KR102005312B1 - 자동 이득 조절 기능을 가진 체성분 측정 장치 및 방법 - Google Patents

자동 이득 조절 기능을 가진 체성분 측정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동 이득 조절 기능을 가진 체성분 측정 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 체성분 분석을 위해 다파장 광원부로부터 피부조직을 향해 복수 파장의 근적외선을 조사하고 다파장 광원부와 가장 거리가 먼 제 3 포토다이오드의 이득을 측정하고 이를 기초로 다파장 광원부의 출력을 조절함으로써 다중 거리 포토다이오드의 신호 이득을 자동 조절할 수 있는, 자동 이득 조절 기능을 가진 체성분 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

자동 이득 조절 기능을 가진 체성분 측정 장치 및 방법{BODY COMPOSITION MEASURING APPARATUS WITH AUTOMATIC GAIN CONTROL FUNCTION AND METHOD THEREOF}
본 발명은 자동 이득 조절 기능을 가진 체성분 측정 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 체성분 분석을 위해 다파장 광원부로부터 피부조직을 향해 복수 파장의 근적외선을 조사하고 각 포토다이오드의 출력 파형의 진폭을 측정하고 이를 기초로 다파장 광원부의 광 출력 세기와 수신부의 이득을 조절함으로써 다중 거리 체성분 측정 장치의 신호 이득을 자동으로 조절할 수 있는, 자동 이득 조절 기능을 가진 체성분 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
비만은 고혈압, 뇌출혈, 심장질환, 호흡곤란, 암 등의 발병 위험을 증가시키는 중요한 인자로 전세계적인 산업화와 경제발전으로 비만인구는 증가 추세이다. 비만의 진단을 위해 체지방량을 측정하여 평가하는 것이 가장 정확한 방법이지만 실제 체지방량을 정확히 측정하기는 어려운 것이 현실이다. 따라서 종래의 체지방량을 측정하는 기술은 주로 간접 측정방식으로 평가하게 되며, 그 중 많이 사용하는 방법이 체중과 키를 이용하여 비만을 분석하는 체질량지수(BMI; Body Mass Index)를 이용하는 방법이다. 체질량지수를 이용하는 방법은 체중과 키의 관계로 계산되는 체질량지수를 구하여 구해진 체질량지수에 따라 비만도를 설정하는 방법이다. 체질량지수는 보편적으로 사용하는 비만을 평가하는 평가지수이지만 근육량, 유전적 원인, 개인적 차이를 반영하지 못하기 때문에 정확한 자료로는 사용되지 못하는 문제점이 있다.
한편, 체질량지수는 자신의 몸무게(kg)를 키의 제곱(㎡)으로 나눈 값으로 구할 수 있다. 체질량 지수는 서양인 젊은이에 맞추어 측정되는 값이므로 서양인, 젊은이에게 잘 맞으며, 동양인이나 노인에게는 다소 맞지 않을 수도 있다. 예컨대, 노인층에는 약간 살찐 정도인 체질량지수(BMI) 25~30(전비만) 내외가 적당하다는 주장이 설득력을 가진다. 따라서 체질량지수를 이용한 비만도로 건강을 설명하는 것은 연령층 및 개인적인 차이에 따라 모순이 발생할 수 있다.
또한 비만 진단을 위해 현재 많이 사용되고 있는 임피던스 측정법은 피측정자가 장비 위에 올라선 후 손과 발에 낮은 교류 전류를 통과시켜 주파수에 따라 일정한 저항이 발생하는 원리를 이용하여 체지방량을 측정한다. 그러나 이는 전류가 통하는 체수분을 측정한 다음 체지방량을 간접 추정하는 방식이므로 측정 상태에 따라 정확도나 재현성이 떨어진다.
