KR102513026B1 - 체성분 분석 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 체성분 분석 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 체성분 분석 시스템은 정현 신호 생성기, 동기 검출기, 및 생체 임피던스 분석기를 포함한다. 정현 신호 생성기는 타겟 주파수를 갖는 디지털 정현 신호를 아날로그 정현 신호로 변환한다. 동기 검출기는 아날로그 정현 신호에 응답하여 생성된 생체 전기 신호의 타겟 주파수 성분을 디지털 정현 신호에 기초하여 추출한다. 생체 임피던스 분석기는 생체 전기 신호의 타겟 주파수 성분에 기초하여 생체 임피던스를 계산한다. 본 발명에 따르면, 생체 전기 신호의 타겟 주파수 성분의 추출을 위한 선택도를 향상시키고, 집적 회로의 구현을 위한 면적 및 특성의 변화를 감소시킬 수 있다.
Description
본 발명은 생체 신호의 처리에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 체성분 분석 시스템에 관한 것이다.
의료 기술의 발달에 따라, 생체 신호를 감지하고, 감지된 생체 신호에 근거하여 체성분을 분석하는 다양한 전자 장치들이 개발되고 있다. 특히, 생체 전기 임피던스 분석(Bioelectrical Impedance Analysis, BIA) 방식을 이용한 체성분 분석 시스템은 비침습적인 방법으로 인체 내부의 임피던스를 계산하여 체성분을 분석할 수 있는 점에서 각광받고 있다. BIA 방식의 체성분 분석 시스템은 인체에 미약한 전기 신호를 인가하고, 인체를 통하여 출력되는 생체 신호를 측정하여 인체의 임피던스를 계산함으로써, 인체 내부의 체지방량 및 근육량 등을 측정할 수 있다.
최근에는 건강에 대한 다양한 관심에 따라, 체성분 분석 시스템이 휴대폰 또는 스마트폰과 같은 모바일 장치, 또는 스마트 워치와 같은 웨어러블 장치에 적용하려는 시도가 계속되고 있다. 이러한 모바일 장치 또는 웨어러블 장치에 적용되는 체성분 분석 시스템은 소형화 및 휴대성 등을 확보하기 위하여 집적 회로(IC, Integrated Circuit)로 구현될 필요성이 제기되고 있다.
체성분 분석 시스템은 인체를 통하여 출력되는 생체 신호의 특정 주파수 성분을 추출하여 분석함으로써, 생체 임피던스를 분석할 수 있다. 생체 신호의 특정 주파수 성분을 추출하기 위하여 대역 통과 필터가 체성분 분석 시스템에 포함될 수 있다. 대역 통과 필터는 복수의 수동 소자들을 요구하고 다양한 환경적 요인에 기초하여 변화되는 특성을 가질 수 있다. 따라서, 체성분 분석 시스템이 집적 회로로 구현될 때, 구현되는 면적 및 특성의 변화를 최소화할 수 있는 방안에 대한 요구가 제기되고 있다.
본 발명은 인체를 통하여 출력되는 송신 신호의 타겟 주파수 성분을 추출하기 위한 선택도를 향상시키면서, 집적 회로로의 구현을 위한 면적 및 특성의 변화를 최소화할 수 있는 체성분 분석 시스템을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 체성분 분석 시스템은 정현 신호 생성기, 동기 검출기, 및 생체 임피던스 분석기를 포함한다. 정현 신호 생성기는 타겟 주파수를 갖는 디지털 정현 신호를 아날로그 정현 신호로 변환하여 출력한다. 동기 검출기는 아날로그 정현 신호에 응답하여 생성된 생체 전기 신호의 타겟 주파수 성분을 디지털 정현 신호에 기초하여 추출한다. 생체 임피던스 분석기는 생체 전기 신호의 타겟 주파수 성분에 기초하여 생체 임피던스를 계산한다.
정현 신호 생성기는 디지털 정현 신호를 생성하는 디지털 신호 생성기 및 디지털 정현 신호를 아날로그 정현 신호로 변환하는 디지털 아날로그 변환기를 포함한다. 디지털 신호 생성기는 디지털 정현 신호의 최상위 비트를 동기 검출기로 출력할 수 있다. 정현 신호 생성기는 제1 타겟 주파수를 갖는 제1 디지털 정현 신호를 제1 아날로그 정현 신호로 변환하여 출력하는 제1 정현 신호 생성기 및 제2 타겟 주파수를 갖는 제2 디지털 정현 신호를 제2 아날로그 정현 신호로 변환하여 출력하는 제2 정현 신호 생성기를 포함할 수 있다. 체성분 분석 시스템은 제1 및 제2 아날로그 정현 신호들을 합성하는 신호 혼합기를 더 포함할 수 있다.
동기 검출기는 곱셈기 및 저역 통과 필터를 포함한다. 곱셈기는 디지털 정현 신호에 기초하여 생성된 기준 신호와 생체 전기 신호를 곱셈 연산하여 혼합 신호를 출력한다. 저역 통과 필터는 혼합 신호의 기준 주파수 이하의 성분을 필터링할 수 있다. 이 경우, 저역 통과 필터는 혼합 신호의 직류 성분을 추출할 수 있다. 동기 검출기는 정현 신호 생성기로부터 디지털 정현 신호의 최상위 비트에 기초하여 기준 신호를 생성할 수 있다. 동기 검출기는 디지털 정현 신호의 최상위 비트 신호에 기초하여 타겟 주파수를 갖는 구형파 신호를 기준 신호로 생성할 수 있다. 체성분 분석 시스템은 디지털 정현 신호의 최상위 비트 신호의 위상을 조절하여 동기 검출기에 출력하는 위상 조정기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 체성분 분석 시스템은 제1 및 제2 정현 신호 생성기들, 신호 혼합기, 제1 및 제2 동기 검출기들, 및 생체 임피던스 분석기를 포함한다. 제1 정현 신호 생성기는 제1 타겟 주파수를 갖는 제1 디지털 정현 신호를 제1 아날로그 정현 신호로 변환하고, 제2 정현 신호 생성기는 제2 타겟 주파수를 갖는 제2 정현 신호를 제2 아날로그 정현 신호로 변환한다. 신호 혼합기는 제1 및 제2 아날로그 정현 신호들을 합성하여 송신 신호를 출력한다. 제1 동기 검출기는 생체 전기 신호와 제1 기준 신호의 곱셈 연산에 기초하여 생체 전기 신호의 제1 타겟 주파수 성분을 추출하고, 제2 동기 검출기는 생체 전기 신호와 제2 기준 신호의 곱셈 연산에 기초하여 생체 전기 신호의 제2 타겟 주파수 성분을 추출한다.
