KR20200056806A - 체지방 모니터링 겸용의 웨어러블 지방 분해 장치 및 그의 제어방법 - Google Patents

체지방 모니터링 겸용의 웨어러블 지방 분해 장치 및 그의 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 체지방 측정을 통하여 비만상태를 지속적으로 모니터링할 수 있을 뿐만 아니라 비만 상태에 따라 강도를 자동 제어하여 광에너지와 미세 전기자극의 다중 비-침습방식으로 부작용 및 충격 없이 효과적으로 지방을 분해할 수 있으며, 휴대성을 갖는 체지방 모니터링 겸용의 웨어러블 지방 분해 장치 및 그의 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 복수의 조작 버튼과 디스플레이부를 포함하는 컨트롤 박스; 상기 컨트롤 박스에 연결되는 한 쌍의 신체 접촉 부재; 상기 컨트롤 박스 또는 신체 접촉 부재에 구비되어 생체임피던스 측정방식을 통해 체지방을 측정하기 위한 체지방 측정 수단; 상기 신체 접촉 부재에 구비되는 지방 분해 수단; 및 상기 컨트롤 박스에 구비되고, 상기 체지방 측정 수단에 의해 측정된 결과에 기초하여 해당 측정된 결과에 상응하는 출력 에너지로 상기 지방 분해 수단을 자동 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 체지방 모니터링 겸용의 웨어러블 지방 분해 장치가 제공된다.

Description

체지방 모니터링 겸용의 웨어러블 지방 분해 장치 및 그의 제어방법{WEARABLE LIPOLYSIS DEVICE HAVING BODY FAT DISINTEGRATION FUNCTION AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 체지방 모니터링 겸용의 웨어러블 지방 분해 장치 및 그의 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 체지방 측정을 통하여 비만상태를 지속적으로 모니터링할 수 있을 뿐만 아니라 비만 상태에 따라 강도를 자동 제어하여 광에너지와 미세 전기자극의 다중 비-침습방식으로 부작용 및 충격 없이 효과적으로 지방을 분해할 수 있으며, 휴대성을 갖는 체지방 모니터링 겸용의 웨어러블 지방 분해 장치 및 그의 제어 방법에 관한 것이다.
본　발명은 한국산업기술진흥원이 지원하는 풀뿌리기업육성사업으로 수행된 연구결과이다(과제번호: R0006208, 연구과제명: 체지방측정기가 내장된 비만관리 장치 개발 기술)
최근 식생활의 서구화로 인해 비만 인구가 꾸준히 늘어나고 있다. 이는 자신감을 상실하게 하여 사회생활을 위축시키거나 성인병의 가장 큰 원인 중 하나로 대두하고 있는 등 최근 들어 더욱 문제의 심각성이 커지고 있다.
비만증의 원인은 여러 가지가 있겠지만, 가장 큰 영향을 주는 요소는 바로 신체에 과도하게 쌓인 지방이다. 이러한 지방은 비만으로 이어지면서, 간이나 혈관, 혈액에 고이게 되어 지방간, 동맥경화, 고지혈증 등의 증상으로 나타나게 된다.
일반적으로, 피부의 진피와 표피층 아래에는 지방조직이 존재한다. 그리고 지방조직 중 대부분을 차지하는 피하지방은 얕은 지방층과 깊은 지방층으로 나뉘는 데, 이 중에서 깊은 지방층은 복부 허리 둔부 및 대퇴부에서 피하막과 근막 사이에 주로 존재하며 깊은 지방구획을 이루고 있다.
한편, 과도한 지방의 국소 부위 축적으로 인해 피부가 볼록하게 팽창할 경우, 지질이 풍부한 지방층을 제거함으로써 피부의 외관 모습을 개선해 줄 수 있다.
비만개선을 위하여, 칼로리 섭취의 억제 및 운동이 효과적이라고 과학적으로 알려져 있다. 그 외에 그러한 비만을 개선하기 위해 식욕 억제제 및 소화/흡수 억제제, 및 열대사항진제의 복용법이 연구중에 있다. 또한, 그러한 비만을 개선하기 위한 다른 방법으로 다이어트, 워킹, 물리적인 운동, 댄싱, 수영, 사이클링 등도 널리 활용되고 있다. 그렇지만, 그러한 노력만으로 인체의 비만을 개선할 수가 없으며, 외과적인 시술을 통한 비만수술은 필연적으로 출혈과 통증을 수반하므로, 비외과적인 시술을 통한 비만 수술에 대하여 지속적인 연구 및 개발이 필요한 실정이다.
최근에는 고주파신호를 시술부위에 직접 인가하여 그러한 가열을 통해 지방을 분해하거나 제거하는 장치가 개발되어 사용되고 있다.
