KR100408698B1 - 최대근력 측정기반 근력운동 프로그램 제공장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스포츠 센터의 체련장에서 사용하는 여러 가지 근력운동기구에 부착하여 근력운동시 각각의 동작에서 피측정자가 발휘하는 최대근력을 측정하고 그 측정된 최대근력 값을 사용하여 과학적인 근력운동 프로그램을 처방해주는 최대근력측정기반 근력운동 프로그램 제공장치에 관한 것으로, 상기 장치의 구성은 피측정자가 근력운동기구에 가하는 힘을 전기적 신호로 전환시켜주는 스트레인게이지 원리의 로드셀과 로드셀을 근력운동기구의 중량체(plate)에 고정시키는 고정용 장치인 밴드와 로드셀의 전기적인 신호를 증폭시켜 컴퓨터에서 읽을 수 있게 만드는 AD 컨버터와 측정값을 나타내는 표시기, 상기 로드셀과 표시기를 연결하는 와이어 선과 측정된 값(최대근력)을 사용하여 순서도에 따라서 적정 운동량을 계산하도록 특별히 고안되어 근력운동처방을 하는 컴퓨터 프로그램에 의해서 개인의 능력에 맞게 과학적인 맞춤 운동량을 표시해 주는 컴퓨터 모니터와 운동 프로그램을 종이에 출력할 수 있도록 된 프린터와 사전에 피측정자의 성별, 숙련도 등 맞춤운동 처방에 필요한 요인을 입력할 수 있는 컴퓨터 키보드로 구성되어 있다.

피측정자가 자신이 운동시에 사용할 근력운동기구에 상기 본 발명의 장치를 부착하고서 초기 최대근력만 한번 측정하면 이 측정값을 컴퓨터에서 그 사람이 필요한 운동량을 고안된 공식과 순서도에 대입하여 피측정자의 운동시 적정 부하량과 사용할 중량체(plate)의 수, 그 때의 셋트별 반복횟수를 1개월 단위로 맞춤운동을 할 수 있는 프로그램이 처방되도록 하는 것이다.

상기 컴퓨터 모니터는 측정된 최대근력(결과) 및 처방된 근력운동 프로그램을 즉시 확인할 수 있고 이것을 프린터로 출력할 수 있다. 본 발명의 장치는 밑에 바퀴가 부착되어 있어서 쉽게 이동이 가능하고 측정된 피측정자의 모든 자료는 인터넷으로 중앙센터와 접속하여 전송되고 통합 관리되도록 고안될 수 있다.

Description

최대근력 측정기반 근력운동 프로그램 제공장치{APPARATUS FOR PROVIDING MUSCULAR EXERCISE PRESCRIPTION BY PEAK POWER MEASUREMENT}

본 발명은 스트레인 게이지 원리의 로드셀을 활용하여 여러 가지 운동시 각각의 동작에서 신체 각 부위가 밀거나 당기면서 발휘하는 최대근력(힘)을 정확히 측정하고 이렇게 측정된 최대근력을 바탕으로 그 사람의 수준에 알맞게 운동할 수 있도록 운동을 처방하는 최대근력측정기반 근력운동 프로그램 제공장치에 관한 것이다.

현대인들은 생활이 점점 윤택해지고, 편해지면서 운동부족으로 신체기능이 약화되고 있어서 건강한 생활을 위하여 운동을 할 필요성을 느끼게 되었고, 이에 바쁜 현대인을 위해서 좁은 공간에서 효과적으로 운동할 수 있는 다양한 종류의 운동기구가 등장하게 되었다.

이러한 운동기구는 대부분 근력을 증가시키는 것으로서, 사람의 성별, 숙련도, 체력등에 따라서 사용하는 플레이트(plate)의 수가 달라지며, 운동자는 자신의 체력에 알맞게 절적한 중량과 적절한 횟수로 운동을 하여야 효과를 볼 수 있는 것이다. 즉, 인체는 운동시 작용하는 부하량이 너무 가벼우면 근력향상을 기대할 수 없고, 부하량이 너무 무거울 경우에는 근육이나 인대 등에 상해를 입을 수 있기 때문에, 근력 운동시에 자신에게 가장 알맞은 최적의 운동부하량을 결정하는 것이 대단히 중요하다.