제1 기준 신호는 제1 타겟 주파수 성분을 갖고, 제2 기준 신호는 제2 타겟 주파수 성분을 갖는다. 일례로, 제1 기준 신호는 제1 디지털 신호의 최상위 비트 신호에 기초하여 생성되고, 제2 기준 신호는 제2 디지털 신호의 최상위 비트 신호에 기초하여 생성될 수 있다. 일례로, 제1 기준 신호는 제1 아날로그 정현 신호이고, 제2 기준 신호는 제2 아날로그 정현 신호일 수 있다. 일례로, 체성분 분석 시스템은 제1 및 제2 기준 신호들을 생성하는 기준 신호 생성기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 체성분 분석 시스템은 동기 검출기를 이용하여, 타겟 주파수 성분 추출을 위한 선택도를 향상시키면서, 집적 회로의 구현을 위한 면적 및 특성의 변화를 최소화할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 체성분 분석 시스템은 인체에 전기 신호를 제공하기 위한 정현 신호 생성기를 이용하여 기준 신호를 생성함으로써, 동기 검출기의 구현을 위한 하드웨어를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 체성분 분석 시스템의 블록도이다.
도 2는 도 1의 정현 신호 생성기의 예시적인 블록도이다.
도 3은 도 1의 동기 검출기의 예시적인 블록도이다.
도 4는 시간의 흐름에 따른 생체 전기 신호, 기준 신호, 혼합 신호, 및 검출 신호의 파형을 나타내는 그래프도이다.
도 5는 도 1의 정현 신호 생성기의 예시적인 블록도이다.
도 6은 시간의 흐름에 따른 아날로그 정현 신호 및 최상위 비트 신호의 파형을 나타내는 그래프도이다.
도 7은 시간의 흐름에 다른 생체 전기 신호, 기준 신호, 혼합 신호, 및 검출 신호의 파형을 나타내는 그래프도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 체성분 분석 시스템의 블록도이다.
도 2는 도 1의 정현 신호 생성기의 예시적인 블록도이다.
도 3은 도 1의 동기 검출기의 예시적인 블록도이다.
도 4는 시간의 흐름에 따른 생체 전기 신호, 기준 신호, 혼합 신호, 및 검출 신호의 파형을 나타내는 그래프도이다.
도 5는 도 1의 정현 신호 생성기의 예시적인 블록도이다.
도 6은 시간의 흐름에 따른 아날로그 정현 신호 및 최상위 비트 신호의 파형을 나타내는 그래프도이다.
도 7은 시간의 흐름에 다른 생체 전기 신호, 기준 신호, 혼합 신호, 및 검출 신호의 파형을 나타내는 그래프도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 체성분 분석 시스템의 블록도이다.
아래에서는, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로, 본 발명의 실시 예들이 명확하고 상세하게 기재된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 체성분 분석 시스템의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 체성분 분석 시스템(1000)은 송신기(100), 수신기(200), 및 위상 조정기(300)를 포함할 수 있다. 송신기(100), 수신기(200), 및 위상 조정기(300) 각각은 별도의 집적 회로로 구현되거나, 하나의 집적 회로로 구현될 수 있다.
송신기(100)는 제1 내지 제n 정현 신호 생성기들(110~130) 및 신호 혼합기(140)를 포함한다. 송신기(100)는 제1 내지 제n 정현 신호 생성기들(110~130)을 이용하여 다중 주파수를 이용한 생체 전기 임피던스 분석(Bioelectrical Impedance Analysis, BIA) 방식을 위한 복수의 주파수들을 갖는 신호들을 출력할 수 있다. 다중 주파수 BIA 방식을 이용하여, 체성분 분석의 정확도가 향상될 수 있다. 인체를 구성하는 다양한 체성분들에 기초한 생체 임피던스는 복수의 주파수들을 갖는 신호들을 이용하여 측정 및 분석될 수 있다.
제1 내지 제n 정현 신호 생성기들(110~130) 각각은 서로 다른 타겟 주파수를 갖는 제1 내지 제n 아날로그 정현 신호들을 생성한다. 정현 신호 생성기들의 개수는 제한되지 않는다. 제1 정현 신호 생성기(110)는 제1 타겟 주파수를 갖는 제1 아날로그 정현 신호를 생성할 수 있다. 제2 정현 신호 생성기(120)는 제1 타겟 주파수와 다른 제2 타겟 주파수를 갖는 제2 아날로그 정현 신호를 생성할 수 있다. 아날로그 정현 신호들 각각의 타겟 주파수는 수 ㎒보다 작은 주파수일 수 있다.
제1 내지 제n 정현 신호 생성기들(110~130) 각각은 타겟 주파수를 갖는 디지털 정현 신호를 생성하고, 생성된 디지털 정현 신호를 아날로그 정현 신호로 변환하여 출력할 수 있다. 이를 위하여, 제1 내지 제n 정현 신호 생성기들(110~130) 각각은 디지털 신호 생성기 및 디지털 아날로그 변환기를 포함할 수 있고, 이에 대한 구체적인 설명은 후술된다. 제1 내지 제n 정현 신호 생성기들(110~130) 각각은 디지털 정현 신호 또는 아날로그 정현 신호를 위상 조정기(300)를 통하여 수신기(200)에 제공할 수 있고, 수신기(200)는 제1 내지 제n 정현 신호 생성기들(110~130)로부터 제공 받은 신호들에 기초하여 사용자(USER)로부터 입력된 신호의 타겟 주파수 성분을 추출할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 후술된다.
신호 혼합기(140)는 제1 내지 제n 아날로그 정현 신호들을 합성할 수 있다. 신호 혼합기(140)는 제1 내지 제n 아날로그 정현 신호들을 합성하기 위한 가산기를 포함할 수 있다. 신호 혼합기(140)는 제1 내지 제n 아날로그 정현 신호들을 가산하여 송신 신호를 생성할 수 있다. 송신 신호는 사용자(USER)로 출력될 수 있다. 이를 위하여, 체성분 분석 시스템(1000)은 신호 혼합기(140)와 전기적으로 연결되고, 사용자(USER)와 접촉되도록 구성되는 송신 전극(미도시)을 더 포함할 수 있다.
