KR102373723B1 - 생체 기능 평가 및 모니터링을 위한 부위별 생체 임피던스 바이오마커 방법 및 장치 - Google Patents

생체 기능 평가 및 모니터링을 위한 부위별 생체 임피던스 바이오마커 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

생체 기능 평가 및 모니터링을 위한 부위별 생체 임피던스 바이오마커 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른, 생체 기능 평가 및 모니터링을 위한 부위별 생체 임피던스 바이오마커 방법은, 피검체 내 정해진 부위에 부착되는 복수의 전극으로부터, 다중 주파수 측정법에 기반하여 측정된 n개(상기 n은 3 이상의 자연수)의 생체 임피던스 정보를 획득하는 단계; 및 생체 임피던스 정보의 위상각 중 어느 하나라도 선정된 제1 임계 미만인 경우, 상기 피검체를 대사성 기능 저하로 판단하는 단계를 포함한다.

Description

생체 기능 평가 및 모니터링을 위한 부위별 생체 임피던스 바이오마커 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE OF SITE-SPECIFIC BIOIMPEDANCE BIOMARKER FOR BIOFUNCTION EVALUATION AND MONITORING}
본 발명은 세포의 활성도를 측정할 수 있는 바이오 임피던스 위상각 기술에 기반하여, 조직학적 변화가 발생하기 이전에 신체 기능 노화도 평가, 운동 효과를 실시간 평가하고 모니터링할 수 있는, 생체 기능 평가 및 모니터링을 위한 부위별 생체 임피던스 바이오마커 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 다음의 문헌에 개시되어 있다.
1) 공개특허공보 제10-2019-0048298호(2019.05.09.) "다중 주파수 생체임피던스 측정을 이용한 건강정보 획득 장치 및 방법"
2) 공개특허공보 제10-2007-0018774호(2007.02.14.) "바이오임피던스 방법 및 장치"
생체 임피던스는 신체에 미세한 교류 전류를 통과시켜 전기저항의 확장형인 전기 임피던스를 측정하는 기술일 수 있다.
생체 임피던스 데이터는 임피던스(Impedance), 리액턴스(Reactance), 위상각(Phase Angle)을 포함하여 구성된다. 임피던스는 복소수로 표시되고, 허수 부분이 리액턴스이고 실수 부분이 저항값이며, 이 둘의 합이 임피던스가 되고, 둘 사이의 각도는 위상각 데이터가 된다.
기존에, 생체 임피던스 데이터는 인체의 체성분을 분석하는 데에 주로 이용하였다.
대사증후군은 비만이 주요한 원인으로 혈당을 조절하는 호르몬인 인슐린에 대해 우리 몸이 저항성을 갖게 되어, 내당능장애, 고지혈증, 고혈압과 같은 여러 가지 질환이 복합적으로 나타나는 것을 뜻한다.
대사증후군의 판단은 일반적으로 복부미만 정도를 기준으로 하며, 예컨대 동양인의 기준, 남자 복부 둘레 90cm 이상, 여자 복부 둘레 80cm 이상을, 대사증후군으로 판단할 수 있다.
다만, 이러한 대사중후군의 판단은 복부의 둘레를 치수 계산하여 이루어지는 것으로, 복부의 둘레를 재는 계측자와 계측하는 환경 등에 따라, 계측 값이 그 때마다 달라지게 되는 우려가 있다.
따라서, 생체 임피던스를 이용하여, 피검체에 대한 생체 기능 평가 및 모니터링을 통해 대사증후군을 평가하는, 새로운 기법이 요구된다.
본 발명의 실시예는, 생체 임피던스의 위상각이 변화하는 것에 기반하여, 인체의 기능 상태를 판단하는, 생체 기능 평가 및 모니터링을 위한 부위별 생체 임피던스 바이오마커 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예는, 생체 임피던스를, 대사성 기능 저하를 판단하는 바이오마커로 활용 함으로써, 대사증후군을 포함하는 대사성 기능 저하 정도를 정량화하고 모니터링할 수 있는 도구를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예는, 생체 기능 평가 결과에 따라, 대사성 기능 저하도를 개선하는 운동 프로그램을 추천하고, 운동 프로그램의 효능을 모니터링 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른, 생체 기능 평가 및 모니터링을 위한 부위별 생체 임피던스 바이오마커 방법은, 피검체 내 정해진 부위에 부착되는 복수의 전극으로부터, 다중 주파수 측정법에 기반하여 측정된 n개(상기 n은 3 이상의 자연수)의 생체 임피던스 정보를 획득하는 단계; 및 생체 임피던스 정보의 위상각 중 어느 하나라도 선정된 제1 임계 미만인 경우, 상기 피검체를 대사성 기능 저하로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른, 생체 기능 평가 및 모니터링을 위한 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치는, 피검체 내 정해진 부위에 부착되는 복수의 전극으로부터, 다중 주파수 측정법에 기반하여 측정된 n개(상기 n은 3 이상의 자연수)의 생체 임피던스 정보를 획득하는 획득부; 및
생체 임피던스 정보의 위상각 중 어느 하나라도 선정된 제1 임계 미만인 경우, 상기 피검체를 대사성 기능 저하로 판단하는 판단부를 포함하여 구성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 생체 임피던스의 위상각이 변화하는 것에 기반하여, 인체의 기능 상태를 판단하는, 생체 기능 평가 및 모니터링을 위한 부위별 생체 임피던스 바이오마커 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 생체 임피던스를, 대사성 기능 저하를 판단하는 바이오마커로 활용 함으로써, 대사증후군을 포함하는 대사성 기능 저하 정도를 정량화하고 모니터링할 수 있는 도구를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 생체 기능 평가 결과에 따라, 대사성 기능 저하도를 개선하는 운동 프로그램을 추천하고, 운동 프로그램의 효능을 모니터링 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 생체 기능 평가 및 모니터링을 위한 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에서, 연령에 따른 위상각 감소 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 일실시예에서, 연령에 따른 위상각 감소 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 당뇨병 유병기간에 따른 위상각 감소현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 산림치유 프로그램 종류에 따른 팔/다리 위상각 증가 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 방법을 도시한 흐름도이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 생체 기능 평가 및 모니터링을 위한 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른, 생체 기능 평가 및 모니터링을 위한 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100, 이하, '부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치'로 약칭함)는, 획득부(110) 및 판단부(120)를 포함하여 구성할 수 있다. 또한, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는 실시예에 따라, 연산부(130)와 처리부(140)를 추가하여 구성할 수 있다.
