KR102265066B1 - 생체 임피던스 측정 방법 및 장치 - Google Patents

생체 임피던스 측정 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

생체 임피던스 측정 방법 및 장치가 개시된다. 생체 임피던스 측정 장치는 생체 임피던스를 측정하기 위한 제1 전기 신호를 생성할 수 있다. 생체 임피던스 측정 장치는 제1 전기 신호와 사용자 신체의 생체 임피던스에 기초하여 발생한 생체 신호를 보상하기 위한 보상 신호를 생성할 수 있다. 생체 임피던스 측정 장치는 보상 신호에 의해 보상된 생체 신호를 증폭할 수 있다. 생체 임피던스 측정 장치는 증폭된 생체 신호를 분석하여 측정 대상의 생체 임피던스를 추정할 수 있다.

Description

생체 임피던스 측정 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING BIO IMPEDANCE}
아래의 설명은 생체 임피던스를 측정하는 기술에 관한 것이다.
생체를 구성하는 피부, 혈액, 근육, 조직 및 관절 등은 생체를 통해 흐르는 전류에 대하여 저항 성분과 커패시터 성분으로 구성된 특정한 임피던스 값을 나타내고, 이러한 임피던스 값을 생체 임피던스라고 한다. 생체 임피던스에 기초하여 체지방 또는 체액 성분 등이 추정될 수 있다. 생체 임피던스는 사용자 신체에 저주파의 전류 신호를 흘린 다음, 측정 전극 사이의 전압 신호를 측정하는 것에 의해 획득될 수 있다. 생체 임피던스를 측정하는데 이용되는 생체 전극에는 습식 전극(wet electrode)과 건식 전극(dry electrode)의 두 종류가 있다. 습식 전극은 전극과 피부 접촉면 사이의 인터페이스 임피던스(interface impedance)를 줄이기 위해 전해질 용액으로 전극의 표면을 처리한다. 건식 전극은 전해질을 이용하지 않고 생체 임피던스 등의 생체 신호를 측정하는 전극으로서, 습식 전극에 비해 큰 인터페이스 임피던스를 가진다.
일 실시예에 따른 생체 임피던스 측정 장치는, 측정 대상의 생체 임피던스를 측정하기 위한 제1 전기 신호를 생성하는 제1 전기 신호 생성기; 상기 제1 전기 신호에 기초하여 측정된 생체 신호를 보상하기 위한 보상 신호를 생성하는 보상 신호 생성기; 및 상기 보상 신호에 의해 보상된 생체 신호를 증폭하는 증폭기를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 생체 임피던스 측정 장치에서, 상기 보상 신호는, 상기 생체 신호의 위상과 반대되는 위상을 가지고, 상기 보상 신호에 의해 보상된 생체 신호의 진폭은, 상기 보상 신호의 진폭보다 작을 수 있다.
일 실시예에 따른 생체 임피던스 측정 장치에서, 상기 보상 신호 생성기는, 상기 제1 전기 신호의 위상과 동일한 위상 또는 반대되는 위상을 가지는 제2 전기 신호를 생성하는 제2 전기 신호 생성기를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 생체 임피던스 측정 장치에서, 상기 보상 신호 생성기는, 상기 제2 전기 신호가 복수의 전극들을 통해 상기 측정 대상에 흐름으로써 발생된 상기 보상 신호를 출력할 수 있다.
일 실시예에 따른 생체 임피던스 측정 장치에서, 상기 보상 신호 생성기는, 상기 제2 전기 신호에 기초하여 상기 보상 신호를 발생시키는 임피던스 소자를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 생체 임피던스 측정 장치는, 상기 생체 임피던스의 측정 대상과 전기적으로 연결되는 복수의 전극들, 상기 제1 전기 신호 생성기, 및 상기 증폭기 간의 연결을 조절하는 연결 조절기를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 생체 임피던스 측정 장치는, 상기 생체 신호가 측정되는 전극과 상기 생체 신호와 상기 보상 신호가 결합되는 노드 사이에 위치하는 제1 커패시터; 및 상기 보상 신호가 출력되는 노드와 상기 생체 신호와 상기 보상 신호가 결합되는 노드 사이에 위치하는 제2 커패시터를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따른 생체 임피던스 측정 장치는, 생체 임피던스를 측정하기 위한 전기 신호를 생성하는 전기 신호 생성기; 상기 전기 신호에 기초하여 측정된 생체 신호를 증폭하는 증폭기; 및 상기 측정 대상과 전기적으로 연결되는 복수의 전극들, 상기 전기 신호 생성기, 및 상기 증폭기 간의 연결을 조절하는 연결 조절기를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 생체 임피던스 측정 방법은, 생체 임피던스를 측정하기 위한 제1 전기 신호를 생성하는 단계; 상기 제1 전기 신호와 상기 생체 임피던스에 기초하여 발생된 생체 신호를 보상하기 위한 보상 신호를 출력하는 단계; 및 상기 보상 신호에 의해 보상된 생체 신호를 증폭하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 생체 임피던스 측정 방법에서, 상기 보상 신호를 출력하는 단계는, 상기 제1 전기 신호의 위상과 동일한 또는 반대되는 위상을 가지는 제2 전기 신호를 생성하는 단계; 및 상기 제2 전기 신호가 상기 생체 임피던스의 측정 대상에 흐름으로써 형성되는 생체 신호를 측정하여 출력하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 생체 신호는 상기 보상 신호와 결합하여 진폭이 감소할 수 있다.
일 실시예에 따른 생체 임피던스 측정 방법에서, 상기 보상 신호를 출력하는 단계는, 상기 제1 전기 신호의 위상과 동일한 위상 또는 반대되는 위상을 가지는 제2 전기 신호를 생성하는 단계; 및 상기 제2 전기 신호가 임피던스 소자에 흐름으로써 발생하는 전기 신호를 상기 보상 신호로 출력하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 생체 신호는 상기 보상 신호와 결합하여 진폭이 감소할 수 있다.
다른 실시예에 따른 생체 임피던스 측정 방법은, 생체 임피던스의 측정 대상으로부터 측정된 생체 신호 및 상기 생체 신호를 보상하기 위한 보상 신호를 결합시키는 단계; 및 상기 생체 신호 및 상기 보상 신호가 결합된 결합 신호를 증폭하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 생체 신호는 상기 보상 신호와 결합하여 진폭이 감소될 수 있다.
다른 실시예에 따른 생체 임피던스 측정 방법에서, 상기 생체 신호 및 상기 보상 신호를 결합시키는 단계는, 상기 생체 신호를 측정하는데 이용된 제1 전기 신호와 동일한 또는 반대되는 위상을 가진 제2 전기 신호를 생성하는 단계; 상기 제2 전기 신호가 상기 측정 대상에 인가되어 형성된 전기 신호를 상기 보상 신 호로 출력하는 단계; 및 상기 생체 신호 및 상기 보상 신호를 결합시키는 단계를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따른 생체 임피던스 측정 방법에서, 상기 생체 신호 및 상기 보상 신호를 결합시키는 단계는, 상기 생체 신호를 측정하는데 이용된 제1 전기 신호와 동일한 또는 반대되는 위상을 가진 제2 전기 신호를 생성하는 단계; 상기 제2 전기 신호가 임피던스 소자에 인가되어 형성된 전기 신호를 상기 보상 신호로 출력하는 단계; 및 상기 생체 신호 및 상기 보상 신호를 결합시키는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 생체 임피던스 측정 장치는, 측정 대상의 생체 임피던스를 측정하기 위한 전기 신호를 생성하는 전기 신호 생성기; 상기 전기 신호에 기초하여 측정된 생체 신호를 증폭하는 증폭기; 및 상기 전기 신호 또는 상기 생체 신호를 상기 측정 대상에 인터페이스하기 위한 복수의 전극들을 포함할 수 있고, 상기 복수의 전극들 중 적어도 하나는 복수의 전기적 영역들에서 상기 측정 대상과 인터페이스할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 일 실시예에 따른 생체 임피던스 측정 장치의 구성을 도시하는 도면들이다.
도 2는 일 실시예에 따른 생체 임피던스 측정 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 일 실시예에 따른 생체 전극을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5 및 도 6은 다른 실시예에 따른 생체 전극을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7a 및 도 7b는 다른 실시예에 따른 생체 임피던스 측정 장치의 구성을 도시하는 도면들이다.
도 8은 다른 실시예에 따른 생체 임피던스 측정 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 측정 대상으로부터 측정된 생체 신호가 보상 신호에 의해 보상되는 과정을 신호 파형에 기초하여 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 또 다른 실시예에 따른 생체 임피던스 측정 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 연결 조절기가 포함된 생체 임피던스 측정 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 다른 실시예에 따른 연결 조절기가 포함된 생체 임피던스 측정 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 생체 임피던스 측정 방법의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 아래의 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 실시예의 범위가 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 관련 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타내며, 공지된 기능 및 구조는 생략하도록 한다.