근력을 증가시키는 운동을 위해서는 여러 가지 형태의 동작이 사용되고 각각의 동작에서 발휘하는 힘도 모두 서로 다르기 때문에, 그 사람에게 알맞은 운동프로그램을 제공하기 위해서는 그 사람의 각각의 동작에서 발휘하는 최대의 힘(1RM)을 측정하는 것이 대단히 중요하다. 그러나 각각의 동작에서 발휘되는 최대 힘인 1RM을 측정하는 것이 쉽지가 않기때문에 지금까지도 스포츠 센터의 체련장에서는 경험자의 말에 따라서 실시하고 있는 실정이다.

그래서, 개인별로 근력발달에 필요한 최적의 부하량과 그 부하량으로 어느 정도의 횟수만큼 반복하여 운동하여야 운동효과를 높이게 되는지에 대한 이론적인 연구는 일찍이 이루어져 왔지만, 이를 현장에 적용하여 운동량을 처방하는데 기본이 되는 개인의 최대근력(1RM)을 측정하는 방법에 있어서, 지금까지도 무게를 증가시키면서 여러 번에 걸쳐서 반복하는 방법으로 1RM을 측정해야 하기 때문에 운동을 지도하는 사람이나 운동하는 사람 모두에게 과학적인 이론을 적용하는데 많은 어려움이 있었다.

종래에 이용된 근력운동에 필요한 최대근력 측정방법으로는 직접측정법과 최대근력 추정공식을 이용한 간접측정법과 등속성 측정장비를 이용한 직접측정법등이 사용되고 있는데, 이중에서 직접측정법은 하체는 자신의 체중, 상체는 체중의 1/2무게에서부터 시작하여 점차 무게를 증가시키면서 1회에 들어올릴 수 있는 최대무게인 1RM을 찾아내는 방법으로 여러 번 반복하여야 한다는 불편함과 측정시 다칠가능성이 많다는 단점이 있으며, 간접측정법은 다음의 수학식 1에 보인 수식을 이용하여 측정하는 방법인데, 피측정자의 느낌에 의존하여야 하기 때문에 정확도가 떨어지고, 실제 적용시 상기 수학식 1에 보인 공식을 외워 계산하여야 하기 때문에실용성이 적다는 문제점이 있다.

다음의 수학식 1에서, W₀는 피측정자가 충분한 준비운동 후 약간 무겁다고 느끼는 중량으로, 피측정자가 약 7~8회 반복 운동할 수 있는 무게이며, R은 반복횟수이다.

마지막으로 상기 등속성 원리는 이용한 근력측정방법은 정확한 측정은 가능하지만, 측정장비가 1억원을 상회하는 고가이고 이를 운영하기 위해서는 별도의 훈련된 요원이 필요하며 또한 모든 근력운동 기구에 적용할 수 없다는 단점이 있다.

따라서, 현재 여러 가지 동작의 근력운동에서 발휘되는 개인의 최대근력(1RM)을 쉽게 측정할 수 있는 방법이 없으며, 또한 이렇게 개인의 최대근력을 측정하기가 어렵기 때문에 개인 별로 맞춤운동을 처방에 대한 요구가 높아졌지만, 운동을 지도하는 현장에서는 1RM을 토대로 하는 과학적인 근력운동 방법이 활용되지 못하고 있는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 그 목적은 스포츠 센터의 체련장에서 사용하고 있는 기존의 여러 가지 근력운동기구에 간단하게 부착 설치되어, 여러 동작에서 발휘되는 최대근력을 한번의 동작으로 측정하고 그 측정결과에 따라 과학적인 맞춤운동 프로그램을 작성해주는 최대근력측정기반 근력운동 프로그램 제공장치를 제공하고자 하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 최대근력 측정기반 근력운동프로그램 제공장치를 도시한 블록 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 최대근력측정기반 근력운동 프로그램 제공장치의 동작순서를 보이는 순서도이다.

도 3은 본 발명에 따른 최대근력측정기반 근력운동 프로그램 제공장치에서 제공되는 근력운동 프로그램의 출력 예를 보이는 예시도이다.

도 4는 본 발명에 따른 최대근력측정기반 근력운동 프로그램 제공장치의 외관을 보이는 사시도이다.

