KR20180136765A - 휴대용 체성분 분석장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피검자의 측정자세 변화에 따른 측정결과를 보정하여 휴대용으로서 피검자의 자세에 구속되지 않고 체성분을 검출할 수 있도록 하는 휴대용 체성분 분석장치 및 그 방법에 관한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명은, 피검자의 초기 측정자세를 안내하여 사전에 설정된 시간동안 측정되는 위치값을 기본 위치값으로 저장하고, 측정과정에서 피검자의 위치가 변경되면 변경된 위치값에 대응되어 사전에 설정된 가중치를 체성분 추정식에 반영하여 분석하도록 함으로써 피검자의 측정자세에 구속되지 않고 측정할 수 있도록 된 장치이다.

Description

휴대용 체성분 분석장치 및 그 방법 {PORTABLE BODY COMPOSITION ANALYZER AND ITS METHOD}

본 발명은 피검자로부터 생체 임피던스를 측정하여 체성분을 분석할 수 있도록 하는 체성분 분석장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 휴대용으로서 피검자의 자세에 구속되지 않고 체성분을 분석할 수 있도록 하는 휴대용 체성분 분석장치 및 그 방법에 관한 것이다.

최근 건강관리에 대한 관심이 증가하면서 건강기능을 측정 및 분석할 수 있는 기기에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

이러한 건강기능 측정 및 분석 기기의 일종으로서 체성분 분석장치가 있다. 인체를 구성하는 성분은 크게 체수분과 체지방, 그리고 단백질 및 무기질의 네가지로 구분되는데, 체성분 분석장치는 비지방조직과 지방조직의 전기저항의 차이를 이용하여 인체에 저에너지의 높은 교류파를 흘려보내 인체 내의 지방 및 수분의 비율 및 양을 얻는 방법인 생체 전기저항분석법(Bio electrical Impedance Analysis, BIA)을 이용하여 체성분을 측정한다. 상기 생체 전기저항분석법은 인체를 임피던스의 조합으로 간주하여 인체에 전류를 흘려보내고, 상기 전류에 의한 전압을 측정하여 전류와 전압으로부터 인체의 임피던스를 측정한다.

아울러, 피검자의 인체로부터 측정된 임피던스와 피검자의 개인정보 즉 피검자의 신장, 체중, 성별, 연령 등의 정보를 체성분 산출공식에 대입하여 체성분을 측정하게 된다.

체성분 중에서 일반적인 체수분 산출공식은 아래와 같다.

여기서 A, B, C, D, E는 체성분 분석장치의 기기특성에 따른 상수이다.

보통 체성분 분석장치에서 체성분 분석에 중요항목으로 이용되는 임피던스는 피검자에서 임피던스를 측정하는 위치나 피검자의 측정자세에 따라 크게 달라질 수 있으므로 체성분 분석장치에서 요구하는 자세에 맞추어 측정하여야 한다.

특허문헌 1에 개시된 체성분 분석장치에 의하면, 피측정자가 쥐고 측정에 임하게 되는 손전극과, 상기 손전극과 본체를 연결하는 연결수단과, 피측정자의 자세를 알 수 있도록 설치된 위치감지센서부와, 체성분 측정결과를 출력하는 표시부와, 피 측정자의 정확한 자세를 유도하기 위하여 상기 위치감지센서부에서 측정된 정보를 연산처리하고, 체성분을 연산처리하는 연산처리부를 포함하여 구성되어 있다.

이러한 장치는 피측정자의 팔의 기울임 정도를 감지하여 피측정자가 정확한 자세를 취하고 있지 않으면 정확한 자세를 취하도록 유도하면서 측정하도록 이루어져 있어서 피측정자가 항상 정확한 자세를 취해야만 측정이 가능한 등 측정자세에 구속이 따라 측정에 불편하였고, 기기조작에 익숙하지 못한 피측정자의 경우에는 별도로 보조 측정자를 필요로 하였으며, 장치의 부피가 커서 휴대할 수 없는 문제점이 있다.

