KR20210035714A - 초음파를 이용한 사용자 맞춤형 지방분해 장치 - Google Patents

Abstract

초음파를 이용한 사용자 맞춤형 지방분해 장치가 개시된다. 초음파를 이용한 사용자 맞춤형 지방분해 장치는, 벨트 형상으로 사용자의 신체에 접촉 가능한 조사 가능한 본체, 본체로 전력을 공급하는 전원부, 본체에서 착탈되면서 위치가 조절되며, 파장이 서로 다른 제1광을 순차적으로 스위칭하면서 사용자의 신체로 조사하는 하나의 광원과, 광원으로부터 순차적으로 멀어지도록 배치되어 각각 사용자의 신체로부터 반사 및 확산되는 광신호를 측정하는 복수의 광센서를 포함하는 측정부, 본체에 구비되며, 설정된 출력파워를 갖는 제2광을 조사하는 복수의 조사부, 본체에 구비되며, 사용자의 피부에 초음파를 가하는 소노포레시스부 및 복수의 광센서 각각에 의해 측정된 광신호에 기반하여 사용자의 신체정보를 산출하고, 제2광의 출력파워를 결정하고, 소노포레시스부의 전압을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

초음파를 이용한 사용자 맞춤형 지방분해 장치{PERSONALIZED FAT REDUCTION DEVICE USING ULTRASONIC WAVE}

본 발명은 초음파를 이용한 사용자 맞춤형 지방분해 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 근적외선을 이용하여 사용자의 신체정보를 측정하고, 이를 피드백하여 사용자의 복부 등에서 지방을 분해하는 초음파를 이용한 사용자 맞춤형 지방분해 장치에 관한 것이다.

근적외선은 빛의 스펙트럼에서 적색 바깥쪽에 위치한 적외선의 일종으로, 가시광선이나 자외선에 비해 강한 열작용 특성을 가져 근육이나 관절 등의 치료목적으로 사용되고 있다.

이러한 근적외선은 피부로 침투하는 침투깊이가 크고 세포 내 미토콘드리아의 활동을 촉진하는 것으로 알려져 있다. 최근 나사(NASA)에서는 근적외선이 피부질환, 뇌종양, 심혈관계질환, 암, 화상 등의 치료에 효과가 있다는 것을 발표하였다.

근적외선은 인체에 무해한 저출력 광을 이용하여 상처치료, 탈모 완화, 피부 주름 개선, 통증완화, 지방 감소 등의 치료 목적으로 활용하고 있는데, 이를 광바이오 변조 치료라 한다.

광바이오 변조 치료 기술 중 지방 분해에 효과가 있는 파장대의 광을 조사하여 신체의 피하지방 또는 내장지방을 제거하는데 이용되는 다이어트 목적의 장치가 개발되고 있다.

그러나 종래 광을 조사하여 지방을 분해하는 장치의 경우 일률적인 파장과 출력세기를 갖는 광을 조사하여 사용자 별로 서로 다른 신체 특성이나 피부톤을 고려하지 못하는 문제점이 있다.

관련 기술로 본 출원인이 출원한 대한민국 등록특허 제10-1706850호에서는 체지방 측정 장치 및 방법이 개시되며, 근적외선 대역의 광원을 이용하여 피하지방의 지방 두께를 측정하는 장치에 대하여 기술하고 있다.

또한, 본 출원인이 출원한 대한민국 등록특허 제10-1932071호에서는 신진대사 모니터링 기반 체지방 분해 장치가 개시되며, 체성분 측정용 광을 수신하여 피하지방의 두께 및 체성분 분석을 수행한 후 신진대사 모니터링 정보를 생성하여 신진대사 모니터링 정보에 따라 체지방분해용 광원의 파장별 세기를 조절하는 기술이 개시된다.

그러나 위 등록특허들은 사용자의 피부톤에 따른 광의 흡수 또는 반사를 고려하지 못하고 있다. 예컨대, 피부톤이 어두운 사용자는 광의 흡수율이 높으나 피부톤이 밝은 사용자의 광의 흡수율이 상대적으로 낮다. 이는 피부톤이 밝은 사용자의 경우 동일한 출력세기를 갖는 광을 조사하더라도 달성하고자 하는 효과가 낮다는 것을 의미한다. 또한, 생리학적인 피부상태에 따라 유효한 파장 선정을 위한 메커니즘을 제공하지 못하고 있다. 예컨대, 피하지방이 두꺼운 경우, 신진대사와 관련된 혈류량을 증대시키는 파장이 선정되면, 두꺼운 피하지방으로 인하여 그 파장이 인체 깊숙이 침투되지 못하여 효과가 감소하거나 미미해지므로, 생리학적인 피부정보를 기반으로 이를 해결하기 위한 방안이 요구된다.

대한민국 등록특허 제10-1706850호(등록일:2017.02.08.) 대한민국 등록특허 제10-1932071호(등록일:2018.12.18.) 대한민국 등록특허 제10-1772886호(등록일:2017.08.24.)

위와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명의 목적은 사용자의 신체정보, 특히 피부톤에 관한 정보를 피드백 가능한 사용자 맞춤별 지방분해 장치를 제공하는 것이다.

