KR20190065697A - 인체 임피던스 측정 방법 및 이를 이용하는 장치 - Google Patents

인체 임피던스 측정 방법 및 이를 이용하는 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인체 임피던스 측정 장치에 관한 발명이며, 본 발명의 일 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 장치는 제1 전극, 제1 전극에 정전류를 공급하도록 구성된, 교류 전류원, 제1 전극과 상이한 제2 전극으로서, 제1 전극과 제2 전극은 인체 임피던스를 측정하도록 배열된, 제2 전극, 제1 전극과 인접하여 위치한 제3 전극 및 제2 전극과 인접하여 위치한 제4 전극 사이에 인가되는 주전압을 측정하도록 구성된, 제1 전압 측정부, 제1 전극과 제3 전극 사이에 접속되거나 제2 전극과 제4 전극 사이에 접속되며, 제1 전극 또는 제2 전극과 인체 임피던스 사이에 연결된 접촉 저항에 인가되는 접촉 전압을 측정하도록 구성된, 제2 전압 측정부 및 정전류와 접촉 전압에 기초하여 접촉 저항을 산출하고, 정전류와 주전압 전압-전류비에 기초하여 인체 임피던스를 산출하며, 접촉 저항에 기초하여 인체 임피던스를 보정하도록 구성된 제어부를 포함한다. 이에, 실제 인체 임피던스와 산출된 인체 임피던스와의 차이를 감소시킬 수 있다.

Description

인체 임피던스 측정 방법 및 이를 이용하는 장치 {METHOD FOR MEASURING HUMAN BODY IMPEDANCE AND APPARATUS USING THE SAME}
본 발명은 인체 임피던스 측정 방법 및 이를 이용하는 장치에 관한 것이다.
최근 인체내의 임피던스를 측정하기 위한 기술로서 전기 임피던스 단층촬영법(Electrical Impedance Tomography, EIT)이 각광을 받고 있다. 전기 임피던스 단층촬영법은 인체에 수미리 암페어의 전류를 흘려보낸 후 인체 조직의 저항을 측정하는 방식으로, 인체 단면의 전기적 특성을 파악하는 방법이다. 전기 임피던스 단층촬영법에 의하연, 여러 개의 전극을 인체의 각 부위에 접착한 후 순차적으로 전류를 흘려 보내고 저항을 측정한다.
인체 임피던스 측정 장치의 전극과 인체의 일부 부위가 접촉되는 접촉면에는 접촉 저항이 발생될 수 있다. 인체와 인체에 접촉된 전극 사이에는 공기층이나 수분과 같은 물질이 존재할 수 있어, 인체와 전극은 전기적으로 완벽하게 접촉될 수 없다. 이러한 접촉 저항에 의하여 인체 임피던스 측정 장치가 측정한 인체 임피던스에는 오차가 존재할 수 있으며, 접촉 저항의 크기에 따라 오차는 달라질 수 있어 문제된다.
본 발명의 발명자들은 인체 임피던스를 측정함에 있어, 인체에 공급한 전류의 전류값과 함께 인체를 흐르고 난 후 인체로부터 출력된 전류의 전류값을 모두 이용함에 따라, 실제 인체 임피던스와 측정된 인체 임피던스와의 차이를 줄일 수 있다는 점을 인지하였다.
이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 인체를 흐르고 난 후 인체로부터 출력된 전류를 이용하여, 인체에 공급되는 전류의 크기를 조절함에 따라, 더욱 정확하게 인체 임피던스를 측정할 수 있는 인체 임피던스 측정 방법 및 이를 이용하는 장치를 제공하는 것이다
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 인체를 흐르고 난 후 인체로부터 출력된 전류를 이용하여, 측정된 인체 임피던스를 보정하며, 이에, 실제 임피던스와 가까운 임피던스를 산출할 수 있는 인체 임피던스 측정 방법 및 이를 이용하는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 인체와 접촉되는 전극과 인체의 접촉면 사이에 존재하는 접촉 저항의 값을 측정하고, 이를 이용하여 측정된 인체 임피던스를 보정할 수 있는 인체 임피던스 측정 방법 및 이를 이용하는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 장치는, 제1 전극, 제1 전극에 정전류를 공급하도록 구성된, 교류 전류원, 제1 전극과 상이한 제2 전극으로서, 제1 전극과 제2 전극은 인체 임피던스를 측정하도록 배열된, 제2 전극, 제1 전극과 인접하여 위치한 제3 전극 및 제2 전극과 인접하여 위치한 제4 전극 사이에 인가되는 주전압을 측정하도록 구성된, 제1 전압 측정부, 제1 전극과 제3 전극 사이에 접속되거나 제2 전극과 제4 전극 사이에 접속되며, 제1 전극 또는 제2 전극과 인체 임피던스 사이에 연결된 접촉 저항에 인가되는 접촉 전압을 측정하도록 구성된, 제2 전압 측정부 및 정전류와 접촉 전압에 기초하여 접촉 저항을 산출하고, 정전류와 주전압 전압-전류비에 기초하여 인체 임피던스를 산출하며, 접촉 저항에 기초하여 인체 임피던스를 보정하도록 구성된 제어부를 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 제2 전압 측정부는, 제1 전극과 제3 전극 사이에 접속되어 제1 전극과 인체 임피던스 사이에 연결된 제1 접촉 저항에 인가되는 제1 접촉 전압, 및 제2 전극과 제4 전극 사이에 접속되어 제2 전극과 인체 임피던스 사이에 연결된 제2 접촉 저항에 인가되는 제2 접촉 전압을 모두 측정하도록 더 구성되며, 제어부는, 정전류와 제1 접촉 전압에 기초하여 제1 접촉 저항을 산출하고, 정전류와 제2 접촉 전압에 기초하여 제2 접촉 저항을 산출하며, 제1 접촉 저항 및 제2 접촉 저항에 기초하여 인체 임피던스를 보정하도록 더 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제2 전극의 출력 전류를 측정하도록 구성된 전류 측정부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 전류 측정부는, 제2 전극과 접지단 사이에 접속된 센싱 저항 및 제2 전극과 접지단 사이에 접속된 직류 정류기를 더 포함하며, 센싱 저항에 인가되는 전압에 기초하여 제2 전극의 출력 전류를 측정하도록 더 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 전류 측정부는, 제2 전극과 직류 정류기 사이에 차례로 접속된 전압 팔로워(Voltage follower) 및 제1 차동 증폭기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제어부는, 전류 측정부가 측정한 제2 전극의 출력 전류가 기준 전류보다 낮을 경우, 제2 전극의 출력 전류가 기준 전류와 같게 되도록 교류 전류원에서 공급하는 정전류를 증가시키도록 더 구성되며, 기준 전류는, 접촉 저항의 저항값이 0Ω일때의 제2 전극의 출력 전류일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제어부는, 기준 전류와 전류 측정부가 측정한 제2 전극의 출력 전류에 기초하여 인체 임피던스를 산출하도록 더 구성되며, 기준 전류는, 접촉 저항의 저항값이 0Ω일때의 제2 전극의 출력 전류일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제어부는, 전류 측정부가 측정한 제2 전극의 출력 전류와 제1 전압 측정부가 측정한 주전압의 전압-전류비에 의한 임피던스에 전류 측정부가 측정한 기준 전류와 제2 전극의 출력 전류의 비를 곱하여 인체 임피던스를 산출하도록 더 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제어부는, 산출된 접촉 저항 및 보정된 인체 임피던스의 합이 기준 임피던스를 초과하는지 결정하도록 더 구성되며, 교류 전류원은, 접촉 저항 및 보정된 인체 임피던스의 합이 기준 임피던스를 초과하는 경우, 제1 전극에 정전류보다 낮은 정전류를 공급하도록 더 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제1 전압 측정부는, 제3 전극 및 제4 전극 사이에 인가되는 주전압을 증폭시키도록 구성된 제2 차동 증폭기를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제2 전압 측정부는, 제1 전극과 제3 전극 사이에 접속되거나 제2 전극과 제4 전극 사이에 접속된 제3 차동 증폭기를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 방법은, 교류 전류원과 연결된 제1 전극, 제1 전극과 상이한 제2 전극, 제1 전극과 인접하여 위치하고 전압 측정부의 일단과 연결된 제3 전극, 제2 전극과 인접하여 위치하고 전압 측정부의 타단과 연결된 제4 전극, 제1 전극과 제3 전극 사이에 연결되거나 제2 전극과 제4 전극 사이에 연결된 제2 전압 측정부를 포함하는 인체 임피던스 측정 장치에 있어, 교류 전류원으로부터 제1 전극에 정전류를 공급하는 단계, 제1 전압 측정부를 이용하여 제3 전극 및 제4 전극 사이에 인가되는 주전압을 측정하는 단계, 제2 전압 측정부를 이용하여 제1 전극 또는 제2 전극과 인체 임피던스 사이에 연결된 접촉 저항에 인가되는 접촉 전압을 측정하는 단계, 정전류와 접촉 전압의 전압-전류비에 기초하여 접촉 저항을 산출하는 단계, 정전류와 주전압의 전압-전류비에 기초하여 인체 임피던스를 산출하는 단계 및 접촉 저항에 기초하여 인체 임피던스를 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 인체 인피던스를 보정하는 단계는, 접촉 저항과 인체 임피던스가 비례하는 관계를 이용하여 인체 임피던스를 보정하는 단계일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 인체 임피던스 측정 장치는, 제2 전극과 연결된 전류 측정부를 더 포함하며, 방법은, 제1 전극에 정전류를 공급하는 단계 후, 주전압을 측정하는 단계 전에, 전류 측정부를 이용하여 제2 전극의 출력 전류를 측정하는 단계를 더 포함하며, 접촉 저항을 산출하는 단계는, 제2 전극의 출력 전류와 접촉 전압의 전압-전류비에 기초하여 접촉 저항을 산출하는 단계이고, 인체 임피던스를 산출하는 단계는, 제2 전극의 출력 전류와 주전압의 전압-전류비에 기초하여 인체 임피던스를 산출하는 단계일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제2 전극의 출력 전류를 측정하는 단계 후, 주전압을 측정하는 단계 전에, 제2 전극의 출력 전류가 기준 전류보다 낮을 경우, 제2 전극의 출력 전류가 기준 전류와 같게 되도록 정전류를 증가시키는 단계를 더 포함하며, 기준 전류는, 접촉 저항의 저항값이 0Ω일때의 제2 전극의 출력 전류일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 인체 임피던스를 산출하는 단계는, 기준 전류와 제2 전극의 출력 전류를 이용하여 인체 임피던스를 산출하는 단계이며, 기준 전류는, 접촉 저항의 저항값이 0Ω일때의 제2 전극의 출력 전류일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 인체 임피던스를 산출하는 단계는, 제2 전극의 출력 전류와 주전압의 전압-전류비에 의한 임피던스에 기준 전류와 제2 전극의 출력 전류의 비를 곱하여 인체 임피던스를 산출하는 단계일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 산출된 접촉 저항 및 보정된 인체 임피던스의 합이 기준 임피던스를 초과하는지 결정하는 단계, 접촉 저항 및 보정된 인체 임피던스의 합이 기준 임피던스를 초과하는 경우, 교류 전류원으로부터 정전류보다 낮은 정전류를 제1 전극에 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 인체를 흐르고 난 후 출력되는 전류를 이용하여 인체 임피던스를 보정함으로써, 실제 인체 임피던스와 산출된 인체 임피던스와의 차이를 감소시킬 수 있다.
본 발명은 인체와 접촉되는 전극 중 인체에 전류를 공급하는 전극과 상이한 전극의 출력 전류를 이용하여, 인체에 공급되는 전류의 크기를 조절함에 따라, 더욱 정확하게 인체 임피던스를 측정할 수 있다.
