KR102237213B1

KR102237213B1 - Apparatus and Method for Concurrent Bio-impedance Measurement and Time Synchronization on Different Body Sites

Info

Publication number: KR102237213B1
Application number: KR1020190035616A
Authority: KR
Inventors: 유회준; 이권준
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2021-04-07
Also published as: KR102237213B9; KR20200114235A

Abstract

서로 다른 신체 부위에서의 생체 임피던스 동시 측정 및 시간 동기화 방법 및 장치가 제시된다. 본 발명에서 제안하는 서로 다른 신체 부위에서의 생체 임피던스 동시 측정 및 시간 동기화 장치는 서로 다른 신체 부위에서 생체 임피던스를 동시에 측정하고, 측정 결과의 정확도를 높이기 위해 전기적으로 분리된 전원, 그라운드, 동작 클럭을 각각 갖는 제1 프런트 엔드 모듈 및 제2 프런트 엔드 모듈을 포함하는 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들, 메인 컨트롤러 및 메인 컨트롤러와 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들 사이에 존재하여 메인 컨트롤러와 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들의 전원, 그라운드, 동작 클럭을 서로 분리하는 절연부를 포함하고, 서로 다른 동작 클럭을 갖는 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들 각각은 동시에 측정되는 생체 임피던스의 샘플링 시점 및 횟수를 동일하게 하기 위한 시간 동기화부를 포함하고, 메인 컨트롤러는 메인 컨트롤러와 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들 사이에 존재하는 절연부를 통과하여 시간 동기화에 필요한 명령 신호를 전송하는 시간 동기화부 및 컨트롤러부를 포함한다.A method and apparatus for simultaneous measurement of biological impedance and time synchronization in different body parts are provided. The simultaneous measurement and time synchronization apparatus for bioimpedance at different body parts proposed by the present invention simultaneously measures bioimpedance at different body parts and uses electrically separated power, ground, and motion clocks to increase the accuracy of the measurement results. At least two electrically isolated front end modules each including a first front end module and a second front end module, present between the main controller and the main controller and at least two electrically isolated front end modules Thus, each of at least two electrically insulated front-end modules having different operating clocks, each of the main controller and the at least two electrically insulated front-end modules including an isolation unit separating power, ground, and operating clocks of at least two electrically isolated front-end modules from each other. Includes a time synchronization unit for equalizing the sampling time and number of times of biological impedances measured at the same time, and the main controller passes through an insulation unit existing between the main controller and at least two electrically insulated front end modules to synchronize time. It includes a time synchronization unit and a controller unit for transmitting a command signal required for.

Description

Apparatus and Method for Concurrent Bio-impedance Measurement and Time Synchronization on Different Body Sites}

본 발명은 생체 임피던스 측정법을 사용하여 사용자의 건강 상태 및 질병의 유무를 판단하고 진단 하는데 도움을 주는, 생체 임피던스 동시 측정 및 시간 동기화 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for simultaneous measurement of biological impedance and time synchronization, which helps in determining and diagnosing a user's health state and the presence or absence of a disease using a biological impedance measurement method.

최근 의학 기술의 발전으로 인하여 개개인의 기대수명은 점차 증가하고 있는 반면, 질병 없이 건강한 삶을 유지할 수 있는 기간을 나타내는 지표인, 건강수명은 그대로 유지되고 있는 실정이다. 이에 따라 개개인이 부담해야 하는 의료 비용은 점차 높아지는 반면, 개개인의 삶의 질은 나아지지 않고 있다. 따라서 의료 비용의 지출을 줄이고, 더 나아가 개개인의 건강수명을 증진시키기 위하여 진단 및 예방 중심의 의료 기술의 중요성이 부각되고 있다. 진단 및 예방 중심의 의료 기술에서는 개개인의 건강상태 및 질병의 상태를 정확하게 진단 하기 위한 검사 장비의 정확성뿐만 아니라, 개개인이 일상생활에서도 편리하고 지속적으로 자신의 건강상태를 확인할 수 있도록 검사 장비의 편의성이 요구된다.Due to the recent advances in medical technology, the life expectancy of each individual is gradually increasing, while the healthy lifespan, which is an index indicating the period during which a healthy life can be maintained without disease, is maintained as it is. As a result, the medical cost that each individual has to bear is gradually increasing, while the quality of life of each individual is not improving. Therefore, in order to reduce the expenditure of medical expenses and further improve the health life of individuals, the importance of diagnosis and prevention-centered medical technology is emerging. In the diagnosis and prevention-oriented medical technology, not only the accuracy of the test equipment for accurately diagnosing the state of individual health and disease, but also the convenience of the test equipment so that each individual can conveniently and continuously check his or her health condition in daily life. Required.

생체 임피던스 측정법은 인체의 특정 부위에 미세한 교류전류를 주입하고, 그로 인해 나타나는 교류전압을 측정 함으로써 인체의 특정 부위의 생체 임피던스를 측정하는 방법이며, 혈액을 채취하거나 체내에 어떠한 물질이나 기기를 삽입하지 않기 때문에 비침습적(Non-invasive) 검사 방식이다. 이러한 생체 임피던스 측정 법은 진단 및 예방 중심의 의료 기술에서 요구하는 정확성과 편의성을 모두 만족시키므로, 최근 생체 임피던스 측정법을 이용하여 개개인의 건강상태 및 질병 상태를 조기에 진단하고자 하는 시도가 활발히 이루어지고 있으며, 대표적으로, 생체 임피던스 측정법을 이용한 심혈관 상태의 지속적이고 종합적인 분석, 생체 임피던스 측정법을 이용한 체성분 분석, 생체 임피던스 측정법의 응용인 전기 임피던스 영상법 (Electrical Impedance Tomography, EIT)을 이용한 폐 질환 또는 유방암의 조기 진단 등의 분야에서 활발하게 연구 및 사용되고 있다. The biological impedance measurement method is a method of measuring the biological impedance of a specific part of the body by injecting a minute alternating current into a specific part of the human body and measuring the resulting alternating voltage. It does not collect blood or insert any substance or device into the body. Because it is not, it is a non-invasive test method. Since such bioimpedance measurement method satisfies both the accuracy and convenience required by diagnosis and prevention-centered medical technology, recent attempts to diagnose individual health and disease states at an early stage using bioimpedance measurement methods have been actively made. , Typically, continuous and comprehensive analysis of cardiovascular conditions using bioimpedance measurement, body composition analysis using bioimpedance measurement, and electrical impedance imaging (Electrical Impedance Tomography, EIT), which is an application of bioimpedance measurement, for lung disease or breast cancer. It is actively researched and used in fields such as early diagnosis.

기존의 생체 임피던스 측정 장치들의 경우, 측정 장치 내부의 전원 및 그라운드가 하나로 통일 되어 있으며, 이로 인해 적어도 두 개 이상의 전류원을 사용하여 서로 다른 신체 부위에서 생체 임피던스를 동시에 측정하는 경우, 하나의 전류원에서 다른 전류원으로의 누설 전류가 발생하여 정확한 생체 임피던스 측정이 불가능 하였다. 이에 따라 기존의 생체 임피던스 측정 장치는 한 번에 하나의 전류원을 사용하여 인체로 전류를 주입 하고, 그에 따라 나타나는 전압을 측정 하는 행위를 반복함으로써 서로 다른 신체 부위에서 생체 임피던스를 측정하였다.In the case of the existing bioimpedance measurement devices, the power and ground inside the measurement device are unified. Therefore, when at least two or more current sources are used to measure bioimpedance at different body parts at the same time, one current source can be used to measure different body impedances. A leakage current to the current source occurred, making it impossible to accurately measure the biological impedance. Accordingly, the existing bioimpedance measuring apparatus injects current into the human body using one current source at a time, and measures the bioimpedance at different body parts by repeating the act of measuring the resulting voltage.

이러한 경우, 측정 시간이 증가하여 측정의 편의성이 감소할 뿐만 아니라, 증가된 측정시간에 의해서 측정 중의 움직임(Motion Artifact)에 의한 측정 오류 요인의 영향을 많이 받게 되고, 결국 생체 임피던스 측정의 부정확성이 증가하는 어려움이 있었다. In this case, not only the measurement time increases and the convenience of measurement decreases, but also the increased measurement time is greatly influenced by measurement error factors due to motion artifacts during measurement, resulting in an increase in the inaccuracy of the biological impedance measurement. There was a difficulty to do.

또한, 전원, 그라운드, 동작 클럭이 서로 분리된 두 개 이상의 생체 임피던스 측정 시스템을 통해 서로 다른 신체 부위에서 생체 임피던스를 동시에 측정하는 경우에도 각각의 생체 임피던스 측정 시스템 내부의 서로 다른 동작 클럭에 의해서, 동일한 측정 시간 동안 동시 측정된 생체 임피던스의 샘플 데이터의 수가 서로 달라지게 되고, 이로 인해, 서로 다른 신체 부위에서 동시에 측정된 생체 임피던스의 시간차 정보를 이용해 사용자의 건강 상태 및 질병의 유무를 정확하게 판단하고 진단 하는 데에 어려움이 있었다. In addition, even when the biological impedance is simultaneously measured at different body parts through two or more bioimpedance measurement systems in which power, ground, and operation clocks are separated from each other, the same operation clocks within each bioimpedance measurement system The number of sample data of bioimpedance measured simultaneously during the measurement time is different from each other, and therefore, using the time difference information of bioimpedance measured at the same time in different body parts, it accurately judges and diagnoses the user's health status and the presence or absence of a disease. I had a hard time doing it.

한국등록특허 10-1907675호는 생체 임피던스 측정법을 이용하여 심혈관 상태를 지속적, 종합적으로 분석하기 위한 신체 부착형 맥파 측정 장치에 관한 것으로, 심장의 수축기 때, 좌심실의 수축에 의해 발생하는 압력파(Pressure Pulse Wave)가 전신의 동맥으로 전파 되면서 발생시키는 동맥 혈관의 부피 변화, 즉, 용적맥파(Volume Pulse Wave)를 생체 임피던스 측정법을 통해 측정 해 낸다. 위와 같은 원리로, 한국등록특허 10-1907675호는 요골동맥과 같은 신체의 한 부위에 맥파센서모듈 및 맥파측정용 일회용 패치를 부착하여 용적맥파를 측정한 후, 파형을 분석 함으로써, 개개인의 심혈관 상태를 진단하며, 더 나아가 동맥계(Arterial Tree)의 서로 다른 두 지점에 맥파센서모듈 및 맥파측정용 일회용 패치들을 부착하여 동시에 용적맥파를 측정 한 후, 서로 다른 맥파센서모듈들에서 측정한 용적맥파의 시간 차이 및 동맥계 두 지점의 거리 차이를 통해 맥파전달속도(Pulse Wave Velocity)라는 심혈관 지표를 계산할 수 있다. 하지만, 한국등록특허 10-1907675호의 경우, 서로 다른 신체 부위에서 생체 임피던스를 동시에 그리고 정확하게 측정할 수 있는 원리 및 서로 다른 신체 부위에 부착된 맥파센서모듈들로부터 동시에 측정된 생체 임피던스의 시간동기화의 방법에 대해 서술하고 있지 않다. 또한, 한국등록특허 10-1907675호와 같이, 일반적인 블루투스 시간 동기화 만을 사용하여 서로 다른 두 맥파센서모듈들이 측정한 생체 임피던스 데이터를 외부 단말기가 전송 받는 경우, 두 맥파센서모듈들 내부의 동작 클럭 및 A/D 변환 부의 동작 클럭의 차이로 인해, 시간 동기화 된 용적맥파의 측정기간 동안, 외부 단말기가 서로 다른 맥파센서모듈들로부터 전송 받는 데이터 샘플 수가 서로 달라지는 문제가 발생한다. 이는 곧, 동맥계 두 지점을 용적맥파가 이동하는데 걸린 시간인, 맥파전달 시간(Pulse Transit Time) 측정의 부정확성을 야기하고 더 나아가 상기 맥파전달속도의 부정확성을 발생 시킨다.Korean Patent Registration No. 10-1907675 relates to a body-attached pulse wave measuring device for continuously and comprehensively analyzing cardiovascular conditions using a bioimpedance measurement method. The volume change of arterial blood vessels, that is, volume pulse waves, generated as pulse waves propagate to the arteries of the whole body, is measured through the bioimpedance measurement method. Based on the above principle, Korean Patent Registration No. 10-1907675 attaches a pulse wave sensor module and a disposable patch for pulse wave measurement to a part of the body such as the radial artery, measures the volumetric pulse wave, and analyzes the waveform, thereby allowing the individual's cardiovascular status. After measuring the volumetric pulse wave at the same time by attaching the pulse wave sensor module and disposable patches for pulse wave measurement at two different points of the arterial tree, The cardiovascular index called Pulse Wave Velocity can be calculated through the time difference and the distance difference between the two points in the arterial system. However, in the case of Korean Patent Registration No. 10-1907675, the principle of simultaneously and accurately measuring the biological impedance at different body parts and the method of time synchronization of the biological impedance measured simultaneously from the pulse wave sensor modules attached to different body parts Is not described. In addition, as in Korean Patent Registration No. 10-1907675, when an external terminal receives bio-impedance data measured by two different pulse wave sensor modules using only general Bluetooth time synchronization, the operation clock and A of the two pulse wave sensor modules Due to the difference in the operating clock of the /D conversion unit, there is a problem that the number of data samples transmitted by the external terminal from different pulse wave sensor modules are different during the time-synchronized volume pulse wave measurement period. This leads to an inaccuracy of the pulse transit time measurement, which is the time taken for the volume pulse wave to travel between two points in the arterial system, and further, inaccuracies in the pulse wave transmission rate are generated.