송신기(100)는 동시에 생성된 제1 내지 제n 아날로그 정현 신호들을 합성하여 송신 신호를 생성할 수 있다. 즉, 제1 내지 제n 정현 신호 생성기들(110~130)은 동기화되어 제1 내지 제n 아날로그 정현 신호들을 출력할 수 있다. 제1 내지 제n 아날로그 정현 신호들이 합성되어 사용자(USER)에 출력됨으로써, 순차적으로 서로 다른 타겟 주파수를 갖는 정현 신호를 사용자(USER)에 출력할 때와 비교하여 빠른 생체 임피던스의 분석이 가능하다. 다만, 이에 제한되지 않고, 제1 내지 제n 정현 신호 생성기들(110~130) 각각은 순차적으로 아날로그 정현 신호를 출력할 수도 있다.
수신기(200)는 제1 내지 제n 동기 검출기들(210~230), 제1 내지 제n 아날로그 디지털 변환기들(240~260), 및 생체 임피던스 분석기(270)를 포함한다. 수신기(200)는 송신 신호가 생체를 통하여 출력되는 전기 신호(이하, 생체 전기(Bioelectrical) 신호로 지칭된다.)를 수신한다. 수신기(200)는 송신기(100)에 의하여 송신된 송신 신호에 응답하여 생성된 생체 전기 신호를 수신한다. 사용자(USER)를 통하여 송신기(100)와 수신기(200) 사이에 폐회로가 형성될 수 있고, 수신기(200)는 사용자(USER)의 체성분에 의한 생체 임피던스에 따른 생체 전기 신호를 수신할 수 있다. 이를 위하여, 체성분 분석 시스템(1000)은 제1 내지 제n 동기 검출기들(210~230)과 전기적으로 연결되고, 사용자(USER)와 접촉되도록 구성되는 수신 전극(미도시)을 더 포함할 수 있다.
제1 내지 제n 동기 검출기들(210~230) 각각은 생체 전기 신호의 제1 내지 제n 타겟 주파수 성분들을 추출한다. 동기 검출기들의 개수는 제한되지 않으나, 정현 신호 생성기들의 개수와 같을 수 있다. 제1 동기 검출기(210)는 생체 전기 신호의 제1 타겟 주파수 성분을 추출할 수 있다. 제2 동기 검출기(220)는 제1 타겟 주파수와 다른 제2 타겟 주파수 성분을 추출할 수 있다. 즉, 제1 내지 제n 동기 검출기들(210~230) 각각은 제1 내지 제n 정현 신호 생성기들(110~130) 각각에 대응되는 타겟 주파수 성분들을 추출할 수 있다.
제1 내지 제n 동기 검출기들(210~230) 각각은 동기식 신호 검출(Synchronous Detection) 방식을 이용하여 제1 내지 제n 타겟 주파수 성분들을 추출한다. 제1 내지 제n 동기 검출기들(210~230) 각각은 추출할 타겟 주파수를 갖는 기준 신호를 생체 전기 신호와 곱셈 연산할 수 있다. 이 경우, 생체 전기 신호에서 타겟 주파수를 갖는 성분이 곱셈 연산된 신호에서 직류 성분으로 나타날 수 있다. 제1 내지 제n 동기 검출기들(210~230) 각각은 곱셈 연산된 신호에서 직류 성분을 추출하여 제1 내지 제n 아날로그 디지털 변환기들(240~260)로 출력할 수 있다. 이를 위하여, 제1 내지 제n 동기 검출기들(210~230) 각각은 곱셈기 및 저역 통과 필터를 포함할 수 있고, 이에 대한 구체적인 설명은 후술된다.
제1 내지 제n 동기 검출기들(210~230) 각각은 대역 통과 필터(Band Pass Filter)를 포함하지 않는다. 일반적으로, 생체 전기 신호의 서로 다른 타겟 주파수 성분들을 추출하고, 송신 신호가 사용자(USER)를 통과하면서 발생되는 신호 왜곡 또는 잡음 등을 제거하기 위하여 대역 통과 필터가 이용될 수 있다. 다만, 상술하였듯이, 아날로그 정현 신호들 각각은 수 ㎒보다 낮은 저주파수 대역의 타겟 주파수를 갖고, 서로 다른 타겟 주파수를 갖는 아날로그 정현 신호들이 합성되므로, 대역 통과 필터의 높은 선택도가 요구된다. 이를 위하여, 대역 통과 필터는 수백 ㏀ 내지 수 ㏁ 이상의 저항 및 약 수 ㎋ 내지 수십 ㎋ 이상의 커패시터와 같은 수동 소자를 포함할 수 있다. 또한, 서로 다른 타겟 주파수들 사이의 차이가 작으므로, 대역 통과 필터의 선택도를 높이기 위하여, 높은 차수(order)를 갖도록 복잡한 구조의 대역 통과 필터가 요구될 수 있다. 집적 회로 공정을 통해 제작되는 수동 소자의 특성은 온도 또는 공정 등과 같은 다양한 환경적인 요인에 따라 통상적으로 20%까지도 변화할 수 있다.
제1 내지 제n 동기 검출기들(210~230) 각각은 대역 통과 필터에 비하여 주파수 선택도가 높고, 적은 개수의 수동 소자를 포함하고, 집적 회로 구현시 작은 면적을 갖는 장점을 갖는다. 제1 내지 제n 동기 검출기들(210~230)에 포함되는 저역 통과 필터는 대역 통과 필터에 비하여 적은 개수의 수동 소자가 요구되고, 대역 통과 필터에 비하여 낮은 수동 소자의 정확도가 요구된다. 즉 타겟 주파수 대역을 맞추기 위한 수동 소자들의 특성 변화에 대한 부담이 감소한다.
제1 내지 제n 동기 검출기들(210~230) 각각은 제1 내지 제n 정현 신호 생성기들(110~130)로부터 기준 신호를 수신할 수 있다. 생체 전기 신호에서 타겟 주파수 성분을 추출하기 위하여, 생체 전기 신호에 곱하여지는 기준 신호는 타겟 주파수를 가질 수 있다. 제1 내지 제n 정현 신호 생성기들(110~130)이 생성하는 디지털 정현 신호 또는 아날로그 정현 신호는 타겟 주파수를 가지므로, 제1 내지 제n 동기 검출기들(210~230) 각각은 제1 내지 제n 정현 신호 생성기들(110~130)로부터 대응되는 타겟 주파수를 갖는 기준 신호를 수신할 수 있다. 이에 대한 구체적인 내용은 후술된다.
제1 내지 제n 아날로그 디지털 변환기들(240~260) 각각은 생체 전기 신호의 타겟 주파수 성분을 디지털 검출 신호로 변환한다. 아날로그 디지털 변환기들의 개수는 제한되지 않으나, 동기 검출기들의 개수와 같을 수 있다. 제1 아날로그 디지털 변환기(240)는 생체 전기 신호의 제1 타겟 주파수 성분을 제1 디지털 검출 신호로 변환하여 생체 임피던스 분석기(270)로 출력할 수 있다. 제2 아날로그 디지털 변환기(250)는 생체 전기 신호의 제2 타겟 주파수 성분을 제2 디지털 검출 신호로 변환하여 생체 임피던스 분석기(270)로 출력할 수 있다.