본 발명은 인체와 접촉되는 전극과 인체의 접촉면 사이에 존재하는 접촉 저항의 값을 이용하여 측정된 인체 임피던스를 보정함으로써, 더욱 정확하게 인체 임피던스를 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 장치의 전극의 개략적인 구성을 도시한 개략도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 장치의 개략적인 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 장치의 개략적인 구성을 도시한 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 장치의 개략적인 구성을 도시한 블록도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 장치의 개략적인 구성을 도시한 회로도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 10는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 장치의 개략적인 구성을 도시한 회로도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
별도로 명시하지 않는 한 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 장치를 설명하기 위한 개략도이다. 도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 장치의 전극의 개략적인 구성을 도시한 개략도이다. 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 장치의 개략적인 구성을 도시한 블록도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 장치의 개략적인 구성을 도시한 회로도이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 인체 임피던스 측정 장치(100)는 인체의 각 부위와 접촉할 수 있다. 인체 임피던스 측정 장치(100)는 인체의 임피던스를 측정하기 위한 장치로서 복수의 전극을 포함할 수 있다. 복수의 전극은 인체 임피던스 측정 장치(100)의 표면에 위치하며, 인체의 일부 부분과 접촉되어 인체에 전류를 공급하거나 전압을 측정하는데 이용되는 전극이다. 예를 들면, 복수의 전극은 손과 발 등의 인체의 일부 부분에 접촉될 수 있다. 구체적으로, 복수의 전극과 접촉되는 인체의 일부 부분은 오른손의 손가락, 오른손의 손바닥, 왼손의 손가락, 왼손의 손바닥, 오른발의 발가락, 오른발의 발바닥, 왼발의 발가락 및 왼발의 발바닥일 수 있다. 전극이 접촉되는 인체의 일부 부분은 위의 예시에 한정되지 않으며, 전극은 인체 임피던스를 측정하는데 필요한 인체의 일부 부분이라면 이에 접촉될 수 있다.
복수의 전극 중 일부 전극은 인체의 일부 부분 중 인접하는 부분에 접촉될 수 있다. 예를 들어, 오른손의 손가락 및 오른손의 손바닥은 인체의 인접하는 일부 부분일 수 있다. 또한, 왼손의 손가락 및 왼손의 손바닥은 인체의 인접하는 일부 부분일 수 있다. 즉, 이하에서는 인체의 인접하는 부분들은 인체의 하나의 손이나 발에서 구분되는 일부분들을 지칭하는 것으로 해석될 수 있다. 복수의 전극 중 일부 전극은 오른손의 손가락 및 오른손의 손바닥에 접촉될 수 있으며, 왼손의 손가락 및 왼손의 손바닥에 접촉될 수 있다. 인체의 일부 부분 중 인접하는 부분은 위의 예시에 국한되지 않으며, 예를 들면, 오른발의 발가락 및 오른발의 발바닥도 이에 해당될 수 있다.
도 2a를 참조하면, 인체 임피던스 측정 장치(100)는 제1 전극(E1), 제2 전극(E2), 제3 전극(E3) 및 제4 전극(E4)의 네 개의 전극을 포함할 수 있다. 제1 전극(E1), 제2 전극(E2), 제3 전극(E3) 및 제4 전극(E4)은 인체 임피던스 측정 장치(100)의 표면에 위치할 수 있으며, 사용자(200)의 피부와 접촉될 수 있게 배치될 수 있다. 즉, 인체 임피던스 측정 장치(100)는 두 개의 그립부를 포함할 수 있으며, 그립부의 표면에는 손의 형상에 대응하도록 제1 전극(E1) 내지 제4 전극(E4)이 배치될 수 있다. 구체적으로, 제1 전극(E1) 및 제3 전극(E3)은 서로 인접하게 배치될 수 있다. 또한, 제2 전극(E2) 및 제4 전극(E4)은 서로 인접하게 배치될 수 있다. 도 2a에 도시된 바와 같이 제1 전극(E1) 내지 제4 전극(E4)은 인체의 손가락 및 손바닥과 접촉될 수 있다. 구체적으로, 제1 전극(E1) 및 제3 전극(E3)은 인체 임피던스 측정 장치(100)에서 서로 인접하게 배치되며, 오른손 또는 왼손의 손가락과 손바닥에 접촉될 수 있다. 또한, 제2 전극(E2) 및 제4 전극(E4)은 인체 임피던스 측정 장치(100)에서 서로 인접하게 배치되며, 제1 전극(E1) 및 제3 전극(E3)이 접촉되는 손과 대응되는 손의 손가락과 손바닥에 접촉될 수 있다. 예를 들면, 도 2a에 도시된 바와 같이, 제1 전극(E1)은 왼손의 손가락에 접촉되고, 제3 전극(E3)은 왼손의 손바닥과 접촉되며, 제2 전극(E2)은 오른손의 손가락에 접촉되며, 그리고, 제4 전극(E4)은 왼손의 손바닥과 접촉될 수 있다.
인체 임피던스 측정 장치(100)는 제1 전극(E1) 내지 제4 전극(E4)의 네 개의 전극만을 포함하는 것에 한정되지 않으며, 더 많은 수의 전극을 포함할 수 있다. 또한, 제1 전극(E1)과 제3 전극(E3) 및 제2 전극(E2)과 제4 전극(E4)은 오른손과 왼손에 접촉되는 것에 국한되지 않으며, 제1 전극(E1)과 제3 전극(E3)이 인접한 인체의 일부 부분에 접촉되고 제2 전극(E2)과 제4 전극(E4)이 인접한 인체의 일부 부분에 접촉된다는 가정을 만족하는 범위 내에서, 오른손, 왼손, 오른발, 왼발 등의 인체의 일부 부분에 접촉될 수 있다. 이하에서는 제1 전극(E1) 및 제3 전극(E3)이 왼손의 손가락 및 왼손의 손바닥에 접촉되고, 제2 전극(E2) 및 제3 전극(E3)이 오른손의 손가락 및 오른손의 손바닥에 접촉되는 경우를 가정하여 설명한다.
도 2b 및 도 3을 참조하면, 인체 임피던스 측정 장치(100)는 교류 전류원(110), 전류 측정부(120), 제1 전압 측정부(130) 및 제어부(140)를 포함할 수 있다. 교류 전류원(110), 전류 측정부(120) 및 제1 전압 측정부(130)는 인체와 전기적으로 연결될 수 있고, 제어부(140)는 교류 전류원(110), 전류 측정부(120) 및 제1 전압 측정부(130)와 전기적으로 연결될 수 있다. 도 3은 도 2b의 개략적인 인체 임피던스 측정 장치(100)의 블록도를 구체화한 회로도로서, 제어부(140)는 생략되어 도시되었다.
교류 전류원(110)은, 인체에 접촉된 복수의 전극 중 하나의 전극에 교류 정전류를 공급할 수 있다. 도 3을 참조하면, 교류 전류원(110)은 제1 전극(E1) 내지 제4 전극(E4) 중 제1 전극(E1)에 연결될 수 있으며, 이때, 제1 전극(E1)은 인체의 일부 부위 중 왼손의 손가락과 접촉될 수 있다. 교류 전류원(110)은 1kHz 내지 1MHz의 주파수를 갖는 정전류를 제1 전극(E1)에 공급할 수 있다. 다만, 교류 전류원(110이 공급하는 정전류의 주파수는 이에 제한되지 않는다 . 제1 전극(E1)에 공급된 정전류는 제1 전극(E1)에 접촉된 인체의 일부 부위에 인가되어 인체로 흐를 수 있다.
전류 측정부(120)는, 복수의 전극 중 전류 측정부(120)가 연결된 전극의 출력 전류를 측정할 수 있다. 이때, 전류 측정부(120)가 연결된 전극과 교류 전류원(110)이 연결된 전극은 상이한 전극일 수 있다. 교류 전류원(110)이 인가한 전류는 교류 전류원(110)이 연결된 전극에서 전류 측정부(120)가 연결된 전극으로 흐를 수 있다. 전류 측정부(120)는 전류 측정부(120)가 연결된 전극으로 흐르는 전류를 측정할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 전류 측정부(120)가 연결된 제3 전극(E3)에 접촉된 인체의 일부 부분은 오른손의 손가락일 수 있다. 교류 전류원(110)이 공급한 정전류는 인체를 흐르며, 전류 측정부(120)는 전류 측정부(120)가 연결된 전극에서 전류를 측정할 수 있다. 교류 전류원(110)이 연결된 전극에 접촉된 인체의 일부 부분과 전류 측정부(120)가 연결된 전극에 접촉된 인체의 일부 부분이 물리적으로 인접하지 않음으로써, 전류 측정부(120)는 교류 전류원(110)에서 인가되어 전류 측정부(120)에 연결된 전극으로 흐르는 전류를 측정할 수 있다. 즉, 제1 전극(E1)이 왼손의 손가락에 접촉되고, 제2 전극(E2)은 오른손의 손가락에 접촉됨으로써, 제1 전극(E1)을 통하여 공급된 정전류는 인체 임피던스(Rbody)를 지나며, 전류 측정부(120)는 제2 전극(E2)에 연결되어 인체 임피던스(Rbody)를 지난 뒤의 전류인 제2 전극(E2)의 출력 전류를 측정할 수 있다.
전류 측정부(120)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 전극(E2)과 접지단 사이에 접속된 센싱 저항(Rs) 및 제2 전극(E2)과 접지단 사이에 접속된 직류 정류기(121)를 더 포함할 수 있다.
센싱 저항(Rs)은 제2 전극(E2)의 출력 전류를 측정하기 위한 저항을 의미한다. 전류 측정부(120)는 센싱 저항(Rs)에 인가되는 전압을 측정하여 제2 전극(E2)의 출력 전류를 측정할 수 있다.
직류 정류기(121)는 센싱 저항(Rs)에 인가되는 전압을 직류 전압으로 정류하는 장치이다. 교류 전류원(110)은 제1 전극(E1)에 교류 전류를 공급한다. 따라서, 센싱 저항(Rs)에 인가되는 전압은 교류 전압일 수 있다. 이에, 직류 정류기(121)는 센싱 저항(Rs)에 인가되는 교류 전압을 직류 전압으로 정류할 수 있다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 장치(100)는 직류 정류기(121)를 이용하여 교류 전압을 직류 전압으로 정류함으로써, 센싱 저항(Rs)에 인가되는 전압의 크기를 효과적으로 측정할 수 있다. 제어부(140)가 포함할 수 있는 MCU(Micro Controller Unit)은 직류 회로일 수 있으며, 이에, 센싱 저항(Rs)에 인가되는 전압은 직류 전압으로 전환될 필요가 있다. 또한, 교류 전압의 경우, 전압의 크기가 주기적으로 변하기 때문에, 직류 전압으로 정류하여 전압을 측정할 경우, 전압의 크기가 더욱 정확하게 측정될 수 있다. 따라서, 직류 정류기(121)는 센싱 저항(Rs)에 인가되는 교류 전압을 직류 전압으로 정류하고, 전류 측정부(120)는 센싱 저항(Rs)에 인가되는 전압에 기초하여 제2 전극(E2)의 출력 전류를 측정할 수 있다.전류 측정부(120)는 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 전극(E2)과 직류 정류기(121) 사이에 차례로 접속된 전압 팔로워(Voltage Follower)(122) 및 제1 차동 증폭기(123)를 더 포함할 수 있다.
전압 팔로워(122)는 출력 전압을 증폭기의 입력 단자에 피드백으로서 접속한 장치이다. 이때, 전압 팔로워(122)의 또 다른 입력 단자에 인가되는 전압과 동일한 전압이 전압 팔로워(122)의 출력 단자에서 인가될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 장치(100)는, 전압 팔로워(122)를 포함함으로써, 제2 전극(E2)의 출력 전류의 노이즈(noise)를 감소시킬 수 있다.
제1 차동 증폭기(123)는 입력 신호를 증폭하여 출력하는 장치로서, 제1 차동 증폭기(123)의 입력단으로 입력되는 전압을 증폭하여 출력단으로 출력시킬 수 있다. 따라서, 제1 차동 증폭기(123)를 통화한 전압은 본래의 전압보다 증폭될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 장치(100)는, 전류 측정부(120)가 제1 차동 증폭기(123)를 포함함으로써, 증폭된 전압으로 제2 전극(E2)의 출력 전류의 세기를 측정하여, 제2 전극(E2)의 출력 전류가 보다 정확하게 측정될 수 있다.
제1 전압 측정부(130)는, 복수의 전극 중 교류 전류원(110) 및 전류 측정부(120)가 연결되지 않은 두개의 전극에 연결되어 두개의 전극에 인가되는 주전압을 측정할 수 있다. 주전압은 인체 임피던스(Rbody)를 직접적으로 산출하기 위해 필요한 전압을 의미한다. 이때, 제1 전압 측정부(130)의 일단에 연결된 전극과 접촉된 인체의 일부 부분은 교류 전류원(110)이 연결된 전극과 접촉된 인체의 일부 부분과 인접할 수 있다. 또한, 제1 전압 측정부(130)의 타단에 연결된 전극과 접촉된 인체의 일부 부분은 전류 측정부(120)가 연결된 전극과 접촉된 인체의 일부 부분과 인접할 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 전압 측정부(130)의 일단은 제3 전극(E3)과 연결되고, 타단은 제4 전극(E4)에 연결되어, 제1 전극(E1)과 인접하여 위치한 제3 전극(E3)과 제2 전극(E2)과 인접하여 위치한 제4 전극(E4) 사이에 인가되는 주전압을 측정할 수 있다.
