KR20080022923A - 광과 광 필터(Ｏｐｔｉｃ Ｆｉｌｔｅｒ)를 이용한비침습적인 피하지방 두께 측정 장치 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광을 이용하여 비침습적으로 인체의 국소 부위별 피하지방의 절대적인 두께를 측정하는 피하지방 두께 측정 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 전원공급부와, 400nm 내지 2500nm 범위 내의 파장을 가진 광원소자에서 발생하는 광을 발생시키는 광원부와, 상기 광원부로부터 조사된 광이 측정하고자하는 부위에 흡수 및 반사되어 나오는 광의 1000nm 내지 1400nm 범위 내의 근적외선대역만 통과시키는 광학필터(Optic Filter)와, 상기 광학필터를 통과한 특정파장의 광만을 검출할 수 있는 디텍터 및 상기 디텍터에 의해 감지된 광의 세기로부터 인체의 국소부위별 피하지방을 측정하는 데이터 처리부를 포함하여, 종래의 파장범위와 다른 근적외선 영역내의 특정파장에서 감응하는 피하지방의 고유한 특성을 이용하여 줌으로써, 광의 피부 침투를 깊게 하여 두꺼운 지방까지도 정확하고, 용이하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
피하지방, 디텍터, 근적외선, 광학필터(Optic Filter)
Description
도 1은 종래 기술에 따른 피하지방 측정장치의 적용을 위한 여성의 유방조직에서의 전송 스펙트럼(transmittance spectrum)에서 조직 성분의 흡수밴드의 구성을 나타낸 그래프,
도 2는 본 발명의 실시 예를 나타낸 필터가 안착된 하나이상의 광원과 디텍터를 포함하는 피하지방 두께 측정장치의 일부를 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명의 실시 예를 나타낸 비침습적 피하지방 측정장치에 광원과 디텍터 사이의 광원의 전파도를 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 비침습적 피하지방 두께 측정장치의 구조를 나타낸 회로의 구성도,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이부를 나타낸 실험장치의 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 비침습적 피하지방 두께 측정의 순서도,
도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 표준검량 곡선이다.
<도면 부호의 설명>
10: 광 원 20: 디텍터
30: 광학 필터 40: 데이터 처리부
41: 마이크로프로세서 42: A/D 변환기
43: 디지털신호 처리기 44: 메모리
45: 증폭기 50: 디스플레이부
51: 조작패널 52: 엘시디
60: 전원부 70: 센서헤드부
본 발명은 광을 이용한 피하지방 두께 측정장치 및 측정방법에 관한 것으로, 상기 광은 가시광선(450nm ~ 750nm), 적외선(750nm ~ 2500nm)영역의 전자기방사선을 조사하는 것을 포함한다. 상기 광이 피 측정체(신체의 일부)에 침투되어 흡수 및 반사되는 광 성분을 특정파장대역만을 투과시키는 광학필터(Optic Filter)를 통과시켜 근적외선 영역에만 감응성이 있는 인듐갈륨아세나이드(InGaAs)성분의 화합물반도체소자의 디텍터에 검출되어 피하지방의 두께를 측정하는 장치 및 방법이다.
일반적으로 피부의 광에 대한 특성은, 광이 피부에 조사되게 되면, 일부는 반사되고 나머지는 피부(표피,진피)및 피하지방으로 침투한다. 여기서, 반사된 광의 비율, 또는 스펙큘라 반사율(specular reflectance)은 전형적으로 전체 스펙트럼 250-3000nm에 걸쳐 전달된 광의 약 4~7%이다[J. Parrish, R. Anderson, F. U RBACH, D. Pitts, UV-A: Biologic Effects of Ultraviolet Radiation with Emphasis on Human Response to Longwave Ultraviolet, New York, Plenum Press(1978)]. 또한, 피부로 들어가는 입사광의 93~96%는 피부의 많은 층내에서 흡수 및 산란됨으로 인하여 감소한다.