현재까지 소개된 피하 지방층 또는 지방 조직을 줄이는 비침습적 방법으로는 고주파, 광선 등을 이용하여 피하 지질 과다 세포영역에 열을 가하는 방법이 있다.
이러한 방법에 의해 지방을 분해하는 지방분해장치의 일례로서, 전문가의 시술이 필요하고, 실시간 비만 상태를 확인할 수 없는 한계가 있으며, 몸에 무리를 주지 않으면서 편안한 마음으로 비용의 부담 없이 비만 상태를 확인하고 비만을 방지할 수 있는 기술의 개발이 요구된다.
대한민국 등록특허공보 10-1055334(2011.08.08. 공고) 대한민국 등록특허공보 10-1255836(2013.04.17. 공고) 대한민국 등록특허공보 10-1514389(2015.04.24. 공고) 대한민국 등록특허공보 10-1868061(2018.06.18. 공고) 대한민국 공개특허공보 10-2012-0059078(2012.06.08. 공개)
따라서, 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 체지방 측정을 통하여 비만상태를 지속적으로 모니터링할 수 있어 비만에 대한 건강관리를 실시간 실행할 수 있는 체지방 모니터링 겸용의 웨어러블 지방 분해 장치 및 그의 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 사용자가 착용한 상태에서 비만 상태에 따라 강도를 자동 제어하여 광에너지와 미세 전기자극의 비-침습방식으로 지방을 분해할 수 있고, 이에 따라 부작용 및 충격 없이 효과적으로 비만 관리를 도모할 수 있으며, 휴대성이 뛰어난 체지방 모니터링 겸용의 웨어러블 지방 분해 장치 및 그의 제어 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 본 발명의 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 지방 분해 장치의 제어 방법으로서, 지방 분해 장치에 구성된 체지방 측정 수단의 생체임피던스 측정법을 통해 비만 정도를 포함한 비만관리 인자를 측정하는 비만관리인자 측정 단계; 상기 측정된 측정 결과에 기반하여 해당 측정 결과에 따라 다른 레벨을 갖고 지방 분해를 실행하기 위한 지방분해 제어신호를 자동 생성하는 지방분해 제어신호 생성 단계; 및 상기 생성된 지방분해 제어신호에 따라 지방 분해 장치에 구성된 지방 분해 수단을 통해 지방 분해를 실시간 실행하는 지방분해 실행 단계;를 포함하며, 상기 비만관리인자 측정 단계에서 측정된 결과에 따른 관련정보를 지방 분해 장치 자체 또는 그 지방 분해 장치와 연동되는 연동 애플리케이션이 설치된 사용자 단말장치에 표시되어 모니터링되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 체지방 모니터링 겸용의 웨어러블 지방 분해 장치의 제어 방법이 제공된다.
본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 비만도 측정 단계에서 측정되는 비만관리인자는 체지방, 근육량, 비만도를 포함하고, 상기 지방분해 실행 단계는 광에너지 및 전기 자극을 발생시켜 실행되는 것을 포함하며, 상기 지방분해 제어신호 생성 단계는 상기 비만관리 인자 측정 단계에서 측정된 결과에 기반하여 해당 결과값에 상응하는 광에너지 강도와 EMS 자극 레벨이 실행되기 위한 제어신호를 생성하여 상기 지방분해 실행 단계에서 지방분해 동작을 자동으로 실행하도록 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 광에너지의 강도는 40mW에너지 강도와 3.6J/
Figure pat00001
이고, 상기 EMS 자극 레벨은 5~60Hz의 주파수와 100μs ~ 500μs펄스폭의 범위 내에서 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 복수의 조작 버튼과 디스플레이부를 포함하는 컨트롤 박스; 상기 컨트롤 박스에 연결되는 한 쌍의 신체 접촉 부재; 상기 컨트롤 박스 또는 신체 접촉 부재에 구비되어 생체임피던스 측정방식을 통해 체지방을 측정하기 위한 체지방 측정 수단; 상기 신체 접촉 부재에 구비되는 지방 분해 수단; 및 상기 컨트롤 박스에 구비되고, 상기 체지방 측정 수단에 의해 측정된 결과에 기초하여 해당 측정된 결과에 상응하는 출력 에너지로 상기 지방 분해 수단을 자동 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 체지방 모니터링 겸용의 웨어러블 지방 분해 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 관점에 있어서, 상기 컨트롤 박스는 연동 애플리케이션이 설치된 사용자 단말장치와 통신하기 위한 통신모듈을 더 포함하고, 상기 지방 분해 수단은 광에너지를 출력하는 LED, 및 전기자극을 출력하는 EMS 전기자극 단자를 포함하고, 상기 제어부는 상기 체지방 측정 수단에서 측정된 임피던스 값에 기초하여 체지방과 지방을 분석하고, 분석된 결과값을 통해 체지방, 근육량, 비만도를 분석 계측하도록 이루어지는 체지방 계측부와, 상기 체지방 