KR101732801B1 - Apparatus and method for analyzing obesity using light scattering - Google Patents

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Abstract

광산란 측정을 이용한 비만도 분석 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 비만도 분석 장치는, 비만도를 분석하고자 하는 신체 부위의 제1 지점에 분석용 광을 조사하는 광조사유닛; 상기 신체 부위의 제2 지점에서 상기 분석용 광으로부터 발생된 산란 광을 검출하는 광검출유닛; 및 상기 신체 부위의 비만도를 나타내는 지표로서 상기 산란 광의 광산란계수를 산출하는 마이크로프로세서;를 포함한다.An apparatus and method for analyzing an obesity using light scattering measurement is disclosed. The apparatus for analyzing obesity according to an embodiment of the present invention includes: a light irradiating unit for irradiating analytical light to a first point of a body part to be analyzed for a degree of obesity; An optical detecting unit that detects scattered light generated from the analyzing light at a second point of the body part; And a microprocessor for calculating the light scattering coefficient of the scattered light as an index representing the degree of obesity of the body part.

Description

광산란 측정을 이용한 비만도 분석 장치 및 방법{Apparatus and method for analyzing obesity using light scattering}[0001] The present invention relates to an apparatus and method for analyzing obesity using light scattering measurement,

본 발명은 광산란 측정을 이용한 비만도 분석 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 분석 대상 신체 부위에 광을 조사하여 검출되는 산란 광을 분석하여 비만도를 정량적으로 분석하는 장치 및 방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to an apparatus and a method for quantitatively analyzing a degree of obesity by analyzing scattered light detected by irradiating light on a body part to be analyzed.

일반적으로 여러 다양한 유산소 운동을 통해 일정기간 체중감량을 위한 노력을 했음에도 불구하고, 체중의 감소가 아주 적거나 혹은 피하지방의 두께를 측정한다 할지라도 두께의 변화가 거의 없게 된다. 이로 인해, 대부분의 비만 환자는 체중감량을 위한 운동을 포기하거나 혹은 비정상적인 다이어트 방법의 시도로 체내 지방을 태우기보다는 일시적인 체내 수분이나, 근육량이 줄어드는 부작용으로 심각한 요요현상을 겪는 등 여러 사회적 문제를 야기하기도 한다.In general, despite various efforts to reduce body weight through a variety of aerobic exercise for a certain period of time, there is little change in thickness even if weight loss is negligible or if subcutaneous fat thickness is measured. Because of this, most obesity patients cause various social problems, such as abandoning exercise for weight loss or attempting abnormal dieting methods, rather than burning fat in the body, and experiencing a serious yo-yo phenomenon due to temporary body moisture, do.

비만 검사에 적용되는 종래 기술들을 소개하면 다음과 같다.Conventional techniques applied to obesity testing are as follows.

먼저, 단순하게 체중 측정을 통해 비만 검사를 수행하는 방법을 들 수 있는데, 이 방법은 체중 변화가 인체 내의 수분에 의한 변화인지 아니면 지방세포의 크기 감소에 의한 변화인지 여부를 판단할 수 없다는 단점이 있다.First, there is a simple method of performing obesity through weight measurement. This method has a disadvantage in that it can not be judged whether the weight change is a change due to moisture in the human body or a decrease in fat cell size have.

다음으로, 스킨폴드 캘리퍼(Skinfold Calipers)를 사용하여 피하지방의 두께를 직접 측정하여 신체질량지수(BMI:Body Mass Index)를 보여주는 방법을 들 수 있다. 이 방법은 피하지방 감소에 의한 체중 변화인지 여부는 판단 가능하지만, 피하지방의 두께 측정은 측정하는 사람에 따라 오차가 심할 뿐만 아니라 수kg의 체중 변화에도 불구하고 그 변화량이 미미하여 운동전후 체중 감량의 지표로 사용되기에 부적합하다는 단점이 있다.Next, skin fat calipers are used to directly measure the thickness of subcutaneous fat to show the body mass index (BMI). Although this method can determine whether or not weight change is due to reduction of subcutaneous fat, the thickness of subcutaneous fat is not only very error-free according to the person who measured it, but also the amount of change is small, It is inadequate to be used as an indicator.

다음으로, 셀룰라이트의 변화를 관찰하는 방법을 들 수 있다. 여기서, 셀룰라이트는 수분, 노폐물, 지방으로 구성된 물질이 인체의 특정 부위에 뭉쳐 있는 조직을 말하며 주로 허벅지, 엉덩이, 무릎 주위, 팔, 배 등의 부위에 나타난다. 이 방법은 주로 육안 검사와 같은 정성적 측정 방식에 의존하므로 정량적인 변화를 보여줄 수 없다는 한계가 있다.Next, a method of observing changes in cellulite can be mentioned. Here, cellulite refers to a tissue composed of water, waste, and fat, which is attached to a specific part of the human body. It mainly appears on thighs, hips, knees, arms, and belly. This method is limited mainly because it depends on a qualitative measurement method such as a visual inspection and can not show a quantitative change.

다음으로, 생체 전기 저항 분석법을 들 수 있는데, 이 방법에 따르면 체수분량을 측정하고 이를 기반으로 단백질 및 무기질의 양을 추정한 후 인체의 수분:단백질:무기질:체지방의 비례관계를 이용해 간접적으로 체지방량을 추정하는 방식이 적용된다. 이 방법의 경우, 지방의 양을 간접적인 방식으로 추정하므로 피검자 표피 상의 수분 정도에 따라 상당한 측정 오차가 발생할 수 있다는 단점이 있다.Next, bioelectrical resistance analysis is performed. According to this method, body water amount is measured, and the amount of proteins and minerals is estimated based on the amount of body water. Then, indirectly by using the proportional relation of human body moisture: protein: Is applied. In this method, since the amount of fat is indirectly estimated, a considerable measurement error may occur depending on the moisture content on the skin of the subject.

