.

비만도 분석/처방 방법을 설명하기에 앞서 다음 사항에 주목해야 한다. 3D 스캔과 3D 피사체 비만도 이미지 생성은 프로젝터(11)와 카메라(15)에 연계된 영상생성장치(30)에 의해 제어되고, 피사체 지방층 이미지 생성은 공간분해 분광장치(20)에 연계된 영상생성장치(30)에 의해 제어되나 필요에 따라 프로젝터(11)나 카메라(15) 및 공간분해 분광장치(20)의 각각과 연계된 마이크로프로세서(21)에 의해서도 제어될 수 도 있다.

S10은 비만도 분석/처방 시스템(1)을 세팅하는 단계이다. 도 4를 참조하면, 비만도 분석/처방 시스템(1)의 세팅은 피사체(100)의 둘레에 프로젝터(11)와 카메라(15)를 설치하고, 피사체(100)의 발아래에는 체중 감지부(200)를 배치하며, 프로젝터(11), 카메라(15) 및 체중 감지부(200)와 영상생성장치(30)를 서로 유, 무선 통신 가능하게 하며, 영상 생성장치(30)와 이동 단말기(M)를 서로 유, 무선 통신 가능하게 과정들을 포함한다. 이때, 프로젝터(11)와 카메라(15)는 피사체(100)의 크기에 따라 적절한 거리를 두고 위치시킨다. 그러므로 3D 스캐너(10)는 1개 이상 설치될 수 있다. 또한, 도 8을 참조하면, 비만도 분석/처방 시스템(1)의 세팅은 피사체(100)의 특정부위에 공간분해 분광장치(20)를 부착하는 작업을 포함한다. 더욱이 비만도 분석/처방 시스템(1)의 세팅은 영상생성장치(30)에 의해 비만도 분석/처방을 위한 안내 메시지가 출력되는 과정이 포함될 수 있다. 이 안내 메시지는 예컨대 "체중을 측정하기 위해 체중 감지부(200) 위에 올라서라", "비만도를 분석하기 위한 신체 부위에 분석용 광이 조사됨과 아울러 산란된 광을 검출할 수 있도록 광조사부(23) 및 광검출부(25)를 해당 신체 부위에 접촉시켜라", "비만도 분석/처방 결과를 모니터링하기 위해 이동 단말기(M)의 해당 어플리케이션을 실행하라"는 등의 메시지를 의미한다.

이후, 비만도 분석 시스템(1)은 S20 내지 S26를 통해 피사체(100)에 대한 배치촬영모드를 수행하거나 또는 S30 내지 S32를 통해 피사체(100)에 대한 연속촬영모드를 수행한다.

상기 배치촬영모드(S20)는 S21의 3D 스캐너(10)를 구성하는 프로젝터(11)와 카메라(15)의 세팅 및 가동 단계, S22의 카메라(15)의 신체 데이터 전송 및 중지 단계, S23의 공간분해 분광장치(20)의 세팅 및 가동 단계, S24의 공간분해 분광장치(20)의 동작 단계, S25의 체중 감지부(200)의 세팅 및 가동 단계, 및 S26의 체중 감지부(200)의 체중 감지 및 체중 감지 데이터의 영상 생성 장치(30)로의 전송 및 중지 단계를 포함한다. 공간분해 분광장치(20)의 동작은 광조사부(23)의 광조사와, 광검출부(25)의 광검출과, 마이크로프로세서(21)의 검출된 광의 처리, 처리 데이터 전송 및 중지 단계를 포함한다.

