KR102355086B1 - A measurement method for energy consumption using closed type chamber and its measurement system thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 밀폐형 챔버를 이용한 인체 신진대사량 측정장치와 방법에 관한 것으로, 그 본 발명의 목적은 밀폐형 챔버에 대한 급기량과 배기량이 일치되도록 제어하여 실험자의 신진대사량에 대한 측정이 정확하게 이루어지도록 하는 것이다.
본 발명은 급기 유량설정값(Ci)에 따라 급기부에서 밀폐형 챔버내로 기체가 급기되고, 배기 유량설정값(Co)에 따라 배기부에서 밀폐형 챔버에서 기체가 배기되며, 급기부에 의해 급기되어지는 기체와, 배기부에 의해 배기되는 기체에 대한 가스성분이 분석부에 의해 각각 분석되되, 통합제어부에서 밀폐형 챔버내로 급기되어지는 기체의 급기량값(Vi)과 밀폐형 챔버내에서 배기되어지는 기체의 배기량값(Vo)의 평균값(Vavg)과 급/배기 유량설정값(Ci,Co)이 비교되어 급/배기 보정치(Ii,Io)가 각각 산출되고, 급/배기 보정치(Ii,Io)에 의해 급/배기 유량설정값(Ci,Co)이 1차 보정되어 급/배기 보정유량 설정값(Cmi,Cmo)이 생성되며, 급/배기 보정유량 설정값(Cmi,Cmo)과 급/배기부의 피드백제어에 의해 피드백값(피제어량)의 비교에 따른 동작신호에 의해 급/배기부의 급/배기팬 회전속도가 각각 제어되어 밀폐형 챔버를 중심으로 하는 급기량값(Vi)과 배기량값(Vo)이 동일하게 유지되면서, 밀폐형 챔버내로 급기되어지는 기체와 밀폐형 챔버에서 배기되어지는 기체에 대한 가스성분이 분석부에 의해 분석되어지도록 되어 있다. The present invention relates to an apparatus and method for measuring human metabolism using a closed chamber, and an object of the present invention is to control the air supply and exhaust to the closed chamber so that the measurement of the experimenter's metabolic rate is accurately performed. .
According to the present invention, gas is supplied into the sealed chamber from the air supply unit according to the set air supply flow rate value (Ci), the gas is exhausted from the closed chamber from the exhaust unit according to the exhaust flow rate set value (Co), and the air is supplied by the air supply unit. The gas components of the gas and the gas exhausted by the exhaust part are analyzed by the analysis part, respectively, and the air supply value (Vi) of the gas supplied into the sealed chamber from the integrated control part and the gas exhausted in the sealed chamber The average value (Vavg) of the exhaust value (Vo) and the supply/exhaust flow rate set values (Ci, Co) are compared to calculate the supply/exhaust correction values (Ii, Io), respectively, and based on the supply/exhaust correction values (Ii, Io) Supply/exhaust flow rate set values (Ci, Co) are first corrected to generate supply/exhaust corrected flow rate set values (Cmi, Cmo), and supply/exhaust corrected flow rate set values (Cmi, Cmo) and feed/exhaust feedback By control, the supply/exhaust fan rotation speed of the supply/exhaust part is controlled by the operation signal according to the comparison of the feedback value (the amount to be controlled). While maintaining the same, gas components of the gas supplied into the sealed chamber and the gas exhausted from the sealed chamber are analyzed by the analysis unit.
Description
본 발명은 밀폐형 챔버를 이용한 인체 신진대사량 측정장치와 방법에 관한 것으로, 밀폐형 챔버내로 급기되는 기체의 급기량과, 밀폐형 챔버에서 배기되는 기체의 배기량이 일치되도록 연동제어되면서 급기되어지는 기체와 배기되어지는 기체의 가스성분 분석을 통해, 밀폐형 챔버내 실험자의 운동 및 비운동시에 따른 신진대사량을 측정할 수 있는 밀폐형 챔버를 이용한 인체 신진대사량 측정장치와 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and method for measuring human metabolism using a closed chamber, and the gas supplied and exhausted while interlocking and controlled so that the amount of gas supplied into the sealed chamber and the exhaust amount of the gas exhausted from the sealed chamber match The present invention relates to an apparatus and method for measuring the metabolism of a human body using a closed chamber, which can measure the metabolic rate according to exercise and non-exercise of an experimenter in the closed chamber through the gas component analysis of the falling gas.
사람은 물리적인 행동(Physical Activity)을 통하여 에너지를 소모하며, 이와 같은 사람의 물리적인 행동을 통한 적절한 량의 에너지 소모는 건강한 몸을 유지하는데 중요한 요인이 된다. A person consumes energy through physical activity, and consumption of an appropriate amount of energy through such a person's physical activity is an important factor in maintaining a healthy body.
근래에는, 개인의 건강에 대한 관심이 증대하면서 삶의 질을 향상시킬 수 있는 개인 맞춤형 헬스 케어(health care)에 대한 인식이 높아지고, 성인과 아동의 과체중 또는 비만이 중요한 건강 이슈로 부각되면서, 각 개인이 적절한 양의 신체 활동을 통해, 건강 상 요구되어지는 에너지/칼로리의 소비에 대한 관심이 높아지고 있으며, 이로 인해 자신이 적정한 에너지를 소모하고 있는지 가시적으로 알고 싶어하며, 이를 위해 정확한 에너지 소모량을 측정할 수 있는 방법 및 장치에 대한 연구가 이루어지고 있다.In recent years, as interest in personal health increases, awareness of personalized health care that can improve quality of life increases, and as overweight or obesity in adults and children is highlighted as an important health issue, each Individuals are increasingly interested in energy/calorie consumption required for health through appropriate amount of physical activity. Methods and devices that can do this are being studied.