도 1a 및 도 1b는 일 실시예에 따른 생체 임피던스 측정 장치(110)의 구성을 도시하는 도면들이다. 생체 임피던스 측정 장치(110)는 생체 임피던스를 측정할 수 있다. 생체 임피던스의 유형은 다양하다. 예를 들어, 생체 임피던스에는 피부의 저항 정도를 나타내는 생체 임피던스, 피부 수화도를 나타내는 생체 임피던스, 폐의 호흡에 따라 변하는 생체 임피던스, 혈류의 흐름에 따라 변하는 생체 임피던스, 피부와 측정 전극을 포함하는 전기적 경로에 존재하는 생체 임피던스, 및 교감 신경의 활성화도를 나타내는 생체 임피던스 등이 있다.
일 실시예에 따르면, 생체 임피던스 측정 장치(110)에 의해 측정된 생체 임피던스는 측정 대상(160)의 체지방 성분을 추정하는데 이용될 수 있다. 생체 임피던스 측정 장치(110)는 다양한 웨어러블 디바이스(wearable device)에 적용될 수 있다. 예를 들어, 생체 임피던스 측정 장치(110)는 시계, 장갑, 의류, 모자, 또는 신발 등의 형태를 가지는 웨어러블 디바이스에 포함되어 동작할 수 있다. 생체 임피던스 측정 장치(110)는 측정한 생체 임피던스 신호를 웨어러블 디바이스가 처리하기에 적합한 생체 데이터로 변환하여 웨어러블 디바이스에 전달할 수 있다. 웨어러블 디바이스는 생체 임피던스 측정 장치(110)로부터 수신한 생체 데이터에 기초하여 측정 대상(160)의 체지방 성분을 분석하고, 분석 결과를 사용자에게 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 생체 임피던스를 측정하기 위해, 생체 임피던스 측정 장치(110)는 특정 주파수 성분을 가지는 전류 신호를 전극을 통해 사용자 신체와 같은 측정 대상(160)에 인가하고, 해당 전류 신호가 측정 대상(160)에 흐름으로써 발생하는 전압 신호를 다른 전극을 통해 측정할 수 있다. 예를 들어, 생체 임피던스 측정 장치(110)는 생체 임피던스 측정을 위해 수 kHz 부터 1MHz 사이의 주파수 성분을 가지는 교류 전류 신호를 전극을 통해 사용자 피부에 인가하고, 위 교류 전류 신호와 생체 임피던스에 의해 발생한 교류 전압 신호를 다른 전극을 통해 측정할 수 있다. 측정 대상(160)의 생체 임피던스는 측정 대상(160)에 인가한 전류 신호와 측정 대상(160)으로부터 측정된 전압 신호에 기초하여 추정될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 생체 임피던스를 측정하기 위해, 생체 임피던스 측정 장치(110)는 특정 주파수 성분을 가지는 전압 신호를 전극을 통해 측정 대상(160)에 인가하고, 해당 전압 신호가 측정 대상(160)에 흐름으로써 발생하는 전류 신호를 다른 전극을 통해 측정할 수 있다. 측정 대상(160)의 생체 임피던스는 측정 대상(160)에 인가한 전압 신호와 측정 대상(160)으로부터 측정된 전류 신호에 기초하여 추정될 수 있다.
전극을 통해 측정 대상(160)으로부터 전기 신호를 측정하는 경우, 전극과 사용자 피부 사이의 인터페이스에서 발생하는 임피던스인 인터페이스 임피던스(interface impedance)의 영향을 받는다. 예를 들어, 겔(gel)과 같은 전해질을 이용하지 않고 생체 신호를 측정하는 건식 전극의 경우, 인터페이스 임피던스의 크기는 측정하고자 하는 생체 임피던스보다 상당히 클 수 있다. 건식 전극에는 메탈 전극(metal electrode), 전도성 고무 전극, 비접촉식 전극(capacitor coupled electrode) 등이 있다. 일반적으로, 측정하고자 하는 생체 임피던스의 크기는 수백 옴(Ohm) 정도이고, 0.5 옴 수준의 임피던스 차이를 구별할 수 있는 측정 분해능(resolution)이 요구된다. 건식 전극의 경우, 일반적으로 1 킬로 옴(kilo Ohm) 이상의 인터페이스 임피던스 크기를 가진다.
전극과 사용자 피부 간 인터페이스 임피던스의 크기가 클수록, 측정 대상(160)으로부터 측정되는 전기 신호의 크기 또한 커진다. 측정 대상(160)으로부터 측정된 전기 신호인 생체 신호를 증폭하는 증폭기(150)는, 정상적으로 증폭할 수 있는 입력 전기 신호의 범위를 가지고 있다. 생체 신호는 전압 신호 또는 전류 신호의 형태로 측정될 수 있고, 생체 임피던스 정보를 포함할 수 있다.
측정된 생체 신호의 조절 없이, 생체 신호가 증폭기(150)에 그대로 입력되는 경우, 인터페이스 임피던스의 크기에 따라 증폭기(150)의 운용 범위를 벗어나는 생체 신호가 증폭기(150)에 입력될 수 있다. 측정 대상(160)으로부터 측정된 생체 신호에서 인터페이스 임피던스에 의한 요소를 상쇄시키기 위해, 생체 임피던스 측정 장치(110)는 보상 신호를 이용하여 증폭기(150)에 입력되는 생체 신호를 보상할 수 있다. 보상 신호에 의해 증폭기(150)에 입력되는 생체 신호의 진폭이 감소될 수 있다. 생체 임피던스 측정 장치(110)는 측정 대상(160)으로부터 측정된 생체 신호를 보상하는 것에 의해, 증폭기(150)에 운용 범위 이상의 크기를 가지는 생체 신호가 입력되어 증폭기(150)가 포화(saturation)되는 것을 방지하고, 인터페이스 임피던스의 크기가 크더라도 생체 임피던스의 측정을 가능하게 한다.
또한, 생체 임피던스 측정 장치(110)는 측정 대상(160)으로부터 측정된 생체 신호를 보상하여 생체 신호의 크기를 줄이는 것에 의해 보다 낮은 측정 분해능을 가지는 아날로그 디지털 변환기(analog-to-digital converter; ADC)의 이용을 가능하게 한다. 신호 처리단에 존재하는 아날로그 디지털 변환기는 증폭기(150)에 의해 증폭된 생체 신호를 디지털 신호로 변환하는 역활을 한다. 생체 임피던스의 측정 경로의 전체 임피던스가 작을수록 측정 회로에서 요구되는 신호대 잡음비(Signal-to-Noise Ratio; SNR)이 커지고, 아날로그 디지털 변환기에서 요구되는 유효 비트 수(Effective Number Of Bits; ENOB)는 낮아진다. 생체 임피던스 측정 장치(110)는 측정 대상(160)으로부터 측정된 생체 신호의 크기를 줄이는 것에 의해 측정 경로에 대해 계산된 전체 임피던스의 크기를 줄일 수 있고, 이에 의해 보다 낮은 분해능을 가진 아날로그 디지털 변환기의 이용을 가능하게 한다.
그리고, 전극과 사용자 피부 사이의 인터페이스 임피던스의 크기는 사용자마다 다를 수 있고, 동일 사용자라 하더라도 피부의 습도, 전극의 면적, 온도, 전극에 가해지는 압력 등의 측정 환경에 따라 다를 수 있다. 생체 임피던스 측정 장치(110)는 측정 대상(160)으로부터 측정된 생체 신호에서 위와 같이 측정 환경에 민감한 인터페이스 임피던스의 영향을 감소시키는 것에 의해 생체 임피던스의 정밀한 측정을 가능하게 한다.
도 1a를 참조하면, 생체 임피던스 측정 장치(110)는 제1 전기 신호 생성기(120), 보상 신호 생성기(130) 및 증폭기(150)를 포함할 수 있다.
제1 전기 신호 생성기(120)는 측정 대상(160)의 생체 임피던스를 측정하기 위한 제1 전기 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제1 전기 신호는 특정 주파수 성분을 가지는 교류 전류 신호 또는 교류 전압 신호일 수 있다. 제1 전기 신호 생성기(120)에 의해 생성된 제1 전기 신호는 복수의 전극들(165, 180)을 통해 측정 대상(160)에 인가될 수 있다. 측정 대상(160)에 인가된 제1 전기 신호는 측정 대상(160) 내에 전기적 경로를 형성하고, 형성된 전기적 경로를 따라 흐르게 된다. 측정 대상(160)에 흐르는 제1 전기 신호와 측정 대상(160)의 생체 임피던스에 기초하여 생체 신호가 형성할 수 있다. 형성된 생체 신호는 복수의 전극들(170, 175)을 통해 측정될 수 있다.
전극들(165, 170, 175, 180)은 제1 전기 신호 또는 생체 신호를 측정 대상(160)에 인터페이스할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전극들(165, 170, 175, 180) 중 적어도 하나는 복수의 전기적 영역들에서 측정 대상(160)과 인터페이스할 수 있다. 예를 들어, 전극(165)과 전극(170)은 각각의 전기적 영역들을 가지는 복수의 서브 전극들을 포함할 수 있고, 전극(165)의 서브 전극들과 전극(170)의 서브 전극들은 서로 혼합되어 분포될 수 있다. 이에 대한, 자세한 설명은 도 5 및 도 6에서 후술하도록 한다.