한국등록특허 10-1114720호는 생체 임피던스 측정법을 이용하여 체성분을 분석하기 위한 장치에 관한 것으로, 근육의 생체 임피던스가 지방의 생체 임피던스보다 낮은 점, 그리고 저주파수의 교류 전류의 세포 투과성이 낮아 세포외수분을 따라 흐르는 반면, 고주파수의 교류 전류의 경우, 세포 막을 통과하여 전체 체수분을 따라 흐르는 점을 이용하여, 측정 대상자의 체수분량, 근육량, 지방량을 측정 해 낸다. 위와 같은 원리로, 한국등록특허 10-1114720호는 측정 대상자의 사지에 각각 두 개씩의 전극을 부착하여, 신체에 부착된 총 여덟 개의 전극 중, 특정 측정 부위에 따라 두 개의 전류주입 용 전극을 선택하고, 측정 부위에 대한 적절한 전압센싱 용 전극 들을 선택하여 전압을 측정 함으로써 인체의 팔, 다리, 몸통 등의 특정 부위에서의 생체 임피던스를 측정 할 수 있으며, 특히 저주파 성분 및 고주파 성분이 포함된 여러 주파수 성분의 교류 전류를 동시에 인체에 주입하고, 그에 따라 발생하는 각 주파수 성분의 전압을 각각 측정 해 냄으로써, 신체의 부위별로 체수분량, 근육량, 지방량을 측정할 수 있다. 이와 같이, 한국등록특허 10-1114720호는 인체에 여러 주파수 성분의 교류 전류를 동시에 주입하고, 그에 따라 발생하는 각 주파수 성분의 전압을 측정 함으로써, 신체의 각 부위 별로, 그리고 각 주파수 별로 전류를 주입하고 전압을 측정하는 과정의 반복적인 절차를 줄여, 생체 임피던스의 측정시간을 감소 시켰으나, 여전히 한 번에 한 쌍의 전류주입 용 전극으로만 여러 주파수 성분의 교류 전류를 동시에 주입 가능하므로, 신체의 각 부위별 체수분량, 근육량, 지방량의 측정을 위해서는 상기의 여덟 개의 전극 중, 한 쌍의 전류주입 용 전극을 선택하여 여러 주파수 성분의 교류전류를 주입하고, 그에 따라 발생하는 각 주파수 성분의 전압을 측정하는 과정을 반복해야 한다. 따라서, 여전히 긴 생체 임피던스 측정 시간을 요구하여 측정의 편의성을 저해하고, 또한 긴 측정 시간 동안 발생하는 측정 대상자의 움직임(Motion Artifact)으로 인해, 생체 임피던스 측정 값의 부정확성이 발생하게 된다.Korean Patent Registration No. 10-1114720 relates to a device for analyzing body composition using a bioimpedance measurement method, wherein the bioimpedance of muscle is lower than that of fat, and the cell permeability of low-frequency alternating current is low. On the other hand, in the case of high-frequency alternating current, it measures the body water, muscle mass, and fat mass of the person to be measured using the point that flows through the cell membrane and along the entire body water. Based on the above principle, Korean Patent Registration No. 10-1114720 attaches two electrodes to each of the limbs of the person to be measured, and selects two electrodes for current injection according to a specific measurement part from among a total of eight electrodes attached to the body. And, by selecting appropriate voltage sensing electrodes for the measurement part and measuring the voltage, it is possible to measure the biological impedance at specific parts of the human body such as arms, legs, and torso. In particular, various frequencies including low and high frequency components By simultaneously injecting the component's AC current into the human body and measuring the voltage of each frequency component generated accordingly, it is possible to measure the amount of body water, muscle mass, and fat mass for each part of the body. As such, Korean Patent Registration No. 10-1114720 injects AC current of several frequency components into the human body at the same time, and by measuring the voltage of each frequency component generated accordingly, current is injected for each part of the body and for each frequency. It reduces the repetitive procedure of measuring the voltage and reduces the measurement time of the living body impedance, but it is still possible to simultaneously inject alternating currents of several frequency components with only one pair of current injection electrodes at a time. In order to measure the amount of body water, muscle mass, and fat mass for each part, select a pair of electrodes for current injection among the above eight electrodes, inject AC current of several frequency components, and measure the voltage of each frequency component generated accordingly. You have to repeat the process. Therefore, it still requires a long bio-impedance measurement time, which hinders the convenience of measurement, and also causes inaccuracies in the bio-impedance measurement value due to motion artifacts occurring during a long measurement time.

한국등록특허 10-0700112호, 한국등록특허 10-1765423호 및 한국등록특허 10-1490811호는 생체 임피던스 측정 법을 응용한, 전기 임피던스 영상 법을 통해 측정 대상자의 폐 질환 또는 유방암의 존재 여부를 진단하는 장치에 관한 것으로, 공기가 포함된 폐가 주변 생체 조직과 생체 임피던스가 다른 점 및 유방 내부의 유방암 조직이 주변 유방 조직과 생체 임피던스가 다른 점을 이용하여, 시간 또는 측정 대상체 내부의 위치에 따른, 측정 대상체 내부의 생체 임피던스의 변화를 시각화 함으로써 측정 대상체의 폐의 부피 및 부피 변화, 그리고 유방암 조직의 유무 및 유방암 조직의 크기를 측정 해 낸다. 이와 같은 원리로, 한국등록특허 10-0700112호, 한국등록특허 10-1765423호 및 한국등록특허 10-1490811호는 측정 대상체를 복수 개의 전극으로 둘러 싼 후, 두 개의 전류주입 용 전극으로 묶인, 한 쌍의 전류주입 용 전극을 선택하여 교류 전류를 인체에 주입하고, 나머지 선택되지 않은 전압센싱 용 전극에서 표면전압을 측정하는 과정을 반복함으로써, 측정 대상체 내부의 생체 임피던스를 영상화 한다. 하지만, 이러한 경우도 마찬가지로, 상기와 같이 한 쌍의 전류주입용 전극을 선택하여 교류 전류를 인체에 주입하고, 나머지 선택되지 않은 전압센싱 용 전극에서 표면전압을 측정하는 과정의 반복은 상당히 긴 측정시간을 요구한다. 이는 곧 측정의 편의성을 떨어뜨림과 동시에, 긴 측정 시간 동안 발생하는 측정 대상체의 움직임과 같은 오차 요인에 의한, 부정확한 생체 임피던스의 측정 및 영상화를 야기한다.Korean Patent No. 10-0700112, Korean Patent No. 10-1765423, and Korean Patent No. 10-1490811 diagnose the presence of a lung disease or breast cancer of the person to be measured through electrical impedance imaging, applying a bio-impedance measurement method. It relates to a device, wherein the lung containing air is different from the biological impedance of the surrounding biological tissue and the breast cancer tissue inside the breast has a difference in the biological impedance from the surrounding breast tissue, according to time or a location inside the object to be measured, By visualizing the change in the biological impedance inside the measurement object, the volume and volume change of the lung of the measurement object, the presence or absence of breast cancer tissue, and the size of the breast cancer tissue are measured. Based on this principle, Korean Patent No. 10-0700112, Korean Patent No. 10-1765423, and Korean Patent No. 10-1490811 enclose the object to be measured with a plurality of electrodes, and then bundle them with two electrodes for current injection. By selecting a pair of electrodes for current injection, injecting AC current into the human body, and repeating the process of measuring the surface voltage at the other unselected voltage sensing electrodes, the living body impedance inside the object to be measured is imaged. However, in this case as well, repeating the process of selecting a pair of current injection electrodes and injecting alternating current into the human body, and measuring the surface voltage from the other non-selected voltage sensing electrodes as described above, is a very long measurement time. Demands. This impairs the convenience of measurement and causes inaccurate measurement and imaging of biological impedance due to an error factor such as a motion of a measurement object occurring during a long measurement time.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 메인 컨트롤러 및 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈을 사용하여, 서로 다른 신체 부위에서 동시에 그리고 정확히 생체 임피던스를 측정하기 위한 방법 및 장치를 제공하는데 있다. 또한, 평소 대기 상태로 존재하는 A/D 변환부에 변환 동작 시작을 명령하는 시간 동기화 신호를 전송하여, 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈에서 동시에 측정하는 생체 임피던스 데이터의 샘플링 시점과 횟수를 동기화 하는 시간 동기화 방법 및 장치를 제안한다.An object of the present invention is to provide a method and apparatus for simultaneously and accurately measuring biological impedance in different body parts using a main controller and at least two electrically insulated front end modules. In addition, by transmitting a time synchronization signal commanding the start of the conversion operation to the A/D converter existing in the usual standby state, the sampling timing and number of bio-impedance data simultaneously measured by at least two electrically isolated front-end modules We propose a time synchronization method and apparatus for synchronizing.

일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 서로 다른 신체 부위에서의 생체 임피던스 동시 측정 및 시간 동기화 장치는 서로 다른 신체 부위에서 생체 임피던스를 동시에 측정하고, 측정 결과의 정확도를 높이기 위해 전기적으로 분리된 전원, 그라운드, 동작 클럭을 각각 갖는 제1 프런트 엔드 모듈 및 제2 프런트 엔드 모듈을 포함하는 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들, 메인 컨트롤러 및 메인 컨트롤러와 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들 사이에 존재하여 메인 컨트롤러와 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들의 전원, 그라운드, 동작 클럭을 서로 분리하는 절연부를 포함하고, 서로 다른 동작 클럭을 갖는 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들 각각은 동시에 측정되는 생체 임피던스의 샘플링 시점 및 횟수를 동일하게 하기 위한 시간 동기화부를 포함하고, 메인 컨트롤러는 메인 컨트롤러와 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들 사이에 존재하는 절연부를 통과하여 시간 동기화에 필요한 명령 신호를 전송하는 시간 동기화부 및 컨트롤러부를 포함한다. In one aspect, the apparatus for simultaneously measuring bioimpedance and time synchronization at different body parts proposed by the present invention simultaneously measures bioimpedance at different body parts, and electrically separated power supply in order to increase the accuracy of the measurement result, At least two electrically isolated front end modules including a first front end module and a second front end module each having a ground and an operating clock, a main controller and at least two electrically isolated front ends from the main controller It is present between the modules and includes an insulation part separating the power, ground, and operation clocks of the main controller and at least two electrically isolated front-end modules from each other, and at least two or more electrically insulated modules having different operation clocks. Each of the front-end modules includes a time synchronization unit for equalizing the sampling time and number of simultaneous measured biological impedances, and the main controller is an insulation existing between the main controller and at least two electrically insulated front-end modules. It includes a time synchronization unit and a controller unit for transmitting a command signal required for time synchronization through the unit.

일 실시예에 있어서, 서로 다른 신체 부위에 부착된, 적어도 두 개 이상의 모든 생체 임피던스 측정용 전극 세트들에서, 전극 세트 내부의 전류주입을 위한 두 개의 전류전극이 절연 커패시터를 통하여 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈에 연결되어, 측정 대상자의 인체에 바디 전압(Body Bias)을 인가 하지 않는 바디 전압 비 인가 방식으로 서로 다른 신체 부위에서의 생체 임피던스 만을 동시에 측정할 수 있다. In one embodiment, in all at least two or more electrode sets for measuring bioimpedance attached to different body parts, two current electrodes for current injection inside the electrode set are electrically insulated through an insulating capacitor. It is connected to the end module, and the body voltage non-applying method that does not apply the body voltage (body bias) to the body of the person to be measured can measure only the body impedance at different body parts simultaneously.

또 다른 실시예에 있어서, 서로 다른 신체 부위에 부착 된, 적어도 두 개 이상의 생체 임피던스 측정용 전극 세트들 중, 오직 하나의 전극 세트에서만 전류주입을 위한 두 개의 전류전극 중 하나의 전류전극이 절연 커패시터를 통해서 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈에 연결되며, 다른 하나의 전류전극은 단락된(Short) 전선을 통해 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈에 연결되고, 나머지 다른 전극 세트 들에서는 전류 주입을 위한 두 개의 전류전극들이 모두 절연 커패시터를 통해서 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈에 연결 됨으로써 측정 대상자의 인체에 바디 전압을 인가 하는 바디 전압 인가 방식으로 서로 다른 신체 부위에서의 생체 임피던스 만을 동시에 측정할 수 있다. 이때, 서로 다른 신체 부위에서 생체 임피던스의 동시 측정을 수행하는 대상자의 신체 표면에 적어도 두 개 이상의 추가적인 심전도 측정용 전압전극을 부착하고, 심전도 측정을 위한 동상신호 제거부, 증폭부, 필터부를 포함하는 심전도 측정용 아날로그부를 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들 중, 바디 전압을 인가하는 하나의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈에 포함하고, 심전도 측정을 위한 추가적인 전압전극을 전기적 및 기계적으로 심전도 측정용 아날로그부에 연결하고, 심전도 측정용 아날로그부 내부의 증폭부, 필터부의 아날로그 전압 출력을 해당 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈 내부의 A/D 변환부에 입력하여, 서로 다른 신체 부위에서의 생체 임피던스 및 심전도를 동시에 측정하고 시간 동기화가 가능하다. In another embodiment, one of the two current electrodes for current injection in only one electrode set among at least two or more bio-impedance measurement electrode sets attached to different body parts is an insulating capacitor The other current electrode is connected to the electrically insulated front end module through a short wire, and the other electrode sets are connected to the electrically insulated front end module. Since all the current electrodes are connected to the front-end module, which is electrically insulated through an insulating capacitor, only the biological impedances in different body parts can be measured simultaneously by applying the body voltage to the body voltage of the person to be measured. At this time, at least two additional voltage electrodes for ECG measurement are attached to the body surface of the subject who performs simultaneous measurement of bioimpedance in different body parts, and includes an in-phase signal removing unit, an amplifying unit, and a filter unit for measuring the electrocardiogram. An analog part for electrocardiogram measurement is included in one electrically insulated front-end module that applies a body voltage among at least two or more electrically insulated front-end modules, and an additional voltage electrode for electrocardiogram measurement is electrically and mechanically attached to the electrocardiogram. Connect to the analog part for measurement, and input the analog voltage output of the amplification part and the filter part inside the analog part for ECG measurement to the A/D conversion part inside the corresponding electrically insulated front end module, Simultaneous measurement of impedance and ECG and time synchronization is possible.