획득부(110)는 피검체 내 정해진 부위에 부착되는 복수의 전극으로부터, 다중 주파수 측정법에 기반하여 측정된 n개(상기 n은 3이상의 자연수)의 생체 임피던스 정보를 획득한다. 즉, 획득부(110)는 피검체에 부착되는 전극들에 의해 감지되는 생체 임피던스 정보를 수집하는 역할을 할 수 있다.
상기 전극이 부착되는 피검체의 부위는, 임상적으로 상기 임피던스 정보를 감지해야 하는 최소 3개의 영역일 수 있고, 예컨대 혈류 량이 비교적 많고, 사용 빈도가 상대적으로 많은, 피검체의 팔, 다리, 몸통 등일 수 있다.
또한, 다중 주파수 측정법은 적어도 세 개 이상의 주파수를 대상으로 이들 주파수로부터 피검체의 생체 임피던스를 측정하는 기법일 수 있다. 예컨대, 다중 주파수 측정법에서는 1kHz 이상 10kHz 이하의 범위에 존재하는 주파수, 10kHz 이상 100kHz 이하의 범위에 존재하는 주파수, 및 100kHz 이상 1000kHz 이하의 범위에 존재하는 주파수 각각에서 지정된 피검체의 생체 임피던스 정보를 측정할 수 있다.
판단부(120)는 생체 임피던스 정보의 위상각 중 어느 하나라도 선정된 제1 임계 미만인 경우, 상기 피검체를 대사성 기능 저하로 판단한다. 즉, 판단부(120)는 복수의 생체 임피던스 정보를 분석하여 산출되는 복수의 위상각 중 어느 하나가, 제1 임계 미만으로 작아 짐에 따라 피검체를 대사증후군 위험이 있음으로 판단하는 역할을 할 수 있다.
예컨대, 피검체의 오른팔(RA)로부터 획득한, 주파수 50kHz의 생체 임피던스 정보의 위상각이 '6.05, 5.94, 5.88, 5.60, 5.37, 5.43, 5.55, 5.83' 이고, 상기 제1 임계가 50대 남자 기준으로 '5.40'으로 선정되면, 판단부(120)는 상기 8개의 위상각 중 제1 임계 보다 낮은 '5.37'으로 인해, 해당 피검체를 대사성 기능 저하로 판단할 수 있다.
상기 제 1 임계는, 판단 대상인 피검체에 관련된 정상군의 성별, 나이 등에 따라, 유연하게 변경되어 선정될 수 있다.
제1 임계의 선정을 위해, 본 발명의 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는 연산부(130)를 추가하여 구성할 수 있다.
연산부(130)는 상기 피검체가 속하는 인구집단이 갖는 위상각의 평균과, 상기 위상각의 표준편차를, 통계 데이터베이스로부터 검색할 수 있다. 즉, 연산부(130)는 피검체의 성별, 나이 등을 고려하여, 해당 피검체가 분류되는 인구집단에서 통계된 위상각의 평균과 표준편차를, 통계 데이터베이스에서 추출하는 역할을 할 수 있다.
상술의 예시에서와 같이, 피검체가 50대 남자일 경우, 연산부(130)는 50대 남자의 인구집단에서 통계적으로 집계된 오른팔(RA)에 대한 위상각의 평균(mean) '6.03'과 표준편차(SD) '0.42'를, 통계 데이터베이스로부터 검색할 수 있다.
여기서, 통계 데이터베이스는 생체 임피던스 정보의 위상각을 누적하고, 이를 성별 및 나이 별로 구분하여 보관하는 저장 수단일 수 있다. 통계 데이터베이스는, 본 발명의 발명자에 의해 관리될 수도 있고, 실시예에 따라 국가, 공인 기관 등에서 관리하는 대규모 DB를 활용할 수도 있다.
또한, 연산부(130)는 상기 평균과 상기 표준편차를, 수식 '평균 - 1.5 x 표준편차'에 대입하여 연산된 값을 상기 제1 임계로 선정할 수 있다.
상술의 예시에서, 통계 데이터베이스로부터 검색된 위상각의 평균(mean) '6.03'과 표준편차(SD) '0.42'를 검색 함에 따라, 연산부(130)는 이들을 수식 '평균 - 1.5 x 표준편차'에 대입하여 산출된 '5.40'을, 50대 남자의 오른팔(RA)에 대한 제1 임계로 선정할 수 있다.
실시예에 따라, 연산부(130)는 상기 수식을 통해 연산된 값을 피검체에 임상 환경에 맞춰 유연하게 변경, 조정할 수 있다.
즉, 연산부(130)는 상기 연산된 값을, 상기 피검체의 유병 기간, 신체정보, 및 신체질량지수 중 적어도 하나를 고려하여 조정할 수 있다. 이는, 피검체가 갖는 환경에 상응하여 제1 임계를 변경, 조정 함으로써 보다 정확한 대사성 기능 저하 평가를 가능하게 하기 위함이다.
예컨대, 상기 피검체에 지병이 있어, 유병 기간이 상당히 긴 경우, 연산부(130)는 유병 기간에 상응하여 상기 연산된 값을 낮춤으로써, 상기 제1 임계를 낮게 완화시킬 수 있다.
또한, 상기 신체질량지수(Body Mass Index)가 높아, 비만인 피검체에 대해, 연산부(130)는 상기 연산된 값을 높임으로써, 상기 제1 임계를 높게 강화시킬 수 있다
다른 실시예에서, 판단부(120)는, 신체 부위별 위상각 중 어느 하나라도, 선정된 임계 밴드를 벗어나는 경우, 상기 피검체를 부위별 대사성 기능 저하로 판단할 수 있다. 즉, 판단부(120)는 복수의 생체 임피던스 정보를 분석하여 산출되는 복수의 위상각 중 어느 하나가, 임계 밴드의 밖에 있다면, 상기 피검체의 특정 신체 부위에 대해 대사성 기능 저하 위험이 있음으로 판단할 수 있다.
