KR100679106B1 - 근적외선을 이용한 체지방 측정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 근적외선(NIR: Near Infrared)을 이용한 체지방 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자의 신체 부위로부터 반사된 근적외선 신호의 교류 성분을 통해 손 떨림 등의 외란을 감지하고, 상기 외란이 심한 경우 소정의 알람(Alram) 신호를 생성하여 사용자에게 제공함으로써, 체지방 측정의 정확성 및 편리성을 도모하는 체지방 측정 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 근적외선 체지방 측정 장치 및 방법에 따르면, 상기 외란에 의해 왜곡된 결과가 도출되기 쉬운 근적외선을 이용한 체지방 두께 산출에 있어, 사용자로 하여금 상기 외란의 발생을 억제하도록 유도함으로써, 사용자가 언제 어디서나 간편하게 자신의 체지방을 측정함과 동시에, 보다 정확한 체지방 두께의 산출을 보장할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
체지방, 근적외선(NIR), 교류(AC), 광센서

Description

근적외선을 이용한 체지방 측정 장치 및 방법{APPARATUS FOR MEASURING FAT USING NEAR INFRARED AND METHOD FOR OPERATING THE APPARATUS}
도 1은 종래 기술에 따른 근적외선을 이용한 체지방 측정 장치의 구성을 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 체지방 측정 장치의 구성을 도시한 블록도.
도 3는 본 발명의 일실시예에 따라 교류 신호 추출부에 의해 추출되는 근적외선 교류 신호의 그래프를 도시한 도면.
도 4는 사용자 신체 부위에 조사되는 근적외선의 파장과 흡수 비율의 상관관계를 나타내는 그래프.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 근적외선 체지방 측정 방법의 흐름을 도시한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
210 : 근적외선 센서부 211 : 발광센서
212 : 수광센서 220 : 제1 증폭기
230 : 교류 신호 추출부 231 : 고대역 통과 필터
232 : 제2 증폭기 233 : 저대역 통과 필터
240 : 근적외선 세기 측정부 250 : 체지방 측정 제어부
251 : 멀티플렉서 252 : A/D 컨버터
253 : 중앙처리장치
본 발명은 근적외선(NIR: Near Infrared)을 이용한 체지방 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사용자의 신체 부위로부터 반사된 근적외선 신호의 교류 성분을 통해 손 떨림 등의 외란을 감지하고, 상기 외란이 심한 경우 소정의 알람(Alram) 신호를 생성하여 사용자에게 제공함으로써, 체지방 측정의 정확성 및 편리성을 도모하는 체지방 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근에는 생활수준의 향상과 그에 따른 운동 부족으로 인해 비만을 갖는 사람들이 증가하고 있다. 비만은 각종 성인병의 원인이 될 뿐 아니라, 비만으로 인해 사회생활에 있어서 각종 불이익을 받을 확률이 높다. 이에 비만의 치료와 예방 및 다이어트에 대한 사람들의 관심이 고조되고 있고, 그에 따른 비만 관련 산업도 규모가 급속히 팽창하고 있다. 비만의 척도를 나타내는 주요 지표 중 하나로 체내 지방량을 의미하는 체지방이 있다. 사람들은 자신의 체지방 두께를 측정함으로써 자신의 비만 정도를 파악할 수 있고, 그에 따라 다이어트를 진행할 수 있다.
일반적으로 체지방을 측정하는 방법에는 수중 체밀도법(Hydrodensitometry), 생체 전기저항 측정법(BIA: Bioelectrical impedance analysis), 초음파 측정법 (Ultrasound assessment of fat), 팔 X선 지방 측정법(Arm X-ray assessment of fat), 근적외선 측정법(Near infrared absorption assessment of fat) 등이 있다.
상기 측정 방법 중, 근적외선 측정법이 그 편리성으로 많은 사람들에게 널리 사용되고 있다. 근적외선 측정법은 체내 조직으로 조사된 근적외선이 상기 체내 조직으로부터 반사되는 원리를 이용하여 체지방을 측정하는 방법으로 비교적 정확하고 간편하게 체지방을 측정할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 근적외선을 이용한 체지방 측정 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 근적외선 체지방 측정 장치는 발광 센서(111) 및 수광 센서(112)를 포함하는 근적외선 센서부, 증폭기(120), 부분 체지방 측정부(130), A/D 컨버터(140), 중앙처리장치(CPU)(150), 및 드라이버(160)를 포함하여 구성된다. 중앙처리장치(150) 및 드라이버(160)의 제어에 따라 발광 센서(111)가 사용자의 신체에 근적외선을 조사(Irradiating)하면, 상기 근적외선의 일부는 상기 사용자 신체로 흡수되고, 다른 일부는 반사되어 수광 센서(112)로 집광될 수 있다.
