KR101736344B1 - 피부 정보 측정기 - Google Patents

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KR101736344B1 KR1020160011517A KR20160011517A KR101736344B1 KR 101736344 B1 KR101736344 B1 KR 101736344B1 KR 1020160011517 A KR1020160011517 A KR 1020160011517A KR 20160011517 A KR20160011517 A KR 20160011517A KR 101736344 B1 KR101736344 B1 KR 101736344B1
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Abstract

본 발명의 실시예들에 따른 피부 정보 측정기는 제1 및 제2 입력 단자들 및 출력 단자를 포함하고, 호스트 장치의 오디오 입출력 포트에 연결 가능한 커넥터와, 상기 제1 및 제2 입력 단자들을 통해 상기 호스트 장치로부터 수신한 제1 및 제2 구동 신호들이 피측정자의 신체 부위들에 인가되도록 상기 피측정자의 피부에 접촉할 수 있는 형태로 형성되는 제1 및 제2 접촉 단자들과, 상기 제1 및 제2 구동 신호들이 인가된 상기 피측정자의 신체 부위들의 임피던스 정보를 얻기 위한 전압 신호를 추출할 수 있도록 상기 피부에 접촉할 수 있는 형태로 형성되고, 추출된 상기 전압 신호를 출력 단자로 출력하도록 구성된 제3 접촉 단자를 포함하고, 상기 제1 및 제2 구동 신호들이 제1 주파수인 경우 상기 임피던스 정보로부터 피부 수분 정보를 측정하고, 상기 제1 및 제2 구동 신호들이 상기 제1 주파수보다 큰 제2 주파수인 경우 상기 임피던스 정보로부터 국부적인 지방 정보를 측정한다.

Description

피부 정보 측정기{Apparatus for measuring skin information}
본 발명은 바이오 전자 장치에 관한 것으로서, 특히 호스트 장치에 연결 가능한 휴대용 피부 정보 측정기에 관한 것이다.
일반적으로 피부와 관련된 신체 정보는 생체 전기저항 분석법(Bioelectrical Impedance Analysis, BIA) 방식으로 수행될 수 있다. BIA 방식은 생체 조직의 전기적 임피던스를 측정하는 것이고, 피부 정보는 임피던스로부터 추정될 수 있다. 기존의 여러 연구들에서, 체중, 키, 성별, 연령 등의 정보와, 측정된 임피던스로부터 피부 수분량을 추정하는 공식들은 다양하게 제안되어 왔다. 따라서, 사용되는 주파수와 전류의 크기는 다양할 수 있다.
한편, 교류 전류를 인가하는 전극과 임피던스를 측정하기 위한 전극을 분리한 4 전극 방식이 교류 전류의 인가와 임피던스 측정을 하나의 전극에서 수행하는 2 전극 방식보다 노이즈가 적기 때문에 좀 더 널리 이용된다.
스마트 기기를 이용하여 체성분 측정을 수행하는 방법이 있다. 하지만 이러한 선행기술은 피부 측정기가 생체에 인가할 교류 전류의 생성 및 임피던스의 측정을 모두 수행하므로 접속 확인, 교류 전류의 생성과 임피던스 측정, 체성분 지수 산출, 데이터 출력과 변조 및 그 밖의 동작 제어를 수행하도록 설계되어야 하고, 스마트 기기는 단순히 체성분 측정기로부터 측정 데이터를 전송받아 사용자에게 표시하거나 체성분 측정기에 전원을 공급하는 역할을 할 뿐이다.