특허문헌 2에는 휴대가능한 크기로서 체성분을 측정할 수 있는 전자장치에 대한 기술이 개시되어있는데, 이는 피검자에서 측정되는 위치를 감지하여 신체부위별 체지방 표준범위를 이용하여 해당 측정위치에서의 체성분을 측정할 수 있도록 되어 있지만, 피검자의 측정자세가 변화하면 임피던스가 크게 변화하여 측정오류가 커진다는 문제가 있다.

국내공개특허공보 제10-2008-0099674호(2008년11월13일 공개) 국내공개특허공보 제10-2016-0104520호(2016년09월05일 공개)

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 발명한 것으로, 휴대용 체성분 분석장치는 소형으로 이루어져 피검자마다 측정자세가 달라지게 되고, 측정자세가 달라지면 측정되는 생체 임피던스가 달라짐으로써 체성분 측정결과의 오류가 커질 수 있는 점을 감안하여, 휴대용 체성분 분석장치에서 체성분 분석시 피검자의 측정자세에 따른 측정오차를 보정하여 피검자의 측정자세를 구속하지 않으면서 체성분을 분석할 수 있도록 된 휴대용 체성분 분석장치 및 그 방법을 제공하고자 함에 발명의 목적이 있다.

상기한 목적을 구현하기 위한 본 발명에 따른 휴대용 체성분 분석장치는,

체성분 분석기의 외형을 형성하며 휴대가능한 크기의 본체; 상기 본체의 일측에 설치되어 체성분 분석시 반영되는 피검자의 개인정보로서 신장, 체중, 나이 및 성별에 관한 정보를 입력할 수 있도록 된 입력부; 체성분 분석기 본체의 움직임을 감지하여 피검자의 팔벌림 위치를 알 수 있도록 하는 위치감지센서; 피검자의 생체 임피던스 측정을 위해 피검자가 파지할 때 접촉되는 손에 전류를 인가하는 한쌍의 전류공급전극; 피검자의 생체 임피던스 측정을 위해 피검자가 파지할 때 접촉되는 손에서 전압을 감지하는 한쌍의 전압측정전극; 상기 전류공급전극에 생체 임피던스 측정용 전류를 공급하는 전류공급부; 상전 전압측정전극에서 감지되는 전압을 수신하여 전압을 측정하는 전압측정부; 상기 전압측정부에서 측정된 전압을 수신하여 생체 임피던스를 산출하는 임피던스 산출부; 피검자의 초기 측정자세에서 위치감지센서가 감지한 초기위치를 기준 위치값으로 임시 저장부에 저장하고, 상기 입력부에서 입력되는 개인정보와 상기 임피던스 산출부에서 산출된 생체 임피던스에 상기 위치감지센서에서 감지되는 현재위치값과 임시저장부에 저장된 기준 위치값의 차이에 따라 사전에 설정된 가중치를 곱하여 체성분 분석결과를 출력하는 연산처리부; 및 상기 연산처리부의 분석결과를 디스플레이하는 표시부;를 포함하여 이루어져 있다.

상기 연산처리부의 출력측에는 분석결과를 유선 또는 무선 네크워크를 통해 접속되는 외부 기기에 전송할 수 있는 통신모듈이 연결된 것을 특징으로 한다.

상기 체성분 추정식은 하기 식으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서 A, B, C, D, E, F는 체성분 분석장치의 기기특성에 관계된 상수를 나타낸다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 휴대용 체성분 분석장치의 체성분 측정방법은, 입력부를 통해 피검자의 개인정보인 신장, 체중, 나이, 성별 정보를 입력받아 임시저장부에 저장하는 단계; 피검자가 취할 초기 측정자세를 표시부를 통해 디스플레이 한 후, 사전에 설정된 시간동안 측정된 위치감지센서의 평균값을 기준 위치값으로 설정하는 켈리브레이션단계; 연산처리부가 전류공급전극을 통해 피검자의 신체로 전류를 공급하면서 그에 따라 전압측정전극에서 감지되는 전압을 이용하여 산출되는 생체 임피던스 값 및 위치감지센서의 현재 위치값을 수신하는 단계; 이후, 연산처리부가 수신한 생체 임피던스 값과 개인정보 및 상기 현재 위치값과 기준 위치값의 차에 따라 사전에 설정된 가중치를 이용해서 체수분 추정식에 반영하여 체성분 분석결과를 도출하는 단계; 상기 체성분 분석결과를 표시부를 통해 디스플레이하는 단계; 를 포함하여 이루어져 있다.

