KR100466666B1 - 체력건강정보의 측정이 가능한 헬스운동장비용 손잡이 구조 - Google Patents

체력건강정보의 측정이 가능한 헬스운동장비용 손잡이 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 하나의 시스템에서 사용자들이 운동하는 가운데, 자동으로 근력, 근지구력, 심전도 및 체지방에 관한 체력건강정보를 측정할 수 있는 헬스운동장비용 손잡이 구조를 제공한다.
그 헬스운동장비용 손잡이 구조는, 헬스바이크와 같이 운동중에 손잡이를 파지하고 운동하는 운동장비의 손잡이에 있어서: 운동장비의 손잡이 프레임(1)에 대해 고정되는 지지보(12a;12b)와, 사용자가 손잡이를 잡고 운동하는 동안, 손잡이를 파지한 때에 그 손잡이의 쥐는 힘(악력)이 작용할 수 있도록 상기 지지보(12a;12b)에 대항하여 배치되고, 그 악력에 의해 근력 및 근지구력을 계산할 수 있도록 근력측정모듈(21)에 연결되는 로드셀(11a;11b)과, 체지방 및 심전도를 측정할 수 있도록 손잡이를 파지한 때에 서로 전기적으로 분리되게 접촉되고 체지방측정모듈(22) 및 심전도측정모듈(23)에 전기적으로 연결되는 좌우 각각 2개의 전극(15a,15b;15c,15d)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

체력건강정보의 측정이 가능한 헬스운동장비용 손잡이 구조{handle structure for health exercise apparatus to enable measurement of physical health information during exercise}
본 발명은, 체력건강정보의 측정이 가능한 헬스운동장비용 손잡이 구조에 관한 것으로, 더 상세하게는 하나의 시스템에서 사용자들이 운동하는 가운데, 자동으로 근력, 근지구력, 심전도 및 체지방에 관한 체력건강정보를 측정할 수 있는 체력건강정보의 측정이 가능한 헬스운동장비용 손잡이 구조에 관한 것이다.
지금까지는 개인의 운동능력을 측정하기 위하여 여러 개의 기기들을 사용하여 개인의 체력을 측정하고, 운동을 처방하여 왔다. 그러나 이러한 운동처방 방법은 검사 장비의 고가, 많은 설치 공간의 필요, 검사 장비의 복잡성과 운동처방을 하기 위해 운동 처방 전문가를 필요로 한다.
또, 여러 기기들로 별도로 구성되는 것은, 비용이 고가로 될 뿐만 아니라, 공간을 많이 차지하게 된다는 등의 문제도 있다.
위와 같은 문제점을 해결하기 위해서는 국내의 현실에 적합한 체력측정과 운동처방을 위한 전문 장비의 개발이 시급하다. 체력평가에 필요한 다양한 생리변수들을 동시에 종합적으로 측정할 수 있고, 개인의 특성에 맞는 운동처방을 자동으로 할 수 있는 소형화된 전문장비를 개발한다면, 국민의 체력 증진은 물론 선진외국에 수출할 수도 있을 것이다.
본 발명은, 상술한 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 하나의 시스템에서 사용자들이 운동하는 가운데, 자동으로 근력, 근지구력, 심전도 및 체지방에 관한 체력건강정보를 측정할 수 있는 헬스운동장비용 손잡이 구조를 제공한다.