계측부에서 계측한 결과에 기반하여 상기 LED에서 발생되는 광에너지 출력레벨을 제어하는 광에너지 제어부와, 상기 체지방 계측부에서 계측한 결과에 기반하여 상기 EMS 전기자극 단자에서 발생되는 전기자극 출력레벨을 제어하는 전기자극 제어부와, 상기 체지방 계측부에서 계측된 결과에 따른 총체액량(TBW: Total body water), 제지방체중(FFM: fat-free mass), 지방량(FM: fat mass), 체지방(BF: Body fat)의 데이터 값을 수치화 및 이미지화하여 표시하도록 이루어지는 관련정보 표시부, 및 상기 사용자 단말장치와 연동되도록 제어하는 외부기기 연동부를 포함하고, 상기 전기자극 제어부는 5~60Hz의 주파수와 100μs ~ 500μs 펄스폭의 범위 내에서 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 체지방 모니터링 겸용의 웨어러블 지방 분해 장치 및 그의 제어 방법에 의하면 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 본 발명은 실시간 체지방 측정을 통하여 비만상태를 모니터링할 수 있어 비만에 대한 건강관리를 지속적으로 행할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 본 발명은 모니터링된 결과에 기반하여 사용자의 비만 상태에 따라 지방분해를 위한 작용 인자(들)의 강도를 자동 제어하여 지방 분해를 실행하도록 함으로써 지방 분해 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
셋째, 본 발명은 지방 분해를 위한 인자로서 광에너지와 미세 전기자극의 다중 비-침습방식을 이용함으로써 부작용과 충격이 없고, 효율적으로 지방분해를 실행할 수 있는 효과가 있다.
넷째, 본 발명은 콤팩트하게 제작될 수 있어 휴대성이 뛰어나 언제 어디서든 사용할 수 있고, 적은 비용으로 사용자 스스로 비만을 관리할 수 있어 제품 경쟁력을 확보할 수 있는 효과가 있다.
다섯째, 본 발명은 사용자 단말장치에 마련되는 연동 애플리케이션과 연동되도록 하여 비만 관리와 완화를 효율적으로 행할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 체지방 모니터링 겸용의 웨어러블 지방 분해 장치의 제어 방법을 나타내는 플로차트이다.
도 2는 본 발명에 따른 체지방 모니터링 겸용의 웨어러블 지방 분해 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 체지방 모니터링 겸용의 웨어러블 지방 분해 장치의 컨트롤 박스에 구성되는 제어부의 구성을 블록화하여 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 체지방 모니터링 겸용의 웨어러블 지방 분해 장치를 구성하는 제어부의 전기자극 제어부에 의한 EMS 출력에 대한 예시를 나타내는 블록 다이아그램이다.
도 5는 본 발명에 따른 체지방 모니터링 겸용의 웨어러블 지방 분해 장치를 구성하는 제어부의 관련정보 표시부에 의해 생성되는 관련정보가 스마트폰에 표시되는 예시를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 체지방 모니터링 겸용의 웨어러블 지방 분해 장치를 구성하는 사용자 단말장치의 연동 애플리케이션에서 실행되는 관련 콘텐츠들에 대한 예시 화면이다.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 체지방 모니터링 겸용의 웨어러블 지방 분해 장치 및 그의 제어 방법을 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 체지방 모니터링 겸용의 웨어러블 지방 분해 장치의 제어 방법에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 체지방 모니터링 겸용의 웨어러블 지방 분해 장치의 제어 방법을 나타내는 플로차트이다.
본 발명에 따른 체지방 모니터링 겸용의 웨어러블 지방 분해 장치의 제어 방법은, 사용자 착용하는 웨어러블 지방 분해 장치의 제어 방법으로서, 도 1에 나타낸 바와 같이, 지방 분해 장치에 구성된 체지방 측정 수단의 생체임피던스 측정법을 통해 비만 정도를 포함한 비만관리 인자를 측정하는 비만관리인자 측정 단계(S100); 상기 비만관리인자 측정 단계(S100)에서 측정된 측정 결과에 기반하여 미리 설정된 지방분해 제어신호를 자동 생성하는 지방분해 제어신호 생성 단계(S200); 및 상기 지방분해 제어신호 생성 단계(S200)에서 생성된 지방분해 제어신호에 따라 지방 분해 장치에 구성된 지방 분해 수단을 통해 지방 분해를 실시간 실행하는 지방분해 실행 단계(S300);를 포함한다.
상기 비만도 측정 단계(S100)는 생체임피던스 측정(생체전기저항 분석법)을 실행할 수 있도록 구성되는 체지방 측정 수단을 통하여 이루어질 수 있는데, 측정된 임피던스 값에 기초하여 체지방과 지방을 분석하고, 그 분석된 결괏값을 통해 체지방, 근육량, 비만도 등을 분석 계측하게 된다.