수광 센서(112)로 집광된 상기 근적외선은 전기 신호로 변환되어 증폭기(120)를 통해 증폭된 후, 부분 체지방 측정부(130)로 전송된다. 부분 체지방 측정부(130)는 저대역 통과 필터(LPF: Low Pass Filter)(131)를 통해 상기 근적외선 신호의 저주파 성분을 추출한다. 상기 저주파 성분의 근적외선 신호는 A/D 컨버터(140)를 통해 디지털 신호로 변환된 후, 중앙처리장치(150)로 전송된다.
중앙처리장치(150)는 상기 디지털 신호로 변환된 근적외선 신호를 통해 상기 사용자 신체로부터 반사된 근적외선의 세기를 산출한다. 중앙처리장치(150)는 상기 반사된 근적외선의 세기와 발광 센서(111)를 통해 상기 사용자의 신체에 조사한 근적외선의 세기의 비율을 계산하여 상기 사용자 신체의 체지방 두께를 계산할 수 있다.
이와 같이, 근적외선을 이용한 체지방 측정 장치는 간단한 구성만으로도 편리하게 체지방을 측정할 수 있다는 장점으로 인해 휴대형 체지방 측정 장치로 널리 사용되고 있다. 이러한 근적외선 체지방 측정에 있어서, 체지방 측정의 정확도를 높이기 위해서는, 상기 측정 장치가 측정 부위에 조사하는 근적외선 양이 조사 부위 모두에 대해 균일하여야 하며, 측정 시마다 상기 부위에 대한 근적외선 조사량이 일정해야 한다.
발광 센서(111)를 통한 상기 근적외선 조사량은 중앙처리장치(150) 및 드라이버(160)의 제어에 따라 일정하게 유지될 수 있다. 그러나, 발광 센서(111)를 통해 근적외선이 균일하게 조사되더라도, 사용자의 손떨림이나 신체의 흔들림 등으로 인한 외란이 발생하는 경우, 상기 근적외선은 상기 사용자 신체 부위에 균일하게 조사될 수 없다. 상기와 같은 외란으로 인해 근적외선이 균일하게 조사되지 않고, 상기 근적외선을 조사하는 측정 장치까지 상기 외란의 영향을 받는다면, 정확한 체지방 두께의 산출은 기대하기 어렵다.
따라서, 상기와 같이 근적외선을 조사하는 사용자의 신체로부터 외란이 발생하여 정확한 체지방의 산출이 불가능한 경우, 이를 감지하여 상기 사용자에게 알리 고, 상기 사용자로 하여금 상기 외란의 발생을 억제할 수 있도록 하는 체지방 측정 장치의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 사용자의 신체 부위로부터 반사되어 수신하는 근적외선 신호의 교류 성분을 통해 상기 사용자의 손떨림 등의 외란을 감지하고, 상기 외란이 일정 수준 이상인 경우 소정의 알람(Alram) 신호를 생성하여 상기 사용자에게 제공하여 상기 사용자로 하여금 상기 외란의 발생을 억제하도록 유도함으로써, 상기 외란으로 인한 체지방 측정의 오류를 예방할 수 있는 근적외선 체지방 측정 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 근적외선 체지방 측정 장치를 휴대 단말기의 일부 구성으로 구현함으로써, 사용자가 언제 어디서나 편리하고 정확하게 자신의 체지방을 측정하여 비만을 예방할 수 있도록 하는 체지방 측정의 정확성 및 편리성이 보장된 근적외선 체지방 측정 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 이루고 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 체지방 측정 장치는, 소정의 사용자 신체 부위에 제1 근적외선을 조사(Irradiating)하여 상기 신체 부위로부터 반사되는 제2 근적외선을 수신하고, 상기 제2 근적외선을 전기 신호로 변환하여 근적외선 신호를 생성하는 근적외선 센서부; 상기 근적외선 신호로부터 상기 근적외선 신호의 교류(AC: Alternating Current) 성분인 근적외선 교류 신호를 추출하는 교류 신호 추출부; 및 상기 근적외선 교류 신호의 크기(Amplitude)를 측정하여 소정의 임계값(Threshold)과 비교하고, 상기 비교 결과 상기 근적외선 교류 신호의 크기가 상기 임계값 이상인 경우, 소정의 알람 신호를 생성하는 체지방 측정 제어부를 포함하고, 상기 체지방 측정 제어부는 상기 알람 신호가 소정의 디스플레이 수단, 사운드 출력 수단, 진동 수단, 또는 발광 수단을 통해 상기 사용자에게 디스플레이, 재생, 또는 동작되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 체지방 측정 장치는 이동통신 단말기, PDA, 휴대형 게임기, MP3 플레이어, PMP, DMB 단말기, 노트북 등의 휴대 단말기에 설치될 수 있다. 