도 5는 본 발명에 따른 최대근력측정기반 근력운동 프로그램 제공장치에 있어서 근력측정시의 설치 예를 보이는 예시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

11 : 근력측정기 12 : 표시기

13 : 퍼스널컴퓨터(PC) 14 : 모니터

15 : 프린터 16 : 통신수단

17 : 키보드

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 최대근력측정기반 근력운동프로그램 제공장치는

작용하는 힘의 강도(부하)를 검출하는 스트레인 게이지 원리의 로드셀과 상기 로드셀을 여러 가지 근력운동기구의 플레이트(plate)에 고정시키는 고정수단으로 이루어져 피측정자가 사용한 근력을 측정하는 최대근력측정기,

상기 로드셀로부터 발생된 미세 신호를 증폭시켜주는 AD 컨버터와 측정된 값을 수치로 표시해주는 표시기,

상기 근력측정기로부터 측정된 피측정자의 최대근력 및 미리 입력된 해당 피측정자의 성별, 숙련도를 활용하여 컴퓨터 내부에 설치된 프로그램에 의해서 운동시 피측정자가 각각의 운동기구에서 사용하여야 하는 운동부하량 및 그 반복횟수를 산출하고 피측정자의 근력운동 프로그램을 처방하는 프로그램이 구비된 컴퓨터(PC),

상기 컴퓨터로부터 출력되는 측정결과 및 근력운동 프로그램을 사람이 확인할 수 있도록 출력하는 출력수단으로 구성된다.

이하에는 본 발명에 따른 근력운동 처방 장치의 구성 및 작용효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 최대근력측정기반 운동프로그램 제공장치의 구성을 보인 블럭도로서, 상기 장치는 체련장에서 사용되는 근력운동기구의 중량체인 플레이트(plate)에 설치되어 피측정자의 최대근력을 측정하는 근력측정기(11)와, 상기 근력측정기(11)로부터 측정된 최대근력을 숫자로 나타내는 표시기(12)와, 컴퓨터 내부에 설치된 프로그램에 따라서 상기 근력측정기(11)로부터 측정된 피측정자의 최대근력과 해당 피측정자의 성별, 숙련도에 따라서 피측정자가 최적운동 무게 및 그 반복횟수를 산출하여 피측정자의 근력운동 프로그램을 처방하도록 프로그래밍된 PC(13)와, 상기 PC(13)로부터 출력되는 피측정자의 측정결과 및 운동 프로그램을 나타낼 수 있는 모니터(14)와, 상기 PC(13)로부터 출력되는 피측정자의 측정결과 및 처방된 근력운동 프로그램을 소정 용지에 프린트하는 프린터(15)와, 상기 PC(13)가 인터넷과 연결하여 데이터 통신을 행하도록 인터페이스 시켜주는 카드(16)와, 상기 PC(13)에 데이타를 입력하거나 PC(13)를 조작하기 위한 입력수단인 키보드(17)를 구비한다.

도 2는 본 발명에 따른 최대근력측정기반 근력운동 프로그램 제공장치의 동작순서를 보이는 순서도(플로우챠트)로서, 상기 도 2의 순서도를 참조하여 상기 도 1에 도시한 최대근력측정기반 근력운동 프로그램 제공장치의 동작을 설명한다.

먼저, 상기 최대근력측정기(11)를 피측정자가 운동하고자 하는 근력운동기구의 플레이트에 부착시켜 고정한다. 상기 근력측정기(11)의 구성 예 및 설치 예는 도 5에 도시한 바와 같다.

즉, 상기 최대근력측정기로 측정되는 근력은 로드셀(52)에 작용하는 인장강도에 따라서 근력이 측정됨으로, 근력운동기구를 사용하는 운동시 신체 각 부위가 밀거나 당기면서 발휘되는 힘은 각각의 근력운동기구의 플레이트(plate)(51)에 고정된 밴드(53)에도 동일하게 작용하게 된다. 밴드의 설치는 선택한 근력운동기구에 장착된 플레이트(51)의 임의 부분에 밴드(53)를 걸어 로드셀(52)을 고정시키는 것으로 간단하게 이루어진다. 이때, 힘이 작용하면 상기 로드셀(52)에 장력이 걸리고 이것이 로드셀 수간부의 케이블을 통해 도 1에 도시한 바와 같이 표시기(12) 및 컴퓨터 PC(13)에 입력된다.

상기와 같이 최대근력측정기가 작동하게 설치 후, 상기 PC(13) 키보드를 사용하여 초기값을 입력한다(201). 이때 입력하는 초기값은 피측정자를 구별하기 위한 피측정자의 이름과, 나이, 성별, 숙련도, 신장 및 체중 등이 된다.

그리고, 피측정자가 상기 최대근력측정기(11)가 부착 설치된 근력운동기구(도시하지 않음)에 최대 힘을 가하면 한번에 최대근력(1RM)이 측정되고 이 값이 모니터에 나타난다(202).

