KR100466665B1 - 게임을 이용한 자동체력평가운동방법 - Google Patents

게임을 이용한 자동체력평가운동방법 Download PDF

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KR100466665B1
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Abstract

본 발명은 사용자들이 싫증을 내지 않고 지속적인 흥미를 가지고 게임을 통해 운동하는 가운데 자동으로 체력건강정보를 측정하여 체력건강을 평가하고, 자동으로 운동처방을 할 수 있도록 하는 게임을 이용한 자동체력평가운동방법을 제공한다.
그 자동체력평가운동방법은, 메인제어부(20), 디스플레이부(30) 및 저장수단(40)을 개재하여 수행되는 게임속의 기준인(1)의 운동상태를 기준으로 사용자의 운동상태에 대응하여 반영되는, 측정요구조건에 따라 다수의 정형화된 프로토콜이 반영된 게임 속의 가상주체(2)로서 특정상황, 문자, 소리, 음성 등의 체력건강정보측정용 이벤트를 발생시켜 자연스럽게 적어도 하나의 체력건강정보를 측정/독취/저장/표시하는 측정단계; 및 체력건강정보의 측정이 끝난 후, 측정된 각종 체력건강정보를 종합적으로 분석하여 종합 체력 지수, 운동 관련 체력 지수, 건강 관련 체력 지수 등을 사용하여 다단계로 구분한 체력건강평가정보를, 소프트웨어로 구축된 데이터 베이스화된 분석맵을 기반으로 평가하여 제공하는 체력평가단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

게임을 이용한 자동체력평가운동방법{method of automatically evaluating physical health state using a game}
본 발명은, 게임을 이용한 자동체력평가운동방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 사용자들이 싫증을 내지 않고 지속적인 흥미를 가지고 게임을 통해 운동하는 가운데 자동으로 체력건강정보를 측정하여 체력건강을 평가하고, 자동으로 운동처방을 할 수 있도록 하는 게임을 이용한 자동체력평가운동방법에 관한 것이다.
현재 일반적인 운동 처방은 설문지에 의한 기초 설문, 심폐지구력, 민첩성, 순발력, 근 지구력, 근력의 평가에 의한 체력 평가, 심전도에 의한 심박수, 심박수의 변화, 체지방 분석, 혈압, 최대 산소 섭취량(VO2max)에 의한 체력 평가 등이 각각 개별적인 측정 장치에 의해 이루어지고 있으며, 이에 따라 운동 처방이 이루어지는 형태를 취하고 있어, 운동 관리가 체계적으로 이루어지지 않을 뿐만 아니라, 지루하다는 단점을 지니게 된다.
특히, 운동을 하면서 체력건강정보를 측정하는 기구가 개발되어 있지만, 여전히 지루함을 벗어나지 못하고 있다.
본 발명은, 상술한 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 사용자들이 싫증을 내지 않고 지속적인 흥미를 가지고 게임을 통해 운동하는 가운데 자동으로 체력건강정보를 측정하여 체력건강을 평가하고, 자동으로 운동처방을 할 수 있도록 하는 게임을 이용한 자동체력평가운동방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 사용자들의 체력과 건강 상태를 판단할 수 있는 다양한 인자들을 하나의 장치에서 자동으로 측정/평가/운동처방을 할 수 있는 게임을 이용한 자동체력평가운동방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 게임속에 운동을 하면서 자동으로 체력건강정보를 측정, 전송하여 네트워크를 이용하여 체력건강을 평가하고 운동처방을 할 수 있으며, 나아가, 네트워크를 이용하여 다자간 경쟁하에 운동을 통해 게임을 수행함으로써 흥미와 건강증진을 도모할 수 있는 게임을 이용한 자동체력평가운동방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 게임을 이용한 자동체력평가운동방법을 실시하기 위한 시스템의 외관과 함께 도시되는 주요 구성도,
도 2는 도 1의 운동장비를 제외한 자동체력평가운동시스템의 구성을 도시한 블럭도,
도 3은 도 2의 구체적인 예를 도시한 구성도,
도 4는 본 발명의 방법의 일실시예에 따른 전체구성을 도시한 흐름도,
도 5는 도 4의 체력평가모듈을 위한 구체적인 흐름도,
도 6은 도 5의 게임수행측정모듈의 구체적인 흐름도,
도 7은 본 발명을 실시하기 위한 게임 구성의 일예를 도시한 화면도,
도 8은 도 4에서 운동처방과정을 설명하기 위한 구성도,
도 9는 네트워크를 이용하여 본 발명의 방법을 실시하기 위한 구성의 블럭도,
도 10은 본 발명을 실시하기 위한 악력측정수단 및 체지방측정수단의 구성의 일예를 도시한 개략구성도,
도 11은 본 발명에 따라 민첩성을 측정하기 위한 구성의 일예를 도시한 블럭도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
10: 운동장비 20: 메인제어부
30: 디스플레이부 31: 스피커
35: 버튼 입력부 36: 화상 카메라
40: 저장수단 41: 스마트카드리더라이터
42: CD ROM 드라이브 43: 운동처방데이타베이스
50: 체력건강정보 감지부 51: 심전도측정수단