기존에 신체 활동량 또는 에너지 소모량을 추정하는 방법은, 가속도 데이터를 이용하여 에너지소비량(Energy Expenditure) 또는 대사량(Metabolic equivalents)을 추정하는 방법이 사용되어지고 있으며, 이러한 종래의 방법들은 가속도 데이터를 각종 예측 공식을 통해 예측하여 사용자의 신체 활동량을 산출하거나 생활 패턴을 분류하는 기법들을 제공하고 있으나, 이러한 에너지 소모량 추정 방법들은 가속도 센서의 출력값으로부터 사용자의 실제 신진대사량을 추정함에 있어서 그 추정 정확도에 한계가 있었다.Conventionally, as a method of estimating the amount of physical activity or energy consumption, a method of estimating energy expenditure or metabolic equivalents using acceleration data is used, and these conventional methods predict various types of acceleration data. Although methods for calculating a user's physical activity amount or classifying life patterns by predicting through a formula are provided, these energy consumption estimation methods have limitations in their estimation accuracy in estimating the user's actual metabolic rate from the output value of the acceleration sensor. .
본 발명의 목적은 운동시 및 비운동시의 에너지 대사량 및 소비량을 측정할 수 있는 밀폐형 챔버를 이용한 인체 신진대사량 측정장치와 방법을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for measuring human metabolism using a closed chamber capable of measuring energy metabolism and consumption during exercise and non-exercise.
본 발명의 목적은 밀폐형 챔버에 대한 급기량과 배기량이 일치되도록 연동제어되어 실험자의 신진대사량에 대한 측정이 정확하게 이루어질 수 있는 밀폐형 챔버를 이용한 인체 신진대사량 측정장치와 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for measuring human metabolism using a closed chamber that is controlled to match the air supply and exhaust to the sealed chamber so that the experimenter's metabolic rate can be accurately measured.
본 발명은 급기 유량설정값(Ci)에 따라 급기부에 의해 밀폐형 챔버내로 기체가 급기되고, 배기 유량설정값(Co)에 따라 배기부에 의해 밀폐형 챔버에서 기체가 배기되며, 급기부에 의해 밀폐형 챔버내로 급기되는 기체와, 배기부에 의해 밀폐형 챔버에서 배기되는 기체에 대한 가스성분이 분석부에 의해 분석되되, 통합제어부에서 밀폐형 챔버내로 급기되어지는 기체의 급기량값(Vi)과 밀폐형 챔버내에서 배기되어지는 기체의 배기량값(Vo)의 평균값(Vavg)과 급/배기 유량설정값(Ci,Co)이 비교되어 급/배기 보정치(Ii,Io)가 각각 산출되고, 급/배기 보정치(Ii,Io)에 의해 급/배기 유량설정값(Ci,Co)이 1차 보정되어 급/배기 보정유량 설정값(Cmi,Cmo)이 생성되며, 급/배기 보정유량 설정값(Cmi,Cmo)과 급/배기부의 피드백제어에 의해 피드백값(피제어량)의 비교에 따른 동작신호에 의해 급/배기부의 급/배기팬 회전속도가 각각 제어되어 밀폐형 챔버를 중심으로 하는 급기량값(Vi)과 배기량값(Vo)이 동일하게 유지되면서, 밀폐형 챔버내로 급기되어지는 기체와 밀폐형 챔버에서 배기되어지는 기체에 대한 가스성분이 분석부에 의해 분석되어지도록 되어 있다. According to the present invention, gas is supplied into the sealed chamber by the air supply unit according to the supply air flow rate set value (Ci), the gas is exhausted from the sealed chamber by the exhaust unit according to the exhaust flow rate set value (Co), and the sealed type by the air supply unit The gas component of the gas supplied into the chamber and the gas exhausted from the sealed chamber by the exhaust unit is analyzed by the analysis unit, and the air supply value (Vi) of the gas supplied into the sealed chamber by the integrated control unit and the inside of the sealed chamber are analyzed. The average value (Vavg) of the exhaust value (Vo) of the exhausted gas is compared with the supply/exhaust flow rate set values (Ci, Co) to calculate the supply/exhaust correction values (Ii, Io), respectively, and the supply/exhaust correction values ( Supply/exhaust flow rate set values (Ci, Co) are first corrected by Ii, Io) to generate supply/exhaust corrected flow rate set values (Cmi, Cmo), and supply/exhaust corrected flow rate set values (Cmi, Cmo) By the feedback control of the supercharger/exhaust unit, the supply/exhaust fan rotation speed of the supply/exhaust unit is controlled by the operation signal according to the comparison of the feedback value (the amount to be controlled). While the displacement value Vo is kept the same, the gas components of the gas supplied into the sealed chamber and the gas exhausted from the sealed chamber are analyzed by the analysis unit.
본 발명은 급기량과 배기량의 평균값에 의해 급기 유량설정값과 배기 유량설정값이 1차 보정되고, 급기부와 배기부의 피드백 제어에 의해 2차 보정되어지도록 되어 있어, 밀폐형 챔배내로 급기되어지는 급기량과 밀폐형 챔버내에서 배기되어지는 배기량이 신속하게 일치되는 효과가 있다. According to the present invention, the supply air flow rate set value and the exhaust flow rate set value are first corrected by the average value of the air supply amount and the exhaust amount, and the second correction is made by feedback control of the air supply and exhaust units, so that air is supplied into the sealed chamber. There is an effect that the amount of air supplied and the amount of exhaust exhausted from the sealed chamber are quickly matched.
즉, 본 발명은 밀폐형 챔버내로의 급/배기량이 가변적으로 제어되되, 급기량값과 배기량이 서로 동일하게 유지되도록 되어 있어, 밀폐형 챔버내에서 실험자의 신진대사량, 칼로리 소비량이 정확하게 측정되어지게 된다. That is, in the present invention, the amount of supply/exhaust into the sealed chamber is variably controlled, and the supply and exhaust amount are kept the same, so that the experimenter's metabolism and calorie consumption are accurately measured in the sealed chamber.