제1 전압 측정부(130)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 차동 증폭기(131)를 포함할 수 있다. 제2 차동 증폭기(131)는 제3 전극(E3) 및 제4 전극(E4) 사이에 인가되는 주전압을 증폭시키는 장치이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 장치(100)는, 제1 전압 측정부(130)가 제2 차동 증폭기(131)를 포함함으로써, 증폭된 주전압을 이용하여 인체 임피던스(Rbody)를 산출함으로써 더욱 정밀하게 인체 임피던스(Rbody)를 산출할 수 있다.
이때, 제1 전압 측정부(130)의 제2 차동 증폭기(131)의 높은 내부 저항에 의하여 제3 접촉 저항(R3) 및 제4 접촉 저항(R4)에는 거의 전류가 흐르지 않을 수 있다. 따라서, 교류 전류원(110)으로부터 제1 전극(E1)에 공급되는 정전류는 제1 접촉 저항(R1), 인체 임피던스(Rbody) 및 제2 접촉 저항(R2)을 차례로 흐르며 제2 전극(E2)에 접속된 전류 측정부(120)으로 인가될 수 있다. 또한, 제3 접촉 저항(R3)에 인가되는 전압 및 제4 접촉 저항(R4)에 인가되는 전압은 아주 작을 수 있다. 따라서, 제3 전극(E3) 및 제4 전극(E4) 사이에 인가되는 전압은 제1 노드(N1) 및 제2 노드(N2) 사이에 인가되는 전압과 거의 같은 크기일 수 있다. 따라서, 제1 전압 측정부(130)가 측정하는 주전압은 제1 노드(N1) 및 제2 노드(N2) 사이에 연결된 인체 임피던스(Rbody)에 인가되는 전압일 수 있다.
제어부(140)는, 인체 임피던스(Rbody)를 산출하는 구성 요소이다. 구체적으로, 제어부(140)는 교류 전류원(110)으로부터 제1 전극(E1)에 공급된 정전류에 대한 데이터를 전달받고, 전류 측정부(120)로부터 측정된 제2 전극(E2)의 출력 전류를 전달받고, 제1 전압 측정부(130)로부터 주전압에 대한 데이터를 전달 받을 수 있다. 또한, 제어부(140)는 전류 측정부(120)가 측정한 제2 전극(E2)의 출력 전류와 제1 전압 측정부(130)가 측정한 주전압의 전압-전류비에 의하여 인체 임피던스를 산출할 수 있다. 예를 들면, 인체 임피던스는 주전압을 제2 전극(E2)의 출력 전류로 나눈 값일 수 있다.
또한, 제어부(140)는 제2 전극(E2)의 출력 전류가 기준 전류보다 낮을 경우, 제2 전극(E2)의 출력 전류가 기준 전류와 같게 되도록 교류 전류원(110)으로부터 제2 전극(E2)에 공급되는 정전류를 증가시킬 수 있다. 이때, 기준 전류는 제1 전극(E1)과 제2 전극(E2) 사이에 직렬로 연결된 접촉 저항 및 인체 임피던스(Rbody) 중 접촉 저항의 저항값이 0Ω일때의 제2 전극(E2)의 출력 전류일 수 있다. 또한, 제어부(140)는 기준 전류와 제2 전극(E2)의 출력 전류에 기초하여 인체 임피던스(Rbody)를 산출할 수 있다. 구체적으로, 제어부(140)는, 제2 전극(E2)의 출력 전류와 주전압의 전압-전류비에 의한 임피던스에 제2 전극(E2)의 출력 전류와 기준 전류의 비를 곱하여 인체 임피던스(Rbody)를 산출할 수 있다. 제어부(140)의 인체 임피던스를 산출하는 과정에 대한 자세한 설명은 도 4, 도 5, 도 6에서 자세히 설명한다.
그리고, 제어부(140)는 교류 전류원(110)이 제1 전극(E1)에 공급하는 정전류와 접촉 전압에 기초하여 접촉 저항을 산출하고, 정전류와 주전압의 전압-전류비에 기초하여 인체 임피던스를 산출하며, 접촉 저항에 기초하여 인체 임피던스를 보정할 수 있다. 이때, 접촉 전압은 접촉 저항에 인가되는 전압을 의미한다. 이에 대한 자세한 설명은 도 9 내지 도 10에서 자세히 설명한다.
도 2a 및 도 3을 참조하면, 전극과 전극에 접촉된 인체의 일부 부위 사이에는 접촉 저항이 존재할 수 있다. 접촉 저항은 앞서 설명한 바와 같이, 전극과 인체의 일부 부위가 전기적으로 완벽하게 연결되지 못하는 원인으로 발생하는 저항으로서, 인체의 일부 부위와 이에 접촉되는 전극 사이에 존재할 수 있는 공기층 및 수분 등으로 인하여 발생될 수 있다. 구체적으로, 제1 전극(E1)과 왼손의 손가락이 접촉되는 제1 접촉면(T1)에는 제1 접촉 저항(R1)이 존재할 수 있으며, 제2 전극(E2)과 오른손의 손가락이 접촉되는 제2 접촉면(T2)에는 제2 접촉 저항(R2)이 존재할 수 있다. 또한, 제3 전극(E3)과 왼손의 손바닥이 접촉되는 제3 접촉면(T3)에는 제3 접촉 저항(R3)이 존재할 수 있으며, 제4 전극(E4)과 오른손의 손바닥이 접촉되는 제4 접촉면(T4)에는 제4 접촉 저항(R4)이 존재할 수 있다.
접촉 저항의 크기는 상황에 따라 가변적일 수 있으며, 접촉 저항의 크기가 커질수록 전류 측정부(120)가 측정하는 제2 전극(E2)의 출력 전류와 교류 전류원(110)으로부터 제1 전극(E1)에 공급되는 정전류 사이의 차이는 커질 수 있다. 구체적으로, 교류 전류원(110)에서 공급한 정전류는 전류 측정부(120)까지 흐르며 누설될 수 있고, 누설 전류의 크기는 접촉 저항의 크기가 커질수록 증가할 수 있다. 즉, 제1 접촉 저항(R1) 및 제2 접촉 저항(R2)이 커질수록 제1 접촉면(T1) 및 제2 접촉면(T2)에서 누설되는 누설 전류의 크기는 커질 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 설명의 편의를 위하여 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.
먼저, 교류 전류원으로부터 제1 전극에 정전류가 공급된다(S400). 교류 전류원(110)은 정전류를 제1 전극(E1)에 공급할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 제1 전압 측정부(130)의 높은 내부 저항으로 인하여 제3 접촉 저항(R3) 및 제4 접촉 저항(R4)에는 전류가 거의 흐르지 않을 수 있다. 따라서, 정전류는 제1 전극(E1)을 통하여 제1 접촉 저항(R1), 인체 임피던스(Rbody) 및 제2 접촉 저항(R2)에 흐르며 전류 측정부(120)의 입력단으로 인가될 수 있다. 이때, 교류 전류원(110)은 일정한 크기의 정전류를 공급할 수 있으며, 이와 달리 작은 오차범위 내에서 변화되는 정전류를 공급할 수도 있다.
이어서, 전류 측정부를 이용하여 제2 전극의 출력 전류가 측정된다(S410). 앞서 설명한 바와 같이, 제3 전극(E3) 및 제4 전극(E4)에 접속된 제1 전압 측정부(130)의 높은 내부 저항에 의하여, 정전류는 제1 노드(N1)에 연결된 제3 접촉 저항(R3) 및 제2 노드(N2)에 연결된 제4 접촉 저항(R4)으로 흐르지 못할 수 있다. 이상적으로, 교류 전류원(110)에서 공급하는 정전류는 제1 전극(E1)에서 인체를 통하여 제2 전극(E2)으로 흐르며 누설되지 않는다. 그러나, 실제로는 교류 전류원(110)이 이상적이지 않기에 전류의 누설이 발생될 수 있다. 따라서, 전류 측정부(120)에서 측정한 제2 전극(E2)의 출력 전류는 교류 전류원(110)으로부터 공급된 정전류보다 작은 전류값일 수 있다. 이때, 제1 접촉 저항(R1) 및 제2 접촉 저항(R2)의 저항값이 증가할수록 정전류로부터 누설되는 누설 전류의 크기는 커질 수 있으며, 교류 전류원(110)으로부터 공급된 정전류의 전류량도 감소될 수 있다. 이에, 제2 전극(E2)의 출력 전류와 정전류와의 차이는 커질 수 있다.
이어서, 제1 전압 측정부를 이용하여 제3 전극 및 제4 전극 사이에 인가되는 주전압이 측정된다(S420). 제1 전압 측정부(130)의 일단은 제3 전극(E3)에 접속되며, 제1 전압 측정부(130)의 타단은 제4 전극(E4)에 접속될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 제1 전압 측정부(130)의 높은 내부 저항에 의하여 제3 접촉 저항(R3) 및 제4 접촉 저항(R4)에는 극히 작은 크기의 전류가 흐를 수 있고, 제3 접촉 저항(R3)의 양단에 인가되는 전압의 크기 및 제4 접촉 저항(R4)의 양단에 인가되는 전압의 크기는 극히 작을 수 있다. 이에, 제3 전극(E3) 및 제4 전극(E4) 사이에 인가되는 주전압은 인체 임피던스(Rbody)의 양단에 인가되는 전압과 동일하게 여겨질 수 있다.
이어서, 제2 전극의 출력 전류와 주전압의 전압-전류비에 기초하여 인체 임피던스가 산출된다(S430). 인체 임피던스 측정 장치(100)의 제어부(140)는 전류 측정부(120)로부터 제2 전극(E2)의 출력 전류에 대한 데이터를 전달받을 수 있고, 제1 전압 측정부(130)로부터 제3 전극(E3) 및 제4 전극(E4) 사이에 인가되는 주전압에 대한 데이터를 전달받을 수 있다. 제어부(140)는 주전압을 제2 전극(E2)의 출력 전류로 나누어 인체 임피던스(Rbody)를 산출할 수 있다.
이때, 전류 측정부(120)를 이용한 제2 전극(E2)의 출력 전류가 측정되는 단계(S410) 및 제1 전압 측정부(130)를 이용한 제3 전극(E3) 및 제4 전극(E4) 사이에 인가되는 주전압이 측정되는 단계(S420)는 동시에 수행될 수 있다. 즉, 전류 측정부(120)가 제2 전극(E2)의 출력 전류를 측정하는 동안, 제1 전압 측정부(130)는 제3 전극(E3) 및 제4 전극(E4) 사이에 인가되는 주전압을 측정할 수 있다.
또한, 제1 전압 측정부(130)를 이용한 제3 전극(E3) 및 제4 전극(E4) 사이에 인가되는 주전압이 측정되는 단계(S420)는 전류 측정부(120)를 이용한 제2 전극(E2)의 출력 전류가 측정되는 단계(S410) 이전에 수행될 수 있다. 즉, 제1 전압 측정부(130)가 제3 전극(E3) 및 제4 전극(E4) 사이에 인가되는 주전압을 측정한 후에 전류 측정부(120)가 제2 전극(E2)의 출력 전류를 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 장치(100)는, 전류 측정부(120)를 이용함으로써, 더욱 정확한 인체 임피던스를 산출할 수 있다. 구체적으로, 전극과 인체가 접촉되는 접촉면에 존재하는 수분 및 공기층에 의하여 접촉 저항이 발생될 수 있으며, 교류 전류원(110)에 의하여 인체에 인가되는 정전류는 접촉면에 의하여 누설될 수 있다. 또한, 접촉 저항의 값이 증가할수록 정전류의 누설은 증가될 수 있고, 따라서, 교류 전류원(110)이 공급한 정전류와 제2 전극(E2)의 출력 전류의 차이는 커질 수 있다. 또한, 교류 전류원(110)은 증폭기를 포함할 수 있고, 증폭기가 포함하는 기생 캐퍼시터의 커패시턴스에 의하여 교류 전류원(110)이 공급하는 정전류에 위상차이가 발생할 수 있다. 위상차이로 인하여 교류 전류원(110)은 일정한 정전류를 공급하지 못할 수 있다.