보상 신호 생성기(130)는 제1 전기 신호에 기초하여 측정된 생체 신호를 보상하기 위한 보상 신호를 출력할 수 있다. 보상 신호는 생체 신호의 위상과 반대되는 위상을 가지고, 보상 신호에 의해 보상된 생체 신호의 진폭은 보상 신호의 진폭보다 작을 수 있다. 보상 신호 생성기(130)는 보상 신호를 생성하기 위해 측정 대상(160)과 전극들(185, 190) 간의 인터페이스 임피던스를 이용할 수 있다.
보상 신호 생성기(130)는 제2 전기 신호 생성기(140)를 포함할 수 있다. 제2 전기 신호 생성기(140)는 제1 전기 신호의 위상과 반대되는 위상 또는 180도의 위상차를 가지는 제2 전기 신호를 생성할 수 있다. 제2 전기 신호는 제1 전기 신호와 동일한 주파수 성분을 가진 교류 전류 신호일 수 있다. 제2 전기 신호는 전극들(185, 190)을 통해 측정 대상(160)에 인가될 수 있다. 측정 대상(160)에 인가된 제2 전기 신호는 측정 대상(160) 내에 전기적 경로를 형성하고, 형성된 전기적 경로를 따라 흐르게 된다. 제2 전기 신호가 측정 대상(160)에 흐르는 것에 의해 보상 신호가 형성될 수 있다. 측정 대상(160)와 전극들(185, 190) 간의 인터페이스 임피던스에 제2 전기 신호가 흐름으로써 보상 신호가 발생할 수 있다. 보상 신호 생성기(130)는 제2 전기 신호가 전극들(185, 190)을 통해 측정 대상(160)에 흐름으로써 발생된 보상 신호를 보상 신호로서 출력할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 전기 신호 및 제2 전기 신호는 전류 신호일 수 있고, 생체 신호 및 보상 신호는 전압 신호일 수 있다. 반대로, 제1 전기 신호 및 제2 전기 신호는 전압 신호일 수 있고, 생체 신호 및 보상 신호는 전류 신호일 수 있다.
측정 대상(160)에 제2 전기 신호를 인가하는 두 전극들(185, 190)은 매우 근접하게 위치할 수 있다. 측정 대상(160)와 전극들(185, 190) 간의 인터페이스 임피던스의 영향을 최대화하고, 생체 임피던스의 영향을 최소화하기 위해, 측정 대상(160)에 제2 전기 신호를 인가하는 두 전극들(185, 190) 간의 거리는, 측정 대상(160)로부터 생체 신호를 측정하는 두 전극들(170, 175) 간의 거리보다 짧게 설계될 수 있다.
보상 신호는 증폭기(150)의 입력단에서 생체 신호와 결합될 수 있다. 생체 신호는 보상 신호와 결합되어 진폭이 보상 신호의 진폭만큼 감소될 수 있다. 보상 신호에 의해 보상된 생체 신호 또는 생체 신호와 보상 신호가 결합된 신호를 결합 신호라고 지칭한다. 생체 신호와 보상 신호는 서로 반대되는 위상을 가지고 있으므로, 생체 신호와 보상 신호 간의 결합에 의해 생체 신호의 진폭이 감소될 수 있다. 보상 신호는 측정 대상(160)와 전극 간의 인터페이스 임피던스 요소를 반영하고 있으므로, 보상 신호에 의해 보상된 생체 신호는 거의 생체 임피던스 요소에 의한 전기 신호만을 포함할 수 있다.
생체 신호가 측정되는 전극들(170, 175)과 생체 신호와 보상 신호가 결합되는 노드들 사이에는 제1 커패시터들(125, 135)이 위치할 수 있다. 그리고, 보상 신호가 출력되는 노드들과 생체 신호와 보상 신호가 결합되는 노드들 사이에는 제2 커패시터들(145, 155)이 위치할 수 있다.
보상 신호 생성기(130)는 보상 신호의 진폭에 기초하여, 제2 전기 신호 생성기(140)로부터 출력되는 제2 전기 신호의 진폭을 조절할 수 있다. 생체 신호가 측정되는 전극들(170, 175)과 측정 대상(160) 사이에서 발생하는 인터페이스 임피던스의 크기는, 측정 환경에 따라 보상 신호가 발생하는 전극들(185, 190)과 측정 대상(160) 사이에서 발생하는 인터페이스 임피던스의 크기와 다를 수 있다. 또한, 보상 신호가 발생하는 전극들(185, 190)과 측정 대상(160) 사이에서 발생하는 인터페이스 임피던스의 크기도 측정 시마다 다를 수 있다.
보상 신호의 진폭은, 보상 신호가 발생하는 전극들(185, 190)과 측정 대상(160) 사이에서 발생하는 인터페이스 임피던스의 크기 및 제2 전기 신호의 진폭에 비례하여 커질 수 있다. 보상 신호 생성기(130)는 보상 신호의 진폭이 미리 설정된 임계 범위보다 높다고 판단한 경우, 제2 전기 신호 생성기(140)에서 출력되는 제2 전기 신호의 진폭을 감소시키는 것에 의해 보상 신호의 진폭을 감소시킬 수 있다. 반대로, 보상 신호 생성기(130)는 보상 신호의 진폭이 미리 설정된 임계 범위보다 낮다고 판단한 경우, 제2 전기 신호 생성기(140)에서 출력되는 제2 전기 신호의 진폭을 증가시키는 것에 의해 보상 신호의 진폭을 증가시킬 수 있다.
생체 신호와 보상 신호가 결합된 결합 신호는 증폭기(150)에 입력되고, 증폭기(150)는 결합 신호를 증폭할 수 있다. 결합 신호는 차동 신호의 형태로 증폭기(150)에 입력될 수 있다. 예를 들어, 생체 신호를 증폭하는데 많이 이용되는 계측 증폭기(Instrumentation Amplification; IA)가 증폭기(150)로서 이용될 수 있다. 생체 임피던스 측정 장치(110)는 최종적으로 증폭된 결합 신호를 출력 신호로 출력할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 증폭기(150)로부터 출력된 출력 신호는 복조될 수 있다. 출력 신호의 복조 과정에서 이용되는 제어 신호는 제1 전기 신호 생성기에서 이용되는 주파수 성분을 가지며, 목적에 따라 위상 차를 가지거나 또는 위상차가 없는 신호일 수 있다. 또한, 생체 임피던스 측정 장치(110)로부터 출력된 출력 신호는 필터링 등의 후처리 과정을 거친 후, 아날로그 디지털 변환기에 의해 디지털 신호로 변환될 수 있다. 디지털 신호를 분석하여 측정 대상(160)의 생체 임피던스가 추정될 수 있고, 추정된 생체 임피던스가 디스플레이 장치 등을 통해 사용자에게 제공될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 도 1b에 도시된 것과 같이 제2 전기 신호 생성기(140)는 제1 전기 신호의 위상과 동일한 위상을 가지는 제2 전기 신호를 생성할 수 있다. 제2 전기 신호는 제1 전기 신호와 동일한 주파수 성분 및 동일한 위상을 가지는 교류 전류 신호 또는 교류 전압 신호일 수 있다. 제2 전기 신호는 전극들(185, 190)을 통해 측정 대상(160)에 인가될 수 있다. 측정 대상(160)에 인가된 제2 전기 신호는 보상 신호를 형성하고, 보상 신호는 생체 신호와 결합될 수 있다. 도 1b에서는 보상 신호가 출력되는 노드와 생체 신호가 전달되는 신호 라인 간의 연결은 도 1a에서의 연결과 반대되는 연결 관계를 가진다. 도 1b에서도, 생체 신호는 생체 신호와 반대되는 위상을 가지는 보상 신호와 결합하여 진폭이 감소될 수 있다. 도 1b에서 위에 기재된 내용 이외의 것들은 도 1a에서와 동일하다.
도 2는 일 실시예에 따른 생체 임피던스 측정 장치(210)의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 참조하면, 생체 임피던스 측정 장치(210)는 제1 전기 신호 생성기(220), 보상 신호 생성기(230), 증폭기(250)를 포함할 수 있다. 보상 신호 생성기(230)는 제2 전기 신호 생성기(240)를 포함할 수 있다.
제1 전기 신호 생성기(220)는 생체 임피던스를 측정하기 위한 제1 전기 신호 (ip, in)를 생성할 수 있다. 생성된 제1 전기 신호 (ip, in)은 복수의 전극들을 통해 사용자 신체와 같은 측정 대상에 인가될 수 있다. 측정 대상과 전극 사이에서는 인터페이스 임피던스가 발생할 수 있다. Z_if1 ~ Z_if6(270)은 전극과 측정 대상 사이에서 발생하는 인터페이스 임피던스의 등가 모델을 나타낸다. Z_body1 ~ Z_body4(260)는 측정 대상의 생체 임피던스의 등가 모델을 나타내고, Z_body1 ~ Z_body4(260) 중 Z_body2가 측정하고자 하는 생체 임피던스를 나타낸다. 생체 신호는 제1 전기 신호 (ip, in)과 실제로 측정하는 생체 임피던스 Z_body2에 기초하여 형성될 수 있다. 제1 전기 신호(ip, in)는 전류 신호 또는 전압 신호의 형태로 출력될 수 있다. 생체 신호가 측정되는 노드 V_Vp와 노드 V_Vn 사이의 전압 차는, 큰 임피던스 값을 가지는 인터페이스 임피던스 Z_if1 ~ Z_if4에 의해 매우 큰 값을 가질 수 있다.