본 발명은 밀폐형 챔버내에 차압이 발생되지 않으므로, 기체의 가스분석에 대한 정밀도가 향상되고, 이를 통해 실험자의 에너지 소비량 및 에너지 소비패턴에 대한 신뢰성이 향상되는 효과가 있다. In the present invention, since a differential pressure is not generated in the sealed chamber, the precision of gas analysis of gas is improved, thereby improving the reliability of the experimenter's energy consumption and energy consumption pattern.
본 발명은 운동량 뿐 아니라, 운동을 하지 않는 상태 즉, 실생활에 따른 에너지 소비량을 측정할 수 있어, 실험자의 전반적인 생활패턴에 따른 신진대사량을 효율적으로 측정할 수 있는 효과가 있다. The present invention can measure not only the amount of exercise, but also the amount of energy consumed according to the non-exercise state, that is, in real life, so that it is possible to efficiently measure the amount of metabolism according to the experimenter's overall life pattern.
본 발명은 밀폐형 챔버내에서의 생활습관을 통해, 실험자의 평상시 활동패턴에 따른 신진대사량이 측정될 수 있어, 실험자의 좋지못한 생활패턴을 효율적으로 수정할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, the metabolic rate according to the experimenter's usual activity pattern can be measured through the lifestyle in the sealed chamber, so that the experimenter's poor life pattern can be efficiently corrected.
본 발명은 밀폐형 챔버내에서 운동량에 따른 신진대사량이 측정될 수 있어, 실험자의 건강 및 신체여건에 맞는 운동량을 제시하고, 실험자의 특성에 맞는 운동방법을 제시할 수 있는 등 많은 효과가 있다. The present invention has many effects, such as being able to measure the amount of metabolism according to the amount of exercise in the closed chamber, suggesting the amount of exercise suitable for the health and physical condition of the experimenter, and suggesting an exercise method suitable for the characteristics of the experimenter.
도 1 은 본 발명의 구성에 따른 블록선도를 보인 예시도
도 2 는 본 발명에 따른 기본구성을 보인 블록 예시도1 is an exemplary diagram showing a block diagram according to the configuration of the present invention;
2 is a block diagram showing a basic configuration according to the present invention;
도 1 은 본 발명의 구성에 따른 블록선도를 보인 예시도를, 도 2 는 본 발명에 따른 기본구성을 보인 블록예시도를 도시한 것으로, 1 is an exemplary diagram showing a block diagram according to the configuration of the present invention, Figure 2 is a block diagram showing a basic configuration according to the present invention,
본 발명은 소정공간이 구비된 밀폐형 챔버(10);The present invention is a closed chamber (10) provided with a predetermined space;
밀폐형 챔버(10)에 연결되고 피드백 제어가 이루어지면서 급기 유량설정값(Ci)에 따라 밀폐형 챔버(10)내로 공급되어지는 급기 기체에 대한 급기량값(Vi)이 조절되는 급기부(20);The
밀폐형 챔버(10)에 연결되고 피드백 제어가 이루어지면서 배기 유량설정값(Co)에 따라 밀폐형 챔버(10)내에서 배출되어지는 배기 기체에 대한 배기량값(Vo)이 조절되는 배기부(30);an
급기부(20) 및 배기부(30)에 각각 연결되어 밀폐형 챔버(10)내로 급/배기되어지는 급/배기 기체에 대한 가스성분이 분석되는 분석부(40,40`);
급기부(20)의 급기량값(Vi)과 배기부(30)의 배기량값(Vo)의 평균값(Vavg)이 산출되고, 평균값(Vavg)과 급/배기량(Vi,Vo)의 차이에 의한 급/배기 보정치(Ii,Io)가 산출되는 통합제어부(50);The average value (Vavg) of the air supply value (Vi) of the
급/배기 유량설정값(Ci,Vi)에 급/배기 보정치(Ii,Io)가 합산되어 급/배기 보정유량 설정값(Cmi,Vmi)이 생성되는 제1,1`합산부(60,60`);1st, 1` summing unit (60, 60) where the supply/exhaust correction value (Ii, Io) is added to the supply/exhaust flow rate set value (Ci, Vi) to generate the supply/exhaust corrected flow rate set value (Cmi, Vmi) `);
급/배기 보정유량 설정값(Cmi,Vmi)에 피드백 제어에 따른 급/배기 피드백값이 합산되어 급/배기부(20,30)로 동작신호가 출력되는 제2,2`합산부(70,70`);를 포함하여,The 2nd, 2' summing unit (70, 70`); including;
밀폐형 챔버(10)내로 공급되어지는 급기량값(Vi)과, 밀폐형 챔버에서 배출되어지는 배기량값(Vo)이 동일하게 유지되면서, 분석부(40,40`)에 의한 급/배기 기체의 가스성분이 분석되어 밀폐형 챔버(10)내 실험자에 대한 신진대사량이 정확하게 분석되어지도록 되어 있다. While the supply air amount value Vi supplied into the sealed
본 발명에서 급/배기는 급기와 배기를 의미하고, 급/배기부는 급기부와 배기부를 의미한다. In the present invention, supply/exhaust means supply and exhaust, and supply/exhaust means air supply and exhaust.