표피는 피하지방 및 근육에 비해 매우 얇아서 측정 결과에 기여하는 광특성을 거의 가지고 있지 않으나, 산란이 가장 크게 일어나며 진피는 산란과 흡광이 일어난다.
그리고, 피부가 갖는 광학적 특성, 피하지방이 갖는 광학적 특성, 그리고 근육이 갖는 광학적 특성은 서로 구별이 가능하다. 도 1은 종래 기술에 따른 피하지방 측정장치의 적용을 위한 여성의 유방조직에서의 전송 스펙트럼(transmittance spectrum)에서 조직 성분의 흡수밴드의 구성을 나타낸 것[F.A.Marks,"Optical Determination of the Hemoglobin Oxygenation State of Breast Biopsies and Human Breast Cancer Xenografts in Nude Mice(1992)]으로써, 1번은 헤모글로빈, 2번은 지방, 그리고 3번은 물의 특성을 나타낸 것으로 위에 언급된 내용을 대표할 수 있는 예이다.
본 발명은 이러한 광학적 특성 차이를 분석하여 피하지방의 두께를 측정한 것이다.
한편, 조직에서 흡광은 3가지 기본적인 성분, 즉 물, 단백질 및 지방에 의한 것이다. 주 성분으로서 , 물은 1100nm이상의 근적외선 흡수를 점하며, 현저한 흡광밴드를 통하여 확인된다. 다양한 형태의 단백질 및 특히 콜라겐은 진피를 조사하는 광의 강한 흡광제이다.
또한, 피하조직으로 침투하는 특정파장의 근적외선 광은 주로 지방에 의해 흡수되며, 피하지방 아래쪽의 근육에서는 거의 모든 파장의 광을 흡수한다.
피부의 구조와 조성은 개체에 따라 아주 상이할 뿐만 아니라 동일 개체에서도 부위에 따라 상이한 특성을 갖는다.
여기서, 피부는 표피(epidermis)와 진피(dermis)로 구성되고, 진피아래는 피하지방층 또는 지방조직이 있으며 그 밑에 근육등으로 나눌 수 있다.
각질층과 합쳐서 두께 10~150um인 상피는 감염과 수분의 손실을 막는 장벽을 제공하는 반면에, 진피는 두꺼운 내부층 으로서 기계적 강도와 탄성을 제공한다[F. Ebling. The Normal Skin, Textbook of Dermatology, 2nd ed.;A. Rook; D. Wilkinson, F. Ebling, Eds,;Blackwell scientific, Wxford, pp 4-24(1972)]. 인간에서, 진피의 두께는 눈꺼풀 위에서 0.5mm에서 등에서 4mm에 이르기까지 다양하며 대부분의 몸에서 평균 약 1.2mm이다[S.Wilson, V. Spence, Phys. Med.Biol., 33: 894-897(1988)].
한편, 지방은 그 분포된 위치에 따라 내장지방과 피하지방으로 구분된다.
피하 지방은 말 그대로 피부 밑에 쌓인 지방을 말하며, 피하지방의 기능은 단열성으로서 체온을 유지시켜주며, 외부로부터의 충격을 막아주는 기능이 있다.
또한, 섭취한 영양분 중에서 잉여분을 지방의 형태로 저축하였다가 필요할 때에 에너지원으로 하는 점이다. 그 때문에 운동이나 생리기능의 변화에 대응해서 증감이 있는데 그것은 먼저 얼굴에 나타나며 이어서 사지가 영향을 받고, 체간(體幹)부는 비교적 변동이 적다.
이 피하지방은 미용상의 문제는 되겠지만 성인병 유발 등 건강적인 측면에서 직접적인 문제를 유발하지는 않는 것으로 알려져 있다.
사람에게서 가장 잘 발달된 것은 성인 여성으로서 전신에 대량의 침착이 보이며 여성 특유의 체형을 특징짓고 있다.
