KR20070048877A - 피하지방 두께 측정장치 - Google Patents

피하지방 두께 측정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피하지방 두께 측정장치에 관한 것으로, 특히 광을 이용하여 피하지방의 두께를 측정하는 피하지방 두께 측정장치에 있어서, 대상 검수체에 근적외선을 조사하기 위한 적어도 하나 이상의 광원; 상기 광원으로부터 조사된 근적외선이 대상 검수체로 흡수된 뒤 반사되어 나오는 광을 감지하기 위한 적어도 하나 이상의 디텍터; 및 상기 디텍터에 의해 감지된 광의 세기로부터 대상 검수체의 피하지방 두께를 측정해내는 지방두께 측정부;를 포함하고, 상기 광원은 900㎚ 내지 1700㎚ 범위 내의 근적외선을 조사하는 것을 특징으로 하는 피하지방 두께 측정장치이며, 이와 같이 종래와는 다른 파장대의 근적외선을 이용함으로써, 광의 피부 침투를 더욱 용이하게 하여 피하지방의 두께를 더욱 정확하고 간편하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
피하지방, 측정기, 근적외선

Description

피하지방 두께 측정장치{Device Measuring Thickness of Subcutaneous Fat}
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 수개의 광원과 디텍터를 포함하는 피하지방 두께 측정장치의 프로브를 나타낸 단면도이고,
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 피하지방 두께 측정장치의 광원과 디텍터 사이의 거리를 나타낸 단면도이고,
도 3은 본 발명의 다른 바람직한 일 실시예에 따라 피하지방 두께 측정장치의 디텍터가 이동하는 모습을 나타내는 단면도이고,
도 4는 본 발명의 다른 바람직한 일 실시예에 따라 피하지방 두께 측정부를 포함하는 피하지방 두께 측정장치를 나타내는 사시도이고,
도 5는 본 발명의 다른 바람직한 일 실시예에 따라 피하지방 두께 측정부를 포함하는 피하지방 두께 측정장치의 다른 형태를 나타내는 사시도이고,
도 6 및 도 7은 본 발명에 따라 피하지방 두께를 측정하기 위한 실험장치를 나타낸 단면도이고,
도 8은 본 발명에 따른 근적외선 파장 범위로 여러 가지 지방의 광학적 특성을 측정한 결과 그래프이고,
도 9는 종래기술에 따른 가시광선 영역 및 근적외선 영역의 파장으로 여러 가지 지방의 광학적 특성을 측정한 결과 그래프이고.
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 피부 구성 성분의 광특성을 측정한 결과 그래프이고,
도 12는 본 발명에 따른 피부, 지방, 근육 각각의 광특성을 측정한 결과 그래프이고,
도 13은 본 발명에 따른 근적외선의 지방 침투깊이 확인 실험을 나타내는 사진이고.
도 14는 본 발명에 따른 근적외선의 지방 침투깊이 확인 실험의 결과 그래프이고,
도 15 및 도 16은 상기 도 14의 그래프 결과를 회귀곡선으로 나타낸 결과 그래프이고,
도 17은 본 발명에 따른 광원과 디텍터 사이의 거리 변화를 측정하는 실험 개략도이고,
도 18 내지 도 21은 본 발명에 따른 광원과 디텍터 사이의 거리 변화에 따른 피부조직의 광특성 결과를 나타내는 그래프이다.
**도면의 주요부분에 대한 간단한 설명**
1: 피하지방 두께 측정장치 1a: 프로브
1b: 본체 2: 광원
3: 디텍터 4: 압력센서
5: 차광재 6: 디스플레이부
7: 입력수단
본 발명은 피하지방 두께 측정장치에 관한 것으로, 특히 광을 이용하여 피하지방의 두께를 측정하는 피하지방 두께 측정장치에 있어서, 상기 광은 종래와는 다른 파장대인 900㎚ 내지 1700㎚ 범위 내의 근적외선을 이용하여 피하지방의 두께를 측정하는 장치 및 그 측정방법에 관한 것이다.
인체를 비롯한 포유류의 몸속에 있는 지방을 축적된 곳에 따라 분류하면 장기 사이사이에 위치하는 내장지방과 피부 밑에 쌓이는 피하지방으로 나눌 수 있다. 이 중에서 내장지방이라 함은 체내의 각종 내장 부위에 분포하는 지방으로서, 당뇨병, 고혈압, 고지혈증 등 각종 성인병과 같은 건강상의 문제를 일으키는 지방이다. 이에 반해, 피하지방은 피부 바로 밑에 있는 지방층으로서, 표피 및 진피로의 영양공급, 체형결정, 체온유지, 외부적인 충격흡수 및 피하지방하 세포보호 등의 역할을 맡고 있다.
이러한 피하지방은 대사적으로는 큰 문제를 일으키지는 않지만, 현대사회에 들어서 외모를 중시하는 사회 분위기와 더불어 미용적으로 큰 관심의 대상이 되고 있으며, 비만 체중을 가지고 있는 남녀노소 모두가 다이어트를 하여 주로 빼려고 하는 부위이기도 하다. 피하지방의 축적은 일반적으로 여성이 남성에 비해 고루 많이 침착되고 남녀 모두 중년이 되면 피하지방이 많아진다. 기후가 추운 북쪽 나라 사람들에게서 지방 침착이 많은 편이며, 영양섭취가 지나치면 지방의 축적이 늘어 비대해진다. 사람의 신체에서 손등, 눈꺼풀, 음경, 음낭, 항문 주위에는 비교적 적게 분포되고 있고, 아랫배, 볼기 등에 많이 침착되며 팔다리와 샅에도 많이 분포되어 있다.
종래부터 인체의 체지방을 포함하여 지방을 측정하는 방법은 다음과 같이 매우 다양하게 공지되어 있다. 먼저, 캘리퍼를 이용하여 피하지방까지 잡은 후 그 두께를 측정하는 캘리퍼스(Calipers, Skinfold measurement)법이 있고, 사람이 수조 속에 들어간 후 비중을 측정하여 몸무게와 비교하는 수중체밀도(Hydro-densitometry, Underwater weighing)법이 있으며, 몸에 약한 전류를 흘려 전류가 물이 있으면 잘 흐르고 물이 없는 부분(예를 들어 체지방부위)에서는 전기저항값이 커진다는 원리를 이용하여 체내의 지방량을 측정하는 생체전기저항 분석(Bioelectrical Impedance:BIA)법이 있다. 또한, 피부에 근적외선을 대고 반사광을 측정하는 근적외선(Near-infrared Interactance:NIR)법과 미량의 X 선을 사용하여, 인체의 골량을 측정하는데 이 경우에 지방과 제지방을 분류하여 측정하는 DEXA(Dual Energy X-ray Absorptiometry:DEXA)법 및 인체에 해가 없는 고주파를 이용하여 몸속에 있는 수소원자핵의 분포를 그림으로 나타내는 의료장비를 이용하는 자기공명영상법(Magnetic Resonance Imaging:MRI)이 있다.