이러한 체력건강정보의 측정이 가능한 헬스운동장비용 손잡이 구조는, 한 개의 기기에서 개인의 기초체력 및 운동부하 능력을 측정하여 종합적으로 분석한 후, 이를 바탕으로 개인의 상태에 적합한 운동처방을 할 수 있는 지능형 운동처방 시스템, 또는, 바이오피드백을 이용하여 신체의 능력을 증진시킬 수 있는 운동치료시스템의 개발을 용이하게 할 뿐만 아니라, 컴팩트하게 일체로 구성될 수 있어 저렴하게 되고, 협소한 공간에서도 이용할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 체력건강정보의 측정이 가능한 헬스운동장비용 손잡이 구조를 도시한 분해사시도,
도 2는 도 1의 체력건강정보의 측정이 가능한 헬스운동장비용 손잡이 구조의 측면도,
도 3은 본 발명과 관련된 체력건강정보의 측정을 위한 전체 시스템 구성을 도시한 블록도,
도 4는 근력(근지구력) 측정수단의 구체적인 구성 및 작동을 설명하기 위한 개략구성도,
도 5는 체지방측정모듈의 구체적인 구성을 도시한 블록도,
도 6은 심전도측정모듈의 구체적인 구성을 도시한 블록도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
1: 운동장비의 손잡이 프레임 10: 손잡이
11a;11b: 로드셀 12a;12b: 지지보
13: 하부커버 14: 상부커버
15a,15b;15c,15d: 전극 16: 손잡이고정부재
17: 로드셀 조절공 20: 컴퓨터
21: 근력측정모듈 22: 체지방측정모듈
23: 심전도측정모듈 51: 교류발생부
52: 교류원 53: 차동증폭부
54: 전원변환부 55: 옵셋조정 및 증폭부
56: A/D컨버터 62: 차동증폭부
63: 저역/고역통과필터 64: 노치필터
65: 마이크로프로세서
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일실시예에 따른 체력건강정보의 측정이 가능한 헬스운동장비용 손잡이 구조는, 헬스바이크와 같이 운동중에 손잡이를파지하고 운동하는 운동장비의 손잡이에 있어서: 운동장비의 손잡이 프레임에 대해 고정되는 지지보와, 사용자가 손잡이를 잡고 운동하는 동안, 손잡이를 파지한 때에 그 손잡이의 쥐는 힘(악력)이 작용할 수 있도록 상기 지지보에 대항하여 배치되고, 그 악력에 의해 근력 및 근지구력을 계산할 수 있도록 근력측정모듈에 연결되는 로드셀과, 체지방 및 심전도를 측정할 수 있도록 손잡이를 파지한 때에 서로 전기적으로 분리되게 접촉되고 체지방측정모듈 및 심전도측정모듈에 전기적으로 연결되는 좌우 각각 2개의 전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 체력건강정보의 측정이 가능한 헬스운동장비용 손잡이 구조는, 운동 처방 시스템 내지 운동치료시스템을 구성할 수 있는 것으로서, 헬스바이크와 같이 운동중에 손잡이를 파지하고 운동하는 장비에 한정되며, 측정 내지 운동전에 성별, 나이, 체중, 신장 등의 다양한 설문이 이루어질 수 있다.
이와 같은 손잡이 구조는, 로드셀 및 4개의 전극을 이용하여 근력, 근지구력, 체지방, 심전도의 측정이 이루어지는 구조를 취하고 있으며, 운동 처방 시스템의 체력 평가 알고리즘의 각종 생리변수 측정 알고리즘에 따라 측정이 이루어지고, 측정 값에 대한 평가가 이루어질 수 있도록 구성될 수 있는 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 헬스운동장비의 손잡이(10)는, 좌우 한쌍으로 구성되는 것으로, 기본적으로 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 지지보(12a;12b), 로드셀(11a;11b) 및 2쌍의 전극(15a,15b;15c,15d)을 포함하여 구성되며,상부커버(14) 및 하부커버(13)와 손잡이고정부재(16)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
그 지지보(12a;12b)는, 운동장비의 손잡이 프레임(1)에 대해 고정되는 관계로서 직접 고정될 수도 있으며, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 손잡이고정부재(16)를 개재하여 고정될 수도 있다.
로드셀(11a;11b)은, 사용자가 손잡이(10)를 잡고 운동하는 동안, 그 손잡이(10)를 파지한 때에 그 손잡이(10)를 쥐는 힘(악력)이 작용할 수 있도록 상기 지지보(12a;12b)에 대항하여 배치된다. 도 1 및 도 2에서는 로드셀(11a;11b)의 일단이 손잡이고정부재(16)의 로드셀 조절공(17)에 핀 등을 개재하여 착탈가능하게 고정됨으로써 지지보(12a;12b) 및 운동장비의 손잡이 프레임(1)에 고정되는 관계로 설치되고, 캔틸레버형으로 지지보(12a;12b)에 대해 악력이 작용하게 되는 구조가 도시된다. 또한, 상기 로드셀 조절공(17)이 다수 상하로 설치됨으로써 손의 크기에 따라 로드셀(11a;11b)의 지지보(12a;12b)에 대한 상대적 위치를 조정가능하도록 구성된다. 그러나, 이러한 구조에 본 발명이 한정되지는 아니하며, 상기 로드셀(11a;11b)도 직접 운동장비의 손잡이 프레임(1)에 고정될 수도 있고, 상기 지지보(12a;12b)에 대해 힌지 등을 개재하여 회동하는 레버를 구비할 수도 있으며, 레버에 악력이 작용하는 때에 그 악력의 전기적 신호를 얻을 수 있도록 로드셀(11a;11b)이 설치될 수도 있다. 또한, 상기 로드셀(11a;11b)은, 악력에 의해 근력 및 근지구력을 계산하기 위한 악력신호가 입력될 수 있도록 도 3에 도시된 바와 같이 근력측정모듈(21)에 연결되고, 그 근력측정모듈(21)은 컴퓨터(20)에 연결된다.
