KR20150103946A - 손목시계형 체지방 측정기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사용자의 신체와 직접 접촉되어 전류를 상기 신체에 가하는 둘 이상의 전극, 상기 전극을 통해 상기 전류에 의한 상기 사용자의 신체의 전기적 저항 값을 측정하여 체지방 측정 신호를 생성하는 체지방 측정부, 상기 체지방 측정 신호를 디지털 데이터 신호로 변환하여 출력하는 데이터 신호 출력부, 그리고 상기 데이터 출력부의 디지털 데이터 신호를 블루투스 통신을 통해 페어링된 스마트 기기로 전송하는 블루투스 모듈을 포함하는 손목시계형 체지방 측정기와 이와 연동하는 스마트 기기를 포함하는 손목시계형 체지방 측정기에 관한 것이다.

Description

손목시계형 체지방 측정기{Body composition analyzer of watch type}

본 발명은 웨어러블 단말(wearable terminal)에 관한 것으로, 손목시계형 체지방 측정기에 관한 것이다.

현대 사회는 식생활 문화의 향상 및 운동 부족 등의 이유로 비만이 사회적인 문제점으로 대두되고 있으며, 비만 증상은 성인은 물론 아동, 청소년, 노년에 이르기까지 광범위한 대상에서 나타나고 있다. 특히 복부 피하에 저장된 과도한 체지방은 혈액이 정맥 조직을 통해 간, 췌장 등 기관으로 이동할 때 함께 운반되어 고혈압, 콜레스테롤 및 혈당 등의 문제를 유발할 수 있으며, 복부 지방 세포는 염증, 혈액응고, 당뇨병, 심장질환 및 간, 신장 등에 관련된 합병증을 유발한다고 알려져 있다.

이에 따라, 현대인은 운동의 필요성을 느끼며, 헬쓰 클럽이나 댁내에서 운동을 하고, 운동 효과를 살피기 위해 체중기, 혈당 측정기, 체지방 측정기, 칼로리 소모량 측정기 등을 운동보조 용품으로 사용하고 있다.

그런데 체중의 감소, 혈당의 감소 등은 운동 효과를 측정하는 하나의 기준이 되지만, 체중이 적게 나가거나 혈당이 적어도 비만인 사람이 있다. 그래서 현재에는 체지방 측정을 통해 운동 효과를 측정하고 있는 추세이다. 이러한 추세에 따라 근래에는 수시로 자신의 체지방을 손쉽게 측정하여 건강을 지키고자 하는 사용자의 욕구가 커지고 있다.

그런데, 종래에 출시된 가정용 체지방 측정기들은 크기, 장소 및 비용 면에서 사용자가 편리하게 이용하는데 부담이 있었으며, 특히 전문적인 체지방 측정 서비스를 제공받기 위해서는 의료기관 또는 비만클리닉 센터 등을 방문하여야 하는 어려움이 있었다. 또한, 종래의 휴대용 체지방 측정기의 경우 크기 및 장소 면에서의 부담은 낮추었으나, 체지방 측정기 자체에 디스플레이 화면 및 입력 수단 등이 구비되고, 이를 이용하여 사용자의 조건 정보 등의 데이터를 입력하여야 하는 번거로움이 있었다.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 누구나 간단한 장치 조작만으로도 자기 몸의 체지방을 간편하게 측정할 수 있으면서도, 다양한 종류의 체지방 분석 정보를 편리하게 제공할 수 있는 스마트 기기와 연동하는 손목시계형 체지방 측정기를 제공하고자 한다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 따른 손목시계형 체지방 측정기는 사용자의 신체와 직접 접촉되어 전류를 상기 신체에 가하는 둘 이상의 전극, 상기 전극을 통해 상기 전류에 의한 상기 사용자의 신체의 전기적 저항 값을 측정하여 체지방 측정 신호를 생성하는 체지방 측정부, 상기 체지방 측정 신호를 디지털 데이터 신호로 변환하여 출력하는 데이터 신호 출력부, 그리고 상기 데이터 출력부의 디지털 데이터 신호를 블루투스 통신을 통해 페어링된 스마트 기기로 전송하는 블루투스 모듈을 포함하는 측정기 본체와, 상기 측정기 본체가 체결되는 손목줄을 포함하는 손목시계형 체지방 측정기를 제공한다.