여성에게 있어서 피하지방은 허벅지 뒤에서 먼저 저장되어 바깥쪽, 히프, 몸통, 횡경막, 상체순으로 축적되지만 피하지방의 제거는 반대로 진행된다.
이러한 부위는 미용적으로 아주 민감한 부위이면서 주로 살을 빼려고 하는 부위이기도 하다.
특히, 현대에 생활에 있어서 외모에 많은 관심을 많이 가지면서 보기 좋은 외모를 만들고자 하는 욕구는 계속증가하고 있는 실정이다.
반면 내장주위에 쌓인 지방은 성인병의 원인이 되어 건강을 위협한다. 따라서, 실제 건강진단을 해보면 피하지방 비만인 사람은 질병이 없는 반면 내장형 비 만자는 고지혈증, 당뇨병, 고혈압을 갖고 있는 경우가 많다.
여기서, 비만(Obesity)이란 체지방이 과도한 상태라고 일반적으로 말하며, 미용적인 면은 고려하지 않고 건강적인 위험을 주는 과다한 지방으로 정의한다.
90년대 중반까지 비만은 단지 질병의 원인이 되거나 질병으로 인해 비만해지는 한가지 증상으로 보았으나 1997년 세계보건기구(WHO)는 비만을 치료가 필요한 질병으로 규정하였다.
그 이후 비만은 전 인류의 가장 핵심적인 건강문제로 대두 되었으며, 각종 비만 진단방법이 대두 되었다.
따라서, 지방 관련 측정장치의 개발이 활발하게 되었는 바, 현재까지 측정되고 있는 지방측정방법은 체지방 측정방법과 국소지방 측정방법으로 나눌 수 있다.
현재 가장 많이 사용되고 있는 방법으로서, 미소전류를 인체에 흘려서 측정하는 생체전기저항 분석(Bioelectrical Impedance:BIA) 법이 있으며, 물속에서 인체의 비중을 이용하는 수중체중밀도(Underwater weighting), 용액을 체내에 주입하여 일정시간 후 채취한 샘플의 라벨 농도를 측정하는 중수법 등이 있다.
국소지방 측정방법으로는 피하지방까지 두겹을 만들어 캘리퍼로 측정하는 스킨폴더 측정법(skinfold measurement), 미소전류를 인체에 흘려서 국소부위만 측정하는 생체전기저항 분석법, 초음파를 이용하여 측정하는 초음파측정법, 광을 이용한 근적외선법(Near-infrared Interactance:NIR), 미소 X선을 이용한 DEXA측정법, 자장을 이용한 자기공명영상법(Magnetic Resonance Imaging:MRI)이 있다.
상기 방법들은 가격적인 면이나, 부피, 정확도면에서 장, 단점을 가지고 있다. 생체전기저항 분석법의 경우는 체지방 측정일 경우, 원하는 부위를 측정할 수 없으며, 국소측정일 경우, 부위에 대한 일정 분포량만 측정할 수 있다. 또한, 가격이 비싸고 휴대용으로 하기에는 한계가 있다. 수중체중밀도법(Underwater weighting), 중수법은 측정방법이 까다로우며, 시간이 많이 걸린다. 스킨폴더 측정법은 측정부위, 측정자, 방법에 따라 값이 부정확하며, 초음파측정법, DEXA측정법, 자기공명영상법은 고가이며, 장비의 크기가 크며, 전문가의 조작이 필요하다.
또한, 근적외선법이 있는데, 현재 938~948nm 파장의 근적외선을 특정부위(예를 들면, 이두)에 조사시켜 지방의 두께에 반응하는 관계에 대한 체지방률을 유추해 낸다. 이는 한 부위 측정으로 몸 전체의 체지방률을 유추하기 때문에 정확성면에서 한계를 가지고 있으며, 국소부위의 피하지방의 두께를 측정하는 장비라고 볼 수는 없다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 비침습적인 방법으로 특정파장의 근적외선만 통화하는 필터와 이를 검출하는 인듐갈륨아세나이드(InGaAs)계 화합물 반도체 소자를 이용하여 인체에 무해하며, 정확하게 피하지방의 두께를 측정하는 것을 목표로 한다.