상기 2쌍의 전극(15a,15b;15c,15d)은, 각각 한쌍의 전극(15a,15b;15c,15d)이 좌우의 손잡이(10)에 설치되는 것으로, 체지방 및 심전도를 측정할 수 있도록 즉, 손잡이를 파지한 때에 서로 전기적으로 분리되게 손바닥과 접촉되도록 설치되며, 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 체지방측정모듈(22) 및 심전도측정모듈(23)에 전기적으로 연결되며, 각 체지방측정모듈(22) 및 심전도측정모듈(23)은 컴퓨터(20)에 연결된다. 그 각 쌍의 전극(15a,15b;15c,15d)은, 도 1 및 도 2에서는 상부커버(14)에 전기적으로 분리되게 설치되지만, 본 발명은, 상부커버(14)에 무관하게 단지 지지보(12a;12b)상에 절연체를 개재하여 설치될 수도 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에서는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상기 로드셀(11a;11b) 및 지지보(12a;12b)의 각 외면에 하부커버(13)와 상부커버(14)가 설치된다. 이러한 상부커버(14) 및 하부커버(13)는, 합성수지, 러버 등의 재질로서 전기적 절연과 동시에 상기 지지보(12a;12b) 및 로드셀(11a;11b)을 카버하도록 설치된다. 상기 로드셀(11a;11b)이 조정가능하게 설치되는 때에는 하부커버(13)도 로드셀(11a;11b)과 함께 조정가능하게 설치된다.
근력 및 근지구력의 측정은, 도 4에 도시된 바와 같이, 손을 쥐었을 때의 악력을 측정하고, 소정의 시간, 예를 들어 10초간 쥐고 있을 때의 악력의 변화량을 측정하여 이루어질 수 있다. 손을 꽉 쥐게 되면 하부커버(13) 및 로드셀(11a;11b)에 굽힘모우멘트가 작용하게 되며, 캔틸레버(cantilever) 형태의 로드셀(11a;11b)에 작용하는 굽힘모우멘트에 의해 처짐(deflection)이 발생하게 되고, 이 처짐 내지 휨이 로드셀 내부의 스트레인게이지(strain gage)에 의해 전기적 신호로 변환되며, 이러한 신호를 이용하여 근력의 측정이 이루어지게 된다. 그 근력측정모듈(21)의 구성은 후술되는 심전도측정모듈의 구성과 유사하다. 즉,
상기 근력측정모듈(21)은, 상기 로드셀(11a;11b)의 스트레인게이지로부터 변환된 전기적 신호를 입력받고, 로드셀의 신호를 차동 증폭하며, 노치필터링을 한 후, 디지털신호로 변환되어 컴퓨터(20)에 입력된다.
체지방 측정 모듈은 4 접점법을 사용하였으며, 도 5에서 상기 체지방측정모듈(22)의 구성의 일예는, 테스트신호를 위한 교류발생부(51) 및 전류원(52)와, 측정된 신호를 위한 차동증폭부(53), 전원변환부(54), 옵셋조정 및 증폭부(55) 및 A/D변환부(56)를 포함하여 구성된다. 그 교류발생부(51) 및 전류원(52)에서 한쌍의 전극에 인가될 체지방 측정을 위한 테스트 신호(정전류 소스)를 생성하기 위하여 정현파(예를 들어 50kHz)를 생성하며, 측정된 아날로그 교류 신호는 차동증폭부(53)에서 차동증폭되고, 전원변환부(54)에서 교류전원을 직류전원으로 변환되며, 옵셋조정 및 증폭부(55)에서 옵셋 조정과 증폭이 이루어진 후, A/D변환부(56)에서 디지털 신호로 변환되어 컴퓨터(20)에 입력됨으로써 컴퓨터(20)에 의해 체지방이 분석된다.
심전도측정모듈(23)은, 도 6에 일예로 도시한 바와 같이, 차동증폭부(62)와, 저역/고역 통과 필터(63) 및 노치 필터(64)와, 마이크로 프로세서(65)를 포함하여 구성된다.