상기 밀폐형 챔버(10)는, 실험자의 생활습관에 따른 에너지 대사량 및 소비량을 측정하고, 과제수행 및 운동에 따른 신진대사량의 변화를 측정하기 위한 공간으로, 실험자의 실생활 또는 운동이 가능하도록 소정공간을 구비하며 형성되어 있으며, 외부로부터의 기체 유입 및 내부 기체의 외부 배출이 차단되는 기밀성을 구비하도록 이루어져 있다.The sealed
일 예로, 상기 밀폐형 챔버(10)는 원룸 형태로 이루어지거나, 침실, 운동실, 화장실, 휴게실 등등이 분리구성된 다룸 형태로 이루어질 수 있으며, 내부에 각종 운동기구와 실생활에 따른 가구가 등등이 설치될 수 있다. For example, the sealed
또한, 상기 밀폐형 챔버(10)는 장시간동안 온도 및 습도가 일정하게 유지될 수 있도록 온도센서(11)와 습도센서(12)가 설치되어 있다. 일 예로, 상기 밀폐형 챔버(10)는 온도조건 15∼30℃, 습도조건 40∼60%의 환경조건이 구비되도록 제어될 수 있다. In addition, the sealed
또한, 상기 밀폐형 챔버(10)내에는 실험자의 생활을 위한 조명기기가 설치되고, 실험자의 쾌적한 환경조성을 위한 공조시스템(도시없음)이 급/배기부(20,30)와 연결되도록 설치될 수 있다. In addition, lighting equipment for the experimenter's life is installed in the sealed
상기 급기부(20)는 밀폐형 챔버(10)내로 외부의 신선한 공기 등과 같은 기체를 공급하는 것으로, 급기 유량설정값(Ci)이 제1,2합산부(60,70)를 통과하면서 순차적으로 보정되어, 급기 제어기(21)에서 급기팬(22,급기 블로워)의 회전속도가 제어되며, 이와 같은 급기팬(22)의 제어에 의해 밀폐형 챔버(10)내로 공급되어지는 기체의 급기량값(Vi)이 조절된다. The
상기 배기부(30)는 밀폐형 챔버(10)내의 기체를 흡입하여 배기시키는 것으로, 배기 유량설정값(Co)이 제1`,2`합산부(60`,70`)를 통과하면서 순차적으로 보정되어 배기 제어기(31)에서 배기팬(32,배기 블로워)의 회전속도가 제어되며, 이와 같은 배기팬(32)이 제어에 의해 밀폐형 챔버(10)내에 배기되어지는 기체의 배기량값(Vo)이 조절된다. The
상기 급기부(20)와 배기부(30)는 밀폐형 챔버(10)의 상측에 연결되도록 설치되며, 바람직하게는 밀폐형 챔버(10)내에서 약 2.0∼5.0m 높이, 바람직하게는 약 2.5∼4.0m 높이에 연결되어지도록 설치되어, 급기 또는 배기되어지는 기체로 인한 밀폐형 챔버 내부의 환경영향이 최소화되도록 되어 있다. The
상기 급기 유량설정값(Ci)과 배기 유량설정값(Co)은 기 설정되어 있는 값으로, 밀폐형 챔버(10)내에 대한 실험자의 호흡량, 환기 요구량 등이 고려되어, 40∼360ℓ/min의 범위내에서 설정부(80)에 각각 설정/입력될 수 있다. 일 예로, 밀폐형 챔버(10)내에 1명의 실험자가 있을 경우, 1인 사용기준에 따른 호흡량 40∼160ℓ/min 또는 환기요구량 70∼360ℓ/min 이 급기 유량설정값(Ci)과 배기 유량설정값(Co)으로 설정되어질 수 있다. 또한, 상기 설정부(80)에는 실험자에 대한 정보 일 예로, 연령, 성별, 체중, 신장 등등의 신체관련정보, 부상 또는 질병관련 정보 등등이 입력될 수 있다. The supply air flow rate set value (Ci) and exhaust flow rate set value (Co) are preset values, taking into account the experimenter's breathing volume and ventilation requirements in the sealed
또한, 상기 급기부(20)에는 급기량값(Vi)이 측정되는 급기유량계(23)가 설치되고, 배기부(30)에는 배기량값(Vo)이 측정되는 배기유량계(33)가 설치되어 있다. In addition, the
상기 급기유량계(23)는 기체의 흐름방향을 기준으로 급기팬(22) 전 또는 후에 위치하도록 설치되고, 배기유량계(33)는 배기팬(33) 전 또는 후에 위치하도록 설치되며, 바람직하게는 급기팬(22)과 밀폐형 챔버(10) 사이에 위치되어지도록 급기유량계(23)가 설치되고, 밀폐형 챔버(10)와 배기팬(32) 사이에 위치되어지도록 배기유량계(33)가 설치된다. The
또한, 급/배기부(20,30)는 각각 제2,2`합산부(70,70`)로 연결되어지는 피드백 제어가 이루어지도록 닫힌 루프 제어시스템(closed-loop contril system)으로 이루어져 있다.In addition, the supply/
상기 분석부(40,40`)는, 급기부(20)를 통해 밀폐형 챔버(10)내로 공급되어지는 기체 및, 배기부(30)를 통해 밀폐형 챔버(10)내에서 배기되어진 기체의 가스성분을 각각 분석하는 것으로, 급/배기부(20,30)에 각각 연결설치되어 있다. The
상기 분석부(40,40`)는 기체내의 가스성분에 대한 분석이 이루어지면 충분하므로, 그 종류가 한정되는 것은 아니나, 일 예로 정량펌프, 인버터, 유량계로 구성되어 질소(N2), 산소(O2), 이산화탄소(CO2), 아르곤(Ar) 등등의 기체에 대한 측정이 이루어질 수 있는 질량분석기 시스템이 설치되어질 수 있다. 상기 질량분석기 시스템은 공지의 기술이므로, 이에 대한 설명은 생략한다. The
또한, 상기 분석부(40,40`)에서 분석되어진 정보는 저장부(도시없음)로 입력되어 보고서 등이 자동출력되어질 수 있도록 DB화되어 저장된다. In addition, the information analyzed by the
상기 통합제어부(50)는 급/배기 유량설정값(Ci,Co)을 1차 보정하기 위한 급/배기 유량보정치(Ii,Io)가 평균값(Vavg)에 기초되어 산출된다. 이때, 상기 평균값(Vavg)은, 밀폐형 챔버(10)내로 급기되어지는 급기량값(Vi)과 밀폐형 챔버(10)에서 배기되어지는 배기량값(Vo)의 평균값 즉, {[급기량값(Vi)+ 배기량값(Vo)]/2 }를 의미한다.The integrated