본 발명으로 인하여 신체각 부위(이두, 삼두, 복부, 옆구리, 허벅지, 종아리 등)의 절대적인 피하지방의 두께 변화를 기록 및 관리 할 수 있으며, 보기 좋은 체형을 가꾸는데 유용하게 사용되는 비침습적 피하지방 두께 측정장치 및 그 측정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 비침습적 피하지방 두께 측정장치는 근적외선(Near-Infrared)을 이용하여 피하지방의 절대두께를 측정하는 장치에 있어서, 전원공급부와, 400nm 내지 2500nm 범위 내의 파장을 가진 광원소자에서 발생하는 광을 발생시키는 광원부와, 상기 광원부로부터 조사된 광이 측정하고자하는 부위에 흡수 및 반사되어 나오는 광의 1000nm 내지 1400nm 범위 내의 근적외선대역만 통과시키는 광학필터(Optic Filter)와, 상기 광학필터를 통과한 특정파장의 광만을 검출할 수 있는 디텍터 및 상기 디텍터에 의해 감지된 광의 세기로부터 인체의 국소부위별 피하지방을 측정하는 데이터 처리부를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 데이터 처리부는, 상기 디텍터로부터 검출된 신호를 증폭하기 위한 앰프(AMP)와, 상기 검출된 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 아날로그-디지털(A/D) 변환기와, 상기 변환된 신호를 처리하는 디지털 신호 처리기와, 인체 특정부위의 피하지방 두께를 예측하기 위한 데이터를 포함한 알고리즘이 저장된 메모리와, 상기 디지털 신호 처리기로부터 출력되는 데이터와 상기 데이터를 비교하여 피하지방의 두께를 예측하도록 제어하는 마이크로프로세서 및 상기 마이크로프로세서에 의해 예측된 피하지방의 두께를 표시하는 디스플레이부를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 상기 광원소자는 텅스텐 할로겐램프이며, 상기 디텍터는 근적외선 영역(900nm 내지 1700nm)에만 감응하는 인듐갈륨아세나이드(InGaAs)계 화합물 반도체 소자를 이용하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 디텍터에 의해 감지된 빛의 세기 및 흡광도와 피하지방의 두께의 상관관계로 검량곡선을 도출하고, 상기 검량곡선으로부터 측정하고자 하는 부위의 피하지방의 두께를 측정하게 하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 광원부와 디텍터 사이의 거리는 10 ~ 15mm인 것이 바람직하다.
또한, 상기 디스플레이부는, 광의 발생을 감지하는 입력부를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성된 장치는, 휴대용으로 쓰거나, PC와 케이블을 이용한 Line통신, 적외선통신, 또는 RF 통신을 이용하여 네트워킹을 구성함으로서, 데이터 백업과 고객관리에 적용되기도 한다.
이하, 상기와 같이 구성된 본원 발명을 아래 실시예를 기재한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시목적을 위한 것이고, 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것이 아니다.
도 2는 본 발명의 실시 예를 나타낸 필터가 안착된 광원과 디텍터를 포함하는 피하지방 두께 측정장치의 일부를 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예를 나타낸 비침습적 피하지방 측정장치에 광원과 디텍터 사이의 광원의 전파도를 나타낸 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 비침습적 피하지방 두께 측정장치의 구조를 나타낸 회로의 구성도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이부를 나타낸 실험장치의 사시도이다.