위에 열거한 방법 이외에도 CT(Computerized Tomography), 초음파측정법 등의 여러 방법이 있다. 이 중에서 종래부터 인체의 지방 특히, 몸 전체에 분포되어 있는 체지방을 측정하기 위한 방법으로는 생체전기저항 분석(BIA)법을 이용하는 지방 측정법이 전체의 90% 이상을 자치할 정도로 일반적이다. 그러나, 생체전기저항 분석(BIA)법에 의한 임피던스로는 몸 전체의 지방 분포량을 측정할 수는 있을지언정, 자기가 원하는 부위의 피하지방 두께를 측정하기에는 기술적인 한계가 있다.
상기한 방법들 중에서 지금까지 국부적인 부위의 피하지방의 두께를 직접 측정할 수 있는 방법으로 사용될 수 있는 것은 캘리퍼스법, DEXA법, 자기공명영상법, CT법, 초음파측정법, 근적외선법 등이다. 그러나, DEXA법, 자기공명영상법, CT법, 초음파측정법은 지정된 곳에서 고가의 장비를 전문가가 조작하여 측정을 해야 하므로 번거롭고 경비가 많이 든다. 그리고, 방사선을 이용하는 방법은 정확도는 있으나 경비가 많이 들고 방사선조사의 위험이 따른다. 초음파 측정 장치는 측정 시 환자와 의사에게 거의 부담을 주지 않으며 최근에는 우수한 해상력을 가진 초음파가 계속 개발되고 있으나, 이 역시 장비의 가격이 고가이며 측정자의 숙련도에 따라 결과가 다르게 나올 수 있는 단점이 있다. 그리고 캘리퍼스법은 부정확하고, 피부 두겹두께측정이 부적절한 부위도 있으므로 그 이용에 한계가 있다.
그러면, 그 중에서도 국부적인 부위의 피하지방의 두께를 직접 측정할 수 있는 종래의 근적외선 측정법을 살펴본다. 종래의 근적외선 측정법을 이용한 지방 측정기는 주로 938 nm 내지 948 nm 파장의 근적외선을 몸 속으로 침투시켜 그 빛의 흡수 및 반사를 측정하여 몸 전체에 퍼져 있는 체지방율을 가늠하는 기기이다. 측정 방법은 이두박근의 가운데 부분을 측정하는데 그 곳은 표준화된 방법과 가장 높은 일치도를 갖는 부위라는 연구(Conway and Norris, 1986, Elia et. al., 1990; Gullstrand)결과에 기초하였다.
그러나, 복부에 지방이 많이 축적되는 남성과 허벅지에 많이 축적되는 여성 등 개개인의 특징에 따라 지방이 축적되는 양상이 각기 다르므로 한 곳을 측정하여 몸 전체의 체지방을 가늠한다는 것은 많은 오차를 동반할 수 밖에 없다는 한계점이 있다. 그리고, 상기한 파장대의 근적외선을 감지하는 검출기로는 주로 규소(Si, 실리콘) 반도체 소자를 이용하는데, 이는 상기 반도체 재료의 특성상 측정에 사용되는 파장에 둔감한 반응을 보인다. 이와 같은 이유로, 종래의 근적외선을 이용하는 체지방 측정기는 그 정확도가 심히 떨어지고, 또한 현재 미용상의 이유로 부분적인 몸매 교정을 하는 경우에는 부분적인 피하지방의 분포를 측정하는 것이 아니라 전체적인 지방의 함량을 측정하는 것이므로 더욱 적합지 않다고 할 수 있다.
이외에, 연구 목적의 피하지방 측정기로서 Lipometer가 있다. Lipometer는 630 nm 의 파장을 갖는 복수의 LED를 이용하여 광원과 검출기 사이 간격에 따른 검출된 신호의 크기 추이와 피하지방 두께에 대한 상관관계를 측정하여 피하지방의 두께를 알아내는 방법을 쓴다. 그러나, 여기서 사용되는 630 nm 파장은 지방 이외의 다른 피부 성분(콜라겐, 멜라닌 등)에도 많이 반응하는 파장으로 지방만의 두께를 측정하는데 많은 간섭요인을 가지고 있다. 이에, 피부 밑에 있는 피하지방만의 두께를 정확하고 용이하게 측정할 수 있는 새로운 측정방법이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 새로운 파장 범위를 갖는 근적외선과 이를 검출하는 화합물반도체 소자를 이용하여 비침습적인 방법으로 간편하고 정확하게 피하지방의 두께를 측정하는 것을 그 목표로 한다. 특히, 1000 ~ 1700 nm 범위의 근적외선을 이용함으로서, 빛의 피부 침투를 좋게 하여 두꺼운 지방까지도 측정할 수 있게 하고 그 파장대에 민감하게 반응하는 InGaAs 화합물 반도체를 이용하여 신호를 검출하고자 하는 것이다. 이러한 본 발명을 통하여 인체에 무해하고, 지속적인 사용으로 피하지방 두께의 변화를 모니터링 할 수 있으며, 체계적인 건강 관리로 보기 좋은 몸매를 가꾸는 데에도 유용하게 사용하고자 하는 것이다.
먼저, 본 발명에 따른 피하지방 두께 측정장치는 광을 이용하여 피하지방의 두께를 측정하는 피하지방 두께 측정장치에 있어서, 대상 검수체에 근적외선을 조사하기 위한 적어도 하나 이상의 광원; 상기 광원으로부터 조사된 근적외선이 대상 검수체로 흡수된 뒤 반사되어 나오는 광을 감지하기 위한 적어도 하나 이상의 디텍터; 및 상기 디텍터에 의해 감지된 광의 세기로부터 대상 검수체의 피하지방 두께를 측정해내는 지방두께 측정부;를 포함하고, 상기 광원은 900㎚ 내지 1700㎚ 범위 내의 근적외선을 조사하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 광원은 1000㎚ 내지 1300㎚ 범위 내인 것이 바람직하고, 그 중에서도 1050㎚ 내지 1150㎚ 범위 내일 수 있으며, 1250㎚ 내지 1350㎚ 범위 내의 근적외선을 조사하는 것도 가능하다. 이 경우 본 발명에 따른 상기 지방두께 측정부는 디텍터에 의해 감지된 광의 세기와 피하지방 두께와의 회귀곡선을 도출하고, 상기 회귀곡선으로부터 대상 검수체의 피하지방 두께를 측정해내는 것이 더욱 바람직한 피하지방 두께 측정장치이다.