보상 신호 생성기(230)는 생체 신호의 진폭을 감소시키기 위한 보상 신호를 생성할 수 있다. 보상 신호 생성기(230)에 포함된 제2 전기 신호 생성기(240)는 제1 전기 신호와 동일한 위상 또는 반대되는 위상을 가지는 제2 전기 신호 (ipd, ind)를 생성할 수 있다. 제2 전기 신호(ipd, ind)도 제1 전기 신호와 동일하게 전류 신호 또는 전압 신호의 형태로 출력될 수 있다. 제2 전기 신호 (ipd, ind)의 위상에 따라 생체 신호와 보상 신호가 결합되는 연결 관계가 달라질 수 있으며, 이에 대한 자세한 내용은 도 1a 및 도 1b의 관련 내용을 참조할 수 있다. 제2 전기 신호 생성기(240)에 의해 생성된 제2 전기 신호 (ipd, ind)는 전극을 통해 측정 대상에 인가될 수 있다.
Z_if5 ~ Z_if6은 제2 전기 신호 (ipd, ind)를 측정 대상에 인가하는 전극들과 측정 대상 사이에서 발생하는 인터페이스 임피던스의 등가 모델을 나타낸다. Z_body4는 제2 전기 신호 (ipd, ind)가 흐르는 경로에서의 생체 임피던스를 나타낸다. 제2 전기 신호 (ipd, ind), 인터페이스 임피던스 Z_if5 ~ Z_if6, 및 생체 임피던스 Z_body4에 기초하여 형성된 보상 신호가 노드 V_Vpd와 노드 V_Vnd로부터 출력될 수 있다.
생체 신호와 보상 신호는 증폭기(250)의 입력단에서 서로 결합되고, 생체 신호는 보상 신호에 의해 진폭이 감소될 수 있다. 생체 신호와 보상 신호의 결합 신호는 진폭이 생체 신호 및 보상 신호의 진폭보다 작기 때문에, 증폭기(250)가 입력 신호인 생체 신호와 보상 신호의 결합 신호에 의해 포화될 확률도 낮아지게 된다. 따라서, 생체 임피던스 측정 장치(210)는 인터페이스 임피던스 Z_if1 ~ Z_if4의 임피던스 값이 크다고 하더라도, 증폭기(250)가 포화되지 않고, 생체 임피던스 정보를 포함하는 생체 신호를 정상적으로 증폭할 수 있다. V_ref_IA(215)는 증폭기(250)의 입력 신호의 직류 신호 성분을 결정하기 위해 이용되는 기준 신호를 나타낸다.
도 3 및 도 4는 일 실시예에 따른 생체 전극을 설명하기 위한 도면들이다.
도 3은 제1 전기 신호를 측정 대상에 인가하거나, 측정 대상으로부터 생체 신호를 측정하는 전극들(310, 320, 330, 340)을 포함하는 생체 전극(300)의 일례를 나타낸 도면이다.
제1 전극(310), 제2 전극(320), 제3 전극(330), 및 제4 전극(340)은 각각 도 1a 및 도 1b의 전극(165), 전극(170), 전극(175), 전극(180)에 대응될 수 있다. 전극들(310, 320, 330, 340)은 전도성 물질을 포함할 수 있고, 습식 전극 또는 건식 전극일 수 있다. 또는, 전극들(310, 320, 330, 340)은 측정 대상과의 접촉면이 절연된 채 생체 신호를 측정하는 비접촉(또는, capacitive coupling) 방식의 전극일 수 있다. 생체 전극(300)에서 각 전극들(310, 320, 330, 340)은 하나의 전기적 영역을 가질 수 있다.
도 4는 도 3의 전극들(310, 320, 330, 340)과 해당 전극들(310, 320, 330, 340)이 부착되는 측정 대상 간의 전기적 등가 모델을 나타낸 도면이다. Z_electrode1 ~ Z_electrode4(412, 414, 416, 418)는 각 전극들(310, 320, 330, 340)과 측정 대상 사이에서 발생하는 인터페이스 임피던스의 등가 모델(410)을 나타낸다. Z_body1 ~ Z_body3는 측정 대상의 생체 임피던스의 등가 모델(420)을 나타내고, Z_body1 ~ Z_body3(420) 중 Z_body2가 최종적으로 측정하고자 하는 생체 임피던스를 나타낸다.
도 4에서, Z_electrode1(412)과 Z_electrode2(414)는 각 전극의 접촉 조건에 따라 서로 다른 값을 가질 수 있다. 또한, Z_electrode3(416)과 Z_electrode4(418)도 각 전극의 접촉 조건에 따라 서로 다른 값을 가질 수 있다. 따라서, 전극들을 이용하여 Z_body2를 측정할 때 측정 값이 전극들의 접촉 조건에 영향을 많이 받을 수 있다.
도 5 및 도 6은 다른 실시예에 따른 생체 전극을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5는 제1 전기 신호를 측정 대상에 인가하거나, 측정 대상으로부터 생체 신호를 측정하는 전극들(510, 520, 530, 540)을 포함하는 생체 전극(500)의 다른 예를 나타낸 도면이다.
제1 전극(510), 제2 전극(520), 제3 전극(530), 및 제4 전극(540)은 각각 도 1a 및 도 1b의 전극(165), 전극(170), 전극(175), 전극(180)에 대응될 수 있다. 전극들(510, 520, 530, 540)은 전도성 물질을 포함할 수 있고, 습식 전극 또는 건식 전극일 수 있다. 또는, 전극들(510, 520, 530, 540)은 측정 대상과의 접촉면이 절연된 채 생체 신호를 측정하는 비접촉 방식의 전극일 수 있다.
생체 전극(500)은 도 3의 생체 전극(300)과 달리 각 전극들(510, 520, 530, 540)은 복수의 전기적 영역들을 가질 수 있다. 각 전극들(510, 520, 530, 540)에 대한 전기적 영역들은 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
생체 임피던스를 포함하는 생체 신호를 측정하기 위해 사용자 신체의 피부의 특정 부분에 전극이 부착될 수 있다. 이 때, 전극의 모든 부분이 피부에 닿을 수도 있고, 전극의 일부분만 피부에 닿을 수도 있다. 따라서, 도 3의 생체 전극(300)에서 제1 전극(310)과 전극(320)이 피부에 닿는 면적이 서로 다르거나 또는 전극(310)과 전극(320) 간에 전기적 조건이 서로 다르게 형성될 수 있다.
이와 다르게, 도 5의 생체 전극(500)에서 전극(510)과 전극(520)은 각각의 전기적 영역들을 가지는 복수의 서브 전극들을 포함하고, 전극(510)의 서브 전극들과 전극(520)의 서브 전극들은 서로 혼합되어 분포될 수 있다. 이러한 전극 구조에 의해 전극(510)과 피부 간의 접촉 조건은 전극(520)과 피부 간의 접촉 조건과 거의 동일해질 수 있고, 생체 신호가 보다 정밀하게 측정될 수 있다. 전극(530)과 전극(540)도 각각의 전기적 영역들을 가지는 복수의 서브 전극들을 포함하고, 전극(530)의 서브 전극들과 전극(540)의 서브 전극들은 서로 혼합되어 분포될 수 있다.
도 6은 도 5의 전극들(510, 520, 530, 540)과 해당 전극들(510, 520, 530, 540)이 부착되는 측정 대상 간의 전기적 등가 모델을 나타낸 도면이다. Z_electrode1 ~ Z_electrode4(612, 614, 616, 618)는 각 전극들(510, 520, 350, 540)과 측정 대상 사이에서 발생하는 인터페이스 임피던스의 등가 모델(610)을 나타낸다. Z_body2는 측정 대상의 생체 임피던스의 등가 모델(620)을 나타내고, Z_body2가 최종적으로 측정하고자 하는 생체 임피던스이다.
도 5에서 전극(510)과 전극(520)는 전극 구조에 의해 서로 접촉 조건이 동일하다고 할 수 있으므로, Z_electrode1(612)과 Z_electrode2(614)는 서로 동일하다고 할 수 있다. 또한, 전극(530)과 전극(540)도 전극 구조에 의해 서로 접촉 조건이 동일하다고 할 수 있으므로, Z_electrode3(616)과 Z_electrode4(618)은 서로 동일하다고 할 수 있다.