52: 체지방측정수단 53: 악력측정수단
54: 혈압측정수단 55: 산소섭취량측정수단
60: 콘트롤러 61: 부제어부
63: 혈압측정모듈
64: 산소섭취량측정모듈 80: 부하조정부
81: 부하조정장치 82: 부하제어모듈
90: 건강관리서버 91: 저장수단
92: 디스플레이부 93: 키입력부
95: 네트워크 100: 자동체력평가운동시스템
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일실시예에 따른 게임을 이용한 자동체력평가운동방법은, 운동장비를 이용하여 사용자가 운동하는 동안, 그 운동장비에 구비된 다양한 체력건강정보 감지부를 통해 사용자의 체력과 건강에 관한 정보인 체력건강정보, 체력건강평가정보 및/또는 운동처방정보를 얻기 위한 체력평가운동방법에 있어서: 메인제어부, 디스플레이부 및 저장수단을 개재하여 수행되는 게임속의 기준인의 운동상태를 기준으로 사용자의 운동상태에 대응하여 반영되는, 측정요구조건에 따라 다수의 정형화된 프로토콜이 반영된 게임 속의 가상주체로서 특정상황, 문자, 소리, 음성 등의 체력건강정보측정용 이벤트를 발생시켜 자연스럽게 적어도 하나의 체력건강정보를 측정/독취/저장/표시하는 측정단계; 및 체력건강정보의 측정이 끝난 후, 측정된 각종 체력건강정보를 종합적으로 분석하여 종합 체력 지수, 운동 관련 체력 지수, 건강 관련 체력 지수 등을 사용하여 다단계로 구분한 체력건강평가정보를, 소프트웨어로 구축된 데이터 베이스화된 분석맵을 기반으로 평가하여 제공하는 체력평가단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 운동에 의한 게임수행이라는 게임 요소를 가미하여 무자각 상태에서 정확하게 각종 생리 변수(체력건강정보)들을 측정할 수 있게 해주어 자동화된 체력 평가 및 운동 처방이 가능하며, 한 개의 장비에서 기초 설문, 체력 평가, 운동 처방, 건강 증진을 위한 운동이 개별적으로뿐만 아니라, 모두 이루어질 수 있는 시스템으로 효율적인 건강 관리가 이루어질 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예가 바이크(bike) 형태에 채용되고 있지만 이에 한정되는 것은 아니고, 이 바이크의 경우가 런닝머신(running machine)의 경우에 발생하는 위급 상황을 배제할 수 있는 장점을 지니며, 체력 평가시의 각종 생리 변수들의 측정에 있어서 기존의 측정 프로토콜에 비해 부하가 작으면서도 동일하게 유추하여 평가할 수 있는 프로토콜을 적용하게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 명세서에서 사용되는 체력건강정보란, 신체의 생리적 건강정보 및 체력에 따른 건강정보(체력정보)를 망라한 것, 즉, 심박수, 호흡량, 혈압, 체중, 혈중 포화 산소량, 사용자의 운동 상태에 따른 운동량 내지 운동 속도(달리기 속도 등), 민첩성, 순발력, 근력, 유연성, 평형성, 근지구력, 심폐 지구력, NIBP, VO2, 심박수, 심박수의 변화 및 협응성 등 사용자의 신체에 관련된 모든 건강정보를 의미한다. 또한, 이와 구별되는 체력건강평가정보란, 체력건강정보를 분석하여 사용자가 얼마나 건강한지에 대하여 얻어낸 결과를 나타낸다. 예를 들어, 나이에 비하여 체중이 많이 나가는 사용자가 있을 때, 사용자의 연령 및 체중은 체력건강정보에 속하며, 이를 바탕으로 비만이라고 판단하였을 때 이는 체력건강평가정보에 속한다.
먼저, 도 2에는 자동체력평가운동시스템(100)의 기본적인 구성이 개략블럭도로 도시된다.
도 2에 의한 자동체력평가운동시스템(100)은, 운동장비(10), 메인제어부(20), 디스플레이부(30), 저장수단(40), 체력건강정보 감지부(50) 및 부하조정부(80)를 포함하여 구성된다.
운동장비(10)는 일예로서 도 1에 도시된 헬스 자전거를 들 수 있지만, 이에한정되지는 아니한다. 사용자의 운동 상태에 따른 체력건강정보는 체력건강정보 감지부(50)에서 감지된다. 감지되어 독취되는 체력건강정보는 메인제어부(20)로 전송되고, 그 메인제어부(20)에서 이를 분석하여 사용자의 건강 상태에 대한 체력건강평가정보를 발생하며, 사용자의 건강 상태를 진단한다. 생성된 체력건강평가정보는, 디스플레이부(30)를 통해 표시된다.
또한, 사용자가 지루하지 않도록 하기 위하여, 운동하는 동안, 저장수단(40)에 저장된 소정의 게임을 수행하게 되는 바, 도 7을 참조하면, 적어도 기준인(1)과 본인의 운동량을 표시하는 가상주체(2)가 등장하며, 그 가상주체(2) 또는 기준인(1)은, 종래의 기술에 따라 다양한 캐릭터, 흥미 있는 동물 모양 등 사용자의 흥미를 유발할 수 있는 어떠한 형태의 모양이라도 가질 수 있으며, 나아가, 자신의 운동량(속도)를 나타내는 가상주체(2)에 자신의 얼굴 등을 표현하기 위해 화상 카메라(36)를 통해 다양한 모습이 촬영되어 저장/표시될 수도 있다. 크로마키(chroma-key)기법을 이용하여, 기설정된 배경 영상에 사용자가 운동하는 모습을 합성할 수도 있다. 또한, 사용자가 기준인(1)에 대하여 운동하는 것 대신에, 인터넷 등의 네트워크를 통하여 사용자는 다른 사용자와 함께 운동할 수도 있다. 이러한 운동장치에 대해서는 도 9에서 자세히 설명된다.