공개특허공보 제10-2013-0104880호(2013.09.25.) 공개특허공보 제10-2004-0006331호(2004.01.24.) 등록특허공보 제10-1578375호(2015.12.17.)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 별도의 전원 장치를 갖지 않고 호스트 장치의 오디오 입출력 포트에 연결할 수 있는 피부 정보 측정기를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 피부 정보 측정기는 제1 및 제2 입력 단자들 및 출력 단자를 포함하고, 호스트 장치의 오디오 입출력 포트에 연결 가능한 커넥터와, 상기 제1 및 제2 입력 단자들을 통해 상기 호스트 장치로부터 수신한 제1 및 제2 구동 신호들이 피측정자의 신체 부위들에 인가되도록 상기 피측정자의 피부에 접촉할 수 있는 형태로 형성되는 제1 및 제2 접촉 단자들과, 상기 제1 및 제2 구동 신호들이 인가된 상기 피측정자의 신체 부위들의 임피던스 정보를 얻기 위한 전압 신호를 추출할 수 있도록 상기 피부에 접촉할 수 있는 형태로 형성되고, 추출된 상기 전압 신호를 상기 출력 단자에 출력하도록 구성된 제3 접촉 단자를 포함하고, 상기 제1 및 제2 구동 신호들이 제1 주파수인 경우 상기 임피던스 정보로부터 피부 수분 정보를 측정하고, 상기 제1 및 제2 구동 신호들이 상기 제1 주파수보다 큰 제2 주파수인 경우 상기 임피던스 정보로부터 국부적인 지방 정보를 측정한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 주파수는 100 ~ 1000 Hz 범위이고, 상기 제2 주파수는 10 ~ 20 kHz 범위일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 접촉 단자와 상기 제3 접촉 단자 사이의 거리는 상기 제2 접촉 단자와 상기 제3 접촉 단자 사이의 거리보다 작을 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 피부 정보 측정기는 상기 제1 구동 신호를 상기 제1 접촉 단자로 전달하면서 또한 상기 커넥터와 상기 제1 접촉 단자 사이의 전기적 절연을 제공하는 제1 아날로그 신호 절연부, 및 상기 제2 구동 신호를 상기 제2 접촉 단자로 전달하면서 또한 상기 커넥터와 상기 제2 접촉 단자 사이의 전기적 절연을 제공하는 제2 아날로그 신호 절연부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 피부 정보 측정기는 상기 전압 신호를 상기 출력 단자로 전달하도록 상기 제3 접촉 단자와 상기 출력 단자 사이에 접속된 커플링 소자를 더 포함하는 더 포함할 수 있다. 나아가, 상기 커플링 소자는 상기 전압 신호를 상기 출력 단자로 전달하면서 또한 상기 커넥터와 상기 제3 접촉 단자 사이의 전기적 절연을 제공하도록 트랜스포머를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 커넥터는 접지 단자를 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 입력 단자들은 상기 오디오 입출력 포트의 제1 및 제2 오디오 단자들에 연결 가능하고, 상기 출력 단자는 상기 오디오 입출력 포트의 마이크로폰 단자에 연결 가능하고, 상기 접지 단자는 상기 오디오 입출력 포트의 접지 단자에 연결 가능하다.
본 발명의 실시예들에 따른 피부 정보 측정기에 따르면, 모바일 단말기와 같은 호스트 장치가 오디오 입출력 포트를 통해 피부 정보 측정을 위한 교류 전류를 상기 피부 정보 측정기에 직접 출력할 수 있고, 신체에서 측정되는 아날로그 교류 전압 신호를 호스트 장치의 오디오 입출력 포트를 통해 직접 수신할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 피부 정보 측정기는 수동 회로부만으로 구현될 수 있고 별도의 측정 제어 기능이나 디지털 통신 기능이 전혀 필요하지 않으므로 매우 간단하고 저렴하게 제조될 수 있고 사용자들이 쉽게 소지할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 피부 정보 측정기를 이용한 모바일 피부 정보 측정 시스템을 예시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 피부 정보 측정기를 이용한 모바일 피부 정보 측정 시스템을 등가적으로 예시한 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 피부 정보 측정기의 사용 방법을 예시한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 피부 정보 측정기를 이용한 모바일 피부 정보 측정 시스템을 예시한 블록도이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 피부 정보 측정기를 이용한 모바일 피부 정보 측정 시스템(10)을 예시한 블록도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 피부 정보 측정기를 이용한 모바일 피부 정보 측정 시스템을 등가적으로 예시한 회로도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 모바일 피부 정보 측정 시스템(10)은 호스트 장치(11) 및 피부 정보 측정기(12)를 포함한다.