생체 임피던스 분석기(270)는 제1 내지 제n 아날로그 디지털 변환기들(240~260)로부터 입력 받은 제1 내지 제n 디지털 검출 신호들에 기초하여 생체 임피던스를 계산하고 분석할 수 있다. 예를 들어, 생체 임피던스 분석기(270)는 송신기(100)로부터 사용자(USER)에 제공된 송신 신호의 전류의 크기와 수신기(200)에 의하여 수신된 생체 전기 신호의 전압의 크기를 이용하여 사용자(USER)의 생체 임피던스를 계산할 수 있다. 또한, 생체 임피던스 분석기(270)는 서로 다른 주파수를 갖는 복수의 타겟 주파수 성분들을 이용하여 사용자(USER)의 체성분, 예를 들어, 체지방량, 근육량, 및 체수분량 등을 분석할 수 있다.
위상 조정기(300)는 제1 내지 제n 동기 검출기들(210~230)이 생체 전기 신호의 타겟 주파수 성분을 추출하도록 기준 신호의 위상을 조정할 수 있다. 생체 전기 신호와 기준 신호를 곱셈 연산할 때, 생체 전기 신호의 타겟 주파수 성분과 기준 신호의 위상은 동일할 것이 요구된다. 위상 조정기(300)는 생체 전기 신호의 타겟 주파수 성분과 기준 신호의 위상이 동일하도록 제1 내지 제n 정현 신호 생성기들(110~130)로부터 출력된 신호들의 위상을 조정한다. 위상 조정된 기준 신호는 각각이 제1 내지 제n 타겟 주파수들을 갖는 제1 내지 제n 기준 신호들을 포함할 수 있다. 제1 내지 제n 기준 신호들 각각은 제1 내지 제n 동기 검출기들(210~230)에 제공된다.
도 2는 도 1의 정현 신호 생성기의 예시적인 블록도이다. 도 2의 정현 신호 생성기(110_1)는 도 1의 제1 정현 신호 생성기(110)뿐만 아니라, 제2 정현 신호 생성기(120) 및 제n 정현 신호 생성기(130)일 수 있다. 도 2를 참조하면, 정현 신호 생성기(110_1)는 디지털 신호 생성기(111_1) 및 디지털 아날로그 변환기(112_1)를 포함할 수 있다. 설명의 편의상, 도 1의 도면 부호를 참조하여 도 2가 설명된다.
디지털 신호 생성기(111_1)는 디지털 정현 신호(DS)를 생성한다. 디지털 신호 생성기(111_1)는 타겟 주파수를 갖는 정현 신호를 디지털 신호로 생성한다. 예를 들어, 디지털 신호 생성기(111_1)가 제1 정현 신호 생성기(110)에 구현되는 경우, 디지털 신호 생성기(111_1)는 제1 타겟 주파수를 갖는 제1 디지털 정현 신호를 생성할 수 있다. 이를 위하여, 디지털 신호 생성기(111_1)는 DDS(Direct Digital Synthesis)로 구현될 수 있다.
디지털 신호 생성기(111_1)는 복수의 비트들을 갖는 디지털 정현 신호(DS)를 디지털 아날로그 변환기(112_1)에 출력할 수 있다. 예를 들어, 디지털 신호 생성기(111_1)는 하나의 시점에 대하여 n 비트의 디지털 정현 신호(DS)를 출력할 수 있다. n 비트의 디지털 정현 신호(DS)는 해당 시점에 대한 정현 신호의 크기를 나타낼 수 있다. 이 경우, 디지털 정현 신호(DS)는 2n 개의 크기로 양자화된 디지털 신호일 수 있다.
디지털 아날로그 변환기(112_1)는 디지털 정현 신호(DS)를 아날로그 정현 신호(Vsin)로 변환할 수 있다. 예를 들어, 디지털 아날로그 변환기(112_1)가 제1 정현 신호 생성기(110)에 구현되는 경우, 디지털 아날로그 변환기(112_1)는 제1 타겟 주파수를 갖는 제1 아날로그 정현 신호를 생성할 수 있다. 디지털 아날로그 변환기(112_1)는 n 비트의 디지털 정현 신호(DS)에 기초하여 해당 시점에서의 아날로그 정현 신호(Vsin)의 크기를 결정할 수 있다. 디지털 아날로그 변환기(112_1)는 아날로그 정현 신호(Vsin)를 신호 혼합기(140)에 출력한다.
디지털 정현 신호(DS) 및 아날로그 정현 신호(Vsin)는 타겟 주파수를 가지므로, 생체 전기 신호의 타겟 주파수 성분을 추출하기 위한 기준 신호로 이용될 수 있다. 기준 신호는 디지털 정현 신호(DS) 또는 아날로그 정현 신호(Vsin)에 기초하여 생성될 수 있다. 기준 신호가 제1 내지 제n 동기 검출기들(210~230) 중 대응되는 타겟 주파수를 추출하는 동기 검출기에 제공되도록, 디지털 정현 신호(DS) 또는 아날로그 정현 신호(Vsin)는 위상 조정기(300)를 통하여 수신기(200)에 제공될 수 있다.
도 3은 도 1의 동기 검출기의 예시적인 블록도이다. 도 3의 동기 검출기(210)는 도 1의 제1 동기 검출기(210)일 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 제2 동기 검출기(220) 및 제n 동기 검출기(230)도 도 3의 동기 검출기(210)로 구현될 수 있다. 도 3을 참조하면, 동기 검출기(210)는 곱셈기(211) 및 저역 통과 필터(212)를 포함할 수 있다. 설명의 편의상, 도 1 또는 도 2의 도면 부호를 참조하여 도 3이 설명된다.
곱셈기(211)는 생체 전기 신호(Vr)와 기준 신호(Vref)를 곱셈 연산하여 혼합 신호(Vm)를 생성한다. 기준 신호(Vref)는 타겟 주파수를 갖는 신호일 수 있다. 예를 들어, 동기 검출기(210)가 도 1의 제1 동기 검출기(210)인 경우, 기준 신호(Vref)는 제1 타겟 주파수를 갖는 신호일 수 있다. 기준 신호(Vref)는 타겟 주파수를 갖는 정현 신호 또는 구형파 신호일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 기준 신호(Vref)는 정현 신호 생성기(110_1)로부터 생성되는 디지털 정현 신호(DS) 또는 아날로그 정현 신호(Vsin)에 기초하여 생성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 곱셈기(211)는 혼합 신호(Vm)를 저역 통과 필터(212)로 출력한다.