또한, 사용자의 신체정보에 대응하여 약품용액이나 전기적 자극 또는 초음파를 사용자의 신체로 가하여 지방분해 효과와 관리 효과를 높일 수 있는 사용자 맞춤별 지방분해 장치를 제공하는 것이다.

또한, 사용자의 신체정보 측정 및 정보처리 시간을 단축하여 실시간 측정과 피드백이 용이한 사용자 맞춤별 지방분해 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 초음파를 이용한 사용자 맞춤형 지방분해 장치가 개시된다.

본 발명의 실시예에 따른 초음파를 이용한 사용자 맞춤형 지방분해 장치는, 벨트 형상으로 사용자의 신체에 접촉 가능한 조사 가능한 본체, 상기 본체로 전력을 공급하는 전원부, 상기 본체에서 착탈되면서 위치가 조절되며, 파장이 서로 다른 제1광을 순차적으로 스위칭하면서 상기 사용자의 신체로 조사하는 하나의 광원과, 상기 광원으로부터 순차적으로 멀어지도록 배치되어 각각 상기 사용자의 신체로부터 반사 및 확산되는 광신호를 측정하는 복수의 광센서를 포함하는 측정부, 상기 본체에 구비되며, 설정된 출력파워를 갖는 제2광을 조사하는 복수의 조사부, 상기 본체에 구비되며, 상기 사용자의 피부에 초음파를 가하는 소노포레시스부 및 상기 복수의 광센서 각각에 의해 측정된 상기 광신호에 기반하여 상기 사용자의 신체정보를 산출하고, 상기 제2광의 출력파워를 결정하고, 상기 소노포레시스부의 전압을 제어하는 제어부를 포함한다.

상기 소노포레시스부는, 공급된 전력의 전압을 변환하는 변환기, 상기 변환기로부터 변환된 전압에 따라 초음파를 발생시키는 트랜스듀서 및 상기 트랜스듀서에서 발생된 초음파를 상기 사용자의 피부로 조사하는 복수의 채널을 포함하되, 상기 복수의 채널은 상기 측정부 또는 상기 조사부와 근접하도록 배치된다.

상기 초음파를 이용한 사용자 맞춤형 지방분해 장치는, 약품용액을 저장하는 앰플저장소 및 상기 본체의 내면에서 상기 약품용액을 분사하는 다수의 분사노즐을 포함하는 분사부를 더 포함하되, 상기 복수의 채널은 상기 분사노즐과 근접하도록 배치되고, 상기 소노포레시스부는 상기 약품용액의 흡수도를 높이기 위하여, 상기 약품용액의 분사 시 상기 피부로 초음파를 가한다.

상기 신체정보는 상기 사용자의 피부톤, 지방파라미터 및 신진대사파라미터를 포함하고, 상기 제어부는 상기 광원과 상기 복수의 센서 각각 간의 거리에 따른 상기 복수의 센서 각각에서 측정된 상기 광신호의 진폭 값의 기울기를 미리 지정된 기울기의 범위와 비교하여 상기 사용자의 피부톤이 밝은 정도를 계산하고, 상기 사용자의 피부톤이 밝은 정도를 기반으로 상기 제2광의 출력파워를 결정한다.

본 발명의 일실시예에 따르면 사용자의 신체정보를 피드백하여 사용자 맞춤별 지방 분해 효과를 달성할 수 있다.

또한, 사용자의 피부톤을 고려하여 지방 분해 효과를 증대시킬 수 있다.

또한, 약품용액, 전위차 또는 초음파를 사용자의 신체로 가하여 지방 분해 효과를 높일 수 있다.

또한, 사용자의 신체정보의 측정과 정보처리 시간을 단축하여 실시간 측정이 용이한 장점이 있다.

또한, 사용자의 신체 위치에 따라 제2광, 약품용액, 전위차 또는 초음파의 정도를 조절하여 지방 분해의 최적화를 꾀할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파를 이용한 사용자 맞춤형 지방분해 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파를 이용한 사용자 맞춤형 지방분해 장치를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 측정부의 탈부착 동작을 나타낸 동작상태도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정부를 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 정보산출모듈에서 신체정보를 산출하는데 이용 가능한 데이터를 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 정보산출모듈에서 피부톤을 산출하는데 이용 가능한 데이터를 나타낸 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 출력조절모듈에서 피부톤에 따른 출력파워의 조절을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온토포레시스부가 적용된 사용자 맞춤형 지방분해 장치를 나타낸 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 소노포레시스부가 적용된 사용자 맞춤형 지방분해 장치를 나타낸 예시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부의 파이프라이닝 기술을 나타낸 개념도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프라이닝 기술의 결과를 나타낸 예시도이다.
도 12는 광신호의 평균값을 저역통과필터를 적용하여 산출하는 과정을 나타낸 예시도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 광신호의 평균값을 하나의 주기를 복수의 샘플링으로 나누어 평균하여 산출한 결과를 나타낸 예시도이다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파를 이용한 사용자 맞춤형 지방분해 장치를 나타낸 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파를 이용한 사용자 맞춤형 지방분해 장치를 나타낸 사시도이다.