상기와 같은 본 발명은 피검자의 측정 도중에 자세를 변경하더라도 변경된 위치만큼 보정하여 줌으로써 측정오류를 줄이면서 피검자의 체성분을 측정할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래 체성분 측정장치의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 휴대용 체성분 분석장치의 개략적 외관사시도,
도 3은 본 발명에 따른 휴대용 체성분 분석장치의 사용상태도,
도 4는 본 발명에 따른 체성분 분석장치의 구성도,
도 5는 피검자가 팔을 폈다가 오므리는 동작을 반복할 때에 따른 위치센서값 및 생체 임피던스의 변화에 대한 상관관계를 나타내는 그래프,
도 6은 본 발명에 따른 체성분 측정방법을 나타내는 흐름도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것으로, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 2는 본 발명에 따른 휴대용 체성분 분석장치의 개략적 외관사시도를 나타낸다.

체성분 분석기 본체(10)는 휴대용 체성분 분석장치의 개략적 외형을 형성하며, 그 저면에는 한 쌍의 전류공급전극(12)과 한 쌍의 전압공급전극(14)이 표면에 노출되게 설치된다.

상기 전류공급전극(12)은 피검자의 생체 임피던스 측정을 위해 피검자가 체성분 분석기 본체(10)를 파지할 때 피검자의 손에 접촉되어 피검자의 신체로 전류를 인가하는 작용을 한다.

상기 전압측정전극(14)은 상기 전류공급전극(12)을 통해 피검자의 신체로 전류를 인가함에 따라 상기 전압측정전극(14)의 양단에 걸리는 전압을 검출하기 위한 것으로, 후술되는 바와 같이 상기 상기 전압측정전극(14)에서 검출되는 전압을 통해 피검자의 해당 신체 부위의 생체 임피던스를 측정할 수 있도록 된 것이며, 피검자가 체성분 측정을 위해 체성분 분석기 본체(10)를 파지할 때 접촉되는 손가락의 위치에 설치됨이 바람직한 것으로, 도시된 예에서는 체성분 분석기 본체(10)의 저면에 설치되어 있다.

도 3은 본 발명에 따른 휴대용 체성분 분석장치의 사용상태도를 나타낸 것으로, 피검자가 본 발명에 따른 휴대용 체성분 분석장치를 파지하게 되면 엄지를 제외한 네 손가락은 휴대용 체성분 분석장치의 저면을 향하게 되며, 이때 한 쌍의 전류공급전극(12)에 접촉된 손가락을 통해 피검자의 신체로 전류가 공급되고, 그에 따른 전압을 전압공급전극(14)에 접촉된 손가락으로부터 감지하게 된다.

도 4는 도 2에 도시된 체성분 분석기 본체(10)의 내부에 설치되는 본 발명에 따른 휴대용 체성분 분석장치의 구성도를 나타낸다.

본 발명에 따른 체성분 분석시 반영되는 주요항목으로는 신장, 체중, 나이, 성별, 그리고 위치감지센서(22)로서 예컨대 가속도 센서값이 있으며, 체성분 중에서 체수분은 아래 추정식에 의하여 산출된다.

<체수분 추정식>

여기서 A, B, C, D, E, F는 본 발명에 따른 체성분 분석장치의 기기특성에 관계된 상수이다.