그리고, 본 발명에 따른 상기 광원은 1050㎚ 내지 1150㎚ 범위 내의 근적외선을 조사하는 제1광원과 1250㎚ 내지 1350㎚ 범위 내의 근적외선을 조사하는 제2광원으로 이루어질 수 있으며, 이 경우 본 발명에 따른 상기 지방두께 측정부는 상기 제1광원과 제2광원에 의한 광의 세기 차이로부터 피하지방 두께를 측정하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 피하지방 두께 측정장치에 있어서, 광원으로부터 나온 광을 검출하기 위한 상기 디텍터는 화합물 반도체 소자인 것이 바람직하며, 특히 상기 디텍터는 인듐갈륨아세나이드(InGaAs)계 반도체 소자인 것이 더욱 바람직하다.
나아가, 광을 조사하고 감지하는 상기 광원과 디텍터 사이의 거리는 5㎜ 내지 15㎜ 범위 내일 수 있고, 상기 광원과 디텍터 사이의 거리는 13㎜ 내지 14㎜ 범위 내인 것을 특징으로 하는 피하지방 두께 측정장치도 가능하며, 상기 광원과 디텍터는 하나의 프로브 안에 위치하고, 상기 디텍터는 프로브 안에서 위치가 이동될 수 있는 것도 바람직하다. 그리고, 상기 프로브 안에는 압력센서가 더 포함된 것을 특징으로 하는 피하지방 두께 측정장치도 가능하다.
본 발명의 다른 실시형태로서, 피하지방 두께 측정장치는 광을 감지하는 상기 하나 이상의 디텍터 중에서 어느 디텍터로부터 감지된 광을 이용할지 여부를 결정하기 위하여 디텍터를 선택할 수 있는 선택회로부를 더 포함하는 것도 가능하다. 그리고, 상기 디텍터에 의해 감지된 광의 세기를 증폭할 수 있는 증폭기가 더 포함된 것을 특징으로 할 수도 있다. 또한, 상기 디텍터에 의해 감지된 광의 세기를 디지털 신호로 변환할 수 있는 A/D 변환회로부가 더 포함된 것을 특징으로 하는 피하지방 두께 측정장치도 가능하다.
이와 더불어, 상기한 특징을 가지는 본 발명은 지방을 측정하는 장치로 특별히 제한되지는 않으나, 인체의 국소부위별로 피하지방을 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 피하지방 두께 측정장치가 가장 바람직하다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 하나의 실시형태를 첨부된 도면을 참고로 하여 구체적으로 설명한다. 본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이고, 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 발명은 신체 각 구성성분의 밀도, 색, 성분 그리고 크기가 다른 세포로 구성되어 있는 생체 조직의 고유한 광특성을 이용한다. 각각의 신체 조직들은 그 물리적, 화학적 특성에 따라 빛의 산란, 흡수, 회절, 굴절, 형광등 다른 특성을 나타낸다. 특히 광원을 수직으로 조사할 경우 생체 광학에서 관찰될 수 있는 단일 역산란을 최소화하며 관찰할 수 있는 광학 구조를 구성할 수 있다.
피부조직을 크게 나누면 표피, 진피로 나누며 피부 밑으로 피하지방, 근육 등으로 나눌 수 있는데 표피는 매우 얇아서 측정 결과에 기여하는 광특성을 거의 가지지 못하지만 산란이 가장 크게 일어나며 진피는 산란과 흡광이 일어난다. 본 발명에 따른 설명에서는 표피와 진피를 합하여 피부라 칭한다. 피부가 갖는 광학적 특성, 지방이 갖는 광학적 특성, 그리고 근육이 갖는 광학적 특성은 서로 구별이 가능하 고, 본 발명은 이러한 광학적 특성 차이를 분석하여 피하지방의 두께를 측정한 것이다.
이러한 광학적 특성 차이에 근거하여 피하지방의 두께를 측정하기 위한 본 발명은 도 1에 나타난 바와 같이, 광을 이용하여 피하지방의 두께를 측정하는 피하지방 두께 측정장치에 있어서, 대상 검수체에 근적외선을 조사하기 위한 적어도 하나 이상의 광원(2)과 상기 광원으로부터 조사된 근적외선이 대상 검수체로 흡수된 뒤 반사되어 나오는 광을 감지하기 위한 적어도 하나 이상의 디텍터(3)를 포함하는 프로브(1a)와 상기 디텍터에 의해 감지된 광의 세기로부터 대상 검수체의 피하지방 두께를 측정해내는 지방두께 측정부(도시하지 않음)를 포함하고, 상기 광원(2)은 900㎚ 내지 1700㎚ 범위 내의 근적외선을 조사하는 것을 특징으로 하는 피하지방 두께 측정장치이다.
종래에 근적외선을 이용한 지방 측정기는 근적외선 중에서도 938 nm 내지 948 nm 파장대의 낮은 주파수 영역을 선택하였지만, 본 발명은 이와는 다른 900㎚ 내지 1700㎚ 범위 내의 근적외선을 조사하는 것이 특징이다. 종래의 근적외선을 이용하는 지방 측정법이 상기와 같이 938 nm 내지 948 nm 파장대의 낮은 주파수 영역만을 주로 이용한 것은 상기 주파수 영역대 이외에는 피부와 근육과의 관계에서 우리가 원하는 지방만의 고유한 반응 특성을 관찰할 수 없었기 때문이다.
그리고, 이러한 근적외선 광원을 사용하는 경우, 필수적으로 이를 감지하는 디텍터가 있어야 하는데, 종래에 효과가 우수하다고 알려진 디텍팅 소자는 거의 대부분이 규소로 이루어진 실리콘 소자였다. 그러나, 이러한 실리콘 소자로는 상기 938 nm 내지 948 nm 파장대의 주파수 영역은 잘 검출할지 언정 다른 범위의 주파수 영역대를 가진 파장은 잘 감지하지 못하는 난점도 있었다. 이와 같이, 디텍터의 소자 종류에 따라 반응하는 주파수 대역대가 다르다는 이유도 종래의 근적외선 이용장치가 상기와 같이 한정된 범위의 주파수 대역만을 이용할 수 밖에 없는 한계를 가지게 하고 있었다.
또한, 종래의 근적외선 측정법을 이용한 지방 측정기는 근적외선을 몸 속으로 침투시켜 그 빛의 흡수 및 반사를 측정하여 몸 전체에 퍼져 있는 체지방율을 가늠하기 위한 용도로만 사용되었다. 이러한 측정 방법이 이두박근의 가운데 부분을 측정하는데 그 곳은 표준화된 방법과 가장 높은 일치도를 갖는 부위라는 연구(Conway and Norris, 1986, Elia et. al., 1990; Gullstrand)결과에 기초하기 때문이었다.