한국공개특허문헌 제10-2009-0012888호 (공개일 : 2009.02.04)Korean Patent Publication No. 10-2009-0012888 (Publication date: 2009.02.04) 한국공개특허문헌 제10-2008-0020340호 (공개일 : 2008.03.05)Korean Patent Publication No. 10-2008-0020340 (published on Mar. 3, 2008)

본 발명은 상술한 종래 기술들의 문제점 내지 단점을 감안하여 안출된 것으로서, 체중 변화가 정상적인 방식으로 수행되고 있는지 여부를 높은 정확도를 가지고 정량적인 방식으로 보여줄 수 있는 방안을 제공하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the problems and disadvantages of the prior art described above, and it is an object of the present invention to provide a method for displaying a weight change in a normal manner in a quantitative manner with high accuracy.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 비만도를 분석하고자 하는 신체 부위의 제1 지점에 분석용 광을 조사하는 광 조사유닛; 상기 신체 부위의 제2 지점에서 상기 분석용 광으로부터 발생된 산란 광을 검출하는 광 검출유닛; 및 상기 신체 부위의 비만도를 나타내는 지표로서 상기 산란 광의 광산란계수를 산출하는 마이크로프로세서;를 포함하는 광 산란 측정을 이용한 비만도 분석 장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of analyzing an obesity degree, comprising: irradiating an analyzing light to a first site of a body part to be analyzed for a degree of obesity; An optical detecting unit that detects scattered light generated from the analyzing light at a second point of the body part; And a microprocessor for calculating the light scattering coefficient of the scattered light as an index indicating the degree of obesity of the body part.

또한, 상기 마이크로프로세서는 상기 산란 광의 위상 지연에 기초하여 상기 광산란계수를 산출하는 것일 수 있다.Also, the microprocessor may calculate the light scattering coefficient based on the phase delay of the scattered light.

또한, 상기 광 검출유닛에 의한 상기 산란 광의 검출 및 상기 마이크로프로세서에 의한 상기 광산란계수의 산출은 복수의 제2 지점들에 대해 수행될 수 있다.Further, the detection of the scattered light by the light detecting unit and the calculation of the light scattering coefficient by the microprocessor can be performed for a plurality of second points.

또한, 상기 광산란계수의 산출 결과를 시각적으로 표시하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있으며, 이때 상기 마이크로프로세서는 상기 복수의 제2 지점들에 대해 산출된 복수의 광산란계수들에 대해 크로모포어 피팅(chromorphore fitting)을 수행하고, 그 수행 결과를 상기 디스플레이부를 통해 표시할 수 있다.The microprocessor may further include a display unit for visually displaying a result of the calculation of the light scattering coefficient. The microprocessor may further comprise chromophore fittings for a plurality of light scattering coefficients calculated for the plurality of second points, and display the result of the execution through the display unit.

또한, 상기 마이크로프로세서는 시간 영역에서의 해석 기법, 공간 영역에서의 해석 기법 및 주파수 영역에서의 해석 기법 중에서 어느 하나를 사용하여 상기 광산란계수를 산출하는 것일 수 있다.Also, the microprocessor may calculate the light scattering coefficient using any one of an analysis technique in a time domain, an analysis technique in a spatial domain, and an analysis technique in a frequency domain.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 또한, 광 조사유닛을 사용하여 비만도를 분석하고자 하는 신체 부위의 제1 지점에 분석용 광을 조사하는 단계(S20); 광검출유닛을 사용하여 상기 신체 부위의 제2 지점에서 상기 분석용 광으로부터 발생된 산란 광을 검출하는 단계(S30); 및 마이크로프로세서를 사용하여 상기 신체 부위의 비만도를 나타내는 지표로서 상기 산란 광의 광산란계수를 산출하는 단계(S40);를 포함하는 광산란 측정을 이용한 비만도 분석 방법을 제공한다.In order to achieve the above-described object, the present invention also provides a method for measuring an obesity degree, comprising the steps of: (S20) irradiating analytical light to a first point of a body part to be analyzed for a degree of obesity using a light irradiation unit; (S30) detecting scattered light generated from the analyzing light at a second point of the body part using an optical detection unit; And calculating a light scattering coefficient of the scattered light as an index representing the degree of obesity of the body part using a microprocessor (S40).

상기 S40 단계에서 상기 광산란계수는 상기 산란 광의 위상 지연에 기초하여 산출될 수 있다.In step S40, the light scattering coefficient may be calculated based on the phase delay of the scattered light.

상기 S30 단계에서의 산란 광의 검출 및 상기 S40 단계에서의 광산란계수의 산출은 복수의 제2 지점들에 대해 수행될 수 있다.The detection of scattered light in step S30 and the calculation of the light scattering coefficient in step S40 may be performed on a plurality of second points.

상기 광산란 측정을 이용한 비만도 분석 방법은, 상기 복수의 제2 지점들에 대해 산출된 복수의 광산란계수들에 대해 크로모포어 피팅(chromorphore fitting)을 수행하고, 그 수행 결과를 시각적 이미지로 표시하는 단계(S50)를 더 포함할 수 있다.The method for analyzing the degree of obesity using the light scattering measurement may further include performing chromophore fitting on the plurality of light scattering coefficients calculated for the plurality of second points and displaying the result of the performance as a visual image (S50).