버튼 입력부(35)는 사용자가 다양한 건강 측정 메뉴 중에서 원하는 메뉴를 선택할 수 있도록 제공된다. 버튼 입력부(35)를 통하여 입력될 수 있는 정보에는 건강 상태에 대한 문진 등이 있을 수 있으며, 도 1에서 중간의 버튼은 선택버튼으로 하고, 좌우의 버튼은 취소, 이동버튼으로 사용될 수 있다. 또, 관리자와의 사이에 회원ID, 비밀번호, 성명, 주민등록번호, 성별, 나이, 체중, 신장 등과 같은 정보를 입력하는 때에는 별도의 도 3에 도시된 바와 같은 키보드나 마우스가 사용될 수도 있다. 메인제어부(20)는 사용자의 건강 상태를 진단할 수 있는 다양한 메뉴들을 구비할 수 있으며, 이러한 메뉴에 따라서 체력건강정보 감지부(50)에서 독출되는 체력건강정보가 달라질 수 있다. 이해의 편의를 위하여 다음과 같은 예시를 생각한다.
체력건강정보 감지부(50)는 다양한 측정 모듈들을 구비할 수 있으며, 그 일예가 도 1 및 도 3에 도시된다. 각 체력건강정보 감지부(50)가 운동장비(10)에 내장되어 구비됨으로써, 사용자는 별도로 운동 정보를 측정하지 않고서 운동하면서 동시에 자신의 운동 상태에 대한 정보를 측정할 수 있는 장점이 있다.
예를 들어, 체중계는 운동장비(10)의 안장 또는 발판부분에 구비될 수 있다. 그러면, 사용자는 운동장비(10)에 올라서거나, 앉는 것만으로 자신의 체중을 알 수 있으며, 이렇게 측정된 사용자의 체중을 메인제어부(20)로 전송된다. 또, 사용자의 체지방을 측정하는 체지방측정수단(52)은, 도 10에 구체적으로 도시되는 바와 같이 운동장비(10)의 손잡이(11)에 설치될 수 있다. 이렇게 체지방측정수단(52)을 손잡이(11)에 장착함으로써, 사용자가 체지방을 별도로 측정할 필요 없이, 운동하는 과정에서 알 수 있는 장점이 있다.
메인제어부(20)는, 수신된 체력건강정보를 바탕으로 사용자의 건강 상태에 대한 진단을 수행하여 체력건강평가정보를 제공한다. 예를 들어, 체지방 및 체중에 대한 두 가지 체력건강정보만 가지고도, 사용자의 비만 여부를 알 수 있다. 체력건강정보 감지부(50)에서 독출하는 체력건강정보가 더욱 다양해질수록 메인제어부(20)에서 진단할 수 있는 체력건강정보 역시 다양해진다. 예를 들어, 메인제어부(20)는 사용자가 약 12분 동안 운동하는 동안, 자전거 바퀴의 회전수를 계산하여 운동 거리를 산출하고, 버튼 입력부(35)를 통해 입력된 사용자의 체중, 신장을 이용하여 브로카 지수(체중/(신장-100)*100: 90-100: 정상; 101-119: 비만; 120이상: 심한 비만)를 산출할 수 있다. 또한, 생체 전기저항 분석법을 도입하여 체지방을 계산하고, 심전도 측정에 의한 심박수 및 심박수의 변화를, 주어진 상황에서 사용자가 얼마나 빨리 대응하는지에 대한 민첩성 등을 측정할 수 있다.
도 1에는 본 발명에 따른 게임을 이용한 자동체력평가운동방법을 실시하기 위한 시스템의 외관과 함께 주요 구성도가 도시되며, 도 3에는 도 2의 구체적인 구성의 예가 도시된다.
도 1 및 도 3에서 체력평가, 운동처방, 건강증진을 위한 시스템은 크게 컴퓨터시스템과 같은 메인제어부(20), 운동장비(10)와 체력건강정보 감지부(50)의 각종 측정수단부(51,52,53,54,55) 및 부하조정부(80), 콘트롤러(60)의 3개 파트로 구성되어진다.
컴퓨터시스템은, 각종 프로그램과 데이터의 저장수단(40)으로서, 하드디스크, ZIP드라이브, CD ROM 드라이브(42) 등을 구비하며, 백업 장치 및/또는 데이터베이스 서버를 포함하여 구성될 수 있으며, 접속되는 주변 장치로서 TFT LCD 모듈과 같은 디스플레이부(30), 화상 카메라(36), 스피커(31), 스마트카드리더라이터(41), 마이크로폰(도시 생략됨)을 포함하여 구성될 수 있다.
운동장비(10)의 각종 측정수단부(51,52,53,54,55)는, 건강 진단을 위한 생체 신호 계측 센서류로서 심전도측정수단(51), 체지방 분석을 위해 손잡이 부분에 위치한 체지방측정수단(52), 근력을 평가하기 위해 자전거 브레이크 형태로 구성되어진 손잡이 형태의 악력측정수단(53), 혈압측정수단(54), 최대 산소 섭취량 검출을 위한 유량 센서인 산소섭취량측정수단(55) 등을 포함하고 있고, 민첩성을 평가하기 위해 버튼 입력부(35)가 활용되고 있다. 운동장비(10)의 구동 부하 제어를 위한 부하조정부(80)는, 부하조정장치(81)와 그 부하조정장치(81)의 부하제어모듈(82)(도 3에 도시됨)을 포함하고 있다. 도 1에서는 상기 메인제어부(20), 콘트롤러(60) 및 부하조정부(80)는, 운동장비(10)의 기구부 내에 분산되어 내장되어 있으나, 콘트롤러(60) 및 부하조정부(80)의 부하제어모듈(82)은, ISA 나 PCI 타입의 인터페이스카드 형태로 메인제어부(20)의 내부에 설치될 수도 있다.