또한, 상기 체지방 측정 장치는 상기 휴대 단말기에 설치되지 않고, 독립적인 구성을 갖도록 설계될 수도 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 체지방 측정 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 체지방 측정 장치는 근적외선 센서부(210), 제1 증폭기(220), 교류 신호 추출부(230), 근적외선 세기 측정부(240), 체지방 측정 제어부(250), 및 드라이버(260)을 포함한다. 근적외선 센서부(210)는 발광 센서(211) 및 수광 센서(212)를 포함한다. 교류 신호 측정부(230)는 고대역 통과 필터(HPF: High Pass Filter)(231), 제2 증폭기(232), 저대역 통과 필터(LPF: Low Pass Filter)(233)를 포함한다. 체지방 측정 제어부(250)는 멀티플렉서(251), A/D 컨버 터(252), 및 중앙처리장치(CPU)(253)를 포함한다.
근적외선 센서부(210)는 소정의 사용자 신체 부위에 제1 근적외선을 조사(Irradiating)하여 상기 신체 부위로부터 반사되는 제2 근적외선을 전기 신호로 변환한 근적외선 신호를 생성한다. 근적외선 센서부(210)는 상술한 바와 같이 발광 센서(211) 및 수광 센서(212)를 포함한다. 즉, 발광 센서(211)는 중앙처리장치(253) 및 드라이버(260)의 제어에 따라 상기 사용자 신체 부위에 제1 근적외선을 조사한다. 상기 사용자 신체 부위는 사용자가 체지방 두께를 측정하고자 하는 특정 부위, 예를 들어 상기 사용자의 복부, 허벅지, 종아리 등이 될 수 있다.
발광 센서(211)를 통해 상기 조사되는 제1 근적외선은 중앙처리장치(253)의 제어에 따라 일정한 세기를 유지하며 상기 사용자의 신체 부위에 균일하게 조사된다. 중앙처리장치(253)는 상기 조사되는 제1 근적외선의 세기를 판독하여 유지할 수 있다.
발광 센서(211)를 통해 조사된 상기 제1 근적외선은 상기 사용자 신체 부위의 체지방(Fat)을 통과하여 일부는 근육(Muscle)에 흡수되고 다른 일부는 상기 근육으로부터 반사된다. 상기 반사되는 근적외선은 수광 센서(212)로 집광될 수 있다. 수광 센서(212)는 상기 반사되는 근적외선(이하, 제2 근적외선)을 수신하여 전기 신호로 변환한다. 상기 전기 신호로 변환된 제2 근적외선(이하, 근적외선 신호)은 제1 증폭기(220)로 전송된다.
제1 증폭기(220)는 상기 근적외선 신호를 소정치 이상으로 증폭하여 교류 신호 추출부(230) 및 근적외선 세기 측정부(240)로 전송한다.
교류 신호 추출부(230)는 상술한 바와 같이, 고대역 통과 필터(HPF: High Pass Filter)(231), 제2 증폭기(232), 저대역 통과 필터(LPF: Low Pass Filter)(233)를 포함한다.
고대역 통과 필터(231)는 상기 근적외선 신호의 고주파(High Frequency) 신호를 추출한다. 즉, 고대역 통과 필터(231)는 상기 근적외선 신호 각 성분 중 고주파 성분만을 상기 근적외선 신호로부터 추출할 수 있다. 따라서, 고대역 통과 필터(231)는 상기 근적외선 신호의 교류 성분(AC: Alternating Current)만을 추출하여 근적외선 교류 신호를 생성할 수 있다.