일 실시예에 있어서, 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들 내부의 A/D 변환부의 변환 동작 시작을 명령하는 시간 동기화 신호를 메인 컨트롤러 내부의 시간 동기화부로부터 각각의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈 내부의 시간 동기화부로 브로드 캐스팅 방식으로 전송하고, 각각의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈 내부의 시간 동기화부는 메인 컨트롤러로부터의 시간 동기화 신호를 수신하여 A/D 변환부가 변환 동작을 시작하도록 명령하고, 서로 다른 신체 부위에서 동시 측정되고, 각각의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈의 A/D 변환부에서 시간 동기화 되어 변환된 생체 임피던스를 보조 컨트롤러부, 무선 통신부를 거쳐 메인 컨트롤러 내부의 무선 통신부, 컨트롤러부로 전송할 수 있다. In one embodiment, a time synchronization signal commanding the start of the conversion operation of the A/D conversion unit inside at least two or more electrically isolated front end modules is transmitted to each electrically isolated front from the time synchronization unit inside the main controller. It transmits to the time synchronization unit inside the end module in a broadcasting method, and the time synchronization unit inside each electrically isolated front end module receives the time synchronization signal from the main controller and commands the A/D conversion unit to start the conversion operation. , Simultaneously measured at different body parts, and time-synchronized at the A/D conversion unit of each electrically isolated front-end module to convert the converted biological impedance into the secondary controller unit, the wireless communication unit, and the wireless communication unit inside the main controller, the controller Can be transferred to wealth.

또 다른 실시예에 있어서, 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈 중 제1 프런트 엔드 모듈 내부의 시간 동기화부에서, 제1 프런트 엔드 모듈 및 제2 프런트 엔드 모듈 내부 각각의 A/D 변환부에게 변환 동작 시작을 명령하는 시간 동기화 신호를 제1 프런트 엔드 모듈의 A/D 변환부 및 제2 프런트 엔드 모듈의 시간 동기화부로 브로드 캐스팅 방식으로 전송하고, 제1 프런트 엔드 모듈 및 제2 프런트 엔드 모듈 내부의 A/D 변환부는 각각 A/D 변환부의 변환 동작 시작 명령을 포함하는 시간 동기화 신호를 수신한 후, 서로 다른 신체 부위에서 동시에 측정되는 생체 임피던스를 시간 동기화 하여 변환하고, 서로 다른 신체 부위에서 동시에 측정되고 시간 동기화 되어 변환 된 생체 임피던스는 각각 보조 컨트롤러부, 무선 통신부를 거쳐 메인 컨트롤러 내부의 무선 통신부, 컨트롤러부로 전송할 수 있다. In another embodiment, in the time synchronization unit inside the first front end module among at least two or more electrically insulated front end modules, each A/D conversion unit inside the first front end module and the second front end module A time synchronization signal instructing the user to start the conversion operation is transmitted to the A/D conversion unit of the first front end module and the time synchronization unit of the second front end module in a broadcasting method, and the first front end module and the second front end module The internal A/D conversion units each receive a time synchronization signal including a conversion operation start command of the A/D conversion unit, and then time-synchronize and convert the biological impedances simultaneously measured in different body parts, and convert them in different body parts. Simultaneously measured, time-synchronized, and converted bioimpedance can be transmitted to the wireless communication unit and the controller unit inside the main controller through the auxiliary controller unit and the wireless communication unit, respectively.

또 다른 일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 서로 다른 신체 부위에서의 생체 임피던스 동시 측정 및 시간 동기화 방법은 서로 다른 동작 클럭을 갖는 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들이 각각 서로 다른 신체 부위에서 동시에 측정되는 생체 임피던스의 샘플링 시점 및 횟수를 동일하게 하기 위해 시간 동기화를 수행하는 단계, 전기적으로 분리된 전원, 그라운드, 동작 클럭을 각각 갖는 제1 프런트 엔드 모듈 및 제2 프런트 엔드 모듈을 포함하는 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들을 사용하여, 서로 다른 신체 부위에서 생체 임피던스를 동시에 측정하기 위해 각각의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들을 통해, 인체에 교류 전류를 주입하고 교류 전압을 센싱하여 생체 임피던스를 획득하는 단계 및 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들로부터 동시 측정 및 시간 동기화된 생체 임피던스를 메인 컨트롤러로 전송하는 단계를 포함한다.In another aspect, in the method for simultaneously measuring bioimpedance and time synchronization at different body parts proposed by the present invention, at least two or more electrically insulated front-end modules having different operating clocks are respectively different from each other. Performing time synchronization to equalize the sampling time and number of bio-impedances measured at the same time, including a first front-end module and a second front-end module each having an electrically separated power source, a ground, and an operation clock. Using at least two or more electrically insulated front-end modules, injecting alternating current into the human body and sensing alternating voltage through each of the electrically insulated front-end modules to simultaneously measure bioimpedance in different body parts. And obtaining a bio-impedance by doing so, and transmitting a bio-impedance that is simultaneously measured and time-synchronized from at least two or more electrically insulated front-end modules to a main controller.

본 발명의 실시예들에 따르면 메인 컨트롤러 및 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈을 사용하여, 서로 다른 신체 부위에서 동시에 그리고 정확히 생체 임피던스를 측정할 수 있다. 또한, 평소 대기 상태로 존재하는 A/D 변환부에 변환 동작 시작을 명령하는 시간 동기화 신호를 전송하여, 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈에서 동시에 측정하는 생체 임피던스 데이터의 샘플링 시점과 횟수를 동기화할 수 있다.According to embodiments of the present invention, by using the main controller and at least two or more electrically insulated front end modules, it is possible to simultaneously and accurately measure the biological impedance at different body parts. In addition, by transmitting a time synchronization signal commanding the start of the conversion operation to the A/D converter existing in the usual standby state, the sampling timing and number of bio-impedance data simultaneously measured by at least two electrically isolated front-end modules Can be synchronized.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 서로 다른 신체 부위에서의 생체 임피던스 동시 측정 및 시간 동기화 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 서로 다른 신체 부위에서의 생체 임피던스 동시 측정 방법 중 바디 전압 비 인가 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 서로 다른 신체 부위에서의 생체 임피던스 동시 측정 방법 중 바디 전압 인가 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시간 동기화 방법 중 메인 컨트롤러 주도형 시간 동기화 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 시간 동기화 방법 중 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈 주도형 시간 동기화 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 서로 다른 신체 부위에서의 생체 임피던스 동시 측정 및 시간 동기화 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 시간 동기화를 위한 펄스 신호의 종류, 타이밍 규칙, 시간 동기화 정보처리 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기적 절연 환경에 따른, 시간 동기화 신호의 송신 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 적용 가능한 세 가지 종류의 예시를 나타내는 도면이다. 1 is a diagram illustrating a configuration of an apparatus for simultaneous measurement of biological impedance and time synchronization in different body parts according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining a method of non-applying a body voltage among a method of simultaneously measuring bioimpedance in different body parts according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a diagram for explaining a method of applying a body voltage among a method of simultaneously measuring bioimpedance in different body parts according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a diagram for explaining a main controller-led time synchronization method among a time synchronization method according to an embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining an electrically isolated front-end module-led time synchronization method among a time synchronization method according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method of simultaneously measuring bioimpedance and time synchronization in different body parts according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating a type of pulse signal for time synchronization, a timing rule, and a time synchronization information processing algorithm according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating a method of transmitting a time synchronization signal according to an electrical isolation environment according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram showing three types of examples applicable according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 전원, 그라운드, 동작 클럭이 서로 분리된, 메인 컨트롤러 및 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈을 사용 함으로써 서로 다른 신체 부위에서 생체 임피던스를 동시에 그리고 정확히 측정할 수 있다. 따라서, 서로 다른 신체 부위에서 생체 임피던스를 짧은 시간 내에 정확하게 측정할 수 있다. The present invention is to solve the problems of the prior art, by using a main controller and at least two or more electrically insulated front-end modules, power, ground, and operation clocks are separated from each other, thereby simultaneously generating bioimpedance at different body parts. And it can be measured accurately. Therefore, it is possible to accurately measure the biological impedance in a short time in different body parts.

또한 각각의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈 내부에서 대기 중인 A/D 변환부가 동시에 변환 동작을 시작하고 변환 동작이 완료된 이후에는 다시 대기 상태로 돌아가도록 명령하는 시간 동기화 신호를 각각의 A/D 변환부에 동시에 전송 하는 시간 동기화 방법을 사용 함으로써, 각각의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈 내부의 동작 클럭이 서로 다른 환경에서도 서로 다른 신체 부위에서 동시에 측정된 생체 임피던스의 샘플링 시점 및 횟수를 동기화할 수 있다. 따라서, 서로 다른 신체 부위에서 동시에 측정된 생체 임피던스의 시간 차 정보를 정확하게 계산 할 수 있다. In addition, the A/D conversion unit waiting inside each electrically isolated front-end module starts the conversion operation at the same time, and after the conversion operation is completed, each A/D conversion unit sends a time synchronization signal that commands it to return to the standby state. By using a time synchronization method that simultaneously transmits to each other, it is possible to synchronize the sampling time and number of bio-impedances simultaneously measured in different body parts even in environments where the operating clocks inside each electrically isolated front-end module are different. Therefore, it is possible to accurately calculate the time difference information of the biological impedance measured at the same time in different body parts.

마지막으로, 본 발명은 메인 컨트롤러와 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들 사이에 존재하는 절연부를 통과하여 시간 동기화에 필요한 명령 신호를 전송하는 방법을 제안한다. Finally, the present invention proposes a method of transmitting a command signal required for time synchronization through an isolation portion existing between a main controller and at least two electrically insulated front end modules.

본 발명의 실시예에 따른 생체 임피던스 측정 및 시간 동기화 장치는 서로 다른 신체 부위에서 동시에 그리고 정확히 생체 임피던스를 측정하기 위해서 하나의 메인 컨트롤러 및 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들을 사용한다. 이 때, 각각의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈의 전원, 그라운드, 동작 클럭은 메인 컨트롤러 및 다른 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들과 전기적으로 분리되어 있기 때문에, 하나의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈에서 생체 임피던스 측정을 위해 인체로 주입하는 교류 전류는 다른 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈로 누설되지 않게 되며, 이는 서로 다른 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈의 전원 및 그라운드가 분리되어 있어 전류의 리턴 패스(Return Path)가 형성되지 않기 때문이다. 따라서 서로 다른 신체 부위에서 동시에 그리고 정확히 생체 임피던스를 측정할 수 있다.The bioimpedance measurement and time synchronization apparatus according to an embodiment of the present invention uses one main controller and at least two electrically insulated front end modules to simultaneously and accurately measure bioimpedance in different body parts. At this time, the power, ground, and operation clock of each electrically isolated front end module are electrically separated from the main controller and other electrically isolated front end modules. The alternating current injected into the human body for measuring the biological impedance does not leak to other electrically insulated front-end modules. This is because the power and ground of different electrically insulated front-end modules are separated. Path) is not formed. Therefore, it is possible to measure biological impedance simultaneously and accurately in different body parts.

본 발명의 실시예에 따른 서로 다른 신체 부위에서 동시에 그리고 정확히 생체 임피던스를 측정하기 위한 방법은 세부적으로는 바디 전압 비 인가 방식과 바디 전압 인가 방식으로 나뉘어진다. 바디 전압 비 인가 방식의 경우, 각각의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈 내부의 교류전류 주입부와 한 쌍의 전류주입 용 전극 사이에 직렬 연결된 절연 커패시터 두 개를 위치시켜 측정 대상자의 신체에 바디 전압을 인가하지 않고, 서로 다른 신체 부위에서 동시에 생체 임피던스를 측정하는 방식이다. In detail, a method for simultaneously and accurately measuring a living body impedance in different body parts according to an embodiment of the present invention is divided into a body voltage ratio application method and a body voltage application method. In the case of no body voltage application, two insulating capacitors connected in series are placed between the AC current injection unit inside each electrically insulated front end module and a pair of current injection electrodes to apply the body voltage to the body of the person to be measured. This is a method of simultaneously measuring biological impedance in different body parts without applying it.

바디 전압 인가 방식의 경우, 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들 중, 오직 하나의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈에서만 교류전류 주입부와 한 쌍의 전류주입 용 전극 사이에 직렬 연결된 두 개의 절연 커패시터 중 하나의 절연 커패시터를 단락(Short) 시켜, 측정 대상자의 신체에 바디 전압을 인가한다. 또한, 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들 중, 바디 전압을 측정 대상자의 신체에 인가하는 오직 하나의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈에만 동상 제거부, 필터부, 증폭부 등으로 구성된 심전도 측정용 아날로그 부를 추가시켜, 심전도와 서로 다른 신체 부위에서의 생체 임피던스를 동시에 측정가능 하도록 하는 방식이다.In the case of the body voltage application method, of at least two or more electrically insulated front end modules, only one electrically insulated front end module has two series-connected AC current injection units and a pair of current injection electrodes. One of the insulating capacitors is short-circuited, and the body voltage is applied to the body of the person to be measured. In addition, among at least two or more electrically insulated front end modules, only one electrically insulated front end module that applies a body voltage to the body of the person to be measured is an electrocardiogram consisting of a frostbite removal unit, a filter unit, and an amplification unit. By adding a measurement analog part, it is possible to measure the electrocardiogram and the biological impedance at different body parts at the same time.

상술한, 서로 다른 신체 부위에서의 생체 임피던스 동시 측정 방법을 사용하되, 시간 동기화 방법을 적용하지 않을 경우, 서로 다른 동작 클럭을 가지는, 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들에서 동시에 측정한 생체 임피던스를 각각의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈 내부의 A/D 변환부를 통해 디지털 데이터로 변환하는 경우, 서로 다른, 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈 내부의 미세한 동작 클럭의 차이로 인해, 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들 내부에서 동일 시간 동안 측정한 생체 임피던스의 데이터 샘플 수가 서로 달라지는 문제가 발생하게 된다. When the above-described method of simultaneously measuring bioimpedance in different body parts is used, but when the time synchronization method is not applied, at least two or more electrically isolated front-end modules having different operating clocks are simultaneously measured. In the case of converting the biological impedance into digital data through the A/D converter inside each electrically insulated front end module, at least two due to the difference in minute operating clocks inside the electrically isolated front end modules, which are different from each other. A problem occurs in that the number of data samples of the bioimpedance measured during the same time period in the electrically isolated front-end modules are different from each other.