위와 같은 접촉 저항과 위상차이가 발생된 정전류로 인하여, 교류 전류원(110)이 공급하는 정전류를 이용하여 인체 임피던스가 산출될 경우, 인체에 흐르는 전류가 접촉 저항이 증가됨에 따라 감소될 수 있는 특성이 반영되지 못할 수 있다. 즉, 인체에 흐르는 전류보다 큰 정전류를 이용하여 인체 임피던스가 산출될 경우, 실제 인체 임피던스보다 작은 임피던스가 산출될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 장치(100)는, 전류 측정부(120)가 측정한 제2 전극(E2)의 출력 전류를 이용하여 인체 임피던스를 산출함으로써, 접촉 저항이 커짐에 따라 인체에 흐르는 전류가 감소되는 특성을 반영하여 인체 임피던스를 더욱 정확하게 산출할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 설명의 편의를 위하여 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다.
먼저, 교류 전류원으로부터 제1 전극에 정전류가 공급된다(S500). 이어서, 전류 측정부(120)를 이용하여 제2 전극(E2)의 출력 전류가 측정된다(S510). 설명한 단계들(S500, S510)은 도 4에서 설명한 단계들(S400, S410)과 실질적으로 동일한 바, 설명은 생략한다.
이어서, 인체 임피던스 측정 장치의 제어부는 제2 전극의 출력 전류가 기준 전류보다 낮은지 결정한다(S520). 기준 전류는 제1 전극(E1)과 제2 전극(E2) 사이에 직렬로 연결된 접촉 저항의 저항값이 0Ω일때의 제2 전극(E2)의 출력 전류를 의미한다. 구체적으로, 제1 접촉 저항(R1) 및 제2 접촉 저항(R2)은 제1 전극(E1)과 제2 전극(E2) 사이에 직렬로 연결된다. 제1 접촉 저항(R1) 및 제2 접촉 저항(R2)의 저항값이 각각 0Ω일 경우, 교류 전류원(110)으로부터 제1 전극(E1)으로 공급된 정전류는 인체 임피던스(Rbody)만을 지나며, 전류 측정부(120)에 의하여 측정된 제2 전극(E2)의 출력 전류는 기준 전류일 수 있다. 즉, 기준 전류는 제1 전극(E1) 및 제2 전극(E2)의 인체와의 접촉면에서 발생되는 누설 전류가 존재하지 않다는 가정하에 측정된 제2 전극(E2)의 출력 전류일 수 있다.
제어부(140)는 전류 측정부(120)로부터 전달 받은 제2 전극(E2)의 출력 전류와 기준 전류를 비교할 수 있다. 또한, 제어부(140)는 제2 전극(E2)의 출력 전류가 기준 전류보다 낮다고 결정할 수 있으며, 제2 전극(E2)의 출력 전류가 기준 전류보다 낮지 않다고 결정할 수도 있다.
한편, 기준 전류는 실제 인체를 통과하지 않고, 인체 임피던스 측정 장치(100) 내에 존재하는 칼리브레이션(calibration) 저항에 흐르는 전류일 수 있다. 칼리브레이션 저항은 제1 전극(E1)과 제2 전극(E2) 사이에 연결된 기준 전류를 측정하기 위한 저항을 의미한다. 칼리브레이션 저항은 인체 임피던스(Rbody)를 특정값이라고 가정하고, 특정값과 같은 저항값을 가질 수 있다. 예를 들면, 인체 임피던스(Rbody)는 300Ω 내지 700Ω의 저항값을 가질 수 있고, 특정값은 500Ω으로 지정될 수 있으며, 이에, 칼리브레이션 저항은 500Ω일 수 있다. 칼리브레이션 저항은 인체 임피던스 측정 장치(100) 내에 배치되며, 제1 전극(E1) 및 제2 전극(E2)에 연결될 수 있다. 기준 전류는 제1 접촉 저항(R1) 및 제2 접촉 저항(R2)의 저항값이 각각 0Ω이라고 가정하여, 제1 전극(E1) 및 제2 전극(E2)에 인체 임피던스(Rbody)만 연결되었다는 가정하에 측정된 제2 전극(E2)의 출력 전류이다. 따라서, 기준 전류는 교류 전류원(110)으로부터 정전류를 제1 전극(E1)에 인가하고, 칼리브레이션 저항을 통과한 전류를 제2 전극(E2)의 출력 전류로서 측정함으로써 측정될 수도 있다.
이어서, 제2 전극의 출력 전류가 기준 전류보다 낮다고 결정된 경우, 교류 전류원은 제2 전극의 출력 전류가 기준 전류와 같게 되도록 정전류를 증가시킨다(S530). 구체적으로, 제어부(140)가 제2 전극(E2)의 출력 전류가 기준 전류보다 낮다고 결정한 경우, 제어부(140)는 교류 전류원(110)에 정전류를 증가시키라는 신호를 전달할 수 있다. 교류 전류원(110)은 제2 전극(E2)의 출력 전류가 기준 전류와 동일할 때까지 정전류를 증가시킬 수 있다.
이어서, 제1 전압 측정부를 이용하여 제3 전극 및 제4 전극 사이에 인가되는 주전압이 측정된다(S540). 제2 전극(E2)의 출력 전류가 기준 전류보다 낮은지 결정하는 단계(S520)에서 제어부(140)가 제2 전극(E2)의 출력 전류가 기준 전류보다 낮지 않다고 결정한 경우, 제2 전극(E2)의 출력 전류가 기준 전류와 같게 되도록 정전류를 증가시키는 단계(S530)가 수행되지 않으며, 곧바로 제1 전압 측정부(130)를 이용한 주전압의 측정 단계(S520)가 수행될 수 있다. 이어서, 제어부(140)는 제2 전극(E2)의 출력 전류와 주전압의 전압-전류비에 기초하여 인체 임피던스를 산출한다(S550). 설명한 단계들(S540, S550)은 도 4에서 설명한 단계들(S420, S430)와 실질적으로 동일한 바, 설명은 생략한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 장치(100)는, 제2 전극(E2)의 출력 전류가 기준 전류와 같게 되도록 정전류를 증가시킴으로써 접촉 저항의 변동에도 인체 임피던스를 정확하게 산출할 수 있다. 구체적으로, 제1 접촉 저항(R1) 및 제2 접촉 저항(R2)의 저항값이 커질 경우, 누설 전류의 증가로 정전류와 제2 전극(E2)의 출력 전류의 차이가 커질 수 있다. 즉, 정전류와 비교하여 더 낮은 전류가 인체 임피던스(Rbody)로 흐를 수 있다. 따라서, 인체 임피던스 측정 장치(100)가 산출한 인체 임피던스의 값은 실제 인체 임피던스의 값보다 작아질 수 있다. 또한, 산출된 인체 임피던스와 실제 인체 임피던스 차이는 접촉 저항이 커질수록 증가될 수 있다. 이때, 제2 전극(E2)의 출력 전류를 기준 전류와 같게 유지시킬 경우, 산출된 인체 임피던스의 값은 접촉 저항이 커질수록 실제 인체 임피던스보다 감소되지 않을 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 장치(100)는, 제2 전극(E2)의 출력 전류가 감소될 경우, 정전류를 증가시킴으로서 제2 전극(E2)의 출력 전류를 기준 전류와 같게 상향 조정할 수 있다. 이에, 제어부(140)가 산출하는 인체 임피던스와 실제 인체 임피던스의 차이는 감소될 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 장치(100)는, 접촉 저항이 증가하는 것에 영향을 받지 않으며, 실제 인체 임피던스와 차이가 감소된 인체 임피던스를 산출할 수 있다. 구체적으로, 제2 전극(E2)의 출력 전류가 기준 전류와 같게 되도록 정전류를 증가시키지 않은 상태에서 인체 임피던스를 산출한 비교예 1, 비교예 2, 비교예 3, 비교예 4, 비교예 5 및 비교예 6에 있어, 인체 임피던스 측정 장치(100)의 접촉 저항의 변화에 따른 산출된 인체 임피던스, 제2 전극(E2)의 출력 전류 및 인체 임피던스와 제2 전극(E2)의 출력 전류의 변화율은 하기 [표 1] 및 [표 2]와 같다. 또한, 본 발명의 다른 실시예와 동일한 실시예인 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3, 실시예 4, 실시예 5 및 실시예 6에 있어, 인체 임피던스 측정 장치(100)의 접촉 저항의 변화에 따른 산출된 인체 임피던스, 제2 전극(E2)의 출력 전류 및 인체 임피던스 및 제2 전극(E2)의 출력 전류의 변화율은 하기 [표 3] 및 [표 4]와 같다.
[표 1]
Figure pat00001
[표 2]
Figure pat00002
[표 3]
Figure pat00003
[표 4]
Figure pat00004
구체적으로, 비교예 1, 비교예 2 및 비교예 3은 모두 주파수가 50kHz인 정전류가 교류 전류원(110)으로부터 공급되며, 비교예 1, 비교예 2 및 비교예 3의 인체 임피던스(Rbody)는 각각 300Ω, 500Ω, 1000Ω이다. 또한, 비교예 4, 비교예 5 및 비교예 6은 모두 주파수가 250kHz인 정전류가 교류 전류원(110)으로부터 공급되며, 비교예 4, 비교예 5 및 비교예 6의 인체 임피던스(Rbody)는 각각 300Ω, 500Ω, 1000Ω이다.
그리고, 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 3은 주파수가 50kHz인 정전류가 교류 전류원(110)으로부터 공급되며, 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 3의 인체 임피던스(Rbody)는 각각 300Ω, 500Ω, 1000Ω이다. 또한, 실시예 4, 실시예 5 및 실시예 6은 주파수가 250kHz인 정전류가 교류 전류원(110)으로부터 공급되며, 실시예 4, 실시예 5 및 실시예 6의 인체 임피던스(Rbody)는 각각 300Ω, 500Ω, 1000Ω이다.
[표 1] 및 [표 2]의 결과는 비교예 1, 비교예 2, 비교예 3, 비교예 4, 비교예 5 및 비교예 6에 있어, 접촉 저항이 0Ω에서 9630Ω까지 증가되며, 전류 측정부(120)를 이용하여 제2 전극(E2)의 출력 전류가 측정되고, 이를 이용하여 인체 임피던스가 산출됨으로써 작성되었다. 측정된 제2 전극(E2)의 출력 전류의 단위는 ADC로, 제2 전극(E2)의 출력 전류의 디지털 값이며, 아날로그 값의 두배로 측정될 수 있다. 또한, 산출된 인체 임피던스의 단위는 ADC로, Ω 단위의 디지털 값이며, Ω 단위로 산출된 아날로그 값의 두배로 측정될 수 있다. 즉, 300Ω의 인체 임피던스(Rbody)는 600ADC일 수 있다. 또한, 산출된 인체 임피던스의 변동율은 산출된 인체 임피던스의 최대값 및 최소값의 차이를 기준으로 산출되었다. 그리고, 제2 전극(E2)의 출력 전류의 변동율은 제2 전극(E2)의 출력 전류의 최대값 및 최소값의 차이를 기준으로 산출되었다.
[표 1] 및 [표 2]를 참조하면, 접촉 저항이 증가됨에 따라, 제2 전극(E2)의 출력 전류 및 산출된 인체 임피던스가 감소됨을 확인할 수 있다. 구체적으로, 접촉 저항이 증가될 경우, 교류 전류원(110)에서 공급되는 정전류로부터 누설되는 누설 전류는 증가될 수 있다. 따라서, 접촉 저항이 증가됨에 따라, 제2 전극(E2)의 출력 전류는 감소될 수 있고, 이에, 산출된 인체 임피던스도 감소될 수 있다. 또한, 산출된 인체 임피던스의 변화율 및 제2 전극(E2)의 출력 전류의 변화율은 주파수가 높은 정전류가 교류 전류원(110)으로부터 공급될 경우, 증가되는 것이 확인될 수 있다. 즉, 250kHz의 정전류가 공급되는 비교예 4, 비교예 5, 비교예 6의 경우, 더 작은 주파수인 50kHz의 정전류가 공급되는 비교예 1, 비교예 2 및 비교예 3의 경우보다 더 큰 인체 임피던스 변동율 및 제2 전극(E2)의 출력 전류의 변동율을 보인다.