한편, 전문적인 의료수준의 체지방량 분석법으로는 DXA(이중에너지 X-선 흡수법), 자기공명영상, 컴퓨터단층촬영 및 초음파 등이 있다. 이러한 장비 및 이를 이용한 기술들은 매우 정밀한 측정이 가능하므로 현대의 질병을 치료하거나 체지방을 정확하게 측정하는데 사용될 수 있다. 그러나 앞서 언급한 자기공명영상, 컴퓨터단층촬영 및 전자방출 단층촬영 등과 같은 기술을 이용한 장비들은 고가이며, 장비의 크기도 커서 질병의 이와 같은 장비를 이용한 조기 진단을 위해서는 종합병원 또는 대학병원과 같이 큰 병원을 내원하여야만 이와 같은 장비들의 도움을 받을 수 있다. 따라서 이와 같은 장비들을 이용하는 경우에 진료비가 크게 증가하고 개인이 쉽게 사용할 수 없다는 문제점이 있다.
국내 특허 출원 2017-0156348호(이하, 선행 기술이라 함)에는 신진대사 모니터링 기반 체지방 분해 장치 및 체지방 분해용 착용 장치가 개시되어 있다. 이 신진대사 모니터링 기반 체지방 분해 장치 및 체지방 분해용 착용 장치는 광원을 조사하여 체지방을 제거하는 경우 신체 부위별 피하지방두께와 신진대사를 측정하고, 피하지방 또는 내장지방의 감소 목표에 따라 광원의 세기와 파장을 가변하여 조사하는 것에 의해 내장지방과 복부피하지방을 선택 효율적으로 제거할 수 있도록 하는 구성을 가지고 있다.
그러나 이와 같은 선행기술은 레이저 다이오드의 온도가 올라갈 경우 출력 파워가 떨어지게 되거나 피부색 또는 피부상태에 따라 포토다이오드에서 수신되는 광의 세기가 낮아서 수신부에서 출력되는 신호의 진폭이 너무 작게 되면 정밀한 측정이 어렵다는 문제점이 있었다.
국내 특허 출원 2017-0156348호(출원일:2017.11.22)
본 발명은 상술한 종래 기술들의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 피부조직에 다파장의 근적외선을 조사하여 피부조직으로부터 확산 또는 산란되는 광을 검출하는 방법에 있어 광원의 광 출력 세기를 조절하거나 다중 거리 포토다이오드의 신호 이득을 자동 조절함으로써 정밀한 측정을 가능하게 하는, 자동 이득 조절 기능을 가진 체성분 측정 장치 및 방법을 제공하는 데에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시형태에 의한, 자동 이득 조절 기능을 가진 체성분 측정 장치는 운전조건을 설정하도록 구성된 운전 조건 설정부; 체성분을 측정하기 위해 피부조직에 다파장의 근적외선을 조사하기 위한 복수의 레이저다이오드로 구성된 다파장 광원부; 상기 피부조직에서 확산 또는 산란되는 광을 피부조직 깊이에 따라 검출하기 위해 상기 다파장 광원부로부터 특정 간격을 두고 순차적으로 멀어지도록 배치된 복수개의 포토다이오드를 포함하는 다중 거리 포토다이오드; 상기 다파장 광원부에 구동전원을 인가함과 아울러 상기 다파장 광원부의 동작을 제어하도록 구성된 광원 구동부; 상기 광원 구동부의 구동전원에 특정 주파수의 변조신호를 입력시킴과 아울러, 입력되는 광 검출신호를 필터링하여 상기 특정 주파수의 광 검출신호만 획득하여 증폭시키도록 구성된 필터링 및 증폭부; 및 상기 필터링 및 증폭부에서 상기 특정 주파수의 광 검출신호를 입력받아 광학적인 특성을 측정하고 광 산란 계수 및 광 흡수 계수를 산출하여 체성분 분석 단말기에 제공함과 아울러 상기 광원 구동부와 상기 필터링 및 증폭부를 구동하기 위한 제어 신호를 출력하도록 구성된 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 실시예에 의한, 자동 이득 조절 기능을 가진 체성분 측정 장치에 있어서, 상기 복수개의 포토다이오드는 제 1, 2, 3 포토다이오드일 수 있다.
상기 실시예에 의한, 자동 이득 조절 기능을 가진 체성분 측정 장치는 상기 다중 거리 포토다이오드에서 광 검출신호를 입력받아 순차적으로 스위칭하는 다중화기; 및 상기 광 검출신호를 설정 레벨로 증폭시키도록 구성된 검출광 증폭부를 더 포함할 수 있다.