본 발명에 따른 다파장 광원(310)을 이용한 사용자 맞춤형 지방분해 장치는 사용자의 신체에 포함된 지방을 분해하는 장치의 일종으로, 사용자의 신체 어느 부위에나 사용 가능하나, 보다 바람직하게는 사용자의 복부나 옆구리 착용된 상태로 해당 위치의 지방 분해에 사용된다. 본 발명에서 제1광 또는 제2광은 일정 파장 대역의 빛을 의미하고, 0.75 내지 3μm의 근적외선 파장 대역을 가질 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다파장 광원(310)을 이용한 사용자 맞춤형 지방분해 장치는 사용자의 신체에 접촉 가능한 조사 가능한 본체(100), 상기 본체(100)로 전력을 공급하는 전원부(200), 상기 본체(100)에 구비되며, 다수의 파장 중 선택된 하나 이상의 제1광을 상기 사용자의 신체로 조사하고, 상기 사용자의 신체로부터 반사 및 확산되는 광신호를 측정하는 측정부(300), 상기 광신호로부터 사용자의 신체에 대한 신체정보를 산출하는 제어부(400) 및 상기 제어부(400)에 의해 제어되며, 설정된 출력파워를 갖는 제2광을 조사하는 복수의 조사부(500)를 포함한다.

본체(100)는 측정부(300), 제어부(400) 및 조사부(500)를 지지하며, 사용자의 신체에 고정 될 수 있다. 상기 본체(100)의 내부에는 측정부(300), 제어부(400) 및 조사부(500)를 구현하는 다양한 전자소자가 구비될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 본체(100)는 벨트 형상을 가질 수 있으며, 본체(100)의 외측에는 사용자의 신체를 감싸도록 고정 가능한 끈 형상의 체결부재(110)가 연결될 수 있다.

전원부(200)는 본체(100), 특히 측정부(300), 제어부(400) 및 조사부(500)나 이들을 구현하는 다양한 전자소자로 전력을 공급한다. 전원부(200)는 본체(100)의 외부에 배치되고 전원부(200)와 본체(100)는 유선으로 연결될 수 있다. 또한, 본체(100)의 내부에 구비되어 충전된 전력을 본체(100)로 공급할 수 있다.

본 발명의 측정부(300)는 제1광을 사용자의 신체로 조사하고, 사용자의 신체로부터 반사 및 확산된 광신호를 측정하여 제어부(400)로 전송한다.

측정부(300)는 예를 들어, 하나의 광원(310)과 복수의 광센서(320)를 포함할 수 있으며, 상기 광원(310)에서 다수의 파장 중 선택된 제1광이 사용자의 신체로 조사되고, 상기 광센서(320)에서 광신호를 수신한다.

광원(310)은 LD(Laser Diode), LED(Light-Emitting Diode), OLED(Organic Light-Emitting Diode) 등이 이용될 수 있으며, 광센서(320)는 PD(Photodiode), IR enhanced PD, APD(Avalanche Photodiode)나 CCD, CMOS 등의 이미지 센서가 이용될 수 있다.

광원(310)은 파장이 서로 다른 제1광을 순차적으로 스위칭하면서 상기 신체로 조사할 수 있으며, 상기 광원(310)의 구조는 대한민국 공개특허 제10-2019-0021888호의 레이저 다이오드 빔 합성장치가 적용될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 측정부(300)를 나타낸 개념도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정부(300)의 탈부착 동작을 나타낸 동작상태도이다.

도 3을 참조하면, 광센서(320)는 광원(310)으로부터 순차적으로 멀어지도록 배치된 복수일 수 있다. 이 경우 광센서(320)는 제1센서(321), 제2센서(322), 제3센서(323) 등 복수로 구성되며 제1센서 내지 제3센서는 상기 광원(310)으로부터 점차 멀어지도록 배치되어 각각 광신호를 측정한다. 광신호의 측정은 연속 광파 방식, 펄스광원 방식, 주파수 영역 방식을 이용할 수 있는데, 본 발명에서는 순차적으로 서로 다른 파장의 제1광을 조사하고, 순차적으로 멀어지도록 배치된 광센서(320)를 통해 광신호를 측정함에 따라 연속 광파 방식의 빠른 데이터 수집과 회로의 단순화 효과를 이용하는 동시에 단일 측정의 한계에서 벗어나 광흡수계수나 광산란계수를 측정할 수 있다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서 상기 측정부(300)는 상기 본체(100)의 내측면에서 착탈되면서 위치가 조절될 수 있다.

일례로, 상기 본체(100)의 내측면은 금속 소재로 형성되거나 내측면에는 금속이 위치될 수 있다. 이 경우 상기 측정부(300)는 일측에 자성체(330)가 구비되며 자력에 의해 상기 본체(100)에서 탈부착 된다.

다른 예로, 상기 본체(100)의 내측면에는 상기 측정부(300)가 결합 가능한 제1결합수단이 구비되고 상기 측정부(300)에는 상기 제1결합수단과 맞물리는 제2결합수단이 구비될 수 있다. 이 경우 제1결합수단과 제2결합수단은 홈과 돌기로 구성될 수 있다.