발명에 따르면, 사람의 신체에 착용되어 사용자의 체지방을 측정하여 스마트 기기로 전송하고, 스마트 기기에서 체지방 분석을 하고 분석된 체지방 분석 정보가 제공됨으로써, 간단한 구성으로 손목시계형태의 측정기를 구성할 수 있게 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 손목시계형 체지방 측정기의 착용 상태도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 손목시계형 체지방 측정기의 구성을 보인 도면이다.
도 3은 도 2에서 손목줄과 측정기간의 결합 구조를 보인 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 손목시계형 체지방 측정기의 구성을 보인 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에서 손목시계형 체지방 측정기와 스마트 기기의 내부 구성을 보인 블록도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시 예에 따른 손목시계형 체지방 측정기를 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 손목시계형 체지방 측정기의 착용 상태도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 손목시계형 체지방 측정기(100)는 일반적인 시계와 같이 사용자의 손목에 착용되는 형태로 구성된다.

도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 손목시계형 체지방 측정기의 구성을 보인 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 손목시계형 체지방 측정기(100)는 측정기 본체(110)와 손목줄(120)을 포함하여 구성된다. 측정기 본체(110)는 체지방 측정이 가능한 구성으로 이루어지며, 손목줄(120)의 가운데 부분에 탁찰 가능하게 구성된다.

이러한 측정기 본체(110)는 기본적으로 외부로 노출되도록 구비된 둘 이상의 전극을 통해 사용자의 신체(예를 들어, 양손 엄지/검지 등)와 직접 접촉하여 전류를 가함으로써 사용자의 체지방 신호를 측정한다.

이때, 측정기 본체(110)에서 이루어지는 체지방 측정은 일 예로, BIA(Bioelectrical impedance analysis) 방식으로 체지방을 측정한다. 참고로, BIA 방식은 전도체(즉, 인체)의 길이(즉, 신장)와 임피던스를 이용하여 전도체의 부피를 구하는 기술을 인체에 적용한 기술이다.

구체적으로, 인체의 구성 성분 중 전류를 통과시키는 것은 체수분이다. 즉, 인체는 70％이상 수분으로 구성되어 있어 전기가 흐르기 쉬우므로, 인체에 전류를 흘려주어 저항값을 측정하면 체수분의 부피를 구할 수 있다. 이때, 인체를 원통으로 간략화한다면 원통의 단면적과 높이를 곱해 원통의 부피를 구할 수 있다. 그리고, 수분량에 따라 전기 저항이 달라지므로 사용자의 신장(키) 정보와 측정된 임피던스를 이용하여 체수분을 구할 수 있다. 체수분은 신장의 제곱을 저항으로 나눈 값과 상관 관계가 있으며, 이를 임피던스 지수라고 한다.

또한, 측정기 본체(110)는 체지방 측정을 위해 둘 이상의 전극을 구비하고 둘 이상의 전극을 통해 인체와 접촉함에 있어서 다점 접촉식/다전극법을 적용할 수 있다.

예를 들어, 2 전극법은 인체와 2개의 전극을 통해 접촉하되, 인체에 전류를 인가시키는 전류전극과 인체 임피던스를 측정하는 전압전극을 분리하지 않고 동일한 전극으로 사용하는 방식이다. 이때, 2 전극 법에서는 2개의 전극, 즉, + 전극 및 - 전극을 다 접촉점에 접촉시켜 체지방 신호를 측정할 수 있다.