상기 실시예에 의한, 자동 이득 조절 기능을 가진 체성분 측정 장치는 상기 제어부로부터 상기 광산란계수 및 광흡수계수를 입력받아 상기 체성분 분석 단말기에 무선으로 제공하도록 구성된 통신부를 더 포함할 수 있다.
상기 실시예에 의한, 자동 이득 조절 기능을 가진 체성분 측정 장치는 상기 제어부에 구동 전원을 공급하도록 구성된 전원부를 더 포함할 수 있다.
상기 실시예에 의한, 자동 이득 조절 기능을 가진 체성분 측정 장치에 있어서, 상기 광원 구동부는, 상기 필터링 및 증폭부로부터 변조신호를 입력받아 구동 전원을 변조시켜 상기 다파장 광원부에 공급하도록 구성된 LD 드라이버; 상기 제어부로부터 구동 제어신호를 입력받아 상기 LD 드라이버의 출력파워를 조절하도록 구성된 출력 조절부; 및 상기 LD 드라이버로부터 변조된 구동 전원을 입력받아 상기 다파장 광원부를 구성하는 복수의 레이저 다이오드에 순차적으로 스위칭하여 구동 전원을 인가하도록 구성된 역다중화기를 포함할 수 있다.
상기 실시예에 의한, 자동 이득 조절 기능을 가진 체성분 측정 장치에 있어서, 상기 출력 조절부는 디지털 퍼텐쇼미터일 수 있다.
상기 실시예에 의한, 자동 이득 조절 기능을 가진 체성분 측정 장치에 있어서, 상기 다파장 광원부는 685㎚, 730㎚, 830㎚, 852㎚, 940㎚ 및 980㎚의 파장의 근적외선을 각각 발생하는 제 1 내지 제 6 레이저다이오드를 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 실시형태에 의한, 자동 이득 조절 기능을 가진 체성분 측정 장치를 이용한 체성분 측정 방법은 상기 다파장 광원부의 레이저 출력 광파워를 상기 운전 조건 설정부의 초기값으로 세팅하고 스텝을 "0"으로 설정하는 단계; 상기 제어부가 검출광 증폭부를 통해 광 검출 신호를 입력받아 제 3 포토다이오드의 이득을 조절하는 단계; 상기 제어부가 상기 제 3 포토다이오드의 이득이 최대 임계 이득 이하 인지의 여부를 결정하는 단계; 상기 제어부가 상기 제 3 포토다이오드의 이득이 최소 임계 이득 이상 인지의 여부를 결정하는 단계; 상기 제 3 포토다이오드의 이득이 최대 임계 이득 이하이고 최소 임계 이득 이상이면, 상기 제어부는 제 1, 2, 3 포토다이오드의 각 이득을 측정하는 단계; 상기 제 1, 2, 3 포토다이오드의 각 이득에 따라 상기 제어부는 체성분 측정을 진행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 실시형태에 의한, 자동 이득 조절 기능을 가진 체성분 측정 장치를 이용한 체성분 측정 방법은 상기 임계 이득 여부 결정 단계에서 상기 제 3 포토다이오드의 이득이 최대 임계 이득 이상이면, 상기 제어부가 상기 다파장 광원부의 광파워를 증가하는 단계; 상기 제 3 포토다이오드의 이득이 최소 임계 이득 이하이면, 상기 제어부가 상기 다파장 광원부의 광파워를 감소하는 단계; 상기 제어부가 상기 다파장 광원부의 광파워를 증가 또는 감소하여 조절한 후 스텝을 "1"만큼 증가하는 단계; 상기 스텝이 최대설정횟수 이하인지의 여부를 결정하는 단계; 및 상기 스텝이 설정횟수 이하이면 상기 제 3 포토다이오드 이득 조절 단계로 진행되는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 다른 실시형태에 의한, 자동 이득 조절 기능을 가진 체성분 측정 장치를 이용한 체성분 측정 방법은 상기 스텝이 최대설정횟수 이하인지의 여부 결정 단계에서 상기 스텝이 최대설정횟수보다 크면 상기 제어부가 체성분 측정을 중단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 의한 자동 이득 조절 기능을 가진 체성분 측정 장치 및 방법에 의하면, 다파장 광원부가 체성분을 측정하기 위해 피부조직에 다파장의 근적외선을 조사하며, 다중 거리 포토다이오드가 상기 피부조직에서 확산 또는 산란되는 광을 피부조직 깊이에 