상기 임계 밴드는 정상군의 위상군이 분포된 영역 범위를 고려하여 선정될 수 있고, 임계 밴드의 하한은 상기 제1 임계일 수 있다.
상술의 예시와 같이, 피검체의 오른팔(RA)로부터 획득한, 주파수 50kHz의 생체 임피던스 정보의 위상각이 '6.05, 5.94, 5.88, 5.60, 5.37, 5.43, 5.55, 5.83' 이고, 상기 임계 밴드가 50대 남자 기준으로 '6.00 ~ 5.40'으로 선정되면, 판단부(120)는 상기 8개의 위상각 중 상기 임계 밴드 밖에 있는 '6.05'와 '5.37'으로 인해, 해당 피검체를 대사성 기능 저하로 판단할 수 있다.
상기 임계 밴드 역시, 판단 대상인 피검체에 관련하여 정상군의 성별, 나이 등에 따라, 좁게 또는 넓게 변경되어 선정될 수 있다.
실시예에 따라, 판단부(120)는 위상각이 작아지는 정도가 급격하게 나타나는 경우에도, 해당 피검체에 대해, 대사성 기능 저하의 위험을 판단할 수 있다.
판단부(120)는, 주파수별 위상각 간에 서로 차감한 감소폭을, 상기 부위 별로 비교할 수 있다. 즉, 판단부(120)는 위상각을 부위별 및 주파수 별로 배열한 후, 변화되는 차이를 비교할 수 있다.
예컨대, 피검체의 오른팔(RA), 왼팔(LA), 오른다리(RL), 왼다리(LL)로부터 획득한, 주파수 50kHz의 생체 임피던스 정보의 위상각 각각이, 6.30에서 6.25로, 6.00에서 5.99로, 7.43에서 7.23로, 6.67에서 6.65로 변화되는 경우, 판단부(120)는 오른팔(RA), 왼팔(LA), 오른다리(RL), 왼다리(LL)에 대한 위상각의 부위별 감소폭을 각각 '-0.05, -0.01, -0.20, -0.02'로 확인할 수 있다.
이후, 판단부(120)는 상기 비교 결과, 상기 감소폭이 제2 임계를 초과하는 부위가 어느 하나라도 있는 경우, 상기 피검체를 대사성 기능 저하로 판단할 수 있다.
예컨대, 상술의 예시에서 제2 임계가 50대 남자 기준으로 '0.1'로 선정되면, 판단부(120)는 위상각의 부위별 감소폭 중 제2 임계를 초과하는 오른다리(RL)의 감소폭 '-0.20'으로 인해, 해당 피검체를 대사성 기능 저하로 판단할 수 있다.
위상각의 부위별 감소폭이 제2 임계를 초과하는, 상술의 오른다리(RL)은, 취약 부위로 지정되어, 운동 요법의 대상이 될 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는 처리부(140)를 추가하여 구성할 수 있다.
처리부(140)는 상기 감소폭이 제2 임계를 초과하는 부위를, 취약 부위로 지정할 수 있다. 즉, 처리부(140)는 다른 부위에 비해, 주파수별 위상각의 감소 정도가 현저하게 높은 피검체의 부위를, 취약 부위로 지정하는 역할을 할 수 있다.
이후, 처리부(140)는, 상기 취약 부위와 연관되는 운동 요법을, 상기 피검체에게 추천할 수 있다. 즉, 처리부(140)는, 대사성 기능 저하가 현저하게 나타나는 취약 부위에 대해, 이를 개선하기 위한 운동 요법을 추천할 수 있다.
상술의 예시에서, 취약 부위로 지정된 오른다리(RL)에 대해, 처리부(140)는, 예컨대 '오른다리 스트레칭 및 들어올리기를 일일 60분 이내에서, 12주 실시'의 운동 요법을 추천할 수 있다.
이후, 처리부(140)는 상기 피검체에게 추천하며, 정해진 기간 동안, 상기 추천된 운동 요법에 따라, 상기 감소폭의 변화를 모니터링하여, 상기 운동 요법의 효능을 평가할 수 있다. 처리부(140)는 추천된 운동 요법을 수행한 피검자에 대해, 취약 부위에서의 위상각이 점진적으로 커지는지를 확인하여, 추천된 운동 요법이, 대사성 기능 저하를 늦추거나, 개선시키는 효과가 있는지를 가늠할 수 있다.
예컨대, 상술의 운동 요법 '오른다리 스트레칭 및 들어올리기를 일일 60분 이내에서, 12주 실시'가 추천되는 경우, 처리부(140)는 12주 동안, 오른다리(RL)의, 주파수별 위상각의 감소폭을 산출하고, 산출된 감소폭은 상기 제2 임계 보다 커지는 것을 확인하여, 상기 운동 요법에 효능이 있음을 평가할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는 복수의 전극이 부착되는 모든 부위에서, 위상각이 지속적으로 감소하는지를 확인하여, 대사증후군을 판단할 수 있다.
이를 위해, 판단부(120)는, 주파수별 위상각의 추세를, 상기 부위 별로 확인할 수 있다. 즉, 판단부(120)는 위상각을 부위별 및 주파수 별로 배열한 후, 변화되는 차이를 비교할 수 있다.
이후, 판단부(120)는 상기 확인 결과, 모든 부위에서, 상기 추세가 '지속적인 감소세'일 경우, 상기 피검체를 대사성 기능 악화로 판단할 수 있다.
상술의 예시에서와 같이, 피검체의 오른팔(RA), 왼팔(LA), 오른다리(RL), 왼다리(LL)로부터 획득한, 주파수 50kHz의 생체 임피던스 정보의 위상각 각각이, 6.30에서 6.25로, 6.00에서 5.99로, 7.43에서 7.23로, 6.67에서 6.65로 변화되는 경우, 판단부(120)는 오른팔(RA), 왼팔(LA), 오른다리(RL), 왼다리(LL)에 대한 위상각의 부위별 감소폭 '-0.05, -0.01, -0.20, -0.02'로 부터, 모든 부위가 추세적인 감소세 임을 확인할 수 있다. 이에 따라, 판단부(120)는 대사성 기능 저하가 만연하게 되는 것으로 보아, 상기 피검체를 대사성 기능 악화로 판단할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 생체 임피던스의 위상각이 변화하는 것에 기반하여, 인체의 기능 상태를 판단하는, 생체 기능 평가 및 모니터링을 위한 부위별 생체 임피던스 바이오마커 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 생체 임피던스를, 대사성 기능 저하를 판단하는 바이오마커로 활용 함으로써, 대사증후군을 포함하는 대사성 기능 저하 정도를 정량화하고 모니터링할 수 있는 도구를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 생체 기능 평가 결과에 따라, 대사성 기능 저하도를 개선하는 운동 프로그램을 추천하고, 운동 프로그램의 효능을 모니터링 할 수 있다.