상기 광산란 측정을 이용한 비만도 분석 방법은, 상기 광산란계수의 산출에 적용될 해석 기법으로서, 시간 영역에서의 해석 기법, 공간 영역에서의 해석 기법 및 주파수 영역에서의 해석 기법 중에서 어느 하나를 선택하는 단계(S10)를 더 포함할 수 있다.The method for analyzing the degree of obesity using the light scattering measurement method includes the steps of selecting one of an analysis technique in the time domain, an analysis technique in the spatial domain, and an analysis technique in the frequency domain, which is to be applied to the calculation of the light scattering coefficient ).

본 발명에 의하면, 신체 부위에 광을 조사하여 검출된 산란 광으로부터 광산계수를 산출하여 비만도 변화의 지표로 제공함으로써 체중 감량에 따른 신체의 변화를 간단하고도 정확한 방식으로 분석할 수 있다.According to the present invention, the change of the body due to the weight loss can be easily and accurately analyzed by calculating the mine coefficient from the scattered light by irradiating light to the body part and providing it as an index of the change in the degree of obesity.

이러한 분석 방식에서 이용되는 광산란계수는 지방 세포의 크기 변화를 반영하는 산란 광의 위상 지연에 기초하여 산출되므로, 그로부터 지방 세포들의 크기 내지 구조의 변화를 정량적으로 파악할 수 있으며, 따라서 체중 감량이 올바른 방향으로 진행되고 있는지 여부를 나타내는 정량적 지표가 될 수 있다.Since the light scattering coefficient used in this analysis method is calculated based on the phase delay of the scattered light reflecting the change in the size of the fat cells, it is possible to quantitatively grasp the change in the size or structure of the fat cells, It may be a quantitative indicator indicating whether or not it is proceeding.

본 발명에 의하면, 신체 부위의 복수의 지점들에 대해 산출된 광산란계수들에 대해 크로모포어 피팅(chromorphore fitting) 기법을 통해 2차원의 시각적 이미지로 표시할 수 있으며, 이를 통해 비만도 변화를 보다 직관적으로 확인하는 것이 가능해진다.According to the present invention, the light scattering coefficients calculated for a plurality of points on the body part can be displayed as a two-dimensional visual image through a chromophore fitting technique, whereby the change in the degree of obesity can be more intuitively As shown in Fig.

도 1은 정상 조직과 비만 조직의 단면을 예시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광산란 측정을 이용한 비만도 분석 장치를 보이는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비만도 분석 장치의 측정 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 비만도 분석에 적용되는 해석 기법들을 설명하기 위한 도면으로서, 도 4(a)는 시간 영역에서의 해석 기법에 대한 것이고, 도 4(b)는 공간 영역에서의 해석 기법에 대한 것이며, 도 4(c)는 주파수 영역에서의 해석 기법에 대한 것이다.
도 5는 비만도 분석 대상 신체 부위에 분석용 광을 조사하여 검출되는 산란 광의 위상 지연을 체중 감량 전후에 대해 각각 나타낸 그래프로서, 가로축은 광원과 수신단 사이의 거리 또는 변조 주파수를 나타내는 축이고 세로축은 위상 지연을 나타내는 축이다.
도 6은 비만도 분석 대상 신체 부위의 다수의 지점들에 대해 산출된 체중 감량 전후의 광산란계수들에 대해 크로모포어 피팅(chromorphore fitting) 기법을 적용하여 이차원 이미지로 표시한 것이다.
1 is a view illustrating a section of a normal tissue and an obesity tissue.
2 is a view showing an apparatus for analyzing an obesity using light scattering measurement according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of measuring an obesity degree analyzing apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 (a) and 4 (b) illustrate analytical techniques applied to the analysis of obesity according to the present invention. FIG. 4 (a) And Fig. 4 (c) is for the analysis technique in the frequency domain.
FIG. 5 is a graph showing the phase delay of scattered light detected by irradiating analytical light to a body part of a subject for analysis of obesity with respect to before and after weight loss, wherein the axis of abscissas represents the distance between the light source and the receiver or the axis representing the modulation frequency, Lt; / RTI >
FIG. 6 is a two-dimensional image obtained by applying a chromophore fitting technique to light scattering coefficients before and after weight loss calculated for a plurality of points of a body part to be analyzed for obesity.

본 발명에 따른 비만도 분석에서는 대상 신체 부위에 분석용 광을 조사하고 그로부터 발생되는 산란 광을 검출하고 그 산란 광의 위상 지연을 측정하는 방식이 적용된다.In the analysis of obesity according to the present invention, a method of irradiating analytical light to a target body part, detecting scattered light generated therefrom, and measuring the phase delay of the scattered light is applied.

여기서, 산란 광의 위상 지연은 체내의 세포들의 크기 및 구조와 밀접한 관계를 나타낸다. 예를 들어, 체중 감량으로 인하여 체내 세포들의 크기가 줄어들게 되면, 체내를 통과하는 광의 산란이 촉진되고 그에 따라 산란 광의 위상 지연 값도 증가하게 된다.Here, the phase delay of scattered light is closely related to the size and structure of cells in the body. For example, when body cells are reduced in size due to weight loss, scattering of light through the body is promoted and the phase delay value of the scattered light is also increased.