따라 검출하기 위해 상기 다파장 광원부로부터 특정 간격을 두고 순차적으로 멀어지도록 제 1, 2, 3 포토다이오드가 배치되어 있으며, 검출광 증폭부가 상기 다중 거리 포토다이오드에서 광 검출신호를 입력받아 설정 진폭으로 증폭시키며, 광원 구동부가 상기 다파장 광원부에 구동전원을 인가함과 아울러 상기 다파장 광원부의 구동을 제어하며, 필터링 및 증폭부가 상기 광원 구동부의 구동전원에 특정 주파수의 변조신호를 입력시킴과 아울러 상기 검출광 증폭부로부터 입력되는 광 검출신호를 필터링하여 상기 특정 주파수의 광 검출신호만 획득하여 증폭시키며, 제어부가 상기 필터링 및 증폭부에서 특정 주파수의 광 검출신호를 입력받아 광학적인 특성을 측정하고 광 산란 계수 및 광 흡수 계수를 산출하여 상기 체성분 분석 단말기에 제공함과 아울러 상기 광원 구동부와 상기 필터링 및 증폭부에 구동 제어 신호를 출력하며, 통신부가 상기 제어부로부터 상기 광산란계수 및 광흡수계수를 입력받아 상기 체성분 분석 단말기에 무선으로 제공하도록 구성됨으로써, 피부조직에 다파장의 근적외선을 조사하여 피부조직으로부터 확산 또는 산란되는 광을 검출하는 다중 거리 포토다이오드의 신호 이득을 자동 조절함으로써 정밀한 측정을 가능하게 한다는 뛰어난 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한, 자동 이득 조절 기능을 가진 체성분 측정 장치의 상세 블록다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한, 자동 이득 조절 기능을 가진 체성분 측정 장치를 이용한 체성분 측정 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
도 3은 도 1의 체성분 측정 장치의 다파장 광원부에 의해 근적외선이 피부조직에 조사된 후 확산 또는 산란된 후 제 1, 2, 3 포토다이오드에 의해 광이 검출되는 것을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한, 자동 이득 조절 기능을 가진 체성분 측정 장치의 상세회로도이고, 도 3은 도 1의 체성분 측정 장치의 다파장 광원부에 의해 근적외선이 피부조직에 조사된 후 확산 또는 산란된 후 제 1, 2, 3 포토다이오드에 의해 광이 검출되는 것을 도시한 도면이다.
본 발명의 실시예에 의한, 자동 이득 조절 기능을 가진 체성분 측정 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 운전 조건 설정부(100), 다파장 광원부(500), 다중 거리 포토다이오드(600), 다중화기(700), 검출광 증폭부(800), 광원 구동부(400), 필터링 및 증폭부(300), 제어부(200), 통신부(210) 및 전원부(220)를 포함한다.
운전 조건 설정부(100)는 본 발명의 자동 이득 조절 기능을 가진 체성분 측정 장치의 운전 조건을 설정하는 역할을 하며, 키보드, 마우스, 조이스틱, 키패드 등이 사용될 수 있다.
다파장 광원부(500)는 체성분을 측정하기 위해 피부조직에 다파장의 근적외선을 조사하기 위한 복수의 레이저다이오드로 구성되며, 예컨대 685㎚, 730㎚, 830㎚, 852㎚, 940㎚ 및 980㎚ 파장의 근적외선을 각각 발생하는 제 1, 2, 3, 4, 5 및 6 레이저다이오드(510, 520, 530, 540, 550, 560)를 포함할 수 있으며, 응용 방법에 따라서는 LED를 포함할 수 있다.
다중 거리 포토다이오드(600)는, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 다파장 광원부(500)에서 피부조직으로 근적외선이 조사된 후 피부조직을 통과하면서 확산 또는 산란되는 광을 피부조직 깊이에 따라 검출하기 위해 다파장 광원부(500)로부터 특정 간격을 두고 순차적으로 멀어지도록 배치된 제 1, 2, 3 포토다이오드(610, 620, 630)를 포함한다.