또한, 다른 예로서, 4 전극법은 인체에 전류를 인가시키는 전류 전극과 인체 임피던스를 측정하는 전압 전극을 분리하여 각각의 전압 전극 및 전류 전극을 사용하는 방법으로서 2 전극법에 비해 접촉 저항이 현저히 줄어들 수 있다. 구체적으로, 4 전극법을 사용하는 손목시계형 체지방 측정기(100)는 전류 전극으로서 + 전극 및 - 전극이 구비되고, 전압 전극으로서 + 전극 및 - 전극이 구비된다. 이때, 사용자의 양손과 전극의 4점이 접촉될 경우, 전류는 예를 들어 전류 전극의 오른쪽 제 1 접촉점에서 왼쪽 제 2 접촉점으로 흐를 수 있으며, 이 가해진 전류를 차동 증폭하여 사용자의 몸에 걸리는 정현파 신호를 체지방 신호로서 측정할 수 있다. 참고로, 손목시계형 체지방 측정기(100)는 이상에서 설명한 체지방 측정 방식 이외에도 다양한 체지방 측정 방식을 적용할 수 있다.

도 3은 도 2에서 손목줄과 측정기간의 결합 구조를 보인 도면이다. 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 손목시계형 체지방 측정기는 측정기 본체(110)가 손목줄(120)에 체결되거나 이탈시킬 수 있도록 구성된다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 측정기 본체(110)와 손목줄(120)의 체결부분(A)은 카메라의 렌즈를 카메라의 본체에 체결시킬 때은 체결 구조로 이루어진다.

구체적으로 손물줄(120)의 중앙에 형성된 체결부분 즉, 암체결부(A)에는 측벽에 체결홈이 형성되어 있고, 측정기 본체(110)에 형성된 체결부분 즉, 수체결부(B)는 체결홈에 체결되는 돌기가 측벽에 형성되어 있다. 따라서 수체결부(B)의 돌기를 암체결부(A)의 체결홈을 따라 밀어 넣은 후 비틀어 체결을 고정시킨다.

도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 손목시계형 체지방 측정기의 구성을 보인 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2 실시 예에 따른 손목시계형 체지방 측정기는 복수의 전극의 측정기 본체가 아닌 손목줄(120)에 형성한 경우에 대한 것이다. 즉, 좌측 손물줄의 상측에 제1 전극을 배치하고 제1 전극의 하측에 제3 전극을 배치하여 제1 및 제3 전극을 통해 하나의 손에서 흐르는 전류를 측정기 본체(110)에 제공한다. 그리고 우측 손물줄의 상측에 제2 전극을 배치하고 제2 전극의 하측에 제4 전극을 배치하여 제2 및 제4 전극을 통해 다른 하나의 손에서 흐르는 전류를 측정기 본체(110)에 제공한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에서 손목시계형 체지방 측정기와 스마트 기기의 내부 구성을 보인 블록도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 측정기 본체(110)즉, 손목시계형 체성분 측정기(100)는 스마트 기기(200)와 연동하여 동작한다.

손목시계형 체성분 측정기(100)(즉, 측정기 본체)는 제1 블루투스 모듈(110), 체지방 측정부(120), 데이터 변환부(130), 동작 제어부(140) 및 복수의 전극(150)을 포함한다. 제1 블루투스 모듈(110)은 블루투스 통신 규격에 따라 근거리 무선 통신을 수행한다. 이때 제1 블루투스 모듈(110)은 상대방 단말과의 근거리 무선 통신을 위해 페어링 과정을 수행한다. 페어링 과정은 블루투스 모듈이 주변의 블루투스 모듈을 검색하고 무신 통신할 대상을 등록하는 과정이다.

체지방 측정부(120)는 복수의 전극(150)을 통해 인가된 전류에 의한 사용자의 신체의 전기적 저항값을 측정하여 측정 신호를 생성한다. 참고로, 사용자 신체의 전기적 저항값은 사용자의 체수분량에 대응되는 임피던스 값을 의미할 수 있다.

데이터 변환부(130)는 체지방 측정부(120)에서 교류 전압(AC)으로 측정된 전기적 저항값을 직류 전압(DC)으로 변환하고, 직류 전압으로 변환된 전압 신호가 디지털 데이터 신호 형태로 변환될 수 있도록 전압 신호를 평균 평방근(RMS, Root Mean Square) 값으로 결정하여 데이터 신호 출력부(250)로 전달한다. 참고로, RMS 값을 측정하기 위한 회로는 전파 정류 후 저역통과필터(LPF, Low Pass Filter)를 거쳐 완성되도록 구성될 수 있다.