상기 통합제어부(50)는, 급기부(20)와 배기부(30)에 연결되어 평균값(Vavg)이 산출되는 평균산출기(51)와, 평균산출기(51) 및 급/배기부(20,30)에 연결되어 평균값(Vavg)과 급기 유량설정값(Ci), 평균값(Vavg)과 배기 유량설정값(Co)이 비교되는 비교기(52)와, 비교기(52)와 연결되어 급/배기 유량설정값(Ci,Co)을 1차 보정하기 위한 급/배기 유량보정치(Ii,Io)가 생성출력되는 통합제어기(53)를 포함한다. The integrated
이때, 상기 통합제어부(50)의 평균산출기(51)와 비교기(52)는 급/배기부(20,30)의 피드백 경로(20`,30`) 상에 연결설치될 수 있다. In this case, the
상기 제1합산부(60)는 급기설정부(80)와 급기부(20) 및 통합제어기(53)에 연결되고, 상기 제1`합산부(60`)는 배기설정부(80`)와 배기부(30) 및 통합제어기(53)에 연결되어 있으며, 통합제어기(53)에 의해 생성출력된 급/배기 유량보정치(Ii,Io)가 제1,1`합산부에서 각각 급/배기 유량설정값(Ci,Co)에 각각 합산되어, 급/배기 보정유량 설정값(Cmi,Vmi)이 생성출력된다.The
즉, 제1합산부(60)에서는 급기 유량설정값(Ci)이 기준입력(목표값)으로 입력되고, 급기 유량보정치(Ii)가 합산되어 생성된 급기 보정유량 설정값(Cmi)이 출력되어지게 된다. That is, in the
또한, 제1`합산부(60`)에서는 배기 유량설정값(Co)이 기준입력(목표값)으로 입력되고, 배기 유량보정치(Io)가 합산되어 생성된 배기 보정유량 설정값(Cmo)이 출력되어지게 된다. In addition, in the first 'summing unit 60', the exhaust flow rate set value Co is input as a reference input (target value), and the exhaust corrected exhaust flow rate set value Cmo generated by summing the exhaust flow rate correction value Io is will be output.
상기 제2합산부(70)는 제1합산부(60)와 급기부(20) 즉, 급기부의 급기제어기(21)에 연결되고, 제2`합산부(70`)는 제1`합산부(60`)와 배기부(30) 즉, 배기부의 배기제어기(31)에 연결되어, 급/배기 보정유량 설정값(Cmi,Cmo)에 급/배기부(20,30)의 피드백값(피제어량)이 합산된 동작신호를 급/배기부 즉, 급/배기부의 급/배기 제어기(21,31)로 출력하게 된다. The second summing
즉, 제2합산부(70)에서는 급기 보정유량 설정값(Cmi)이 기준입력(목표값)으로 입력되고, 피드백 제어에 따른 피드백값(피제어량)이 합산되어 급기부(20)의 급기팬(22) 회전속도를 제어하기 위한 동작신호가 출력되어지게 된다. That is, in the second summing
또한, 제2`합산부(70`)에서는 배기 보정유량 설정값(Cmo)이 기준입력(목표값)으로 입력되고, 피드백 제어에 따른 피드백값(피제어량)이 합산되어, 배기부(30)의 배기팬(32) 회전속도를 제어하기 위한 동작신호가 출력되어지게 된다. In addition, in the second 'summing unit 70', the exhaust corrected flow rate set value Cmo is input as a reference input (target value), and the feedback value (controlled amount) according to the feedback control is summed, and the
본 발명은 급기 유량설정값(Ci)에 따라 급기부(20)에 의해 밀폐형 챔버(10)내로 기체가 급기되고, 배기 유량설정값(Co)에 따라 배기부(30)에 의해 밀폐형 챔버(10)에서 기체가 배기되며,According to the present invention, gas is supplied into the sealed
급기부(20)에 의해 밀폐형 챔버(10)내로 급기되는 기체와, 배기부(30)에 의해 밀폐형 챔버(10)에서 배기되는 기체에 대한 가스성분이 분석부(40,40`)에 의해 분석되되,Gas components of the gas supplied into the sealed
급/배기 유량설정값(Ci,Co)은 밀폐형 챔버내로 급기되어지는 기체의 급기량값(Vi)과 밀폐형 챔버내에서 배기되어지는 기체의 배기량값(Vo)의 평균값(Vavg)과의 비교에 의해 급/배기 보정치(Ii,Io)가 각각 산출되고, The set value of supply/exhaust flow rate (Ci, Co) is for comparison of the average value (Vavg) of the air supply value (Vi) of the gas supplied into the sealed chamber and the exhaust value (Vo) of the gas exhausted in the sealed chamber. The supply/exhaust correction values (Ii, Io) are respectively calculated by
급/배기 보정치(Ii,Io)에 의해 급/배기 유량설정값(Ci,Co)이 1차 보정되어 급/배기 보정유량 설정값(Cmi,Cmo)이 생성되며,The supply/exhaust flow rate set values (Ci, Co) are first corrected by the supply/exhaust correction values (Ii, Io), and the supply/exhaust corrected flow rate set values (Cmi, Cmo) are generated.