예를 들면, 상기 비만관리인자 측정 단계(S100)는 예를 들어 1선식 4개의 측정 전극단자가 컨트롤 장치 또는 신체에 부착되는 패드에 마련되어, 한쪽에서는 측정 신호(예를 들면, 64KHz의 정현파 정전류)를 전송하고, 다른 한쪽에서는 들어오는 신호를 감지함으로써 체지방을 포함한 비만관리 인자를 측정할 수 있도록 이루어질 수 있다.
다음으로, 상기 지방분해 제어신호 생성 단계(S200)는 상기 비만관리 인자 측정 단계(S100)에서 측정된 결과에 기반하여 미리 설정된 기준값에 따라 지방 분해 수단에서 출력될 에너지(또는 파워)를 결정하는 제어신호를 자동 생성하도록 이루어진다.
본 발명에서 상기 지방 분해 수단은 광 에너지를 이용한 지방 분해와 EMS(Electronic Muscle Stimulation)를 이용한 근육 자극을 실행할 수 있는 구성부들이 포함되어 비침습적 방식으로 지방 분해를 실행하게 되는데, 이때 상기 지방분해 제어신호 생성 단계(S200)는 광에너지량 및 EMS 자극 레벨을 측정된 결과값에 따라 해당 결과값에 상응하는 광에너지량과 EMS 자극 레벨이 실행되기 위한 제어신호를 생성하여 상기 지방분해 실행 단계(S300)에서 지방 분해 수단을 통해 지방분해를 실행하게 된다.
상기 지방분해 실행 단계(S300)에서 지방 분해 수단에 의한 지방 분해에 있어, 광에 의한 지방 분해는 피하조직에 있어 수분과 헤모글로빈 성분에 의해 흡수율이 적어 윈도우(윈도우 효과: 광이 피부의 2~5mm 깊이까지 투과하는 것) 특성을 나타내며, 생화학적 메커니즘에 의해 지방을 분해하는 가장 효율적인 파장인 660nm 광을 이용하여 지방층까지 충분히 도달하도록 하여 지방을 분해하게 된다.
또한, 광에 의한 지방분해는 피하 지방층에 충분한 에너지(강도10mW, 에너지 량 3.6J/
Figure pat00002
)을 유지하면서 도달되도록 하는데, 이를 위해서는 피부(표피와 진피 층: 평균 2~3mm)를 투과하는 에너지 강도와 에너지량이 필요하며, 이 에너지 강도는 약 40mW에너지 강도와 3.6J/
Figure pat00003
의 에너지량으로 한다.
이러한 광 에너지를 이용한 지방 융해는 100Hz 이하의 미세 전류를 이용하여 몸을 움직일 때 뇌에서 근육으로 하달되는 전기적 신호 명령과 유사한 형태로 근육을 자극 또는 직접적으로 활성화 시켜 근육을 수축, 이완을 통한 근 두께의 증가와 칼로리 소모를 발생시키게 된다.
또한, 상기 EMS 자극은 근육의 효과적인 자극과 분해된 지방의 순환과 배출을 위하여 5~60Hz의 주파수와 100μs ~ 500μs펄스폭을 갖도록 하는 것이 바람직하며, 근육 및 지방의 상태에 따라 다양한 형태로 자극을 유지해 줌과 동시에 융해된 지방을 배출 할 수 있도록 이루어진다.
이와 같이 본 발명의 지방 분해 장치의 제어 방법은, 비만관리인자를 측정하고, 그 측정된 결과에 따른 광에너지와 EMS 자극을 결정하여, 광 에너지를 이용한 지방 융해뿐만 아니라 EMS 자극을 통한 근육 운동효과 및 림프 순환 활성화를 극대화함으로써 동일 기간에 가장 효율적인 지방 분해가 이루어지도록 할 수 있다.
다시 말해서, 본 발명의 지방 분해 장치의 제어 방법은, 지방의 양이 심할수록 지방 분해에 효과적인 광 에너지를 증가시켜 지방을 연소에 집중시켜 주고, 지방량이 줄어들수록 광 에너지를 감소시킴과 동시에 전기자극을 증가시켜 근육형성에 집중시켜 줌으로써 자동적이며 단계적인 비만 관리가 가능하도록 한다.