일반적으로, 근적외선을 이용한 지방측정기는 근적외선 중에서도 940nm내지 950nm파장대를 이용하게 된다. 이러한 체지방측정기는 측정전 측정대상자의 성별, 나이, 키/몸무게 등 체지방에 영향을 미치는 여러 가지 인자를 입력함으로서, 몸 전체에 퍼져있는 체지방율를 가늠하기 위한 용도로만 사용하고 있다. 이러한 측정 방법이 이두박근의 가운데 부분을 측정하는데 그 곳은 표준화된 방법과 가장 높은 일치도를 갖는 부위라는 것은 연구(Conway and Norris, 1986, Elia et. al ., 1990; Gullstrand)결과에 기초하고 있다.
이와는 달리, 본 발명은 상기의 파장범위와 다른 근적외선 영역내의 특정파장에서 감응하는 피하지방의 고유한 광학적 특성을 발견하게 된다.
이러한 파장 범위(1000~1700nm 범위)는 종래의 파장영역보다 훨씬 넓은 파장영역으로서, 장파장일수록 침투력이 높다는 사실에 기초하였으며, 이전의 근적외선을 이용한 체지방 측정장치 보다 빛의 피부침투를 깊게 하여 두꺼운 지방까지도 정확하고, 용이하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
도2 내지 도4에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 비침습적 피하지방 두께 측정장치는, 하나 또는 그 이상의 광원(10; 이하, 텅스텐할로겐램프라 함)과, 검수체로부터 흡수 및 반사된 광을 감지하기 위한 하나 또는 그 이상의 디텍터(20) 및 근적외선만을 통과할 수 있는 광학필터(30)를 포함하고 있는 센서헤드부(70)를 포함하여 구성된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예를 나타낸 하나 또는 2이상의 텅스텐할로겐램프(10)와 필터(30)가 안착된 디텍터(20)를 포함하는 피하지방 두께 측정장치는, 하나이상의 디텍터(20)로 인하여 상기 텅스텐할로겐램프(10)까지의 거리를 다양하게 조정할 수 있게 된다.
그리고, 상기 디텍터(20)에 의해 감지된 광의 세기로부터 대상 검수체의 피하지방 두께를 측정하게 된다.
여기서, 상기 디텍터(20)로 사용되는 일반적인 포토다이오드(Photodiode)는 크게 파장대역을 결정짓는 반도체 화합물의 조성물로 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 1000nm 내지 1700nm범위내의 근적외선을 조사하는 광원(10)으로부터의 광신호를 감지하는데는 인듐갈륨아세나이드계(InGaAs) 반도체 소자가 바람직하다.
도3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예를 나타낸 비침습적 피하지방 측정장치에 텅스텐할로겐램프(10)가 전파를 함에 있어서, 두꺼운 피하지방 두께의 정보를 얻기 위하여 상기 텅스텐할로겐램프(10)와 디텍터(20)사이의 거리를 길게 할 필요성이 있다.
가장 바람직하게는, 10mm 내지 15mm범위내인 것으로, 피하지방 두께에 다른 광의 세기 결과가 고르게 분포됨으로써, 상기 광의 세기로부터 더욱 정확하게 피하지방 두께를 측정할 수 있게 된다.
도4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 비침습적 피하지방 측정장치는, 상기 장치의 각 구성요소에 전원을 공급해주는 전원공급부(60)와, 광을 발생시키는 광원부(10)와, 상기 광원부로부터 조사된 광이 측정하고자하는 부위에 흡수 및 반사되어 나오는 광의 근적외선대역만 통과시키는 광학필터(30)(Optic Filter)와, 상기 광학필터(30)를 통과한 특정파장의 광만을 검출할 수 있는 디텍터(20) 및 상기 디텍터(20)에 의해 감지된 광의 세기로부터 인체의 국소부위별 피하지방을 측정하는 데이터 처리부(40)로 구성된다.