이외에, 연구 목적의 피하지방 측정기로서 Lipometer가 있지만, 여기서 사용되는 630 nm 파장은 지방 이외의 다른 피부 성분(콜라겐, 멜라닌 등)에도 많이 반응하는 파장으로 지방만의 두께를 측정하는데 많은 간섭요인을 가지고 있어서 그 정확성이 상당히 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명자들은 상기와 같은 주파수 영역대와는 다른 900 ~ 1700 nm 범위, 특히 1000 ~ 1700 nm 범위의 새로운 파장대의 근적외선을 이용하여 피하지방 고유의 광특성을 발견하였다. 이러한 파장 범위는 종래의 주파수 영역보다 훨씬 높은 범위의 주파수 영역으로서, 주파수가 장파장일수록 침투력이 높다는 사실에 기초하여 볼때, 본 발명은 종래의 근적외선을 이용한 지방 측정장치보다도 빛의 피부 침투를 좋게 하여 두꺼운 지방까지도 정확하고 용이하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따라 상기 900 ~ 1700 nm 범위, 특히 1000 ~ 1700 nm 범위 대의 주파수를 사용하여 이러한 광원으로부터 지방을 거쳐 감지되는 광의 세기를 측정함으로서, 피부나 근육과 구별되어 피하지방에만 특이적인 광학 특성을 얻을 수 있고, 이러한 광학적 특성을 이용하여 피하지방의 두께를 측정할 수 있다는 사실은 이후에 설명하는 본 발명의 실험예를 통하여 확인할 수 있을 것이다.
본 발명의 다른 실시형태는 상기 광원(2)으로부터 조사된 근적외선이 대상 검수체로 흡수된 뒤 반사되어 나오는 광을 감지하기 위한 적어도 하나 이상의 디텍터(3)가 화합물 반도체 소자인 것을 특징으로 한다. 화합물 반도체 소자라 함은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 종래와 같은 실리콘 소자처럼 단일물을 주요성분으로 하는 반도체 소자를 제외한다.
디텍터로 사용되는 일반적인 레이저 다이오드는 크게 파장대역을 결정짓는 반도체 화합물의 조성으로 분류할 수 있는데, 본 발명에 따른 근적외선 디텍터로 사용하기에 적합한 반도체 소자는 인듐갈륨아세나이드(InGaAs) 또는 InP의 화합물이 적절하게 조성되어 있는 수광소자가 바람직하다. 그 중에서도 본 발명에 따라 900㎚ 내지 1700㎚ 범위 내의 근적외선을 조사하는 광원(2)으로부터의 광신호를 감지하는데는 인듐갈륨아세나이드계 반도체 소자가 적합한 것으로 확인되었다.
광통신 검출기는 광전모드로서 동작하고 역 바이어스 하에서 입력광이 없을 때에도 작은 역방향 전류가 흐르는데 이것을 암전류(dark current)라 하며, 이 전류는 다이오드에서 열적으로 생성된 자유 캐리어에 의하여 발생하고 다이오드에서 역방향으로 흐르므로 보통 역방향 누설전류 최대값을 역방향 포화전류라 부른다. 이러한 암전류는 1nA에서 수백nA 이상까지 넓게 존재하고 일반적으로 실리콘 소자의 경우 암전류가 가장 적다. 이러한 이유로, 지금까지 반응도가 비슷한 파장대에서는 실리콘 검출기를 사용한 것이 일반적이었다.
그러나, 이러한 실리콘 소자는 상술한 바와 같이 938 nm 내지 948 nm 파장대의 주파수 영역은 잘 검출할지 언정 다른 범위의 주파수 영역대를 가진 파장은 잘 감지하지 못하는 난점이 있었고, 이에 본 발명에서는 900㎚ 내지 1700㎚ 범위 내의 근적외선을 이용하였고, 여기에 맞는 최적의 디텍터로서의 화합물 반도체 소자, 특히 인듐갈륨아세나이드계 반도체 소자를 찾아낸 것이다.
본 발명의 또 다른 실시형태는 도 2에 도시된 바와 같이 광을 조사하고 감지하는 상기 광원(2)과 디텍터(3) 사이의 거리에 관한 것이다. 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 피하지방 두께 측정장치의 광원(2)과 디텍터(3) 사이의 거리를 나타낸 단면도이다.
여기에 도시된 바와 같이, 상기 광원(2)과 디텍터(3) 사이의 거리는 5㎜ 내지 15㎜ 범위 내인 것이 바람직하다. 상기 디텍터(3)는 피하지방의 두께에 대한 정보를 얻기 위한 것으로, 두꺼운 피하지방까지의 거리를 측정하기 위해서는 상기 광원(2)과 디텍터(3) 사이의 거리를 길게 할 필요가 있고, 얇은 피하지방까지의 거리를 측정하기 위해서는 상기 광원(2)과 디텍터(3) 사이의 거리를 짧게 할 필요가 있기 때문이다. 상기 거리를 너무 길게 하는 경우 근조직에서의 빛의 감쇠가 커지기도 한다.
그 중에서도 본 발명에 따른 상기 광원(2)과 디텍터(3) 사이의 거리는 13㎜ 내지 14㎜ 범위 내인 것이 가장 바람직한 것으로 확인되었다. 이러한 범위에 있는 광원(2)과 디텍터(3)에 의한 광특성 결과는 후술하는 실시예에서 확인할 수 있는 바와 같이, 피하지방 두께에 다른 광의 세기 결과가 고르게 분포되어 선형에 가까운 회귀곡선 그래프를 얻을 수 있고, 이에 따라 상기 광 세기로부터 더욱 정확하게 피하지방 두께를 측정할 수 있기 때문이다.
본 발명의 바람직한 또 다른 실시형태는 도 3에 나타난 바와 같이, 상기 광원(2)과 디텍터(3)가 하나의 프로브 안에 위치하고, 상기 디텍터(3)는 프로브(1a) 안에서 위치가 이동될 수 있는 형태를 갖는 것이다. 도 3은 본 발명의 다른 바람직한 일 실시예에 따라 피하지방 두께 측정장치의 디텍터(3)가 이동하는 모습을 나타내는 단면도이다.