급/배기 보정유량 설정값(Cmi,Cmo)과 급/배기부(20,30)의 피드백제어에 의해 피드백값(피제어량)의 비교에 따른 동작신호에 의해 급/배기부의 급/배기팬 회전속도가 각각 제어되어 밀폐형 챔버를 중심으로 하는 급기량값(Vi)과 배기량값(Vo)이 동일하게 유지되도록 되어 있다. Supply/exhaust fan rotation of the supply/exhaust part by the operation signal according to the comparison of the feedback value (controlled amount) by the feedback control of the supply/
즉, 본 발명은 급기 유량설정값(Ci)에 따라 급기부(20)에 의해 밀폐형 챔버(10)내로 기체가 급기되고, 배기 유량설정값(Co)에 따라 밀폐형 챔버(10)내의 기체가 배기부(30)에 의해 배기되는 급/배기단계;That is, in the present invention, gas is supplied into the sealed
밀폐형 챔버(10)내로 급기되는 기체의 급기량값(Vi)이 급기 유량계(23)에 의해 측정되고, 밀페형 챔버(10)에서 배기되는 기체의 배기량값(Vo)이 배기 유량계(33)에 의해 측정되는 급/배기량 측정단계;The air supply value Vi of the gas supplied into the sealed
급기량값(Vi)과 배기량값(Vo)의 평균값(Vavg)이 산출되고, 평균값(Vavg)과 급기부에 의한 급기량값(Vi) 및, 평균값(Vavg)과 배기부에 의한 배기량값(Vo)이 각각 비교되어 급/배기 보정치(Ii,Io)가 산출되는 보정치 산출단계;The average value (Vavg) of the air supply value (Vi) and the displacement value (Vo) is calculated, and the average value (Vavg) and the air supply amount value (Vi) by the air supply part (Vi), and the average value (Vavg) and the displacement value by the exhaust part (Vavg) a correction value calculation step in which the supply/exhaust correction values (Ii, Io) are calculated by comparing Vo);
급기 유량설정값(Ci)에 급기 보정치(Ii)가 합산되어 급기 보정유량 설정값(Cmi)이 산출되고, 배기 유량설정값(Co)에 배기 보정치(Io)가 합산되어 배기 보정유량 설정값(Cmo)이 산출되는 보정단계;The supply air correction value (Ii) is added to the supply air flow rate set value (Ci) to calculate the supply air corrected flow rate set value (Cmi), and the exhaust correction value (Io) is added to the exhaust flow rate set value (Co) to calculate the exhaust corrected flow rate set value ( a correction step in which Cmo) is calculated;
급/배기 보정유량 설정값(Cmi,Cmo)에 급/배기부의 피드백 제어에 따른 피드백값(피제어량)이 각각 합산되어 동작신호가 출력되고, 동작신호에 의해 급/배기부의 급/배기팬(22,32)의 회전속도가 제어되어 급/배기량(Vi,Vo)이 조절되는 급/배기량 조절단계;The feed/exhaust corrected flow rate set value (Cmi, Cmo) is summed with the feedback value (controlled amount) according to the feedback control of the supply/exhaust unit, respectively, and an operation signal is output. 22, 32) a supply/exhaust amount control step in which the rotation speed is controlled to adjust the supply/exhaust amount (Vi, Vo);
급/배기 보정유량 설정값(Cmi,Cmo)이 급/배기 유량설정값(Ci,Co)과 일치되되도록 급/배기단계, 급/배기량 측정단계, 보정치 산출단계, 보정단계, 급/배기량 조절단계가 반복수행되는 반복수행단계;Supply/exhaust stage, supply/exhaust measurement stage, correction value calculation stage, correction stage, supply/exhaust amount adjustment so that the supply/exhaust corrected flow rate set value (Cmi, Cmo) matches the supply/exhaust flow rate set value (Ci, Co) A repeating step in which the steps are repeatedly performed;
밀폐형 챔버(10)내로 급기되어지는 기체 및, 밀폐형 챔버(20)로부터 배기되어지는 기체가 각각 분석부(40,40`)로 이송되어 분석되어지는 기체분석단계;를 통해, 급기량값(Vi)과 배기량값(Vo)이 동일하게 유지되면서, 급기되어지는 기체와 배기되어지는 기체에 대한 분석이 이루어지도록 되어 있다. Through the gas analysis step in which the gas supplied into the sealed
이와 같이, 본 발명은 밀폐형 챔버내로의 급/배기량이 가변적으로 제어되되, 급기량값과 배기량이 서로 동일하게 유지되도록 되어 있어, 밀폐형 챔버내의 실험자의 신진대사량이 정확하게 측정되어지게 된다. As described above, in the present invention, the supply/exhaust amount into the sealed chamber is variably controlled, and the supply air amount and the exhaust amount are maintained to be the same, so that the metabolic rate of the experimenter in the sealed chamber is accurately measured.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다. The present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and various modifications are possible by anyone with ordinary skill in the art to which the invention pertains without departing from the gist of the invention as claimed in the claims. Of course, such modifications are intended to be within the scope of the claims.