생체 임피던스 기술은 성별, 나이, BMI 등에 의해 측정 값의 기준점이 달라질 수 있다.
생체 임피던스 기술 요소 중, 특히 위상각(Phase angle)은 당뇨병에 의해 감소하고, 당뇨병의 유병 기간이 길어질수록 감소폭이 더 커지는 현상이 최근에 발견되는 등 질병 또는 일반적 건강상태를 나타내는 민감한 바이오마커로서의 가능성이 확인되고 있다(참고문헌, Jun MH, Kim S, Ku B, et al. Glucose-independent segmental phase angles from multi-frequency bioimpedance analysis to discriminate diabetes mellitus. Sci Rep 2018).
생체 임피던스의 위상각은 50대 이전에 크게 변동이 없다가, 50세 이후부터 연령이 증가함에 따라 감소하는 경향성을 보일 수 있다.
65세 이상 고령자 대상으로, 11주 동안 11회 시행된 2개의 산림치유 프로그램 결과, 걷기 중심의 산림치유 프로그램은, 다리 위상각을 유의미하게 증가시켰고, 경추를 자극하는 호흡 명상 중심의 프로그램은 팔 위상각을 유의미하게 증가시켰다.
위상각은 연령 의존성, 당뇨병 등 대사성 질환과 연관되어 감소하는 특성, 및 운동/산림치유 프로그램의 속성에 따라 다르게 변화할 수 있다. 이러한 위상각의 형태는, 팔 또는 다리의 근육량이나 지방량에서의 변화보다 더 민감하게 변화할 수 있으며, 이에 따라 생체의 기능 상태를 모니터링하는 바이오마커로 활용할 수 있다.
본 발명의 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는, 양쪽 팔과 다리에 연결된 8개의 전극을 통해 다중 주파수 측정법에 기반한 생체 임피던스 정보를 획득하고, 이를 통해 각 부위별 (팔, 다리, 몸통) 위상각에 대한 정보를 획득할 수 있다.
또한, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는, 나이, 성별, BMI, 질병 정보 등의 기초 인구학적 정보를 포함하는 생체 임피던스 데이터베이스와 비교하여 각 부위별 위상각의 고/저 정보를 판단할 수 있다.
여기서, 생체 대사성 기능 바이오마커는, 환자의 부위별 위상각이 동일 인구집단에서의 위상각 평균 대비 특정 임계치 이하인 경우에 생체 대사성 기능 저하로 판단하는 알고리즘 기술일 수 있다.
본 발명에서의 위상각은, 예컨대 50 kHz에서의 임피던스를 기준 위상각으로 사용할 수 있다.
특정 임계치는, 예컨대 동일 인구집단의 '평균값 - 1.5 x 표준편차'로 산출하여 정할 수 있다.
또한, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는, 동일 인구집단을 정의할 때, 동일 연령대, 동일 성별, 동일 BMI군, 동일 질병군으로 판단할 수 있다.
또한, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는, 특정 부위 (팔, 다리, 또는 몸통)의 위상각 정보가 다른 부위 또는 전신의 위상각 정보에 비해 현저히 낮은 경우, 해당 부위의 대사성 기능이 특히 저하된 경우로 판단할 수 있다.
또한, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는, 특정 부위의 위상각이 상대적으로 저하된 경우, 해당 부위의 근력단련 또는 신체 활성화를 유도하는 산림치유 프로그램, 운동 프로그램을 추천할 수 있다.
운동 프로그램의 효과에 대한 모니터링에 있어, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는, 추천된 산림치유 프로그램, 운동 프로그램의 효과를 평가하기 위해, 프로그램 종료 후에 생체 임피던스의 위상각을 재측정하여, 프로그램 시작 전 위상각과 비교하고, 위상각이 증가한 경우 효과가 있다고 판단할 수 있다.
예컨대 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는, 50 kHz에서의 임피던스 측정에서 구해진 위상각을 이용하여, 생체 기능을 평가할 수 있다.
50kHz에서의 위상각을 이용하여 생체 기능을 평가할 경우, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는, 연령이 20대~40대에서는 남자-팔, 남자-다리, 남자-몸통, 여자-팔, 여자-다리, 여자-몸통 각각에서 구해진 위상각이 특정 상수 값을 기준 값으로 하여, 기준 값보다 낮은 값이 검출되면 대사 기능 저하를 판단할 수 있다.
예를 들어, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는, 50대 미만 인구집단에서, 남자의 경우, 하체 위상각 기준을 'PhA = 7.1'로 선정할 수 있다.
또한, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는, 50대 미만 인구집단에서, 여자의 경우, 하체 위상각 기준을 'PhA = 6.3'로 선정할 수 있다.
또한, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는, 50대 미만 인구집단에서, 남자의 경우, 상체 위상각 기준을 'PhA = 6.4'로 선정할 수 있다.
또한, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는, 50대 미만 인구집단에서, 여자의 경우, 상체 위상각 기준을 'PhA = 5.7'로 선정할 수 있다.
상기와 같은 기준(제1 임계)가 선정된 후, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는, 50 kHz에서의 위상각을 이용하여 생체 기능을 평가할 수 있다. 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는, 연령이 50대 이상에서 연령이 증가함에 따라, 인구집단의 기준 위상각이 감소하는 회기모형을 기준으로 대사 기능 저하를 판단할 수 있다.
예를 들어, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는, 50대 이상 인구집단에서, 남자의 경우, 하체의 대사성 기능 평가를 위한 위상각 기준을 'PhA = -0.0498*(age-50) + 6.7747'로 조정하여 선정할 수 있다.