도 5를 참조하면, S24의 공간분해 분광장치(20)의 동작은 S24-1의 제 1 지점에서 광조사부(23)가 피사체(100)의 국부(101)의 피하 지방층으로 광(빛)을 조사하는 단계, S24-2의 복수개의 수광단자를 포함하는 광검출부(25)가 복수의 제 2 지점에서 피하지방층을 통과하면서 흡수 및 산란된 광을 검출하는 단계, S24-3의 검출된 광을 마이크로프로세서(21)에서 공간 분해 분광법으로 광의 흡수계수와 산란계수를 분리 산출하는 단계, S24-4의 복수의 제 2 지점에서 산출된 복수의 광산란계수들에 대한 수행결과를 시각적 이미지로 표시하여 전송하는 단계를 포함한다. 여기서, 제 1 지점은 광조사부(23)의 1개의 광이 조사되는 부위이고, 제 2 지점은 광검출부(25)로 조사된 광의 산란광이 검출되는 부위로서 제 1 지점과 떨어진 하나 이상의 지점으로 형성된다. 그러므로 조사광과 산란광은 위상지연을 형성한다.

그러므로 배치촬영모드(S20)는 피사체(100)에 대한 3D 피사체 비만도 이미지와 피사체 체지방 이미지의 생성 시 도 7과 같이 3D 스캐너(10)를 우선 작동시킨 후 3D 스캐너(10)를 중지한 다음 도 8과 같이 공간분해 분광장치(20) 및 체중 감지부(200)를 작동시키는 방식이다. 그 결과, 3D 피사체 비만도 이미지를 위한 디지털 데이터, 피사체 체지방 이미지를 위한 디지털 데이터 및 처방을 위한 체중 감지 데이터가 각각 별도로 생성된다.

상기 연속촬영모드는 S31의 3D 스캐너(10)의 프로젝터(11)와 카메라(15), 공간분해 분광장치(20) 및 체중 감지부(200) 모두의 세팅 및 가동 단계, S32의 카메라(15)의 신체 데이터 및 공간분해 분광장치(20)의 광조사부(23)의 광조사, 광검출부(25)의 광검출, 마이크로프로세서(21)의 검출된 광의 처리와 처리된 데이터 전송과 중지, 및 체중 감지부(200)의 체중 감지와 체중 감지 데이터의 전송과 중지 단계를 포함한다. 그러므로 연속촬영모드는 도 9와 같이 3D 스캐너(10), 공간분해 분광장치(20) 및 체중 감지부(200)를 함께 작동시키는 방식이다. 그 결과, 3D 피사체 비만도 이미지를 위한 디지털 데이터, 피사체 체지방 이미지를 위한 디지털 데이터, 및 처방을 위한 체중 감지 데이터가 동시에 생성된다.

이후, 비만도 분석/처방 시스템(1)은 S40의 체형영상생성모드를 통해 피사체(100)에 대한 3D 피사체 비만도 이미지를 생성하고, S50의 체지방 이미지생성모드를 통해 피사체(100)에 대한 피사체 체지방 이미지를 생성하며, S80의 처방모드를 통해 비만도에 따른 처방을 결정한다.

상기 3D 피사체 비만도 이미지생성은 3D 스캐너(10)의 카메라(15)가 전송한 3D 피사체 디지털 데이터의 영상생성장치(30)의 프로그램에 의한 디지털 이미지 처리로 이루어지며, 상기 체형영상생성모드(S40)는 S41의 신체 데이터기반 디지털 이미지화단계, S42의 스캐닝 패턴기반 체형영상생성 단계를 포함한다. 그 결과, 도 10과 같이 피사체(100)의 3D 피사체 비만도 이미지는 비만환자전신(100-1) 또는 비만환자몸통(100-1A)의 영상으로 생성된다.

상기 피사체 체지방 이미지 생성은 공간분해 분광장치(20)의 마이크로프로세서(21)가 전송한 광흡수 계수(absorption coefficient) 및 광산란계수(scattering coefficient)를 추출하거나 혹은 디지털 신호로 변환된 신호의 진폭 및 위상 데이터를 검출하여 처리하는 과정으로 이루어지며, 상기 체지방 이미지생성모드(S50)는 S51의 수신광을 기반으로 한 진폭 및 위상검출 단계, S52의 광의 흡수계수 및 산란계수 추출 단계, S53의 지방층 신진대사기반 체지방 이미지 생성 단계를 포함한다.