여기서, 상기 데이터 처리부(40)는, 상기 디텍터(20)로부터 검출된 신호를 증폭하는 앰프(44, AMP)와, 상기 검출된 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털(A/D) 변환기(42)와, 상기 변환된 신호를 처리하는 디지털 신호 처리기(43)와, 인체 특정부위의 피하지방 두께를 예측하기 위한 데이터를 포함한 알고리즘이 저장된 메모리(44)와, 상기 디지털 신호 처리기(43)로부터 출력되는 데이터와 상기 데이터를 비교하여 피하지방의 두께를 예측하도록 제어하는 마이크로프로세서(41) 및 상기 예측된 피하지방의 두께를 표시하는 디스플레이부(50)로 구성된다.
상기 전원공급부(60)는 입력되는 제어신호에 의해 각 구성부에 3~6V의 전압을 공급하도록 베터리(미도시)가 내부에 구비된다.
상기 텅스텐할로겐램프(10)는 입력되는 신호에 의해 전원공급부(60)의 배터리 전압을 공급받아 동작되어 400-2500nm의 파장의 가시광선 및 적외선을 발생하도 록 구성된다.
상기 광학필터(30)는 텅스텐할로겐램프(10)에서 발생된 넓은 주파주대의 광이 피부 및 피하지방에 반사 및 흡수된 광(400-2500nm)을 1000nm-1400nm범위의 파장을 가진 근적외선만 통과하도록 디텍터(20)(디텍터의 수광부)에 고정 설치한다.
상기 디텍터(20)는 입력되는 제어신호에 따라 피부 및 피하지방에서 흡수 및 반사되는 광을 검출하여 전기신호로 변환시키도록 구성한다.
상기 증폭기(45, AMP)는 입력되는 제어 신호에 의해 디텍터(20)에 연결되어 각 디텍터(20)에서 출력되는 전기신호를 소정 크기이상으로 증폭시키도록 구성된다.
상기 마이크로프로세서(41)는 시스템 각 구성부를 전반적으로 제어하고, 특히 측정치가 피하지방두께를 측정하기 위한 조작패널(51)의 임의의 기능키를 조작하면 텅스텐 할로겐램프(10) 및 디텍터(20)를 제어하여 광을 발생 및 감지하도록 한다. 또한 디텍터(20)에서 출력되는 신호를 증폭기(45)와 A/D 변환기(42)를 거쳐 출력되는 디지털신호를 메모리(44)에 기저장된 표준검량곡선 데이터(도 7)과 비교해서 피하지방두께를 검색한 후 LCD에 디스플레이하게 된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 피하지방 두께측정실험을 통해서 얻은 피하지방의 두께에 따른 흡광도의 차이를 나타낸 표준 검량 곡선이며 , 이 표준 검량 곡선은 추후 계속적으로 업그레이드 할 수 있다.
상기 메모리는 시스템에 필요한 각종 데이터가 저장되고, 업그레이드가 가능하다. 특히, 표준검량곡선(도 7)의 데이터와 보정데이터가 저장되게 된다.
상기 검량데이터는 피 측정부위의 흡광도(A)와 피하지방두께(mm)와의 상관관계식을 y = ax + b와 같은 1차식 형태로 표현할 수 있으며, y는 특정 부위의 흡광도(Absorbance)를 나타내며, x는 그 흡광도에 해당하는 측정된 피하지방의 두께(Subcutaneous Fat Thickness)를 의미한다.
흡광도(A) 계산식은
A = log ( P / Po )
( Po : 레퍼런스 신호 레벨 (도 6의 P1~P2단계),
P : 신체부위 측정시 레벨(도 6의 P3단계))이다.
이하, 상기와 같이 구성된 비침습적 피하지방 두께 측정장치를 이용한 측정방법에 대해 설명하기로 한다.