Z_electrode1(612)과 Z_electrode2(614)이 서로 동일하다고 할 때, 전극(510)의 노드와 전극(520)의 노드를 통해 전류 신호를 측정 대상에 인가하고, 형성되는 전압 신호의 차이를 측정하면, Z_electrode1(612) 및 Z_electrode2(614)의 값을 추정할 수 있다. 또한, Z_electrode3(616)과 Z_electrode4(618)이 서로 동일하다고 할 때, 전극(530)의 노드와 전극(540)의 노드를 통해 전류 신호를 측정 대상에 인가하고, 형성되는 전압 신호의 차이를 측정하면, Z_electrode1(616) 및 Z_electrode2(618)의 값을 추정할 수 있다. 그 후, 전극(510)의 노드와 전극(540)의 노드를 통해 전류 신호를 측정 대상에 인가하고, 전극(520)의 노드와 전극(530)의 노드를 통해 전압 신호를 측정하면, (Z_electrode2+Z_body2+Z_electrode3)의 값을 추정할 수 있다. Z_electrode2(614) 및 Z_electrode3(616)의 값은 이미 추정되어 알고 있는 값이므로, 추정된 (Z_electrode2+Z_body2+Z_electrode3)의 값으로부터 Z_body2의 값이 계산될 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 다른 실시예에 따른 생체 임피던스 측정 장치(710)의 구성을 도시하는 도면들이다. 도 7a를 참조하면, 생체 임피던스 측정 장치(710)는 제1 전기 신호 생성기(720), 보상 신호 생성기(730) 및 증폭기(750)를 포함할 수 있다. 보상 신호 생성기(730)는 제2 전기 신호 생성기(740) 및 임피던스 소자(745)를 포함할 수 있다.
제1 전기 신호 생성기(720)는 측정 대상(790)의 생체 임피던스를 측정하기 위한 제1 전기 신호를 생성할 수 있다. 제1 전기 신호는 특정 주파수 성분을 가지는 교류 전류 신호 또는 교류 전압 신호일 수 있다. 제1 전기 신호 생성기(720)에 의해 생성된 제1 전기 신호는 복수의 전극들(765, 780)을 통해 측정 대상(790)에 인가될 수 있다. 측정 대상(790)에 인가된 제1 전기 신호는 측정 대상(790) 내에 전기적 경로를 형성하고, 형성된 전기적 경로를 따라 흐르게 된다. 측정 대상(790)에 흐르는 제1 전기 신호와 측정 대상(790)의 생체 임피던스에 기초하여 생체 신호가 형성될 수 있다. 생체 신호는 복수의 전극들(770, 775)을 통해 측정될 수 있다.
보상 신호 생성기(730)는 생체 신호를 보상하기 위한 보상 신호를 생성할 수 있다. 보상 신호는 생체 신호의 위상과 반대되는 위상을 가질 수 있고, 보상 신호에 의해 보상된 생체 신호의 진폭은 보상 신호의 진폭보다 작을 수 있다. 보상 신호 생성기(730)는 제2 전기 신호 생성기(740)로부터 생성된 제2 전기 신호에 기초하여 보상 신호를 생성할 수 있다. 제2 전기 신호 생성기(740)는 제1 전기 신호의 위상과 반대되는 위상(또는 180도의 위상차)을 가지는 제2 전기 신호를 생성할 수 있다. 제2 전기 신호는 제1 전기 신호와 동일한 주파수 성분을 가진 교류 전류 신호 또는 교류 전압 신호일 수 있다.
보상 신호 생성기(730)는 제2 전기 신호 생성기(740)로부터 생성된 제2 전기 신호와 임피던스 소자(745)에 기초하여 보상 신호를 발생시킬 수 있다. 제2 전기 신호가 임피던스 소자(745)를 흐르는 것에 의해 보상 신호가 형성될 수 있고, 임피던스 소자(745)는 미리 결정된 크기의 임피던스 값을 가질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 임피던스 소자(745)의 임피던스 값은 전극들과 측정 대상(790) 사이의 인터페이스 임피던스 값과 유사한 값을 가지도록 설계될 수 있다. 임피던스 소자(745)로서 저항, 및 커패시터 등의 수동 소자가 이용될 수 있다.
보상 신호 생성기(730)로부터 출력된 보상 신호는 증폭기(750)의 입력단에서 생체 신호와 결합될 수 있다. 생체 신호는 보상 신호와 결합되어 진폭이 보상 신호의 진폭만큼 감소될 수 있다. 생체 신호와 보상 신호는 서로 반대되는 위상을 가지고 있으므로, 생체 신호와 보상 신호 간의 결합에 의해 생체 신호의 진폭이 감소될 수 있다.
생체 신호가 측정되는 전극들(770, 775)과 생체 신호와 보상 신호가 결합되는 노드들 사이에는 제1 커패시터들(725, 735)이 위치할 수 있다. 그리고, 보상 신호가 출력되는 노드들과 생체 신호와 보상 신호가 결합되는 노드들 사이에는 제2 커패시터들(755, 760)이 위치할 수 있다.
보상 신호 생성기(730)는 보상 신호의 진폭에 기초하여, 제2 전기 신호 생성기(740)로부터 출력되는 제2 전기 신호의 진폭을 조절할 수 있다. 보상 신호의 진폭은, 제2 전기 신호의 진폭 및 임피던스 소자(745)의 임피던스 값에 비례하여 커질 수 있다. 보상 신호 생성기(730)는 보상 신호의 진폭이 미리 설정된 임계 범위보다 높다고 판단한 경우, 제2 전기 신호 생성기(740)에서 출력되는 제2 전기 신호의 진폭을 감소시키는 것에 의해 보상 신호의 진폭을 감소시킬 수 있다. 반대로, 보상 신호 생성기(730)는 보상 신호의 진폭이 미리 설정된 임계 범위보다 낮다고 판단한 경우, 제2 전기 신호 생성기(740)에서 출력되는 제2 전기 신호의 진폭을 증가시키는 것에 의해 보상 신호의 진폭을 증가시킬 수 있다.
생체 신호와 보상 신호가 결합된 결합신호는 증폭기(750)에 입력되고, 증폭기(750)는 결합 신호를 증폭할 수 있다. 생체 임피던스 측정 장치(710)는 최종적으로 증폭된 결합 신호인 출력 신호를 출력할 수 있다. 증폭기(750)에 입력되는 입력 신호의 진폭을 감소하여 증폭함에 따라, 생체 임피던스 측정 장치(710)는 보다 큰 레벨을 가지는 측정 신호를 처리할 수 있다. 또한, 생체 임피던스 측정 장치(710)는 측정 신호에서 측정 대상마다 또는 측정 시마다 달라지는 인터페이스 임피던스 값의 영향을 줄이는 것에 의해 생체 임피던스 측정의 정밀도를 개선시킬 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 도 7b에 도시된 것과 같이 제2 전기 신호 생성기(740)는 제1 전기 신호의 위상과 동일한 위상을 가지는 제2 전기 신호를 생성할 수 있다. 제2 전기 신호는 제1 전기 신호와 동일한 주파수 성분 및 동일한 위상을 가지는 교류 전류 신호 또는 교류 전압 신호일 수 있다. 제2 전기 신호는 임피던스 소자(745)를 통해 흘러 보상 신호를 형성할 수 있다. 보상 신호는 생체 신호와 결합된 후 증폭기(750)에 입력될 수 있다. 도 7b에서는 보상 신호가 출력되는 노드와 생체 신호가 전달되는 신호 라인 간의 연결은 도 7a에서의 연결과 반대되는 연결 관계를 가진다. 도 7b에서도, 생체 신호는 생체 신호와 반대되는 위상을 가지는 보상 신호와 결합하여 진폭이 감소될 수 있다. 도 7b에서 위에 기재된 내용 이외의 것들은 도 7a에서와 동일하다.
도 8은 다른 실시예에 따른 생체 임피던스 측정 장치(810)의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 8을 참조하면, 생체 임피던스 측정 장치(810)는 제1 전기 신호 생성기(820), 보상 신호 생성기(830) 및 증폭기(860)를 포함할 수 있다. 보상 신호 생성기(830)는 제2 전기 신호 생성기(840) 및 임피던스 소자(850)를 포함할 수 있다.
제1 전기 신호 생성기(820)는 생체 임피던스를 측정하기 위한 제1 전기 신호 (ip, in)를 생성할 수 있다. 생성된 제1 전기 신호 (ip, in)은 복수의 전극들을 통해 측정 대상에 인가될 수 있다. Z_if1 ~ Z_if4(880)은 전극과 측정 대상 사이에서 발생하는 인터페이스 임피던스의 등가 모델을 나타낸다. Z_body1 ~ Z_body3(870)는 측정 대상의 생체 임피던스의 등가 모델을 나타내고, Z_body1 ~ Z_body3(870) 중 Z_body2가 측정하고자 하는 생체 임피던스를 나타낸다. 생체 신호는 제1 전기 신호 (ip, in)과 실제로 측정하는 생체 임피던스 Z_body2에 기초하여 발생할 수 있다. 생체 신호가 측정되는 노드 V_Vp와 노드 V_Vn 사이의 전압 차는, 큰 임피던스 값을 가지는 인터페이스 임피던스 Z_if1 ~ Z_if4(880)에 의해 매우 큰 값을 가질 수 있다.
보상 신호 생성기(830)는 생체 신호의 진폭을 감소시키기 위한 보상 신호를 생성할 수 있다. 보상 신호 생성기(830)에 포함된 제2 전기 신호 생성기(840)는 제1 전기 신호와 동일한 위상 또는 반대되는 위상을 가지는 제2 전기 신호 (ipd, ind)를 생성할 수 있다. 제2 전기 신호 (ipd, ind)의 위상에 따라 생체 신호와 보상 신호가 결합되는 연결 관계가 달라질 수 있으며, 이에 대한 자세한 내용은 도 7a 및 도 7b의 관련 내용을 참조할 수 있다. 제2 전기 신호 생성기(840)에 의해 생성된 제2 전기 신호 (ipd, ind)는 임피던스 소자 Z_dummy(850)의 양단을 흐를 수 있다. 임피던스 소자 Z_dummy(850)의 임피던스와 제2 전기 신호(ipd, ind)에 의해 보상 신호가 형성되고, 보상 신호는 노드 V_Vpd와 노드 V_Vnd로부터 출력될 수 있다. 임피던스 소자 Z_dummy(850)는 인터페이스 임피던스 Z_if1 ~ Z_if4(880)에 상당하는 임피던스 값을 가질 수 있다.