메인제어부(20)인 컴퓨터시스템, 운동장비의 분리보관된 각종 측정수단(도 1참조: 51,54,55), 콘트롤러는 4개의 직렬포트(65)와 케이블로 통신(직렬 통신)하고 있으며, 각각의 통신에는 민첩성 확인 및 설문의 진행을 위한 3개의 버튼의 콘트롤러인 부제어부(61), 혈압측정모듈(63), 스마트카드리더라이터(41), 자전거 구동 부하 제어를 위한 부하제어모듈(82)으로도 통신이 이루어지도록 구성된다.
각 측정수단부(51,52,53,54,55)의 구성은 다음과 같다.
악력측정수단(53)은, 도 10에서와 같이 자전거의 브레이크와 유사한 구조로서 로드셀이 채용될 수 있으며, 측정 시에 오른쪽, 왼쪽은 분리시켜서 측정하여 동시에 측정하는 경우에 발생할 수 있는 힘의 분산을 막고 정확한 측정이 이루어지도록 구성되는 것이 바람직하다. 악력의 측정을 통해 근력의 평가가 이루어지게 된다.
심전도측정수단(51)은, 고급의 경우, 3 리드(leads)를 이용하여 구해지게 되며 측정 시작부터 끝까지 모니터링된다. 안정시 심박수, 최대 심박수, 회복시 심박수를 제시하게 되며, 심폐능력의 평가에 이용된다. 저급의 경우, 후술하는 체지방측정수단(52)이 겸용으로 사용될 수 있다.
체지방측정수단(52)은, 도 10에 도시된 바와 같이 악력측정수단(53)이 위치하는 손잡이(11)에 설치되며, 양쪽 손에 2개씩 총 4개의 접점을 이용한 생체 임피던스의 측정으로 이루어지고, 비만도에 대한 평가에 사용되어진다.
산소섭취량측정수단(55)은, 산소마스크형태의 스파이로미터(spirometer)로서 최대 산소 섭취량을 측정하여 심폐 지구력을 평가하는데 사용되어진다.
한편, 민첩성 검사를 위해서는 버튼 입력부(35)가 활용되며, 도 11에 도시된 바와 같이, 민첩성 검사는 일반적인 방식과 다르게 측정하게 되는 것으로 3차원 게임을 디스플레이하면서 체력 평가가 이루어질 때에 화면상에 갑작스런 상황 연출, 이벤트를 주게 되고 이에 반응하여 측정자가 버튼을 누름으로써 이러한 상황에 대한 대처가 이루어지도록 설정하여 검사가 이루어지며, 이러한 민첩성은 이벤트의 발생과 버튼을 누르는 동작사이의 시간 차이를 구하여 평가되는 데 이를 체력 평가를 위해 제시된 게임공간 상에서 여러 번 상황을 연출하여 그때마다 측정자의 버튼 누르는 속도(제시된 상황에 대한 반응 속도)를 반복 측정하여 오차 요소(최대/최소 일정 범위)를 제거한 뒤 평균화하여 구하게된다.
또한, 게임의 종류/등급/진행상황에 따라 운동장비(10)의 부하가 제어되게 되는 바, 체력 평가의 경우에 템플리트화된 게임상에서 측정자가 일정한 속도로 앞서가는 게임속의 기준인(1)을 따르도록 만들었을 때, 화면상에 표시되는 프로토콜의 단계별로 각기 다른 상황(경사의 조절, 지면의 상태 조절)을 주고 이때 각 제시된 상황과 연동시켜 페달에 걸리는 부하를 조정하도록 부하조정부(80)가, 부하조정장치(81)와 그 부하제어모듈(82)(도 3에서는 구동 제어 드라이버 및 제어 모듈로 분리되어 구성됨)으로 구성된다. 또, 그 부하조정장치(81)는 통상의 브레이크장치로 구성될 수도 있으며, 기어를 변환시킨다던지, 운동장비(10) 자체를 기울인다던지 하는 다양하게 구성될 수 있다.
한편, 스마트카드리더라이터(41)를 구비함으로써 환자의 개인 신상 정보와 가장 최근의 측정 결과를 통한 현재의 신체 상태 정도를 저장하여 환자의 정보 관리 및 운동의 지속적인 관리가 이루어 질 수 있도록 구성될 수 있다. 최초에 개인의 신상 정보를 저장하게 되며, 매회 측정시 현 측정의 직전 결과를 나타내어 주고, 체력 및 각종 생리 변수의 변화가 기타 저장수단(40)(기타 백업 장치, 하드디스크, ZIP드라이브, CD ROM, 데이타베이스)에 기록/관리될 수 있도록 함으로써 체계적인 운동량, 운동 방식의 관리가 이루어지도록 구성될 수도 있다.
한편, 화상 카메라(36)는 측정이 이루어지기 전에 측정자의 화상을 저장해두었다가 화면에 간략하게 나타내는 방식, 저장된 화상을 반영하여 게임 환경 속의 측정자를 반영하는 가상주체(2)의 구성 정보로 이용하는 방식, LAN 등의 네트워크로 연결되어진 가상 공간에서의 화상 채팅, 인터넷 폰 등 존재되어 지는 일련의 화상 카메라를 이용한 네트워크 상의 서비스를 전부 포함할 수 있는 용도로 사용되어 진다. 스피커는 측정자의 측정을 보조하는 각종 안내 또는 LAN 등의 네트워크를 통한 인터넷 폰, 화상 음성 채팅 등에 화상 카메라, 마이크로 폰 등과 동시에 이용되어 진다. 마이크로 폰은 설문 등의 답변, 각종 동작의 음성 명령, 화상 음성 채팅 등에 이용되어진다.
도 4에는 본 발명의 방법의 일실시예에 따른 전체구성이 흐름도로 도시되며, 도 5에는 도 4의 체력평가모듈의 구체적인 흐름도가 도시되고, 도 6에는 도 5의 게임수행측정모듈의 구체적인 흐름도의 일예가 도시된다.