특히 도 11을 참조하면, 광조사부(23)에서 조사된 빛과 광검출부(25)에서 검출한 빛의 위상차 δφ가 비만신체 지방(101A)의 크기(b)와 정상신체 지방(101B)의 크기(a)가 갖는 크기 차이에 비례하여 발생된다. 즉, 광검출부(25)에서 수신된 산란광(δAC로 표현된 아래 그래프)은 광조사부(23)에서 조사된 조사광(δDC로 표현된 위쪽 그래프)에 대해 위상차 δφ에 따른 위상 지연을 갖게 되며, 이러한 위상 지연은 비만도를 정량적으로 나타내는 지표가 된다. 이러한 이유는 지방세포가 사춘기 이후에 그 세포수가 결정되어 비만이 될수록 세포수가 증가하는 방식이 아닌 세포가 커지는 방식으로 진행됨으로써 체중이 정상인 경우 세포 크기가 비만인 사람에 비해 작으며, 이로 인해 빛이 인체를 통과할 경우 더욱 많은 산란을 겪게 되는 반면 세포의 크기가 커진 비만 환자의 경우 지방 세포가 크기 때문에 광 산란 계수가 작은 원리에 따른다. 그러므로 마이크로프로세서(21)는 상기 위상차 δφ로부터 비만도를 나타내는 지표인 광흡수계수 및 광산란계수를 산출한다. 이를 위해, 공간 영역 해석 기법(Spatial Domain Technique)을 산란광의 산란 계수를 측정하기 위한 해석기법으로 적용할 수 있다.

그 결과, 영상생성장치(30)는 광흡수계수(absorption coefficient) 및 광산란계수(scattering coefficient)를 추출하여 이용하거나 혹은 디지털 신호로 변환된 신호의 진폭 및 위상 데이터를 이용함으로써 피사체 체지방 이미지를 생성한다. 상기 피사체 체지방 이미지는 도 12와 같이 피사체(100)의 환부(101)에 대한 지방층 신진대사가 기반이 된 비만지방 신진대사(101A)의 이미지로 생성된다.

상기 처방모드를 통한 비만도에 따른 처방 결정은 영상생성장치(30)가 공간분해 분광장치(20)에 의해 산출된 광산란계수를 이용하여 구한 지방 사이즈와 체중 감지부(200)에 의해 감지된 체중 감지 데이터를 기초로 비만도에 따른 처방을 결정하게 된다. 처방모드(S80)는 공간분해 분광장치(20)의 마이크로프로세서(21)가 전송한 광산란계수(scattering coefficient)를 추출하는 단계(S80), 영상생성장치(30)가 단계(S80)에서 추출한 광산란계수를 이용하여 지방 사이즈를 산출하고, 이 산출된 지방 사이즈가 영상생성장치(30) 및 이동 단말기(M)에 의해 디스플레이되는 단계(S82), 영상생성장치(30)가 체중 감지부(200)에 의해 감지된 체중 감지 데이터를 추출하여 디스플레이함과 아울러, 이동 단말기(M)에서 추출된 체중 감지 데이터를 디스플레이하는 단계(S83), 및 영상생성장치(30)가 단계(S82)에서 산출된 지방 사이즈와 단계(S83)에서 추출된 체중 감지 데이터를 기초로 처방을 결정하고, 그 결정된 처방을 영상생성장치(30) 및 이동단말기(M)를 통해 디스플레이하는 단계(S84)를 포함한다.

위의 단계(S84)에 대해 도 6을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

먼저, 영상생성장치(30)는 스텝(S82)에서 산출된 지방 사이즈가 제 1 설정값 이하가 되는 지의 여부를 결정한다(S84-1).

상기 스텝(84-1)에서 산출된 지방 사이즈가 제 1 설정값 이하이면(YES), 영상생성장치(30)는 스텝(S83)에서 추출된 체중이 제 2 설정값 이하가 되는 지의 여부를 결정한다(S84-2).