검출광 증폭부(800)는 다중화기(700)를 통해 스위칭되어 전달되는 다중 거리 포토다이오드(600) 광 검출신호를 입력받아 설정 레벨로 증폭시켜 필터링 및 증폭부(300)에 입력시키는 역할을 한다.
다중화기(700)는 다중 거리 포토다이오드(600)를 구성하는 제 1, 2, 3 포토다이오드(610, 620, 630)로부터 순차적으로 광 검출신호를 입력받아 검출광 증폭부(800)에 전달한다.
광원 구동부(400)는 다파장 광원부(500)에 구동전원을 인가함과 아울러 제어부(200)에서 제어신호를 입력받아 다파장 광원부(500)의 구동을 제어하는 역할을 한다. 광원 구동부(400)는 LD 드라이버(420), 디지털 퍼텐쇼미터(410) 및 역다중화기(430)를 포함한다.
LD 드라이버(420)는 필터링 및 증폭부(300)로부터 변조신호를 입력받고 이를 이용해 구동 전원을 변조시켜 역다중화기(430)를 통해 다파장 광원부(500)에 공급하는 역할을 한다.
디지털 퍼텐쇼미터(410)는 제어부(200)로부터 구동 제어신호를 입력받아 저항이 가변되어 LD 드라이버(420)의 출력파워를 조절하는 광출력 조절부로서의 역할을 한다.
역다중화기(430)는 LD 드라이버(420)로부터 변조된 구동 전원을 입력받아 스위칭 동작되어 다파장 광원부(500)를 구성하는 제 1, 2, 3, 4, 5 및 6 레이저 다이오드(510, 520, 530, 540, 550, 560)에 순차적으로 구동 전원을 인가하여 다파장(685㎚, 730㎚, 830㎚, 852㎚, 940㎚ 및 980㎚)의 근적외선을 발생하게 한다.
필터링 및 증폭부(300)는 광원 구동부(400)의 구동전원에 특정 주파수(대략, 8㎑)의 변조신호를 입력시킴과 아울러, 검출광 증폭부(800)로부터 입력되는 광 검출신호를 필터링하여 특정 주파수[광원 구동부(400)에 입력되는 주파수와 동일한 주파수]의 광 검출신호만 획득하여 증폭시켜 제어부(200)에 입력시키는 역할을 하는 락인 앰플리파이어(Lock-in Amplifier)이다.
필터링 및 증폭부(300)는 역다중화기(430)를 통해 다파장 광원부(500)에 전달된 변조신호 주파수를 검출하여 이와 동일한 주파수의 광 검출신호만 획득하고 나머지 신호는 필터링하는 역할을 한다.
제어부(200)는 본 발명의 장치 전체를 제어하는 역할을 하는 MCU(Main Control Unit)으로서, 필터링 및 증폭부(300)에서 특정 주파수의 광 검출신호를 입력받아 광학적인 특성을 측정하고, 광 산란 계수 및 광 흡수 계수를 산출하여 통신부(210)를 통해 체성분 분석 단말기(도시되지 않음)에 제공함과 아울러, 광원 구동부(400) 및 필터링 및 증폭부(300)에 구동 제어 신호를 출력하는 역할을 한다.
통신부(210)는 제어부(200)로부터 광산란계수 및 광흡수계수를 입력받아 체성분 분석 단말기에 무선으로 제공하는 역할을 하며, 예컨대 BLE(Bluetooth Low Energy), GSM, CDMA2000, WiMAX, WiFi, LTE 등의 무선 통신 인터페이스 장치일 수 있다.
전원부(220)는 구동 전원을 공급하는 역할을 하며, 리튬이온 배터리, 리튬폴리머 배터리, 리튬인산철배터리 또는 알카라인 배터리가 사용될 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 의한, 자동 이득 조절 기능을 가진 체성분 측정 장치를 이용한 체성분 측정 방법을 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한, 자동 이득 조절 기능을 가진 체성분 측정 장치를 이용한 체성분 측정 방법을 설명하기 위한 플로우챠트로서, 여기서 S는 단계를 나타낸다.