[표 3] 및 [표 4]의 결과는 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3, 실시예 4, 실시예 5 및 실시예 6에 있어, 접촉 저항이 0Ω에서 9630Ω까지 증가되며, 전류 측정부(120)를 이용하여 제2 전극(E2)의 출력 전류값이 측정되고, 이를 이용하여 인체 임피던스가 산출됨으로써 작성되었다. 측정된 제2 전극(E2)의 출력 전류의 단위는 ADC로, 제2 전극(E2)의 출력 전류의 디지털 값이며, 아날로그 값의 두배로 측정될 수 있다. 또한, 산출된 인체 임피던스의 단위는 ADC로, Ω 단위의 디지털 값이며, Ω 단위로 산출된 아날로그 값의 두배로 측정될 수 있다. 즉, 300Ω의 인체 임피던스(Rbody)는 600ADC일 수 있다. 또한, 산출된 인체 임피던스의 변동율은 산출된 인체 임피던스의 최대값 및 최소값의 차이를 기준으로 산출되었다. 그리고, 제2 전극(E2)의 출력 전류의 변동율은 제2 전극(E2)의 출력 전류의 최대값 및 최소값의 차이를 기준으로 산출되었다.
[표 3] 및 [표 4]를 참조하면, 각 실시예의 기준 전류는 접촉 저항이 0Ω일 때의 제2 전극(E2)의 출력 전류를 의미한다. 각 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 장치(100)는, 제2 전극(E2)의 측정 전류가 기준 전류로부터 일정 범위를 벗어난 경우 제2 전극(E2)의 측정 전류가 일정 범위에 속하도록 교류 전류원(110)에서 공급되는 정전류가 증가된다. 따라서, 산출된 인체 임피던스는 접촉 저항이 증가되더라도 감소되지 않으며 실제 인체 임피던스의 값과 비슷한 값으로 측정될 수 있다. 이에, 산출되는 인체 임피던스와 실제 인체 임피던스의 차이는 감소될 수 있으며, 산출되는 인체 임피던스의 변동율은 감소될 수 있다.
구체적으로, 실시예 1의 경우, 산출된 인체 임피던스의 변동율은 1.3%이며, 제2 전극(E2)의 출력 전류의 변동율은 0.82%이다. 또한, 실시예 2의 경우, 산출된 인체 임피던스의 변동율은 1.56%이며, 제2 전극(E2)의 출력 전류의 변동율은 0.55%이다. 그리고, 실시예 3의 경우, 산출된 인체 임피던스의 변동율은 1.7%이며, 제2 전극(E2)의 출력 전류의 변동율은 0.82%이다. 실시예 1 내지 실시예 3의 인체 임피던스의 변동율 및 제2 전극(E2)의 출력 전류의 변동율은 비교예 1 내지 비교예 3의 인체 임피던스의 변동율 및 제2 전극(E2)의 출력 전류의 변동율에 비하여 크게 낮아진 것을 확인할 수 있다.
또한, 실시예 4의 경우, 산출된 인체 임피던스의 변동율은 15.19%이며, 제2 전극(E2)의 출력 전류의 변동율은 0.82%이다. 또한, 실시예 5의 경우, 산출된 인체 임피던스의 변동율은 13.84%이며, 제2 전극(E2)의 출력 전류의 변동율은 0.82%이다. 그리고, 실시예 6의 경우, 산출된 인체 임피던스의 변동율은 12.39%이며, 제2 전극(E2)의 출력 전류의 변동율은 0.82%이다. 실시예 4 내지 실시예 6의 인체 임피던스의 변동율 및 제2 전극(E2)의 출력 전류의 변동율은 비교예 4 내지 비교예 6의 인체 임피던스의 변동율 및 제2 전극(E2)의 출력 전류의 변동율에 비하여 크게 낮아진 것을 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
먼저, 교류 전류원(110)으로부터 제1 전극(E1)에 정전류가 공급될 수 있다(S600). 이어서, 전류 측정부(120)를 이용하여 제2 전극(E2)의 출력 전류가 측정될 수 있다(S610). 이어서, 제1 전압 측정부(130)를 이용하여 제3 전극(E3) 및 제4 전극(E4)에 인가되는 주전압이 측정될 수 있다(S620). 설명한 단계들(S600, S610, S620)은 도 4에서 설명한 단계들(S400, S410, S420)과 실질적으로 동일하므로, 중복 설명은 생략한다. 이때, 제2 전극(E2)의 출력 전류가 측정되는 단계(S610) 및 제3 전극(E3) 및 제4 전극(E4)에 인가되는 주전압이 측정되는 단계(S620)은 위의 순서에 제한되어 수행되지 않으며, 동시에 수행될 수도 있다. 또한, 제3 전극(E3) 및 제4 전극(E4)에 인가되는 주전압이 측정되는 단계(S620)가 제2 전극(E2)의 출력 전류가 측정되는 단계(S610) 이전에 먼저 수행될 수도 있다.
이어서, 기준 전류와 제2 전극(E2)의 출력 전류를 이용하며, 제2 전극(E2)의 출력 전류와 주전압의 전압-전류비에 기초하여 인체 임피던스가 산출될 수 있다(S630). 구체적으로, 제어부(140)는 제2 전극(E2)의 출력 전류와 주전압의 전압-전류비에 기초하여 임피던스를 산출하고, 산출한 임피던스에 기초하며 기준 전류와 제2 전극(E2)의 출력 전류를 이용하여 인체 임피던스를 산출할 수 있다. 예를 들면, 제어부(140)는 제2 전극(E2)의 출력 전류와 주전압의 전압-전류비에 의한 임피던스를 산출할 수 있다. 이어서, 제2 전극(E2)의 출력 전류와 주전압의 전압-전류비에 의한 임피던스에 기준 전류와 제2 전극(E2)의 출력 전류의 비를 곱하여 인체 임피던스를 산출할 수 있다. 기준 전류와 제2 전극(E2)의 출력 전류의 비는 기준 전류를 제2 전극(E2)의 출력 전류로 나눈 값일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 장치(100)는, 기준 전류와 제2 전극(E2)의 출력 전류를 이용하여 인체 임피던스를 산출함으로써, 더욱 정확하게 인체 임피던스를 산출할 수 있다. 구체적으로, 제1 접촉 저항(R1) 및 제2 접촉 저항(R2)이 증가할수록 교류 전류원(110)에서 공급되는 정전류에서 누설되는 전류는 증가하며, 따라서, 제2 전극(E2)의 출력 전류는 감소할 수 있다. 이에, 감소된 제2 전극(E2)의 출력 전류에 의하여 인체 임피던스는 실제 인체 임피던스와 비교하여 감소된 저항값으로 산출될 수 있다. 따라서 실제 인체 임피던스와 비교하여 감소되어 산출된 인체 임피던스를 보정할 필요성이 존재한다. 이때 감소되어 산출된 인체 임피던스에 기준 전류와 제2 전극(E2)의 출력 전류의 비를 곱하여 감소되어 산출된 인체 임피던스를 보정할 수 있다. 제1 접촉 저항(R1) 및 제2 접촉 저항(R2)의 저항값에 의하여 기준 전류에 비해 제2 전극(E2)의 측정 전류는 감소된다. 이에, 감소되어 산출된 인체 임피던스에 기준 전류를 제2 전극(E2)의 측정 전류로 나눈 값을 곱할 경우, 감소되어 산출된 인체 임피던스를 증가되며 보정될 수 있다. 따라서, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 장치(100)는, 감소되어 산출된 인체 임피던스를 기준 전류와 제2 전극(E2)의 출력 전류의 비를 곱하여 보정함으로써, 보다 정확한 인체 임피던스를 산출할 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 장치(100)는, 접촉 저항이 증가하는 것에 영향을 받지 않으며, 실제 인체 임피던스와 차이가 감소된 인체 임피던스를 산출할 수 있다. 구체적으로, 기준 전류와 제2 전극(E2)의 출력 전류의 비에 의한 인체 임피던스의 보정을 하지 않은 비교예 1 내지 비교예 6에 있어, 인체 임피던스 측정 장치(100)의 접촉 저항의 변화에 따른 인체 임피던스, 제2 전극(E2)의 출력 전류 및 인체 임피던스와 제2 전극(E2)의 출력 전류 각각의 변화율은 하기 [표 5] 및 [표 6]과 같다. 또한, 본 발명의 또 다른 실시예와 동일한 실시예인 실시예 1 내지 실시예 6에 있어, 인체 임피던스 측정 장치(100)의 접촉 저항의 변화에 따른 인체 임피던스, 제2 전극(E2)의 출력 전류, 산출된 인체 임피던스 및 인체 임피던스와 제2 전극(E2)의 출력 전류와 산출된 인체 임피던스 각각의 변화율은 하기 [표 7], [표 8] 및 [표 9]와 같다.
이때, 비교예 1 내지 비교예 6 및 실시예 1 내지 실시예 6에 있어, 인체 임피던스는 주전압 및 제2 전극(E2)의 출력 전류의 전압-전류비에 기초하여 산출된 임피던스를 의미한다. 또한, 실시예 1 내지 실시예 6에 있어, 산출된 인체 임피던스는 주전압 및 제2 전극(E2)의 출력 전류의 전압-전류비에 기초하여 산출된 임피던스에 기준 전류와 제2 전극(E2)의 출력 전류의 비를 곱한 임피던스를 의미한다.
[표 5]
Figure pat00005
[표 6]
Figure pat00006
[표 7]
Figure pat00007
[표 8]
Figure pat00008
[표 9]
Figure pat00009
구체적으로, 비교예 1, 비교예 2 및 비교예 3은 모두 주파수가 50kHz인 정전류가 교류 전류원(110)으로부터 공급되며, 비교예 1, 비교예 2 및 비교예 3의 인체 임피던스(Rbody)는 각각 300Ω, 500Ω, 1000Ω이다. 또한, 비교예 4, 비교예 5 및 비교예 6은 모두 주파수가 250kHz인 정전류가 교류 전류원(110)으로부터 공급되며, 비교예 4, 비교예 5 및 비교예 6의 인체 임피던스(Rbody)는 각각 300Ω, 500Ω, 1000Ω이다.
그리고, 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 3은 주파수가 50kHz인 정전류가 교류 전류원(110)으로부터 공급되며, 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 3의 인체 임피던스(Rbody)는 각각 300Ω, 500Ω, 1000Ω이다. 또한, 실시예 4, 실시예 5 및 실시예 6은 주파수가 250kHz인 정전류가 교류 전류원(110)으로부터 공급되며, 실시예 4, 실시예 5 및 실시예 6의 인체 임피던스(Rbody)는 각각 300Ω, 500Ω, 1000Ω이다.
따라서, 실시예 1 내지 실시예 6 각각은 비교예 1 내지 비교예 6 각각과 대응하며, 비교예 1 내지 비교예 6 각각의 인체 임피던스를 기준 전류와 제2 전극(E2)의 출력 전류의 비로 보정하여 인체 임피던스를 새롭게 산출한 실시예에 해당된다.
[표 5] 및 [표 6]의 결과는 비교예 1 내지 비교예 6에 있어, 접촉 저항이 0Ω에서 9630Ω까지 증가되며, 전류 측정부(120)를 이용하여 제2 전극(E2)의 출력 전류가 측정되고, 이를 이용하여 인체 임피던스가 산출됨으로써 작성되었다. 즉, 인체 임피던스는 주전압과 제2 전극(E2)의 출력 전류의 전압-전류비에 의하여 산출되었다. 또한, 인체 임피던스의 변동율은 인체 임피던스의 최대값 및 최소값의 차이를 기준으로 산출되었다. 그리고, 제2 전극(E2)의 출력 전류의 변동율은 제2 전극(E2)의 출력 전류의 최대값 및 최소값의 차이를 기준으로 산출되었다.
[표 5] 및 [표 6]을 참조하면, 접촉 저항이 증가됨에 따라, 제2 전극(E2)의 출력 전류 및 인체 임피던스가 감소됨을 확인할 수 있다. 접촉 저항이 증가될 경우, 교류 전류원(110)에서 공급되는 정전류로부터 누설되는 누설 전류는 증가될 수 있다. 따라서, 접촉 저항이 증가됨에 따라, 제2 전극(E2)의 출력 전류는 감소될 수 있고, 이에, 인체 임피던스도 감소되어 산출될 수 있다. 또한, 인체 임피던스의 변화율 및 제2 전극(E2)의 출력 전류의 변화율은 주파수가 높은 정전류가 교류 전류원(110)으로부터 공급될 경우, 증가되는 것이 확인될 수 있다. 즉, 250kHz의 정전류가 공급되는 비교예 4, 비교예 5 및 비교예 6 의 경우, 더 작은 주파수인 50kHz의 정전류가 공급되는 비교예 1, 비교예 2, 비교예 3의 경우보다 더 큰 인체 임피던스 변동율 및 제2 전극(E2)의 출력 전류의 변동율을 보인다.