생체 신호와 보상 신호는 증폭기(860)의 입력단에서 서로 결합되고, 생체 신호는 보상 신호에 의해 진폭이 감소될 수 있다. 증폭기(860)는 보상 신호와 생체 신호 간의 결합 신호를 증폭할 수 있다. V_ref_IA(865)는 증폭기(250)의 입력 신호의 직류 신호 성분을 결정하기 위해 이용되는 기준 신호를 나타낸다.
도 9는 일 실시예에 따른 측정 대상으로부터 측정된 생체 신호가 보상 신호에 의해 보상되는 과정을 신호 파형에 기초하여 설명하기 위한 도면이다. 도 9의 그래프에서, 제1 기준 라인(910)은 증폭기의 운용 가능한 입력 신호의 레벨을 나타낸다. 라인(910)을 초과하는 레벨의 입력 신호가 증폭기에 입력되는 경우, 증폭기는 포화되고 입력 신호를 정상적으로 증폭하지 못하게 된다. 측정하고자 하는 생체 임피던스 정보를 포함하는 생체 신호(920)는 전극과 측정 대상 간의 인터페이스 임피던스에 의해 상당히 큰 진폭을 가지고 있다. 생체 신호(920)는 측정하고자 하는 생체 임피던스뿐만 아니라 인터페이스 임피던스에 의한 요소를 모두 포함하고 있다.
생체 신호(920)를 보상하기 위한 보상 신호인 보상 신호(930)는 생체 신호(920)와 반대되는 위상을 가지고 있다. 보상 신호(920)는 생체 신호(920)에서 인터페이스 임피던스에 의한 요소를 줄이기 위해 이용될 수 있다, 보상 신호(930)는 측정 대상의 생체 임피던스 또는 별도의 임피던스 소자에 기초하여 형성될 수 있고, 이에 대한 내용은 도 1a 내지 도 8의 관련 내용을 참조할 수 있다.
보상 신호(930)는 생체 신호(920)를 보상하여 생체 신호(920)에서 인터페이스 임피던스에 의한 영향을 감소시킬 수 있다. 생체 신호(920)와 보상 신호(930)가 결합된 결합 신호(940)는 생체 신호(920)의 진폭 및 보상 신호(930)의 진폭보다 작은 진폭을 가지고 있다. 생체 신호(920)는 보상 신호(930)와 결합되는 것에 의해 진폭이 상기 보상 신호(930)의 진폭만큼 감소될 수 있다. 결합 신호(940)가 증폭기에 의해 증폭되게 된다. 보상 신호(930)에 의해 생체 신호(920)는 진폭이 감소되어 측정 회로가 포화되지 않는 범위 내에서 생체 신호(920)의 증폭 과정이 수행될 수 있다. 제2 기준 라인(950)은 생체 신호(920), 보상 신호(930), 및 결합 신호(940)의 공통된 직류 신호 성분을 나타낸다. 생체 신호(920), 보상 신호(930), 및 결합 신호(940)는 서로 동일한 주파수 성분을 가질 수 있다.
도 10은 또 다른 실시예에 따른 생체 임피던스 측정 장치(1010)의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 생체 임피던스 측정 장치(1010)는 생체 임피던스를 측정하기 위해 전극을 통해 측정 대상(1080)에 전기 신호를 인가하고, 측정 대상(1080)에 전기 신호가 흐름으로써 발생하는 생체 신호를 다른 전극을 통해 측정할 수 있다. 생체 신호는 측정 대상(1080)의 생체 임피던스 정보를 포함할 수 있다.
측정 대상(1080)에 인가된 전기 신호의 레벨과 측정된 생체 신호의 레벨에 기초하여 측정 대상(1080)의 생체 임피던스가 추정될 수 있다. 전극과 측정 대상(1080) 사이에서 발생하는 인터페이스 임피던스는 전극의 접촉 환경에 따라 다를 수 있다. 생체 임피던스 측정 장치(1010)는 전기 신호가 인가되는 전극들과 생체 신호를 측정하는 전극들을 변경하여 측정할 수 있다. 생체 신호를 측정할 때, 전기 신호가 인가되는 전극들과 생체 신호가 측정되는 전극들을 변경하여 측정함으로써 전극마다 다를 수 있는 인터페이스 임피던스의 영향을 줄일 수 있고, 생체 임피던스를 보다 정밀하게 측정할 수 있다.
도 10을 참조하면, 생체 임피던스 측정 장치(1010)는 전기 신호 생성기(1020), 연결 조절기(1030), 제어기(1060), 및 증폭기(1050)를 포함할 수 있다. 전기 신호 생성기(1020)는 생체 임피던스를 측정하기 위한 전기 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 전기 신호는 특정 주파수 성분을 가지는 교류 전류 신호 또는 교류 전압 신호일 수 있다.
연결 조절기(1030)는 측정 대상(1080)와 전기적으로 연결되는 복수의 전극들(1072, 1074, 1076, 1078), 전기 신호 생성기(1020), 및 증폭기(1050) 간의 연결을 조절할 수 있다. 제어기(1060)는 연결 조절기(1030)를 제어하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 연결 조절기(1030)는 복수의 전극들 중 전기 신호 생성기(1020)에 의해 생성된 전기 신호가 전달될 전극을 제어 신호에 기초하여 결정할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 연결 조절기(1030)는 복수 개의 스위치들을 포함할 수 있고, 제어기(1060)로부터 출력된 제어 신호에 기초하여 각 스위치들의 연결 관계가 조정될 수 있다.
연결 조절기(1030)는 제1 단자 그룹(1031)과 제2 단자 그룹(1041) 간의 연결 관계를 조절할 수 있다. 제1 단자 그룹(1031)은 전기 신호 생성기(1020)에 의해 생성된 전기 신호가 전달되는 제1 단자(1032) 및 제2 단자(1034), 측정된 생체 신호를 증폭기(1050)에 전달하는 제3 단자(1036) 및 제4 단자(1038)를 포함할 수 있다. 제2 단자 그룹(1041)은 복수의 전극들(1072, 1074, 1076, 1078)에 각각 연결된 제5 단자(1040), 제6 단자(1042), 제7 단자(1044), 및 제8 단자(1046)를 포함할 수 있다. 연결 조절기(1030)는 측정 대상(1080)와 전기적으로 인터페이스하는 제5 단자(1040), 제6 단자(1042), 제7 단자(1044), 및 제8 단자(1046)의 제2 단자 그룹(1041)과 제1 단자(1032), 제2 단자(1034), 제3 단자(1036), 및 제4 단자(1038)의 제1 단자 그룹(1031) 간의 연결 관계를 조절할 수 있다.
예를 들어, 제1 측정 단계에서, 제1 단자(1032)는 제5 단자(1040)에 연결되고, 제 2 단자(1034)는 제8 단자(1046)에 연결되고, 제3 단자(1036)는 제6 단자(1042)에 연결되고, 제4 단자(1038)는 제7 단자(1044)에 연결될 수 있다. 제6 단자(1042) 및 제7 단자(1044)로부터 전달된 생체 신호는 제3 단자(1036) 및 제4 단자(1038)을 경유하여 증폭기(1050)에 입력될 수 있다. 제1 측정 단계 이후의 제2 측정 단계에서, 제1 단자(1032)는 제6 단자(1042)에 연결되고, 제2 단자(1034)는 제8 단자(1046)에 연결되고, 제3 단자(1036)는 제5 단자(1040)에 연결되고, 제4 단자(1038)는 제7 단자(1044)에 연결될 수 있다. 제5 단자(1040) 및 제7 단자(1044)로부터 전달된 생체 신호는 제3 단자(1036) 및 제4 단자(1038)을 경유하여 증폭기(1050)에 입력될 수 있다. 위와 같이, 생체 임피던스 측정 장치(1010)는 제1 단자 그룹(1031)과 제2 단자 그룹(1041) 간의 연결 관계를 조절하여 생체 임피던스 정보를 포함하는 생체 신호를 복수 번 측정할 수 있다. 생체 임피던스 측정 장치(1010)는 복수 번 측정된 생체 신호에 기초하여 측정 대상(1080)의 생체 임피던스를 보다 정밀하게 추정할 수 있다.
증폭기(1050)는 제3 단자(1036) 및 제4 단자(1038)을 통해 입력된 생체 신호를 증폭할 수 있다. 생체 신호는 차동 신호의 형태로 증폭기(1050)에 입력될 수 있다. 생체 임피던스 측정 장치(1010)는 최종적으로 증폭된 생체 신호인 출력 신호를 출력할 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 연결 조절기(1120)가 포함된 생체 임피던스 측정 장치(1110)의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 11을 참조하면, 생체 임피던스 측정 장치(1110)는 제1 전기 신호 생성기(1115), 연결 조절기(1120), 제어기(1130), 보상 신호 생성기(1135), 및 증폭기(1125)를 포함할 수 있다. 보상 신호 생성기(1135)는 제2 전기 신호 생성기(1140)를 포함할 수 있다.