저역 통과 필터(212)는 혼합 신호(Vm)의 직류 성분을 추출할 수 있다. 저역 통과 필터(212)는 혼합 신호(Vm)에서 기준 주파수 이하의 성분을 필터링할 수 있다. 혼합 신호(Vm)의 직류 성분은 생체 전기 신호(Vr)와 기준 신호(Vref)의 곱셈 연산에 따라 생체 전기 신호(Vr)의 타겟 주파수 성분에 대한 정보를 포함할 수 있다. 즉, 저역 통과 필터(212)를 이용하여 생체 전기 신호(Vr)의 타겟 주파수 성분이 추출될 수 있다. 저역 통과 필터(212)는 기준 주파수 이외의 주파수 성분을 제거하여 타겟 주파수 이외의 정보를 제거할 수 있다. 저역 통과 필터(212)는 송신 신호가 사용자(USER)를 통과하면서 발생되는 신호의 왜곡 및 잡음을 제거할 수 있다. 저역 통과 필터(212)는 생체 전기 신호(Vr)의 타겟 주파수 성분을 포함하는 검출 신호(Vd)를 생성하고, 제1 내지 제n 아날로그 디지털 변환기들(240~260) 중 하나에 검출 신호(Vd)를 출력할 수 있다.
도 4는 시간의 흐름에 따른 생체 전기 신호, 기준 신호, 혼합 신호, 및 검출 신호의 파형을 나타내는 그래프도이다. 도 4를 참조하면, 가로축은 시간으로 정의되고, 세로축은 생체 전기 신호(Vr), 기준 신호(Vref), 혼합 신호(Vm), 및 검출 신호(Vd)의 전압 레벨로 정의된다. 도 4의 세로축이 전압 레벨로 정의되는 것으로 설명되나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 세로축이 전류 레벨로 정의될 수도 있다. 설명의 편의상, 도 1 내지 도 3의 도면 부호를 참조하여, 도 4가 설명된다.
생체 전기 신호(Vr)는 복수의 타겟 주파수들이 합성된 송신 신호에 응답하여 생성되므로, 실질적으로 다양한 주파수 성분을 가질 수 있다. 설명의 편의상, 도 4에 도시된 생체 전기 신호(Vr)는 다양한 주파수 성분을 갖는 생체 전기 신호에서 타겟 주파수 성분에 대응되는 생체 전기 신호(Vr)로 이해될 것이다. 생체 전기 신호(Vr)는 제1 전압 레벨(V1)의 진폭을 갖고, 타겟 주파수를 갖는 정현 신호일 수 있다.
기준 신호(Vref)는 타겟 주파수를 갖는 정현 신호일 수 있다. 기준 신호(Vref)는 제2 전압 레벨(V2)의 진폭을 가질 수 있다. 기준 신호(Vref)의 주파수 및 위상은 생체 전기 신호(Vr)의 타겟 주파수 성분과 동일할 수 있다. 기준 신호(Vref)는 타겟 주파수를 갖도록, 정현 신호 생성기(110_1)로부터 생성된 신호를 이용하여 생성될 수 있다. 예를 들어, 기준 신호(Vref)는 도 2의 디지털 아날로그 변환기(112_1)로부터 출력되는 아날로그 정현 신호(Vsin)일 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않고, 기준 신호(Vref)는 도 2의 디지털 신호 생성기(111_1)로부터 출력되는 디지털 정현 신호(DS)에 기초하여 생성될 수 있다. 기준 신호(Vref)와 생체 전기 신호(Vr)의 타겟 주파수 성분이 동일한 위상을 갖도록, 위상 조정기(300)가 기준 신호(Vref)의 위상을 조정할 수 있다.
혼합 신호(Vm)는 곱셈기(211)에 의하여 생체 전기 신호(Vr)와 기준 신호(Vref)의 곱셈 연산에 따라 생성될 수 있다. 혼합 신호(Vm)는 수학식 1과 같을 수 있다.
수학식 1을 참조하면, 혼합 신호(Vm)는 1/2*V1*V2*cos(a)의 직류 성분과 타겟 1/2*V1*V2의 진폭을 갖고 타겟 주파수의 2배의 주파수를 갖는 교류 성분을 포함한다. 생체 전기 신호(Vr)의 타겟 주파수 성분과 기준 신호(Vref)의 위상이 동일한 경우, a=0이므로, 혼합 신호(Vm)의 직류 성분은 1/2*V1*V2의 전압 레벨을 가질 수 있다. 기준 신호(Vref)의 진폭에 대응되는 제2 전압 레벨(V2)은 체성분 분석 시스템(1000)을 통하여 생성되어 알고 있으므로, 혼합 신호(Vm)의 직류 성분에 의하여 생체 전기 신호(Vr)의 타겟 주파수 성분에 대한 정보가 계산될 수 있다.
검출 신호(Vd)는 저역 통과 필터(212)에 의하여 추출된 혼합 신호(Vm)의 직류 성분일 수 있다. 검출 신호(Vd)는 1/2*V1*V2의 전압 레벨을 가질 수 있다. 상술하였듯이, 검출 신호(Vd)를 통하여 생체 전기 신호(Vr)의 타겟 주파수 성분에 대한 진폭인 제1 전압 레벨(V1)이 계산될 수 있다. 생체 임피던스 분석기(270)는 제1 전압 레벨(V1)에 기초하여 사용자(USER)의 생체 임피던스를 계산할 수 있다. 아울러, 생체 임피던스 분석기(270)는 다른 타겟 주파수 성분에 대한 전압 레벨들을 추가적으로 계산하여, 체지방량, 근육량, 및 체수분량을 포함하는 사용자(USER)의 체성분을 분석할 수 있다.
도 5는 도 1의 정현 신호 생성기의 예시적인 블록도이다. 도 5의 정현 신호 생성기(110_2)는 도 1의 제1 정현 신호 생성기(110)뿐만 아니라, 제2 정현 신호 생성기(120) 및 제n 정현 신호 생성기(130)일 수 있다. 도 5를 참조하면, 정현 신호 생성기(110_2)는 디지털 신호 생성기(111_2) 및 디지털 아날로그 변환기(112_2)를 포함할 수 있다. 설명의 편의상, 도 1의 도면 부호를 참조하여 도 5가 설명된다.