상기 측정부(300)와 본체(100)는 블루투스 등을 통해 무선으로 통신할 수 있으며, 측정부(300)에서 측정된 광신호는 제어부(400)로 전송된다. 또한, 상기 측정부(300)가 본체(100)에 부착 또는 결합된 상태에서 본체(100)와 측정부(300)는 유선으로 연결될 수 있으며 상기 측정부(300)에서 측정된 광신호는 본체(100)에 구비된 제어부(400)로 전송된다.

위와 같이 상기 본체(100)로부터 탈부착 가능한 측정부(300)는 측정 대상인 사용자의 신체 위치를 조절할 수 있는 장점이 있다. 이는 사용자의 하복부, 옆구리 등의 특정 위치에서 광신호를 측정하고, 이를 기반으로 사용자의 특정 신체 위치에 대한 신체정보를 산출하는 것을 의미한다.

본 발명에서 상기 측정부(300)는 복수일 수 있고, 복수의 측정부(300)가 본체(100)에 부착 또는 결합되는 경우 상기 본체(100)에는 상기 측정부(300) 각각과 연결 가능한 복수의 커넥터가 구비되는 것이 바람직하다. 상기 커넥터를 통해 상기 복수의 측정부(300)에서 측정된 광신호는 각각 상기 제어부(400)로 전송된다. 측정부(300)가 복수인 경우의 실시예는 후술한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 정보산출모듈에서 신체정보를 산출하는데 이용 가능한 데이터를 나타낸 예시도이다.

도 5를 참조하면, 제어부(400)는 측정부(300)에서 측정된 광신호를 기반으로 신체정보를 산출한다. 상기 신체정보는 상기 신체정보는 산화 헤모글로빈(Oxy-hemoglobin), 비산화 헤모글로빈(Deoxy-hemoglobin), 물(Water) 및 지방질(Lipid) 중 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 산화 헤모글로빈(Oxy-hemoglobin), 비산화 헤모글로빈(Deoxy-hemoglobin), 물(Water) 및 지방질(Lipid)로부터 산출된 지방파라미터 및 신진대사파라미터를 포함할 수 있다. 또한, 상기 신체정보는 사용자의 피부톤을 포함할 수 있다. 이하, 본 발명의 명확화를 위하여 신체정보를 산출하는 기능 또는 구성을 정보산출모듈(410)이라 지칭한다.

상기 정보산출모듈(410)은 상기 광신호를 기반으로 광학흡수계수(μa;absorption coefficient) 또는 광학산란계수(μ'sreduced scattering coefficient)를 산출한다. 광학흡수계수와 광학산란계수는 공간 분해 확산 이론을 기반으로 사용자의 신체로 입사되는 제1광과 반사되는 제1광의 진폭과 반사율을 통해 산출될 수 있으며, 파렐 방정식이 이용될 수 있다.

산출된 흡수계수와 산란계수를 이용하여 산화 헤모글로빈(Oxy-hemoglobin), 비산화 헤모글로빈(Deoxy-hemoglobin), 물(Water) 및 지방질(Lipid)에 관한 신체정보를 산출할 수 있으며, 산출된 산화 헤모글로빈(Oxy-hemoglobin), 비산화 헤모글로빈(Deoxy-hemoglobin), 물(Water) 및 지방질(Lipid)을 이용하여 설정된 수식에 따라 총 헤모글로빈농도(Total Hemoglobin Concentration), 조직의 산소포화도 등을 부가적으로 구할 수 있으며, 이를 이용하여 신진대사파라미터, 체수분파라미터, 지방파라미터를 산출할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 정보산출모듈(310)에서 피부톤을 산출하는데 이용 가능한 데이터를 나타낸 예시도이다.

도 6을 참조하면, 피부톤의 경우 광신호의 반사율을 통해 설정된 데이터와 비교하여 산출한다. 예를 들어, 상기 설정된 데이터는 복수의 광센서(320)의 거리별로 광신호의 진폭(또는 크기)이 미리 지정된 값을 의미하고, 광신호의 진폭(또는 크기)에 따른 범위 내에 측정부(300)를 통해 측정된 광신호의 진폭(또는 크기)와 비교하여 사용자의 피부톤을 결정한다. 미리 지정된 광신호의 진폭(또는 크기)은 광센서(320)의 거리에 따라 일정 기울기를 이루고, 피부톤이 어두운 경우 기울기 정도가 크고, 피부톤이 밝은 경우 기울기 정도가 작다. 측정부(300)를 통해 측정된 광신호의 진폭(또는 크기)도 광센서(320)의 거리에 따라 기울기를 갖는데, 미리 지정된 기울기의 범위와 측정된 기울기의 정도를 비교하여 사용자의 피부톤이 밝은 정도를 계산할 수 있다. 또한, 상기 설정된 데이터에서 미리 지정한 최적 출력파워 또는 최적 출력기울기와 측정된 광신호의 기울기를 비교할 수 있다.

상기 제어부(400)는 상기 신체정보를 기반으로 조사부(500)에서 조사되는 제2광의 파장이나 출력파워를 조절한다. 이하, 본 발명의 명확화를 위하여 조사부(500)를 통한 제2광의 조절 기능 또는 구성을 출력조절모듈(420)이라 지칭한다.