상기의 체수분 추정식에서 신장, 체중, 나이 및 성별 등의 개인정보는 측정자나 피검자에 의해 입력되는 값으로, 입력부(21)의 조작에 의거 입력될 수 있다. 상기 입력부(21)는 키패드 또는 터치스크린 형태로 구성될 수 있다.

위치감지센서(22)는 체성분 분석기 본체(10)의 움직임을 감지하여 피검자의 팔벌림 위치를 감지할 수 있도록 된 것이다. 이는 본 발명에서 체성분을 측정할 때 피검자가 팔을 벌리거나 굽혀 체성분 분석기 본체(10)의 위치가 변경되는 경우 그 변경된 위치에 대응되는 가중치를 체성분 분석결과에 반영하여 분석결과를 보정하기 위한 것이다.

이를 위해 위치감지센서(22)에서 감지되는 위치값은 측정초기에 기본자세를 취하고 있을 때의 기준 위치값을 저장부에 저장하고 또한 측정되는 동안 변동되는 현재위치값을 주기적으로 저장부에 저장하여 체성분 분석시 반영하게 된다.

상기 위치감지센서(22)는 움직임 감지에 사용되는 센서로서, 예컨대 가속도센서 또는 자이로센서 등을 적용할 수 있다.

전류공급부(23)는 연산처리부(20)의 제어에 따라 피검자로부터 생체 임피던스를 측정하기 위하여 상기 전류공급전극(12)에 전류를 공급하는 수단이다.

전압측정부(24)는 상기 전류공급전극(12)을 통해 피검자의 인체에 전류가 공급될 때 전압측정전극(14)에서 감지되는 전압을 수신하여 전압을 측정하는 수단이다.

임피던스 산출부(25)는 상기 전압측정부(24)에서 측정된 전압을 수신하여 생체 임피던스를 산출하는 수단으로서, 상기 전류공급부(23)에서 공급되는 전류와 상기 전압측정부(24)에서 수신되는 전압으로부터 피검자의 생체 임피던스를 산출하는 수단이다.

한편, 연산처리부(20)는 상기 입력부(21)에서 입력되는 개인정보 즉, 신장, 체중, 성별, 연령 등의 정보를 수신하여 임시 메모리에 저장한다. 또한, 피검자의 초기 측정자세에서 상기 위치감지센서(22)에서 감지되는 초기위치를 감지하여 임시 메모리에 기준 위치값으로서 디폴트값으로 저장함과 아울러, 피검자의 체성분을 측정하기 위해 상기 전압측정전극(14)으로부터 전압감지신호를 수신하는 동안 상기 위치감지센서(22)에서 감지되는 현재위치값에 연계하여 전압감지신호를 저장한다. 이에 따라 상기 임피던스 산출부(25)에서 산출된 생체 임피던스에 상기 위치감지센서(22)에서 감지되는 현재위치값과 임시 저장부에 기 저장된 디폴트 기준 위치값의 차이에 따라 사전에 설정된 가중치를 곱하여 체성분을 분석하고 그 분석결과를 출력한다. 상기 체수분 추정식에서 상수 E는 위치감지센서(22)에서 감지되는 현재위치값에 대응된 가중치가 될 수 있다.

위치감지센서(22)의 현재위치값은 피검자가 체성분을 측정하는 동안 변경되는 자세를 주기적으로 감지하고, 피검자의 자세 변경에 따라 생체 임피던스값이 변경된 값을 체성분 분석과정에 반영하기 위한 것이다.

한편, 연산처리부(20)에서 위치감지센서(22)에 의해 감지되는 현재위치값에 따라 체성분 분석시 반영하는 가중치는 사전에 피검자들의 자세변화에 대한 생체 임피던스값의 변화를 통계화하여 수치적으로 연산처리부(20)의 저장부(27)에 룩업테이블로 저장하였다가, 실제 체성분 측정시 반영하는 값이다.

도 5는 피검자가 팔을 폈다가 오므리는 동작을 반복할 때에 따른 위치감지센서 값 및 생체 임피던스의 변화에 대한 상관관계를 실험하여 그 결과를 나타낸 그래프의 예로서, 위치감지센서로서 가속도센서를 사용한 경우의 예이다.