[표 7] 내지 [표 9]의 결과는 실시예 1 내지 실시예 6에 있어, 접촉 저항이 0Ω에서 9630Ω까지 증가되며, 전류 측정부(120)를 이용하여 제2 전극(E2)의 출력 전류가 측정되고, 이를 이용하여 인체 임피던스가 산출됨으로써 작성되었다. 즉, 인체 임피던스는 주전압과 제2 전극(E2)의 출력 전류의 전압-전류비에 의하여 산출되었다. 산출된 인체 임피던스는 인체 임피던스값에 기준 전류와 제2 전극(E2)의 출력 전류의 비를 곱하여 산출되었다. 이때, 기준 전류는 접촉 저항이 0Ω일때의 제2 전극(E2)의 출력 전류를 의미한다. 예를 들면, 실시예 1의 경우, 기준 전류는 365ADC 이다. 또한, 인체 임피던스의 변동율은 인체 임피던스의 최대값 및 최소값의 차이를 기준으로 산출되었다. 그리고, 산출된 인체 임피던스의 변동율은 산출된 인체 임피던스의 최대값 및 최소값의 차이를 기준으로 산출되었다. 제2 전극(E2)의 출력 전류의 변동율은 제2 전극(E2)의 출력 전류의 최대값 및 최소값의 차이를 기준으로 산출되었다.
[표 7] 내지 [표 9]를 참조하면, 실시예 1 내지 실시예 6에 따른 인체 임피던스 측정 장치(100)는, 기준 전류와 제2 전극(E2)의 출력 전류의 비를 인체 임피던스에 곱하여 인체 임피던스를 보정할 수 있다. 이에, 접촉 저항이 증가됨에 따라 감소되던 인체 임피던스는 보정에 의하여 감소되지 않을 수 있고, 실제 인체 임피던스와 산출된 인체 임피던스와의 차이는 감소될 수 있다.
구체적으로, 실시예 1의 경우, 인체 임피던스의 변동율이 10.97%인 것과 비교하여 산출된 인체 임피던스의 변동율은 0.83%이다. 또한, 실시예 2의 경우, 인체 임피던스의 변동율이 11.45%인 것과 비교하여 산출된 인체 임피던스의 변동율은 0.87%이다. 그리고, 실시예 3의 경우, 인체 임피던스의 변동율이 12.20%인 것과 비교하여 산출된 인체 임피던스의 변동율은 1.09%이다.
또한, 실시예 4의 경우, 인체 임피던스의 변동율이 47.91%인 것과 비교하여 산출된 인체 임피던스의 변동율은 7.12%이다. 또한, 실시예 5의 경우, 인체 임피던스의 변동율이 49.39%인 것과 비교하여 산출된 인체 임피던스의 변동율은 4.80%이다. 그리고, 실시예 6의 경우, 인체 임피던스의 변동율이 50.66%인 것과 비교하여 산출된 인체 임피던스의 변동율은 3.65%이다.
따라서, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 장치(100)는, 기준 전류와 제2 전극(E2)의 출력 전류의 비를 주전압과 제2 전극(E2)의 출력 전류의 전압-전류비에 기초한 임피던스에 곱하여 인체 임피던스를 산출할 수 있다. 이에, 실제 인체 임피던스와 근접한 인체 임피던스를 산출할 수 있다. 또한, 접촉 저항이 증가함에 따른 누설 전류 발생의 영향을 줄이고, 인체 임피던스의 변화율을 줄여, 안정적인 인체 임피던스 산출을 수행할 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 장치의 개략적인 구성을 도시한 블록도이다. 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 장치의 개략적인 구성을 도시한 회로도이다.
도 7을 참조하면, 인체 임피던스 측정 장치(700)는 교류 전류원(110), 전류 측정부(120), 제1 전압 측정부(130), 제어부(140) 및 제2 전압 측정부(150)를 포함할 수 있다. 교류 전류원(110), 전류 측정부(120), 제1 전압 측정부(130) 및 제어부(140)는 도 2b에서 설명한 교류 전류원(110), 전류 측정부(120), 제1 전압 측정부(130) 및 제어부(140)와 동일한 바, 중복 설명은 생략한다.
도 8을 참조하면, 인체 임피던스 측정 장치(700)는 교류 전류원(110), 제1 전압 측정부(130), 제어부(140) 및 제2 전압 측정부(150)를 포함할 수 있다. 이때 도 8의 경우, 인체 임피던스 측정 장치(700)가 전류 측정부(120)를 포함하지 않는 것으로 도시되었으나, 도 3에 도시된 바와 같이 제2 전극(E2)에 전류 측정부(120)가 포함될 수도 있다.
제2 전압 측정부(150)는 접촉 저항에 인가되는 접촉 전압을 측정하는 구성 요소이다. 구체적으로, 제2 전압 측정부(150)는 제1 전극(E1)과 제3 전극(E3) 사이에 접속되거나, 제2 전극(E2)과 제4 전극(E4) 사이에 접속될 수 있다. 또한, 제2 전압 측정부(150)는 복수개 존재할 수 있으며, 이 경우, 제1 전극(E1)과 제3 전극(E3) 사이에 접속된 제2 전압 측정부(151) 및 제2 전극(E2)과 제4 전극(E4) 사이에 접속된 제2 전압 측정부(152)가 각각 존재할 수 있다. 제2 전압 측정부(151)는 제1 접촉 저항(R1)에 인가되는 제1 접촉 전압을 측정하며, 제2 전압 측정부(152)는 제2 접촉 저항(R2)에 인가되는 제2 접촉 전압을 측정할 수 있다. 이하에서는, 도 8에서 설명되는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 장치(700)가 제1 전극(E1)과 제2 전극(E2) 사이에 접속된 제2 전압 측정부(151)와 제3 전극(E3)과 제4 전극(E4) 사이에 접속된 제2 전압 측정부(152)를 모두 포함하는 경우를 가정하였다.
제2 전압 측정부(151, 152)는 제3 차동 증폭기(151a, 152a)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 도 8에 도시된 것과 같이, 제2 전압 측정부(151)는 제3 차동 증폭기(151a)를 포함할 수 있으며, 제2 전압 측정부(152)는 제3 차동 증폭기(152a)를 포함할 수 있다. 제3 차동 증폭기(151a)는 제1 전극(E1) 및 제3 전극(E3) 사이에 인가되는 전압을 증폭시키는 장치이다. 또한, 제3 차동 증폭기(152a)는 제2 전극(E2) 및 제4 전극(E4) 사이에 인가되는 전압을 증폭시키는 장치이다. 이에 따라, 제2 전압 측정부(151)는 제3 차동 증폭기(151a)에 의하여 증폭된 제1 접촉 전압을 측정할 수 있으며, 제2 전압 측정부(152)는 제3 차동 증폭기(152a)에 의하여 증폭된 제2 접촉 전압을 측정할 수 있다. 따라서, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 장치(700)는, 제2 전압 측정부(150)가 제3 차동 증폭기(151a, 152a)를 포함함으로써, 증폭된 접촉 전압을 이용하여 접촉 전압의 변화를 더욱 정밀하게 산출할 수 있다.
이때, 제2 전압 측정부(150)의 제3 차동 증폭기(151a, 152a)의 높은 내부 저항에 의하여 제3 접촉 저항(R3) 및 제4 접촉 저항(R4)에는 거의 전류가 흐르지 않을 수 있다. 따라서, 교류 전류원(110)으로부터 제1 전극(E1)에 공급되는 정전류는 제1 접촉 저항(R1), 인체 임피던스(Rbody) 및 제2 접촉 저항(R2)을 차례로 흐를 수 있다. 이때, 제1 노드(N1)에서 제3 접촉 저항(R3)으로 흐르는 전류 및 제2 노드(N2)에서 제4 접촉 저항(R4)으로 흐르는 전류는 거의 무시할만큼 미세할 수 있다. 따라서, 제1 전극(E1) 및 제3 전극(E3) 사이에 인가되는 전압은 제1 접촉 저항(R1)에 인가되는 전압과 거의 같은 크기일 수 있다. 또한, 제2 전극(E2) 및 제4 전극(E4) 사이에 인가되는 전압은 제2 접촉 저항(R2)에 인가되는 전압과 거의 같은 크기일 수 있다. 따라서, 제1 전극(E1) 및 제3 전극(E3)에 연결된 제2 전압 측정부(151)는 제1 전극(E1) 및 제3 전극(E3)에 인가되는 전압을 측정함으로써 제1 접촉 저항(R1)에 인가되는 제1 접촉 전압을 측정할 수 있다. 또한, 제2 전극(E2) 및 제4 전극(E4)에 연결된 제2 전압 측정부(152)는 제2 전극(E2) 및 제4 전극(E4)에 인가되는 전압을 측정함으로써 제2 접촉 저항(R2)에 인가되는 제2 접촉 전압을 측정할 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 설명의 편의를 위해 도 7 내지 도 8을 참조하여 설명한다.
먼저, 교류 전류원(110)으로부터 제1 전극(E1)에 정전류가 공급된다(S900). 이어서, 제1 전압 측정부(130)를 이용하여 제3 전극(E3) 및 제4 전극(E4) 사이에 인가되는 주전압이 측정된다(S910). 설명한 단계들(S900, S910)은 도 4에서 설명한 단계들(S400, S420)과 실질적으로 동일하므로, 중복 설명은 생략한다.
이어서, 제2 전압 측정부(150)를 이용하여 접촉 저항에 인가되는 접촉 전압이 측정된다(S920). 제2 전압 측정부(151)의 일단은 제1 전극(E1)에 접속되며, 제2 전압 측정부(151)의 타단은 제3 전극(E3)에 접속될 수 있다. 또한, 제2 전압 측정부(152)의 일단은 제2 전극(E2)에 접속되며, 제2 전압 측정부(152)의 타단은 제4 전극(E4)에 접속될 수 있다. 이때, 제2 전압 측정부(151)는 제1 접촉 전압을 측정할 수 있고, 제2 전압 측정부(152)는 제2 접촉 전압을 측정할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 제2 전압 측정부(151) 및 제2 전압 측정부(152) 각각의 높은 내부 저항에 의하여 제3 접촉 저항(R3) 및 제4 접촉 저항(R4)에는 극히 작은 크기의 전류가 흐를 수 있다. 이에, 제3 접촉 저항(R3)의 양단에 인가되는 전압의 크기 및 제4 접촉 저항(R4)의 양단에 인가되는 전압의 크기는 극히 작을 수 있다. 따라서, 제1 전극(E1)과 제3 전극(E3) 사이의 전압 및 제2 전극(E2)과 제4 전극(E4) 사이의 전압은 각각 제1 접촉 전압 및 제2 접촉 전압과 동일하게 여겨질 수 있다.
이어서, 접촉 전압의 전압-전류비에 기초하여 접촉 저항이 산출된다(S930). 구체적으로, 제어부(140)는 제1 접촉 전압 및 제2 접촉 전압에 대한 데이터 각각을 제2 전압 측정부(151) 및 제2 전압 측정부(152) 각각으로부터 전달받을 수 있다. 또한, 제어부(140)는 교류 전류원(110)으로부터 제1 전극(E1)에 공급된 정전류에 대한 데이터를 전달받을 수 있다. 이에, 제어부(140)는 제1 접촉 전압을 정전류로 나누어 제1 접촉 저항(R1)을 산출할 수 있다. 또한, 제어부(140)는 제2 접촉 전압을 정전류로 나누어 제2 접촉 저항(R2)을 산출할 수 있다.
이어서, 정전류와 주전압의 전압-전류비에 기초하여 인체 임피던스가 산출된다(S940). 인체 임피던스 측정 장치(700)의 제어부(140)는 제1 전압 측정부(130)로부터 제3 전극(E3) 및 제4 전극(E4) 사이에 인가되는 주전압에 대한 데이터를 전달받을 수 있다. 제어부(140)는 주전압을 정전류로 나누어 인체 임피던스를 산출할 수 있다.
이어서, 산출된 접촉 저항에 기초하여 인체 임피던스가 보정된다(S950). 구체적으로, 제어부(140)는 제1 접촉 저항(R1) 및 제2 접촉 저항(R2)의 저항값을 기초로 산출된 인체 임피던스를 보정할 수 있다. 제1 접촉 저항(R1) 및 제2 접촉 저항(R2)의 저항값이 증가될 경우, 제1 접촉면(T1) 및 제2 접촉면(T2)에서 누설되는 전류의 양을 증가될 수 있다. 따라서, 교류 전류원(110)에서 공급되는 정전류와 인체 임피던스(Rbody)에 흐르는 전류의 차이는 커질 수 있다.