이러한 문제를 해결하기 위해서 본 발명에서는 평소 대기 상태로 존재하는 A/D 변환부에 변환 동작 시작을 명령하는 시간 동기화 신호를 전송하여, 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들에서 동시에 측정하는 생체 임피던스 데이터의 샘플링 시점과 횟수를 동기화 하는 시간 동기화 방법을 제안한다. 시간 동기화 방법은 세부적으로 다시 메인 컨트롤러 주도형 시간 동기화 방법 및 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈 주도형 시간 동기화 방법의 두 가지 방법으로 구성된다. In order to solve this problem, the present invention transmits a time synchronization signal commanding the start of the conversion operation to the A/D conversion unit that is normally in a standby state, and measures simultaneously in at least two or more electrically isolated front-end modules. We propose a time synchronization method that synchronizes the sampling time and number of bioimpedance data. In detail, the time synchronization method consists of two methods: a main controller-led time synchronization method and an electrically isolated front-end module-led time synchronization method.

메인 컨트롤러 주도형 시간 동기화 방법의 경우, 메인 컨트롤러에서 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들로 시간 동기화 신호를 전송한다. 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈 주도형 시간 동기화 방법의 경우, 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들 중, 오직 하나의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈에서 다른 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈로 시간 동기화 신호를 전송한다.In the case of the main controller-led time synchronization method, a time synchronization signal is transmitted from the main controller to at least two electrically isolated front-end modules. Electrically Isolated Front End Module In the case of a controlled time synchronization method, time synchronization from only one electrically isolated front end module to another electrically isolated front end module of at least two electrically isolated front end modules. Transmit the signal.

메인 컨트롤러와 각각의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈 사이에 존재하는 절연부를 구현하는 방법은 상황에 따라 두 가지로 나뉘어 질 수 있다. 첫 번째로, 메인 컨트롤러와 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들이 하나의 인쇄회로기판(Printing Circuit Board, PCB)에 존재하는 상황에서 인쇄회로기판의 부도체 영역을 통해 절연부를 구현할 수 있다. 이와 같은 상황에서 절연부를 통과하여 시간 동기화 신호를 전송하기 위해서는 디지털 아이솔레이터(Digital Isolator)를 사용하며, 디지털 아이솔레이터는 옵토커플러(Optocoupler) 방식, 자계(Magnetic) 방식, 정전용량 형(Capacitive) 방식으로 구현될 수 있다. The method of implementing the insulating part existing between the main controller and each electrically insulated front end module can be divided into two depending on the situation. First, in a situation in which the main controller and at least two electrically insulated front end modules are present on one printed circuit board (PCB), an insulating part may be implemented through the non-conductor area of the printed circuit board. In such a situation, a digital isolator is used to transmit a time synchronization signal through the insulation, and the digital isolator is implemented in an optocoupler method, a magnetic method, and a capacitive method. Can be.

두 번째로, 메인 컨트롤러와 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들이 하나의 인쇄회로기판에 존재하지 않는 상태에서, 공기나 인체를 통해 절연부를 구현 할 수 있다. 이와 같은 상황에서 절연부를 통과하여 시간 동기화 신호를 전송하기 위해서는 적외선 통신(IrDA) 방식 및 마그네틱 커플링을 이용한 무선 통신 방식을 사용할 수 있다. 이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Second, in a state in which the main controller and at least two electrically insulated front end modules do not exist on one printed circuit board, the insulation may be implemented through air or a human body. In such a situation, in order to transmit a time synchronization signal through an insulation unit, an infrared communication (IrDA) method and a wireless communication method using magnetic coupling may be used. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 서로 다른 신체 부위에서의 생체 임피던스 동시 측정 및 시간 동기화 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 1 is a diagram illustrating a configuration of an apparatus for simultaneous measurement of biological impedance and time synchronization in different body parts according to an embodiment of the present invention.

제안하는 서로 다른 신체 부위에서의 생체 임피던스 동시 측정 및 시간 동기화 장치(100)는 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들(110, 120), 메인 컨트롤러(130), 절연부(141, 142, 143, 144, 145)를 포함한다. The proposed apparatus 100 for simultaneous measurement of biological impedance and time synchronization at different body parts 100 includes at least two electrically insulated front end modules 110 and 120, a main controller 130, and an insulation unit 141 and 142. , 143, 144, 145).

적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들(110, 120)은 서로 다른 신체 부위에서 생체 임피던스를 동시에 측정하고, 측정 결과의 정확도를 높이기 위해 전기적으로 분리된 전원, 그라운드, 동작 클럭을 각각 갖는다. 일 실시예에 있어서, 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들은 제1 프런트 엔드 모듈(110) 및 제2 프런트 엔드 모듈(120)을 포함하고, 이는 일 실시예일뿐 한정되지 않으며, 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들을 더 포함할 수 있다. At least two or more electrically insulated front-end modules 110 and 120 simultaneously measure bioimpedance in different body parts, and each have an electrically separated power supply, ground, and operation clock to increase the accuracy of the measurement result. . In one embodiment, at least two or more electrically insulated front-end modules include a first front-end module 110 and a second front-end module 120, which is only one embodiment and is not limited thereto. It may further include the above electrically insulated front end modules.

절연부(141, 142, 143, 144, 145)는 메인 컨트롤러(130)와 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들(110, 120) 사이에 존재하여 메인 컨트롤러(130)와 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들(110, 120)의 전원, 그라운드, 동작 클럭을 서로 분리한다. The insulating parts 141, 142, 143, 144, and 145 exist between the main controller 130 and at least two electrically insulated front end modules 110 and 120, so that the main controller 130 and at least two The power, ground, and operation clocks of the electrically isolated front end modules 110 and 120 are separated from each other.

서로 다른 동작 클럭을 갖는 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들 각각은 동시에 측정되는 생체 임피던스의 샘플링 시점 및 횟수를 동일하게 하기 위한 시간 동기화부를 포함한다. Each of the at least two or more electrically insulated front end modules having different operating clocks includes a time synchronization unit for equalizing the sampling time and number of biological impedances measured at the same time.

메인 컨트롤러는 메인 컨트롤러와 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들 사이에 존재하는 절연부를 통과하여 시간 동기화에 필요한 명령 신호를 전송하는 시간 동기화부 및 컨트롤러부를 포함한다. 절연된 프런트 엔드 모듈들 및 메인 컨트롤러의 내부 구성은 도 2 내지 도 5를 참조하여 아래에서 더욱 상세히 설명한다. The main controller includes a time synchronization unit and a controller unit for transmitting a command signal required for time synchronization through an insulating unit existing between the main controller and at least two electrically insulated front end modules. Insulated front end modules and internal configurations of the main controller will be described in more detail below with reference to FIGS. 2 to 5.

도 1에 도시된 바와 같이, 인체(150)의 서로 다른 신체 부위(151, 152)에서의 생체 임피던스를 동시에 측정하기 위해 측정 대상자의 서로 다른 신체 부위에 전류주입을 위한 전류전극 및 전압센싱을 위한 전압전극으로 구성된, 생체 임피던스 측정용 전극 세트(161, 162)를 부착하며, 생체 임피던스 측정용 전극 세트(161, 162) 내부의 전류전극 및 전압전극은 각각 절연 커패시터(171, 172, 173, 174) 또는 단락된(Short) 전선(도 3 참조)을 통하여 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈에 연결되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈은 생체 임피던스 측정용 전극 세트(161, 162)와 함께, 서로 다른 신체 부위에서 생체 임피던스를 동시에 측정한다. 또한, 메인 컨트롤러로부터 시간 동기화 신호를 수신하여 서로 다른 신체 부위에서 동시에 측정되는 생체 임피던스 데이터를 시간 동기화 한 후, 메인 컨트롤러로 전송한다. As shown in FIG. 1, in order to simultaneously measure the biological impedance at different body parts 151 and 152 of the human body 150, a current electrode for injecting current into different body parts of a measurement subject and for voltage sensing. The bioimpedance measurement electrode sets 161 and 162, which are composed of voltage electrodes, are attached, and the current and voltage electrodes in the bioimpedance measurement electrode sets 161 and 162 are respectively insulating capacitors 171, 172, 173, and 174. ) Or through a short wire (see FIG. 3) to the electrically insulated front end module. As shown in FIG. 1, the electrically insulated front-end module simultaneously measures the bio-impedance at different body parts with electrode sets 161 and 162 for measuring bio-impedance. In addition, a time synchronization signal is received from the main controller, bio-impedance data simultaneously measured in different body parts are time-synchronized, and then transmitted to the main controller.

도 1에 도시된 바와 같이, 메인 컨트롤러는 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들로 시간 동기화 신호를 송신하고, 또한 동시 측정 및 시간 동기화된 생체 임피던스 데이터를 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들로부터 수신한다.As shown in FIG. 1, the main controller transmits a time synchronization signal to at least two or more electrically isolated front-end modules, and simultaneously measures and time-synchronized bio-impedance data to at least two or more electrically isolated front-end modules. Receive from front-end modules.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 서로 다른 신체 부위에서의 생체 임피던스 동시 측정 방법 중 바디 전압 비 인가 방식을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 2 is a diagram for explaining a method of non-applying a body voltage among a method of simultaneously measuring bioimpedance in different body parts according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 인체(230)의 서로 다른 신체 부위(231, 232)에 부착된, 적어도 두 개 이상의 모든 생체 임피던스 측정용 전극 세트들(241, 242)에서, 전극세트 내부의 전류주입을 위한 두 개의 전류전극이 절연 커패시터(251, 252, 253, 254)를 통하여 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈(210, 220)에 연결되어, 측정 대상자의 인체에 바디 전압(Body Bias)을 인가 하지 않는 바디 전압 비 인가 방식으로 서로 다른 신체 부위(231, 232)에서의 생체 임피던스 만을 동시에 측정할 수 있다. 따라서 바디 전압 비 인가 방식은 서로 다른 신체 부위(231, 232)에서의 생체 임피던스 만을 동시에 측정하기 위해 사용된다. According to an embodiment of the present invention, in at least two or more all of the electrode sets 241 and 242 for measuring bioimpedance attached to different body parts 231 and 232 of the human body 230, the inside of the electrode set Two current electrodes for current injection are connected to the electrically insulated front-end modules 210, 220 through insulating capacitors 251, 252, 253, 254, so that the body voltage (Body Bias) is applied to the human body of the person to be measured. By using a non-applied body voltage non-applying method, only the biological impedances at different body parts 231 and 232 can be measured at the same time. Therefore, the body voltage non-applying method is used to simultaneously measure only the biological impedances in different body parts 231 and 232.

제1 프런트 엔드 모듈(210)의 분리된 전원(213), 분리된 그라운드(214), 동작 클럭(215)은 절연부에 의해서 제2 프런트 엔드 모듈 및 메인 컨트롤러 내부의 전원, 그라운드, 동작 클럭과 전기적으로 절연되어 있다. 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈 내부의 아날로그 부(211)는 정현파 생성부(211b), 교류전류 주입부(211a), 필터부, 증폭부(211c, 211e), 복조부(211d)로 구성되어 있으며, 정현파 생성부(211b) 및 교류전류 주입부(211a)에서는 생체 임피던스 측정을 위한 교류 전류를 생성하고, 생성된 교류전류를 인체로 주입 시키는 역할을 한다. 인체로 주입된 교류 전류는 인체의 특정 부위의 생체 임피던스에 흐르게 되고, 그로 인해, 인체의 특정 부위에서의 생체 임피던스 양단에는 생체 임피던스 정보를 포함하는 교류 전압이 발생된다. 필터부, 증폭부(211c, 211e), 복조부(211d)에서는 생체 임피던스 정보를 포함하는 교류 전압을 센싱하여 아날로그 전압 형태의 생체 임피던스 데이터를 얻을 수 있으며, 아날로그 전압 형태의 생체 임피던스 데이터는 디지털부(212) 내부의 A/D 변환부(212a)에서 디지털 정보로 변환된다. The separated power source 213, the separated ground 214, and the operation clock 215 of the first front-end module 210 are separated from the power, ground, and operation clock inside the second front-end module and the main controller by an insulator. It is electrically insulated. The analog part 211 inside the electrically insulated front end module is composed of a sine wave generator 211b, an AC current injection part 211a, a filter part, amplification parts 211c and 211e, and a demodulation part 211d. , The sine wave generator 211b and the AC current injection unit 211a generate an AC current for measuring a living body impedance, and inject the generated AC current into the human body. The alternating current injected into the human body flows in the biological impedance of a specific part of the human body, and as a result, an alternating voltage including biological impedance information is generated at both ends of the biological impedance at the specific part of the human body. The filter unit, the amplification units 211c and 211e, and the demodulation unit 211d sense an AC voltage including biometric impedance information to obtain bio-impedance data in the form of an analog voltage, and the bio-impedance data in the form of an analog voltage is a digital unit. (212) It is converted into digital information by the internal A/D conversion unit 212a.