또한, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는, 50대 이상 인구집단에서, 여자의 경우, 하체의 대사성 기능 평가를 위한 위상각 기준을 'PhA = -0.0479*(age-50) + 6.0458'로 조정하여 선정할 수 있다.
또한, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는, 50대 이상 인구집단에서, 남자의 경우, 상체의 대사성 기능 평가를 위한 위상각 기준을 'PhA = -0.0294*(age-50) + 6.1521'로 조정하여 선정할 수 있다.
또한, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는, 50대 이상 인구집단에서, 여자의 경우, 상체의 대사성 기능 평가를 위한 위상각을 'PhA = -0.0121(age-50) + 5.3497'로 조정하여 선정할 수 있다.
예컨대, 50~60대 당뇨병 환자인 경우, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는, 기준 위상각을, '남자&다리 → 6.4', '남자&팔 → 5.4', '여자&다리 → 5.6', '여자&팔 → 4.9'와 같이 기초 대사량 기능 판단 기준점을 낮출 수 있다. 이와 같이, 대사성 질환이 있는 환자의 경우, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는, 기초 대사량 기능성의 판단기준을 낮추고, 유병기간이 길어지면 위상각의 기준점이 추가로 더 낮출 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에서, 연령에 따른 위상각 감소 현상을 설명하기 위한 도면이다.
생체 임피던스 정보의 위상각은, 연령이 높아짐에 따라 감소할 수 있고, 특히 50세 이후부터 뚜렷한 감소세를 보일 수 있다. 또한, 위상각은 남성이 여성 보다 크지만, 남성의 감소 추세가 여성 보다 더 급격할 수 있다.
도 2에서 예컨대 남자의 오른팔에 대한 위상각의 평균은, 50대에서 6.3, 60대에서 6.27, 70대에서 5.72, 80대에서 5.44로 지속적으로 감소하는 것을 알 수 있다.
이에 반해, 여자의 오른팔에 대한 위상각의 평균은, 50대에서 5.53, 60대에서 5.43, 70대에서 5.28, 80대에서 5.39로 완만하게 감소(소폭 상승)하는 것을 알 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 일실시예에서, 연령에 따른 위상각 감소 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 위상각은 50세 이후부터 뚜렷한 감소세를 나타낸다. 또한, 위상각은 남성이 여성의 것보다 더 크게 나타날 수 있다.
도 3에서, 중앙선은 평균 이고, 밴드를 형성하는 그림자는 표준편차 구간일 수 있다.
우선, 남자의 오른팔(Male_RA_RhA)의 경우, 위상각은 20대에서 50대까지 약 6.3을 유지하다가, 50세 이후에 급격히 저하 함을 알 수 있다.
또한, 남자의 오른 다리(Male_RL_RhA)의 경우, 위상각은 역시 20대에서 50대까지 약 7~6.8 밴드에서 측정되다가, 50세 이후에 해당 밴드를 벗어나 급격히 저하하게 된다.
또한, 여자의 오른팔(Female_RA_RhA)의 경우, 위상각은 20대에서 60대에서 약 4.9~5.2 밴드에서 측정되다가, 60세 이후에 해당 밴드에서 벗어나 급격히 저하 함을 알 수 있다.
또한, 여자의 오른 다리(Famale_RL_RhA)의 경우, 위상각은 역시 20대에서 50대에서는 서서히 감소하다가, 60세 이후에 급격히 저하하게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 당뇨병 유병기간에 따른 위상각 감소현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 남자 오른팔(PH A 50kHz RA(male))의 경우, 정상군의 위상각(Controls)은 6.49 ± 0.85 로 산출되고, 당뇨병 환자의 위상각(Diabetes)은 5.48 ± 0.58 로 저하되어 산출될 수 있다. 당뇨병 환자의 위상각은 유병기간에 따라 그 수치는 비례적으로 더 낮아질 수 있다.
여자 오른팔(PH A 50kHz RA(female))의 경우, 정상군의 위상각(Controls)은 5.71 ± 0.79 로 산출되고, 당뇨병 환자의 위상각(Diabetes)은 5.36± 0.57로 저하되어 산출되며, 유병기간에 따라 그 수치는 비례적으로 더 낮아질 수 있다.
남자 오른 다리(PH A 50kHz RL(male))의 경우, 정상군의 위상각(Controls)은 7.52 ± 0.97로 산출되고, 당뇨병 환자의 위상각(Diabetes)은 6.84 ± 0.96로 저하되어 산출될 수 있다. 당뇨병 환자의 위상각은 유병기간에 따라 그 수치는 비례적으로 더 낮아질 수 있다.
여자 오른 다리(PH A 50kHz RL(female))의 경우, 정상군의 위상각(Controls)은6.64 ± 1.00로 산출되고, 당뇨병 환자의 위상각(Diabetes)은 5.60 ± 0.86 로 저하되어 산출되며, 유병기간에 따라 그 수치는 비례적으로 더 낮아질 수 있다.
도 5는 본 발명의 산림치유 프로그램 종류에 따른 팔/다리 위상각 증가 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 5에서는, 65세 이상 고령자에 대해 11주간 11회기 산림치유 프로그램 진행한 것을 예시한다.
도 5에서, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는 프로그램 진행 전 생체 임피던스 측정 결과와, 종료 후 생체 임피던스 측정한 결과를 분석할 수 있다.
상기 분석에 있어, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는 예컨대 ANCOVA(공분산분석, Analysis of covariance)를 이용하여 분석 결과를 도출할 수 있다.
ANCOVA 분석 결과, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는 상체와 경추 자극에 초점을 둔 호흡 중심 산림치유 프로그램 효과로서, 상체의 위상각이 대조군 대비 유의미하게 증가하는 것을 모니터링 할 수 있다.
또한, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는 하체의 운동에 초점을 둔 걷기 중심 산림치유 프로그램 효과로서, 하체의 위상각이 대조군 대비 유의미하게 증가하는 것을 모니터링 할 수 있다.
이하, 도 6에서는 본 발명의 실시예들에 따른 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)의 작업 흐름을 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 방법을 도시한 흐름도이다.
본 실시예에 따른 생체 기능 평가 및 모니터링을 위한 부위별 생체 임피던스 바이오마커 방법은 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)에 의해 수행될 수 있다.