호스트 장치(11)는 소정의 정보 처리 기능과 오디오 신호 처리 기능을 수행할 수 있는 연산 능력을 가지며, 적어도 1 채널의 오디오 입력을 위한 마이크로폰 단자(MIC)와 적어도 1 채널의, 예를 들어, 2 채널의 오디오 출력을 위한 제1 및 제2 오디오 단자들(SPK1, SPK2) 및 접지 단자(GND)를 가질 수 있다. 이때, 제1 및 제2 오디오 단자들(SPK1, SPK2)은 제1 및 제2 스피커 단자들이라고 지칭할 수 있다. 예를 들어, 호스트 장치(11)는 스마트폰 또는 스마트패드 등의 스마트 장치일 수 있다. 다른 예를 들어, 호스트 장치(11)는 웨어러블 디바이스일 수 있다.
좀더 구체적으로 호스트 장치(11)는 오디오 출력 구동부(111), 아날로그 디지털 변환부(ADC)(112), 피부 정보 분석부(113) 및 오디오 입출력 포트(114)를 포함할 수 있다.
오디오 출력 구동부(111)는 제1 구동 신호(ELC1)를 생성하여 오디오 입출력 포트(114)의 제1 오디오 단자(SPK1)를 통해 출력할 수 있다. 실시예에 따라, 오디오 출력 구동부(111)는 추가적으로 제2 구동 신호(ELC2)를 생성하여 오디오 입출력 포트(114)의 제2 오디오 단자(SPK2)를 통해 출력할 수 있다.
제1 및 제2 구동 신호들(ELC1, ELC2)은 아날로그 교류 전압 신호로서 피부 정보 측정기(12)의 제1 및 제2 접촉 단자들(124, 125)을 통해 신체에 인가될 수 있다.
아날로그 디지털 변환부(112)는 마이크로폰 단자(MIC)를 통해 수신된 마이크로폰 단자 신호(MIC_OUT)의 전압 신호의 교류 성분의 파형을 디지털 변환한 디지털 변환 신호를 생성한다.
아날로그 디지털 변환부(112)가 마이크로폰 단자(MIC)를 통해 수신하는 마이크로폰 단자 신호(MIC_OUT)는 피부 정보 측정기(12)의 제1 및 제2 측정 단자들(126, 127)에서 추출되는 교류 전압에 기초하는 아날로그 전압 신호로서, 직류 성분이 포함된다.
통상적인 마이크로폰 장치는 전자석 코일에 연결된 다이어프램(diaphpragm)을 이용하는 다이나믹 마이크로폰과, 백플레이트(backplate) 및 다이어프램을 이용하는 콘덴서 마이크로폰으로 크게 나뉠 수 있다. 이 중에서 다이나믹 마이크로폰은 성능이 뛰어나고 감도가 높지만 비싸기 때문에 전문가용으로 주로 사용되고, 대중적으로는 콘덴서 마이크로폰 방식이 주로 이용된다. 통상적으로 스마트폰과 같은 모바일 장치에도 콘덴서 마이크로폰이 이용된다.
콘덴서 마이크로폰의 백플레이트와 다이어프램 사이에 소정의 전하량을 유지하면서 다이어프램이 음향에 따라 진동하면 백플레이트와 다이어프램 사이의 커패시턴스가 가변하면서 발생하는 전압 변화, 즉 교류 신호(AC)를 이용하여 음향 신호를 생성하기 때문에, 기본적으로 약간의 직류(DC) 전압을 인가하여야 한다.