동작 제어부(140)는 측정기 본체(110)의 외부로 노출된 동작 제어 버튼(미도시)의 조작에 따라 발생된 동작 신호에 기초하여 전극(150)을 통한 전류의 출력 동작을 제어하거나, 제1 블루투스 모듈(110)의 동작 제어를 수행한다.

복수의 전극(150)은 사용자의 신체와 직접 접촉되도록 손목시계형 체지방 측정기(100)의 본체(미도시)로부터 외부에 노출되도록 구비되며, 운동보조용 측정기(100)가 자체적으로 구비한 전류원(미도시)으로부터 발생된 기설정된 전류를 출력하여 사용자의 신체에 인가한다. 이때, 전극(150)은 둘 이상의 전극으로 구비될 수 있다.

한편, 도 5에서 도시하지 않았으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 손목시계형 체지방 측정기(100)는 전원부(미도시)을 더 포함할 수 있으며, 전원부(미도시)는 손목시계형 체성분 측정기(100)의 각 부에 전원을 공급할 수 있다. 또한 전원부(미도시)는 손목시계형 체성분 측정기(100)의 동작 제어부(240)의 제어에 따라 전극(150)으로 기설정된 전류를 출력한다. 이때, 전원부(미도시)는 RC 발진을 사용하여 생성된 전압을 전류로 변환하는 VC(Voltage-to-Current) 변환기를 사용하여 기설정된 주파수(예를 들어, 50KHz)의 정현파 전류를 생성할 수 있다. 참고로, 전원부(미도시)는 사용자의 신체가 접지에 연결되지 않고도 사용할 수 있도록 플로팅(floating) 형의 전류원 회로를 포함할 수 있다.

다음으로, 스마트 기기(200)는 제2 블루투스 모듈(210), 체지방측정신호 수신부(220), 애플리케이션 관리부(230), 애플리케이션 구동부(240), 체지방 분석부(250)와 디스플레이부(260)를 포함한다.

제2 블루투스 모듈(210)는 제1 블루투스 모듈(110)과 블루투스 통신 규격에 따라 근거리 무선 통신을 수행한다. 이때 제2 블루투스 모듈(210)은 페어링 과정을 수행하여 제1 블루투스 모듈(110)을 통신 대상으로 등록한 상태이다.

체지방측정신호 수신부(220)는 제2 블루투스 모듈(210)을 통해 손목시계형 체지방 측정기(100)로부터 디지털 데이터 신호(즉, 체지방을 측정한 측정 신호)를 수신하고, 수신된 디지털 데이터 신호를 체지방 분석부(250)로 전달한다.

애플리케이션 관리부(230)는 사전에 등록된 내지는 탑재된 다양한 종류의 신호 처리 애플리케이션을 스마트 기기(200)의 주변 기기별로 매칭하여 저장 관리한다.

애플리케이션 구동부(240)는 기탑재된 신호 처리 애플리케이션에 대한 실행 명령을 스마트 기기(200)의 입력 모듈(미도시)을 통해 입력받거나, 제2 블루투스 모듈(210)이 제1 블루투스 모듈(110)을 식별하거나 또는 제2 블루투스 모듈(210)이 제1 블루투스 모듈(110)로부터 데이터를 수신하는 경우에 신호 처리 애플리케이션(즉, 체지방 측정 애플리케이션)을 실행시킨다.

참고로, 입력 모듈(미도시)은 스마트 기기(200)에 기본적으로 포함되는 구성으로서, 스마트 기기(200)의 사용자가 입력 수단(예를 들어, 키보드, 키 패드, 마우스, 터치 스크린 등)을 물리적으로 조작하여 발생되는 입력 데이터를 입력 받을 수 있다. 예를 들어, 스마트 기기(200)의 터치 스크린 상에 디스플레이 되어 있는 다수의 애플리케이션 중 체지방 측정 애플리케이션을 사용자가 선택(즉, 터치)할 경우, 애플리케이션 구동부(240)는 입력 모듈(미도시)을 통해 수신되는 애플리케이션 선택 정보(즉, 실행 명령)에 따른 신호 처리 애플리케이션을 선택하여 실행시킨다.