또한, 본 발명은 상기 비만도 측정 단계(S100)에서 측정된 결과에 기반하여, 지방 분해 장치에 구성된 디스플레이부에 비만 관리 정보, 예를 들면 비만도(과체중, 비만I, 비만II, 비만III 등), 체지방, 근육량 등을 표시하거나, 및/또는 근거리 통신모듈이 구성된 지방 분해 장치와 사용자 단말장치(예를 들면, 스마트폰 등) 사용자 단말장치와 연동되어 그 사용자 단말장치에 마련된 연동 애플리케이션을 통해 비만 관리 정보가 표시되어 모니터링할 수 있도록 이루어지는 모니터링 단계(S110)를 더 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 지방 분해 장치는 모니터링을 통해 비만관리인자(들)을 직관적으로 확인할 수 있어 비만관리를 실질적이고 효율적으로 도모할 수 있도록 한다.
상기에서 언급한 사용자 단말장치는 스마트폰에 한정되는 것은 아니며, 통신 기능 및 디스플레이 기능을 포함하는 장치라면 어떠한 장치나 기기라도 적용될 수 있다.
예를 들면, 상기 사용자 단말장치는 스마트폰(smartphone)을 비롯하여 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 전화기(mobile phone), 화상전화기, 전자북 리더기(e-book reader), 데스크톱 PC(desktop personal computer), 랩톱 PC(laptop personal computer), 넷북 컴퓨터(netbook computer), PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 카메라(camera), 또는 웨어러블장치(wearable device)(예: 전자 안경과 같은 head-mounteddevice(HMD), 전자 의복, 전자 팔찌, 전자 목걸이, 전자 앱세서리(appcessory), 전자 문신, 또는 스마트 와치(smartwatch))중 적어도 하나가 이용될 수 있다.
또한, 상기 지방 분해 장치와 사용자 단말장치 간의 통신은, 비콘(Beacon), BLE(Bluetooth Low Energy), 블루투스(Bluetooth), Zigbee, UWB(Ultra-WideBand), ANT, Wi-fi 등, PAN(Personal Area Network) 방식의 다양한 근거리 통신 기술들이 적용될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 체지방 모니터링 겸용의 웨어러블 지방 분해 장치에 대하여 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다. 도 2는 본 발명에 따른 체지방 모니터링 겸용의 웨어러블 지방 분해 장치의 구성을 나타내는 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 체지방 모니터링 겸용의 웨어러블 지방 분해 장치의 컨트롤 박스에 구성되는 제어부의 구성을 블록화하여 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 체지방 모니터링 겸용의 웨어러블 지방 분해 장치는, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 복수의 조작 버튼(110)과 디스플레이부(120) 및 통신모듈(미도시)이 구성되는 컨트롤 박스(100); 상기 컨트롤 박스(100)에 연결되는 한 쌍의 신체 접촉 부재(200); 상기 컨트롤 박스(100) 또는 신체 접촉 부재(200)에 구비되어 생체임피던스 측정방식을 통해 체지방을 측정하기 위한 체지방 측정 수단; 상기 신체 접촉 부재(200)에 구비되는 지방 분해 수단; 및 상기 컨트롤 박스(100)에 구비되고, 상기 체지방 측정 수단에 의해 측정된 결과에 기초하여 해당 측정된 결과에 상응하는 출력 에너지로 상기 지방 분해 수단을 자동 제어하는 제어부(마이콤(microcomputer) 또는 중앙처리장치(CPU))(300);를 포함한다.
상기 컨트롤 박스(100)는 휴대하기 용이하고, 상기한 구성부들이 내부에 구비될 수 있는 사이즈와 형태로 구성될 수 있다.
상기 컨트롤 박스(100)에 구비되는 조작 버튼(110)은 기본적으로 온/오프 버튼과, 제어상황을 선택하기 위한 제어선택버튼과, 지방 분해 수단의 출력 에너지를 수동 조절할 수 있는 출력량 조절버튼 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 컨트롤 박스(100)의 통신모듈은 생략될 수 있으나, 후술하는 사용자가 휴대하는 사용자 단말장치와 통신하기 위하여 근거리 통신모듈로 구성되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 근거리 통신모듈은 비콘(Beacon), BLE(Bluetooth Low Energy), 블루투스(Bluetooth), Zigbee, UWB(Ultra-WideBand), ANT, Wi-fi 등, PAN(Personal Area Network) 방식의 다양한 근거리 통신 기술을 갖는 모듈로 구성될 수 있다.
또한, 상기 컨트롤 박스(100)에는 제어상황별로 발광색이 달리 표시하도록 구성되는 다색 광원(130)을 더 포함할 수 있다.
계속해서, 상기 신체 접촉 부재(200)는 소정 재질로 이루어지고, 아래에서 설명되는 지방 분해 수단을 구성하는 광에너지 출력수단으로서 LED, 및 전기자극 출력수단으로서 EMS 단자를 구비할 수 있는 플렉시블한 패드 형태로 구성된다.
여기에서, 패드의 재질은 신체 피부에 접촉하더라도 피부 문제를 발생시키지 않고, 인체에 무해한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 신체 접촉 부재(200)로서의 패드에는 후술할 체지방 측정 수단으로서 1선식 4개의 측정 전극 단자가 구성될 수 있으며, 이때 패드 각각에 구성되게 된다.