제2 증폭기(232)는 고대역 통과 필터(231)로부터 상기 근적외선 교류 신호(고주파 신호)를 수신하여 소정치 이상으로 증폭한 후, 상기 증폭된 근적외선 교류 신호(고주파 신호)를 저대역 통과 필터(LPF: Low Pass Filter)(233)로 전송한다.
저대역 통과 필터(233)는 상기 증폭된 근적외선 교류 신호(고주파 신호)의 저주파(Low Frequency) 신호를 추출한다. 즉, 저대역 통과 필터(233)는 상기 증폭된 근적외선 교류 신호(고주파 신호)의 성분 중 저주파 성분만을 상기 근적외선 교류 신호로부터 추출할 수 있다. 상기 저주파 성분은 상기 증폭된 근적외선 교류 신호(고주파 신호)의 직류(DC: Direct Current) 성분을 의미할 수 있다. 이는 도 3을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 3는 본 발명의 일실시예에 따라 교류 신호 추출부에 의해 추출되는 근적외선 교류 신호의 그래프를 도시한 도면이다.
도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 증폭기(220)로부터 증폭되어 교류 신호 추출부(230)로 전송되는 근적외선 신호는 일종의 아날로그 직류 신호로 구현될 수 있다. 상기 직류 신호에 고주파 성분인 교류 신호(310)가 포함되어 있음은 당업자에게 있어 자명하다.
고대역 통과 필터(231)는 상기 근적외선 신호로부터 상기 고주파 성분인 교류 신호(310)를 추출한다. 상기 추출한 고주파 성분인 근적외선 교류 신호는 도 3의 (b)에 도시된 그래프와 같은 파형(321)을 가질 수 있다. 저대역 통과 필터(233)는 근적외선 교류 신호(321)의 저주파 성분(322)을 추출한다. 즉, 고주파 성분인 근적외선 교류 신호(321)의 크기를 소정치 이상의 크기, 즉, 임계값과 비교하기 위하여, 저대역 통과 필터(233)는 근적외선 교류 신호(321)로부터 저주파 성분(322)을 추출할 수 있다. 상기 임계값과 근적외선 교류 신호 크기의 비교에 대해서는 이하에서 설명하도록 한다.
다시 도 2에서, 체지방 측정 제어부(250)는 상기 저주파 성분으로 구현된 근적외선 교류 신호를 교류 신호 추출부(230)로부터 수신한다. 체지방 측정 제어부(250)는 상술한 바와 같이, 멀티플렉서(251), A/D 컨버터(252), 및 중앙처리장치(CPU)(253)를 포함한다.
멀티플렉서(251)는 교류 신호 추출부(230)로부터 근적외선 교류 신호 및 근적외선 세기 측정부(240)로부터 근적외선 세기 신호를 수신하여 A/D 컨버터(250)로 전송한다. 멀티플렉서(251)는 일반적인 널리 사용되는 멀티플렉서와 같이, 복수 회로에서 입력되는 신호 중 어느 하나의 입력 신호를 선택하여 출력 회로에 실어 주는 기능을 수행할 수 있다. 근적외선 세기 측정부(240)로부터 상기 수신하는 근 적외선 세기 신호에 대해서는 차후 설명하도록 한다.
A/D 컨버터(250)는 멀티플렉서(251)로부터 수신한 상기 근적외선 교류 신호를 디지털 신호로 변환한다. 즉, 상기 근적외선 교류 신호는 아날로그 신호이므로, 상기 근적외선 교류 신호의 크기 측정을 위해, A/D 컨버터(250)는 아날로그 신호인 상기 근적외선 교류 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다.
중앙처리장치(253)는 상기 디지털 신호로 변환된 근적외선 교류 신호의 크기를 측정하여 소정의 임계값과 비교한다. 상기 근적외선 교류 신호의 크기는 분산(Variance) 또는 표준편차(Standard Deviation)의 형태로 측정될 수 있다. 즉, 중앙처리장치(251)는 상기 근적외선 교류 신호의 저주파 성분 크기에 대하여 분산 또는 표준편차를 산출하고, 상기 분산 또는 표준편차를 상기 임계값과 비교할 수 있다.