도시된 바와 같이, 하나의 디텍터(3)를 프로브(1a) 안에서 이동시킬 수 있는 경우, 디텍터(3)로 이용되는 필요한 화합물 반도체 소자의 수요를 줄일 수 있기 때문이다. 현재 종래의 실리콘 소자보다 본 발명에서 바람직하게 사용될 수 있는 화합물 반도체 소자는 상대적으로 가격이 비싸기 때문이다. 이렇게 디텍터(3)를 이동시킬 수 있으면, 하나의 디텍터(3)로 광원까지의 거리를 다양하게 조정할 수 있고, 이와 같이 수광소자를 이동시킬 수 있는 경우 적은 개수의 디텍터(3)로서 수개의 디텍터(3)를 가진 효과를 가질 수 있는 것이다. 그리고, 이러한 디텍터(3)의 이동은 마이크로 모터를 이용할 수 있다.
이와 더불어, 상술한 바와 같은 본 발명을 이용하여 피하지방의 두께를 측정하는 경우, 피하지방 측정장치를 우리가 원하는 대상 검수체의 표면에 맞대어야 하고, 이렇게 측정하는 경우 측정장치와 검수체 표면 사이에서는 압력의 영향을 받을 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 이러한 압력을 체크하기 위하여, 도 3에 나타난 바와 같이 프로브(1a) 안에 압력센서(4)가 더 포함되는 형태도 가능하다.
나아가, 본 발명에 따른 상기 프로브(1a) 안에는 도시된 바와 같이 근적외선을 송출하는 광원(2)과 이것이 지방에서 흡수, 반사도는 광의 세기를 감지하기 위한 디텍터(3) 및 압력센서(4)가 포함될 수 있고, 이러한 프로브(1a) 외부 둘레에서는 외부로부터의 빛을 차단하기 위한 차광재(5)가 더 포함될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시형태는 도 4에 나타난 바와 같이, 광원과 디텍터를 포함하는 프로브와 상기 디텍터에 의해 감지된 광의 세기로부터 대상 검수체의 피하지방 두께를 측정하는 지방두께 측정부를 포함하는 본체로 이루어질 수 있다. 도 4는 본 발명의 다른 바람직한 일 실시예에 따라 피하지방 두께 측정부를 포함하는 피하지방 두께 측정장치를 나타내는 사시도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 피하지방 두께 측정장치(1)의 본체(1b) 표면에는 디스플레이부(6)와 각종 데이터를 입력할 수 있는 입력부(7)를 갖추고 있으며, 상기 본체(1b) 내부에는 지방두께 측정부(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 그리고, 본 발명은 디텍터에 의해 감지된 광의 세기로부터 대상 검수체의 피하지방 두께를 측정하기 위하여, 디텍터로부터 감지된 광을 선택회로부(도시하지 않음), 증폭기(도시하지 않음), A/D 변환회로부(도시하지 않음)를 거치게 할 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 피하지방 두께 측정장치는 광을 감지하는 상기 하나 이상의 디텍터 중에서 어느 디텍터로부터 감지된 광을 이용할지 여부를 결정하기 위하여 디텍터를 선택할 수 있는 선택회로부를 더 포함하는 것도 가능하고, 상기 디텍터에 의해 감지된 광의 세기를 증폭할 수 있는 증폭기가 더 포함될 수 있으며, 상기 디텍터에 의해 감지된 광의 세기를 디지털 신호로 변환할 수 있는 A/D 변환회로부가 더 포함된 것을 특징으로 하는 피하지방 두께 측정장치도 가능하다.
이러한, 선택회로부, 증폭기, A/D 변환회로부는 디텍터로부터의 광신호를 상기의 순서대로 순차적으로 가공하여 전달하는 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서, 지방두께 측정부는 상기한 선택회로부, 증폭기, A/D 변환회로부의 기능을 포함할 수도 있고, 상기 선택회로부, 증폭기, A/D 변환회로부로부터 전달된 신호를 최종적으로 처리하는 CPU일 수 있다. 즉, 디텍터에서의 광신호는 선택회로부에 의해 선택되고, 이렇게 선택된 신호는 증폭기에 의해 초단 증폭된 후, A/D 변환회로에 의해 디지털 신호로 변하게 된다. 이어서, 이 값을 최종적으로 CPU 역할을 할 수 있는 지방두께 측정부가 수신해 지방두께를 계산해 내는 것이다.
여기에서는 선택회로부에 의해 디텍터를 선택했지만, 보다 고속으로 수광처리를 실시하는 경우에는 개별적으로 증폭기와 A/D 변환회로를 마련해 동시에 계측하는 것도 가능하다.
도 4에서는 피하지방 두께 측정장치(1)의 본체(1a)와 프로브(1b)가 분리된 형태를 도시하였지만, 이러한 외부형태는 특별히 제한되지 않고, 상기 본체(1a)와 프로브(1b)는 도 5에 나타난 바와 같이 하나의 형태로 포함될 수 있다. 도 5는 본 발명의 다른 바람직한 일 실시예에 따라 피하지방 두께 측정부를 포함하는 피하지방 두께 측정장치의 다른 형태를 나타내는 사시도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 피하지방 두께 측정장치(1)의 본체(1a)와 프로브(1b)는 하나의 형태로 일치될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 광원으로서 900 ~ 1700 nm 범위, 특히 1000 ~ 1700 nm 범위 대의 주파수를 사용하고, 이러한 광원으로부터 지방을 거쳐 감지되는 광의 세기를 측정함으로서, 피부나 근육과 구별되어 피하지방에만 특이적인 광학 특성을 얻을 수 있다. 즉, 상기한 특징을 가지는 본 발명은 지방을 측정하는 장치로 특별히 제한되지는 않으나, 인체의 국소부위별로 피하지방을 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 피하지방 두께 측정장치인 것이다.
상기한 파장 범위는 종래의 주파수 영역보다 훨씬 높은 범위의 주파수 영역으로서, 주파수가 장파장일수록 침투력이 높다는 사실에 기초하여 볼 때, 본 발명은 종래의 근적외선을 이용한 지방 측정장치보다도 빛의 피부 침투를 좋게 하여 두꺼운 지방까지도 정확하고 용이하게 측정할 수 있는 효과가 있고, 인듐갈륨아세나이드(InGaAs)계 반도체 소자를 이용함으로서 더욱 용이하게 감지할 수 있는 것이다.
< 실험예 1: 실험장치의 제작>
본 발명에 따라 지방에 특이적인 광 세기를 방출하는 광원의 주파수 범위를 알아내기 위하여 여러가지 실험장치를 제작하였다. 실험장치는 지방성분의 기초적인 광학특성의 정밀한 측정을 위하여 흡광도법을 이용하였고, 조직의 광특성을 측정하기 위해 확산반사법을 이용하여 구성하였다.