이러한 신체 접촉 부재(200)는 벨크로 띠 등의 고정 수단으로 신체에 고정시켜서 사용된다.
다음으로, 상기 체지방 측정 수단은 생체임피던스 측정(생체전기저항 분석법)을 실행할 수 있도록 컨트롤 박스(100) 또는 신체 접촉 부재(200)에 구비되는 1선식 4개의 측정 전극 단자로 구성된다.
계속해서, 상기 지방 분해 수단은 상기 신체 접촉 부재(200)의 일측에 구비되어 소정 크기의 광에너지를 출력하여 광에 의해 지방을 분해하는 하나 이상의 LED(410), 및 상기 신체 접촉 부재(200)의 타측에 구비되어 전기자극을 통해 근육을 자극, 즉 근육을 수축 완화하기 위한 하나 이상의 EMS 전기자극 단자(420)를 포함한다.
상기 LED(410)는 광에 의하여 지방을 분해하도록 하는 것으로, 피하조직에 있어 수분과 헤모글로빈 성분에 의해 흡수율이 적어 윈도우(윈도우 효과: 광이 피부의 2~5mm 깊이까지 투과하는 것) 특성을 나타내며, 생화학적 메커니즘에 의해 지방을 분해하는 가장 효율적인 파장인 660nm 광을 발생시켜 지방층까지 충분히 도달하도록 하여 지방을 분해하게 된다.
상기 EMS 전기자극 단자(420)는 아래 제어부(300)를 전기자극 제어부를 통하여 소정 주파수와 펄스폭을 갖는 전기자극을 주게 되는데, 근육 및 지방의 상태에 따라 다양한 형태로 자극을 유지해 줌과 동시에 융해된 지방을 배출할 수 있도록 이루어진다.
상기한 EMS 전기자극 단자(420)는 예를 들면 신체 접촉 부재(200)인 패드의 양측 중심에 배치되고, LED(420)는 그 EMS 전기자극 단자(420)를 중심으로 방사형으로 배치될 수 있다.
다음으로, 상기 제어부(300)는 크게 체지방 계측부(310)와, 광에너지 제어부(320)와, 전기자극 제어부(330)와, 관련정보 표시부(340), 및 외부기기 연동부(350)(외부기기인 사용자 단말장치와 통신하기 위한 경우)를 포함한다.
상기 체지방 계측부(310)는 체지방 측정 수단에서 측정된 임피던스 값에 기초하여 체지방과 지방을 분석하고, 그 분석된 결과값을 통해 체지방, 근육량, 비만도 등을 분석 계측하도록 이루어진다.
상기 광에너지 제어부(320)는 상기 체지방 계측부(310)에서 계측한 결과에 기반하여 미리 설정된 기준값에 따라 상기 LED(410)에서 발생되는 광에너지 출력레벨(또는 파워)을 결정하는 제어신호를 자동 생성하여 제어하도록 이루어진다.
이러한 광에너지 제어부(320)는 LED(410)에서 출력되는 광에너지 출력레벨과 관련하여, 피하 지방층에 충분한 에너지(강도10mW, 에너지량 3.6J/
Figure pat00004
)를 유지하면서 도달되도록 피부(표피와 진피 층: 평균 2~3mm)를 투과하는데 필요한 에너지 강도와 에너지량으로 제어하며, 이 에너지 강도는 약 40mW에너지 강도와 3.6J/
Figure pat00005
의 에너지량을 기본으로 한다. 이러한 광 에너지를 이용한 지방 융해는 100Hz 이하의 미세 전류를 이용하여 몸을 움직일 때 뇌에서 근육으로 하달되는 전기적 신호 명령과 유사한 형태로 근육을 자극 또는 직접적으로 활성화 시켜 근육을 수축, 이완을 통한 근 두께의 증가와 칼로리 소모를 발생시키게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 체지방 모니터링 겸용의 웨어러블 지방 분해 장치를 구성하는 제어부의 전기자극 제어부에 의한 EMS 출력에 대한 예시를 나타내는 블록 다이아그램이다.
상기 전기자극 제어부(330)는 상기 체지방 계측부(310)에서 계측한 결과에 기반하여 미리 설정된 기준값에 따라 상기 EMS 전기자극 단자(420)에서 발생되는 출력레벨(또는 파워)을 결정하는 제어신호를 자동 생성하여 제어하도록 이루어진다.
상기 전기자극 제어부(330)는 근육의 효과적인 자극과 분해된 지방의 순환과 배출을 위하여 5~60Hz의 주파수와 100μs ~ 500μs펄스폭을 갖도록 하는 것이 바람직하며, 근육 및 지방의 상태에 따라 다양한 형태로 자극을 유지해 줌과 동시에 융해된 지방을 배출할 수 있도록 한다.