우선, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는 피검체 내 정해진 부위에 부착되는 복수의 전극으로부터, 다중 주파수 측정법에 기반하여 측정된 n개(상기 n은 3이상의 자연수)의 생체 임피던스 정보를 획득한다(610). 단계(610)는 피검체에 부착되는 전극들에 의해 감지되는 생체 임피던스 정보를 수집하는 과정일 수 있다.
상기 전극이 부착되는 피검체의 부위는, 임상적으로 상기 임피던스 정보를 감지해야 하는 최소 3개의 영역일 수 있고, 예컨대 혈류 량이 비교적 많고, 사용 빈도가 상대적으로 많은, 피검체의 팔, 다리, 몸통 등일 수 있다.
또한, 다중 주파수 측정법은 적어도 세 개 이상의 주파수를 대상으로 이들 주파수로부터 피검체의 생체 임피던스를 측정하는 기법일 수 있다. 예컨대, 다중 주파수 측정법에서는 1kHz 이상 10kHz 이하의 범위에 존재하는 주파수, 10kHz 이상 100kHz 이하의 범위에 존재하는 주파수, 및 100kHz 이상 1000kHz 이하의 범위에 존재하는 주파수 각각에서 지정된 피검체의 생체 임피던스 정보를 측정할 수 있다.
또한, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는 생체 임피던스 정보의 위상각 중 어느 하나라도 선정된 제1 임계 미만인 경우, 상기 피검체를 대사성 기능 저하로 판단한다(620). 단계(620)는 복수의 생체 임피던스 정보를 분석하여 산출되는 복수의 위상각 중 어느 하나가, 제1 임계 미만으로 작아 짐에 따라 피검체를 대사증후군 위험이 있음으로 판단하는 과정일 수 있다.
예컨대, 피검체의 오른팔(RA)로부터 획득한, 주파수 50kHz의 생체 임피던스 정보의 위상각이 '6.05, 5.94, 5.88, 5.60, 5.37, 5.43, 5.55, 5.83' 이고, 상기 제1 임계가 50대 남자 기준으로 '5.40'으로 선정되면, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는 상기 8개의 위상각 중 제1 임계 보다 낮은 '5.37'으로 인해, 해당 피검체를 대사성 기능 저하로 판단할 수 있다.
상기 제 1 임계는, 판단 대상인 피검체에 관련된 정상군의 성별, 나이 등에 따라, 유연하게 변경되어 선정될 수 있다.
제1 임계의 선정과 관련하여, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는 상기 피검체가 속하는 인구집단이 갖는 위상각의 평균과, 상기 위상각의 표준편차를, 통계 데이터베이스로부터 검색할 수 있다. 즉, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는 피검체의 성별, 나이 등을 고려하여, 해당 피검체가 분류되는 인구집단에서 통계된 위상각의 평균과 표준편차를, 통계 데이터베이스에서 추출할 수 있다.
상술의 예시에서와 같이, 피검체가 50대 남자일 경우, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는 50대 남자의 인구집단에서 통계적으로 집계된 오른팔(RA)에 대한 위상각의 평균(mean) '6.03'과 표준편차(SD) '0.42'를, 통계 데이터베이스로부터 검색할 수 있다.
여기서, 통계 데이터베이스는 생체 임피던스 정보의 위상각을 누적하고, 이를 성별 및 나이 별로 구분하여 보관하는 저장 수단일 수 있다. 통계 데이터베이스는, 본 발명의 발명자에 의해 관리될 수도 있고, 실시예에 따라 국가, 공인 기관 등에서 관리하는 대규모 DB를 활용할 수도 있다.
또한, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는 상기 평균과 상기 표준편차를, 수식 '평균 - 1.5 x 표준편차'에 대입하여 연산된 값을 상기 제1 임계로 선정할 수 있다.
상술의 예시에서, 통계 데이터베이스로부터 검색된 위상각의 평균(mean) '6.03'과 표준편차(SD) '0.42'를 검색 함에 따라, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는 이들을 수식 '평균 - 1.5 x 표준편차'에 대입하여 산출된 '5.40'을, 50대 남자의 오른팔(RA)에 대한 제1 임계로 선정할 수 있다.
실시예에 따라, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는 상기 수식을 통해 연산된 값을 피검체에 임상 환경에 맞춰 유연하게 변경, 조정할 수 있다.
즉, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는 상기 연산된 값을, 상기 피검체의 유병 기간, 신체정보, 및 신체질량지수 중 적어도 하나를 고려하여 조정할 수 있다. 이는, 피검체가 갖는 환경에 상응하여 제1 임계를 변경, 조정 함으로써 보다 정확한 대사성 기능 저하 평가를 가능하게 하기 위함이다.
예컨대, 상기 피검체에 지병이 있어, 유병 기간이 상당히 긴 경우, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는 유병 기간에 상응하여 상기 연산된 값을 낮춤으로써, 상기 제1 임계를 낮게 완화시킬 수 있다.
또한, 상기 신체질량지수(Body Mass Index)가 높아, 비만인 피검체에 대해, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는 상기 연산된 값을 높임으로써, 상기 제1 임계를 높게 강화시킬 수 있다
다른 실시예에서, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는, 신체 부위별 위상각 중 어느 하나라도, 선정된 임계 밴드를 벗어나는 경우, 상기 피검체를 부위별 대사성 기능 저하를 판단할 수 있다. 즉, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는 복수의 생체 임피던스 정보를 분석하여 산출되는 복수의 위상각 중 어느 하나가, 임계 밴드의 밖에 있다면, 상기 피검체의 특정 신체 부위에 대해 대사성 기능 저하 위험이 있음으로 판단할 수 있다.
상기 임계 밴드는 정상군의 위상군이 분포된 영역 범위를 고려하여 선정될 수 있고, 임계 밴드의 하한은 상기 제1 임계일 수 있다.
상술의 예시와 같이, 피검체의 오른팔(RA)로부터 획득한, 주파수 50kHz의 생체 임피던스 정보의 위상각이 '6.05, 5.94, 5.88, 5.60, 5.37, 5.43, 5.55, 5.83' 이고, 상기 임계 밴드가 50대 남자 기준으로 '6.00 ~ 5.40'으로 선정되면, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는 상기 8개의 위상각 중 상기 임계 밴드 밖에 있는 '6.05'와 '5.37'으로 인해, 해당 피검체를 대사성 기능 저하로 판단할 수 있다.