상술한 바와 같이, 제1 프런트 엔드 모듈의 전원, 그라운드, 동작 클럭이 제2 프런트 엔드 모듈 및 메인 컨트롤러의 전원, 그라운드, 동작 클럭과 전기적으로 분리되어 있으므로, 생체 임피던스 측정을 위해 제1 프런트 엔드 모듈에서 인체로 교류 전류를 주입 할지라도 전류의 리턴 패스가 제2 프런트 엔드 모듈 및 메인 컨트롤러에 형성되지 않는다. 결론적으로 제1 프런트 엔드 모듈에서 인체로 교류 전류를 주입 할 때, 제2 프런트 엔드 모듈 및 메인 컨트롤러로 교류 전류가 흐르지 않게 되며, 이로 인해 서로 다른 신체 부위에서 생체 임피던스를 동시에 그리고 정확히 측정하는 것이 가능하다.As described above, since the power, ground, and operation clock of the first front-end module are electrically separated from the power, ground, and operation clock of the second front-end module and the main controller, the first front-end module is used to measure bioimpedance. Even if an alternating current is injected into the human body, the return path of the current is not formed in the second front end module and the main controller. In conclusion, when AC current is injected from the first front-end module to the human body, the AC current does not flow to the second front-end module and the main controller, which makes it possible to simultaneously and accurately measure the bioimpedance in different body parts. Do.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 서로 다른 신체 부위에서의 생체 임피던스 동시 측정 방법 중 바디 전압 인가 방식을 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for explaining a method of applying a body voltage among a method of simultaneously measuring bioimpedance in different body parts according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 인체(330)의 서로 다른 신체 부위(331, 332)에 부착 된, 적어도 두 개 이상의 생체 임피던스 측정용 전극 세트들(340, 350) 중, 오직 하나의 생체 임피던스 측정용 전극 세트인, 전극 세트1(340)에서만, 전류주입을 위한 두 개의 전류전극 중 하나의 전류전극(341)이 절연 커패시터를 통해서 제1 프런트 엔드 모듈(310)에 연결되며, 다른 하나의 전류전극(342)은 단락된(Short) 전선(343)을 통해 제1 프런트 엔드 모듈(310)에 연결됨으로써 측정 대상자의 인체(330)에 바디 전압을 인가 하는 바디 전압 인가 방식으로 서로 다른 신체 부위(331, 332)에서의 생체 임피던스 만을 동시에 측정할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, among at least two or more electrode sets 340 and 350 for measuring bioimpedance attached to different body parts 331 and 332 of the human body 330, only one bioimpedance Only in the electrode set 1 340, which is an electrode set for measurement, one of the two current electrodes for current injection is connected to the first front end module 310 through an insulating capacitor, and the other The current electrode 342 is connected to the first front end module 310 through a short wire 343 to apply a body voltage to the human body 330 of the person to be measured. Only the living body impedance at (331, 332) can be measured at the same time.

또한, 바디 전압 인가 방식은 적어도 두 개 이상의 추가적인 심전도 측정용 전압전극(333)을 측정 대상자의 인체에 부착하고, 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들 중, 바디 전압(Body Bias)를 인가하는 단 하나의 제1 프런트 엔드 모듈(310)에 연결하며, 상술한 제1 프런트 엔드 모듈에 아날로그부(311), 디지털부(312) 외에, 동상제거부(313a), 증폭부, 필터부(313b)로 구성된 추가적인 심전도 측정용 아날로그부(313)를 더 포함 함으로써, 서로 다른 신체 부위(331, 332)에서의 생체 임피던스 및 심전도를 동시에 측정 가능한 방식이다. 바디 전압 인가 방식에서 바디 전압을 인가하지 않는, 제2 프런트 엔드 모듈(320)의 내부 구성 및 전원, 그라운드, 동작 클럭의 전기적 분리를 이용한, 서로 다른 신체 부위에서의 생체 임피던스 동시 측정 가능 원리는 상술한 바디 전압 비 인가 방식과 동일하다.In addition, in the body voltage application method, at least two additional electrocardiogram measurement voltage electrodes 333 are attached to the body of the person to be measured, and the body voltage among at least two or more electrically insulated front end modules is applied. It is connected to only one first front-end module 310 to be applied, and in addition to the analog part 311 and digital part 312, the in-phase removal part 313a, an amplification part, and a filter part in the above-described first front-end module By further including an additional electrocardiogram measurement analog unit 313 composed of (313b), it is a method capable of simultaneously measuring bioimpedance and electrocardiogram at different body parts 331 and 332. In the body voltage application method, the internal configuration of the second front-end module 320, which does not apply a body voltage, and the principle of enabling simultaneous measurement of bioimpedance at different body parts using electrical separation of power, ground, and operation clock are described above. It is the same as the one-body voltage non-application method.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시간 동기화 방법 중 메인 컨트롤러 주도형 시간 동기화 방식을 설명하기 위한 도면이다. 4 is a diagram for explaining a main controller-led time synchronization method among a time synchronization method according to an embodiment of the present invention.

도 4는 서로 다른 신체 부위에서 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들(410, 420)을 통해, 동시에 측정한 생체 임피던스 데이터를 시간 동기화 하는 방법 중 하나인, 메인 컨트롤러 주도 형 시간 동기화 방법을 나타낸다.4 is a main controller-driven time synchronization method, which is one of methods of time synchronization of simultaneously measured bio-impedance data through at least two or more electrically insulated front-end modules 410 and 420 from different body parts. Represents.

메인 컨트롤러 주도 형 시간 동기화 방법을 구현하기 위해, A/D 변환부(411a), 보조 컨트롤러부(411b), 메모리부(411c), 무선 통신부(411d), 시간 동기화부(411e)를 포함하는 제1 프런트 엔드 모듈(410) 내부의 디지털부(411), A/D 변환부(421a), 보조 컨트롤러부(421b), 메모리부(421c), 무선 통신부(421d), 시간 동기화부(421e)를 포함하는 제2 프런트 엔드 모듈(420) 내부의 디지털부(421) 및 메인 컨트롤러(430) 내부의 컨트롤러부(431), 무선 통신부(432), 시간 동기화부(433)가 사용 된다. In order to implement the main controller-led time synchronization method, a first including an A/D conversion unit 411a, an auxiliary controller unit 411b, a memory unit 411c, a wireless communication unit 411d, and a time synchronization unit 411e. 1 The digital unit 411, A/D conversion unit 421a, auxiliary controller unit 421b, memory unit 421c, wireless communication unit 421d, and time synchronization unit 421e inside the front end module 410 The digital unit 421 inside the included second front end module 420, the controller unit 431 inside the main controller 430, the wireless communication unit 432, and the time synchronization unit 433 are used.

먼저 메인 컨트롤러(430) 내부의 컨트롤러부(431)는 시간 동기화 펄스 신호를 생성하여 메인 컨트롤러(430) 내부의 시간 동기화부(433)로 전송하며, 메인 컨트롤러 내부의 시간 동기화부(433)는 시간 동기화 펄스 신호를 브로드 캐스팅 방식으로 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들(410, 420)로 전송한다. 따라서 메인 컨트롤러(430) 내부의 시간 동기화부(433)에서 송신된 시간 동기화 펄스신호는 절연부를 통과하여 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들(410, 420) 내부의 시간 동기화부(411e, 421e)로 전송된다. 시간 동기화 펄스 신호는 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들(410, 420) 내부의 A/D 변환부(411a, 421a)의 변환 동작을 시작하는 명령을 포함하므로, 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들(410, 420) 내부의 시간 동기화부(411e, 421e)로부터 전달된 시간 동기화 펄스 신호 및 A/D 변환부(411a, 421a)에 의해 실질적인 시간 동기화가 수행된다. 결국 서로 다른 신체 부위에서 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들(410, 420)을 통해 동시에 측정된 생체 임피던스는 각각의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들(410, 420) 내부의 A/D 변환부(411a, 421a)에서 동시에 디지털 정보로 변환 및 시간 동기화 된다. 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들(410, 420)에서 시간 동기화 및 디지털 정보로 변환된 생체 임피던스 데이터는 이후, 보조 컨트롤러부(411b, 421b), 무선 통신부(411d, 421d)를 통해 다시 메인 컨트롤러(430)의 무선 통신부(432)로 전송 됨으로써, 메인 컨트롤러(430)는 동시 측정 및 시간 동기화 된, 서로 다른 신체 부위에서의 생체 임피던스 정보를 획득할 수 있다.First, the controller unit 431 inside the main controller 430 generates a time synchronization pulse signal and transmits it to the time synchronization unit 433 inside the main controller 430, and the time synchronization unit 433 inside the main controller The synchronization pulse signal is transmitted to at least two electrically insulated front end modules 410 and 420 in a broadcasting manner. Therefore, the time synchronization pulse signal transmitted from the time synchronization unit 433 inside the main controller 430 passes through the insulation unit and the time synchronization unit 411e inside the at least two electrically insulated front end modules 410 and 420. , 421e). Since the time synchronization pulse signal includes a command to start the conversion operation of the A/D conversion units 411a and 421a inside the electrically isolated front end modules 410 and 420, the electrically isolated front end modules ( Substantial time synchronization is performed by the time synchronization pulse signals transmitted from the time synchronization units 411e and 421e inside the 410 and 420 and the A/D conversion units 411a and 421a. As a result, the biological impedance measured simultaneously through at least two or more electrically insulated front end modules 410 and 420 in different body parts is A/ D conversion units 411a and 421a simultaneously convert and time synchronize digital information. The bio-impedance data converted into time synchronization and digital information by the at least two or more electrically isolated front-end modules 410 and 420 are then transferred through the auxiliary controller units 411b and 421b and the wireless communication units 411d and 421d. By transmitting back to the wireless communication unit 432 of the main controller 430, the main controller 430 may obtain bioimpedance information at different body parts that are simultaneously measured and time-synchronized.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 시간 동기화 방법 중 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈 주도형 시간 동기화 방식을 설명하기 위한 도면이다. 5 is a diagram for explaining an electrically isolated front-end module-led time synchronization method among a time synchronization method according to an embodiment of the present invention.

도 5는 서로 다른 신체 부위에서 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들(510, 520)을 통해 동시에 측정한, 생체 임피던스 데이터를 시간 동기화 하는 다른 방법인, 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈 주도 형 시간 동기화 방법을 나타낸다. 5 is an electrically insulated front-end module, which is another method of time synchronization of bio-impedance data measured simultaneously through at least two or more electrically insulated front-end modules 510 and 520 in different body parts. Represents the type time synchronization method.

전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈 주도 형 시간 동기화 방법을 구현하기 위해, A/D 변환부(511a), 보조 컨트롤러부(511b), 메모리부(511c), 무선 통신부(511d), 시간 동기화부(511e)를 포함하는 제1 프런트 엔드 모듈(510) 내부의 디지털부(511), A/D 변환부(521a), 보조 컨트롤러부(521b), 메모리부(521c), 무선 통신부(521d), 시간 동기화부(521e)를 포함하는 제2 프런트 엔드 모듈(520) 내부의 디지털부(521) 및 메인 컨트롤러(530) 내부의 컨트롤러부(531), 무선 통신부(532), 시간 동기화부(533)가 사용 된다. In order to implement an electrically isolated front-end module-led time synchronization method, an A/D conversion unit 511a, an auxiliary controller unit 511b, a memory unit 511c, a wireless communication unit 511d, and a time synchronization unit 511e ), a digital unit 511 inside the first front end module 510, an A/D conversion unit 521a, an auxiliary controller unit 521b, a memory unit 521c, a wireless communication unit 521d, and time synchronization The digital unit 521 inside the second front end module 520 including the unit 521e, the controller unit 531 inside the main controller 530, the wireless communication unit 532, and the time synchronization unit 533 are used. do.

도 4에서 설명한 메인 컨트롤러 주도형 시간 동기화 방법과는 달리, 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈 주도 형 시간 동기화 방법에서는 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들(510, 520) 중, 제1 프런트 엔드 모듈(510) 내부의 보조 컨트롤러부(511b)에서 A/D 변환부(511a)의 변환 동작 시작 명령을 포함하는 시간 동기화 펄스 신호를 생성하여, 제1 프런트 엔드 모듈 내부의 시간 동기화부(511e)로 전송한다. 이후, 보조 컨트롤러부(511b)로부터 시간 동기화 펄스 신호를 수신 받은 시간 동기화부(511e)는 제1 프런트 엔드 모듈 내부의 A/D 변환부(511a)로 시간 동기화 펄스 신호를 전송 함과 동시에, 절연부를 통과하여 시간 동기화 신호를 제2 프런트 엔드 모듈(520)로 전송하는 방법에 따라, 제2 프런트 엔드 모듈(520) 내부의 시간 동기화부(521e)에 시간 동기화 펄스 신호를 브로드 캐스팅 방식으로 전송한다. 이에 따라, 최종적으로 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들(510, 520) 내부의 A/D 변환부들(511a, 521a)은 각각 변환 동작 시작 명령을 수신하여 실질적인 시간 동기화를 수행하고, A/D 변환부들(511a, 521a)로 입력되는, 동시 측정된 생체 임피던스를 디지털 정보로 변환하게 된다. 이후, 동시 측정 및 시간 동기화 된 생체 임피던스 데이터는 상술된 메인 컨트롤러 주도형 시간 동기화 방법과 동일하게, 각각의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈 내부의 보조 컨트롤러부(511b, 521b), 무선 통신부(511d, 521d)를 통해 메인 컨트롤러(530)의 무선 통신부(532)로 전송됨으로써, 메인 컨트롤러(530)는 동시 측정 및 시간 동기화 된, 서로 다른 신체 부위에서의 생체 임피던스 정보를 획득할 수 있다.Unlike the main controller-led time synchronization method described in FIG. 4, in the electrically isolated front-end module-led time synchronization method, a first front end among at least two or more electrically isolated front-end modules 510 and 520 The auxiliary controller unit 511b inside the module 510 generates a time synchronization pulse signal including a conversion operation start command of the A/D conversion unit 511a, and the time synchronization unit 511e inside the first front-end module Transfer to. Thereafter, the time synchronization unit 511e receiving the time synchronization pulse signal from the auxiliary controller unit 511b transmits the time synchronization pulse signal to the A/D conversion unit 511a inside the first front-end module and at the same time is isolated. According to the method of transmitting the time synchronization signal to the second front end module 520 through the unit, a time synchronization pulse signal is transmitted to the time synchronization unit 521e inside the second front end module 520 in a broadcasting method. . Accordingly, the A/D conversion units 511a and 521a inside the at least two or more electrically insulated front end modules 510 and 520 respectively receive a conversion operation start command to perform substantial time synchronization, Simultaneously measured biological impedance input to the A/D conversion units 511a and 521a is converted into digital information. Thereafter, the simultaneous measurement and time-synchronized bio-impedance data is, in the same manner as the main controller-led time synchronization method described above, the auxiliary controller units 511b and 521b inside each electrically isolated front end module, and the wireless communication units 511d and 521d. ) Is transmitted to the wireless communication unit 532 of the main controller 530, so that the main controller 530 may acquire bio-impedance information at different body parts that are simultaneously measured and time-synchronized.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 서로 다른 신체 부위에서의 생체 임피던스 동시 측정 및 시간 동기화 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 6 is a flowchart illustrating a method of simultaneously measuring bioimpedance and time synchronization in different body parts according to an embodiment of the present invention.