일반적으로 근적외선 체지방 측정 장치를 사용자의 신체 부위에 접촉시키고 근적외선을 조사하는 경우, 상기 사용자 신체 부위에 흔들림이 발생하거나, 상기 체지방 측정 장치를 파지한 사용자의 손떨림 등이 발생하는 경우, 상기 근적외선 교류 신호의 크기에 변화가 발생할 수 있다. 예를 들어, 도 3의 (b)에 도시된 그래프와 같이, 상기 사용자의 흔들림 또는 손떨림과 같은 외란이 발생하는 구간(330)에서는 상기 근적외선 교류 신호의 크기가 일반적인 경우와는 달리 소정치(임계값) 이상으로 측정될 수 있다.
상기 임계값은 외란으로 인한 근적외선 교류 신호의 크기가 일반적인 경우와 상당한 차이가 발생하여 정확한 체지방 두께의 측정이 불가능한 경우에 대응하는 근적외선 교류 신호의 크기 값으로 설정될 수 있다. 상기 임계값은 당업자의 판단 또는 소정의 실험에 따라 다양한 값으로 설정될 수 있다.
중앙처리장치(251)는 상기 근적외선 교류 신호의 크기와 상기 임계값의 비교 결과, 상기 근적외선 교류 신호의 크기가 상기 임계값 이상으로 측정되는 경우, 소정의 알람 신호를 생성한다. 즉, 중앙처리장치(251)는 상기 상기 근적외선 교류 신호의 크기가 상기 임계값 이상의 측정되는 경우, 사용자의 손떨림이나 흔들림으로 인해 더 이상 정확한 체지방 두께의 측정이 불가능하다고 판단할 수 있다. 이에, 중앙처리장치(251)는 상기 정확한 체지방 두께의 측정이 불가능하다는 알람 신호를 생성할 수 있다.
중앙처리장치(251)는 상기 알람 신호가 소정의 디스플레이 수단, 사운드 출력 수단, 진동 수단, 또는 발광 수단을 통해 사용자에게 디스플레이, 재생, 또는 동작되도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 체지방 측정 장치가 이동통신 단말기의 일부 구성으로 포함되는 경우, 중앙처리장치(251)는 상기 알람 신호를 상기 이동통신 단말기의 디스플레이 화면을 통해 경고 메시지 형태로 디스플레이 할 수 있다. 또한, 중앙처리장치(251)는 상기 알람 신호를 상기 이동통신 단말기의 스피커를 통해 음원 형태로 재생할 수 있다. 또한, 중앙처리장치(251)는 상기 이동통신 단말기가 진동하도록 제어하여 상기 알람 신호를 사용자에게 제공할 수 있다. 이외에도, 상기 알람 신호는 체지방 측정 장치의 구현 형태에 따라 다양한 방법으로 구현될 수 있다.
또한, 중앙처리장치(251)는 상기 근적외선 교류 신호의 크기와 상기 임계값 의 비교 결과, 상기 근적외선 교류 신호의 크기가 상기 임계값 미만으로 산출되는 경우, 상기 제1 근적외선의 세기 및 상기 제2 근적외선의 세기의 비율을 계산하여 상기 사용자 신체 부위의 체지방 두께를 산출할 수 있다. 상기 제2 근적외선의 세기는 근적외선 세기 측정부(240)에 의해 측정될 수 있다.
근적외선 세기 측정부(240)는 제1 증폭기(220)를 통해 수신하는 상기 근적외선 신호를 저대역 통과 필터(241)를 통해 필터링한 후, 상기 필터링된 근적외선 신호의 세기를 측정할 수 있다. 상기 근적외선 세기의 측정은 당업계에서 널리 사용되는 있는 일반적인 근적외선 세기 측정 방법을 모두 포함하여 구현될 수 있다.
중앙처리장치(253)는 아래의 수학식 1을 이용하여 상기 사용자 신체 부위의 체지방 두께를 산출한다.