구체적으로, 출력조절모듈(420)은 상기 지방파라미터와 상기 신진대사파라미터를 비교하여 설정된 알고리즘에 따라 복수의 케이스로 구분하고, 상기 복수의 케이스 별로 상기 제2광의 파장 또는 출력파워를 결정한다.

출력조절모듈(420)은 정보산출모듈(410)을 통해 산출된 지방파라미터와 신진대사파라미터의 대소 관계를 비교하여 복수의 케이스로 구분할 수 있다. 예컨대, 상기 복수의 케이스에서, 상기 지방파라미터가 상기 신진대사파라미터보다 우세한 경우 제1케이스, 상기 신진대사파라미터가 상기 지방파라미터보다 우세한 경우 제2케이스, 상기 지방파라미터와 상기 신진대사파라미터의 차이가 설정된 범위 이내인 경우 제3케이스로 구분할 수 있으며, 제1케이스는 신체정보에서 지방파라미터가 주요한 요소인 경우, 제2케이스는 신진대사파라미터가 주요한 요소인 경우, 제3케이스는 지방파라미터와 신진대사파라미터의 차이가 크지 않는 경우를 의미한다.

출력조절모듈(420)은 제1케이스, 제2케이스 또는 제3케이스에 따라 상기 제2광의 파장을 결정한다. 예컨대, 제1케이스에서 지방 흡수율인 높은 930 내지 1064nm의 파장을 갖는 제2광을 조사하고, 제2케이스에서 신진대사를 높이는 630 내지 650nm의 파장을 갖는 제2광을 조사하고, 제3케이스에서 930 내지 1064nm의 파장을 갖는 제2광과 630 내지 650nm의 파장을 갖는 제2광을 번갈아 조사할 수 있다. 상기 제1케이스 내지 제3케이스에서 각각 해당 파장 범위의 제2광은 출력을 증가시키고 해당 파장 범위를 벗어난 파장의 제2광은 차단하거나 출력파워를 감소시킬 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 출력조절모듈에서 피부톤에 따른 출력파워의 조절을 나타낸 흐름도이다.

상기 출력조절모듈(420)은 복수의 케이스들에서 피부톤에 따라 제2광에서 출력세기를 조절할 수 있다. 상기 설정된 데이터 상에 미리 지정된 최적 출력파워(최적 기울기(slope_optimal))를 설정하고, 상기 최적 출력파워(slope_optimal)와 상기 측정부(300)를 통해 측정된 광신호의 진폭(또는 크기)의 기울기(slope)를 비교하여, 최적 출력기울기(slope_optimal)와 측정된 광신호의 기울기(slope)의 차이를 반영하여 설정된 계산식에 따라 측정된 광신호의 기울기(slope)가 최적 기울기(slope_optimal)에 근접해지는 방향으로 제2광의 출력파워를 조절할 수 있다. 이 경우 측정된 광신호의 기울기가 최적 기울기에 근접해지는 방향으로 먼저 제1광의 출력파워를 조절한 후 제2광의 출력파워의 조절비율을 결정하여도 무방하다.

사용자마다 서로 다른 피부톤에 따라 출력파워를 조절함으로써 균일한 지방분해 효과를 달성할 수 있으며, 사용자 맞춤별 광의 조사가 가능하다.

상술한 측정부(300)가 복수인 경우, 복수의 측정부(300)는 서로 이격되면서 사용자의 상복부, 하복부, 옆구리 등에 근접하도록 배치되어 사용자의 신체에서 특정 위치마다 제1광을 조사하고, 반사 및 확산된 광신호를 측정한다. 조사부(500)는 상기 측정부(300)와 근접하도록 배치된 복수이며 제어부(400)에 의해 파장과 출력이 조절된다. 제어부(400)로 전달된 광신호가 신체의 제1위치 내지 제3위치에 따라 제1광신호 내지 제3광신호로 구분된다고 가정할 때 제어부(400)는 신체의 제1위치, 제2위치 및 제3위치의 피부톤 등 신체정보를 각각 산출한다. 제어부(400)는 산출된 신체정보는 설정된 계산식에 따라 상기 측정부(300)와 근접하도록 배치된 조사부(500)를 제어하고, 조사부(500)에서 조사되는 제2광의 파장과 출력파워는 각각 서로 다를 수 있다. 일례로, 사용자의 하복부나 옆구리의 지방 두께가 두꺼운 경우 상술한 제1케이스를 적용하고, 지방 두께가 두껍지 않은 신체 위치는 상술한 제2케이스나 제3케이스가 적용될 수 있다. 또한, 상처가 있거나 치료를 요하는 위치에서는 특정 파장과 출력파워를 갖는 제2광을 조사하여 치료 효과를 겸용할 수 있다.

위와 같은 메커니즘이 적용된 본 발명은 사용자의 신체 위치별로 맞춤형 파장과 출력세기를 갖는 제2광을 조사하여 신체 위치에 따라 효과를 달리할 수 있다.

다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서 상기 본체(100)에 구비되며 설정된 약품용액을 외부로부터 공급받아 상기 본체(100)의 외부로 분사 가능한 분사부(600)를 더 포함할 수 있다.