제안하는 서로 다른 신체 부위에서의 생체 임피던스 동시 측정 및 시간 동기화 방법은 서로 다른 동작 클럭을 갖는 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들이 각각 서로 다른 신체 부위에서 동시에 측정하는 생체 임피던스의 샘플링 시점 및 횟수를 동일하게 할 수 있도록, 시간 동기화를 수행하는 단계(610), 전기적으로 분리된 전원, 그라운드, 동작 클럭을 각각 갖는 제1 프런트 엔드 모듈 및 제2 프런트 엔드 모듈을 포함하는 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들을 사용하여, 서로 다른 신체 부위에서 생체 임피던스를 동시에 측정하기 위해 각각의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들을 통해, 인체에 교류 전류를 주입하고 교류 전압을 센싱하여 생체 임피던스를 획득하는 단계(620), 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들이 동시 측정 및 시간 동기화된 생체 임피던스를 메인 컨트롤러로 전송하는 단계(630)를 포함한다. The proposed method of simultaneously measuring bioimpedance in different body parts and synchronizing time includes sampling timing and time synchronization of bioimpedance measured by at least two electrically insulated front-end modules having different motion clocks at different body parts at the same time. At least two electrical devices including a first front-end module and a second front-end module each having an electrically separated power source, a ground, and an operating clock in step 610 of performing time synchronization so that the number of times may be the same. In order to simultaneously measure the bioimpedance in different body parts, using the front-end modules isolated from each other, through each of the electrically insulated front-end modules, inject an AC current into the human body and sense the AC voltage to obtain bioimpedance. In step 620, at least two or more electrically insulated front-end modules transmit the biological impedances simultaneously measured and time-synchronized to the main controller (630).

상술한 시간 동기화를 수행하는 단계(610)는, 메인 컨트롤러 주도형 시간 동기화 방법 및 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈 주도형 시간 동기화 방법과 같이, 각기 다른 시간 동기화 방법을 사용할 수 있다. In the step 610 of performing the above-described time synchronization, different time synchronization methods may be used, such as a main controller-led time synchronization method and an electrically isolated front-end module-led time synchronization method.

시간 동기화 단계에서 메인 컨트롤러 주도형 시간 동기화 방법을 사용하는 경우에는, 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들 내부의 A/D 변환부의 변환 동작 시작을 명령하는 시간 동기화 신호를 메인 컨트롤러 내부의 시간 동기화부로부터 각각의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈 내부의 시간 동기화부로 브로드 캐스팅 방식으로 전송하고, 각각의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈 내부의 시간 동기화부는 메인 컨트롤러로부터의 시간 동기화 신호를 수신하여 A/D 변환부가 변환 동작을 시작하도록 명령한다. 이후, 각각의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈의 A/D 변환부에서 시간 동기화 되어 변환된, 서로 다른 신체 부위에서 동시 측정된 생체 임피던스 데이터는 보조 컨트롤러부, 무선 통신부를 거쳐 메인 컨트롤러 내부의 무선 통신부, 컨트롤러부로 전송된다. In the case of using the main controller-led time synchronization method in the time synchronization step, a time synchronization signal commanding the start of the conversion operation of the A/D conversion unit inside at least two electrically isolated front end modules is transmitted to the time synchronization signal inside the main controller. It transmits from the synchronization unit to the time synchronization unit inside each electrically isolated front end module in a broadcasting method, and the time synchronization unit inside each electrically isolated front end module receives the time synchronization signal from the main controller and receives A/ D commands the conversion unit to start the conversion operation. Thereafter, the bio-impedance data simultaneously measured at different body parts, which is time-synchronized and converted by the A/D conversion unit of each electrically isolated front-end module, passes through the auxiliary controller unit, the wireless communication unit, and the wireless communication unit inside the main controller. , Transmitted to the controller unit.

시간 동기화 단계에서 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈 주도형 시간 동기화 방법을 사용하는 경우에는, 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈 중 제1 프런트 엔드 모듈 내부의 시간 동기화부에서, 제1 프런트 엔드 모듈 및 제2 프런트 엔드 모듈 내부 각각의 A/D 변환부에게 변환 동작 시작을 명령하는 시간 동기화 신호를 제1 프런트 엔드 모듈의 A/D 변환부 및 제2 프런트 엔드 모듈의 시간 동기화부로 브로드 캐스팅 방식으로 전송하고, 제1 프런트 엔드 모듈 및 제2 프런트 엔드 모듈 내부의 A/D 변환부는 각각 A/D 변환부의 변환 동작 시작 명령을 포함하는 시간 동기화 신호를 수신하여, 변환 동작을 시작한다. 이후, 제1 프런트 엔드 모듈 및 제2 프런트 엔드 모듈 각각의 A/D 변환부에서 시간 동기화 되어 변환된, 서로 다른 신체 부위에서 동시 측정된 생체 임피던스 데이터는 보조 컨트롤러부, 무선 통신부를 거쳐 메인 컨트롤러 내부의 무선 통신부, 컨트롤러부로 전송된다. In the case of using the electrically isolated front-end module-directed time synchronization method in the time synchronization step, the first front-end module in the time synchronization unit inside the first front-end module among at least two electrically isolated front-end modules And a time synchronization signal instructing each A/D conversion unit inside the second front end module to start the conversion operation to the A/D conversion unit of the first front end module and the time synchronization unit of the second front end module in a broadcasting method. Then, the A/D conversion units inside the first front end module and the second front end module each receive a time synchronization signal including a conversion operation start command of the A/D conversion unit, and start the conversion operation. Thereafter, the bio-impedance data simultaneously measured in different body parts, which are time-synchronized and converted by the A/D conversion units of the first and second front end modules, are transferred to the auxiliary controller unit and the wireless communication unit, and the main controller is It is transmitted to the wireless communication unit, the controller unit.

단계(620)에서는, 전기적으로 분리된 전원, 그라운드, 동작 클럭을 각각 갖는 제1 프런트 엔드 모듈 및 제2 프런트 엔드 모듈을 포함하는 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들을 사용하며, 서로 다른 신체 부위에서 생체 임피던스를 동시에 측정하기 위해 각각의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈을 통해, 인체에 교류 전류를 주입하고 교류 전압을 센싱하여 생체 임피던스를 획득한다. In step 620, at least two or more electrically isolated front-end modules including a first front-end module and a second front-end module each each having an electrically separated power source, a ground, and an operating clock are used, and are different from each other. In order to simultaneously measure the biological impedance at the body part, an alternating current is injected into the human body through each electrically insulated front end module, and the biological impedance is obtained by sensing an alternating voltage.

생체 임피던스 획득 방법으로는 서로 다른 신체 부위에 부착된, 적어도 두 개 이상의 모든 생체 임피던스 측정용 전극 세트들에서, 전극 세트 내부의 전류주입을 위한 두 개의 전류전극이 절연 커패시터를 통하여 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈에 연결되어, 측정 대상자의 인체에 바디 전압(Body Bias)을 인가 하지 않는 바디 전압 비 인가 방식으로 서로 다른 신체 부위에서의 생체 임피던스 만을 동시에 측정하는 방법이 있다. As a method of obtaining bioimpedance, in at least two or more all bioimpedance measurement electrode sets attached to different body parts, two current electrodes for current injection inside the electrode set are electrically insulated through an insulating capacitor. There is a method of simultaneously measuring only the biological impedances at different body parts by connecting to the end module and not applying the body voltage to the body of the person to be measured.

또 다른 생체 임피던스 획득 방법으로는 서로 다른 신체 부위에 부착 된, 적어도 두 개 이상의 생체 임피던스 측정용 전극 세트들 중, 오직 하나의 생체 임피던스 측정용 전극 세트에서만, 전류주입을 위한 두 개의 전류전극 중 하나의 전류전극이 절연 커패시터를 통해서 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈에 연결되며, 다른 하나의 전류전극은 단락된(Short) 전선을 통해 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈에 연결되고, 나머지 다른 전극 세트 들에서는 전류 주입을 위한 두 개의 전류전극들이 모두 절연 커패시터를 통해서 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈에 연결 됨으로써 측정 대상자의 인체에 바디 전압을 인가 하는 바디 전압 인가 방식으로 서로 다른 신체 부위에서의 생체 임피던스 만을 동시에 측정하는 방법이 있다.Another method of obtaining bioimpedance is one of at least two electrode sets for bioimpedance measurement attached to different body parts, only one electrode set for bioimpedance measurement, and one of two current electrodes for current injection. The current electrode of is connected to the electrically insulated front end module through an insulating capacitor, the other current electrode is connected to the electrically insulated front end module through a short wire, and the other electrode sets The two current electrodes for current injection are both connected to the front-end module, which is electrically insulated through an insulating capacitor, so that the body voltage is applied to the human body of the person to be measured, and only the biological impedances at different body parts are measured at the same time. There is a way to do it.

상술한, 바디 전압 인가 방식에서는, 서로 다른 신체 부위에서 생체 임피던스의 동시 측정을 수행하는 대상자의 신체 표면에 적어도 두 개 이상의 추가적인 심전도 측정용 전압전극을 부착하고, 심전도 측정을 위한 동상신호 제거부, 증폭부, 필터부를 포함하는 심전도 측정용 아날로그부를 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈 중 바디 전압을 인가하는 하나의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈에 포함한다. In the above-described body voltage application method, at least two additional voltage electrodes for electrocardiogram measurement are attached to the body surface of a subject performing simultaneous measurement of biological impedance at different body parts, and an in-phase signal removal unit for electrocardiogram measurement, An electrocardiogram measurement analog unit including an amplification unit and a filter unit is included in one electrically insulated front end module to which a body voltage is applied among at least two or more electrically insulated front end modules.

또한, 심전도 측정을 위한 추가적인 전압전극을 전기적 및 기계적으로 심전도 측정용 아날로그부에 연결하고, 심전도 측정용 아날로그부 내부의 증폭부, 필터부의 아날로그 전압 출력을 해당 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈 내부의 A/D 변환부에 입력하여, 서로 다른 신체 부위에서 생체 임피던스 및 심전도를 동시에 획득하고 시간 동기화 하는 것이 가능하다. In addition, an additional voltage electrode for electrocardiogram measurement is electrically and mechanically connected to the analog part for electrocardiogram measurement, and the analog voltage output of the amplification part and filter part inside the analog part for electrocardiogram measurement is connected to the A inside the electrically insulated front-end module. By inputting into the /D conversion unit, it is possible to simultaneously acquire and time-synchronize biological impedance and electrocardiogram from different body parts.

단계(630)에서는, 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들로부터 동시 측정 및 시간 동기화된 생체 임피던스를 메인 컨트롤러로 전송한다. In step 630, simultaneous measurement and time-synchronized bio-impedance from at least two or more electrically insulated front-end modules is transmitted to the main controller.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 시간 동기화를 위한 펄스 신호의 종류, 타이밍 규칙, 시간 동기화 정보처리 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.7 is a diagram illustrating a type of pulse signal for time synchronization, a timing rule, and a time synchronization information processing algorithm according to an embodiment of the present invention.

서로 다른 신체 부위에서, 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들을 통해 동시에 측정된, 생체 임피던스의 시간 동기화 방법에 대하여, 시간 동기화 시 사용하는 펄스 신호의 종류, 시간 동기화를 위한 각 펄스 신호 간의 타이밍 규칙, 시간 동기화 된 데이터의 처리 알고리즘에 대하여 도 7을 참조하여 더욱 상세히 설명한다. For the time synchronization method of bioimpedance, measured simultaneously through at least two electrically insulated front-end modules in different body parts, the type of pulse signal used for time synchronization, and between each pulse signal for time synchronization. A timing rule and an algorithm for processing time-synchronized data will be described in more detail with reference to FIG. 7.

시간 동기화 수행 시 사용되는 펄스 신호의 종류는 총 세 가지 종류로, A/D 변환부 변환 동작 시작 명령 펄스 신호, A/D 변환부 변환 완료 펄스 신호, A/D 변환부 동작 클럭이 시간 동기화 수행에 사용된다. 시간 동기화 수행 시 사용되는 세 가지 종류의 펄스 신호 간의 상세한 타이밍 규칙은 아래와 같으며, 도 7에는 메인 컨트롤러 주도형 시간 동기화 시나리오에서의 타이밍 규칙이 예시로써 도시 되었으나, 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈 주도형 시간 동기화 시나리오에서도 역시 같은 타이밍 규칙이 적용 될 수 있다. There are three types of pulse signals used when performing time synchronization. A/D conversion unit conversion operation start command pulse signal, A/D conversion unit conversion completion pulse signal, and A/D conversion unit operation clock perform time synchronization. Used for The detailed timing rules between the three types of pulse signals used when performing time synchronization are as follows, and FIG. 7 shows the timing rules in the main controller-led time synchronization scenario as an example, but the electrically isolated front-end module-led time synchronization The same timing rules can be applied in the scenario as well.