도 6에 나타난 바와 같은 장치는 백색광을 조사하는 광원과 그 빛을 이동시켜주는 광섬유, 파장의 변화 없이 빛의 세기를 감쇄시켜주는 광량감소필터, 샘플을 잡아주는 홀더, 샘플과 반응한 빛을 파장별로 나눠주는 분광장치, 빛의 세기를 전기신호로 바꾸어주는 InGaAs 검출기와 그 신호를 받아서 처리해주는 컴퓨터로 구성되며 1000 ~ 1700 nm의 파장범위에 대하여 측정하였다.
도 7에 도시된 실험장치는 도 6과 같은 장치 구성에서 샘플홀더를 생체조직으로 바꾸어 빛의 확산반사를 측정할 수 있는 홀더로 바꾼 실험장치이다.
< 실험예 2: 여러 가지 지방의 광특성 측정 실험>
지방은 어디에서 추출하느냐에 따라 동물성 기름과 식물성 기름으로 나뉜다. 그 중 시중에서 흔히 구할 수 있는 돼지기름, 버터, 올리브유 등을 이용하여 기름의 광학적 특성을 측정하였다. 1000 ~ 1700 nm의 파장범위에서 측정하였고 돼지기름은 실온에서 고체이기 때문에 모든 샘플을 약 55 ℃로 가열하여 측정하였다. 도 8의 Lard 1, 2, 3은 각각 다른 온도(55, 36, 23 ℃)에서 측정한 결과이다.
도 8은 여러 가지 지방의 광특성을 확인하는데 그 목적이 있는 것이다. 그래프에서 확인할 수 있듯이 약간의 정도(세기) 차이가 있을 뿐 전반적으로 같은 모양을 나타내고 있다. 올리브유의 경우 가시광 영역(도 9 참조, 약 500 ~ 700 nm 영역)에서 다른 동물성 기름과는 다른 모양의 광특성을 갖는 것을 알 수 있는데 올리브유도 1000 ~ 1700 nm 영역에서는 동물성기름과 비슷한 특성을 갖는다는 것을 확인할 수 있다. 이러한 광특성을 바탕으로 본 발명자들은 지방의 두께가 변화하는 것을 관찰할 때 가장 효과적인 적절한 파장을 선택할 수 있었다.
즉, 본 발명에 따라 광원의 파장을 1000 ~ 1700 nm의 범위에서 측정하는 경우, 도시된 바와 같이 여러 가지 지방의 광특성은 측정범위에서 매우 비슷한 성질을 가짐을 알 수 있다. 1200 nm 근처와 1400 nm 근처에서 강한 흡광도를 나타냄을 알 수 있고, 1100 nm 근처와 1300 nm 근처에서는 상대적으로 약한 흡광도를 가짐을 확인할 수 있다. 이와 같이 본 발명자는 1000 ~ 1700 nm의 범위의 근적외선을 광원으로 하는 경우, 지방의 종류에 상관 없이 일정한 광학 특성을 얻을 수 있었다.
여기서는 도 8을 참조하여 투광도로 나타내었지만, 투광도는 흡광도로 환산이 가능하다. 즉, T=P/P0 이고 A=-logT=log(P0/P) 이므로 얼마든지 투광도를 흡광도로 환 산할 수도 있다. 도 8은 raw data로서 샘플이 들어있지 않은 상태(위 식에서 P0)와 비교를 하면 투광도, 흡광도로 환산이 가능하다. 도 8을 기준으로 할 때 오목한 부분은 빛을 많이 통과시키지 않는 부분으로 지방이 흡광을 하는 부분이고, 위로 볼록한 부분은 그만큼 빛을 잘 통과시킨다는 것으로 흡광도가 낮은 것을 의미한다.
< 실험예 3: 여러 가지 피부 구성 성분의 광특성 측정 실험>
본 발명은 피하지방의 두께를 측정하는 것으로, 이러한 피하지방 위쪽에 존재하는 피부층의 영향을 알아보기 위하여 피부 구성 성분에 대한 광특성 측정 실험을 하였다.
본 실험을 통하여, 진피층의 약 70%를 차지하는 콜라겐과 피부색을 결정짓는 멜라닌의 광특성을 확인하였다. 여기서, 흡광도는 상기한 실험예 2와는 다른 스펙트로 포토미터로 측정한 것으로서, 그래프가 볼록하면 흡광도가 높음을 의미한다. 도 10(콜라겐)과 도 11(멜라닌)에 나타난 바와 같이, 두 성분 모두 1500 nm 근처에서 상대적으로 높은 흡광을 나타내었고, 1000 ~ 1300 nm 범위에서 상대적으로 약한 흡광을 보였다. 이는 그 범위에서 광측정을 할 때 빛이 통과함에 있어서 적은 간섭을 받는다는 것을 의미한다. 그러므로 이 범위의 파장을 이용하여 지방의 광특성을 측정하면 다른 파장대보다 적은 간섭을 받는다는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 실시형태는 1000 ~ 1300 nm 범위의 주파수를 갖는 광원을 이용하는 것 이고, 이러한 형태는 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 바람직하다.
< 실험예 4: 피부조직의 광특성 실험>
본 발명은 피하지방의 두께를 측정하는 것으로, 이러한 피하지방 위쪽에 존재하는 피부층과 피하지방 아래쪽에 존재하는 근육의 영향을 알아보기 위하여, 피부, 지방, 근육만으로 이루어진 각각의 피부 구성 성분에 대한 광특성 측정 실험을 하였다.
피부조직을 구성하는 피부(표피 + 진피), 지방, 근육의 광특성을 측정한 결과는 도 12에 나타난 바와 같다. 도 12에서 y축은 빛이 조직 안으로 침투하여 일정한 거리를 지난 후 나오는 빛의 세기를 나타낸다.
먼저, 피부의 NIR영역의 광특성을 보면, 1100 nm 부근과 1300 nm 부근에서 흡광도가 낮고 1600 nm 부근에서도 흡광도가 낮아지는 것을 알 수 있다. 1100 nm 부근의 흡광도와 1300 nm 부근의 흡광도를 비교할 때 1300 nm 부근의 흡광도가 지방이나 근육과 비교할 때 상대적으로 더 작은 것을 알 수 있다. 지방의 광특성을 살펴보면, 피부의 광특성과 같이 1100 nm 부근과 1300 nm 부근에서 흡광도가 낮음을 알 수 있고, 도 8에서 관찰하였던 지방의 고유특성인 1200 nm 부근에서의 높은 흡광도 또한 관찰할 수 있다. 근육의 광특성은 전 파장 범위에서 전반적으로 고르게 흡광도가 높고(피부나 지방에 비해 같은 두께의 근육에 대한 광세기가 더 작다. 다시 말해 흡광도가 더 크다), 1300 nm 부근에서 피부나 지방과는 다르게 높은 흡광도를 가짐을 알 수 있다. 이와 같이 각각의 피부조직은 1100 nm 부근과 1300 nm 부근에서 각각 고유의 광특성을 갖는다는 것을 확인할 수 있다.