하지만, 아날로그 디지털 변환부(112)는 이러한 기본적으로 인가되는 마이크로폰 구동 전압의 영향을 커플링 커패시터를 통해 제거할 수 있다.
피부 정보 분석부(113)는 디지털 변환 신호로부터 생체 임피던스를 측정하고, 측정된 생체 임피던스와 입력된 사용자의 신장, 체중, 연령, 성별 등의 정보에 기초하여 소정의 피부 정보 분석 알고리즘에 따라 사용자의 피부 정보를 분석할 수 있다.
피부 정보 측정기(12)를 호스트 장치(11)에 전기적으로 연결하기 위한 오디오 입출력 포트(114)는 적어도 1 채널의 오디오 입력을 위한 마이크로폰 단자(MIC)와 적어도 1 채널의 오디오 출력을 위한 제1 및 제2 오디오 단자들(SPK1, SPK2) 및 접지 단자(GND)를 가질 수 있다.
실시예에 따라, 오디오 입출력 포트(114)는 예를 들어 1 채널의 오디오 입력을 위한 마이크로폰 단자(MIC)와 2 채널의 오디오 출력을 위한 제1 및 제2 오디오 단자들(SPK1, SPK2) 및 접지 단자(GND)를 위한 네 개의 접점을 가지는 3.5 mm TRRS(tip, ring, ring and sleeve) 커넥터에 상응하는 형태의 하나의 소켓으로 구현될 수 있다.
실시예에 따라, 오디오 입출력 포트(114)는 예를 들어 1 채널의 오디오 입력을 위한 마이크로폰 단자(MIC)와 1 채널의 오디오 출력을 위한 제1 오디오 단자(SPK1) 및 접지 단자(GND)를 위한 3 개의 접점을 가지는 3.5 mm TRS(tip, ring and sleeve) 커넥터에 상응하는 형태의 하나의 소켓으로 구현될 수 있다.
실시예에 따라, 오디오 입출력 포트(114)는 물리적으로 분리된 두 개의 소켓들로 구현될 수 있다. 이 경우에 오디오 입출력 포트(114)는 예를 들어 제1 및 제2 오디오 단자들(SPK1, SPK2)에 관하여는 세 개의 접점을 가지는 3.5 mm TRS(tip, ring and sleeve) 커넥터에 상응하는 소켓으로 구현될 수 있고, 마이크로폰 단자(MIC)에 관하여는 두 개의 접점을 가지는 3.5 mm TS(tip and sleeve) 커넥터에 상응하는 소켓으로 구현될 수 있다.
실시예에 따라, 오디오 입출력 포트(114)는 물리적으로 분리된 두 개의 소켓으로 구현될 수 있다. 이 경우에 오디오 입출력 포트(114)는 예를 들어 제1 오디오 단자(SPK1)와 마이크로폰 단자(MIC)에 관하여 각각 두 개의 접점을 가지는 3.5 mm TS(tip and sleeve) 커넥터에 상응하는 소켓들로써 구현될 수 있다.
피부 정보 측정기(12)는 호스트 장치(11)로부터 수신한 제1 및 제2 구동 신호들(ELC1, ELC2)을 피측정자의 신체 부위들에 각각 인가하고, 피측정자의 신체 부위들의 임피던스 정보를 얻기 위한 전압 신호를 검출하여 호스트 장치(11)로, 궁극적으로는 피부 정보 분석부(113)로, 전달할 수 있다.
피부 정보 측정기(12)는 호스트 장치(11)의 오디오 입출력 포트(114)에 연결 가능한 커넥터(121), 제1 아날로그 신호 절연부(analog signal isolator)(122), 제2 아날로그 신호 절연부(123), 제1 접촉 단자(124), 제2 접촉 단자(125), 제3 접촉 단자(126), 커플링 소자들(128a, 128b)을 포함할 수 있다.