도6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 비침습적 피하지방 두께 측정의 순서는, 광원소자에서 발생된 광을 표준반사체(Standard Reflectance Material)에 의하여 상기 광의 세기를 측정하는 제 1단계와, 상기 측정된 광의 세기가 특정 레벨 이상이 되었을 때, 상기 광을 인체의 특정 부위에 조사하는 제 2단계와, 상기 조사된 부위에서 흡수 및 반사되어 감지된 광의 세기를 상기 제 1단계에서 측정된 광의 세기와 비교하여 상대적인 흡광도를 계산하는 제 3단계와, 상기 계산된 흡광도와 메모리에 내장된 데이터를 비교하여 피하지방의 두께를 측정하는 제 4단계 및 상기 측정된 피하지방의 두께를 표시하여 주는 제 5단계를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 제 3단계는, 상기 조사된 부위에서 흡수 및 반사되어 발생된 광을 광학필터(Optic Filter)를 통해 근적외선(1000nm 내지 1400nm)대역만을 통과시키는 제 1과정과, 상기 통과된 근적외선을 디텍터에서 감지한 후, 이에 대응하는 전기신호로 증폭시키는 제 2과정과, 상기 증폭된 전기신호를 아날로그-디지털 변환기에서 디지털 신호로 변환한 후, 상대적인 흡광도를 계산하는 제 3과정으로 구성되는 것이 바람직하다.
도 6에 도시된 바를 기준으로 하여 구체적으로 설명하자면, 상기 제1단계는 상기 텅스텐할로겐램프으로부터 순간 발생된 광이 표준 반사체에 의해 반사된 광의 세기를 알기 위한 단계[P1]이다.
그리고, 상기 레퍼런스 측정 신호레벨이 적정한 높이의 광세기라 판단[P2]되면 피 측정자의 신체의 일부에 광을 조사하게 된다[P3].
상기 피 측정자의 신체의 일부인 측정된 부위에서 흡수 및 반사되어 나온 광의 세기를 상기 레퍼런스 측정신호레벨과 비교하여 상대적인 흡광도를 계산하게 되고[P4], 상기 광이 신체의 일부분에서 반사 및 흡수되어 발생하는 광을 광학필터를 통해 근적외선(1000nm 내지 1400nm)대역의 근적외선만을 통과시킨 후, 디텍터에서 감지하게 하여 이에 대응하는 전기신호를 증폭기로 증폭시켜 출력하게 된다.
상기와 같이 증폭된 상기 전기 신호를 상기 아나로그-디지탈 변환기를 통해 디지털 신호로 변환 시킨후 보정된 상기 계산값을 메모리에 기 저장된 표준검량곡선데이터와 비교[P5]하여 피하지방의 두께를 측정[P6]하고, 상기 측정이 완료되면 도 5에 도시된 엘시디를 통해 피하지방 두께를 보여주게 된다[P7].
상기와 같이 구성된 비침습적 피하지방 측정장치 및 그 방법은 인체의 국소부위별 피하 지방의 두께를 광의 1000nm 내지 1400nm 범위 내의 근적외선을 이용하여 측정하여줌으로써, 인체의 깊은 부위까지 더욱 더 간편하게 피하지방의 두께를 측정할 수 있게 된다.
이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 실시예를 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 따른 비침습적 피하지방 두께 측정장치 및 측정방법에 따르면, 종래의 파장범위와 다른 근적외선 영역내의 특정파장에서 감응하는 피하지방의 고유한 특성을 이용하여 줌으로써, 광의 피부 침투를 깊게 하여 두꺼운 지방까지도 정확하고, 용이하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
Claims (10)
- 광을 이용하여 비침습적으로 인체의 국소 부위별 피하지방의 절대적인 두께를 측정하는 피하지방 두께 측정 장치에 있어서,전원부;400nm 내지 2500nm 범위 내의 파장을 가진 광원소자에서 발생하는 광을 발생시키는 광원부;상기 광원부로부터 조사된 광이 측정하고자하는 부위에 흡수 및 반사되어 나오는 광의 1000nm 내지 1400nm 범위 내의 근적외선대역만 통과시키는 광학필터(Optic Filter);상기 광학필터를 통과한 특정파장의 광만을 검출할 수 있는 디텍터; 및 상기 디텍터에 의해 감지된 광의 세기로부터 인체의 국소부위별 피하지방을 측정하는 데이터 처리부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 비침습적 피하지방 두께 측정장치.