먼저, 제어부(200)는 광원 구동부(400)를 제어하여 다파장 광원부(500)의 레이저 출력 파워를 운전 조건 설정부(100)의 초기값으로 설정하고, 스텝을 "0"으로 설정한다(S10).
이어서, 제어부(200)는 다중 거리 포토다이오드(600) 중 다파장 광원부(500)로부터 가장 멀리 이격된 제 3 포토다이오드(630)의 이득(gain)을 설정된 진폭이 출력되도록 조절하여(S20), 제 3 포토다이오드(630)의 이득이 최대 임계 이득 이하인지, 최소 임계 이득 이상인지의 여부를 판단한다(S30, S40).
상기 단계(S30)에서 제 3 포토다이오드(630)의 이득이 최대 임계 이득 이하이고(Yes) 상기 단계(S40)에서 최소 임계 이득 이상이면(Yes), 제어부(200)는 제 1, 2, 3 포토다이오드의 각 이득을 측정하고(S50), 체성분 측정을 진행한다(S60).
한편, 상기 단계(S30)에서 제 3 포토다이오드(630)의 이득이 최대 임계 이득보다 크면(No), 제어부(200)는 다파장 광원부(500)의 출력 광파워가 설정된 한 단계 만큼 증가하도록 디지털 퍼텐쇼미터(410)를 조절하고(S70), 상기 스텝을 하나 증가(S90)하고 최대설정횟수 이하인지의 여부를 결정한다(S100).
상기 단계(S40)에서 제 3 포토다이오드(630)의 이득이 최소 임계 이득보다 작으면(No), 제어부(200)는 다파장 광원부(500)의 출력 광파워가 설정된 한 단계 만큼 감소하도록 디지털 퍼텐쇼미터(410)를 조절하고(S80), 상기 스텝을 하나 증가(S90)하고, 최대설정횟수 이하인지의 여부를 결정한다(S100).
상기 단계(S100)에서 상기 스텝이 설정횟수 이하이면(Yes), 제어부(200)가 상기 단계(S20)로 진행한다.
한편, 상기 단계(S100)에서 상기 스텝이 설정횟수보다 크면(No), 제어부(200)가 체성분 측정을 중단한다(S110).
본 발명의 실시예에 의한, 자동 이득 조절 기능을 가진 체성분 측정 장치 및 방법에 의하면, 다파장 광원부가 체성분을 측정하기 위해 피부조직에 다파장의 근적외선을 조사하며, 다중 거리 포토다이오드가 상기 피부조직에서 확산 또는 산란되는 광을 피부조직 깊이에 따라 검출하기 위해 상기 다파장 광원부로부터 특정 간격을 두고 순차적으로 멀어지도록 제 1, 2, 3 포토다이오드가 배치되어 있으며, 검출광 증폭부가 상기 다중 거리 포토다이오드에서 광 검출신호를 입력받아 설정 레벨로 증폭시키며, 광원 구동부가 상기 다파장 광원부에 구동전원을 인가함과 아울러 상기 다파장 광원부의 구동을 제어하며, 필터링 및 증폭부가 상기 광원 구동부의 구동전원에 특정 주파수의 변조신호를 입력시킴과 아울러 상기 검출광 증폭부로부터 입력되는 광 검출신호를 필터링하여 상기 특정 주파수와 동일한 광 검출신호만 획득하여 증폭시키며, 제어부가 상기 필터링 및 증폭부에서 특정 주파수의 광 검출신호를 입력받아 광학적인 특성을 측정하고 광 산란 계수 및 광 흡수 계수를 산출하여 상기 체성분 분석 단말기에 제공함과 아울러 상기 광원 구동부와 상기 필터링 및 증폭부에 구동 제어 신호를 출력하며, 통신부가 상기 제어부로부터 상기 광산란계수 및 광흡수계수를 입력받아 상기 체성분 분석 단말기에 무선으로 제공하도록 구성됨으로써, 피부조직에 다파장의 근적외선을 조사하여 피부조직으로부터 확산 또는 산란되는 광을 검출하는 다중 거리 포토다이오드의 신호 이득을 자동 조절함으로써 정밀한 측정을 가능하게 한다.