(10) : 밀폐형 챔버 (11) : 온도센서
(12) : 습도센서 (20) : 급기부
(20`) : 피드백 경로 (21) : 급기 제어기
(22) : 급기팬 (23) : 급기 유량계
(30) : 배기부 (30`) : 피드백 경로
(31) : 배기 제어기 (32) : 배기팬
(33) : 배기 유량계 (40,40`): 분석부
(50) : 통합제어부 (51) : 평균산출기
(52) : 비교기 (53) : 통합제어기
(60) : 제1합산부 (60`) : 제1`합산부
(70) : 제2합산부 (70`) : 제2`합산부
(80) : 급기설정부 (80`) : 배기설정부
(100) : 측정장치(10): sealed chamber (11): temperature sensor
(12): humidity sensor (20): air supply
(20`): feedback path (21): supply air controller
(22): supply fan (23): supply air flow meter
(30): exhaust part (30`): feedback path
(31): exhaust controller (32): exhaust fan
(33): Exhaust flow meter (40, 40`): Analysis unit
(50): integrated control unit (51): average calculator
(52): comparator (53): integrated controller
(60): first summing unit (60'): first summing unit
(70): second summing unit (70'): second summing unit
(80): air supply setting unit (80`): exhaust setting unit
(100): measuring device
Claims (6)
밀폐형 챔버(10)에 연결되고 피드백 제어가 이루어지면서 급기 유량설정값(Ci)에 따라 밀폐형 챔버(10)내로 공급되어지는 급기 기체에 대한 급기량값(Vi)이 조절되는 급기부(20);
밀폐형 챔버(10)에 연결되고 피드백 제어가 이루어지면서 배기 유량설정값(Co)에 따라 밀폐형 챔버(10)내에서 배출되어지는 배기 기체에 대한 배기량값(Vo)이 조절되는 배기부(30);
급기부(20) 및 배기부(30)에 각각 연결되어 밀폐형 챔버(10)내로 급/배기되어지는 급/배기 기체에 대한 가스성분이 분석되는 분석부(40,40`);
급기부(20)의 급기량값(Vi)과 배기부(30)의 배기량값(Vo)의 평균값(Vavg)이 산출되고, 평균값(Vavg)과 급/배기량(Vi,Vo)의 차이에 의한 급/배기 보정치(Ii,Io)가 산출되는 통합제어부(50);
급/배기 유량설정값(Ci,Vi)에 급/배기 보정치(Ii,Io)가 합산되어 급/배기 보정유량 설정값(Cmi,Vmi)이 생성되는 제1,1`합산부(60,60`);
급/배기 보정유량 설정값(Cmi,Vmi)에 피드백 제어에 따른 급/배기 피드백값이 합산되어 급/배기부(20,30)로 동작신호가 출력되는 제2,2`합산부(70,70`);를 포함하여,
밀폐형 챔버(10)내로 공급되어지는 급기량값(Vi)과, 밀폐형 챔버에서 배출되어지는 배기량값(Vo)이 동일하게 유지되면서, 분석부(40,40`)에 의한 급/배기 기체의 가스성분이 분석되어 밀폐형 챔버(10)내 실험자에 대한 신진대사량이 분석되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 챔버를 이용한 인체 신진대사량 측정장치.
A sealed chamber 10 provided with a predetermined space;
The air supply unit 20 connected to the sealed chamber 10 and controlling the supply air amount value Vi for the supply gas supplied into the sealed chamber 10 according to the supply air flow rate set value Ci while feedback control is performed;
an exhaust unit 30 connected to the hermetic chamber 10 and adjusting the exhaust value Vo of the exhaust gas discharged from the hermetic chamber 10 according to the exhaust flow rate set value Co while feedback control is performed;
Analysis units 40 and 40' that are connected to the air supply unit 20 and the exhaust unit 30, respectively, and analyze gas components for the supply/exhaust gas supplied/exhausted into the sealed chamber 10;
The average value (Vavg) of the air supply value (Vi) of the air supply unit 20 and the exhaust amount value (Vo) of the exhaust unit 30 is calculated, and the difference between the average value (Vavg) and the supply/exhaust amount (Vi, Vo) is an integrated control unit 50 for calculating supply/exhaust correction values (Ii, Io);
The first and first summing units (60, 60) that add the supply/exhaust correction values (Ii, Io) to the supply/exhaust flow rate set values (Ci, Vi) to generate the supply/exhaust corrected flow rate set values (Cmi, Vmi) `);
The 2nd, 2' summing unit (70, 70`); including;
While the supply air amount value Vi supplied into the sealed chamber 10 and the exhaust amount value Vo discharged from the sealed chamber remain the same, the gas of the supply/exhaust gas by the analyzers 40 and 40' The component is analyzed to measure the metabolism of the human body using a closed chamber, characterized in that the metabolic rate for the experimenter in the closed chamber (10) is analyzed.
밀폐형 챔버(10)는, 온도조건 15∼30℃, 습도조건 40∼60%의 환경조건이 구비되도록 제어되고,
급기 유량설정값(Ci)과 배기 유량설정값(Co)은, 밀폐형 챔버(10)내 실험자에 따라 40∼360ℓ/min의 범위내에서 설정되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 챔버를 이용한 인체 신진대사량 측정장치.
The method of claim 1 ;
The hermetic chamber 10 is controlled so that environmental conditions of temperature conditions of 15 to 30° C. and humidity conditions of 40 to 60% are provided,
The supply air flow rate set value (Ci) and exhaust flow rate set value (Co) are set within the range of 40 to 360 ℓ/min according to the experimenter in the sealed chamber 10. An apparatus for measuring body metabolism using a closed chamber .
급기부(20)는, 제2합산부의 합산에 의한 동작신호에 따라 급기 제어기(21)에 의해 급기팬(22)의 회전속도가 제어되도록 구성되고,
배기부(30)는, 제2`합산부의 가간에 의한 동작신호에 따라 배기 제어기(31)에 의해 배기팬(32)의 회전속도가 제어되어되도록 구성되며,
상기 급기부(20)와 배기부(30)는 밀폐형 챔버(10)내에서 2.0∼5.0m 높이에 연결되어지도록 설치된 것을 특징으로 하는 밀폐형 챔버를 이용한 인체 신진대사량 측정장치.
The method of claim 1 ;
The air supply unit 20 is configured such that the rotation speed of the air supply fan 22 is controlled by the air supply controller 21 according to the operation signal by the summation of the second summing unit,
The exhaust unit 30 is configured such that the rotational speed of the exhaust fan 32 is controlled by the exhaust controller 31 according to the operation signal of the second summing unit,
The air supply unit 20 and the exhaust unit 30 are installed to be connected to a height of 2.0 to 5.0 m in the sealed chamber 10.
분석부(40,40`)는, 질량분석기 시스템으로 이루어진 것을 특징으로 하는 밀폐형 챔버를 이용한 인체 신진대사량 측정장치.
The method of claim 1 ;
The analyzer (40, 40') is a body metabolism measuring device using a closed chamber, characterized in that consisting of a mass spectrometer system.