상기 임계 밴드 역시, 판단 대상인 피검체에 관련하여 정상군의 성별, 나이 등에 따라, 좁게 또는 넓게 변경되어 선정될 수 있다.
실시예에 따라, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는 위상각이 작아지는 정도가 급격하게 나타나는 경우에도, 해당 피검체에 대해, 대사성 기능 저하의 위험을 판단할 수 있다.
부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는, 주파수별 위상각 간에 서로 차감한 감소폭을, 상기 부위 별로 비교할 수 있다. 즉, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는 위상각을 부위별 및 주파수별로 배열한 후, 변화되는 차이를 비교할 수 있다.
예컨대, 피검체의 오른팔(RA), 왼팔(LA), 오른다리(RL), 왼다리(LL)로부터 획득한, 주파수 50kHz의 생체 임피던스 정보의 위상각 각각이, 6.30에서 6.25로, 6.00에서 5.99로, 7.43에서 7.23로, 6.67에서 6.65로 변화되는 경우, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는 오른팔(RA), 왼팔(LA), 오른다리(RL), 왼다리(LL)에 대한 위상각의 부위별 감소폭을 각각 '-0.05, -0.01, -0.20, -0.02'로 확인할 수 있다.
이후, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는 상기 비교 결과, 상기 감소폭이 제2 임계를 초과하는 부위가 어느 하나라도 있는 경우, 상기 피검체를 대사성 기능 저하로 판단할 수 있다.
예컨대, 상술의 예시에서 제2 임계가 50대 남자 기준으로 '0.1'로 선정되면, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는 위상각의 부위별 감소폭 중 제2 임계를 초과하는 오른다리(RL)의 감소폭 '-0.20'으로 인해, 해당 피검체를 대사성 기능 저하로 판단할 수 있다.
위상각의 부위별 감소폭이 제2 임계를 초과하는, 상술의 오른다리(RL)은 취약 부위로 지정되어, 운동 요법의 대상이 될 수 있다.
부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는 상기 감소폭이 제2 임계를 초과하는 부위를, 취약 부위로 지정할 수 있다. 즉, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는 다른 부위에 비해, 주파수별 위상각의 감소 정도가 현저하게 높은 피검체의 부위를, 취약 부위로 지정하는 역할을 할 수 있다.
이후, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는, 상기 취약 부위와 연관되는 운동 요법을, 상기 피검체에게 추천할 수 있다. 즉, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는, 대사성 기능 저하가 현저하게 나타나는 취약 부위에 대해, 이를 개선하기 위한 운동 요법을 추천할 수 있다.
상술의 예시에서, 취약 부위로 지정된 오른다리(RL)에 대해, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는, 예컨대 '오른다리 스트레칭 및 들어올리기를 일일 60분 이내에서, 12주 실시'의 운동 요법을 추천할 수 있다.
이후, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는 상기 피검체에게 추천하며, 정해진 기간 동안, 상기 추천된 운동 요법에 따라, 상기 감소폭의 변화를 모니터링하여, 상기 운동 요법의 효능을 평가할 수 있다. 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는 추천된 운동 요법을 수행한 피검자에 대해, 취약 부위에서의 위상각이 점진적으로 커지는지를 확인하여, 추천된 운동 요법이, 대사성 기능 저하를 늦추거나, 개선시키는 효과가 있는지를 가늠할 수 있다.
예컨대, 상술의 운동 요법 '오른다리 스트레칭 및 들어올리기를 일일 60분 이내에서, 12주 실시'가 추천되는 경우, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는 12주 동안, 오른다리(RL)의, 주파수별 위상각의 감소폭을 산출하고, 산출된 감소폭은 상기 제2 임계 보다 커지는 것을 확인하여, 상기 운동 요법에 효능이 있음을 평가할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는 복수의 전극이 부착되는 모든 부위에서, 위상각이 지속적으로 감소하는지를 확인하여, 대사증후군을 판단할 수 있다.
이를 위해, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는, 주파수별 위상각의 추세를, 상기 부위 별로 확인할 수 있다. 즉, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는 위상각을 부위별 및 주파수 별로 배열한 후, 변화되는 차이를 비교할 수 있다.
이후, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는 상기 확인 결과, 모든 부위에서, 상기 추세가 '지속적인 감소세'일 경우, 상기 피검체를 대사성 기능 악화로 판단할 수 있다.
상술의 예시에서와 같이, 피검체의 오른팔(RA), 왼팔(LA), 오른다리(RL), 왼다리(LL)로부터 획득한, 주파수 50kHz의 생체 임피던스 정보의 위상각 각각이, 6.30에서 6.25로, 6.00에서 5.99로, 7.43에서 7.23로, 6.67에서 6.65로 변화되는 경우, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는 오른팔(RA), 왼팔(LA), 오른다리(RL), 왼다리(LL)에 대한 위상각의 부위별 감소폭 '-0.05, -0.01, -0.20, -0.02'로 부터, 모든 부위가 추세적인 감소세 임을 확인할 수 있다. 이에 따라, 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치(100)는 대사성 기능 저하가 만연하게 되는 것으로 보아, 상기 피검체를 대사성 기능 악화로 판단할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 생체 임피던스의 위상각이 변화하는 것에 기반하여, 인체의 기능 상태를 판단하는, 생체 기능 평가 및 모니터링을 위한 부위별 생체 임피던스 바이오마커 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 생체 임피던스를, 대사성 기능 저하를 판단하는 바이오마커로 활용 함으로써, 대사증후군을 포함하는 대사성 기능 저하 정도를 정량화하고 모니터링할 수 있는 도구를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 생체 기능 평가 결과에 따라, 대사성 기능 저하도를 개선하는 운동 프로그램을 추천하고, 운동 프로그램의 효능을 모니터링 할 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.
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.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 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 청구범위의 범위에 속한다.