그 차동증폭부(62)에서는 심전도의 측정을 위한 손잡이에 위치한 3 전극을통해 얻어진 아날로그 신호를 차동증폭하며, 저역/고역 통과 필터(63) 및 노치 필터(64)에서 아날로그 신호에 포함된 노이즈가 제거되고, 마이크로 프로세서(65)에서 A/D 변환이 이루어진다. 그 마이크로 프로세서(65)로부터 변환되어 전송되는 신호가 컴퓨터(20)에 입력되어 컴퓨터(20)에서 신호 분석이 이루어지고, 신호 분석 후 심박수의 계산, 심박수의 변화량의 계산이 이루어지게 된다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 체력건강정보의 측정이 가능한 헬스운동장비용 손잡이 구조의 구성과 작용에 의하면, 사용자들이 손잡이(10)를 잡고 운동하는 가운데, 자동으로 근력, 근지구력, 심전도 및 체지방에 관한 체력건강정보가 측정될 수 있게 되며, 컴팩트하게 일체로 구성되기 때문에 저렴하게 제조될 수 있고, 협소한 공간에서도 이용할 수 있다는 효과가 있으며, 나아가, 이와 같이 측정된 개인의 상술한 체력건강정보가 컴퓨터(20)에서 분석된 후, 이를 바탕으로 개인의 상태에 적합한 운동처방을 할 수 있는 지능형 운동처방 시스템, 또는, 바이오피드백을 이용하여 신체의 능력을 증진시킬 수 있는 운동치료시스템을 개발하는 것이 가능하게 되는 등의 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 헬스바이크와 같이 운동중에 손잡이를 파지하고 운동하는 운동장비의 손잡이에 있어서:
    운동장비의 손잡이 프레임(1)에 대해 고정되는 지지보(12a;12b)와, 사용자가손잡이를 잡고 운동하는 동안, 손잡이를 파지한 때에 그 손잡이의 쥐는 힘(악력)이 작용할 수 있도록 상기 지지보(12a;12b)에 대항하여 배치되고, 그 악력에 의해 근력 및 근지구력을 계산할 수 있도록 근력측정모듈(21)에 연결되는 로드셀(11a;11b)과, 체지방 및 심전도를 측정할 수 있도록 손잡이를 파지한 때에 서로 전기적으로 분리되게 접촉되고 체지방측정모듈(22) 및 심전도측정모듈(23)에 전기적으로 연결되는 좌우 각각 2개의 전극(15a,15b;15c,15d)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 체력건강정보의 측정이 가능한 헬스운동장비용 손잡이 구조.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 로드셀(11a;11b) 및 지지보(12a;12b)의 각 외면에 설치되고, 상기 전극(15a,15b;15c,15d)이 외면에 설치되는 하부커버(13)와 상부커버(14); 및
    일측 상부에서 상기 지지보(12a;12b)가 고정되고, 그 지지보(12a;12b)에 대하여 손의 크기에 따라 로드셀(11a;11b)을 조정가능하게 캔틸레버형으로 설치하기 위한 로드셀 조절공(17)이 다수 형성되며, 다른 일측에서 운동장비의 손잡이 프레임(1)에 고정되는 손잡이고정부재(16)를 추가로 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 체력건강정보의 측정이 가능한 헬스운동장비용 손잡이 구조.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 근력측정모듈(21)은, 상기 로드셀(11a;11b)의 스트레인게이지로부터 변환된 전기적 신호를 입력받고, 로드셀의 신호를 차동 증폭하며, 노치필터링을 한 후, 디지털신호로 변환되어 컴퓨터(20)에 입력되며;
    상기 체지방측정모듈(22)은, 한쌍의 전극에 인가될 체지방 측정을 위한 테스트 신호(정전류 소스)를 생성하기 위하여 정현파(예를 들어 50kHz)를 생성하기 위한 교류발생부(51) 및 전류원(52)와, 측정된 아날로그 교류 신호를 차동증폭하기 위한 차동증폭부(53)와, 교류전원을 직류전원으로 변환하기 위한 전원변환부(54)와, 옵셋 조정과 증폭을 위한 옵셋조정 및 증폭부(55)와, 디지털 신호로 변환하기 위한 A/D변환부(56)를 포함하여 구성되며;
    상기 심전도측정모듈(23)은, 심전도의 측정을 위한 손잡이에 위치한 3 전극을 통해 얻어진 아날로그 신호를 차동증폭하기 위한 차동증폭부(62)와, 아날로그 신호에 포함된 노이즈를 제거하기 위한 저역/고역 통과 필터(63) 및 노치 필터(64)와, A/D 변환을 위한 마이크로 프로세서(65)를 포함하여 구성됨으로써 그 마이크로 프로세서(65)로부터 변환되어 전송되는 신호를 컴퓨터(20)에서 신호 분석이 이루어지고, 신호 분석 후 심박수의 계산, 심박수의 변화량의 계산이 이루어지게 되는 것을 특징으로 하는 체력건강정보의 측정이 가능한 헬스운동장비용 손잡이 구조.
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