커넥터(121)는 제1 및 제2 입력 단자들 및 출력 단자를 포함하고, 선택적으로 접지 단자를 더 포함할 수 있다. 제1 및 제2 입력 단자들은 오디오 입출력 포트(114)의 제1 및 제2 오디오 단자들(SPK1, SPK2)에 연결 가능하고, 출력 단자는 오디오 입출력 포트(114)의 마이크로폰 단자(MIC)에 연결 가능하며, 접지 단자는 오디오 입출력 포트(114)의 접지 단자(GND)에 연결 가능하다.
좀 더 구체적으로, 피부 정보 측정기(12)의 커넥터(121)는 예를 들어 네 개의 접점을 가지는 하나의 3.5 mm TRRS 커넥터이거나, 세 개의 접점을 가지는 3.5 mm TRS 커넥터 및 두 개의 접점을 가지는 3.5 mm TS 커넥터의 조합일 수 있다.
제1 아날로그 신호 절연부(122)는 커넥터(121)의 제1 오디오 단자(SKP1)로부터 제공되는 아날로그 전압 신호인 제1 구동 신호(ELC1)를 제1 접촉 단자(124)로 그대로 전달하면서, 한편으로는 오디오 출력 구동부(111)가 제1 접촉 단자(124)의 전기적 상태로부터 전기적인 영향을 받지 않도록, 커넥터(121)의 제1 오디오 단자(SKP1)와 제1 접촉 단자(124) 사이에 전기적인 절연을 제공할 수 있다.
마찬가지로 제2 아날로그 신호 절연부(123)는 커넥터(121)의 제2 오디오 단자(SKP2)로부터 제공되는 아날로그 전압 신호인 제2 구동 신호(ELC2)를 제2 접촉 단자(125)로 그대로 전달하면서, 한편으로는 오디오 출력 구동부(111)가 제2 접촉 단자(125)의 전기적 상태로부터 전기적인 영향을 받지 않도록, 커넥터(121)의 제2 오디오 단자(SKP2)와 제2 접촉 단자(125) 사이에 전기적인 절연을 제공할 수 있다.
제1 및 제2 아날로그 신호 절연부들(122, 123)은 예를 들어 1:1 트랜스포머로 구현될 수 있다.
제1 및 제2 접촉 단자들(124, 125)은 제1 및 제2 입력 단자들을 통해 호스트 장치(11)로부터 수신한 제1 및 제2 구동 신호들(ELC1, ELC2)이 피측정자의 신체 부위들에 인가되도록 피측정자의 피부에 접촉할 수 있는 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 접촉 단자들(124, 125)은 각각 제1 및 제2 아날로그 신호 절연부들(122, 123)을 통해 전달되는 아날로그 전압 신호인 제1 및 제2 구동 신호들(ELC1, ELC2)이 피측정자의 신체부위에 전달되도록 피부 상에 접촉될 수 있다.
제3 접촉 단자(126)는 제1 및 제2 구동 신호들(ELC1, ELC2)이 인가된 제1 및 제2 신체 부위의 전압 신호, 즉, 제1 및 제2 접촉 단자들(124, 125)의 접촉점들과 제3 접촉 단자(126) 사이의 신체 부위들 사이에서 나타나는 아날로그 전압 신호를 추출할 수 있도록 피부에 접촉할 수 있는 형태로 형성되고, 추출된 전압 신호를 출력 단자로 출력하도록 구성될 수 있다.
커플링 소자들(128a, 128b)은 추출된 전압 신호를 커넥터(121)의 출력 단자로 전달하도록 제3 접촉 단자(126)와 출력 단자 사이에 접속될 수 있다. 예를 들어, 커플링 소자(128a)는 저항을 포함하고, 커플링 소자(128b)는 추출된 전압 신호를 출력 단자로 전달하면서 또한 커넥터(121)와 제3 접촉 단자(126) 사이의 전기적 절연을 제공하도록 트랜스포머를 포함하도록 구성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 모바일 피부 정보 측정 시스템의 등가 회로(20)는 신체 임피던스(ZBODY), 제1 구동 신호(ELC1)를 출력하는 전압원(V_ELC1), 제2 구동 신호(ELC2)를 출력하는 전압원(V_ELC2), 제1 및 제2 접촉 단자들(122, 123)과 등가 접촉 저항들(R), 커플링 소자들(128a, 128b)의 임피던스들로 표현될 수 있다.