예를 들면, 상기 전기자극 제어부(330)는 패드(신체 접촉 부재(200))에서 출력되는 출력레벨에 있어 상기 체지방 계측부(310)에서 계측한 결과에 따라 전압이 단계별로 공급하도록 하여 근수축 모드와 순환 배출 모드로 일정 시간 50Hz(맥동 시간: 300uS)를 발생시켜 근수축을 유지하도록 하며, 5Hz(맥동시간: 500uS)로 변환시켜 림프 흐름을 통해 순환 배출되도록 하는 충분한 전압과 전류가 유지되도록 이루어진다.
다음으로, 상기 제어부(300)의 관련정보 표시부(330)는 체지방 측정 수단에서 측정된 결과에 기초하여 관련 정보를 컨트롤 박스(100)의 디스플레이부(120)나, 상기 제어부(300)의 외부기기 연동부(350)에 의해 연동되는 사용자 단말장치(500)에 표시되도록 이루어진다.
도 5는 본 발명에 따른 체지방 모니터링 겸용의 웨어러블 지방 분해 장치를 구성하는 제어부의 관련정보 표시부에 의해 생성되는 관련정보가 스마트폰에 표시되는 예시를 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 체지방 모니터링 겸용의 웨어러블 지방 분해 장치를 구성하는 사용자 단말장치의 연동 애플리케이션에서 실행되는 관련 콘텐츠들에 대한 예시 화면이다.
상기 관련정보 표시부(330)는 상기 체지방 측정 수단에서 입력된 저항값의 신호를 바탕으로 처리된 총체액량(TBW: Total body water), 제지방체중(FFM: fat-free mass), 지방량(FM: fat mass), 체지방(BF: Body fat)의 데이터 값을 수치화 및 이미지화하여 직관적으로 쉽게 확인할 수 있게 표시하도록 이루어진다.
예를 들면, 근육량 또한 기초대사량(기본 에너지 소모량), 비만도와 매우 밀접한 연관이 있어 남녀 표준 근육량을 고려하여 표준 이하, 표준, 표준이상으로 구분하여 인체에 필요한 근육량을 표시하도록 이루어질 수 있다.
또한, 연동되는 스마트폰과 같은 사용자 단말장치(500)에 설치되는 연동 애플리케이션을 통하여 체지방 측정을 진행하기 위해 기본 데이터(성별, 나이, 체중, 신장 등)를 입력과 측정 수칙, 측정 중, 측정 결과값, 결과분석, 결과 비교 등 단계적으로 설정할 수 있도록 이루어질 수 있다.
그리고 측정 및 분석이 완료된 후 연동 애플리케이션의 안내 메시지에 의해 컨트롤박스(100)에 구비되는 실행 버튼을 조작하게 되면, 제어부(300)에서는 분석 계측된 값에 따라 광출력 및 EMS 강도가 자동 선택되어 지방 분해 동작을 실행하게 된다.
또한, 상기 관련정보 표시부(340)는 관련 정보에 대하여 사용자가 설정한 기간의 과거부터 현재까지의 이력에 대한 콘텐츠를 표시하도록 하는 것을 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 측정된 결과에 기반하여, 지방 분해 장치에 구성된 디스플레이부나 스마트폰과 같은 사용자 단말장치를 통해 비만 관리 정보(관련 정보), 예를 들면 비만도(과체중, 비만I, 비만II, 비만III 등), 체지방, 근육량 등을 확인하여 모니터링할 수 있어 실질적이고 효율적으로 비만 관리를 도모할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 체지방 모니터링 겸용의 웨어러블 지방 분해 장치 및 그의 제어 방법에 의하면, 실시간 체지방 측정을 통하여 비만상태를 모니터링할 수 있어 비만에 대한 건강관리를 지속적으로 행할 수 있으며, 모니터링된 결과에 기반하여 사용자의 비만 상태에 따라 지방분해를 위한 작용 인자(들)의 강도를 자동 제어하여 지방 분해를 실행하도록 함으로써 지방 분해 효율성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 지방 분해를 위한 인자로서 광에너지와 미세 전기자극의 다중 비-침습방식을 이용함으로써 부작용과 충격이 없고, 효율적으로 지방분해를 실행할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 콤팩트하게 제작될 수 있어 휴대성이 뛰어나 언제 어디서든 사용할 수 있고, 적은 비용으로 사용자 스스로 비만을 관리할 수 있으며, 사용자 단말장치의 연동 애플리케이션과 연동시켜 비만 관리와 완화를 효율적으로 행할 수 있도록 하는 이점이 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 컨트롤 박스
110: 조작 버튼
120: 디스플레이부
130: 다색 광원
200: 신체 접촉 부재(패드)
300: 제어부
310: 체지방 계측부
320: 광에너지 제어부
330: 전기자극 제어부
340: 관련정보 표시부
350: 외부기기 연동부
410: LED
420: EMS 전기자극 단자
500: 사용자 단말장치(스마트폰)
S100: 비만관리인자 측정 단계
S110: 모니터링 단계