제1 전기 신호 생성기(1115)는 측정 대상(1150)의 생체 임피던스를 측정하기 위한 제1 전기 신호를 생성할 수 있다. 보상 신호 생성기(1135)는 제1 전기 신호가 측정 대상(1150)에 흐름으로써 발생하는 생체 신호를 보상하기 위한 보상 신호를 생성할 수 있다. 보상 신호 생성기(1135)에 포함된 제2 전기 신호 생성기(1140)는 제1 전기 신호와 동일한 위상 또는 반대되는 위상을 가지는 제2 전기 신호를 생성할 수 있다. 제2 전기 신호는 복수의 전극들(1170, 1175)를 통해 측정 대상(1150)에 인가되고, 전극들(1170, 1175)와 측정 대상(1150) 사이의 인터페이스 임피던스에 기초하여 보상 신호를 형성될 수 있다. 보상 신호에 의해 보상된 생체 신호는 증폭기(1125)에 의해 증폭될 수 있다. 제1 전기 신호 생성기(1115), 보상 신호 생성기(1135), 제2 전기 신호 생성기(1140), 및 증폭기(1125)의 동작은 도 1a 내지 도 2의 관련 내용을 참조할 수 있다.
연결 조절기(1120)는 측정 대상(1150)와 전기적으로 연결되는 복수의 전극들(1160), 제1 전기 신호 생성기(1115), 및 증폭기(1125) 간의 연결을 조절할 수 있다. 제어기(1130)는 연결 조절기(1120)에 포함된 스위치들의 연결 관계를 제어하기 위한 제어 신호를 출력할 수 있다. 연결 조절기(1120)는 각 전극들(1160)에 연결되는 단자들, 제1 전기 신호 생성기(1115)와 연결되는 단자들, 및 증폭기(1125)와 연결되는 단자들 사이의 연결 관계를 제어 신호에 기초하여 조정할 수 있다. 생체 임피던스 측정 장치(1110)는 측정 대상(1150)의 생체 임피던스 정보를 포함하는 생체 신호를 복수 번 측정하고, 측정된 각각의 생체 신호는 보상 신호 생성기(1135)로부터 출력된 보상 신호에 의해 보상된 후 증폭기(1125)에 입력될 수 있다. 생체 신호와 보상 신호 간의 결합 신호는 증폭기(1125)에 의해 증폭되고, 증폭기(1125)는 증폭된 결합 신호를 출력 신호로 출력할 수 있다.
도 12는 다른 실시예에 따른 연결 조절기(1220)가 포함된 생체 임피던스 측정 장치(1210)의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 12를 참조하면, 생체 임피던스 측정 장치(1210)는 제1 전기 신호 생성기(1215), 연결 조절기(1220), 제어기(1230), 보상 신호 생성기(1235), 및 증폭기(1225)를 포함할 수 있다. 보상 신호 생성기(1235)는 제2 전기 신호 생성기(1240) 및 임피던스 소자(1270)를 포함할 수 있다.
제1 전기 신호 생성기(1215)는 측정 대상(1250)의 생체 임피던스를 측정하기 위한 제1 전기 신호를 생성할 수 있다. 보상 신호 생성기(1235)는 제1 전기 신호가 측정 대상(1250)에 흐름으로써 발생하는 생체 신호를 보상하기 위한 보상 신호를 생성할 수 있다. 보상 신호 생성기(1235)에 포함된 제2 전기 신호 생성기(1240)는 제1 전기 신호와 동일한 위상 또는 반대되는 위상을 가지는 제2 전기 신호를 생성할 수 있다. 제2 전기 신호는 임피던스 소자(1270)에 흘려지고, 제2 전기 신호와 임피던스 소자(1270)의 임피던스 값에 기초하여 보상 신호가 형성될 수 있다. 보상 신호에 의해 보상된 생체 신호는 증폭기(1225)에 의해 증폭될 수 있다. 제1 전기 신호 생성기(1215), 보상 신호 생성기(1235), 제2 전기 신호 생성기(1240), 및 증폭기(1225)의 동작은 도 7a 내지 도 8의 관련 내용을 참조할 수 있다.
연결 조절기(1220)는 측정 대상(1250)와 전기적으로 연결되는 복수의 전극들(1260), 제1 전기 신호 생성기(1215), 및 증폭기(1225) 간의 연결을 조절할 수 있다. 제어기(1230)는 연결 조절기(1220)에 포함된 스위치들의 연결 관계를 제어하기 위한 제어 신호를 출력할 수 있다. 연결 조절기(1220)는 각 전극들(1260)에 연결되는 단자들, 제1 전기 신호 생성기(1215)와 연결되는 단자들, 및 증폭기(1225)와 연결되는 단자들 사이의 연결 관계를 제어 신호에 기초하여 조정할 수 있다. 생체 임피던스 측정 장치(1210)는 측정 대상(1250)의 생체 임피던스 정보를 포함하는 생체 신호를 복수 번 측정하고, 측정된 각각의 생체 신호는 보상 신호 생성기(1235)로부터 출력된 보상 신호에 의해 보상된 후 증폭기(1225)에 입력될 수 있다.
도 13은 일 실시예에 따른 생체 임피던스 측정 방법의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
단계(1310)에서, 생체 임피던스 측정 장치는 측정 대상의 생체 임피던스를 측정하기 위한 제1 전기 신호를 생성할 수 있다. 제1 전기 신호는 특정한 주파수 성분을 가지는 교류 전류 신호 또는 교류 전압 신호일 수 있다. 제1 전기 신호는 복수의 전극들을 통해 측정 대상에 인가될 수 있다. 제1 전기 신호가 측정 대상에 흐르는 것에 의해 생체 신호가 형성할 수 있다. 측정 대상에 흐르는 제1 전기 신호와 측정 대상의 생체 임피던스에 기초하여 생체 신호가 발생할 수 있다. 생체 신호는 복수의 다른 전극들을 통해 측정될 수 있다.
단계(1320)에서, 생체 임피던스 측정 장치는 생체 신호를 보상하기 위한 보상 신호를 생성할 수 있다. 생체 임피던스 측정 장치는 제1 전기 신호와 동일한 위상 또는 반대되는 위상을 가지는 제2 전기 신호를 생성할 수 있다. 제2 전기 신호는 제1 전기 신호와 동일한 주파수 성분을 가진 교류 전류 신호 또는 교류 전압 신호일 수 있다. 제2 전기 신호의 위상에 따라 생체 신호와 보상 신호가 결합되는 연결 관계가 달라질 수 있으며, 이에 대한 자세한 내용은 도 1a 내지 도 8의 관련 내용을 참조할 수 있다.
보상 신호는 측정 대상의 생체 임피던스 또는 임의의 임피던스 소자에 기초하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 전기 신호가 전극을 통해 측정 대상에 인가되고, 제2 전기 신호가 측정 대상과 전극 간의 인터페이스 임피던스에 흐름으로써 보상 신호가 형성될 수 있다. 다른 예로, 제2 전기 신호가 임피던스 소자에 흐르는 것에 의해 임피던스 소자의 양단에 보상 신호가 형성될 수 있다.
생체 임피던스 측정 장치는 보상 신호의 진폭에 기초하여, 제2 전기 신호 생성기로부터 출력되는 제2 전기 신호의 진폭을 조절할 수 있다. 생체 임피던스 측정 장치는 보상 신호의 진폭이 미리 설정된 임계 범위보다 높다고 판단한 경우, 제2 전기 신호의 진폭을 감소시키는 것에 의해 보상 신호의 진폭을 감소시킬 수 있다. 반대로, 생체 임피던스 측정 장치는 보상 신호의 진폭이 미리 설정된 임계 범위보다 낮다고 판단한 경우, 제2 전기 신호의 진폭을 증가시키는 것에 의해 보상 신호의 진폭을 증가시킬 수 있다.
생체 신호는 보상 신호와 결합되고, 생체 신호는 보상 신호에 의해 보상되어 진폭이 보상 신호의 진폭만큼 감소될 수 있다. 생체 신호와 보상 신호는 서로 반대되는 위상을 가지고 있으므로, 생체 신호는 보상 신호와 결합되어 진폭이 감소될 수 있다.