제1 및 제2 구동 신호들(ELC1, ELC2)과, 제1 및 제2 접촉 단자들(122, 123)과 등가 접촉 저항들(R), 커플링 소자들(128a, 128b)의 임피던스들은 모두 알고 있는 값이거나 제어되는 값이므로, 아날로그 디지털 변환부(112)에서 검출된 마이크로폰 단자 신호(MIC_OUT)의 교류 성분의 파형으로부터 소정의 회로 해석을 통해 신체 임피던스(ZBODY)가 결정될 수 있다.
피부의 접촉 저항(R)은 피부의 상태와 접촉 면적에 따라 변할 수 있다. 먼저 동 위상인 제1 및 제2 단자 구동 신호들(ELC1, ELC2)을 인가할 경우에, 출력되는 마이크로폰 단자 신호(MIC_OUT)로부터 측정되는 제1 임피던스는 신체 임피던스(ZBODY)를 제외한 임피던스이다.
이어서, 서로 반대 위상의 제1 및 제2 단자 구동 신호들(ELC1, ELC2)을 인가할 경우에, 출력되는 마이크로폰 단자 신호(MIC_OUT)로부터 측정되는 제2 임피던스는 신체 임피던스(ZBODY)와 접촉 저항(R)을 포함한 임피던스이다. 이에 따라, 제1 및 제2 임피던스 값들 사이의 차이에 의하여 신체 임피던스(ZBODY)가 결정될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 피부 정보 측정기의 사용 방법을 예시한 개략도이다.
도 3을 참조하면, 피측정자의 피부(50)는 최상층으로부터 각질층(52), 표피층(54), 진피층(56) 및 피하 지방층(58)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 접촉 단자들(124, 125, 126)은 피부(50)의 각질층(52) 상에 접촉될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 접촉 단자들(124, 125)이 각질층(52)에 접촉되고, 제1 및 제2 접촉 단자들(124, 125) 사이의 각질층(52)에 제3 접촉 단자(126)가 접촉될 수 있다.
한편, 제1 접촉 단자(124)와 제3 접촉 단자(126) 사이의 거리는 제2 접촉 단자(125)와 제3 접촉 단자(126) 사이의 거리보다 작을 수 있다. 이 경우, 제1 접촉 단자(124)와 제3 접촉 단자(126) 사이에서는 단거리 전도성에 따른 정보를 얻을 수 있고, 제2 접촉 단자(125)와 제3 접촉 단자(126) 사이에서는 상대적으로 원거리 전도성에 따른 정보를 얻을 수 있다.
제1 및 제2 오디오 단자들(SPK1, SPK2)을 통한 제1 및 제2 채널(Channel 1, Channel 2)을 통한 제1 및 제2 구동 신호들(ELC1, ELC2)은 그 주파수 대역에 따라서 각질층(52), 표피층(54), 진피층(56), 및 피하 지방층(58)을 각각 거쳐서 제3 접촉 단자(126)를 통해서 마이크로폰(microphone) 단자로 전달될 수 있다.
예를 들어, 제1 및 제2 구동 신호들(ELC1, ELC2)의 주파수 범위에 따라서 신호의 피부(50) 내 침투 깊이가 달라질 수 있고, 이에 따라 얻을 수 있는 정보가 달라질 수 있다. 즉, 피부(50)의 깊숙이 위치한 피하 지방층(58)의 정보를 얻기 위해서는 고주파의 신호가 필요하고, 피부 수분의 정보를 얻기 위해서는 저주파의 신호로도 가능하게 된다.