상기 스텝(S84-2)에서 추출된 체중이 제 2 설정값 이하이면(YES), 영상생성장치(30) 및 이동 단말기(M)에 의해 "현재의 운동 방식을 유지하라"는 안내 메시지가 출력된다(S84-3).

한편, 상기 스텝(S84-1)에서 산출된 지방 사이즈가 제 1 설정값보다 크면(NO), 상기 스텝(S83)에서 추출된 체중이 제 3 설정값 이하가 되는 지의 여부를 결정한다(S84-5).

상기 스텝(S84-5)에서 추출된 체중이 제 3 설정값 이하이면(YES), 영상생성장치(30) 및 이동 단말기(M)에 의해 식이요법이 제안되거나 현재의 운동 방식을 변화하라는 안내 메시지가 출력된다(S84-6).

한편, 스텝(S84-2)에서 추출된 체중이 제 2 설정값보다 크면(NO), 영상생성장치(30) 및 이동 단말기(M)에 의해 "현재의 운동 방식으로 운동 시간을 소정 시간 증가시키라"는 안내 메시지가 출력된다(S84-4).

한편, 스텝(S84-5)에서 추출된 체중이 제 3 설정값보다 크면(NO), 영상생성장치(30) 및 이동 단말기(M)에 의해 "식사량을 줄이고, 운동 시간을 소정 시간 증가하라"는 안내 메시지가 출력된다(S84-7).

이후, 비만도 분석/처방 시스템(1)의 영상생성장치(30)는 상기 체형영상생성모드(S40)에 의해 생성된 3D 피사체 비만도 이미지와 상기 체지방 이미지생성모드(S50)에 의해 생성된 피사체 체지방 이미지를 결합하여 체지방 비교 이미지를 생성하여서 영상생성장치(30) 및 이동 단말기(M)를 통해 디스플레이하고(S60), 상기 체형영상생성모드(S40)에 의해 생성된 3D 피사체 비만도 이미지와 상기 단계(S52)에서 추출한 광산란계수를 이용하여 체지방 비교 그래프를 생성하여서 영상생성장치(30) 및 이동 단말기(M)를 통해 디스플레이한다(S70).

도 13의 체지방 비교 이미지를 참조하면, 피사체(100)의 정상지방 신진대사(101B)와 비만환자전신(100-1)의 비만지방 신진대사(101A)가 서로 비교 대조되거나, 또는 비만환자전신(100-1)의 지방 신진대사의 변화 전, 후가 비교 대조됨으로써, 당사자는 피하지방층의 지방 세포 크기의 변화를 시각적으로 파악할 수 있다. 도 14의 체지방 비교 그래프를 참조하면, 피사체(100)를 정상체중으로 하고, 비만환자전신(100-1)의 비만도 분석결과를 그래프로 비교하거나 비만환자전신(100-1)의 비만도 분석결과를 변화전과 비교 대조하는 선도로서, 가로축은 광원과 수신단 사이의 거리를 나타내는 축이고 세로축은 위상 지연을 나타내는 축이다. 그러므로 당사자는 피하지방층의 지방 세포 크기의 변화를 시각적으로 파악할 수 있다.

따라서 당사자는 비만 치료를 위한 다이어트 운동 중 더 이상의 체중 감량보다는 체형 변화가 일어나는 시점에서 정상체중과 비교된 이미지로 현재 시점에서 자신의 지방 세포 크기를 정확하게 파악할 수 있다. 그 결과, 당사자는 현재의 다이어트 방법이 효과적으로 진행되고 있으며 또한 이를 기반으로 보다 효율적인 식이요법을 결정할 수 있는 척도를 확보할 수 있다.