도 4에서 본 발명의 자동체력평가운동시스템(100)을 이용한 자동체력평가운동방법은, 단계S1 내지 단계S4에서 크게 기본 설문, 측정 프로토콜에 의한 체력 평가, 체력 평가를 통한 운동 처방, 운동 처방 후의 각종 생리 변수의 바이오 피드백이 이루어지는 건강 증진을 위한 운동단계로 구성될 수 있다. 도 5에서 단계S11에서 이 측정자가 먼저 회원 등록을 하고 회원카드를 발급 받는다. 회원 카드의 발급 시 신장, 체중, 나이, 허리 둘레 등의 신체 정보가 각종 데이터베이스(44)로 저장되어 진다.
건강 설문은 1, 2단계로 나누어 이루어지게 되는데, 1단계에서는 기본 설문을 통해서 건강, 당뇨병 환자, 고혈압 환자, 심장 질환 환자, 근골격 질환 환자로 분류하여 체력 평가시 발생할 수 있는 위험인자를 제거하고 건강 상태에 대한 판단을 내리는 자료로 사용한다. 2단계에서는 건강, 각종 질병 환자 별로 다른 설문을 제공하여 그 건강한 정도의 세부적인 분류가 이루어지게 된다. 즉, 초기에 입력된환자의 신체 정보를 통해 얻어지는 분류(남성, 여성, 노약자)와 기본 설문을 통해 나누어지는 분류 항목(건강, 각종 질병환자) 관계를 이용하여 각각에 적합한 체력 평가 프로토콜을 구비하게 되거나, 각종 질병 환자의 경우에 체력 평가 측정을 제한함으로써 측정 시 발생하게 될 위험요소(생명 또는 신체 기능에 위협적인 각종 위험요소)를 제거할 수 있고 또한 이러한 정보와 체력 평가를 통해 얻어지는 각종 생리 변수와의 관계를 통해 질병의 진단이 가능하여 병원 치료의 권유를 꾀할 수 있는 효과를 가지게 된다.
건강 설문의 진행은 각종 설문지에 직접 기입하는 방식 또는 본 시스템에서 제공되어지는 디스플레이부(30)(TFT LCD, CRT Monitor)에 순차적으로 또는 전면적으로 나타내어지거나 음성으로 설명되어지는 설문에 측정자가 각종 입력(버튼 입력부(35)의 조작, 마우스의 조작, 음성으로의 확인 등의 기타 여러 종류의 입력 형태)을 행함으로써 이루어질 수 있다.
단계S2의 체력평가(건강관련체력, 운동관련체력)단계에서, 화면 상에 디스플레이된 기초 체력 평가를 위해 단계S13에서 설문이 이루어지고, 각종 생리 변수의 측정은 다음과 같은 순서로 이루어진다. 즉, 도 5에서 단계S14 내지 단계S16에서 단계S17의 게임수행측정단계의 측정 프로토콜이 적용되기 전에 측정해야 하거나, 측정이 편리한 체력건강정보(게임수행전 측정할 체력건강정보)로서 위 설문이외에 10-15초의 체지방 측정, 혈압의 측정(안정시 혈압 측정), 심박수의 측정(안정시 심박수 측정), 좌우 근력의 측정이 이루어진다.
도 5의 단계S17에서 본 발명의 게임수행측정단계가 예를 들어 8분 동안 실시되는 바, 측정요구조건에 따라 다수의 정형화된 프로토콜이 반영된 게임의 수행중에 측정할 체력건강정보들, 심전도, 산소 섭취량, 민첩성, 순발력, 근 지구력, 심폐 지구력의 측정이 이루어진다. 이러한 측정의 프로토콜은 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이 단계S31에서 게임종류 및 등급(성별/연렬별/노약자 등을 고려한 등급)을 설정하고, 단계S32에서 가상주체(2) 및/또는 기준인(1)의 이미지를 선택하면, 단계S33에서 그 선택된 게임이 수행된다. 단계S34에서 게임수행계속중 계속하여 측정하여야 할 체력건강정보를 위한 이벤트가 계속 발생되도록 하고, 그 측정결과가 저장/표시되며, 측정불가인 경우, 측정불가시 등급조정을 유도할 수도 있다.
단계S35에서 게임종류/등급/게임진행상황에 따른 부하를 부하제어모듈(82) 및 부하조정장치(81)을 통해 조정하며, 단계S36에서 측정자 즉, 사용자의 운동속도를 rpm센서 등의 운동량감지수단(83)에 의해 측정하여 게임상의 가상주체(2)에 반영한다. 통상, 사용자의 운동량은, 가해지는 부하와 감지된 운동속도에 의해 알 수 있다. 이와 같은 운동량감지수단(83)은, 부하조정부(80)에 포함되어 부하제어모듈을 통해 메인제어부(20)로 감지된 운동속도 등의 운동량 신호가 제공될 수도 있으며, 체력건강정보감지부(50)에 포함되어 부제어부(61)를 통해 제공될 수도 있다.
이 경우에도 속도가 너무 느리거나 빨라 단계S37에서 게임종류/등급/진행상황에 적합한 운동량(속도) 범위내가 아닌 때에는 단계S38에서 일정횟수이상 발생하면, 게임종류 내지 등급을 상/하향하여 설정하도록 유도하는 것이 바람직하다.
그 뒤, 단계S39에서 일회 내지 수회 측정해야 할 체력건강정보를 위한 이벤트를 발생시켜, 그 체력건강정보를 측정하고, 저장수단(40)에 저장하거나 디스플레이부(30)에 표시한다. 이 경우에도 측정불가시에는 측정불가표시와 함께 등급조정을 유도할 수 있을 것이다.