이때, 제어부(140)는 제1 접촉 저항(R1) 및 제2 접촉 저항(R2)의 저항값에 따른 인체 임피던스의 변화에 대한 데이터를 이용하여 인체 임피던스를 보정할 수 있다. 변화에 대한 데이터는 제1 접촉 저항(R1) 및 제2 접촉 저항(R2)의 저항값에 따라 변화되는 인체 임피던스의 측정값에 대한 표 또는 그래프 등의 데이터일 수 있다. 제1 접촉 저항(R1) 및 제2 접촉 저항(R2)의 저항값이 커짐에 따라 인체 임피던스의 측정값과 실제 인체 임피던스와의 차이는 커질 수 있고, 이에 대한 데이터를 이용하여 산출된 인체 임피던스는 보정될 수 있다. 예를 들면, 제어부(140)는 접촉 저항이 커질수록 누설되는 전류의 양이 증가하는 관계를 이용하여 인체 임피던스를 보정할 수 있다.
이때, 제1 접촉 저항(R1) 및 제2 접촉 저항(R2)의 저항값에 따른 인체 임피던스의 변화에 대한 데이터는 제어부(140)에 저장되어 있을 수 있으며, 이와 달리, 별도의 서버에 저장되어 있을 수 있다. 변화에 대한 데이터가 별도의 서버에 저장되어 있을 경우, 제어부(140)는 별도의 서버와 네트워크로 연결되어 변화에 대한 데이터에 대한 정보를 수신할 수 있다.
한편, 제1 전압 측정부(130)를 이용하여 주전압이 측정되는 단계(S910) 및 제2 전압 측정부(150)를 이용하여 접촉 전압이 측정되는 단계(S920)는 동시에 수행될 수 있다. 또한, 제2 전압 측정부(150)를 이용하여 접촉 전압이 측정되는 단계(S920)가 제1 전압 측정부(130)를 이용하여 주전압이 측정되는 단계(S910) 보다 먼저 수행될 수도 있다. 그리고, 접촉 저항이 산출되는 단계(S930) 및 인체 임피던스가 산출되는 단계(S940)는 동시에 수행될 수 있다. 또한, 인체 임피던스가 산출되는 단계(S940)가 접촉 저항이 산출되는 단계(S930)보다 먼저 수행될 수도 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 장치(700)는 제1 접촉 저항(R1) 및 제2 접촉 저항(R2)의 저항값에 기초하여 인체 임피던스를 보정함으로써, 더욱 정확하게 인체 임피던스를 측정할 수 있다. 즉, 제1 접촉 저항(R1) 및 제2 접촉 저항(R2)의 저항값이 증가하여 실제 인체 임피던스보다 감소된 인체 임피던스가 산출되더라도 이를 보정하여 보다 실제 인체 임피던스에 가까운 임피던스를 산출할 수 있다.
한편, 접촉 저항에 기초하여 인체 임피던스가 보정되는 단계(S950) 후에, 접촉 저항 및 보정된 인체 임피던스의 합이 기준 임피던스를 초과하는지 결정될 수 있다. 구체적으로, 제어부(140)는 제1 접촉 저항(R1), 제2 접촉 저항(R2) 및 보정된 인체 임피던스의 합이 기준 임피던스를 초과하는지 결정할 수 있다. 제1 접촉 저항(R1), 제2 접촉 저항(R2) 및 보정된 인체 임피던스의 합이 기준 임피던스를 초과할 경우, 인체 임피던스에 흐르는 전류는 크게 감소될 수 있으며, 제1 전압 측정부(130)가 측정하는 주전압도 크게 감소될 수 있다. 기준 임피던스는 인체 임피던스 측정 장치(700)에 따라 달라질 수 있으며, 예를 들면 25KΩ일 수 있다. 제어부(140)는 제1 접촉 저항(R1), 제2 접촉 저항(R2) 및 보정된 인체 임피던스의 합이 기준 임피던스를 초과한다고 결정할 수 있으며, 이와 달리 초과하지 않는다고 결정할 수도 있다. 제어부(140)가 제1 접촉 저항(R1), 제2 접촉 저항(R2) 및 보정된 인체 임피던스의 합이 기준 임피던스를 초과하지 않는다고 결정한 경우, 보정된 인체 임피던스를 결과로 산출할 수 있다.
이어서, 접촉 저항 및 보정된 인체 임피던스의 합이 기준 임피던스를 초과하는 경우, 교류 전류원(110)으로부터 제1 전극(E1)으로 공급되는 정전류보다 낮은 크기의 정전류가 공급될 수 있다. 구체적으로, 제어부(140)가 제1 접촉 저항(R1), 제2 접촉 저항(R2) 및 보정된 인체 임피던스의 합이 기준 임피던스를 초과한다고 결정한 경우, 교류 전류원(110)은 제1 전극(E1)에 공급하던 정전류보다 낮은 정전류를 제1 전극(E1)에 공급할 수 있다. 제1 전극(E1)에 공급되는 정전류의 크기가 작아질 경우, 기준 임피던스의 크기는 커질 수 있다. 즉, 인체 임피던스 측정 장치(700)에서 허용되는 기준 임피던스의 범위가 넓어질 수 있다. 따라서, 작아진 정전류에 기초하여 도 9에서 설명한 단계들(S910, S920, S930, S940, S950)이 반복 수행될 수 있다. 그러나 이에 제한되지 않으며, 도 9에서 설명한 단계들(S910, S920, S930, S940, S950) 중 일부가 수행될 수도 있다.
한편, 접촉 저항 및 보정된 인체 임피던스의 합이 기준 임피던스를 초과하는 경우, 도 9에서 설명한 단계들(S900 내지 S950)이 반복하여 수행될 수 있다. 구체적으로, 제1 접촉 저항(R1), 제2 접촉 저항(R2) 및 보정된 인체 임피던스의 합이 기준 임피던스를 초과한 경우, 사용자(200)의 잘못된 자세 및 인체와 전극의 접촉 불량 등의 다양한 원인이 존재할 수 있다. 따라서, 제어부(140)는 도 9에서 설명한 단계들(S900 내지 S950)을 반복 수행하여 인체 임피던스를 재측정할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 장치(700)는, 접촉 저항 및 보정된 인체 임피던스의 합이 기준 임피던스를 초과하는지 결정하고, 초과하는 경우, 정전류보다 낮은 정전류를 제1 전극(E1)에 공급할 수 있다. 이에, 실제 인체 임피던스와 산출된 인체 임피던스의 차이를 더욱 감소시킬 수 있다.
도 10는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 장치의 개략적인 구성을 도시한 회로도이다. 도 10에 도시된 인체 임피던스 측정 장치는 도 9에 도시된 인체 임피던스 측정 장치와 비교하여 전류 측정부(120)가 더 포함되어 있다는 것만 제외하면 실질적으로 동일한 바, 중복 설명은 생략한다. 또한, 도 9를 참조하여 설명한다.
도 10을 참조하면, 전류 측정부(120)는 제2 전극(E2)에 연결되어 제2 전극(E2)의 출력 전류를 측정할 수 있다. 도 10에 도시된 전류 측정부(120)는 도 2b 내지 도 3에서 설명한 전류 측정부(120)와 실질적으로 동일한 바, 중복 설명은 생략한다.
구체적으로, 도 9에 도시된 제1 전극(E1)에 정전류가 공급되는 단계(S900) 후, 제1 전압 측정부(130)를 이용하여 주전압이 측정되는 단계(S910) 전에 전류 측정부를 이용하여 제2 전극(E2)의 출력 전류가 측정되는 단계가 수행될 수 있다. 전류 측정부를 이용한 제2 전극(E2)의 출력 전류의 측정 단계는 도 4에서 설명한 단계(410)과 실질적으로 동일한 바, 중복 설명은 생략한다.
이때, 접촉 저항을 산출하는 단계(S930)는 제2 전극(E2)의 출력 전류와 접촉 전압의 전압-전류비에 기초하여 접촉 저항을 산출하는 단계일 수 있다. 즉, 교류 전류원(110)이 제1 전극(E1)에 공급하는 정전류가 아닌 제2 전극(E2)의 출력 전류를 이용하여 접촉 저항이 산출될 수 있다. 제어부(140)는 제1 접촉 전압을 제2 전극(E2)의 출력 전류로 나누어 제1 접촉 저항(R1)을 산출할 수 있다. 또한, 제어부(140)는 제2 접촉 전압을 제2 전극(E2)의 출력 전류로 나누어 제2 접촉 저항(R2)을 산출할 수 있다.
그리고, 인체 임피던스를 산출하는 단계(S940)는 제2 전극의 출력 전류와 주전압의 전압-전류비에 기초하여 인체 임피던스를 산출하는 단계일 수 있다. 즉, 제어부(140)는 제3 전극(E3) 및 제4 전극(E4)에 인가되는 주전압을 제2 전극(E2)의 출력 전류로 나누어 인체 임피던스를 산출할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 장치(1000)는, 제2 전압 측정부(150)와 전류 측정부(120)를 모두 이용함으로써, 보다 정확한 인체 임피던스를 산출할 수 있다. 구체적으로, 제1 접촉 저항(R1) 및 제2 접촉 저항(R2)에 의하여 교류 전류원(110)이 공급하는 정전류는 누설될 수 있다. 또한, 제1 접촉 저항(R1) 및 제2 접촉 저항(R2)이 증가될수록 정전류의 누설은 증가되며, 이에, 인체 임피던스(Rbody)에 흐르는 전류는 감소될 수 있다. 즉, 인체에 흐르는 전류보다 큰 정전류를 이용하여 인체 임피던스가 산출될 경우, 실제 인체 임피던스보다 작은 임피던스가 산출될 수 있다. 따라서, 제1 접촉 저항(R1) 및 제2 접촉 저항(R2)이 존재하는 경우, 정전류가 아닌 제2 출력 전류를 이용하여 인체 임피던스를 산출할 경우, 산출된 인체 임피던스와 실제 인체 임피던스와의 차이는 감소될 수 있다. 이와 더불어 제2 전극(E2)의 출력 전류에 기초하여 산출된 인체 임피던스가 접촉 저항에 기초하여 보정될 경우, 더욱 정확한 인체 임피던스가 산출될 수 있다. 접촉 저항에 기초한 인체 임피던스의 보정을 통해 접촉 저항의 저항값이 커질수록 감소되는 인체 임피던스의 특성을 반영할 수 있다.
한편, 도 10에 도시된 인체 임피던스 측정 장치(1000)에 있어, 앞서 설명한 전류 측정부를 이용하여 제2 전극(E2)의 출력 전류가 측정되는 단계 후, 제1 전압 측정부(130)를 이용하여 주전압이 측정되는 단계(S910) 전에, 제2 전극(E2)의 출력 전류가 기준 전류보다 낮을 경우, 제2 전극(E2)의 출력 전류가 기준 전류와 같게 되도록 정전류는 증가될 수 있다. 제2 전극(E2)의 출력 전류가 기준 전류와 같게 되도록 정전류가 증가되는 단계는 도 5에서 설명한 단계(S520, 530)와 실질적으로 동일한 바, 설명은 생략한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 장치(1000)는 제2 전극(E2)의 출력 전류가 기준 전류와 같게 되도록 정전류를 증가시키고, 접촉 저항에 기초하여 인체 임피던스를 보정함으로써, 접촉 저항의 증가에 따른 인체 임피던스의 측정 오류를 감소시킬 수 있다. 구체적으로, 제1 접촉 저항(R1) 및 제2 접촉 저항(R2)의 저항값이 커질 경우, 누설 전류의 증가로 정전류와 제2 전극(E2)의 출력 전류의 차이가 커질 수 있다. 즉, 정전류와 비교하여 더 낮은 전류가 인체 임피던스로 흐를 수 있다. 따라서, 인체 임피던스 측정 장치(1000)가 산출한 인체 임피던스의 값은 실제 인체 임피던스의 값보다 작아질 수 있다. 또한, 산출된 인체 임피던스와 실제 인체 임피던스의 차이는 접촉 저항이 커질수록 증가될 수 있다. 이때, 제2 전극(E2)의 출력 전류를 기준 전류와 같게 유지시킬 경우, 산출된 인체 임피던스의 값은 접촉 저항이 커질수록 실제 인체 임피던스보다 감소되지 않을 수 있다. 따라서, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 장치(1000)는, 제2 전극(E2)의 출력 전류가 감소될 경우, 정전류를 증가시킴으로서 제2 전극(E2)의 출력 전류를 기준 전류와 같게 상향 조정할 수 있다. 이에, 제어부(140)가 산출하는 인체 임피던스와 실제 인체 임피던스의 차이는 감소될 수 있다. 나아가, 보다 실제 인체 임피던스 값과 가까워진 산출된 인체 임피던스가 접촉 저항에 기초하여 보정됨으로써, 접촉 저항의 저항값과 반바례하는 인체 임피던스의 특성을 반영하여 정확한 인체 임피던스를 산출할 수 있다.