100 : 생체 기능 평가 및 모니터링을 위한 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치
110 : 획득부 120 : 판단부
130 : 연산부 140 : 처리부

Claims (14)

  1. 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치에 의해 구현되는 부위별 생체 임피던스 바이오마커 방법에 있어서,
    상기 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치 내 획득부에서, 피검체 내 정해진 부위에 부착되는 복수의 전극으로부터, 다중 주파수 측정법에 기반하여 측정된 n개(상기 n은 3 이상의 자연수)의 생체 임피던스 정보를 획득하는 단계;
    상기 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치 내 판단부에서, 생체 임피던스 정보의 신체 부위별 위상각 중 어느 하나라도 선정된 제1 임계 미만인 경우, 상기 피검체를 상기 제1 임계 미만인 부위에 대한 대사성 기능 저하로 판단하는 단계로서, 상기 신체 부위별 위상각 중 어느 하나가, 상기 제1 임계 미만으로 작아 짐에 따라, 상기 피검체를 대사증후군 위험이 있음으로 판단하는 단계;
    상기 판단부에서, 주파수별 위상각 간에 서로 차감한 감소폭을, 상기 부위 별로 비교하는 단계;
    상기 판단부에서, 상기 비교 결과, 상기 감소폭이 제2 임계를 초과하는 부위가 어느 하나라도 있는 경우, 상기 생체 임피던스 정보의 위상각 모두가 상기 제1 임계 이상이라도, 상기 피검체를 상기 제2 임계를 초과하는 부위에 대한 대사성 기능 저하로 판단하는 단계;
    상기 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치 내 처리부에서, 상기 감소폭이 제2 임계를 초과하는 상기 부위를, 취약 부위로 지정하는 단계;
    상기 처리부에서, 상기 취약 부위와 연관되는 운동 요법을, 상기 피검체에게 추천하는 단계; 및
    상기 처리부에서, 정해진 기간 동안, 상기 추천된 운동 요법에 따라, 상기 감소폭의 변화를 모니터링하여, 상기 운동 요법의 효능을 평가하는 단계
    를 포함하는 생체 기능 평가 및 모니터링을 위한 부위별 생체 임피던스 바이오마커 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치 내 연산부에서, 상기 피검체가 속하는 인구집단이 갖는 위상각의 평균과, 상기 위상각의 표준편차를, 통계 데이터베이스로부터 검색하는 단계; 및
    상기 연산부에서, 상기 평균과 상기 표준편차를, 수식 '평균 - 1.5 x 표준편차'에 대입하여 연산된 값을 상기 제1 임계로 선정하는 단계
    를 더 포함하는 생체 기능 평가 및 모니터링을 위한 부위별 생체 임피던스 바이오마커 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 연산부에서, 상기 연산된 값을, 상기 피검체의 유병 기간, 신체정보, 및 신체질량지수 중 적어도 하나를 고려하여 조정하는 단계
    를 더 포함하는 생체 기능 평가 및 모니터링을 위한 부위별 생체 임피던스 바이오마커 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 판단부에서, 신체 부위별 위상각 중 어느 하나라도, 선정된 임계 밴드를 벗어나는 경우, 상기 피검체를 부위별 대사성 기능 저하로 판단하는 단계 -상기 임계 밴드의 하한은 상기 제1 임계임-
    를 더 포함하는 생체 기능 평가 및 모니터링을 위한 부위별 생체 임피던스 바이오마커 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 판단부에서, 주파수별 위상각에 대한 추세를, 상기 부위 별로 확인하는 단계; 및
    상기 판단부에서, 상기 확인 결과, 모든 부위에서, 상기 추세가 '지속적인 감소세'일 경우, 상기 피검체를 대사성 기능 악화로 판단하는 단계
    를 더 포함하는 생체 기능 평가 및 모니터링을 위한 부위별 생체 임피던스 바이오마커 방법.
  8. 피검체 내 정해진 부위에 부착되는 복수의 전극으로부터, 다중 주파수 측정법에 기반하여 측정된 n개(상기 n은 3 이상의 자연수)의 생체 임피던스 정보를 획득하는 획득부;
    생체 임피던스 정보의 신체 부위별 위상각 중 어느 하나가, 선정된 제1 임계 미만으로 작아 짐에 따라, 상기 피검체를 대사증후군 위험이 있음으로 판단하고, 주파수별 위상각 간에 서로 차감한 감소폭을, 상기 부위 별로 비교하고, 상기 비교 결과, 상기 감소폭이 제2 임계를 초과하는 부위가 어느 하나라도 있는 경우, 상기 생체 임피던스 정보의 위상각 모두가 상기 제1 임계 이상이라도, 상기 피검체를 상기 제2 임계 미만인 부위에 대한 대사성 기능 저하로 판단하는 판단부; 및
    상기 감소폭이 제2 임계를 초과하는 상기 부위를, 취약 부위로 지정하고, 상기 취약 부위와 연관되는 운동 요법을, 상기 피검체에게 추천하며, 정해진 기간 동안, 상기 추천된 운동 요법에 따라, 상기 감소폭의 변화를 모니터링하여, 상기 운동 요법의 효능을 평가하는 처리부
    를 포함하는 생체 기능 평가 및 모니터링을 위한 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치는,
    상기 피검체가 속하는 인구집단이 갖는 위상각의 평균과, 상기 위상각의 표준편차를, 통계 데이터베이스로부터 검색하고, 상기 평균과 상기 표준편차를, 수식 '평균 - 1.5 x 표준편차'에 대입하여 연산된 값을 상기 제1 임계로 선정하는 연산부
    를 더 포함하는 생체 기능 평가 및 모니터링을 위한 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 연산부는,
    상기 연산된 값을, 상기 피검체의 유병 기간, 신체정보, 및 신체질량지수 중 적어도 하나를 고려하여 조정하는
    생체 기능 평가 및 모니터링을 위한 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 판단부는,
    신체 부위별 위상각 중 어느 하나라도, 선정된 임계 밴드를 벗어나는 경우, 상기 피검체를 부위별 대사성 기능 저하로 판단하는 -상기 임계 밴드의 하한은 상기 제1 임계임-
    생체 기능 평가 및 모니터링을 위한 부위별 생체 임피던스 바이오마커 장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제8항에 있어서,
    상기 판단부는,
    주파수별 위상각에 대한 추세를, 상기 부위 별로 확인하고, 상기 확인 결과, 모든 부위에서, 상기 추세가 '지속적인 감소세'일 경우, 상기 피검체를 대사성 기능 악화로 판단하는
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