상기 최대근력측정기(11)에 의하여 최대근력(1RM)이 측정되는데, 그 값은 피측정자가 근력운동기구를 사용하여서 당기거나, 밀거나, 올리거나 하는 등의 다양한 동작에 의하여 상기 최대근력측정기(11)가 설치된 플레이트(51)가 당겨질 때, 플레이트(51)가 당겨지는 힘에 의하여 로드셀(52)에도 피측정자가 사용하는 각각의 동작에서 근력이 동일하게 작용하며, 이 힘은 로드셀(52)에서 표시기(12) 및 PC(13)에 각각의 동작에서 발휘되는 최대근력 값으로 인식된다.

상기와 같이, 최대근력(1RM)이 측정되고, 이 값이 PC(14)내에 설치된 근력운동 프로그램에 전달되어 동작하면, 상기 첫번째 단계(201)에서 입력된 값을 기초로, 피측정자의 숙련도를 판단하는데, 먼저 성별을 체크하여 피측정자가 남자인지여자인지 판단하고(203), 그 다음 숙련자인지 초보자인지를 판단한다(204,207).

상기의 판단결과에 따라서, 남자이면서 초보자일 경우는 반복횟수 R 값으로 20을 할당하고(205), 남자이면서 숙련자인 경우에는 R 값으로 15를 할당하고(206), 여자이면서 초보자일 경우에는 반복횟수 R 값으로 25를 할당하고(208), 여자이면서 숙련자일 경우에는 R값으로 20을 할당한다(209).

상기 단계 후, 각각의 할당 값 R 및, 앞 단계에서 측정한 최대근력값(1RM)을 X=1RM/(1+0.025R)에 대입하여 각각의 동작에서 개인별 운동부하량(X)를 구한다(210, 211).

상기에서 반복횟수 R값으로 할당된 값들은 피측정자의 근력수준을 상기와 같이 초보자/숙련자, 남자/여자로 나누어서 각 조건별로 X=1RM/(1+0.025R)을 이용하여 운동부하량(X)를 산출하는데 이는 이론 및 실험적으로 설정된 값이다. 상기 할당 값들은 나이별로 또는 숙련도를 더 세분화시키는 등 조건이 달라지면 변하게 된다.

그 다음, 상기 단계에서 구해진 운동부하량(X)을 해당 플레이트의 개당 무게로 나누어, 피측정자가 해당 운동기구로 운동할 경우, 사용할 플레이트의 수 n 을 계산한다(212,213).

그 다음, 미리 설정된 운동 반복횟수에 따라서, 여자일 경우와 남자일 경우 각각 1세트 반복횟수(여기에서는 여자는 10회, 남자는 8회)를 설정하고(214,215), 이어서 2세트 반복횟수(여기에서는, 여자는 15회, 남자는 10회)를 결정한다.

그리고, 이상 결정된 값들, 즉 측정된 최대근력(1RM), 산출된 운동부하량(X), 플레이트의 수(n), 1세트, 2세트의 반복횟수가 기재된 1개월의 근력운동 프로그램 표를 출력하여, 피측정자가 운동시 활용할 수 있도록 한다(218).

상기 과정은 대략 8~12가지의 근력운동기구에 대하여 동일하게 행해지며, 복수의 근력운동기구에 대한 피측정자의 운동부하량을 각각 구한 후, 함께 출력하여 운동시에는 1장에 운동프로그램을 사용하여 편리를 도모할 수가 있다.

도 3은 이상 설명한 과정에 의하여서 개인별로 출력되는 근력운동 프로그램 출력물의 예시도로서, 근력운동기구의 종목별로 측정된 최대근력값 및 운동부하량과 플레이트수 및 세트별 반복회수가 기재되어, 피측정자는 상기 출력물을 보고 제공된 무게 및 횟수에 맞게 해당 종목의 근력운동기구로 운동하면 적절한 효과를 볼 수 있는 것이다.

도 4는 도 1에 도시한 최대근력측정기반 근력운동 프로그램 제공장치의 외관에 대한 실시 예를 도시한 것으로서, 이동이 편리하도록 바퀴가 달린 케이스(40)내에 PC(48)가 수납되고, 상부에는 결과 디스플레이를 위한 모니터(47) 및 데이터 입력 및 조작을 위한 키보드(41)와, 표시기(46)가 고정되고, 그 외, 디스켓드라이브(44) 및 CD-ROM드라이브(45)가 설치되며, 도 1의 근력측정기(11)를 내부 PC(48) 및 표시기(46)로 연결하기 위한 연결부(43)와 전원버튼(42)등이 구비된다.