상기 분사부(600)는, 상기 약품용액을 공급받아 저장하는 앰플저장소(610) 및 상기 앰플저장소(610)와 연결되고, 상기 본체(100)의 외부로 상기 약품용액을 분사하는 다수의 분사노즐(620)을 포함한다.

앰플저장소(610)는 본체(100)에 구비되며, 약품용액이 수용된 앰플 등이 고정되며, 상기 앰플로부터 약품용액을 공급받아 저장한다. 상기 앰플저장소(610)는 복수일 수 있으며, 복수의 앰플저장소(610)에는 서로 다른 약품용액이 저장될 수 있다. 이 경우 상기 제어부(400)는 상기 신체정보를 기반으로 설정된 알고리즘에 따라 상기 복수의 앰플저장소(610)에 저장된 약품용액 중 상기 분사노즐(620)을 통해 분사되는 약품용액을 결정할 수 있다. 예를 들어, 신체정보로부터 지방의 두께가 두꺼운 경우 지방 분해를 보조하는 약품용액을 분사노즐(620)을 통해 분사하고, 상처 등의 치료가 우선되는 경우 상기 치료 효과를 보조하는 양품용액을 분사노즐(620)을 통해 분사하는 등의 방식이 적용될 수 있다.

분사노즐(620)은 상기 본체(100)에 구비되며 앰플저장소(610)로부터 약품용액을 공급받아 본체(100)의 외부로 분사한다. 분사노즐(620)과 앰플저장소(610)는 본체(100) 내부에서 관로 등을 통해 연결될 수 있으며, 상기 관로에는 약품용액의 이동을 결정하는 밸브가 구비될 수 있다. 상기 밸브는 제어부(400)를 통해 개폐 정도가 조절된다.

분사노즐(620)은 복수로 상기 측정부(300)나 조사부(500)와 근접하도록 배치되며, 약품용액의 분사방향은 제1광 또는 제2광의 조사 방향과 동일한 것이 바람직하다.

분사노즐(620)에서 약품용액의 분사 방식은 스프레이 방식, 압력 제어 기반 피스톤 방식, 초음파를 기반으로 한 분사 방식 등 다양한 방식이 적용될 수 있으며, 상기 제어부(400)는 상기 분사노즐(620)을 통한 약품용액의 분사량을 조절한다. 분사노즐(620)의 내부에는 컨트롤밸브가 구비되며 상기 제어부(400)는 컨트롤밸브의 개폐정도를 조절하여 약품용액의 분사여부를 결정한다.

상술한 측정부(300)가 복수인 실시예에서, 상기 제어부(400)는 각각의 신체정보를 기반으로, 상기 복수의 분사노즐(620) 중 상기 사용자의 신체 위치별로 근접한 분사노즐(620) 각각에서 약품용액 분사량을 조절할 수 있다. 지방의 두께가 두꺼운 신체 위치에서 지방 분해에 도움이 되는 약품용액을 신체로 분사하는 동시에 치료를 요하는 신체 위치에서 상기 치료에 도움이 되는 약품용액을 신체로 분사하는 등의 방식으로 신체 위치에 따라 지방분해나 치료 등의 효과를 증대시킬 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온토포레시스부가 적용된 사용자 맞춤형 지방분해 장치를 나타낸 예시도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 소노포레시스부가 적용된 사용자 맞춤형 지방분해 장치를 나타낸 예시도이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에서 상기 본체(100)에 구비되며 상기 사용자의 신체에 전위차를 가하는 이온토포레시스부(700)를 더 포함할 수 있다. 또한, 도 9를 참조하면, 다른 일 실시예에서 상기 본체(100)에 구비되며 상기 사용자의 신체에 초음파를 가하는 소노포레시스부(800)를 더 포함할 수 있다.

이온토포레시스부(700)는 사용자의 신체에서 서로 이격 구비된 한 쌍의 전극을 포함하고, 상기 한 쌍의 전극은 측정부(300), 조사부(500) 또는 분사노즐(620)과 근접하도록 배치된다. 상기 한 쌍의 전극은 전원부(200)를 통해 전력을 공급받아 신체에 전류를 가하며, 상기 전류의 세기는 제어부(400)를 통해 제어될 수 있다. 상기 이온토포레시스부(700)는 분사노즐(620)에서 약품용액의 분사 시 신체로 전류를 가할 수 있으며, 이에 따라 약품용액의 흡수도를 높일 수 있다.

소노포레시스부(800)는 상기 전원부(200)로 전력을 공급받아 전압을 변환하는 변환기와 상기 변환기로부터 변환된 전압에 따라 초음파를 발생시키는 트랜스듀서 및 상기 트랜스듀서에서 발생된 초음파를 사용자의 신체로 조사하는 복수의 채널을 포함할 수 있다. 채널은 상기 측정부(300), 조사부(500) 또는 분사노즐(620)과 근접하도록 배치되며, 사용자의 신체로 초음파를 가한다. 상기 변환기의 전압 변환은 제어부(400)에 의해 제어된다. 상기 소노포레시스부(800)는 분사노즐(620)에서 약품용액의 분사 시 신체로 초음파를 가할 수 있으며, 이에 따라 약품용액의 흡수도를 높일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 상기 제어부(400)는, 광신호가 이루는 파형에서 초기 변조값으로부터 일정 주기 동안 설정된 위상을 고정하면서 수신된 신호 중 잡음을 제외하고 동위상(in-phase)의 신호만 측정할 수 있다.