체지방 두께 = Ko + K1 * (log1/I)
I = Es / Er
Es : 제2 근적외선 세기
Er : 제1 근적외선 세기
Ko , K1 : 상수
상기 수학식 1에서와 같이, 중앙처리장치(253)는 상기 제2 근적외선 세기 값을 제1 근적외선 세기 값으로 나눈 제1 값의 역수에 상용로그(Common Logarithm)를 취하여 제2 값을 계산하고, 상기 제2 값에 제1 상수(Constant)를 곱한 후 제2 상수를 더하여 상기 체지방 두께를 산출할 수 있다. 중앙처리장치(253)는 상기 체지방 두께의 산출 동작 중, 상기 근적외선 교류 신호의 크기가 상기 임계값 이상으로 다시 측정되는 경우, 상기 체지방 두께 산출 동작을 중지하고, 상기 알람 신호를 생성하여 사용자에게 제공할 수 있다.
상기 제1 근적외선은 중심파장이 930nm 또는 1040nm인 근적외선으로 구현될 수 있다. 이는 근적외선이 상기 파장을 갖는 경우에 체지방 두께와 상기 제1 근적외선 및 제2 근적외선의 흡수 비율이 뚜렷한 상관관계를 갖기 때문이다. 이는 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 사용자 신체 부위에 조사되는 근적외선의 파장과 흡수 비율의 상관관계를 나타내는 그래프이다.
도 4에 도시된 그래프는 사용자 신체 부위의 체지방 두께가 각각 10mm(400), 7mm(410), 5mm(420), 2mm(430)인 경우의 그래프를 도시한 것이다. 도시된 그래프에 따르면, 발광 센서로부터 조사되는 제1 근적외선의 중심파장이 930nm와 1040nm일 때, 체지방의 두께가 증가할 수록 상기 사용자 신체 부위에 대한 근적외선의 흡수 비율(log1/I) 이 증가함을 알 수 있다.
따라서, 상기 중심파장이 930nm 또는 1040nm인 근적외선(제1 근적외선)을 사용자의 신체 부위에 조사한 후, 상기 부위로부터 반사되는 제2 근적외선을 수신하여 상기 부위에 대한 근적외선 흡수 비율을 계산하면, 상기 흡수 비율과 체지방 두께 사이의 비례 관계를 나타내는 상기 수학식 1을 도출할 수 있다. 즉, 상기 수학 식 1은 상기 중심파장이 930nm 또는 1040nm인 근적외선에 대응하므로, 상기 제1 근적외선은 상기 중심파장이 930nm 또는 1040nm인 근적외선으로 구현됨이 바람직하다.
상기 설명한 체지방 측정 제어부(250)의 체지방 두께 산출 방법은 일례일 뿐, 본 발명이 속하는 당업계에서 실시되고 있는 다양한 종류의 체지방 두께 산출 방법을 모두 포함하여 구현될 수 있다.
지금까지 도 2 내지 도 4를 통해 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 근적외선 체지방 측정 장치는 근적외선 센서를 통해 사용자의 신체에 근적외선을 조사하는 경우, 상기 사용자의 손떨림이나 흔들림 등에 의해 발생하는 외란을 보다 정교하게 검출할 수 있다. 즉, 단지 근적외선 신호의 DC 성분으로만 상기 외란을 감지하는 것이 아니라, 상기 근적외선 신호의 AC 성분만을 별도로 증폭하여 이를 통해 상기 외란 발생을 보다 정교하게 검출할 수 있다.
이러한 본 발명의 근적외선 체지방 측정 장치의 정교한 외란 발생 감지 동작은, 상기 외란에 의해 왜곡된 결과가 도출되기 쉬운 근적외선을 이용한 체지방 두께 산출에 있어, 사용자로 하여금 상기 외란의 발생을 억제하도록 유도함으로써, 사용자가 언제 어디서나 간편하게 자신의 체지방을 측정함과 동시에, 보다 정확한 체지방 두께의 산출을 보장할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 근적외선 체지방 측정 방법의 흐름을 도시한 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 근적외선 체지방 측정 장치는 소정의 사용자 신 체 부위에 제1 근적외선을 조사(Irradiating)한다(단계(511)). 상기 근적외선 체지방 측정 장치는 상기 신체 부위로부터 반사되는 제2 근적외선을 수신하고(단계(512)), 상기 제2 근적외선을 전기 신호로 변환하여 근적외선 신호를 생성한다(단계(513)).