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.
100 : 운전 조건 설정부
200: 제어부
210: 통신부
220: 전원부
300: 필터링 및 증폭부
400: 광원 구동부
410: 디지털 퍼텐쇼미터
420: LD 드라이버
430: 역다중화기
500: 다파장 광원부
510: 제 1 레이저다이오드
520: 제 2 레이저다이오드
530: 제 3 레이저다이오드
540: 제 4 레이저다이오드
550: 제 5 레이저다이오드
560: 제 6 레이저다이오드
600: 다중 거리 포토다이오드
610: 제 1 포토다이오드
620: 제 2 포토다이오드
630: 제 3 포토다이오드
700: 다중화기
800: 검출광 증폭부

Claims (16)

  1. 다파장 광원을 피부조직에 조사하여 확산 또는 산란되는 광을 검출하고 이를 기초로 광산란계수 및 광흡수계수를 산출하여 체성분 분석 단말기에 제공하는, 자동 이득 조절 기능을 가진 체성분 측정 장치로서:
    운전조건을 설정하도록 구성된 운전 조건 설정부;
    체성분을 측정하기 위해 피부조직에 다파장의 근적외선을 조사하기 위한 복수의 레이저다이오드로 구성된 다파장 광원부;
    상기 피부조직에서 확산 또는 산란되는 광을 피부조직 깊이에 따라 검출하기 위해 상기 다파장 광원부로부터 특정 간격을 두고 순차적으로 멀어지도록 배치된 복수개의 포토다이오드를 포함하는 다중 거리 포토다이오드;
    상기 다파장 광원부에 구동전원을 인가함과 아울러 상기 다파장 광원부의 구동을 제어하도록 구성된 광원 구동부;
    상기 광원 구동부의 구동전원에 특정 주파수의 변조신호를 입력시킴과 아울러, 입력되는 광 검출신호를 필터링하여 상기 특정 주파수의 광 검출신호만 획득하여 증폭시키도록 구성된 필터링 및 증폭부; 및
    상기 필터링 및 증폭부에서 특정 주파수의 광 검출신호를 입력받아 광학적인 특성을 측정하고 광 산란 계수 및 광 흡수 계수를 산출하여 상기 체성분 분석 단말기에 제공함과 아울러 상기 광원 구동부와 상기 필터링 및 증폭부에 구동 제어 신호를 출력하도록 구성된 제어부;를 포함하고,
    상기 복수개의 포토다이오드는 제 1, 2, 3 포토다이오드이며,
    상기 제어부는 상기 제 3 포토다이오드의 이득이 최대 임계 이득 이하 및 최소 임계 이득 이상인지를 여부를 결정하여, 상기 제 3 포토다이오드의 이득이 최대 임계 이득 이하이고 최소 임계 이득 이상이면, 상기 제 1, 2, 3 포토다이오드의 각 이득을 측정하는, 자동 이득 조절 기능을 가진 체성분 측정 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 다중 거리 포토다이오드에서 광 검출신호를 입력받아 설정 레벨로 증폭시키도록 구성된 검출광 증폭부를 더 포함하는, 자동 이득 조절 기능을 가진 체성분 측정 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부로부터 상기 광산란계수 및 광흡수계수를 입력받아 상기 체성분 분석 단말기에 무선으로 제공하도록 구성된 통신부를 더 포함하는, 자동 이득 조절 기능을 가진 체성분 측정 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    구동 전원을 공급하도록 구성된 전원부를 더 포함하는, 자동 이득 조절 기능을 가진 체성분 측정 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원 구동부는,
    상기 필터링 및 증폭부로부터 변조신호를 입력받아 구동 전원을 변조시켜 상기 다파장 광원부에 공급하도록 구성된 LD 드라이버;
    상기 제어부로부터 구동 제어신호를 입력받아 상기 LD 드라이버의 출력파워를 조절하도록 구성된 출력 조절부; 및
    상기 LD 드라이버로부터 변조된 구동 전원을 입력받아 스위칭되어 상기 다파장 광원부를 구성하는 복수의 레이저 다이오드에 순차적으로 구동 전원을 인가하도록 구성된 역다중화기를 포함하는, 자동 이득 조절 기능을 가진 체성분 측정 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 출력 조절부는 디지털 퍼텐쇼미터인, 자동 이득 조절 기능을 가진 체성분 측정 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 다파장 광원부는,
    685㎚, 730㎚, 830㎚, 852㎚, 940㎚ 및 980㎚의 파장의 근적외선을 각각 발생하는 제 1 내지 제 6 레이저다이오드를 포함하는, 자동 이득 조절 기능을 가진 체성분 측정 장치.