이에 대해 도 1을 참조하면, 도 1(b)에 도시된 비만 조직은 도 1(a)에 도시된 정상 조직과 비교하여 지방 세포의 개수에는 차이가 없지만 지방 세포의 크기가 더 크다. 이러한 지방 세포의 크기 차이로 인해 비만 조직에 분석 광이 조사되는 경우 그에 따라 검출되는 산란 광의 위상 지연 값은 정상 조직에서의 위상 지연 값보다 상대적으로 더 크게 나타나게 된다.Referring to FIG. 1, the obesity tissue shown in FIG. 1 (b) is not different in the number of adipocytes compared with the normal tissue shown in FIG. 1 (a), but the adipocyte size is larger. When the analysis light is irradiated to the obesity tissue due to the difference in the size of the fat cells, the phase delay value of the scattered light detected thereby is relatively larger than the phase delay value in the normal tissue.

본 발명에 따른 비만도 분석은 이러한 체내 세포의 크기와 산란 광의 위상 지연 사이의 상관 관계에 기초하고 있으며, 본 발명에서는 그러한 산란 광의 위상 지연을 측정하기 위한 해석 기법으로서 시간 영역 해석 기법, 공간 영역 해석 기법, 및 주파수 영역 해석 기법 중에서 어느 하나가 적용될 수 있다.The analysis of obesity according to the present invention is based on the correlation between the size of the body cells and the phase delay of the scattered light. In the present invention, as an analysis technique for measuring the phase delay of such scattered light, , And frequency domain analysis techniques can be applied.

도 4를 참조하여 시간 영역 해석 기법, 공간 영역 해석 기법, 및 주파수 영역 해석 기법에 대해 간략히 설명하면 다음과 같다.Referring to FIG. 4, the time domain analysis technique, the spatial domain analysis technique, and the frequency domain analysis technique will be briefly described below.

시간 영역 해석 기법(Time Domain Technique)Time Domain Technique

도 4(a)에 도시된 바와 같이, 피코세컨드(picosecond)의 레이저 펄스(예로써, 근적외선 대역)를 신체 부위의 제1 지점에 조사하여 그로부터 소정 거리 이격된 제2 지점에서 검출되는 광을 시간 축으로 나타내면, 그 검출 광은 펄스 형태로 나타나는 것이 아니라, 소정의 시간 지연을 각각 갖는 산란 광(scatter dominated) 성분과 흡수 광(absorption) 성분이 포함된 형태로 나타난다.As shown in FIG. 4 (a), a laser pulse of a picosecond (for example, a near-infrared ray band) is irradiated to a first point of a body part and light detected at a second point spaced from the first point by a predetermined distance Axis, the detection light does not appear in the form of a pulse, but appears in a form including a scatter dominant component and an absorption component each having a predetermined time delay.

본 발명에 따른 시간 영역 해석 기법은 이러한 산란 광의 시간 지연을 이용하는 기법으로서, 측정된 산란 광의 시간 지연으로부터 산란 광의 위상 지연이 산출될 수 있으며, 그 위상 지연은 체내 세포(특히, 지방 세포)의 크기와 상술한 상관 관계에 있으므로 비만도를 정량적으로 나타내는 지표가 될 수 있다.The time domain analysis technique according to the present invention is a technique using the time delay of scattered light. The phase delay of the scattered light can be calculated from the time delay of the scattered light, And thus can be an index that quantitatively indicates the degree of obesity.

공간 영역 해석 기법(Spatial Domain Technique)Spatial Domain Technique

도 4(b)를 참조하면, 공간 영역 해석 기법을 적용하는 경우, 분석 대상 신체 부위의 제1 지점에 분석용 광(예로써, 근적외선 대역)을 조사하고 제1 지점으로부터 이격된 하나 이상의 제2 지점에서 해당 신체 부위를 통해 발생하는 산란 광을 검출한다. 도 4(b)에 도시된 그래프들을 살펴보면, 산란 광(아래 그래프 참조)은 조사된 광(위쪽 그래프 참조)에 대해 위상 지연을 갖게 되며, 앞서 설명한 바와 같이 이러한 위상 지연은 비만도를 정량적으로 나타내는 지표가 될 수 있다.Referring to FIG. 4B, when the spatial domain analysis technique is applied, the analyzing light (for example, the near infrared ray band) is irradiated to the first point of the body part to be analyzed and the one or more second And detects scattered light that occurs through the body part at the point. Referring to the graphs shown in FIG. 4B, the scattered light (see the graph below) has a phase delay with respect to the irradiated light (see the upper graph). As described above, this phase delay is an indicator that quantitatively indicates the degree of obesity .

공간 영역 해석 기법 적용 시, 하나의 제1 지점에 분석용 광을 조사하고 이에 상응하여 다수의 제2 지점에서 산란 광을 검출하여 각각의 제2 지점에서 위상 지연을 산출하는 방식이 적용될 수 있다. 도 5를 참조하면, 분석용 광(광원)이 조사된 제1 지점과 산란 광을 검출한 제2 지점(수신단) 사이의 거리가 증가할수록 위상(phase) 지연의 값도 증가함을 볼 수 있다.In applying the spatial domain analysis technique, a method of calculating the phase delay at each of the second points may be applied by irradiating the analysis light at one first point and detecting scattered light at the second points corresponding thereto. Referring to FIG. 5, it can be seen that the phase delay increases as the distance between the first point at which the analyzing light (light source) is irradiated and the second point at which the scattered light is detected (receiving end) increases .