상기 근적외선 체지방 측정 장치는 상기 근적외선 신호로부터 상기 근적외선 신호의 교류(AC: Alternating Current) 성분인 근적외선 교류 신호를 추출한다(단계(514)). 단계(514)에서, 상기 체지방 측정 장치는 상기 근적외선 신호의 고주파(High Frequency) 신호를 추출하고, 상기 고주파 신호를 증폭하여 상기 증폭된 고주파 신호의 저주파(Low Frequency)신호를 추출함으로써, 상기 근적외선 교류 신호를 추출할 수 있다.
상기 근적외선 체지방 측정 장치는 상기 근적외선 교류 신호의 크기(Amplitude)를 측정하여 소정의 임계값(Threshold)과 비교한다(단계(515)). 단계(515)에서, 상기 비교 결과 상기 근적외선 교류 신호의 크기가 상기 임계값 이상인 경우, 상기 근적외선 체지방 측정 장치는 소정의 알람 신호를 생성한다(단계(516)). 상기 근적외선 체지방 측정 장치는 상기 생성한 알람 신호가 소정의 디스플레이 수단, 사운드 출력 수단, 진동 수단, 또는 발광 수단을 통해 상기 사용자에게 디스플레이, 재생, 또는 동작되도록 제어한다(단계(517)).
단계(515)에서 상기 비교 결과 상기 근적외선 교류 신호의 크기가 상기 임계값 미만인 경우, 상기 근적외선 체지방 측정 장치는 상기 제1 근적외선의 세기 및 상기 제2 근적외선의 세기의 비율을 계산하고(단계(518)), 상기 비율 및 상기 수학 식 1을 통해 상기 사용자 신체 부위의 체지방 두께를 산출한다(단계(519)).
도 5를 통해 설명한 본 발명의 일실시예에 따른 근적외선 체지방 측정 방법은 도 2 내지 도 4를 통해 설명한 본 발명의 일실시예에 따른 근적외선 체지방 측정 장치의 구성에 따른 근적외선 체지방 측정 동작을 모두 포함하여 구현될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 근적외선 체지방 측정 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행 하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구의 범위뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 발명의 근적외선 체지방 측정 장치 및 방법에 따르면, 사용자의 신체 부위로부터 반사되어 수신하는 근적외선 신호의 교류 성분을 통해 상기 사용자의 손떨림 등의 외란을 감지하고, 상기 외란이 일정 수준 이상인 경우 소정의 알람(Alram) 신호를 생성하여 상기 사용자에게 제공하여 상기 사용자로 하여금 상기 외란의 발생을 억제하도록 유도함으로써, 상기 외란으로 인한 체지방 측정의 오류를 예방할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 근적외선 체지방 측정 장치 및 방법에 따르면, 상기 근적외선 체지방 측정 장치를 휴대 단말기의 일부 구성으로 구현함으로써, 사용자가 언제 어디서나 편리하고 정확하게 자신의 체지방을 측정하여 비만을 예방할 수 있도록 하는 체지방 측정의 정확성 및 편리성을 보장할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (12)

  1. 근적외선(NIR: Near Infrared)을 이용한 체지방 측정 장치에 있어서,
    소정의 사용자 신체 부위에 제1 근적외선을 조사(Irradiating)하여 상기 신체 부위로부터 반사되는 제2 근적외선을 수신하고, 상기 제2 근적외선을 전기 신호로 변환하여 근적외선 신호를 생성하는 근적외선 센서부;
    상기 근적외선 신호로부터 상기 근적외선 신호의 교류(AC: Alternating Current) 성분인 근적외선 교류 신호를 추출하는 교류 신호 추출부; 및
    상기 근적외선 교류 신호의 크기(Amplitude)를 측정하여 소정의 임계값(Threshold)과 비교하고, 상기 비교 결과 상기 근적외선 교류 신호의 크기가 상기 임계값 이상인 경우, 소정의 알람 신호를 생성하는 체지방 측정 제어부
    를 포함하고,
    상기 체지방 측정 제어부는 상기 알람 신호가 소정의 디스플레이 수단, 사운드 출력 수단, 진동 수단, 또는 발광 수단을 통해 상기 사용자에게 디스플레이, 재생, 또는 동작되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 근적외선 체지방 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 교류 신호 추출부는,
    상기 근적외선 신호의 고주파(High Frequency) 신호를 추출하는 고대역 통과 필터(HPF: High Pass Filter);
    상기 고주파 신호를 증폭하는 증폭기(AMP); 및
    상기 증폭된 고주파 신호의 저주파(Low Frequency)신호를 추출하는 저대역 통과 필터(LPF: Low Pass Filter)
    를 포함하고,