전술된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 시스템 및 방법에 의하면, 3D 스캐닝에 의한 3D 체형변화영상의 출력과 근적외선 대역의 공간 분해 분광법에 의한 광 산란 방식 체지방의 이미지화에 의해 다이어트 진행과정 중 체형 변화가 반영된 체형 정량화 및 정확하게 측정된 체지방량이 반영된 지방 신진대사 변화와, 광산란계수를 이용하여 산출된 지방 사이즈와 측정된 체중을 고려하여 운동 방식 변화 또는 식이요법과 같은 처방을 결정하여 이동 단말기를 통해 당사자에게 제공함으로써, 첫째, 비만 치료를 위한 다이어트나 장기간의 비만 치료에 따른 체중감소시기가 아닌 체형 변화 시기에 들인 많은 체중감량 노력 하에서 체중 감소가 아주 적거나 혹은 피하지방 두께의 변화가 거의 없을 때 객관적이면서 정량적 지표가 제시될 수 있고, 둘째, 체중감량 프로그램의 진행 중 어느 시기에서도 체형 변화의 육안검사에 의한 설명이나 기존 경험에 근거한 주관적인 설명대신 현 상태의 데이터분석에 따른 객관성을 제시함으로써 체중감량 프로그램의 효과성을 입증할 수 있으며, 셋째, 3D 스캐닝 기술을 이용하여 체형의 데이터를 디지털 정량화하여 이를 실질적으로 분석하여 추적된 체형 변화를 기반으로 현재 상태를 진단함으로써 비만환자의 다이어트 시 보다 적합한 운동방법 및 운동량을 제시할 수 있는 척도를 제공할 수 있으며, 넷째, 복부 등 인체에 지방층이 있는 곳에 부착된 근적외선 대역의 공간 분해 분광 장치로 다이어트 중에 일어난 지방세포 크기 및 구조의 변화와 같은 지방의 신진 대사의 변화를 정량적으로 보여줌으로써 체중의 더딘 감소와는 별개로 실질적으로 지방세포의 크기에 변화가 시작되고 있음을 보여줄 수 있으며, 다섯째, 실질적인 지방세포의 크기 변화 시작을 정확하게 분석한 데이터를 기반으로 신진대사의 활성화를 이끌 수 있는 적절한 다이어트 운동 및 식이 요법을 적합하게 조절함으로써 궁극적으로는 향후 체중 감량을 예측할 수 있으며, 여섯째, 광산란계수를 이용하여 산출된 지방 사이즈와 감지된 체중을 기초로 운동 방식 변화 또는 식이요법과 같은 처방을 결정하여 이동 단말기를 통해 디스플레이함으로써 유저로 하여금 비만에 대해서 효과적으로 대처할 수 있게 한다.

1 : 비만도 분석/처방 시스템
10 : 3D 스캐너
11 : 프로젝터
13 : 광원
15 : 카메라
20 : 공간분해 분광장치
20-1 : 부착패드
20-2 : 하드웨어 유닛
21 : 마이크로프로세서
23 : 광조사부
23a : 광원
25 : 광검출부
25a,...,25n : 제1,...,n 수광단자
27 : 입력부
29 : 디스플레이부
30 : 영상생성장치
30-1 : 노트북
30-2 : 스마트폰
100: 피사체
100-1 : 비만환자전신
100-1A : 비만환자몸통
101 : 국부
101A : 비만지방 신진대사
101B : 정상지방 신진대사

Claims (15)