주파수 영역 해석 기법(Frequency Domain Technique)Frequency Domain Technique

도 4(c)를 참조하면, 주파수 영역 해석 기법을 적용하는 경우, 분석 대상 신체 부위의 제1 지점에 분석용 광을 조사하고 제1 지점으로부터 이격된 제2 지점에서 해당 신체 부위를 통해 산란 광을 검출한다. 이때 제1 지점에 조사되는 분석용 광으로는 정해진 주파수 범위(예로써 50 ~ 500 MHz)에서의 주파수-변조 레이저가 적용될 수 있다. 도 4(c)를 살펴보면, 입력된 특정 주파수의 입력 광에 대해 검출된 산란 광에는 위상 지연이 발생됨을 알 수 있다. 또한 도 5를 참조하면, 제1 지점에 조사된 광원의 주파수가 증가할수록 제2 지점에서 검출된 산란 광의 위상 지연 값도 그에 따라 증가함을 알 수 있다. 이러한 주파수 영역 해석 기법에 의해 측정된 위상 지연은 앞서 설명한 바와 같이 비만도를 정량적으로 나타내는 지표로 사용될 수 있다.Referring to FIG. 4C, when the frequency domain analysis technique is applied, the analyzing light is irradiated to the first point of the body part to be analyzed and the scattered light is irradiated through the body part at the second point, . At this time, a frequency-modulated laser in a predetermined frequency range (for example, 50 to 500 MHz) can be applied to the analyzing light irradiated to the first spot. Referring to FIG. 4 (c), it can be seen that a phase delay occurs in the scattered light detected with respect to the inputted input light having a specific frequency. Also, referring to FIG. 5, it can be seen that as the frequency of the light source irradiated to the first point increases, the phase delay value of the scattered light detected at the second point also increases accordingly. The phase delay measured by this frequency domain analysis technique can be used as an indicator for quantitatively indicating the degree of obesity as described above.

주파수 영역 해석 기법은 단일 주파수의 분석 광을 조사하는 방식이 아니라 소정 주파수 범위(예로써 50 ~ 500 Hz)에서 주파수-변조 레이저를 분석 광으로서 조사하는 방식이므로 상술한 시간 영역 해석 기법이나 공간 영역 해석 기법에 비해 보다 나은 정확도를 제공할 수 있다.The frequency domain analysis technique is not a method of irradiating a single frequency analysis light but a method of irradiating a frequency-modulated laser as an analysis light in a predetermined frequency range (for example, 50 to 500 Hz). Therefore, It is possible to provide better accuracy than the conventional technique.

다음으로 상술한 비만도 분석 기법들이 적용될 수 있는 비만도 분석 장치 및 방법의 실시예에 대해 구체적으로 설명한다.Next, embodiments of the apparatus and method for analyzing the degree of obesity, to which the above-described methods for analyzing the degree of obesity can be applied, will be described in detail.

(1) (One) 광산란Light scattering 측정을 이용한 비만도 분석 장치 Obesity analyzer using measurement

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광산란 측정을 이용한 비만도 분석 장치(100)는, 입력부(110), 마이크로프로세서(120), 광조사유닛(130), 광검출유닛(140) 및 디스플레이부(150)를 포함한다.1, an apparatus for analyzing an obesity degree 100 using light scattering measurement according to an exemplary embodiment of the present invention includes an input unit 110, a microprocessor 120, a light irradiation unit 130, an optical detection unit 140, And a display unit 150.

입력부(110)는 사용자 입력을 위한 구성으로서 예로써 키보드, 마우스, 터치 패드 등의 입력 수단으로 구체화될 수 있다. 사용자는 입력부(110)를 통해 비만도 분석 장치(100)의 구동을 위한 입력 정보를 입력할 수 있다. 일 예로써, 사용자는 입력부(110)를 통해 상술한 세 가지 비만도 해석 기법 중에서 적용하고자 하는 해석 기법을 선택할 수 있다.The input unit 110 may be embodied as input means such as a keyboard, a mouse, a touch pad, and the like as a configuration for user input. The user can input input information for driving the obesity analysis apparatus 100 through the input unit 110. As an example, the user may select an analysis technique to be applied among the three types of obesity analysis techniques described above through the input unit 110.

광조사유닛(130)은 비만도를 분석하고자 하는 신체 부위의 제1 지점에 분석용 광을 조사한다. 여기서, 신체 부위는 복부, 허벅지, 팔, 다리 등이 될 수 있다. 광조사유닛(130)은 분석용 광을 제공하는 광원(131)을 포함한다. 광원(131)은 예로써 발광다이오드(LED)가 사용될 수 있다.The light irradiation unit 130 irradiates analytical light to a first point of the body part to be analyzed for the degree of obesity. Here, the body part may be abdomen, thigh, arm, leg, and the like. The light irradiating unit 130 includes a light source 131 for providing light for analysis. As the light source 131, for example, a light emitting diode (LED) may be used.

광검출유닛(140)은 해당 신체 부위에서 상술한 제1 지점과 소정 거리 이격된 제2 지점에서 그 신체 부위를 통해 발생되는 산란 광을 검출한다. 광검출유닛(140)은 광검출소자(141)를 구비하며, 광검출소자(141)는 예로써 포토다이오드로 구비될 수 있다.The photodetection unit 140 detects scattered light generated through the body part at a second point spaced from the first point by a predetermined distance from the body part. The photodetector unit 140 includes a photodetector 141 and the photodetector 141 may be a photodiode, for example.