디지털 신호 생성기(111_2)는 디지털 정현 신호(DS)를 생성하고, 디지털 아날로그 변환기(112_2)는 디지털 정현 신호(DS)를 아날로그 정현 신호(Vsin)로 변환할 수 있다. 디지털 신호 생성기(111_2)의 디지털 정현 신호(DS)를 생성하는 구성 및 디지털 아날로그 변환기(112_2)의 아날로그 정현 신호(Vsin)를 생성하는 구성은 도 2의 디지털 신호 생성기(111_1)와 디지털 아날로그 변환기(112_1)와 실질적으로 동일하므로, 구체적인 설명이 생략된다.
디지털 신호 생성기(111_2)는 디지털 정현 신호(DS)의 최상위 비트 신호(DS_MSB)를 수신기(200)로 출력할 수 있다. 최상위 비트 신호(DS_MSB)는 디지털 정현 신호(DS)에 포함된 복수의 비트들 중 최상위 비트(Most Significant Bit, MSB)를 추출한 신호일 수 있다. 예를 들어, 최상위 비트 신호(DS_MSB)는 n 비트의 비트 열로 구성된 디지털 정현 신호(DS)에서 가장 왼쪽에 위치하는 비트를 포함할 수 있다. 최상위 비트는 디지털 정현 신호(DS)의 극성을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 정현 신호가 양수일 때, 최상위 비트는 1 값을 가질 수 있고, 정현 신호가 음수일 때, 최상위 비트는 0 값을 가질 수 있다.
최상위 비트 신호(DS_MSB)는 제1 내지 제n 동기 검출기들(210~230) 각각에 제공되는 기준 신호를 생성하기 위하여 이용될 수 있다. 최상위 비트 신호(DS_MSB)는 구형파를 갖는 기준 신호를 생성하기 위하여 이용될 수 있다. 최상위 비트 신호(DS_MSB)는 타겟 주파수를 갖고, 1과 0이 반복되는 파형을 나타낼 수 있다. 따라서, 수신기(200)는 최상위 비트 신호(DS_MSB)가 1 값을 가질 때, 0보다 큰 직류 전압을 출력하고, 최상위 비트 신호(DS_MSB)가 0 값을 가질 때, 0보다 작은 직류 전압을 출력하여, 구형파를 갖는 기준 신호를 생성할 수 있다.
디지털 신호 생성기(111_2)는 디지털 정현 신호(DS)와 최상위 비트 신호(DS_MSB)를 별도의 출력 단자를 이용하여 출력하는 것으로 도시되었으나, 이에 제한되지 않는다. 디지털 신호 생성기(111_2)는 디지털 정현 신호(DS)의 출력 단자로부터 수신기(200)에 포함된 동기 검출기로 디지털 정현 신호(DS)를 출력하되, 최상위 비트에 해당되는 디지털 정현 신호(DS)를 선택적으로 수신기(200)에 출력할 수 있다. 예를 들어, 최상위 비트의 선택적 출력을 위한 스위치가 제공될 수 있다.
도 6은 시간의 흐름에 따른 아날로그 정현 신호 및 최상위 비트 신호의 파형을 나타내는 그래프도이다. 도 6을 참조하면, 가로축은 시간으로 정의되고, 세로축은 아날로그 정현 신호(Vsin) 및 디지털 정현 신호의 최상위 비트 신호(DS_MSB)의 크기로 정의된다. 설명의 편의상, 도 5의 도면 부호를 참조하여, 도 6이 설명된다.
아날로그 정현 신호(Vsin)는 송신 전압 레벨(Vs)의 진폭을 갖고, 타겟 주파수를 갖는 정현 신호일 수 있다. 아날로그 정현 신호(Vsin)는 디지털 신호 생성기(111_2)로부터 생성된 디지털 정현 신호(DS)에 기초하여 생성될 수 있다. 디지털 정현 신호(DS)는 하나의 시점에 대하여 n 비트의 이진 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 디지털 정현 신호(DS)는 4 비트의 이진 값을 가질 수 있고, 디지털 정현 신호(DS)가 '1000'의 값을 가질 때, 아날로그 정현 신호(Vsin)는 0의 전압 레벨을 가질 수 있다. 디지털 정현 신호(DS)가 '1111'의 값을 가질 때, 아날로그 정현 신호(Vsin)는 Vs의 전압 레벨을 가질 수 있다. 디지털 정현 신호(DS)가 '0000'의 값을 가질 때, 아날로그 정현 신호는 -Vs의 전압 레벨을 가질 수 있다.
최상위 비트 신호(DS_MSB)는 n 비트의 디지털 정현 신호(DS)에서 최상위 비트 값에 기초하여 생성된다. 아날로그 정현 신호(Vsin)가 양수일 때, 디지털 정현 신호(DS)의 최상위 비트는 1의 값을 갖는다. 예를 들어, 디지털 정현 신호(DS)가 4 비트의 이진 값을 가질 때, 아날로그 정현 신호(Vsin)가 0 이상의 전압 레벨을 갖는 시점에서, 디지털 정현 신호(DS)는 '1000' 내지 '1111' 값을 가질 수 있다. 이 경우, 최상위 비트 신호(DS_MSB)는 하이 레벨을 갖는다. 아날로그 정현 신호(Vsin)가 음수일 때, 디지털 정현 신호(DS)의 최상위 비트는 0의 값을 갖는다. 예를 들어, 디지털 정현 신호(DS)가 4 비트의 이진 값을 가질 때, 아날로그 정현 신호(Vsin)가 0 미만의 전압 레벨을 갖는 시점에서, 디지털 정현 신호(DS)는 '0000' 내지 '0111' 값을 가질 수 있다. 이 경우, 최상위 비트 신호(DS_MSB)는 로우 레벨을 갖는다.
최상위 비트 신호(DS_MSB)는 타겟 주파수에 따라 하이 레벨과 로우 레벨이 반복되는 파형을 가질 수 있다. 최상위 비트 신호(DS_MSB)는 구형파 신호이다. 따라서, 최상위 비트 신호(DS_MSB)는 구형파를 갖는 기준 신호를 생성하기 위하여 이용될 수 있다. 이 경우, 타겟 주파수를 갖는 기준 신호를 생성하기 위한 별도의 구성이 요구되지 않을 수 있고, 체성분 분석 시스템(1000)의 면적이 감소될 수 있다.