이와 같이 되풀이 하여 각종 측정을 위한 이벤트가 모두 종료되면(단계S40), 단계S41에서 순발력 등 게임종료후 측정해야 할 체력건강정보를 위한 이벤트를 발생시키고, 이를 측정하여 저장하거나 및/또는 표시하며, 단계S42에서 마무리운동을 하고 게임이 종료한다. 도 5의 단계S18에서 위와 같이 측정 프로토콜의 적용이 끝난 후 회복 시 혈압의 측정이 이루어지고, 단계S19에서 위와 같은 측정 프로토콜에 의한 체력 평가가 이루어지며, 단S20에서 체력 평가를 통한 운동 처방(도 4에서 단계S3에 해당)이 후술하는 바와 같이 수행되며, 단계S21에서는 자동운동처방에 따라 건강증진을 위한 운동이 수행될 수 있다. 이때, 도 4의 단계S4와 관련하여 설명한 바와 같이, 운동 처방 후의 각종 생리 변수의 바이오 피드백이 이루어지는 것이 바람직하다.
이상에서와 같이, 기초 체력 평가는 앞서 행해진 신체 정보의 입력 및 건강 설문에 대한 답변을 통해 얻어진 각종 프로토콜을 효과적으로 나타내는 게임을 이용하여 이루어지는 부분과 본 시스템에서 제공되어지는 출력부 또는 출력부와 각종 음성 안내에 따라 측정자가 본 시스템 상에서 일련의 행동을 취함으로써 이루어진다. 전자를 통해서는 심폐지구력(심전도), 민첩성(버튼의 누름), 순발력(단기간에 최대량의 운동을 행함으로써 구해짐, 예를 들면, 부하를 체중*0.065로 하고, 순발력은 W*0.065*N/T: 여기서, W는 체중, N은 회전수이며 T는 페달을 1회전하는 데 걸리는 시간)에 대한 정보를 얻을 수 있게 되며, 후자를 통해서는 근력(악력), 비만도(체지방), 심폐지구력(혈압, 심전도으로부터 구하거나, F*N로부터 구할 수 있음, 여기서 F는 운동장비(10)에 인가된 평균 부하이며, N은 운동장비(10)의 회전수임)에 대한 정보를 얻게 된다. 즉, 체력 평가의 순서는 체지방의 측정, 안정시의 혈압, 심박수의 측정, 근력의 측정이 이루어진 후에 각 측정자에 대해서 적용되어지는 각종 프로토콜을 효과적으로 나타내는 게임을 이용하여 일정 시간(8분)동안 심전도, 산소 섭취량, 민첩성, 순발력, 근지구력, 심폐지구력에 대한 정보를 얻게 된다.
게임은 각종 프로토콜에 적용이 가능한 여러가지 형태(각종 환경, 난이도 등을 반영하는 단계(Stage))를 취하고 있으며, 출력부에 나타내어지는 2차원 또는 3차원의 공간 내부에 측정자를 반영하여 표시되어지는 가상주체(2)와 일정 속도로 진행하고 있는 기준인(1)이 표시되어진다. 본 시스템은 각종 측정 및 위험 요소의 배제를 위하여 자전거의 형태를 취하고 있으며, 측정 시의 심박수의 변화는 간편화된 3 리드(Leads)식 심전계를 취하여 상체 3개의 전극을 부착하는 방식 또는 악력 및 체지방의 측정이 이루어지는 손잡이 부분에 위치한 전극과 손과의 접촉이 이루어지는 방식에 의해 측정되어 지게 된다.
체력 평가가 시작되면 게임을 반영하지 않는 일정한 측정이 이루어진 뒤 측정자는 앞서 기술된 방식에 의해 자신에게 주어진 일정한 프로토콜과 이러한 프로토콜을 반영하는 게임을 수행하게 된다. 게임이 시작되면 측정자는 출력부에 도시되어지는 일정 속도로 진행하는 기준인(1)와 자신의 상태를 반영하는 가상주체(2)를 동시에 인식하여, 게임 내부의 가상 객체를 따라가기 위해 시스템의 페달을 구르는 방식으로 게임을 진행하게 된다. 게임의 진행 중 기준인(1)의 속도는 항상 일정하게 주어지지만 각종 프로토콜과 이러한 프로토콜을 반영하여 나타내어지는 각종 게임 환경(부하의 증가가 있을 시에는 오르막, 모래길, 기타 등등 부하의 증가를 예상할 수 있는 각종 환경적인 변화)에 따라 페달에 걸리는 부하의 조절이 이루어지게 되어 측정자에게 다양한 부하 환경을 제공하게 된다. 또한, 측정시에 계속적으로 변화하게 되는 측정자의 속도와 그때의 부하를 이용하여 전체 측정 시간 중에 이루어지는 일량의 계산 및 이를 이용하여 각종 측정치의 계산에 사용되어진다. 즉, 게임에 따라 측정자는 페달의 구름을 빨리 하거나 늦추게 되며, 이를 반영하여 게임속의 자신을 반영하고 있는 가상주체(2)의 속도를 증가/감소시킬 수 있게 된다. 민첩성은 일정시간동안 게임을 진행할 때에 특정 상황을 제시하고 이를 해결하기 위한 각종 입력 형태를 취하여 측정자의 입력과 제시된 특정 상황과의 시간차이를 이용하여 측정자의 반응시간을 계산하여 평가되어 지며, 여러 차례 반복 측정하여 평균한 값으로 얻어지게 된다.
도 8에는 도 4에서 운동처방과정을 설명하기 위한 구성도가 도시된다.