먼저, 메인 컨트롤러 내부의 컨트롤러부에서 생성되며, 메인 컨트롤러 내부의 시간 동기화부로 전달되는, A/D 변환부 변환 시작 명령 펄스 신호는 메인 컨트롤러와 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들 사이에 존재하는 절연부를 통과하여 시간 동기화 신호를 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들로 전송하는 방법에 따라, 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들 내부의 시간 동기화부에 각각 전송되며 이때, 무시 가능할 만큼의 전파 지연 시간(Propagation Delay)이 발생하게 된다. 이후, 각각의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈 내부의 A/D 변환부는 같은 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈 내부의 시간 동기화부로부터 A/D 변환부로 입력되는, A/D 변환부 변환 동작 시작 명령 펄스 신호의 상승 엣지를 수신 한 직후, 바로 다음 A/D 변환부 동작 클럭의 상승 엣지 발생 시점에 A/D 변환부의 변환 동작을 시작함과 동시에 A/D 변환부 변환 완료 펄스의 상승 엣지를 발생시킨다. 이후, A/D 변환부의 동작 클럭이 일정 주기만큼 지나 A/D 변환부의 변환 동작이 완료 됨과 동시에 A/D 변환부 변환 완료 펄스의 하강 엣지를 발생시켜, A/D 변환부의 변환 동작이 완료 되어 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈 내부의 보조 컨트롤러부로 변환 완료된 데이터를 전송 가능함을 알려준다. 이후, 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈 내부의 시간 동기화부에서 A/D 변환부로 전달되는 A/D 변환부 변환 동작 시작 명령 펄스 신호는 A/D 변환부 변환 완료 펄스 신호보다 긴 펄스 폭을 가진 후, 하강 엣지를 발생시켜 A/D 변환부의 변환 동작을 중지 함과 동시에 A/D 변환부가 다음 A/D 변환부 변환 동작 시작 명령 펄스 신호를 수신할 수 있도록 대기 시킴으로써 A/D 변환부의 샘플링 주파수를 결정하고 이로써, 서로 다른 신체 부위에서 동시에 측정된 생체 임피던스의 시간 동기화를 수행하게 된다. First, the A/D conversion start command pulse signal generated by the controller unit inside the main controller and transmitted to the time synchronization unit inside the main controller is between the main controller and at least two electrically isolated front end modules. According to the method of transmitting the time synchronization signal to the electrically insulated front-end modules by passing through the existing insulation, they are respectively transmitted to the time synchronization units inside of at least two electrically isolated front-end modules. As much as propagation delay occurs. Thereafter, the A/D conversion unit inside each electrically insulated front end module is input to the A/D conversion unit from the time synchronization unit inside the same electrically isolated front end module, the command pulse to start the conversion operation of the A/D conversion unit. Immediately after receiving the rising edge of the signal, it starts the conversion operation of the A/D conversion unit at the time of the rising edge of the next A/D conversion unit operation clock and generates the rising edge of the conversion completion pulse of the A/D conversion unit. . Thereafter, the operation clock of the A/D conversion unit passes by a certain period, and the conversion operation of the A/D conversion unit is completed, and a falling edge of the conversion completion pulse of the A/D conversion unit is generated, and the conversion operation of the A/D conversion unit is completed. It informs that the converted data can be transmitted to the auxiliary controller unit inside the electrically isolated front-end module. Thereafter, the command pulse signal to start the conversion operation of the A/D conversion unit transferred from the time synchronization unit inside the electrically isolated front end module to the A/D conversion unit has a longer pulse width than the conversion completion pulse signal of the A/D conversion unit. , A falling edge is generated to stop the conversion operation of the A/D conversion unit and at the same time wait for the A/D conversion unit to receive the command pulse signal to start the next A/D conversion unit conversion operation, thereby increasing the sampling frequency of the A/D conversion unit. It is determined and, accordingly, time synchronization of the biological impedances simultaneously measured in different body parts is performed.

도 7을 참조하면, 각각의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈 내부의 보조 컨트롤러부가 A/D 변환부로부터 수신한, 시간 동기화된 데이터의 처리 방식 및 알고리즘이 도시 된다. 도 7에는 메인 컨트롤러 주도형 시간 동기화 시나리오에서의 데이터 처리 방식 및 알고리즘이 예시로써 도시되었으나, 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈 주도형 시간 동기화 시나리오에서도 역시 같은 데이터의 처리 방식 및 알고리즘이 적용될 수 있다. Referring to FIG. 7, a processing method and algorithm of time-synchronized data received from an A/D conversion unit by an auxiliary controller unit inside each electrically isolated front-end module is illustrated. 7 illustrates a data processing method and algorithm in a main controller-led time synchronization scenario as an example, but the same data processing method and algorithm may also be applied in an electrically isolated front-end module-led time synchronization scenario.

각각의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈 내부의 A/D 변환부가 출력하는, A/D 변환부 변환 완료 펄스 신호의 하강 엣지는 인터럽트 신호로써 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈 내부에 존재하는 보조 컨트롤러부의 인터럽트 포트로 입력되며, 보조 컨트롤러부는 이 인터럽트 신호를 수신한 뒤, A/D 변환부에서 변환 완료된 생체 임피던스 데이터를 SPI 또는 I²C와 같은 칩 간 통신을 통해 수신한다. 이후, 보조 컨트롤러는 Preamble, SFD, Header, Payload, CRC 등으로 구성된 무선 통신용 패킷을 생성하고, A/D 변환부에서 변환된 데이터를 페이로드(Payload) 부분에 적재하게 된다. 또한 A/D 변환부 변환 완료 신호의 하강 엣지 신호는 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈 내부에 존재하는 보조 컨트롤러부의 타이머 입력 포트로도 입력되어, 보조 컨트롤러부가 A/D 변환부 변환 완료 펄스 신호의 하강 엣지가 입력되는 횟수 및 인접한 A/D 변환부 변환 완료 펄스 신호의 하강 엣지의 시간 간격을 캡쳐 하여 Preamble, SFD, Header, Payload, CRC 등으로 구성된 무선 통신용 패킷 중, 헤더(Header) 부분에 적재한다. 따라서 메인 컨트롤러와 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈 사이에 위치한 절연부 또는 하나의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈과 다른 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈 사이에 위치한 절연부에서 시간 동기화 신호의 통신 불량이 발생 하더라도, 각각의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈 내부의 무선 통신부에서 전송하는 통신용 패킷을 메인 컨트롤러 내부의 무선 통신부 및 컨트롤러부에서 수신함으로써, 서로 다른 신체 부위에서 동시에 측정된 생체 임피던스 데이터 및 더 나아가 심전도 신호까지 동일 시간 축에서 시간 동기화하여 사용자에게 표시할 수 있다. The falling edge of the A/D conversion completion pulse signal output from the A/D conversion unit inside each electrically insulated front end module is an interrupt signal, which is an interrupt of the auxiliary controller unit inside the electrically isolated front end module. It is input through the port, and the auxiliary controller unit receives this interrupt signal, and then receives the bio-impedance data converted by the A/D conversion unit through chip-to-chip communication such as ^{SPI or I 2 C.} Thereafter, the auxiliary controller generates a packet for wireless communication consisting of Preamble, SFD, Header, Payload, CRC, etc., and loads the data converted by the A/D conversion unit into the payload portion. In addition, the falling edge signal of the conversion completion signal of the A/D conversion unit is also input to the timer input port of the auxiliary controller unit inside the electrically insulated front end module, so that the auxiliary controller unit decreases the conversion completion pulse signal of the A/D conversion unit. It captures the number of times the edge is input and the time interval of the falling edge of the adjacent A/D converter conversion completion pulse signal and loads it in the header part of the wireless communication packets composed of Preamble, SFD, Header, Payload, CRC, etc. . Therefore, even if there is a communication failure of the time synchronization signal in the insulation part located between the main controller and the electrically insulated front end module, or in the insulation part located between one electrically insulated front end module and another electrically insulated front end module, , By receiving the communication packet transmitted from the wireless communication unit inside each electrically isolated front-end module at the wireless communication unit and the controller unit inside the main controller, bio-impedance data measured simultaneously in different body parts, and furthermore, an electrocardiogram signal. Time synchronization on the same time axis can be displayed to the user.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기적 절연 환경에 따른, 시간 동기화 신호의 송신 방법을 설명하기 위한 도면이다. 8 is a diagram illustrating a method of transmitting a time synchronization signal according to an electrical isolation environment according to an embodiment of the present invention.

도 8은 메인 컨트롤러와 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들 사이의 절연부 또는 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들 사이에 존재하는 절연부를 통과하여 시간 동기화 신호를 전송하는 방법을 나타낸다. 메인 컨트롤러 및 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들이 하나의 측정 보드에 존재하며, 절연부가 인쇄회로 기판의 부도체 영역으로 구현된 상황에서는 디지털 아이솔레이터(Digital Isolator) 소자를 통해, 절연부를 통과하여 시간 동기화 신호를 전송할 수 있다. 디지털 아이솔레이터(Digital Isolator)는 옵토커플러(Optocoupler) 방식, 자계(Magnetic) 방식, 정전 용량 형(Capacitive) 방식 등의 현존하는 모든 종류의 디지털 아이솔레이터(Digital Isolator)를 포함한다. FIG. 8 illustrates a method of transmitting a time synchronization signal through an insulation portion between a main controller and electrically insulated front end modules or an insulation portion existing between electrically insulated front end modules. In a situation where the main controller and at least two electrically insulated front end modules exist on one measurement board, and the insulation part is implemented as a non-conductor area of the printed circuit board, it passes through the insulation part through a digital isolator device. It can transmit a time synchronization signal. Digital isolators include all types of existing digital isolators such as optocoupler, magnetic, and capacitive.

또한, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 메인 컨트롤러 및 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들이 하나의 측정 보드 위에 존재 하지 않고, 메인 컨트롤러가 측정 대상자의 인체와 떨어진 곳에 위치 해 있을 때, 인체 및 공기(Air)로 구성된 절연부를 통과하여 시간 동기화 신호를 전송 하는 방법을 나타낸다. 이 경우, 적외선 통신(IrDA)를 사용하여 시간 동기화 신호를 전송할 수 있으며, 적외선 통신(IrDA) 송신부는 메인 컨트롤러 내부 시간 동기화부에, 적외선 통신(IrDA) 수신부는 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들 내부의 시간 동기화부에 위치하게 된다. 특히, 적외선 통신(IrDA)의 통신 특성 상, 통신 경로에 측정 대상자의 검은색 의상 등, 적외선을 흡수 가능한 흑색 물체가 존재하는 경우, 통신이 원활히 이루어지지 않으므로, 측정 대상자의 의상이 백색으로 규정된 병원 등과 같은 실내에서 적외선 통신(IrDA)을 통해 시간 동기화 신호를 신뢰성 있게 전송 가능 하다. In addition, FIG. 8 shows that the main controller and at least two electrically insulated front end modules according to an embodiment of the present invention do not exist on one measurement board, and the main controller is located away from the human body of the measurement subject. In this case, it shows a method of transmitting a time synchronization signal through an insulating part composed of a human body and air. In this case, the time synchronization signal can be transmitted using infrared communication (IrDA), the infrared communication (IrDA) transmitting unit is the internal time synchronization unit of the main controller, and the infrared communication (IrDA) receiving unit is at least two electrically isolated front surfaces. It is located in the time synchronization unit inside the end modules. In particular, due to the communication characteristics of infrared communication (IrDA), if there is a black object capable of absorbing infrared rays, such as a black clothing of the person to be measured, in the communication path, communication is not smoothly performed. It is possible to reliably transmit time synchronization signals through infrared communication (IrDA) indoors such as hospitals.

또한, 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 메인 컨트롤러 및 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들이 하나의 측정 보드 위에 존재 하지 않고, 메인 컨트롤러가 측정 대상자의 인체 위에 존재하는 경우, 인체 및 공기 (Air)로 구성된 절연 부를 통과하여 시간 동기화 신호를 전송하는 방법을 나타낸다. 이 경우, 마그네틱 커플링을 이용한 통신을 사용하여 시간 동기화 신호를 전송 할 수 있으며, 메인 컨트롤러 주도 형 시간 동기화 시나리오의 경우, 마그네틱 커플링을 이용한 통신의 송신부는 메인 컨트롤러 내부의 시간 동기화 부에, 마그네틱 커플링을 이용한 통신의 수신부는 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들 내부의 시간 동기화부에 위치할 수 있다. 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈 주도형 시간 동기화 시나리오의 경우, 마그네틱 커플링을 이용한 통신의 송신부는 적어도 두 개 이상의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들 중, 하나의 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈의 시간 동기화 부에 위치하며, 마그네틱 커플링을 이용한 통신의 수신부는 나머지 전기적으로 절연된 프런트 엔드 모듈들의 시간 동기화부에 위치하게 된다. 마그네틱 커플링을 이용한 통신 기법을 사용하여 시간 동기화 신호를 전송하는 경우, 적외선 통신(IrDA) 방식에 비해, 통신 경로의 직진성(Line of Sight) 등 원활한 통신을 위해 갖추어야 할 조건 등이 까다롭지 않으므로, 실내 및 실외 환경에서도 시간 동기화 신호를 신뢰성 있게 전송할 수 있다. In addition, FIG. 8 is a case where the main controller and at least two electrically insulated front end modules according to another embodiment of the present invention do not exist on one measurement board, and the main controller is on the human body of the measurement subject, It shows a method of transmitting a time synchronization signal through an insulated part composed of human body and air. In this case, the time synchronization signal can be transmitted using communication using magnetic coupling, and in the case of the main controller-led time synchronization scenario, the transmission unit of communication using magnetic coupling is transferred to the time synchronization unit inside the main controller, and The reception unit for communication using coupling may be located in a time synchronization unit inside at least two or more electrically insulated front end modules. In the case of an electrically isolated front-end module-directed time synchronization scenario, the transmission unit of communication using magnetic coupling is a time synchronization unit of one electrically isolated front-end module among at least two electrically isolated front-end modules. It is located at, and the receiving unit of the communication using magnetic coupling is located at the time synchronization unit of the remaining electrically isolated front end modules. In the case of transmitting a time synchronization signal using a communication method using magnetic coupling, compared to the infrared communication (IrDA) method, the conditions to be prepared for smooth communication such as the line of sight of the communication path are not difficult. Time synchronization signals can be reliably transmitted even in indoor and outdoor environments.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 적용 가능한 세 가지 종류의 예시를 나타내는 도면이다. 9 is a diagram showing three types of examples applicable according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 서로 다른 신체 부위에서 생체 임피던스를 동시에 측정 함으로써, 인체의 대동맥 및 요골 동맥에서 맥파를 동시에 측정할 수 있으며, 더 나아가 서로 다른 신체 부위에서 동시에 측정된 생체 임피던스 데이터에 대해 시간 동기화를 수행함으로써, 인체의 대동맥으로부터 요골동맥까지 맥파가 전달되는 데 걸리는 시간인 PTT(Pulse Transit Time)을 얻을 수 있다. 특히 대동맥 및 요골 동맥에서 측정한 맥파를 통해 PTT를 산출하는 경우, 심전도 신호와 요골동맥에서 측정한 맥파를 통해 얻은 PAT(Pulse Arrival Time) 보다 정확하며, 그 이유는 심전도 전기 신호의 발생으로부터 심실 수축이 발생하여 대동맥 맥파가 발생할 때까지의 시간인 PEP(Pre-ejection Period)의 시간이 PAT 로부터 제외되기 때문이다. According to an embodiment of the present invention, by simultaneously measuring the biological impedance in different body parts, pulse waves in the aorta and radial arteries of the human body can be simultaneously measured. By performing time synchronization on the human body, a pulse transit time (PTT), which is the time it takes for the pulse wave to be transmitted from the aorta of the human body to the radial artery, can be obtained. In particular, when PTT is calculated through pulse waves measured in the aorta and radial arteries, it is more accurate than PAT (Pulse Arrival Time) obtained through pulse waves measured in ECG signals and radial arteries, and the reason is ventricular contraction from the occurrence of ECG electrical signals. This is because the PEP (Pre-ejection Period) time, which is the time until the aortic pulse wave is generated, is excluded from the PAT.