한편, 도 10에 도시된 인체 임피던스 측정 장치(1000)에 있어, 도 9에서 설명한 인체 임피던스가 산출되는 단계(S940)는, 기준 전류와 제2 전극(E2)의 출력 전류를 이용하여 인체 임피던스가 산출되는 단계일 수 있다. 즉, 인체 임피던스 측정 장치(1000)의 제어부(140)는 제2 전극(E2)의 출력 전류와 주전압의 전압-전류비에 기초하여 임피던스를 산출하고, 산출한 임피던스에 기초하며 기준 전류와 제2 전극(E2)의 출력 전류를 이용하여 인체 임피던스를 산출할 수 있다. 기준 전류와 제2 전극(E2)의 출력 전류를 이용하여 인체 임피던스가 산출되는 단계는 도 6에서 설명한 단계(S630)과 실질적으로 동일하므로, 중복 설명은 생략한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 장치(1000)는, 기준 전류와 제2 전극(E2)의 출력 전류를 이용하여 인체 임피던스를 산출하고, 접촉 저항에 기초하여 인체 임피던스를 보정함으로써, 더욱 정확하게 인체 임피던스를 산출할 수 있다. 구체적으로, 제1 접촉 저항(R1) 및 제2 접촉 저항(R2)이 증가될수록 교류 전류원(110)에서 공급되는 정전류에서 누설되는 전류는 증가되며, 따라서, 제2 전극(E2)의 출력 전류는 감소될 수 있다. 이에, 감소된 제2 전극(E2)의 출력 전류에 의하여 인체 임피던스는 실제 인체 임피던스와 비교하여 감소된 저항값으로 산출될 수 있다. 따라서 실제 인체 임피던스와 비교하여 감소되어 산출된 인체 임피던스를 보정할 필요성이 존재한다. 이때 감소되어 산출된 인체 임피던스에 기준 전류와 제2 전극(E2)의 출력 전류의 비를 곱하여 감소되어 산출된 인체 임피던스를 보정할 수 있다. 제1 접촉 저항(R1) 및 제2 접촉 저항(R2)의 저항값에 의하여 기준 전류에 비해 제2 전극(E2)의 측정 전류는 감소된다. 이에, 감소되어 산출된 인체 임피던스에 기준 전류를 제2 전극(E2)의 측정 전류로 나눈 값을 곱할 경우, 감소되어 산출된 인체 임피던스를 증가되며 보정될 수 있다. 따라서, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인체 임피던스 측정 장치(1000)는, 감소되어 산출된 인체 임피던스를 기준 전류와 제2 전극(E2)의 출력 전류의 비를 곱하여 보정함으로써, 보다 정확한 인체 임피던스를 산출할 수 있다. 나아가, 보다 정확하게 산출된 인체 임피던스를 접촉 저항에 기초하여 보정함으로써, 접촉 저항과 인체 임피던스가 반비례한다는 특성을 반영하여 실제 인체 임피던스와 산출된 인체 임피던스와의 차이를 감소시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 700, 1000: 인체 임피던스 측정 장치
110: 교류 전류원
120: 전류 측정부
121: 직류 정류기
122: 전압 팔로워
123: 제1 차동 증폭기
130: 제1 전압 측정부
131: 제2 차동 증폭기
140: 제어부
150, 151, 152: 제2 전압 측정부
151a, 152a: 제3 차동 증폭기
200: 사용자

Claims (18)

  1. 제1 전극;
    상기 제1 전극에 정전류를 공급하도록 구성된, 교류 전류원;
    상기 제1 전극과 상이한 제2 전극으로서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극은 인체 임피던스를 측정하도록 배열된, 상기 제2 전극;
    상기 제1 전극과 인접하여 위치한 제3 전극 및 상기 제2 전극과 인접하여 위치한 제4 전극 사이에 인가되는 주전압을 측정하도록 구성된, 제1 전압 측정부;
    상기 제1 전극과 상기 제3 전극 사이에 접속되거나 상기 제2 전극과 상기 제4 전극 사이에 접속되며, 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극과 상기 인체 임피던스 사이에 연결된 접촉 저항에 인가되는 접촉 전압을 측정하도록 구성된, 제2 전압 측정부; 및
    상기 정전류와 상기 접촉 전압에 기초하여 상기 접촉 저항을 산출하고, 상기 정전류와 상기 주전압 전압-전류비에 기초하여 상기 인체 임피던스를 산출하며, 상기 접촉 저항에 기초하여 상기 인체 임피던스를 보정하도록 구성된 제어부를 포함하는, 인체 임피던스 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전압 측정부는, 상기 제1 전극과 상기 제3 전극 사이에 접속되어 상기 제1 전극과 상기 인체 임피던스 사이에 연결된 제1 접촉 저항에 인가되는 제1 접촉 전압, 및 상기 제2 전극과 상기 제4 전극 사이에 접속되어 상기 제2 전극과 상기 인체 임피던스 사이에 연결된 제2 접촉 저항에 인가되는 제2 접촉 전압을 모두 측정하도록 더 구성되며,
    상기 제어부는, 상기 정전류와 상기 제1 접촉 전압에 기초하여 상기 제1 접촉 저항을 산출하고, 상기 정전류와 상기 제2 접촉 전압에 기초하여 상기 제2 접촉 저항을 산출하며, 상기 제1 접촉 저항 및 상기 제2 접촉 저항에 기초하여 상기 인체 임피던스를 보정하도록 더 구성된, 인체 임피던스 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극의 출력 전류를 측정하도록 구성된 전류 측정부를 더 포함하는, 인체 임피던스 측정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전류 측정부는,
    상기 제2 전극과 접지단 사이에 접속된 센싱 저항; 및
    상기 제2 전극과 상기 접지단 사이에 접속된 직류 정류기를 더 포함하며,
    상기 센싱 저항에 인가되는 전압에 기초하여 상기 제2 전극의 출력 전류를 측정하도록 더 구성된, 인체 임피던스 측정 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전류 측정부는,
    상기 제2 전극과 상기 직류 정류기 사이에 차례로 접속된 전압 팔로워(Voltage follower) 및 제1 차동 증폭기를 더 포함하는, 인체 임피던스 측정 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전류 측정부가 측정한 상기 제2 전극의 출력 전류가 기준 전류보다 낮을 경우, 상기 제2 전극의 출력 전류가 상기 기준 전류와 같게 되도록 상기 교류 전류원에서 공급하는 상기 정전류를 증가시키도록 더 구성되며,
    상기 기준 전류는, 상기 접촉 저항의 저항값이 0Ω일때의 상기 제2 전극의 출력 전류인, 인체 임피던스 측정 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    기준 전류와 상기 전류 측정부가 측정한 상기 제2 전극의 출력 전류에 기초하여 상기 인체 임피던스를 산출하도록 더 구성되며,
    상기 기준 전류는, 상기 접촉 저항의 저항값이 0Ω일때의 상기 제2 전극의 출력 전류인, 인체 임피던스 측정 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전류 측정부가 측정한 상기 제2 전극의 출력 전류와 상기 제1 전압 측정부가 측정한 상기 주전압의 전압-전류비에 의한 임피던스에 상기 전류 측정부가 측정한 상기 기준 전류와 상기 제2 전극의 출력 전류의 비를 곱하여 상기 인체 임피던스를 산출하도록 더 구성된, 인체 임피던스 측정 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    산출된 상기 접촉 저항 및 상기 보정된 인체 임피던스의 합이 기준 임피던스를 초과하는지 결정하도록 더 구성되며,
    상기 교류 전류원은,
    상기 접촉 저항 및 상기 보정된 인체 임피던스의 합이 상기 기준 임피던스를 초과하는 경우, 상기 제1 전극에 상기 정전류보다 낮은 정전류를 공급하도록 더 구성된, 인체 임피던스 측정 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전압 측정부는,
    상기 제3 전극 및 상기 제4 전극 사이에 인가되는 주전압을 증폭시키도록 구성된 제2 차동 증폭기를 포함하는, 인체 임피던스 측정 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전압 측정부는,
    상기 제1 전극과 상기 제3 전극 사이에 접속되거나 제2 전극과 상기 제4 전극 사이에 접속된 제3 차동 증폭기를 포함하는, 인체 임피던스 측정 장치.
  12. 교류 전류원과 연결된 제1 전극, 상기 제1 전극과 상이한 제2 전극, 상기 제1 전극과 인접하여 위치하고 전압 측정부의 일단과 연결된 제3 전극, 상기 제2 전극과 인접하여 위치하고 상기 전압 측정부의 타단과 연결된 제4 전극, 상기 제1 전극과 상기 제3 전극 사이에 연결되거나 상기 제2 전극과 상기 제4 전극 사이에 연결된 제2 전압 측정부를 포함하는 인체 임피던스 측정 장치에 있어,
    상기 교류 전류원으로부터 상기 제1 전극에 정전류를 공급하는 단계;
    상기 제1 전압 측정부를 이용하여 상기 제3 전극 및 상기 제4 전극 사이에 인가되는 주전압을 측정하는 단계;
    상기 제2 전압 측정부를 이용하여 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극과 상기 인체 임피던스 사이에 연결된 접촉 저항에 인가되는 접촉 전압을 측정하는 단계;
    상기 정전류와 상기 접촉 전압의 전압-전류비에 기초하여 상기 접촉 저항을 산출하는 단계;
    상기 정전류와 상기 주전압의 전압-전류비에 기초하여 상기 인체 임피던스를 산출하는 단계; 및
    상기 접촉 저항에 기초하여 상기 인체 임피던스를 보정하는 단계를 포함하는, 인체 임피던스 측정 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 인체 인피던스를 보정하는 단계는,
    상기 접촉 저항과 상기 인체 임피던스가 비례하는 관계를 이용하여 상기 인체 임피던스를 보정하는 단계인, 인체 임피던스 측정 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 인체 임피던스 측정 장치는, 상기 제2 전극과 연결된 전류 측정부를 더 포함하며,
    상기 방법은,
    상기 제1 전극에 정전류를 공급하는 단계 후, 상기 주전압을 측정하는 단계 전에,
    상기 전류 측정부를 이용하여 상기 제2 전극의 출력 전류를 측정하는 단계를 더 포함하며,
    상기 접촉 저항을 산출하는 단계는, 상기 제2 전극의 출력 전류와 상기 접촉 전압의 전압-전류비에 기초하여 상기 접촉 저항을 산출하는 단계이고,
    상기 인체 임피던스를 산출하는 단계는, 상기 제2 전극의 출력 전류와 상기 주전압의 전압-전류비에 기초하여 상기 인체 임피던스를 산출하는 단계인, 인체 임피던스 측정 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 전극의 출력 전류를 측정하는 단계 후, 상기 주전압을 측정하는 단계 전에,
    상기 제2 전극의 출력 전류가 기준 전류보다 낮을 경우, 상기 제2 전극의 출력 전류가 상기 기준 전류와 같게 되도록 상기 정전류를 증가시키는 단계를 더 포함하며,
    상기 기준 전류는, 상기 접촉 저항의 저항값이 0Ω일때의 상기 제2 전극의 출력 전류인, 인체 임피던스 측정 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 인체 임피던스를 산출하는 단계는,
    기준 전류와 상기 제2 전극의 출력 전류를 이용하여 상기 인체 임피던스를 산출하는 단계이며,
    상기 기준 전류는, 상기 접촉 저항의 저항값이 0Ω일때의 상기 제2 전극의 출력 전류인, 인체 임피던스 측정 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 인체 임피던스를 산출하는 단계는,
    상기 제2 전극의 출력 전류와 상기 주전압의 전압-전류비에 의한 임피던스에 상기 기준 전류와 상기 제2 전극의 출력 전류의 비를 곱하여 상기 인체 임피던스를 산출하는 단계인, 인체 임피던스 측정 방법.
  18. 제12항에 있어서,
    산출된 상기 접촉 저항 및 상기 보정된 인체 임피던스의 합이 기준 임피던스를 초과하는지 결정하는 단계;
    상기 접촉 저항 및 상기 보정된 인체 임피던스의 합이 상기 기준 임피던스를 초과하는 경우, 상기 교류 전류원으로부터 상기 정전류보다 낮은 정전류를 상기 제1 전극에 공급하는 단계를 더 포함하는, 인체 임피던스 측정 방법.
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