기본 설문을 통해 체력 평가의 정도가 결정되어지는 데, 이 경우에 심한 질병을 앓고 있어서 체력 평가가 어려운 경우에는 위험 요소를 미연에 방지하게 된다. 체력 평가는 남성, 여성, 노약자로 구분되어 각기 다른 측정 프로토콜을 적용하여 전체 시간 당 부하의 점진적인 증가와 감소를 다르게 부가하게 된다. 체력 평가가 끝나면 측정된 생리변수를 종합적으로 분석하여 종합 체력 능력 지수, 운동 관련 체력 지수, 건강 관련 체력 지수를 15단계로 제시하게 되며 또한 이와 연관된건강 나이를 제시하여 분석 소견이 이루어지게 된다. 이와 같이 하여 체력 평가용 분석 템플리트의 적용을 통해 객관화된 자료에 의해 자동으로 분석하는 것이 가능하게 된다.
운동 처방은, 쳬력 평가가 이루어진 뒤에 측정되어진 각종 생리변수를 종합적으로 분석하여 종합 체력 능력 지수, 운동 관련 체력 지수, 건강 관련 체력 지수를 다단계로 제시하게 되며, 또한 이와 연관된 건강 나이를 제시하여 분석 소견이 출력부 또는 출력지의 형태로 제시되어 지게 된다. 도 8에 도시된 바와 같이 운동 처방은 측정자의 신체 정보, 설문 조사 자료와 게임을 통해 얻어진 각종 생리변수를 종합적으로 평가하여 다음과 같은 흐름으로 이루어지게 되며, 건강군, 위험군, 질환군, 운동금지군으로 분류되어진다.
이 때에는 각각의 분류군에 따라 알맞은 처방이 이루어지게 되는데, 제시되어지는 운동 처방은 일반적인 운동(걷기, 조깅, 달리기, 수영 등) 또는 일반적인 헬스 기구를 이용한 운동(런닝 머신, 자전거, 각종 근력 발달 기구 등) 또는 본 시스템을 이용하여 제시되어지는 게임으로 이루어질 수 있다. 게임은 다음 그림과 같이 측정자의 각종 운동 처방에 따라 미리 설정되어진 일련의 템플리트 형태의 게임이 마련되어 단독의 형태 또는 각종 게임의 혼합형이 존재할 수 있으며, 운동 처방에 따라 적용되어지는 게임은 본 시스템에서 판별하여 제공되어 질 수 있거나, 측정자가 선호하는 운동 또는 게임 요소를 반영한 형태를 취할 수 있다. 게임은 정해진 운동 처방에 따라 행해 질 수도 있으며, 게임을 통해 계속적으로 피드백되어지는 각종 생리변수(심박수, 심박수의 변화, 최대 산소 섭취량 등)의 변화를 반영하여 운동시 발생할 수 있는 위험 요소를 배제할 수 있는 형태도 제공되어 질 수 있다.
건강 증진 운동은 비만, 심폐능력 강화, 근관절 기능 강화, 성장 촉진에 관련된 각종 운동 처방에 맞춰져서 위 시스템을 이용하여 이루어질 수 있는 것과 기본 운동(걷기, 달리기, 싸이클 등)의 제공으로 이루어지게 된다. 이러한 건강증진운동단계는 전술한 바와 같이 게임속의 기준인(1)의 수준을 높여 이루어질 수도 있고, 나아가, 네트워크를 이용하여 경쟁자를 등장시켜 이루어질 수 있다.
도 9에는 네트워크를 이용하여 본 발명의 방법을 실시하기 위한 구성의 블록도가 도시된다.
이와 같은 네트워크의 구성으로 건강관리서버(90)에 의해 각 개인별 건강 관리 서비스를 제공할 수도 있으며, 이 경우, 각 클라이언트는 자동체력평가운동시스템(100) 및 접속수단으로 구성되고, 건강관리서버(90)는 별도의 저장수단(91)을 통하여 각 회원들의 데이터베이스를 구축/운영할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. 데이터베이스운영서버를 포함할 수도 있다. 이와 같은 구성으로 자동체력평가운동시스템(100)에서 체력건강정보를 건강관리서버(90)에 전송, 건강관리서버(90)에 의한 체력건강평가정보 및 운동처방정보를 전송받는 것도 가능하며, 각종 데이타, 업데이트 프로그램 등을 제공받을 수 있을 것이다. 건강관리서버(90)용 디스플레이부(92) 및 키입력부(93)가 제공됨으로써 관리자 및/또는 전문가에 의한 다양한 원격 건강관리가 더욱 용이하게 이루어질 수 있다. 또, 상술한 게임수행측정단계는, 사용자의 건강상태의 유형을 분석하여 비정상상태 또는 비정상적인 상태변화의발생시 주치의에게 유/무선 통신을 이용하여 알려주고, 주치의가 유/무선통신을 이용하여 해당 사용자의 건강/체력상태를 정밀하게 분석하여 필요한 조치를 취하거나, 저장된 체력건강정보정보 및/또는 체력평가정보를 인터넷 등의 네트워크(95) 및 건강관리서버(90)를 통하여 주치의 또는 운동(영양) 처방사에게로 넘겨서 분석할 수 있도록 하는 것도 가능하다. 또한, 스마트카드에는 현재의 신체 상태에 대한 정보와 ID, 가장 최근에 실시한 운동 처방과 실시 운동의 현황이 XML(eXtensible Markup Language) 등의 형태로 저장될 수 있으며, 자동체력평가운동시스템(100)과 직접 또는 인터넷을 통해 건강관리서버(90)에 연결되어진 XML 또는 관계형 데이터베이스 서버와 동기화가 이루어져 가장 최신의 정보가 저장될 수도 있게 된다.