    상기 체지방 측정 제어부는 상기 저주파 신호의 크기를 상기 임계값과 비교하는 것을 특징으로 하는 근적외선 체지방 측정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 체지방 측정 제어부는 상기 저주파 신호 크기의 분산 또는 표준편차를 산출하여 상기 분산 또는 표준편차를 상기 임계값과 비교하는 것을 특징으로 하는 근적외선 체지방 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 체지방 측정 제어부는 상기 근적외선 센서부를 통한 상기 제1 근적외선의 조사를 제어하고, 상기 비교 결과 상기 근적외선 교류 신호의 크기가 상기 임계값 미만인 경우, 상기 제1 근적외선의 세기 및 상기 제2 근적외선의 세기의 비율을 계산하여 상기 사용자 신체 부위의 체지방 두께를 산출하는 것을 특징으로 하는 근적외선 체지방 측정 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 체지방 측정 제어부는 상기 제2 근적외선 세기 값을 제1 근적외선 세기 값으로 나눈 제1 값의 역수에 상용로그(Common Logarithm)를 취하여 제2 값을 계산하고, 상기 제2 값에 제1 상수(Constant)를 곱한 후 제2 상수를 더하여 상기 체지방 두께를 산출하는 것을 특징으로 하는 근적외선 체지방 측정 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 체지방 측정 제어부는 상기 체지방 두께의 산출 동작 중, 상기 근적외선 교류 신호의 크기가 상기 임계값 이상으로 측정되는 경우, 상기 체지방 두께의 산출 동작을 중지하는 것을 특징으로 하는 근적외선 체지방 측정 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 근적외선은 중심파장이 930nm 또는 1040 nm인 것을 특징으로 하는 근적외선 체지방 측정 장치.
  8. 제1항 내지 제7항에 있어서,
    상기 체지방 측정 장치는 이동통신 단말기, PDA, 휴대형 게임기, MP3 플레이어, PMP, DMB 단말기, 노트북 등을 포함하는 휴대 단말기에 설치되는 것을 특징으로 하는 근적외선 체지방 측정 장치.
  9. 근적외선(NIR: Near Infrared Ray)을 이용한 체지방 측정 방법에 있어서,
    소정의 사용자 신체 부위에 제1 근적외선을 조사(Irradiating)하는 단계;
    상기 신체 부위로부터 반사되는 제2 근적외선을 수신하고, 상기 제2 근적외선을 전기 신호로 변환하여 근적외선 신호를 생성하는 단계;
    상기 근적외선 신호로부터 상기 근적외선 신호의 교류(AC: Alternating Current) 성분인 근적외선 교류 신호를 추출하는 단계; 및
    상기 근적외선 교류 신호의 크기(Amplitude)를 측정하여 소정의 임계값(Threshold)과 비교하는 단계;
    상기 비교 결과 상기 근적외선 교류 신호의 크기가 상기 임계값 이상인 경우, 소정의 알람 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 알람 신호가 소정의 디스플레이 수단, 사운드 출력 수단, 진동 수단, 또는 발광 수단을 통해 상기 사용자에게 디스플레이, 재생, 또는 동작되도록 제어하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 근적외선 체지방 측정 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 근적외선 신호로부터 상기 근적외선 신호의 교류(AC: Alternating Current) 성분인 근적외선 교류 신호를 추출하는 상기 단계는,
    상기 근적외선 신호의 고주파(High Frequency) 신호를 추출하는 단계;
    상기 고주파 신호를 증폭하는 단계; 및
    상기 증폭된 고주파 신호의 저주파(Low Frequency)신호를 추출하는 단계
    를 포함하고,
    상기 근적외선 교류 신호의 크기(Amplitude)를 측정하여 소정의 임계값(Threshold)과 비교하는 상기 단계는, 상기 저주파 신호의 크기를 상기 임계값과 비교하는 것을 특징으로 하는 근적외선 체지방 측정 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 비교 결과 상기 근적외선 교류 신호의 크기가 상기 임계값 미만인 경우, 상기 제1 근적외선의 세기 및 상기 제2 근적외선의 세기의 비율을 계산하여 상기 사용자 신체 부위의 체지방 두께를 산출하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 근적외선 체지방 측정 방법.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항의 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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