- 제 1항에 있어서,상기 데이터 처리부는,상기 디텍터로부터 검출된 신호를 증폭하기 위한 앰프(AMP);상기 검출된 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 아날로그-디지털(A/D) 변 환기;상기 변환된 신호를 처리하는 디지털 신호 처리기;인체 특정부위의 피하지방 두께를 예측하기 위한 데이터를 포함한 알고리즘이 저장된 메모리;상기 디지털 신호 처리기로부터 출력되는 데이터와 상기 데이터를 비교하여 피하지방의 두께를 예측하도록 제어하는 마이크로프로세서; 및상기 마이크로프로세서에 의해 예측된 피하지방의 두께를 표시하는 디스플레이부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 비침습적 피하지방 측정장치.
- 제 1항에 있어서,상기 광원소자는 텅스텐 할로겐램프인 것을 특징으로 하는 비침습적 피하지방 두께 측정장치.
- 상기 제 1항에 있어서,상기 디텍터는 근적외선 영역(900nm 내지 1700nm)에만 감응하는 인듐갈륨아세나이드(InGaAs)계 화합물 반도체 소자인 것을 특징으로 하는 비침습적 피하지방 두께 측정장치.
- 상기 1항에 있어서,상기 디텍터에 의해 감지된 빛의 세기 및 흡광도와 피하지방의 두께의 상관관계로 검량곡선을 도출하고, 상기 검량곡선으로부터 측정하고자 하는 부위의 피하지방의 두께를 측정하는 것을 특징으로 하는 비침습적 피하지방 두께 측정장치.
- 제 1항에 있어서,상기 광원부와 디텍터 사이의 거리는 10 ~ 15mm를 특징으로 하는 비침습적 피하지방 측정장치.
- 제 2항에 있어서,상기 디스플레이부는,광의 발생을 감지하는 입력부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 비침습적 피하지방 측정장치.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 장치는, 휴대용으로 쓰거나, PC와 케이블을 이용한 Line통신, 적외선통신, 또는 RF 통신을 이용하여 네트워킹을 구성함으로서, 데이터 백업과 고객관리에 적용되는 것을 특징으로 하는 비침습적 피하지방 두께 측정장치.
- 광을 이용하여 비침습적으로 인체의 국소 부위별 피하지방의 절대적인 두께를 측정하는 비침습적 피하지방 두께 측정방법에 있어서,광원소자에서 발생된 광을 표준반사체(Standard Reflectance Material)에 의하여 상기 광의 세기를 측정하는 제 1단계;상기 측정된 광의 세기가 특정 레벨 이상이 되었을 때, 상기 광을 인체의 특정 부위에 조사하는 제 2단계;상기 조사된 부위에서 흡수 및 반사되어 감지된 광의 세기를 상기 제 1단계에서 측정된 광의 세기와 비교하여 상대적인 흡광도를 계산하는 제 3단계;상기 계산된 흡광도와 메모리에 내장된 데이터를 비교하여 피하지방의 두께를 측정하는 제 4단계; 및상기 측정된 피하지방의 두께를 표시하여 주는 제 5단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비침습적 피하지방 두께 측정방법.
- 제 9항에 있어서,상기 제 3단계는,상기 조사된 부위에서 흡수 및 반사되어 발생된 광을 광학필터(Optic Filter)를 통해 근적외선(1000nm 내지 1400nm)대역만을 통과시키는 제 1과정;상기 통과된 근적외선을 디텍터에서 감지한 후, 이에 대응하는 전기신호로 증폭시키는 제 2과정;상기 증폭된 전기신호를 아날로그-디지털 변환기에서 디지털 신호로 변환한 후, 상대적인 흡광도를 계산하는 제 3과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 비침습적 피하지방 두께 측정방법.
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