1. 피사체에 프로젝터의 스캔 광을 투사하고, 카메라에서 상기 피사체로부터 반사된 스캔 광을 수신하여 디지털 처리하여서 상기 피사체의 3차원 데이터를 생성한 후 전송되는 제 1 단계;
   상기 피사체의 국부에 부착된 공간분해 분광장치에 의해, 상기 국부의 하나의 제 1 지점으로 광이 조사되어 상기 국부에서 산란되어 산란광으로 전환되어 상기 제 1 지점과 떨어진 하나 이상의 제 2 지점에서 검출되며 검출된 광이 공간 분해 분광법에 의해 광의 흡수계수와 산란계수로 분리 산출되어 전송되는 제 2 단계;
   체중 감지부에 의해, 상기 피사체의 체중이 감지되고 그 감지된 체중 감지 데이터가 전송되는 제 3 단계;
   영상생성장치가, 상기 제 1 단계에서 전송된 상기 3차원 데이터를 디지털 이미지 처리하여 3D 피사체 비만도 이미지를 생성하고, 상기 제 2 단계에서 전송된 상기 광의 흡수계수 및 산란계수를 이용하여 상기 국부의 지방 세포의 신진대사를 나타내는 피사체 체지방 이미지를 생성하고, 상기 광의 산란계수를 이용하여 지방 사이즈를 산출하고 이 지방 사이즈와 상기 제 3 단계에서 전송된 상기 체중 감지 데이터를 기초로 처방을 결정하는 제 4 단계; 및
   상기 영상생성장치에 의해, 상기 3D 피사체 비만도 이미지에 상기 피사체 체지방 이미지가 결합되어 체지방 비교 이미지가 생성되는 제 5 단계를 포함하며:
   상기 제 4 단계에서 상기 지방 사이즈와 상기 체중 감지 데이터를 기초로 처방을 결정하는 단계는
   상기 지방 사이즈가 제 1 설정값 이하가 되는 지의 여부를 결정하는 제 4-1 단계;
   상기 제 4-1 단계에서 상기 지방 사이즈가 상기 제 1 설정값 이하이면 상기 감지된 체중이 제 2 설정값 이하가 되는 지의 여부를 결정하는 제 4-2 단계; 및
   상기 제 4-2 단계에서 상기 감지된 체중이 상기 제 2 설정값 이하이면 상기 영상생성장치 및 이동 단말기에 의해 "현재의 운동 방식을 유지하라"는 안내 메시지가 출력되는 제 4-3 단계를 포함하는, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 5 단계 후에,
   상기 영상생성장치가, 상기 3D 피사체 비만도 이미지와 상기 광의 산란계수를 이용하여 체지방 비교 그래프를 생성하는 제 6 단계를 더 포함하는, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제 3 단계에서 감지된 체중 감지 데이터,
   상기 제 4 단계에서 산출된 지방 사이즈 및 결정된 처방,
   상기 제 5 단계에서 생성된 체지방 비교 이미지, 및
   상기 제 6 단계에서 생성된 체지방 비교 그래프는
   상기 영상생성장치 및 이동 단말기에 의해 디스플레이되는, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 프로젝터, 상기 공간분해 분광장치 및 상기 체중 감지부는 독립적으로 동작되거나 동시에 동작되는, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 방법.
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 4-1 단계에서 상기 지방 사이즈가 상기 제 1 설정값보다 크면, 상기 감지된 체중이 제 3 설정값 이하가 되는 지의 여부를 결정하는 제 4-4 단계; 및
   상기 제 4-4 단계에서 상기 감지된 체중이 상기 제 3 설정값 이하이면 상기 영상생성장치 및 이동 단말기에 의해 "식이요법을 제안하거나 운동 방식을 변화하라"는 안내 메시지가 출력되는 제 4-5 단계를 더 포함하는, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 방법.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 4-2 단계에서 상기 감지된 체중이 상기 제 2 설정값보다 크면 상기 영상생성장치 및 이동 단말기에 의해 "현재의 운동 방식으로 운동 시간을 증가시키라"는 안내 메시지가 출력되는 제 4-6 단계를 더 포함하는, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 방법.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 제 4-4 단계에서 상기 감지된 체중이 상기 제 3 설정값보다 크면 상기 영상생성장치 및 이동 단말기에 의해 "식사량 줄이고 운동 시간을 증가하라"는 안내 메시지가 출력되는 제 4-7 단계를 더 포함하는, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 방법.