도 2(a)에 도시된 바와 같이, 시간 영역 해석 기법 또는 주파수 영역 해석 기법이 적용되는 경우, 광검출유닛(140)에 구비된 단지 하나의 광검출소자(141)가 사용될 수 있다. 한편, 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 공간 영역 해석 기법이 적용되는 경우, 광검출유닛(140)에는 서로 다른 위치에 배치된 다수의 광검출소자(141)가 사용될 수 있다.As shown in FIG. 2 (a), when a time domain analysis technique or a frequency domain analysis technique is applied, only one optical probe 141 provided in the optical detection unit 140 can be used. Meanwhile, as shown in FIG. 2 (b), when the spatial domain analysis technique is applied, a plurality of optical detectors 141 disposed at different positions in the optical detection unit 140 may be used.

마이크로프로세서(120)는 광조사유닛(130), 광검출유닛(140) 및 디스플레이부(150)의 동작을 제어하는 역할을 수행한다. 또한 마이크로프로세서(120)는 광검출유닛(140)에 의해 검출된 산란 광을 분석하여 해당 신체 부위의 제2 지점에 대해 비만도를 나타내는 지표로서 광산란계수(scattering coefficient)를 산출한다.The microprocessor 120 controls the operation of the light irradiation unit 130, the light detection unit 140, and the display unit 150. Also, the microprocessor 120 analyzes the scattered light detected by the photodetection unit 140 and calculates a scattering coefficient as an index indicating the degree of obesity with respect to the second point of the body part.

여기서 광산란계수는 산란 광의 위상 지연으로부터 산출되는 지표로서, 공지된 광산란계수 계산법에 의해 산출될 수 있다. 예로써, 광산란계수 계산법은 참조논문 「HASKELL , Richard C., et al. Boundary conditions for the diffusion equation in radiative transfer. JOSA A, 1994, 11. 10: 2727 - 2741」등에 소개되어 있으며, 그 계산 과정 자체는 본 발명의 본질적 특징을 이루는 것이 아니므로 그에 대한 구체적 설명은 생략하기로 한다.Here, the light scattering coefficient is an index calculated from the phase delay of the scattered light, and can be calculated by a known light scattering coefficient calculation method. As an example, the calculation of the light scattering coefficient is described in HASKELL , Richard C., et al. Boundary conditions for the diffusion equation in radiative transfer. JOSA A, 1994, 11. 10: 2727 - 2741 has been introduced "or the like, the calculation process per se is not that which constitutes an essential feature of the present invention specifically and description thereof will be omitted.

디스플레이부(150)는 마이크로프로세서(120)에 의해 산출된 광산란계수를 표시한다. 더 나아가, 디스플레이부(150)는 신체 부위의 다수의 지점들(제2 지점)에 대해 광산란계수들이 산출된 경우 크로모포어 피팅(chromorphore fitting) 기법을 통해 그 광산란계수들을 도 6에 도시된 바와 같은 2차원의 시각적 이미지로 표시할 수 있다.The display unit 150 displays the light scattering coefficient calculated by the microprocessor 120. Furthermore, when the light scattering coefficients are calculated for a plurality of points (second points) of the body part, the display unit 150 displays the light scattering coefficients through the chromophore fitting technique as shown in FIG. 6 It can be displayed with the same two-dimensional visual image.

(2) (2) 광산란Light scattering 측정을 이용한 비만도 분석 장치를 이용한 분석 방법의 설명 Explanation of the analysis method using the obesity analyzer using the measurement

위에 소개한 비만도 분석 장치(100)를 이용한 비만도 분석 방법의 일 실시예를 도 3을 참조하여 설명한다.One embodiment of the method for analyzing the degree of obesity using the above-described obesity analyzer 100 will be described with reference to FIG.

먼저, 사용자에 의해, 광산란계수의 산출에 적용될 해석 기법으로서, 상술한 시간 영역 해석 기법, 공간 영역 해석 기법 및 주파수 영역 해석 기법 중에서 어느 하나를 선택된다(S10). 사용자는 키보드, 마우스, 터치 패드 등으로 구체화되는 입력부(110)를 통해 S10 단계를 수행할 수 있다.First, one of the time domain analysis technique, the spatial domain analysis technique, and the frequency domain analysis technique is selected as the analysis technique to be applied to the calculation of the light scattering coefficient by the user (S10). The user can perform step S10 through an input unit 110 that is specified as a keyboard, a mouse, a touch pad, or the like.

다음으로, 광조사유닛(130)을 통해 비만도를 분석하고자 하는 신체 부위의 제1 지점에 분석용 광이 조사된다(S20).Next, the light for analysis is irradiated through the light irradiating unit 130 at a first point of the body part to be analyzed for the degree of obesity (S20).

이전 단계에서 시간 영역 해석 기법이 선택된 경우 피코세컨드(picosecond)의 레이저 펄스가 조사될 수 있다. 이전 단계에서 공간 영역 해석 기법이 선택된 경우 광흡수도가 높은 약 900 nm 파장의 근적외선(NIR)이 적용될 수 있다. 이전 단계에서 주파수 영역 해석 기법이 선택된 경우 주파수-변조 레이저가 조사될 수 있으며, 이때 주파수-변조 범위는 예로써 50 ~ 500 MHz 로 선택될 수 있다.If the time domain analysis technique is selected in the previous step, the laser pulse of the picosecond can be examined. If the spatial domain analysis technique is selected in the previous step, a near infrared ray (NIR) having a wavelength of about 900 nm with high optical absorption can be applied. If a frequency domain analysis technique is selected in the previous step, a frequency-modulated laser can be irradiated, wherein the frequency-modulation range can be selected, for example, from 50 to 500 MHz.

다음으로, 광검출유닛(140)을 사용하여, 해당 신체 부위의 제2 지점에서 전술한 분석용 광의 조사를 통해 발생된 산란 광을 검출한다(S30).Next, the photodetection unit 140 is used to detect scattered light generated through irradiation of the above-described analytical light at the second point of the body part (S30).