측정부(300)에서 측정된 광신호는 증폭기를 통해 증폭되어 제어부(400)로 전달될 수 있는데, 제1광이 순차적으로 스위칭되면서 변하고, 측정부(300)에서 각각의 광신호를 측정하는 경우, 광센서(320)의 거리가 멀어질수록 측정된 광신호의 크기는 매우 작아지며, 주변 빛의 영향을 크게 받는 문제점이 있다. 본 발명에서는 광신호에서 제1광의 주파수 대역만을 증폭시키고 나머지 대역은 차단함으로써 위상고정방식을 통해 광신호의 측정을 용이하게 할 수 있으며 노이즈를 효과적으로 제거할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부의 파이프라이닝 기술을 나타낸 개념도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프라이닝 기술의 결과를 나타낸 예시도이다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에서 상기 제어부(400)는, 스위칭에 따른 파장의 안정화 시간 동안, 이전 측정 파장의 광신호의 측정 결과를 통해 파이프라이닝 방식으로 상기 신체정보를 산출할 수 있다.

서로 다른 파장을 갖는 복수의 제1광이 스위칭되면서 사용자의 신체로 조사되는 경우, 제1파장을 갖는 제1광을 조사한 후 스위칭을 통해 제2파장을 갖는 제2광을 조사하는데 있어서 제2파장을 갖는 제1광으로부터 측정된 광신호의 측정 정확도를 확보하기 위해서는 스위칭 된 제2파장의 처핑(chirping)을 회피하기 위한 안정화시간을 요한다.

제1광을 조사한 후 광신호를 측정하고, 상기 측정된 광신호를 통해 신체정보를 산출하는 과정에서 위 안정화 시간은 스위칭의 지연을 유발시킨다. 즉, 제1파장을 갖는 광신호의 안정화시간 후 제어부(400)로 광신호를 전송하고, 제2파장을 갖는 광신호의 안정화시간 후 제어부(400)로 광신호를 전송하는 방식의 경우 스위칭의 지연에 따라 실시간 측정에는 바람직하지 않다.

본 발명에서는 위와 같은 점을 고려하여 상기 광신호의 안정화 시간 동안 이전 파장의 측정데이터를 제어부(400)로 전달하는 파이프라이닝 기술이 적용된다. 즉, 제2파장의 광신호 안정화 시간 동안 상기 측정부(300)는 제1파장의 광신호를 제어부(400)로 전달하며, 제어부(400)는 상기 제1파장의 광신호를 기반으로 신체정보를 산출한다.

광신호의 안정화 시간과 이전 파장의 광신호 전달 및 신체정보 산출의 시간을 서로 겹치게 하는 파이프라이닝 기술을 적용하여 여러 파장의 제1광이 순차적으로 스위칭하면서 안정화 시간으로부터 발생되는 지연시간을 최소화할 수 있다.

도 11의 (a)는 디지털 가변 저항을 사용하여 서로 다른 파장의 근적외선이 조사되도록 스위칭 할 때마다 상기 파장에 맞는 광세기를 위해 가변 저항 값을 파장별로 변경한 방식이고, 도 11의 (b)는 상기 파장에 맞는 저항 값을 미리 저장한 상태에서 가변 저항 값을 변경한 방식이고, 도 11의 (c)는 본 발명의 파이프라이닝 기술을 통해 제1실시간산출모듈(350)의 측정속도를 33Hz까지 향상시킨 방식을 나타낸다. 본 발명의 파이프 라이닝의 상술한 효과는 처핑에 대한 안정화 시간이 요구됨에 따라 지연시간이 발생하는 도 11의 (a)나 (b)의 경우와 비교할 때 더욱 두드러진다.

도 12는 광신호의 평균값을 저역통과필터를 적용하여 산출하는 과정을 나타낸 예시도이고, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 광신호의 평균값을 하나의 주기를 복수의 샘플링으로 나누어 평균하여 산출한 결과를 나타낸 예시도이다.

본 발명의 일 실시예에서 상기 제어부(400)는, 상기 광신호가 이루는 파형에서 평균값을 산출하기 위하여, 저역통과필터를 대체하여 상기 광신호가 이루는 파형에서 한 주기를 복수의 샘플링으로 나누고, 상기 복수의 샘플링의 크기를 평균하여 상기 광신호의 평균값을 산출할 수 있다.

도 12를 참조하면, 광신호가 이루는 파형은 교류 또는 계단 형상의 파형으로 평균값을 산출하여 신체정보를 산출한다. 계단 형태의 파형은 상술한 제1광의 주파수와 동위상을 갖는 주파수 대역의 필터링을 통해 얻을 수 있다. 이러한 광신호를 differential signal of digital output을 micro controller unit의 변환기(ADC)가 읽기 위하여 저역통과필터(Low-pass filter)나 고역통과필터(High-pass filter)를 이용하여 DC값으로 변경시킨 후 ADC를 이용하여 측정된다. 저역통과필터(Low-pass filter)나 고역통과필터(High-pass filter)를 통과시켜 평균값을 산출하는 과정은 평균값에 수렴하기 위한 시간이 소요되며, 이는 실험결과 약 1.5초 정도의 시간이 소요되었다.