예를 들어, 제1 및 제2 구동 신호들(ELC1, ELC2)이 저주파(제1 주파수)인 경우, 피부의 임피던스 정보로부터 피부 수분(skin hydration) 정보를 측정할 수 있고, 고주파(제2 주파수)인 경우 피부의 임피던스 정보로부터 국부적인 지방(local body fat) 정보를 측정할 수 있게 된다. 예를 들어, 제1 주파수는 100 ~ 1000 Hz 범위이고, 제2 주파수는 제1 주파수보다 큰 10 ~ 20 kHz 범위일 수 있다.
이에 따르면, 피부 정보 측정기(12)를 이용하여 피부의 깊이에 따른 정보, 예컨대 피부 수분 정보와 국부적인 지방 정보를 얻을 수 있게 된다.
본 실시예에 따른 모바일 피부 정보 측정 시스템 구동 방법은 예를 들어, 도 1의 호스트 장치(11)에서 시계열적으로 수행되는 아래의 단계들을 포함할 수 있다.
호스트 장치(11)는 피부 정보 측정기(12)가 호스트 장치(11)에 연결되었는지 판정한다. 구체적으로, 호스트 장치(11)는 호스트 장치(11)의 제1 및 제2 오디오 단자들(SPK1, SPK2) 및 마이크로폰 단자(MIC)에 피부 정보 측정기(12)의 커넥터(121)가 연결되었는지 여부를 판정한다.
피부 정보 측정기(12)의 커넥터(121)가 연결되었다면, 호스트 장치(11)가, 피측정자의 신체 데이터, 예를 들어, 신장, 체중, 연령, 성별 등의 데이터를 입력받고, 피부 정보 분석 프로세스를 준비한다.
호스트 장치(11)가, 소정의 주파수, 위상 및 크기의 제1 및 제2 구동 신호들(ELC1, ELC2)을 생성하여, 제1 및 제2 오디오 단자들(SPK1, SPK2)을 통해 피부 정보 측정기(12)에 제공한다. 구체적으로, 호스트 장치(11)는 생성된 제1 및 제2 구동 신호들(ELC1, ELC2)를 각각 제1 및 제2 오디오 단자들(SPK1, SPK2), 커넥터(121), 제1 및 제2 아날로그 신호 절연부들(122, 123), 제1 및 제2 접촉 단자들(124, 125)을 통해 피측정자의 피부에 인가한다.
호스트 장치(11)가, 마이크로폰 단자(MIC)를 통해 피부 정보 측정기(12)로부터 전압 신호를 수신한다. 구체적으로, 호스트 장치(11)는 제3 접촉 단자(126)에서 출력되는 전압 신호를 커넥터(121)와 마이크로폰 단자(MIC)를 통해 수신한다.
호스트 장치(11)가, 수신된 전압 신호의 교류 성분의 파형, 제1 및 제2 구동 신호들(ELC1, ELC2), 피부 정보 측정기(12)의 등가 회로 해석을 통해 신체 임피던스(ZBODY)를 결정한다.