상기 도 4에 도시한 바와 같이, 최대근력측정기반 근력운동 프로그램 제공장치를 구현하면, 각각의 근력운동기구가 설치된 장소로 상기 장치를 이동시켜 사용할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 근력운동 처방 시스템은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 최대근력측정기반 근력운동 프로그램 제공장치는 로드셀이 인장강도에 따라서 일정하게 발생하는 신호를 측정하여 운동시 신체 각 부위가 밀거나 당기면서 발휘하게 되는 최대근력을 쉽고 정확하게 측정하고, 이렇게 측정된 최대근력을 바탕으로 이미 과학적으로 입증된 근력운동방법을 활용하여 근력운동을 처방해서 각 개인별로 그 사람의 수준에 알맞은 근력운동 프로그램을 제공하여, 각 개인이 자신의 근력 수준에 맞는 맞춤운동을 할 수 있도록 하는 것이다.

또한, 본 발명의 장치는 기존의 근력운동기구와 함께 사용함으로써 기존의 최대근력측정 장비가 고가인데 비해서 작은 비용으로 최대근력측정기 구축이 가능할 뿐만 아니라 간단하게 다양한 근력운동장비에 부착해서 사용할 수 있어서 여러 가지 동작에서 발휘되는 최대근력을 기존의 근력운동기구를 활용하여 쉽게 측정할 수 있으며, 누구나 손쉽게 조작할 수 있어 전문적으로 훈련을 받지 않은 사람도 사용하는데 어려움이 없으며, 컴퓨터에 측정된 데이터를 저장했다가 운동전 후의 근력을 상호 비교할 수 있는 등 다양하게 활용할 수 있을 것이다.

Claims (4)

1. 운동시 발휘되는 근력에 의해서 신호를 발생시키는 로드셀과 상기 로드셀을 근력운동기구의 중량체인 플레이트에 고정시키는 고정장치로 이루어져 피측정자가 발휘한 근력을 측정하는 근력측정기,

   상기 근력측정기로부터 측정된 최대근력을 수치로 표시하는 표시기,

   컴퓨터 내부에 설치된 프로그램에 의해서 상기 근력측정기로부터 측정된 피측정자의 최대근력 및 초기 입력된 해당 피측정자의 성별, 숙련정도에 따라서 할당된 반복횟수(R)를 적용하여 운동시 근력추정공식 X=최대근력측정값/(1+0.025×R)에서 산출된 피측정자의 운동부하량(X) 및 그 반복횟수, 피측정자의 근력운동 프로그램을 처방하는 컴퓨터(PC),

   상기 컴퓨터로부터 출력되는 측정결과를 출력하는 출력수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 최대근력측정기반 근력운동 프로그램 제공장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 최대근력측정기반 근력운동 프로그램 제공장치는

   상기 컴퓨터가 인터넷과 연결하여 데이터 통신을 할 수 있는 인터페이스 카드를 컴퓨터 안에 장착하여,

   측정결과와 처방된 근력운동 프로그램을 인터넷을 통해서 볼 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 최대근력측정기반 근력운동 프로그램 제공장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 컴퓨터는

   피측정자를 구별하기 위한 피측정자의 이름과, 성별, 나이, 단련도, 신장 및 체중 등의 초기 입력값을 입력받아,

   상기 초기 입력값에 따라 적절한 반복횟수 값(R)을 할당하고,

   상기 근력측정기로부터 최대근력 측정값(1RM)이 입력되면, 측정된 최대근력(1RM)과 상기 할당된 반복횟수 값(R)을 다음의 운동시 근력 추정공식에 대입하여,

   (여기서, x는 운동시 부하량이다)

   해당 피측정자에게 근력 운동시 적절한 부하량(X)를 산출하고,

   상기 운동부하량(X)을 해당 근력운동기구에 장착된 플레이트의 1개당 무게로 나누어서 운동시에 사용할 플레이트 수를 산출하고, 세트별 반복횟수를 설정하여, 운동프로그램을 작성하는 것을 특징으로 하는 최대근력측정기반 근력운동 프로그램 제공장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 출력수단은

   상기 컴퓨터의 출력결과를 나타내는 모니터와,

   상기 컴퓨터의 출력결과를 소정 용지에 프린트하는 프린터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 최대근력측정기반 근력운동 프로그램 제공장치.