이를 고려하여 본 발명의 제어부(400)는 광신호가 이루는 파형에서 평균값을 산출하기 위한 저역통과필터의 적용을 대체하여, 상기 광신호가 이루는 하나의 주기를 복수의 샘플링으로 나누어 평균값을 산출한다. 예컨대, 도 13에 도시된 바와 같이 상기 하나의 주기를 8개의 샘플링으로 나누고, 8개의 샘플링에서 그 크기를 평균하여 상기 광신호의 평균값을 산출할 수 있다.

도 13의 좌측은 8개의 샘플링에 따른 값을 나타내고, 우측은 오실로스코프(oscilloscope)에 따른 값을 나타낸다. 광신호의 파형에서 하나의 주기 동안 8개의 샘플링을 평균한 값은 2.16375로, 오실로스코프의 2.1659값과 거의 유사한 것을 알 수 있다. 상기 샘플링의 수는 본 발명의 도 13에서 8개로 표시되나 상기 광신호의 파장, 파형 등에 따라 달라질 수 있다.

위와 같은 방식이 적용된 본 발명은 저역통과필터를 통과시켜 평균값을 산출하는 방식과 비교할 때 하나의 주기(예컨대, 도 9의 파형에서 0.128ms)만을 측정하여 평균값을 산출할 수 있어 측정 시간 단축에 큰 효과를 가지며, 오실로스코프의 산출 값과 비교할 때 높은 정밀도의 평균값을 산출할 수 있다. 이는 실시간 측정 및 실시간 신체정보 산출의 효과를 의미하며, 즉각적으로 제2광의 파장과 출력을 조절할 수 있는 장점이 있다.

100: 본체 110: 체결부재
200: 전원부 300: 측정부
310: 광원 320: 광센서
330: 자성체 400: 제어부
410: 정보산출모듈 420: 출력조절모듈
500: 조사부 600: 분사부
610: 앰플저장소 620: 분사노즐
700: 이온토포레시스부 800: 소노포레시스부

Claims (4)

1. 벨트 형상으로 사용자의 신체에 접촉 가능한 조사 가능한 본체;
   상기 본체로 전력을 공급하는 전원부;
   상기 본체에서 착탈되면서 위치가 조절되며, 파장이 서로 다른 제1광을 순차적으로 스위칭하면서 상기 사용자의 신체로 조사하는 하나의 광원과, 상기 광원으로부터 순차적으로 멀어지도록 배치되어 각각 상기 사용자의 신체로부터 반사 및 확산되는 광신호를 측정하는 복수의 광센서를 포함하는 측정부;
   상기 본체에 구비되며, 설정된 출력파워를 갖는 제2광을 조사하는 복수의 조사부;
   상기 본체에 구비되며, 상기 사용자의 피부에 초음파를 가하는 소노포레시스부; 및
   상기 복수의 광센서 각각에 의해 측정된 상기 광신호에 기반하여 상기 사용자의 신체정보를 산출하고, 상기 제2광의 출력파워를 결정하고, 상기 소노포레시스부의 전압을 제어하는 제어부를 포함하는 초음파를 이용한 사용자 맞춤형 지방분해 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 소노포레시스부는,
   공급된 전력의 전압을 변환하는 변환기;
   상기 변환기로부터 변환된 전압에 따라 초음파를 발생시키는 트랜스듀서; 및
   상기 트랜스듀서에서 발생된 초음파를 상기 사용자의 피부로 조사하는 복수의 채널을 포함하되,
   상기 복수의 채널은 상기 측정부 또는 상기 조사부와 근접하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 사용자 맞춤형 지방분해 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 초음파를 이용한 사용자 맞춤형 지방분해 장치는,
   약품용액을 저장하는 앰플저장소 및 상기 본체의 내면에서 상기 약품용액을 분사하는 다수의 분사노즐을 포함하는 분사부를 더 포함하되,
   상기 복수의 채널은 상기 분사노즐과 근접하도록 배치되고,
   상기 소노포레시스부는 상기 약품용액의 흡수도를 높이기 위하여, 상기 약품용액의 분사 시 상기 피부로 초음파를 가하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 사용자 맞춤형 지방분해 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 신체정보는 상기 사용자의 피부톤, 지방파라미터 및 신진대사파라미터를 포함하고,
   상기 제어부는 상기 광원과 상기 복수의 센서 각각 간의 거리에 따른 상기 복수의 센서 각각에서 측정된 상기 광신호의 진폭 값의 기울기를 미리 지정된 기울기의 범위와 비교하여 상기 사용자의 피부톤이 밝은 정도를 계산하고, 상기 사용자의 피부톤이 밝은 정도를 기반으로 상기 제2광의 출력파워를 결정하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 사용자 맞춤형 지방분해 장치.
   
   
   

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