또한, 가급적 등급별 2명 또는 그 이상이 서로 접속, 각자의 디스플레이에 다수의 게임의 경쟁주체로 등장시킴으로써 가상공간을 공유하여 흥미와 경쟁을 통한 건강증진을 도모할 수도 있다. 이때에도 건강관리서버(90)에서 등급 내지 분류별 클라이언트들이 경쟁자로 선택할 수 있도록 구성되는 것이 바람직할 것이다. 이를 위해 접속된 클라어언트사이에 서로 자신의 운동량(게임 종류 등이 다른 경우) 내지 운동속도를 전송함으로써 게임속의 경쟁주체에 해당 클라이언트의 운동량 내지 운동속도를 반영하여 경쟁이 이루어지게 된다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 게임을 이용한 자동체력평가운동방법의 구성과 작용에 의하면, 사용자들이 싫증을 내지 않고 지속적인 흥미를 가지고 게임을 수행함과 동시에 운동과정중에서 각종 체력건강정보가 측정되고 자동으로 분석,평가되어 적합한 건강증진을 위한 운동이 처방될 수 있을 뿐만 아니라, 사용자들의 건강 상태를 판단할 수 있는 다양한 체력건강정보 등이 하나의 장치에서 자동으로 측정/평가/운동처방을 할 수 있으며, 게임속에 운동을 하면서 자동으로 체력건강정보를 측정, 전송하여 네트워크를 이용하여 체력건강을 평가하고 운동처방을 할 수 있고, 나아가, 네트워크를 이용하여 다자간 경쟁하에 운동을 통해 게임을 수행함으로써 흥미와 건강증진을 도모할 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 운동장비(10)를 이용하여 사용자가 운동하는 동안, 그 운동장비(10)에 구비된 다양한 체력건강정보 감지부(50)를 통해 사용자의 체력과 건강에 관한 정보인 체력건강정보, 체력건강평가정보 및/또는 운동처방정보를 얻기 위한 체력평가운동방법에 있어서:
    메인제어부(20), 디스플레이부(30) 및 저장수단(40)을 개재하여 수행되는 게임속의 기준인(1)의 운동상태를 기준으로 사용자의 운동상태에 대응하여 반영되는, 측정요구조건에 따라 다수의 정형화된 프로토콜이 반영된 게임 속의 가상주체(2)로서 특정상황, 문자, 소리, 음성 등의 체력건강정보측정용 이벤트를 발생시켜 자연스럽게 적어도 하나의 체력건강정보를 측정/독취/저장/표시하는 측정단계; 및
    체력건강정보의 측정이 끝난 후, 측정된 각종 체력건강정보를 종합적으로 분석하여 종합 체력 지수, 운동 관련 체력 지수, 건강 관련 체력 지수 등을 사용하여 다단계로 구분한 체력건강평가정보를, 소프트웨어로 구축된 데이터 베이스화된 분석맵을 기반으로 평가하여 제공하는 체력평가단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동체력평가운동방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 측정단계는, 게임 중 체력건강정보를 측정하기 위한 이벤트를 계속 발생시켜 그 체력건강정보를 측정/독취/저장/표시하는 단계와, 게임종류/등급/진행상황에 따라 변하는 생체신호를 분석하여 측정단계 중에 체력 수준에 맞추어 운동장비(10)의 부하를 부하조정부(80)를 통해 조정하는 단계와, 체력건강정보의 측정에 적합한 운동량(속도) 범위를 벗어나는 등의 측정 불가시에는 등급을 상/하향하여 설정하도록 등급 조정 및 재시작단계와, 일회 내지 수회 측정해야 할 체력건강정보용 이벤트를 일회 내지 수회 발생시켜 그 체력건강정보를 측정/독취/저장/표시하는 단계중 적어도 하나의 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 게임을 이용한 자동체력평가운동방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 측정단계는, 인터넷 등의 네트워크(95)를 통해 건강관리서버(90)에 접속하여 체력건강정보를 전송하고, 건강관리서버(90)에 의한 체력건강평가정보 및 운동처방정보를 전송받음으로써 원격으로 건강관리서비스를 제공받는 것을 특징으로 하는 게임을 이용한 자동체력평가운동방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 측정단계는, 사용자의 건강상태의 유형을 분석하여 비정상상태 또는 비정상적인 상태변화의 발생시 주치의에게 유/무선 통신을 이용하여 알려주고, 주치의가 유/무선통신을 이용하여 해당 사용자의 건강/체력상태를 정밀하게 분석하여 필요한 조치를 취하거나, 저장된 체력건강정보 및/또는 체력평가정보를 인터넷 등의 네트워크(95) 및 건강관리서버(90)를 통하여 주치의 또는 운동(영양) 처방사에게로 넘겨서 분석할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 자동체력평가운동방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 측정단계전에 성별/연렬별/노약자 등을 고려한 다양한 종류와 등급별 게임을 선택하기 위한 게임종류 및 등급설정단계와, 화상 카메라(36)를 통해 입력되는 이미지 또는 저장된 화상이미지중에서 가상주체(2) 및/또는 기준인(1)으로 선택하기 위한 이미지선택단계와, 게임수행전 측정해야 할 체력건강정보를 측정하는 단계중 적어도 하나의 단계를 포함하며;
    적어도 상기 측정단계 및 체력평가단계의 전이나 후 또는 그 중간에 기본설문단계와, 스마트카드나 저장수단(40) 등으로부터 개인별 체력건강정보를 독취하거나 저장하는 단계중 적어도 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 게임을 이용한 자동체력평가운동방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 체력평가단계후, 체력건강평가정보의 각 항목을 기준으로 각 등급별로 운동처방정보의 데이타베이스(43)로부터 해당 체력건강평가정보에 해당하는 운동처방정보를 선택하거나 전문가 시스템에 의해 생성하여 제시하는 운동처방단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동체력평가운동방법.
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