이와 같이, 피부 조직들이 가지는 광특성이 서로 다르다는 것을 이용하면 어떤 영역에서 흡광도가 강하게 나타나거나 약하게 나타나면 무엇의 영향으로 인한 것인지를 예측할 수 있을 것이고, 나아가 다른 파장에서의 세기와 서로 연관하여 특정 파장 범위의 광세기를 지방의 두께로 환산할 수도 있다.
< 실험예 5: 근적외선의 지방 침투 깊이 확인 실험>
상기한 실험예들을 통하여, 본 발명에 따라 1000 nm 내지 1700 nm 범위의 주파수 광원을 이용하면 지방에 특이적인 광특성 결과를 얻을 수 있음을 확인하였다. 본 실험예에서는 지방만을 대상으로 상기 1000 nm 내지 1700 nm 범위, 특히 1100 nm 부근과 1300 nm 부근의 주파수를 중심으로 피하지방의 두께에 따른 광세기 또는 흡광도 변화를 확인한다.
도 13은 돼지기름 덩어리를 이용하여 파장에 따른 빛의 침투깊이의 변화를 나타낸 것이다. 윗 부분에서 광섬유를 이용하여 백색광을 넣어 주고, 옆면을 따라서 광원에서 가까운 곳부터 먼 곳으로 광섬유를 이동시켜 그 빛의 세기를 측정하였다.
본 실험 결과 빛이 28 mm 이상 잘 침투하는 것으로 나타났고, 도 14에 나타난 바와 같이 1172 nm 와 1230 nm 에서의 빛 감소 추이를 볼 때 파장에 따라 빛이 침투하는 경향이 다름을 알 수 있다. 도 14의 그래프에서 y축은 광의 세기를 나타내는 것으로, 본 실험 결과 그래프에서 광의 세기는 흡광도와 반비례하는 것으로 계산되어 표시되었다. 즉, y축의 크기가 커질수록 광의 세기는 크고, 흡광도는 감소하며, 이에 따라 피하지방의 두께가 작은 실험대상을 의미한다.
도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명은 1000 nm 내지 1700 nm 범위, 특히 1100 nm 부근과 1300 nm 부근의 주파수를 중심으로 피하지방의 두께에 따른 광세기 또는 흡광도가 고르게 변화하는 것을 알 수 있고, 이에 따라 본 발명은 상기한 범위 중에서도 1050㎚ 내지 1150㎚ 범위 내이거나 1250㎚ 내지 1350㎚ 범위 내의 근적외선을 이용하는 것이 바람직하다.
도 15은 상기 도 14의 그래프 결과 중 1172 nm 에서의 변화를 회귀곡선으로 나타낸 그래프이고, 도 16은 상기 도 14의 그래프 결과 중 1230 nm 에서의 변화를 회귀곡선으로 나타낸 그래프이다. 상기한 도 15와 도 16에 도시된 것처럼 곡선의 모양을 보면 알 수 있듯이 피하지방 두께의 변화에 따라 각 파장에서의 추이가 다르다는 것을 알 수 있다. 상기한 1172 nm 에서의 변화 그래프와 1230 nm 에서의 변화 그래프 중에서는 상기 1172 nm 에서의 변화 그래프(도 15)가 더 선형인 회귀곡선 모양을 하고 있으므로, 광세기 또는 흡광도에 따른 피하지방 두께를 예측하기에는 1172 nm 에서의 변화 그래프 모양이 더욱 바람직하다.
이와 같이 본 발명은 지방두께 측정부를 통하여 디텍터에 의해 감지된 광의 세기와 지방두께와의 회귀곡선을 도출하고, 상기 회귀곡선으로부터 대상 검수체의 지방두께를 측정해낼 수 있는 피하지방 두께 측정장치가 가능하다.
< 실험예 6: 광원과 검출부 거리 차이에 따른 피부조직의 광특성 변화 실험>
이번 실험예에서는 도 17에 나타난 바와 같이, 광원과 검출부 거리 차이에 따른 피부조직의 광특성 변화를 확인하였다. 도 17은 본 발명에 따른 광원과 디텍터 사이의 거리 변화를 측정하는 실험 개략도이다.
도 17에서와 같이 광원과 검출기 사이의 거리를 변화시키면서 지방 두께변화에 따른 영향이 가장 잘 나타나는 거리를 찾는 실험을 진행하였다. 그 결과는 본 발명에 따른 광원과 디텍터 사이의 거리 변화에 따른 피부조직의 광특성 결과를 나타내는 도 18 내지 도 21의 그래프에서 확인할 수 있다.
도 18은 광원과 검출기 사이의 거리가 6.5mm 이고, 도 19는 10mm, 도 20은 13.5mm, 도 21은 17mm인 경우이다. 도 18 내지 도 21에서 y축의 크기는 흡광도의 크기와 비례하고, 이에 따라 최상위 볼록한 곡선이 피하지방의 두께가 큰 경우를 의미한다. 그 이유는 Beer-Lambert Law로 알 수 있는데 A=εbc 로 나타내어진다. 여기 서 A 는 흡광도, ε는 흡광계수, b는 광경로길이, 그리고 c는 농도이다. 이 실험에 있어서 ε와 c는 변화가 없다고 가정하고 b(지방의 두께)만 변화시켰다. ε와 c가 고정되면 A와 c가 정비례 관계를 가지므로 지방의 두께가 두꺼워진다는 것은 b가 증가한다는 것이 되고, b가 증가할수록 흡광도는 커지는 것이 되기 때문이다.
이러한 도 18 내지 도 21의 그래프에서 확인할 수 있듯이, 1100 nm 부근과 1300 nm 부근에서 흡광도의 변화가 생기는 것을 알 수 있고, 광원과 검출기 사이의 거리가 멀어질수록 1100 nm 부근 보다는 1300 nm 부근의 흡광도가 증가함을 알 수 있다. 이러한 결과는 근적외선의 지방 침투깊이 확인 실험에서 보았던 파장의 특성에 따라 빛이 피부에서 진행 또는 침투할 수 있는 능력과 동일하다. 지방 두께변화를 가장 잘 나타낼 수 있는 광원과 검출기 사이의 거리는 13.5 mm 부근이 다른 거리들에 비해 적당함을 알 수 있다. 즉, 13.5 mm 거리에서 두께의 변화가 다른 거리들에 비해 더 두꺼운 것까지 잘 나타내고 있다. 두께의 변화에 따른 1300 nm 부근의 세기변화를 그래프로 나타내어 보면 13.5 mm 거리의 그래프는 선형의 완만한 회귀곡선을 가지고, 다른 거리의 그래프들은 급한 기울기의 곡선의 변화를 나타내고 있다. 그래프의 기울기의 변화가 완만하다는 것은 여러 가지 두께에 대한 변화를 더 넓은 영역에서 고르게 잘 나타내는 것이다.