도 7은 시간의 흐름에 다른 생체 전기 신호, 기준 신호, 혼합 신호, 및 검출 신호의 파형을 나타내는 그래프도이다. 도 7을 참조하면, 가로축은 시간으로 정의되고, 세로축은 생체 전기 신호(Vr), 기준 신호(Vref), 혼합 신호(Vm), 및 검출 신호(Vd)의 전압 레벨로 정의된다. 도 7의 세로축이 전압 레벨로 정의되는 것으로 설명되나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 세로축이 전류 레벨로 정의될 수도 있다. 생체 전기 신호(Vr)는 도 4의 생체 전기 신호(Vr)와 같이 다양한 주파수 성분을 갖는 생체 전기 신호에서 타겟 주파수 성분에 대응되는 생체 전기 신호(Vr)로 이해될 것이다. 생체 전기 신호(Vr)는 타겟 주파수를 갖고, 제1 전압 레벨(V1)의 진폭을 가질 수 있다. 설명의 편의상 도 1, 도 3, 및 도 5의 도면 부호를 참조하여, 도 7이 설명된다.
기준 신호(Vref)는 타겟 주파수를 갖는 구형파 신호일 수 있다. 기준 신호(Vref)는 제2 전압 레벨(V2)의 진폭을 가질 수 있다. 기준 신호(Vref)는 V2 전압 레벨과 -V2 전압 레벨이 반복될 수 있다. 구형파 신호의 주파수 및 위상은 생체 전기 신호(Vr)의 타겟 주파수 성분과 동일할 수 있다. 기준 신호(Vref)는 타겟 주파수를 갖도록, 디지털 신호 생성기(111_2)로부터 출력되는 최상위 비트 신호(DS_MSB)에 기초하여 생성될 수 있다. 기준 신호(Vref)와 생체 전기 신호(Vr)의 타겟 주파수 성분이 동일한 위상을 갖도록, 위상 조정기(300)가 기준 신호(Verf)의 위상을 조정할 수 있다.
혼합 신호(Vm)는 곱셈기(211)에 의하여 생체 전기 신호(Vr)와 기준 신호(Vref)의 곱셈 연산에 따라 생성될 수 있다. 혼합 신호(Vm)는 수학식 2와 같을 수 있다.
수학식 2를 참조하면, 구형파 신호는 복수의 고조파 성분들을 포함하므로, 혼합 신호(Vm)는 직류 성분과 복수의 주파수를 갖는 교류 성분을 포함한다. 다만, 도 4와 마찬가지로, 혼합 신호(Vm)의 직류 성분은 1/2*V1*V2의 전압 레벨을 갖는다. 기준 신호(Vref)의 진폭에 대응되는 제2 전압 레벨(V2)은 알고 있으므로, 혼합 신호(Vm)의 직류 성분에 의하여 생체 전기 신호(Vr)의 타겟 주파수 성분에 대한 정보가 계산될 수 있다.
검출 신호(Vd)는 저역 통과 필터(212)에 의하여 추출된 혼합 신호(Vm)의 직류 성분일 수 있다. 검출 신호(Vd)는 1/2*V1*V2의 전압 레벨을 가질 수 있다. 이를 통하여, 제1 전압 레벨(V1)이 계산될 수 있고, 생체 임피던스 분석기(270)는 제1 전압 레벨(V1)에 기초하여 사용자(USER)의 생체 임피던스를 계산할 수 있다. 아울러, 생체 임피던스 분석기(270)는 다른 타겟 주파수 성분에 대한 전압 레벨들을 추가적으로 계산하여, 체지방량, 근육량, 및 체수분량을 포함하는 사용자(USER)의 체성분을 분석할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 체성분 분석 시스템의 블록도이다. 도 8을 참조하면, 체성분 분석 시스템(2000)은 송신기(2100), 수신기(2200), 및 기준 신호 생성기(2300)를 포함한다. 송신기(2100)는 제1 내지 제n 정현 신호 생성기들(2110~2130) 및 신호 혼합기(2140)를 포함한다. 수신기(2200)는 제1 내지 제n 동기 검출기들(2210~2230), 제1 내지 제n 아날로그 디지털 변환기(2240~2260), 및 생체 임피던스 분석기(2270)를 포함한다. 송신기(2100) 및 수신기(2200)에 포함된 구성은 도 1의 송신기(100) 및 수신기(200)와 실질적으로 동일하므로, 구체적인 설명이 생략된다.
기준 신호 생성기(2300)는 서로 다른 타겟 주파수를 갖는 제1 내지 제n 기준 신호들을 생성할 수 있다. 기준 신호 생성기(2300)는 제1 타겟 주파수를 갖는 제1 기준 신호를 생성하여 제1 동기 검출기(2210)로 출력하고, 제2 타겟 주파수를 갖는 제2 기준 신호를 생성하여 제2 동기 검출기(2220)로 출력할 수 있다. 여기에서, 제1 타겟 주파수는 제1 정현 신호 생성기(2110)로부터 생성된 제1 아날로그 정현 신호의 주파수와 같고, 제2 타겟 주파수는 제2 정현 신호 생성기(2120)로부터 생성된 제2 아날로그 정현 신호의 주파수와 같다.
제1 내지 제n 기준 신호들은 정현 신호 또는 구형파 신호일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 기준 신호 생성기(2300)는 도 4의 기준 신호(Vref) 또는 도 7의 기준 신호(Vref)와 같은 파형을 갖는 제1 내지 제n 기준 신호들을 생성할 수 있다. 기준 신호 생성기(2300)는 사용자(USER)로부터 수신기(2200)로 제공되는 생체 전기 신호의 타겟 주파수 성분과 동일한 위상을 갖는 기준 신호를 생성한다. 즉, 기준 신호 생성기(2300)는 제1 내지 제n 기준 신호들의 위상을 조정하는 도 1의 위상 조정기(300)의 기능을 수행할 수 있다.
위에서 설명한 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 예들이다. 본 발명에는 위에서 설명한 실시 예들뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경하거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들도 포함될 것이다. 또한, 본 발명에는 상술한 실시 예들을 이용하여 앞으로 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다.