  9. 제 1 항에 기재된 자동 이득 조절 기능을 가진 체성분 측정 장치를 이용한 체성분 측정 방법으로서:
    제어부가 다파장 광원부의 레이저 출력 파워를 운전조건 설정부의 초기값으로 설정하고 스텝을 "0"으로 설정하는 단계;
    상기 제어부가 검출광 증폭부를 통해 광 검출 신호를 입력받아 제 3 포토다이오드의 이득을 설정된 진폭이 출력되도록 조절하는 단계;
    상기 제어부가 상기 제 3 포토다이오드의 이득이 최대 임계 이득 이하인지의 여부를 결정하는 단계;
    상기 제어부가 상기 제 3 포토다이오드의 이득이 최소 임계 이득 이상인지의 여부를 결정하는 단계;
    상기 최대 임계 이득 이하 여부 결정 단계에서 상기 제 3 포토다이오드의 이득이 최대 임계 이득 이하이고 최소 임계 이득 이상이면, 상기 제어부가 제 1, 2, 3 포토다이오드의 각 이득을 측정하는 단계; 및
    상기 제어부가 체성분 측정을 진행하는 단계를 포함하는 자동 이득 조절 체성분 측정 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 최대 임계 이득 이하 여부 결정 단계에서 상기 제 3 포토다이오드의 이득이 최대 임계 이득 보다 크면,
    상기 제어부는 상기 다파장 광원부(500)의 출력 광파워를 설정된 한 단계 만큼 증가시키는 단계;
    상기 제어부가 상기 스텝을 "1" 만큼 증가시키는 단계;
    상기 제어부가 상기 스텝이 최대 설정횟수 이하인지의 여부를 결정하는 단계; 및
    상기 스텝이 최대 설정횟수 이하인지의 여부 결정단계에서, 상기 스텝이 최대 설정횟수 이하이면 상기 제어부에 의해 상기 제 3 포토다이오드 이득 조절단계로 진행되는 단계를 더 포함하는 자동 이득 조절 체성분 측정 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 스텝이 최대 설정횟수 이하인지의 여부 결정 단계에서 상기 스텝이 설정횟수보다 크면 상기 제어부가 체성분 측정을 중단하는 단계를 더 포함하는 자동 이득 조절 체성분 측정 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 다파장 광원부는,
    685㎚, 730㎚, 830㎚, 852㎚, 940㎚ 및 980㎚의 파장의 근적외선을 각각 발생하는 제 1 내지 제 6 레이저다이오드 또는 LED를 포함하는 자동 이득 조절 체성분 측정 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부로부터 상기 광산란계수 및 광흡수계수를 입력받아 체성분 분석 단말기에 무선으로 제공하도록 구성된 통신부를 더 포함하는 자동 이득 조절 체성분 측정 방법.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부에 구동 전원을 공급하도록 구성된 전원부를 더 포함하는자동 이득 조절 체성분 측정 방법.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 광원 구동부는,
    상기 필터링 및 증폭부로부터 변조신호를 입력받아 구동 전원을 변조시켜 상기 다파장 광원부에 공급하도록 구성된 LD 드라이버;
    상기 제어부로부터 구동 제어신호를 입력받아 상기 LD 드라이버의 출력파워를 조절하도록 구성된 출력 조절부; 및
    상기 LD 드라이버로부터 변조된 구동 전원을 입력받아 스위칭되어 상기 다파장 광원부를 구성하는 복수의 레이저 다이오드에 순차적으로 구동 전원을 인가하도록 구성된 역다중화기를 포함하는 자동 이득 조절 체성분 측정 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 출력 조절부는 디지털 퍼텐쇼미터인 자동 이득 조절 체성분 측정 방법.
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