이와 같이 본 발명은 1100 nm 부근 또는 1300 nm 부근의 흡광도 그래프에서 알 수 있는 바와 같이, 각 주파수 범위로 지방두께 측정부를 통하여 디텍터에 의해 감지 된 광의 세기와 지방두께와의 회귀곡선을 도출하고, 상기 회귀곡선으로부터 대상 검수체의 지방두께를 측정해낼 수 있다.
또한, 1050㎚ 내지 1150㎚ 범위 내의 근적외선을 조사하는 제1광원과 1250㎚ 내지 1350㎚ 범위 내의 근적외선을 조사하는 제2광원 이렇게 두가지 광원 각자를 이용할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 제1광원과 제2광원에 의한 광의 세기 차이로부터 지방두께를 측정하는 것도 가능하다. 나아가, 1208 nm의 지방의 흡광도를 기준으로 삼고 지방 두께변화에 따라 변화하는 1300 nm 부근의 흡광도변화를 수치화하여 지방의 두께로 환산할 수도 있는 것이다.
이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 광을 이용하여 피하지방의 두께를 측정하는 피하지방 두께 측정장치에 있어서, 대상 검수체에 근적외선을 조사하기 위한 적어도 하나 이상의 광원; 상기 광원으로부터 조사된 근적외선이 대상 검수체로 흡수된 뒤 반사되어 나오는 광을 감지하기 위한 적어도 하나 이상의 디텍터; 및 상기 디텍터에 의해 감지된 광의 세기로부터 대상 검수체의 피하지방 두께를 측정해내는 지방두께 측정부;를 포함하고, 상기 광원은 900㎚ 내지 1700㎚ 범위 내의 근적외선을 조사하는 것을 특징으로 하는 피하지방 두께 측정장치를 제공할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하는 경우 종래와는 다른 파장대의 근적외선을 이용함으로서, 광의 피부 침투를 더욱 용이하게 하여 피하지방의 두께를 더욱 정확하고 간편하게 측정할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 근적외선과 화합물반도체를 이용하여 비침습적인 방법으로 간편하고 정확하게 피하지방의 두께를 측정할 수 있는 효과가 있다. 1000 ~ 1700 nm 범위의 근적외선을 이용하여 빛의 피부 침투를 좋게 하여 두꺼운 지방까지도 측정할 수 있게 하고 그 파장대에 민감하게 반응하는 InGaAs 화합물 반도체를 이용하여 신호를 검출하는 것이다. 이는 인체에 무해하므로 지속적인 사용을 통해 피하지방두께의 변화를 모니터링 하여 건강을 관리할 수 있고, 보기 좋은 몸매를 가꾸는 데에도 유용하게 사용할 수 있다.

Claims (17)

  1. 광을 이용하여 피하지방의 두께를 측정하는 피하지방 두께 측정장치에 있어서,
    대상 검수체에 근적외선을 조사하기 위한 적어도 하나 이상의 광원;
    상기 광원으로부터 조사된 근적외선이 대상 검수체로 흡수된 뒤 반사되어 나오는 광을 감지하기 위한 적어도 하나 이상의 디텍터; 및
    상기 디텍터에 의해 감지된 광의 세기로부터 대상 검수체의 피하지방 두께를 측정해내는 지방두께 측정부;를 포함하고,
    상기 광원은 900㎚ 내지 1700㎚ 범위 내의 근적외선을 조사하는 것을 특징으로 하는 피하지방 두께 측정장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광원은 1000㎚ 내지 1300㎚ 범위 내의 근적외선을 조사하는 것을 특징으로 하는 피하지방 두께 측정장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광원은 1050㎚ 내지 1150㎚ 범위 내의 근적외선을 조사하는 것을 특징으로 하는 피하지방 두께 측정장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광원은 1250㎚ 내지 1350㎚ 범위 내의 근적외선을 조사하는 것을 특징으로 하는 피하지방 두께 측정장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 지방두께 측정부는 디텍터에 의해 감지된 광의 세기와 피하지방 두께와의 회귀곡선을 도출하고, 상기 회귀곡선으로부터 대상 검수체의 피하지방 두께를 측정해내는 것을 특징으로 하는 피하지방 두께 측정장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 광원은 1050㎚ 내지 1150㎚ 범위 내의 근적외선을 조사하는 제1광원과 1250㎚ 내지 1350㎚ 범위 내의 근적외선을 조사하는 제2광원으로 이루어진 것을 특징으로 하는 피하지방 두께 측정장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 지방두께 측정부는 상기 제1광원과 제2광원에 의한 광의 세기 차이로부터 피하지방 두께를 측정하는 것을 특징으로 하는 피하지방 두께 측정장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 디텍터는 화합물 반도체 소자인 것을 특징으로 하는 피하지방 두께 측정장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 디텍터는 인듐갈륨아세나이드(InGaAs)계 반도체 소자인 것을 특징으로 하는 피하지방 두께 측정장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 광원과 디텍터 사이의 거리는 5㎜ 내지 15㎜ 범위 내인 것을 특징으로 하는 피하지방 두께 측정장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 광원과 디텍터 사이의 거리는 13㎜ 내지 14㎜ 범위 내인 것을 특징으로 하는 피하지방 두께 측정장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 광원과 디텍터는 하나의 프로브 안에 위치하고, 상기 디텍터는 프로브 안에서 위치가 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는 피하지방 두께 측정장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 프로브 안에는 압력센서가 더 포함된 것을 특징으로 하는 피하지방 두께 측정장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 디텍터 중에서 어느 디텍터로부터 감지된 광을 이용할지 여부를 결정하기 위하여 디텍터를 선택할 수 있는 선택회로부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피하지방 두께 측정장치.
  15. 제1항에 있어서, 상기 디텍터에 의해 감지된 광의 세기를 증폭할 수 있는 증폭기가 더 포함된 것을 특징으로 하는 피하지방 두께 측정장치.
  16. 제1항에 있어서, 상기 디텍터에 의해 감지된 광의 세기를 디지털 신호로 변환할 수 있는 A/D 변환회로부가 더 포함된 것을 특징으로 하는 피하지방 두께 측정장치.
  17. 제1항에 있어서, 인체의 국소부위별로 피하지방을 측정할 수 있는 것을 특징 으로 하는 피하지방 두께 측정장치.
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