1000, 2000: 체성분 분석 시스템
100, 2100: 송신기
110~130, 2110~2130: 제1 내지 제3 정현 신호 생성기들
111_1, 111_2: 디지털 신호 생성기
112_1, 112_2: 디지털 아날로그 변환기
200, 2200: 수신기
210~230, 2210~2230: 제2 내지 제3 동기 검출기들
211: 곱셈기
212: 저역 통과 필터
100, 2100: 송신기
110~130, 2110~2130: 제1 내지 제3 정현 신호 생성기들
111_1, 111_2: 디지털 신호 생성기
112_1, 112_2: 디지털 아날로그 변환기
200, 2200: 수신기
210~230, 2210~2230: 제2 내지 제3 동기 검출기들
211: 곱셈기
212: 저역 통과 필터
Claims (15)
- 타겟 주파수를 갖는 디지털 정현 신호를 아날로그 정현 신호로 변환하는 정현 신호 생성기;
상기 디지털 정현 신호에 기초하여, 상기 아날로그 정현 신호에 응답하여 생성된 생체 전기 신호 및 기준 신호에 기초하여 상기 타겟 주파수 성분을 추출하는 동기 검출기;
상기 생체 전기 신호의 상기 타겟 주파수 성분에 기초하여 생체 임피던스를 계산하는 생체 임피던스 분석기; 및
상기 아날로그 정현 신호의 위상을 조정하여 상기 타겟 주파수 성분의 위상과 동일한 위상을 갖는 상기 기준 신호를 생성하는 위상 조정기를 포함하는 체성분 분석 시스템. - 제1 항에 있어서,
상기 정현 신호 생성기는,
상기 디지털 정현 신호를 생성하는 디지털 신호 생성기; 및
상기 디지털 정현 신호를 상기 아날로그 정현 신호로 변환하는 디지털 아날로그 변환기를 포함하는 체성분 분석 시스템. - 제1 항에 있어서,
상기 동기 검출기는,
상기 디지털 정현 신호에 기초하여 생성된 기준 신호와 상기 생체 전기 신호를 곱셈 연산하여 혼합 신호를 출력하는 곱셈기; 및
상기 혼합 신호의 기준 주파수 이하의 성분을 필터링하는 저역 통과 필터를 포함하는 체성분 분석 시스템. - 제3 항에 있어서,
상기 저역 통과 필터는,
상기 혼합 신호의 직류 성분을 추출하는 체성분 분석 시스템. - 제3 항에 있어서,
상기 동기 검출기는,
상기 정현 신호 생성기로부터 상기 디지털 정현 신호의 최상위 비트 신호를 수신하고, 상기 디지털 정현 신호의 최상위 비트에 기초하여 상기 기준 신호를 생성하는 체성분 분석 시스템. - 제5 항에 있어서,
상기 동기 검출기는,
상기 디지털 정현 신호의 최상위 비트 신호에 기초하여 상기 타겟 주파수를 갖는 구형파 신호를 상기 기준 신호로 생성하는 체성분 분석 시스템. - 제1 항에 있어서,
상기 생체 전기 신호의 상기 타겟 주파수 성분을 디지털 검출 신호로 변환하여 상기 생체 임피던스 분석기로 출력하는 아날로그 디지털 변환기를 더 포함하는 체성분 분석 시스템. - 제1 항에 있어서,
정현 신호 생성기는,
제1 타겟 주파수를 갖는 제1 디지털 정현 신호를 제1 아날로그 정현 신호로 변환하여 출력하는 제1 정현 신호 생성기; 및
상기 제1 타겟 주파수와 다른 제2 타겟 주파수를 갖는 제2 디지털 정현 신호를 제2 아날로그 정현 신호로 변환하여 출력하는 제2 정현 신호 생성기를 포함하고,
상기 동기 검출기는,
상기 제1 디지털 정현 신호에 기초하여, 상기 제1 및 제2 아날로그 정현 신호들에 응답하여 생성된 상기 생체 전기 신호의 상기 제1 타겟 주파수 성분을 추출하는 제1 동기 검출기; 및
상기 제2 디지털 정현 신호에 기초하여, 상기 생체 전기 신호의 상기 제2 타겟 주파수 성분을 추출하는 제2 동기 검출기를 포함하는 제2 동기 검출기를 포함하는 체성분 분석 시스템. - 제8 항에 있어서,
상기 제1 아날로그 정현 신호 및 상기 제2 아날로그 정현 신호를 합성하는 신호 혼합기를 더 포함하는 체성분 분석 시스템. - 삭제
- 제1 타겟 주파수를 갖는 제1 디지털 정현 신호를 제1 아날로그 정현 신호로 변환하는 제1 정현 신호 생성기;
상기 제1 타겟 주파수와 다른 제2 타겟 주파수를 갖는 제2 디지털 정현 신호를 제2 아날로그 정현 신호로 변환하는 제2 정현 신호 생성기;
상기 제1 및 제2 아날로그 정현 신호들을 합성하여 송신 신호를 출력하는 신호 혼합기;
상기 송신 신호에 응답하여 생성된 생체 전기 신호와 상기 제1 타겟 주파수를 갖는 제1 기준 신호의 곱셈 연산에 기초하여 상기 생체 전기 신호의 제1 타겟 주파수 성분을 추출하는 제1 동기 검출기;
상기 생체 전기 신호와 상기 제2 타겟 주파수를 갖는 제2 기준 신호의 곱셈 연산에 기초하여 상기 생체 전기 신호의 제2 타겟 주파수 성분을 추출하는 제2 동기 검출기;
상기 추출된 제1 및 제2 타겟 주파수 성분들에 기초하여 생체 임피던스를 분석하는 생체 임피던스 분석기; 및
상기 제1 아날로그 정현 신호의 위상을 조정하여 상기 제1 타겟 주파수 성분의 위상과 동일한 위상을 갖는 상기 제1 기준 신호 및 상기 제2 아날로그 정현 신호의 위상을 조정하여 상기 제2 타겟 주파수 성분의 위상과 동일한 위상을 갖는 상기 제2 기준 신호를 생성하는 위상 조정기를 포함하는 체성분 분석 시스템. - 제11 항에 있어서,
상기 제1 동기 검출기는,
상기 제1 기준 신호와 상기 생체 전기 신호를 곱셈 연산하여 제1 혼합 신호를 생성하는 제1 곱셈기; 및
상기 제1 혼합 신호의 기준 주파수 이하의 성분을 필터링하는 제1 저역 통과 필터를 포함하고,
상기 제2 동기 검출기는,
상기 제2 기준 신호와 상기 생체 전기 신호를 곱셈 연산하여 제2 혼합 신호를 생성하는 제2 곱셈기; 및
상기 제2 혼합 신호의 상기 기준 주파수 이하의 성분을 필터링하는 제2 저역 통과 필터를 포함하는 체성분 분석 시스템. - 제11 항에 있어서,
상기 제1 기준 신호는 상기 제1 디지털 정현 신호의 최상위 비트 신호에 기초하여 생성되고, 상기 제2 기준 신호는 상기 제2 디지털 정현 신호의 최상위 비트 신호에 기초하여 생성되는 체성분 분석 시스템. - 제11 항에 있어서,
상기 제1 기준 신호는 상기 제1 아날로그 정현 신호이고, 상기 제2 기준 신호는 상기 제2 아날로그 정현 신호인 체성분 분석 시스템.
- 삭제
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