애플리케이션 구동부(240)는 손목시계형 체지방 측정기(100)에 따른 신호 처리 애플리케이션을 애플리케이션 관리부(230)로부터 추출하여 실행시킬 수 있다. 이때, 애플리케이션 구동부(240)는 애플리케이션 관리부(230)를 통해 저장되어 있던 신호 처리 애플리케이션 중 손목시계형 체지방 측정기(100)에 대응하는 신호 처리 애플리케이션을 확인하여 실행시킨다.

체지방 분석부(250)는 실행된 체지방 측정 애플리케이션의 동작에 따라 체지방측정신호 수신부(220)로부터 수신된 디지털 데이터 신호에 기초하여 체지방 분석 연산 처리를 수행하고, 분석 처리의 결과를 기설정된 출력 모듈 즉, 디스플레이부(260)을 통해 출력시킨다.

이때, 체지방 분석부(250)는 체지방 측정 애플리케이션의 동작에 따라 체지방량, 체지방률, 근육량, 기초대사량, 및 체질량지수(BMI, Body Mass Index) 중 적어도 하나를 산출할 수 있다. 체지방 분석부(160)는 예컨대, 스마트 기기(200)의 CPU(Central Processing Unit)이다.

기초대사량은 생물체가 생명을 유지하는데 필요한 최소한의 에너지양이다. 하루에 소모하는 총 에너지의 60∼70％를 차지하며 휴식을 취하고 있거나 가만히 있을 때도 기초대사량만큼 에너지가 소모된다. 남성의 경우 66.47+(13.75×체중)+(5×키)-(6.76×나이), 여성은 655.1+(9.56×체중)+(1.85×키)-(4.68×나이)의 공식을 이용해 기초대사량을 계산할 수 있다

디스플레이부(260)는 체지방 분석부(250)의 체지방 분석 연산에 따른 결과 값에 기초한 체지방 분석 정보를 표시한다. 이때, 디스플레이부(260)는 체지방 분석 처리의 결과를 스마트 기기(200) 상에서 출력할 수 있도록 가공하여 스마트 기기(100)의 화면 또는 스피커 등의 출력 수단(미도시)을 통해 출력할 수 있다.

따라서 사용자는 손목시계형 체성분 측정기(100)를 통해 체지방을 측정을 수행하고,스마트 기기(200)의 화면을 통해 체지방 측정 결과를 확인하게 된다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100, 100a: 손목시계형 체지방 측정기 200, 200a : 스마트 기기
110: 제1 블루투스 210 : 제2 블루투스
120 : 체지방 측정부 130 : 데이터 변환부
140 : 동작 제어부 150 : 전극
160: 보행 센서 170 : 활동량 측정부
220 : 체성분측정신호 수신부 220a : 측정신호 수신부
230 : 애플리케이션 관리부 240 : 애플리케이션 구동부
250 : 체지방 분석부 260 : 디스플레이부
270 : 활동량 분석부 270 : 칼로리 관리부

Claims (1)

1. 사용자의 신체와 직접 접촉되어 전류를 상기 신체에 가하는 둘 이상의 전극,
   상기 전극을 통해 상기 전류에 의한 상기 사용자의 신체의 전기적 저항 값을 측정하여 체지방 측정 신호를 생성하는 체지방 측정부,
   상기 체지방 측정 신호를 디지털 데이터 신호로 변환하여 출력하는 데이터 신호 출력부, 그리고
   상기 데이터 출력부의 디지털 데이터 신호를 블루투스 통신을 통해 페어링된 스마트 기기로 전송하는 블루투스 모듈을 포함하는 측정기 본체와,
   상기 측정기 본체가 체결되는 손목줄을 포함하는 손목시계형 체지방 측정기.

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