도 5에 도시된 바와 같이 위치감지센서 값은 팔을 펴는 순간에 비해 굽히는 순간에 급격하게 증가하고 생체 임피던스값은 팔을 펼때 다소 증가하였다가 팔을 굽힐 때 다소 감소함을 알 수 있다.

다시 도 4에 의거 설명하면, 표시부(30)는 연산처리부(20)에서 산출된 체성분 분석결과를 디스플레이하는 수단으로서, 문자 또는 도형의 형태로 디스플레이할 수 있다.

통신모듈(26)은 유선 또는 무선 네트워크에 접속하여 체성분 분석기에서 분석된 결과를 외부 기기에 전송하는 수단으로서, 근거리 통신수단을 통해 직접 외부 기기와 접속하여 체성분 분석결과를 직접 전송하도록 구성할 수도 있다.

도 6은 본 발명에 따른 체성분 측정방법을 나타내는 흐름도이다.

먼저 사용자는 입력부(21)를 이용하여 체성분 추정식에 반영할 개인정보로서 신장, 체중, 나이, 성별을 입력한다.

연산처리부(20)는 상기 개인정보를 임시저장부에 저장한다.

이어 피검자의 초기 측정자세에 따른 위치감지센서(22)와 임피던스 측정을 위한 켈리브레이션을 수행하고 해당 켈리브레이션값을 임시저장부에 저장한다. 이는 피검자가 체성분 측정시 임의의 자세를 취했을 때 체성분 측정을 위한 기본 자세와의 임피던스 차이를 반영하여 최종적인 체성분 분석결과에 반영하여 측정오류를 보정하기 위한 것이다. 예컨대 켈리브레이션은 측정 초기에 피검자가 특정한 기본자세를 취하도록 하는 정보를 표시부(30)를 통해 표시하도록 하고, 피검자가 그 정보대로 기본자세를 취한 상태에서 사전에 설정된 시간 동안(예컨대 1초) 임피던스를 측정한다. 이때 사전에 설정된 시간 동안 측정되는 위치감지센서의 평균값을 산출할 수 있으며, 이 평균값을 기준 위치값으로 설정하는 동작이다. 이후, 피검자의 움직임이 발생할 시 위치감지센서의 값이 바뀌게 될 것이므로 피검자의 측정자세에 따른 체성분 분석장치의 위치정보를 산출할 수 있게 된다.

연산처리부(20)는 측정초기의 켈리브레이션이 완료되면 전류공급전극(12)을 통해 피검자의 신체로 전류를 공급하면서 그에 따라 전압측정전극(14)에 걸리는 전압으로부터 임피던스 산출부(25)가 산출하는 생체 임피던스를 수신한다.

이후, 연산처리부(20)는 임피던스 산출부(25)로부터 수신한 생체 임피던스 값과 입력부(21)로부터 수신한 개인정보를 이용해서 앞서 설명된 바와 같은 체수분 추정식에 반영하여 체수분을 추정한다. 그리고 이와 같이 추정된 체수분 값을 이용하여 기존과 같이 체지방, 단백질 및 무기질 등 체성분 관련 수치를 분석한다.

상기와 같이 분석된 체성분 분석결과는 표시부(30)를 통해 디스플레이될 수 있으며, 통신모듈(26)을 통해 유선 또는 무선 네트워크에 접속하여 외부 기기로 전송할 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 체성분 분석장치는 피검자가 체성분을 측정하는 동안 자세를 변경하더라도 변경된 자세에 따른 임피던스 변화를 체성분 추정식에 반영하여 체성분을 분석하도록 함으로써, 피검자의 측정자세에 구속되지 않고 체성분을 측정할 수 있게 되어 편리한 장점이 있다.