통합제어부(50)는, 급기부(20)와 배기부(30)에 연결되어 평균값(Vavg)이 산출되는 평균산출기(51)와, 평균산출기(51) 및 급/배기부(20,30)에 연결되어 평균값(Vavg)과 급기 유량설정값(Ci), 평균값(Vavg)과 배기 유량설정값(Co)이 비교되는 비교기(52)와, 비교기(52)와 연결되어 급/배기 유량설정값(Ci,Co)을 1차 보정하기 위한 급/배기 유량보정치(Ii,Io)가 생성출력되는 통합제어기(53)를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 챔버를 이용한 인체 신진대사량 측정장치.
The method of claim 1 ;
The integrated control unit 50 includes an average calculator 51 connected to the air supply unit 20 and the exhaust unit 30 to calculate an average value Vavg, an average calculator 51 and a supply/exhaust unit 20, 30) connected to the comparator 52 to compare the average value (Vavg) and the supply air flow set value (Ci), and the average value (Vavg) and the exhaust flow rate set value (Co), and the comparator 52 connected to the supply/exhaust flow rate An apparatus for measuring body metabolism using a closed chamber, characterized in that it includes an integrated controller 53 that generates and outputs supply/exhaust flow rate correction values (Ii, Io) for primary correction of the set values (Ci, Co).
급기 유량설정값(Ci)에 따라 급기부(20)에 의해 밀폐형 챔버(10)내로 기체가 급기되고, 배기 유량설정값(Co)에 따라 밀폐형 챔버(10)내의 기체가 배기부(30)에 의해 배기되는 급/배기단계;
밀폐형 챔버(10)내로 급기되는 기체의 급기량값(Vi)이 급기 유량계(23)에 의해 측정되고, 밀페형 챔버(10)에서 배기되는 기체의 배기량값(Vo)이 배기 유량계(33)에 의해 측정되는 급/배기량 측정단계;
급기량값(Vi)과 배기량값(Vo)의 평균값(Vavg)이 산출되고, 평균값(Vavg)과 급기부에 의한 급기량값(Vi) 및, 평균값(Vavg)과 배기부에 의한 배기량값(Vo)이 각각 비교되어 급/배기 보정치(Ii,Io)가 산출되는 보정치 산출단계;
급기 유량설정값(Ci)에 급기 보정치(Ii)가 합산되어 급기 보정유량 설정값(Cmi)이 산출되고, 배기 유량설정값(Co)에 배기 보정치(Io)가 합산되어 배기 보정유량 설정값(Cmo)이 산출되는 보정단계;
급/배기 보정유량 설정값(Cmi,Cmo)에 급/배기부의 피드백 제어에 따른 피드백값(피제어량)이 각각 합산되어 동작신호가 출력되고, 동작신호에 의해 급/배기부의 급/배기팬(22,32)의 회전속도가 제어되어 급/배기량(Vi,Vo)이 조절되는 급/배기량 조절단계;
급/배기 보정유량 설정값(Cmi,Cmo)이 급/배기 유량설정값(Ci,Co)과 일치되되도록 급/배기단계, 급/배기량 측정단계, 보정치 산출단계, 보정단계, 급/배기량 조절단계가 반복수행되는 반복수행단계;
밀폐형 챔버(10)내로 급기되어지는 기체 및, 밀폐형 챔버(20)로부터 배기되어지는 기체가 각각 분석부(40,40`)로 이송되어 분석되어지는 기체분석단계;를 통해, 급기량값(Vi)과 배기량값(Vo)이 동일하게 유지되면서, 급기되어지는 기체와 배기되어지는 기체에 대한 분석이 이루어지는 것을 특징으로 하는 밀폐형 챔버를 이용한 인체 신진대사량 측정방법.
A method for measuring human metabolism using a closed chamber;
Gas is supplied into the sealed chamber 10 by the air supply unit 20 according to the supply air flow set value Ci, and the gas in the sealed chamber 10 is supplied to the exhaust unit 30 according to the exhaust flow rate set value Co. supply / exhaust step exhausted by the;
The air supply value Vi of the gas supplied into the sealed chamber 10 is measured by the air supply flow meter 23, and the exhaust value Vo of the gas exhausted from the sealed chamber 10 is measured by the exhaust flow meter 33. Supply / exhaust amount measurement step measured by the;
The average value (Vavg) of the air supply value (Vi) and the displacement value (Vo) is calculated, and the average value (Vavg) and the air supply amount value (Vi) by the air supply part (Vi), and the average value (Vavg) and the displacement value by the exhaust part (Vavg) a correction value calculation step in which the supply/exhaust correction values (Ii, Io) are calculated by comparing Vo);
The supply air correction value (Ii) is added to the supply air flow rate set value (Ci) to calculate the supply air corrected flow rate set value (Cmi), and the exhaust correction value (Io) is added to the exhaust flow rate set value (Co) to calculate the exhaust corrected flow rate set value ( a correction step in which Cmo) is calculated;
The feed/exhaust corrected flow rate set value (Cmi, Cmo) is summed with the feedback value (controlled amount) according to the feedback control of the supply/exhaust unit, respectively, and an operation signal is output. 22, 32) a supply/exhaust amount control step in which the rotation speed is controlled to adjust the supply/exhaust amount (Vi, Vo);
Supply/exhaust stage, supply/exhaust measurement stage, correction value calculation stage, correction stage, supply/exhaust amount adjustment so that the supply/exhaust corrected flow rate set value (Cmi, Cmo) matches the supply/exhaust flow rate set value (Ci, Co) A repeating step in which the steps are repeatedly performed;
Through the gas analysis step in which the gas supplied into the sealed chamber 10 and the gas exhausted from the sealed chamber 20 are transferred to the analysis units 40 and 40', respectively, and analyzed; ) and the displacement value (Vo) are kept the same, and the analysis of the gas supplied and the gas being exhausted is performed.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right |