이러한 산란 광의 검출은 다수의 제2 지점에서 수행될 수 있다. 공간 영역 해석 기법이 적용되는 경우에는 하나의 제1 지점에 분석용 광을 조사하고 그 지점에 대응되는 다수의 제2 지점에서 산란 광을 검출할 수 있다. 반면, 시간 영역 해석 기법 또는 주파수 영역 해석 기법이 적용되는 경우, 고정된 하나의 제1 지점이 아닌 다수의 제1 지점에 대응되는 다수의 제2 지점에서 산란 광을 검출하는 방식이 적용된다. 즉, 제1 지점을 변경해가면서 그에 상응하는 제2 지점에서 산란 광을 검출하게 된다.The detection of such scattered light can be performed at a plurality of second points. When the spatial domain analysis technique is applied, the analysis light can be irradiated to one first point and scattered light can be detected at a plurality of second points corresponding to the first point. On the other hand, when a time domain analysis technique or a frequency domain analysis technique is applied, a method of detecting scattered light at a plurality of second points corresponding to a plurality of first points rather than a fixed first point is applied. That is, the scattered light is detected at the corresponding second point while changing the first point.

다음으로, 광검출유닛(140)에 의해 검출된 산란 광의 위상 지연을 측정하고 그에 기초하여 광산란계수를 산출한다. 이러한 광산란계수의 산출은 전술한 마이크로프로세서(120)에 의해 수행된다. 광산란계수는 산란 광의 검출된 각각의 제2 지점에 대해 각각 산출된다. 예를 들어, 하나의 제2 지점에 대해 산란 광이 검출된 경우 그 해당 제2 지점에 대한 광산란계수가 산출될 수 있고, 다수의 제2 지점들에 대해 산란 광이 검출된 경우 그 다수의 제2 지점들에 대해 광산란계수가 산출될 수 있다.Next, the phase delay of the scattered light detected by the photodetection unit 140 is measured and the light scattering coefficient is calculated based on the measured phase delay. The calculation of such a light scattering coefficient is performed by the microprocessor 120 described above. The light scattering coefficient is calculated for each of the detected second points of the scattered light. For example, when scattered light is detected for one second point, the light scattering coefficient for the corresponding second point can be calculated, and if scattered light is detected for a plurality of second points, The light scattering coefficient can be calculated for two points.

아래의 [표 1] 및 [표 2]에는 체중 감량 전후 산출된 광산란계수들의 예를 보여지고 있다. 이들 표에서 가로축 및 세로축은 상호 직교하는 두 방향에서 광원으로부터의 거리(mm)를 나타낸다.Examples of light scattering coefficients calculated before and after weight loss are shown in [Table 1] and [Table 2] below. In these tables, the horizontal axis and the vertical axis represent the distance (mm) from the light source in two mutually orthogonal directions.

[표 1 : 체중 감량 전에 측정된 광산란계수][Table 1: Light scattering coefficient measured before weight loss]

Figure 112015088150204-pat00001
Figure 112015088150204-pat00001

[표 2 : 체중 감량 이후 측정된 광산란계수][Table 2: Light scattering coefficient measured after weight loss]

Figure 112015088150204-pat00002
Figure 112015088150204-pat00002

위의 [표 1]과 [표 2]를 비교하여 살펴보면, 체중 감량 이후에 산출된 광산란계수들이 체중 감량 이전에 산출된 광산란계수들에 비해 증가했음을 볼 수 있다. 이는 체중 감량으로 인해 지방 세포들의 크기가 감소함으로써 광의 산란율이 증가하고 그에 따라 산란 광의 위상 지연이 증가하였기 때문이다. 여기서, 체중 감량 전후의 광산란계수를 비교함으로써 비만도 변화를 정량적으로 확인할 수 있음을 이해할 수 있다.Comparing Table 1 and Table 2, it can be seen that the light scattering coefficients calculated after weight loss were increased compared to the light scattering coefficients calculated before weight loss. This is because weight loss reduces the size of adipocytes and increases the light scattering rate and thus the phase delay of the scattered light. Here, it can be understood that the change in the degree of obesity can be quantitatively confirmed by comparing the light scattering coefficients before and after the weight loss.

마지막으로, 이전 단계에서 산출된 복수의 광산란계수들에 대해 크로모포어 피팅(chromorphore fitting)을 수행하고 그 수행 결과를 2차원의 시각적 이미지로 표시한다(S50). 이러한 S50 단계는 마이크로프로세서(120)에 의해 수행될 수 있으며, 상기 시각적 이미지는 디스플레이부(150)를 통해 표시될 수 있다.Finally, chromophore fitting is performed on the plurality of light scattering coefficients calculated in the previous step, and the result of the chromophore fitting is displayed as a two-dimensional visual image (S50). The step S50 may be performed by the microprocessor 120, and the visual image may be displayed through the display unit 150. [