호스트 장치(11)가, 결정된 신체 임피던스(ZBODY)와 피측정자의 신체 데이터를 기초로 피부 정보를 분석한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 피부 정보 측정기를 이용한 모바일 피부 정보 측정 시스템을 예시한 개념도이다. 도 4를 참조하면, 피부와 접촉하는 서로 거리가 다른 두 단자들의 임피던스 차이로부터 신체 임피던스(ZBODY)를 계산할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3 접촉 단자들(124, 125, 126)과 커넥터(21) 사이에는 트랜스포머 대신에 저항과 커패시터의 병렬 구조의 커플링 소자가 개재될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10 모바일 피부 정보 측정 시스템
11 호스트 장치
111 오디오 출력 구동부
112 아날로그 디지털 변환부(ADC)
113 피부 수분 분석부
114 오디오 입출력 포트
12 피부 측정기
121 커넥터
122 제1 아날로그 신호 절연부
123 제2 아날로그 신호 절연부
124 제1 접촉 단자
125 제2 접촉 단자
126 제3 접촉 단자
128a, 128b 커플링 커패시터

Claims (8)

  1. 제1 및 제2 입력 단자들 및 출력 단자를 포함하고, 호스트 장치의 오디오 입출력 포트에 연결 가능한 커넥터;
    상기 제1 및 제2 입력 단자들을 통해 상기 호스트 장치로부터 수신한 제1 및 제2 구동 신호들이 피측정자의 신체 부위들에 인가되도록 상기 피측정자의 피부에 접촉할 수 있는 형태로 형성되는 제1 및 제2 접촉 단자들; 및
    상기 제1 및 제2 구동 신호들이 인가된 상기 피측정자의 신체 부위들의 임피던스 정보를 얻기 위한 전압 신호를 추출할 수 있도록 상기 피부에 접촉할 수 있는 형태로 형성되고, 추출된 상기 전압 신호를 상기 출력 단자에 출력하도록 구성된 제3 접촉 단자를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 구동 신호들이 제1 주파수인 경우 상기 임피던스 정보로부터 피부 수분 정보를 측정하고, 상기 제1 및 제2 구동 신호들이 상기 제1 주파수보다 큰 제2 주파수인 경우 상기 임피던스 정보로부터 국부적인 지방 정보를 측정하고,
    상기 제2 주파수는 상기 제1 주파수보다 크고,
    상기 제1 접촉 단자와 상기 제3 접촉 단자 사이의 거리는 상기 제2 접촉 단자와 상기 제3 접촉 단자 사이의 거리보다 작도록, 상기 제3 접촉 단자가 상기 제1 접촉 단자와 상기 제2 접촉 단자의 사이에 배치됨에 따라, 상기 제1 접촉 단자와 상기 제3 접촉 단자 사이에서는 단거리 전도성에 따른 정보를 제공하고, 상기 제2 접촉 단자와 상기 제3 접촉 단자 사이에서는 원거리 전도성에 따른 정보를 제공하고, 상기 단거리 전도성에 따른 정보와 상기 원거리 전도성에 따른 정보는 함께 제공되는, 피부 정보 측정기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 주파수는 100 ~ 1000 Hz 범위이고, 상기 제2 주파수는 10 ~ 20 kHz 범위인, 피부 정보 측정기.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 구동 신호를 상기 제1 접촉 단자로 전달하면서 또한 상기 커넥터와 상기 제1 접촉 단자 사이의 전기적 절연을 제공하는 제1 아날로그 신호 절연부; 및
    상기 제2 구동 신호를 상기 제2 접촉 단자로 전달하면서 또한 상기 커넥터와 상기 제2 접촉 단자 사이의 전기적 절연을 제공하는 제2 아날로그 신호 절연부를 더 포함하는, 피부 정보 측정기.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 아날로그 신호 절연부들은 트랜스포머로 구현되는, 피부 정보 측정기.
  6. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 전압 신호를 상기 출력 단자로 전달하도록 상기 제3 접촉 단자와 상기 출력 단자 사이에 접속된 커플링 소자를 더 포함하는, 피부 정보 측정기.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 커플링 소자는 상기 전압 신호를 상기 출력 단자로 전달하면서 또한 상기 커넥터와 상기 제3 접촉 단자 사이의 전기적 절연을 제공하도록 트랜스포머를 포함하는, 피부 정보 측정기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 커넥터는 접지 단자를 더 포함하고,
    상기 제1 및 제2 입력 단자들은 상기 오디오 입출력 포트의 제1 및 제2 오디오 단자들에 연결 가능하고,
    상기 출력 단자는 상기 오디오 입출력 포트의 마이크로폰 단자에 연결 가능하고,
    상기 접지 단자는 상기 오디오 입출력 포트의 접지 단자에 연결 가능한, 피부 정보 측정기.
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