9. 제 1 항에 기재된, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 방법이 구현되는, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 시스템으로서:
   피사체에 프로젝터의 스캔 광을 투사하고, 카메라에서 상기 피사체로부터 반사된 스캔 광을 수신하여 디지털 처리하여서 상기 피사체의 3차원 데이터를 생성한 후 전송하도록 구성된 3D 스캐너;
   상기 피사체의 국부에 부착되어 상기 국부의 하나의 제 1 지점으로 광을 조사하여 상기 국부에서 산란되어 전환된 산란광을 상기 제 1 지점과 떨어진 하나 이상의 제 2 지점에서 검출하며 검출된 광을 공간 분해 분광법에 의해 광의 흡수계수와 산란계수로 분리 산출하여 전송하도록 구성된 공간 분해 분광 장치;
   상기 피사체의 체중을 감지하여 그 감지된 체중 감지 데이터를 전송하도록 구성된 체중 감지부; 및
   상기 3D 스캐너에서 전송된 상기 3차원 데이터를 디지털 이미지 처리하여 3D 피사체 비만도 이미지를 생성하고, 상기 공간 분해 분광 장치에서 전송된 상기 광의 흡수계수 및 산란계수를 이용하여 상기 국부의 지방 세포의 신진대사를 나타내는 피사체 체지방 이미지를 생성하고, 상기 광의 산란계수를 이용하여 지방 사이즈를 산출하고 이 지방 사이즈와 상기 체중 감지부에서 전송된 상기 체중 감지 데이터를 기초로 처방을 결정하며, 상기 3D 피사체 비만도 이미지에 상기 피사체 체지방 이미지를 결합시켜 체지방 비교 이미지를 생성하도록 구성된 영상생성장치를 포함하며:
   상기 영상 생성 장치로부터 상기 감지된 체중 감지 데이터, 상기 산출된 지방 사이즈, 상기 결정된 처방, 상기 생성된 체지방 비교 이미지 및 체지방 비교 그래프와 같은 정보를 무선을 통해 입력받아 디스플레이하도록 구성된 이동 단말기를 더 포함하며:
   상기 지방 사이즈와 상기 체중 감지 데이터를 기초로한 처방 결정은
   상기 지방 사이즈가 제 1 설정값 이하가 되는 지의 여부를 결정하고;
   상기 지방 사이즈가 상기 제 1 설정값 이하이면 상기 체중 감지부에 의해 감지된 체중이 제 2 설정값 이하가 되는 지의 여부를 결정하며;
   상기 감지된 체중이 상기 제 2 설정값 이하이면 상기 영상생성장치 및 이동 단말기에 의해 "현재의 운동 방식을 유지하라"는 안내 메시지가 출력되는 것을 포함하는, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 시스템.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 영상생성장치는 상기 3D 피사체 비만도 이미지와 상기 광의 산란계수를 이용하여 체지방 비교 그래프를 생성하도록 더 구성된, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 시스템.
11. 삭제
12. 제 9 항에 있어서,
    상기 프로젝터, 상기 공간분해 분광장치 및 상기 체중 감지부는 독립적으로 동작되거나 동시에 동작되는, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 시스템.
13. 제 9 항에 있어서,
    상기 지방 사이즈가 상기 제 1 설정값보다 크면, 상기 감지된 체중이 제 3 설정값 이하가 되는 지의 여부를 결정하고;
    상기 감지된 체중이 상기 제 3 설정값 이하이면 상기 영상생성장치 및 이동 단말기에 의해 "식이요법을 제안하거나 운동 방식을 변화하라"는 안내 메시지가 출력되는, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 시스템.
14. 제 9 항에 있어서,
    상기 감지된 체중이 상기 제 2 설정값보다 크면 상기 영상생성장치 및 이동 단말기에 의해 "현재의 운동 방식으로 운동 시간을 증가시키라"는 안내 메시지가 출력되는, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 시스템.
15. 제 13 항에 있어서,
    상기 감지된 체중이 상기 제 3 설정값보다 크면 상기 영상생성장치 및 이동 단말기에 의해 "식사량 줄이고 운동 시간을 증가하라"는 안내 메시지가 출력되는, 광 산란 방식 체지방 이미지화를 이용한 비만도 분석/처방 시스템.

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