단계(1330)에서, 생체 임피던스 측정 장치는 보상 신호에 의해 보상된 생체 신호를 증폭할 수 있다. 생체 임피던스 측정 장치는 증폭기의 이득에 기초하여 보상 신호에 의해 보상된 생체 신호를 증폭하여 출력할 수 있다. 생체 임피던스 측정 장치로부터 출력된 출력 신호는 필터링 등의 후처리 과정을 거친 후, 아날로그 디지털 변환기에 의해 디지털 신호로 변환될 수 있다. 디지털 신호를 분석하여 측정 대상의 생체 임피던스가 추정될 수 있고, 추정된 생체 임피던스가 디스플레이 장치 등을 통해 사용자에게 제공될 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (24)

  1. 측정 대상의 생체 임피던스를 측정하기 위한 제1 전기 신호를 생성하는 제1 전기 신호 생성기;
    상기 제1 전기 신호에 기초하여 측정된 생체 신호를 보상하기 위한 보상 신호를 생성하는 보상 신호 생성기; 및
    상기 보상 신호에 의해 보상된 생체 신호를 증폭하는 증폭기
    를 포함하고,
    상기 보상 신호 생성기는,
    상기 제1 전기 신호의 위상과 동일한 위상 또는 반대되는 위상을 가지는 제2 전기 신호를 생성하는 제2 전기 신호 생성기를 포함하고,
    상기 제2 전기 신호에 기초하여 상기 보상 신호를 생성하고,
    상기 보상 신호의 진폭과 미리 설정된 임계 범위에 기초하여 상기 제2 전기 신호 생성기로부터 출력되는 상기 제2 전기 신호의 진폭을 조절하는,
    생체 임피던스 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보상 신호는, 상기 생체 신호의 위상과 반대되는 위상을 가지고,
    상기 보상 신호에 의해 보상된 생체 신호의 진폭은, 상기 보상 신호의 진폭보다 작은, 생체 임피던스 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 생체 신호는,
    상기 제1 전기 신호와 상기 생체 임피던스에 기초하여 형성된 신호인, 생체 임피던스 측정 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보상 신호 생성기는,
    상기 제2 전기 신호가 복수의 전극들을 통해 상기 측정 대상에 흐름으로써 발생된 상기 보상 신호를 출력하는, 생체 임피던스 측정 장치.
  6. 측정 대상의 생체 임피던스를 측정하기 위한 제1 전기 신호를 생성하는 제1 전기 신호 생성기;
    상기 제1 전기 신호에 기초하여 측정된 생체 신호를 보상하기 위한 보상 신호를 생성하는 보상 신호 생성기; 및
    상기 보상 신호에 의해 보상된 생체 신호를 증폭하는 증폭기
    를 포함하고,
    상기 보상 신호 생성기는,
    상기 제1 전기 신호의 위상과 동일한 위상 또는 반대되는 위상을 가지는 제2 전기 신호를 생성하는 제2 전기 신호 생성기를 포함하고,
    상기 측정 대상에 상기 제2 전기 신호를 인가하는 두 전극들 간의 거리는, 상기 생체 신호를 측정하는 두 전극들 간의 거리보다 짧은, 생체 임피던스 측정 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 보상 신호 생성기는,
    상기 제2 전기 신호에 기초하여 상기 보상 신호를 발생시키는 임피던스 소자
    를 더 포함하는 생체 임피던스 측정 장치.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 생체 임피던스의 측정 대상과 전기적으로 연결되는 복수의 전극들, 상기 제1 전기 신호 생성기, 및 상기 증폭기 간의 연결을 조절하는 연결 조절기
    를 더 포함하는 생체 임피던스 측정 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 연결 조절기는,
    상기 복수의 전극들 중 상기 제1 전기 신호 생성기에 의해 생성된 제1 전기 신호가 전달될 전극들을 결정하는, 생체 임피던스 측정 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 생체 신호가 측정되는 전극과 상기 생체 신호와 상기 보상 신호가 결합되는 노드 사이에 위치하는 제1 커패시터; 및
    상기 보상 신호가 출력되는 노드와 상기 생체 신호와 상기 보상 신호가 결합되는 노드 사이에 위치하는 제2 커패시터
    를 더 포함하는 생체 임피던스 측정 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전기 신호 및 상기 제2 전기 신호는, 전류 신호이고,
    상기 생체 신호 및 상기 보상 신호는, 전압 신호인, 생체 임피던스 측정 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전기 신호 및 상기 제2 전기 신호는, 전압 신호이고,
    상기 생체 신호 및 상기 보상 신호는, 전류 신호인, 생체 임피던스 측정 장치.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 생체 임피던스를 측정하기 위한 제1 전기 신호를 생성하는 단계;
    상기 제1 전기 신호와 상기 생체 임피던스에 기초하여 발생된 생체 신호를 보상하기 위한 보상 신호를 출력하는 단계; 및
    상기 보상 신호에 의해 보상된 생체 신호를 증폭하는 단계
    를 포함하고,
    상기 보상 신호를 출력하는 단계는,
    상기 제1 전기 신호의 위상과 동일한 위상 또는 반대되는 위상을 가지는 제2 전기 신호를 생성하는 단계;
    상기 보상 신호의 진폭과 미리 설정된 임계 범위에 기초하여 상기 제2 전기 신호의 진폭을 조절하는 단계; 및
    상기 제2 전기 신호에 기초하여 생성된 상기 보상 신호를 출력하는 단계를 포함하는,
    생체 임피던스 측정 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 보상 신호에 의해 보상된 생체 신호는,
    보상되기 전의 생체 신호 및 상기 보상 신호보다 작은 진폭을 가지는, 생체 임피던스 측정 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제2 전기 신호에 기초하여 생성된 상기 보상 신호를 출력하는 단계는,
    상기 제2 전기 신호가 상기 생체 임피던스의 측정 대상에 흐름으로써 형성되는 생체 신호를 측정하여 출력하는 단계를 포함하고,
    상기 생체 신호는 상기 보상 신호와 결합하여 진폭이 감소하는, 생체 임피던스 측정 방법.
  19. 생체 임피던스를 측정하기 위한 제1 전기 신호를 생성하는 단계;
    상기 제1 전기 신호와 상기 생체 임피던스에 기초하여 발생된 생체 신호를 보상하기 위한 보상 신호를 출력하는 단계; 및
    상기 보상 신호에 의해 보상된 생체 신호를 증폭하는 단계
    를 포함하고,
    상기 보상 신호를 출력하는 단계는,
    상기 제1 전기 신호의 위상과 동일한 또는 반대되는 위상을 가지는 제2 전기 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 제2 전기 신호가 상기 생체 임피던스의 측정 대상에 흐름으로써 형성되는 생체 신호를 측정하여 출력하는 단계를 포함하고,
    상기 측정 대상에 상기 제2 전기 신호를 인가하는 두 전극들 간의 거리는, 상기 생체 신호를 측정하는 두 전극들 간의 거리보다 짧은, 생체 임피던스 측정 방법.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 제2 전기 신호에 기초하여 생성된 상기 보상 신호를 출력하는 단계는,
    상기 제2 전기 신호가 임피던스 소자에 흐름으로써 발생하는 전기 신호를 상기 보상 신호로 출력하는 단계를 포함하고,
    상기 생체 신호는 상기 보상 신호와 결합하여 진폭이 감소하는, 생체 임피던스 측정 방법.
  21. 생체 임피던스의 측정 대상으로부터 측정된 생체 신호 및 상기 생체 신호를 보상하기 위한 보상 신호를 결합시키는 단계; 및
    상기 생체 신호 및 상기 보상 신호가 결합된 결합 신호를 증폭하는 단계를 포함하고,
    상기 생체 신호는 상기 보상 신호와 결합하여 진폭이 감소되고,
    상기 생체 신호 및 상기 보상 신호를 결합시키는 단계는,
    상기 생체 신호를 측정하는데 이용되는 제1 전기 신호를 생성하는 단계;
    상기 제1 전기 신호의 위상과 동일한 위상 또는 반대되는 위상을 가지는 제2 전기 신호를 생성하는 단계;
    상기 보상 신호의 진폭과 미리 설정된 임계 범위에 기초하여 상기 제2 전기 신호의 진폭을 조절하는 단계;
    상기 제2 전기 신호에 기초하여 생성된 상기 보상 신호를 출력하는 단계;
    상기 생체 신호 및 상기 보상 신호를 결합시키는 단계를 포함하는,
    생체 임피던스 측정 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 보상 신호를 출력하는 단계는,
    상기 제2 전기 신호가 상기 측정 대상에 인가되어 형성된 전기 신호를 상기 보상 신호로 출력하는 단계를 포함하는,
    생체 임피던스 측정 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 보상 신호를 출력하는 단계는,
    상기 제2 전기 신호가 임피던스 소자에 인가되어 형성된 전기 신호를 상기 보상 신호로 출력하는 단계를 포함하는,
    생체 임피던스 측정 방법.
  24. 측정 대상의 생체 임피던스를 측정하기 위한 제1 전기 신호를 생성하는 제1 전기 신호 생성기;
    상기 제1 전기 신호의 위상과 동일한 위상 또는 반대되는 위상을 가지는 제2 전기 신호를 생성하는 제2 전기 신호 생성기를 포함하고, 상기 제2 전기 신호에 기초하여 보상 신호를 생성하고, 상기 보상 신호의 진폭과 미리 설정된 임계 범위에 기초하여 상기 제2 전기 신호 생성기로부터 출력되는 상기 제2 전기 신호의 진폭을 조절하는 보상 신호 생성기;
    상기 보상 신호에 의해 보상된 생체 신호를 증폭하는 증폭기; 및
    상기 제1 전기 신호, 상기 제2 전기 신호 또는 상기 생체 신호를 상기 측정 대상에 인터페이스하기 위한 복수의 전극들을 포함하고,
    상기 복수의 전극들 중 적어도 하나는 복수의 전기적 영역들에서 상기 측정 대상과 인터페이스하는, 생체 임피던스 측정 장치.
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