S200: 지방분해 제어신호 생성 단계
S300: 지방분해 실행 단계

Claims (5)

  1. 지방 분해 장치의 제어 방법으로서,
    지방 분해 장치에 구성된 체지방 측정 수단의 생체임피던스 측정법을 통해 비만 정도를 포함한 비만관리 인자를 측정하는 비만관리인자 측정 단계;
    상기 측정된 측정 결과에 기반하여 해당 측정 결과에 따라 다른 레벨을 갖고 지방 분해를 실행하기 위한 지방분해 제어신호를 자동 생성하는 지방분해 제어신호 생성 단계; 및
    상기 생성된 지방분해 제어신호에 따라 지방 분해 장치에 구성된 지방 분해 수단을 통해 지방 분해를 실시간 실행하는 지방분해 실행 단계;를 포함하며,
    상기 비만관리인자 측정 단계에서 측정된 결과에 따른 관련정보를 지방 분해 장치 자체 또는 그 지방 분해 장치와 연동되는 연동 애플리케이션이 설치된 사용자 단말장치에 표시되어 모니터링되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는
    체지방 모니터링 겸용의 웨어러블 지방 분해 장치의 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비만도 측정 단계에서 측정되는 비만관리인자는 체지방, 근육량, 비만도를 포함하고,
    상기 지방분해 실행 단계는 광에너지 및 전기 자극을 발생시켜 실행되는 것을 포함하며,
    상기 지방분해 제어신호 생성 단계는 상기 비만관리 인자 측정 단계에서 측정된 결과에 기반하여 해당 결과값에 상응하는 광에너지 강도와 EMS 자극 레벨이 실행되기 위한 제어신호를 생성하여 상기 지방분해 실행 단계에서 지방분해 동작을 자동으로 실행하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는
    체지방 모니터링 겸용의 웨어러블 지방 분해 장치의 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광에너지의 강도는 40mW에너지 강도와 3.6J/
    Figure pat00006
    이고,
    상기 EMS 자극 레벨은 5~60Hz의 주파수와 100μs ~ 500μs펄스폭의 범위 내에서 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는
    체지방 모니터링 겸용의 웨어러블 지방 분해 장치의 제어 방법.
  4. 복수의 조작 버튼과 디스플레이부를 포함하는 컨트롤 박스;
    상기 컨트롤 박스에 연결되는 한 쌍의 신체 접촉 부재;
    상기 컨트롤 박스 또는 신체 접촉 부재에 구비되어 생체임피던스 측정방식을 통해 체지방을 측정하기 위한 체지방 측정 수단;
    상기 신체 접촉 부재에 구비되는 지방 분해 수단; 및
    상기 컨트롤 박스에 구비되고, 상기 체지방 측정 수단에 의해 측정된 결과에 기초하여 해당 측정된 결과에 상응하는 출력 에너지로 상기 지방 분해 수단을 자동 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는
    체지방 모니터링 겸용의 웨어러블 지방 분해 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤 박스는 연동 애플리케이션이 설치된 사용자 단말장치와 통신하기 위한 통신모듈을 더 포함하고,
    상기 지방 분해 수단은 광에너지를 출력하는 LED, 및 전기자극을 출력하는 EMS 전기자극 단자를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 체지방 측정 수단에서 측정된 임피던스 값에 기초하여 체지방과 지방을 분석하고, 분석된 결과값을 통해 체지방, 근육량, 비만도를 분석 계측하도록 이루어지는 체지방 계측부와, 상기 체지방 계측부에서 계측한 결과에 기반하여 상기 LED에서 발생되는 광에너지 출력레벨을 제어하는 광에너지 제어부와, 상기 체지방 계측부에서 계측한 결과에 기반하여 상기 EMS 전기자극 단자에서 발생되는 전기자극 출력레벨을 제어하는 전기자극 제어부와, 상기 체지방 계측부에서 계측된 결과에 따른 총체액량(TBW: Total body water), 제지방체중(FFM: fat-free mass), 지방량(FM: fat mass), 체지방(BF: Body fat)의 데이터 값을 수치화 및 이미지화하여 표시하도록 이루어지는 관련정보 표시부, 및 상기 사용자 단말장치와 연동되도록 제어하는 외부기기 연동부를 포함하고,
    상기 전기자극 제어부는 5~60Hz의 주파수와 100μs ~ 500μs 펄스폭의 범위 내에서 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는
    체지방 모니터링 겸용의 웨어러블 지방 분해 장치.
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