도 6에는 전술한 [표 1] 및 [표 2]의 광산란계수들에 대해 크로모포어 피팅(chromorphore fitting) 기법을 적용하여 나타낸 이미지의 예가 도시되어 있다. 이러한 이미지에서 광산란계수가 큰 지점일수록 상대적으로 보다 밝게 표시된다. 체중 감량 이전에 대한 도 6(a)의 이미지와 체중 감량 이후에 대한 도 6(b)의 이미지를 비교하여 살펴보면, 체중 감량 이후의 이미지가 전체적으로 보다 밝게 표시됨을 알 수 있으며 이는 체중 감량 이후에 비만도 지표인 광산란계수가 상대적으로 증가했기 때문이다. 이처럼 광산란계수들을 2차원이 시각적 이미지로 표시함으로써 체중 감량 전후의 비만도 변화를 보다 직관적으로 느끼는 것이 가능해진다.FIG. 6 shows an example of an image obtained by applying a chromorphore fitting technique to the light scattering coefficients of the above-mentioned [Table 1] and [Table 2]. In this image, the larger the light scattering coefficient, the brighter the display is. 6 (a) before weight loss and FIG. 6 (b) after weight loss, it can be seen that the image after weight loss is displayed more brighter overall. This shows that after weight loss, This is because the index of light scattering coefficient has increased relatively. By displaying the light scattering coefficients as a two-dimensional visual image, it becomes possible to more intuitively feel the change in the degree of obesity before and after the weight loss.

이상 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It can be understood that

100 : 광산란 측정을 이용한 비만도 분석 장치
110 : 입력부
120 : 마이크로프로세서
130 : 광조사유닛
140 : 광검출유닛
150 : 디스플레이부
100: Obesity analyzer using light scattering measurement
110: input unit
120: Microprocessor
130: light irradiation unit
140:
150:

Claims (10)

비만도를 분석하고자 하는 신체 부위의 제1 지점에 분석용 광을 조사하는 광조사유닛;
상기 신체 부위의 복수의 제2 지점들에서 상기 분석용 광으로부터 발생된 산란 광을 검출하는 광검출유닛;
상기 신체 부위의 비만도를 나타내는 지표로서, 상기 복수의 제2 지점들에 대해 상기 산란 광의 광산란계수들을 상기 산란 광의 위상 지연에 기초하여 산출하는 마이크로프로세서; 및
상기 광산란계수의 산출 결과를 시각적으로 표시하는 디스플레이부;를 포함하며,
상기 마이크로프로세서는,
상기 복수의 제2 지점들에 대해 산출된 복수의 광산란계수들에 대해 크로모포어 피팅(chromorphore fitting)을 수행하고, 그 수행 결과를 상기 디스플레이부를 통해 표시하는,
광산란 측정을 이용한 비만도 분석 장치.
A light irradiating unit for irradiating analytical light to a first point of a body part to be analyzed for a degree of obesity;
An optical detecting unit for detecting scattered light generated from the analyzing light at a plurality of second points of the body part;
A microprocessor for calculating the light scattering coefficients of the scattered light based on the phase delay of the scattered light with respect to the plurality of second points; And
And a display unit for visually displaying a calculation result of the light scattering coefficient,
The microprocessor,
Performing chromophore fitting on a plurality of light scattering coefficients calculated for the plurality of second points and displaying a result of the chromophore fitting through the display unit,
Obesity analyzer using light scattering measurement.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 마이크로프로세서는 시간 영역에서의 해석 기법, 공간 영역에서의 해석 기법 및 주파수 영역에서의 해석 기법 중에서 어느 하나를 사용하여 상기 광산란계수를 산출하는,
광산란 측정을 이용한 비만도 분석 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the microprocessor calculates the light scattering coefficient using one of an analysis technique in a time domain, an analysis technique in a spatial domain, and an analysis technique in a frequency domain,
Obesity analyzer using light scattering measurement.
광조사유닛을 사용하여 비만도를 분석하고자 하는 신체 부위의 제1 지점에 분석용 광을 조사하는 단계(S20);
광검출유닛을 사용하여 상기 신체 부위의 복수의 제2 지점들에서 상기 분석용 광으로부터 발생된 산란 광을 검출하는 단계(S30);
마이크로프로세서를 사용하여 상기 신체 부위의 비만도를 나타내는 지표로서, 상기 복수의 제2 지점들에 대해 상기 산란 광의 광산란계수들을 상기 산란 광의 위상 지연에 기초하여 산출하는 단계(S40); 및
상기 마이크로프로세서를 사용하여 상기 복수의 제2 지점들에 대해 산출된 복수의 광산란계수들에 대해 크로모포어 피팅(chromorphore fitting)을 수행하고, 그 수행 결과를 디스플레이부 상에 시각적 이미지로 표시하는 단계(S50);를 포함하는,
광산란 측정을 이용한 비만도 분석 방법.
(S20) irradiating analytical light to a first point of a body part to be analyzed for a degree of obesity using a light irradiation unit;
(S30) detecting scattered light generated from the analyzing light at a plurality of second points of the body part using an optical detection unit;
Calculating (S40) based on the phase delay of the scattered light the scattering coefficients of the scattered light with respect to the plurality of second points as an indicator of the degree of obesity of the body part using a microprocessor; And
Performing chromophore fitting on a plurality of light scattering coefficients calculated for the plurality of second points using the microprocessor, and displaying the result of the chromophore fitting as a visual image on the display unit (S50).
Obesity analysis method using light scattering measurement.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제6항에 있어서,
상기 광산란계수의 산출에 적용될 해석 기법으로서, 시간 영역에서의 해석 기법, 공간 영역에서의 해석 기법 및 주파수 영역에서의 해석 기법 중에서 어느 하나를 선택하는 단계(S10)를 더 포함하는,
광산란 측정을 이용한 비만도 분석 방법.
The method according to claim 6,
Further comprising a step (S10) of selecting any one of an analysis technique in a time domain, an analysis technique in a spatial domain, and an analysis technique in a frequency domain as an analysis technique to be applied to the calculation of the light scattering coefficient,
Obesity analysis method using light scattering measurement.
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