생체 전기 임피던스법을 이용한 간편 인체 성분 측정 장치 및 방법
출원일자 : 1999년 7 월 29 일
출원인 : 주식회사 바이오스페이스(현 Inbody) 차기철
발명자 : 차기철
명칭 : 생체 전기 임피던스법을 이용한 간편 인체 성분 측정 장치 및 방법
청구항 1
피측정자의 손바닥 및 손가락과 접촉하기 위한 전극(1, 2, 3 및 4);
피측정자의 우측 앞발바닥, 우측 뒷발바닥, 좌측 앞발바닥, 및 좌측 뒷발바닥을 각각 접촉하기 위한 전극 (5, 6, 7 및 8);
회전축(30)에 연결되어 전후로 움직이는 수직부재(31)에 고정되고 피측정자가 몸쪽으로 당길 수 있는 상기 손전극(1, 2, 3 및 4)이 일체로 형성된 핸드 바(16);
피측정자가 몸쪽으로 당기는 핸드 바(16)의 위치를 감지하여 피측정자의 신장을 표시화면(15)에 표시하기 위한 회전각 센서(13);
피측정자가 몸쪽으로 핸드바를 당길 때 피측정자의 신장을 표시하고 그 신장이 입력된 후에는 인체 성분 측정결과를 나타내기 위한 표시화면(15);
고주파수 및 저주파수의 정현파 전류를 발생시키고 전극간 전압 차이를 측정하는 임피던스 측정 회로(20);
전극 사이의 전류 및 전압의 측정 경로를 변경시켜 인체 부위별 임피던스를 측정할 수 있도록 전극과 임피 던스 측정회로(20) 사이에 설치되는 전자 스위치(19);
피측정자의 체중을 측정하기 위한 하중센서(11);
및 상기 핸드 바(16)를 통하여 데이터를 저장하고 측정된 신호를 이용해 인체성분을 계산하고, 그 결과를 표 시화면(15)에 출력하며,
전자 스위치(19)를 제어하는 마이크로프로세서(23); 로 구성됨으로써 측정과정에서 피측정자의 성별과 연령을 입력하는 키보드 장치가 없이도 생체 전기 임피 던스를 이용한 인체 성분을 분석할 수 있는 장치.
발명에 대한 설명
사람의 몸은 수분, 단백질, 뼈, 지방 등으로 구성되어 있으며 이들의 합은 체중을 이루게 된다. 각 개별 성분에 대해서 측정하는 것을 인체 성분 분석이라 한다. 인체 성분을 분석하는 것은 중요한 일이다. 체내 근육량의 변화를 통해 암 환자, 투석기 환자 등 영양 상태와 연관된 환자들의 질병의 진행 속도, 치료 효과들을 파악할 수 있다. 또한 소아를 대상으로 주기적인 측정을 통해 성장, 발육 상태를 진단할 수 있고, 노인을 대상으로 영양 상태를 판단할 수 있다. 최근 미용과 건강에 대한 관심이 증가한 만큼, 체내 지방량을 측정함으로써 다이어트를 보다 효과적으로 할 수 있도록 도와준다.
발명에 대한 설명에 앞서서 체내 성분을 어떻게 분석하는 지에 대해 알아볼 필요가 있다. 생체 전기 임피던스법은 기본적으로 신체의 수분량을 측정하는 기술이다. 사람의 몸을 하나의 저항으로 생각하고 인체에 무해한 정현파 형태의 전류를 전극을 통해 흘려 보낸다. 다른 전극을 통해 전압을 측정하고, 이를 기반으로 체내 임피던스 값을 측정한다. 체내 수분은 다른 조직, 뼈, 지방 등에 비해 높은 임피던스 값을 보인다. 체내 수분 대부분이 근육에 분포한다는 것을 고려 했을 때, 낮은 임피던스 값을 보일 수록 체내 구성 성분 중 근육의 비율이 높다는 것을 알 수 있다. 또한 지방 대부분이 수분을 함유하지 않는 다는 점을 고려했을 때, 높은 임피던스 값을 보일 수록 체내 지방량이 높다는 것을 알 수 있다. 체내 수분량을 전기를 이용 측정하고, 이를 나이, 성별, 체중이라는 정보들과 같이 사용하여 체내 구성성분을 꽤 정확하게 맞출 수 있는 것이 생체 전기 임피던스법이 지니는 의의이다. 이 글을 이해하는 데는 이 정도면 충분할 것 같다.
체성분 측정 기기는 그 이전에도 존재해 왔다. 그러나 공통적으로 사용자 조작에 있어서 불편함이 존재하였다.
기존 측정 방식 1 의 경우 임피던스를 측정하고 이를 표시화면과 프린터로 출력하는 방식이다. 이 방식의 단점은 사용자의 성별, 연령, 체중, 신장을 직접 키보드로 입력해야 하는 불편함이 있다. 또한 전극을 사용자가 손등, 손목, 발등, 발목에 부착해야 한다는 수고로움이 있다는 것이다. 기존 측정 방식 2 의 경우 1 의 방식에 비해 신장과 체중을 측정해야 한다는 번거로움은 사라졌으나, 별도로 본 발명과 달리 신장을 측정할 수 있는 장치가 필요하다는 것이 단점이다. 여전히 키보드로 성별, 나이를 입력해야 해서 이에 익숙하지 않은 사람은 어려움을 겪을 것이라 사료된다. (해당 발명이 1999 년에 출원되었음을 다시 한 번 알린다. 국내에 막 PC가 보급되었던 시기로 국민 대다수가 컴퓨터를 조작하는 데 익숙하지 않았다.)
본 발명은 키보드를 통하여 신장, 성별, 연령을 키보드로 입력하지 않고, 체중계에서 체중을 측정하는 방시과 유사하게 기기에 올라 양손으로 손잡이를 자신에 맞는 위치로 조절하면 자동적으로 측정할 수 있도록 하는 것을 목적으로 제작되었다.
발명에 대한 분석
처음에는 이 발명이 어떻게 특허로 등록될 수 있는 지 의문이 들었다. 생체 전기 임피던스 방식을 이용하여 체내 구성성분을 측정하는 방식은 이미 이전에 나왔었고, 측정 기기도 이미 개발되어 있는 상태였다. 차별점은 키보드를 이용하지 않고 신장을 입력하는 방식인데, 모터의 움직임을 전기적인 신호로 감지하고 이를 이용하는 것은 펌웨어 개발자라면 기술적인 어려움은 없었을 것이라 생각된다. 다만 전문을 읽어보니 기존의 측정은 4 개의 전극을 이용하였던 반면 본 발명의 측정 방식은 8 개의 전극을 통해 이루어졌다. 이는 팔, 다리, 몸통 각 부분에 대해 정밀하게 측정할 수 있다는 점에서 의의가 있다. 또한 1990년대 아직은 디지털 기기의 보급이 제대로 이루어지지 않았던 시점에서 손잡이의 토크를 이용하여 조작하는 방식은 신선했을 것이라 생각된다.
위 특허는 2002 년에 등록되어서 비교적 최근인 2017년 까지 유지되었다. 보통 새로운 기술의 선점 효과 유지 기간이 5년이 채 되지 않는 것을 생각하면 이 발명이 산업적으로 높은 가치를 지니고 있다고 판단된다. 헬스장 등에서 볼 수 있는 체성분 측정 장치 대부분이 Inbody 사에서 만들었다는 것을 생각해보면, 어쩌면 지금의 Inbody를 있게 한 발명이 이 발명이 아닌가 조심스럽게 추측해본다. 이 것으로 이번 글을 마치도록 한다.