또한, 본 발명에서 제시하는 생체 임피던스 동시 측정 방법 중 하나인 바디 전압 인가 방식을 사용하는 경우, 서로 다른 신체 부위에서의 맥파뿐만 아니라, 심전도 신호까지 동시에 측정 및 시간 동기화가 가능하므로, PTT 및 PEP를 모두 산출 할 수 있어, 더욱 종합적으로 심혈관 상태를 관찰 할 수 있다. In addition, in the case of using the body voltage application method, which is one of the simultaneous bioimpedance measurement methods proposed in the present invention, not only pulse waves at different body parts, but also ECG signals can be simultaneously measured and time synchronized. Since all can be calculated, the cardiovascular condition can be observed more comprehensively.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 서로 다른 신체 부위에서의 생체 임피던스 동시 측정 방법은 생체 전기 임피던스 법(Bio-electrical Impedance Analysis)을 이용한 체성분 분석에 적용 가능하며, 특히 서로 다른 신체 부위에서 동시에 교류전류를 주입하고 그에 따라 나타나는 교류 전압을 센싱함으로써 생체 임피던스를 동시에 그리고 정확히 측정하는 것이 가능하므로 생체 전기 임피던스 법을 이용한 체성분 분석 법의 측정 시간을 크게 감축 할 수 있다. 감소된 측정 시간으로 인해서 측정 대상자의 호흡 및 측정 중 움직임과 같은 모션 아티팩트(Motion Artifact)로 인한, 측정 오류 요인을 제거할 수 있으며, 이는 정확하고 신뢰성 있는 체성분 분석을 가능하게 하고, 더 나아가 측정 대상자의 편의성을 증진 시킬 수 있게 된다. The simultaneous measuring method of bioimpedance at different body parts according to another embodiment of the present invention can be applied to body composition analysis using a bio-electrical impedance analysis, and in particular, AC current at different body parts at the same time. Since it is possible to simultaneously and accurately measure the biological impedance by injecting and sensing the resulting alternating voltage, the measurement time of the body composition analysis method using the bioelectrical impedance method can be greatly reduced. Due to the reduced measurement time, it is possible to eliminate measurement error factors due to motion artifacts such as breathing of the measurement subject and movement during measurement, which enables accurate and reliable body composition analysis, and furthermore It is possible to improve the convenience of the customer.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 서로 다른 신체 부위에서의 생체 임피던스 동시 측정 방법은 전기 임피던스 영상법(Electrical Impedance Tomography)을 이용한 폐 질환 및 암 진단에 적용 가능하며, 생체 전기 임피던스 법을 이용한 체성분 분석의 경우와 마찬가지의 원리로 측정 시간을 크게 감축하여 측정 대상자의 호흡, 움직임 등의 측정 오류 요인을 제거 함으로써 정확하고 신뢰성 있는 측정을 기대 할 수 있으며, 더 나아가 측정 대상자의 편의성을 증진 시킬 수 있다. The method for simultaneously measuring bioimpedance in different body parts according to another embodiment of the present invention is applicable to lung disease and cancer diagnosis using Electrical Impedance Tomography, and body composition analysis using the bioelectrical impedance method In the same principle as in the case of, by significantly reducing the measurement time and removing the measurement error factors such as breathing and movement of the measurement subject, accurate and reliable measurement can be expected, and furthermore, the convenience of the measurement subject can be improved.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다.　 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다.　 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다.　 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다.　 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and/or a combination of a hardware component and a software component. For example, the devices and components described in the embodiments include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA), It may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers, such as a programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications executed on the operating system. Further, the processing device may access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of software. For the convenience of understanding, although it is sometimes described that one processing device is used, one of ordinary skill in the art, the processing device is a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that it may include. For example, the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. In addition, other processing configurations are possible, such as a parallel processor.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다.　 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다.　 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of these, configuring the processing unit to behave as desired or processed independently or collectively. You can command the device. Software and/or data may be interpreted by a processing device or, to provide instructions or data to a processing device, of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device. Can be embodyed. The software may be distributed over networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored on one or more computer-readable recording media.

실시예에 따른 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 실시예를 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.　 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.　 The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and usable to those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -A hardware device specially configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those produced by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.　 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described by the limited embodiments and drawings, various modifications and variations are possible from the above description to those of ordinary skill in the art. For example, the described techniques are performed in a different order from the described method, and/or components such as systems, structures, devices, circuits, etc. described are combined or combined in a form different from the described method, or other components Alternatively, even if substituted or substituted by an equivalent, an appropriate result can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and those equivalent to the claims also fall within the scope of the claims to be described later.

Claims

In the biological impedance measurement and time synchronization device,
At least two or more including a first front-end module and a second front-end module each having an electrically separated power source, a ground, and an operation clock to simultaneously measure bioimpedance in different body parts and increase the accuracy of the measurement result. Electrically isolated front end modules;
Main controller; And
An insulating part that exists between the main controller and at least two electrically insulated front-end modules and separates the power, ground, and operation clocks of the main controller and at least two electrically insulated front-end modules.
Including,
Each of the at least two or more electrically insulated front end modules having different operating clocks includes a time synchronization unit for equalizing the sampling time and number of biological impedances measured at the same time,
The main controller includes a time synchronization unit and a controller unit for transmitting a command signal required for time synchronization through an insulation unit existing between the main controller and at least two electrically isolated front end modules.
Bio-impedance measurement and time synchronization device.

The method of claim 1,
In all at least two or more electrode sets for measuring bioimpedance attached to different body parts, two current electrodes for current injection inside the electrode set are connected to an electrically insulated front end module through an insulating capacitor, Body voltage non-applying method that does not apply body voltage to the body of the person to be measured. It measures only the body impedance at different body parts at the same time.
Bio-impedance measurement and time synchronization device.

The method of claim 1,
A front end in which one of the two current electrodes for current injection is electrically insulated through an insulating capacitor from only one electrode set among electrode sets for measuring bioimpedance of at least two attached to different body parts. It is connected to the module, and the other current electrode is connected to the electrically insulated front end module through a short wire, and in the other electrode sets, both current electrodes for current injection are connected through an insulated capacitor. By connecting to an electrically insulated front-end module, the body voltage is applied to the human body of the person to be measured.
Bio-impedance measurement and time synchronization device.

The method of claim 3,
At least two additional voltage electrodes for ECG measurement are attached to the body surface of a subject who performs simultaneous measurement of biological impedance in different body parts, and ECG measurement including an in-phase signal removal unit, an amplification unit, and a filter unit for ECG measurement Including an analog unit for the at least two or more electrically insulated front-end modules, one electrically insulated front-end module for applying a body voltage,
An additional voltage electrode for electrocardiogram measurement is electrically and mechanically connected to the analog part for electrocardiogram measurement, and the analog voltage output of the amplification part and filter part inside the analog part for electrocardiogram measurement is connected to the A/D inside the electrically isolated front-end module. By inputting into the conversion unit, it is possible to simultaneously measure the biological impedance and electrocardiogram in different body parts and synchronize the time.
Bio-impedance measurement and time synchronization device.

The method according to claim 2 or 3,
A time synchronization signal that commands the start of the conversion operation of the A/D conversion unit inside at least two electrically isolated front end modules is synchronized with the time synchronization inside each electrically isolated front end module from the time synchronization unit inside the main controller. The time synchronization unit inside each electrically insulated front end module receives a time synchronization signal from the main controller and commands the A/D conversion unit to start the conversion operation.
Time-synchronized and converted by the A/D conversion unit of each electrically isolated front-end module, and the biological impedance simultaneously measured at different body parts is transferred to the wireless communication unit and the controller unit inside the main controller through the auxiliary controller unit and the wireless communication unit. To transmit
Bio-impedance measurement and time synchronization device.

The method according to claim 2 or 3,
Among at least two or more electrically insulated front end modules, the time synchronization unit inside the first front end module initiates the conversion operation to each A/D conversion unit inside the first front end module and the second front end module. The commanded time synchronization signal is transmitted to the A/D conversion unit of the first front end module and the time synchronization unit of the second front end module in a broadcasting method, and A/D inside the first front end module and the second front end module Each conversion unit starts a conversion operation by receiving a time synchronization signal including a conversion operation start command of the A/D conversion unit,
The first front-end module and the second front-end module are time-synchronized and converted in the A/D conversion units, and the biological impedance measured simultaneously in different body parts is transferred to the auxiliary controller unit and the wireless communication unit, and the wireless communication unit inside the main controller. , Transmitted to the controller unit
Bio-impedance measurement and time synchronization device.

In the biological impedance measurement and time synchronization method,
Time synchronization of electrically isolated front-end modules so that at least two or more electrically insulated front-end modules with different operating clocks can equalize the sampling time and number of bio-impedances measured at different body parts at the same time. Performing time synchronization through the unit;
Using at least two or more electrically insulated front-end modules each including a first front-end module and a second front-end module each having an electrically separated power source, ground, and operation clock, the bioimpedance at different body parts is measured. Injecting an alternating current into a human body and sensing an alternating voltage through an electrode set of each of the electrically insulated front end modules for simultaneous measurement to obtain a biological impedance; And
Transmitting biological impedances simultaneously measured and time-synchronized from at least two electrically insulated front-end modules to the main controller through the wireless communication unit of the electrically insulated front-end module.
Bio-impedance measurement and time synchronization method comprising a.

The method of claim 7,
The step of obtaining the biological impedance,
In all at least two or more electrode sets for measuring bioimpedance attached to different body parts, two current electrodes for current injection inside the electrode set are connected to an electrically insulated front end module through an insulating capacitor, Body voltage non-applying method that does not apply body voltage to the body of the person to be measured. It measures only the body impedance at different body parts at the same time.
Bio-impedance measurement and time synchronization method.

The method of claim 7,
The step of obtaining the biological impedance,
A front end in which one of the two current electrodes for current injection is electrically insulated through an insulating capacitor from only one electrode set among electrode sets for measuring bioimpedance of at least two attached to different body parts. It is connected to the module, and the other current electrode is connected to the electrically insulated front end module through a short wire, and in the other electrode sets, both current electrodes for current injection are connected through an insulated capacitor. By connecting to an electrically insulated front-end module, the body voltage is applied to the human body of the person to be measured.
Bio-impedance measurement and time synchronization method.

The method of claim 9,
At least two additional voltage electrodes for ECG measurement are attached to the body surface of a subject who performs simultaneous measurement of biological impedance in different body parts, and ECG measurement including an in-phase signal removal unit, an amplification unit, and a filter unit for ECG measurement Including an analog unit for the at least two or more electrically insulated front-end modules, one electrically insulated front-end module for applying a body voltage,
An additional voltage electrode for electrocardiogram measurement is electrically and mechanically connected to the analog part for electrocardiogram measurement, and the analog voltage output of the amplification part and filter part inside the analog part for electrocardiogram measurement is connected to the A/D inside the electrically isolated front-end module. By inputting into the conversion unit, it is possible to simultaneously measure the biological impedance and electrocardiogram in different body parts and synchronize the time.
Bio-impedance measurement and time synchronization method.

The method according to claim 8 or 9,
The step of performing the time synchronization,
A time synchronization signal that commands the start of the conversion operation of the A/D conversion unit inside at least two electrically isolated front end modules is synchronized with the time synchronization inside each electrically isolated front end module from the time synchronization unit inside the main controller. The time synchronization unit inside each electrically insulated front end module receives a time synchronization signal from the main controller and commands the A/D conversion unit to start the conversion operation.
A/D conversion unit of each electrically insulated front-end module synchronizes and converts biometric impedance data simultaneously measured at different body parts through the auxiliary controller unit and the wireless communication unit, and the wireless communication unit inside the main controller and the controller Transferred to wealth
Bio-impedance measurement and time synchronization method.

The method according to claim 8 or 9,
The step of performing the time synchronization,
Among at least two or more electrically insulated front end modules, the time synchronization unit inside the first front end module initiates the conversion operation to each A/D conversion unit inside the first front end module and the second front end module. The commanded time synchronization signal is transmitted to the A/D conversion unit of the first front end module and the time synchronization unit of the second front end module in a broadcasting method, and A/D inside the first front end module and the second front end module Each conversion unit starts a conversion operation by receiving a time synchronization signal including a conversion operation start command of the A/D conversion unit,
The first front-end module and the second front-end module are time-synchronized and converted by the A/D conversion units, and the bio-impedance data simultaneously measured at different body parts are transferred to the secondary controller unit and the wireless communication unit, and the main controller is wirelessly transmitted. To the communication unit and the controller unit
Bio-impedance measurement and time synchronization method.