10 -- 체성분 분석기 본체, 12 -- 전류공급전극,
14 -- 전압공급전극, 20 -- 연산처리부,
21 -- 입력부, 22 -- 위치감지센서,
23 -- 전류공급부, 24 -- 전압측정부,
25 -- 임피던스 산출부, 26 -- 통신모듈,
27 -- 저장부, 30 -- 표시부.

Claims (6)

1. 체성분 분석기의 외형을 형성하며 휴대가능한 크기의 본체;
   상기 본체의 일측에 설치되어 체성분 분석시 반영되는 피검자의 개인정보로서 신장, 체중, 나이 및 성별에 관한 정보를 입력할 수 있도록 된 입력부;
   체성분 분석기 본체의 움직임을 감지하여 피검자의 팔벌림 위치를 알 수 있도록 하는 위치감지센서;
   피검자의 생체 임피던스 측정을 위해 피검자가 파지할 때 접촉되는 손에 전류를 인가하는 한쌍의 전류공급전극;
   피검자의 생체 임피던스 측정을 위해 피검자가 파지할 때 접촉되는 손에서 전압을 감지하는 한쌍의 전압측정전극;
   상기 전류공급전극에 생체 임피던스 측정용 전류를 공급하는 전류공급부;
   상전 전압측정전극에서 감지되는 전압을 수신하여 전압을 측정하는 전압측정부;
   상기 전압측정부에서 측정된 전압을 수신하여 생체 임피던스를 산출하는 임피던스 산출부;
   피검자의 초기 측정자세에서 위치감지센서가 감지한 초기위치를 기준 위치값으로 임시 저장부에 저장하고, 상기 입력부에서 입력되는 개인정보와 상기 임피던스 산출부에서 산출된 생체 임피던스에 상기 위치감지센서에서 감지되는 현재위치값과 임시저장부에 저장된 기준 위치값의 차이에 따라 사전에 설정된 가중치를 체성분 추정식에 반영하여 체성분 분석결과를 출력하는 연산처리부;
   상기 연산처리부의 분석결과를 디스플레이하는 표시부;를 포함하여 이루어진 휴대용 체성분 분석장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 연산처리부의 출력측에는 분석결과를 유선 또는 무선 네크워크를 통해 접속되는 외부 기기에 전송할 수 있는 통신모듈이 연결된 것을 특징으로 하는 휴대용 체성분 분석장치.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 체성분 추정식은 하기 식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 휴대용 체성분 분석장치.
   

   

   
   여기서 A, B, C, D, E, F는 체성분 분석장치의 기기특성에 관계된 상수.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 사전에 설정된 가중치는 룩업 테이블로서 저장부에 저장되어있는 것을 특징으로 하는 휴대용 체성분 분석장치.
   
5. 입력부를 통해 피검자의 개인정보인 신장, 체중, 나이, 성별 정보를 입력받아 임시저장부에 저장하는 단계;.
   피검자가 취할 초기 측정자세를 표시부를 통해 디스플레이 한 후, 사전에 설정된 시간동안 측정된 위치감지센서의 평균값을 기준 위치값으로 설정하는 켈리브레이션단계;
   연산처리부가 전류공급전극을 통해 피검자의 신체로 전류를 공급하면서 그에 따라 전압측정전극에서 감지되는 전압을 이용하여 산출되는 생체 임피던스 값 및 위치감지센서의 현재 위치값을 수신하는 단계;
   이후, 연산처리부가 수신한 생체 임피던스 값과 개인정보 및 상기 현재 위치값과 기준 위치값의 차에 따라 사전에 설정된 가중치를 이용해서 체수분 추정식에 반영하여 체성분 분석결과를 도출하는 단계;
   상기 체성분 분석결과를 표시부를 통해 디스플레이하는 단계;
   를 포함하는 휴대용 체성분 분석장치의 체성분 측정방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 체성분 분석결과는 통신모듈을 통해 유선 또는 무선 네트워크에 접속하여 외부 기기로 전송하는 것을 포함하는 휴대용 체성분 분석장치의 체성분 측정방법.
   

Images