KR100943660B1 - 생체신호 측정용 장치 및 이를 이용한 체력 측정 방법 - Google Patents

생체신호 측정용 장치 및 이를 이용한 체력 측정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 생체신호 측정용 장치 및 이를 이용한 체력 측정 방법에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 운동 중 심박수 측정을 통해 측정자의 체력에 관한 정보를 측정하고, 이 측정값을 토대로 운동 강도 조절을 통한 운동 처방을 위해 정해진 프로토콜에 의한 운동이 필요할 때 장치의 조작 시 정확한 측정이 이루어질 수 있도록 하는 구조를 갖는 생체신호 측정용 장치에 관한 것이다. 또한, 이러한 생체신호 측정용 장치를 이용하여 측정자의 운동 처방을 위한 심박수 측정을 통한 체력 측정 방법에 관한 것이다.
상기와 같은 본 발명에 따른 생체신호 측정용 장치는 정해진 프로토콜에 의한 운동을 통해 심박수 측정을 하여 사용자의 운동 처방을 위한 체력상태를 측정하는 생체신호 측정용 장치에 있어서, 측정패널과; 상기 측정패널에 구비되고, 인체의 손바닥 접촉을 통해 운동 처방을 위한 심박수를 측정하는 측정부와; 상기 측정패널에 구비되고, 측정된 심박수의 측정값 및 이 측정값을 통하여 산출되는 운동 처방을 위한 신체 능력치에 대한 수치를 포함하는 표시정보를 디스플레이하는 디스플레이부와; 상기 측정부에 인체의 손바닥이 접촉한 상태에서 엄지 손가락 부분이 닿을 수 있는 접촉범위 내에 위치하고, 상기 생체신호 측정용 장치를 작동하기 위한 버튼부; 및 상기 측정부에 의해 측정된 인체의 심박수 측정값을 통하여 적절한 운동 처방을 위한 신체 능력치를 산출하고, 이 신체 능력치에 의해 운동 처방에 따른 레벨 값을 분류/도출하는 제어부로 구성된다.
심전도, 헬스운동기구, 측정장치, 심박수, 전극, 체력측정, 운동처방

Description

생체신호 측정용 장치 및 이를 이용한 체력 측정 방법{Apparatus for Somatometry and Fitness Measurement Process Using thereof}
도 1은 종래의 헬스운동 장비용 심박수 측정장치를 보여주는 개략도;
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 생체신호 측정용 장치의 구성을 보여주는 개략도;
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 생체신호 측정용 장치의 막대형 접촉전극의 구조를 보여주는 구조도;
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 생체신호 측정용 장치를 이용하여 막대형 접촉전극을 통해 생체신호가 전달되는 과정을 보여주는 도면; 및
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 생체신호 측정용 장치를 이용한 체력 측정 방법을 보여주는 순서도이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100: 심박수 측정장치 110: 측정패널
120: 측정부 121: 손잡이 케이스
122: 막대형 접촉전극 123: 탄성부재
130: 디스플레이부 141, 142: 증감버튼
143: 엔터버튼 144: 취소버튼
150: 심박수 측정모듈 200: 손
210: 엄지손가락
본 발명은 생체신호 측정용 장치 및 이를 이용한 체력 측정 방법에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 운동 중 심박수 측정을 통해 측정자의 체력에 관한 정보를 측정하고, 이 측정값을 토대로 운동 강도 조절을 통한 운동 처방을 위해 정해진 프로토콜에 의한 운동이 필요할 때 장치의 조작 시 정확한 측정이 이루어질 수 있도록 하는 구조를 갖는 생체신호 측정용 장치에 관한 것이다. 또한, 이러한 생체신호 측정용 장치를 이용하여 측정자의 운동 처방을 위한 심박수 측정을 통한 체력 측정 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 심전도(ECG:electrocardiogram)란 심장근육의 수축 확장에 따른 활동 전류를 측정하여 기록한 것이다. 심장근육이 수축 이완할 때 발생하는 활동전위는 심장으로부터 온몸으로 퍼지는 전류를 일으키며, 이 전류는 몸의 위치에 따라 전위차를 발생시키는데, 이 전위차는 인체의 표면에 표면전극(surface electrode)이라는 장치를 접촉하고 이를 통해 검출하여 기록할 수 있다. 이와 같은 심전도는 심장의 이상 유무 확인 등에 이용되며, 협심증, 심근경색, 부정맥 등 심장질환계의 질환을 측정하는 데에는 기본적인 방법으로 이용되고 있어 매우 중요한 위치를 차 지하고 있는 의료기기 중 하나이다.
이러한 심전도 측정을 위한 장치는 고가의 장비로서, 많은 설치 공간을 필요로 할 뿐 아니라, 검사 장비의 복잡성과 운동 처방을 하기 위해서는 운동 처방 전문가를 필요로 한다.
한편, 근래에는 병원이 아닌 외부에서도 심박수의 간편한 측정을 위해서, 헬스운동장비 등에 심박수를 측정할 수 있는 장치를 부착하여 사용자의 근력 등의 측정을 위해 많이 사용하고 있는 추세이다. 이러한 헬스운동장비 등에 사용하는 심박수 측정장치는 손잡이 부분에 심박수 측정을 위해 손 전극이 사용되며, 추가적인 기능 제공에 따른 기능 선택을 위한 선택 버튼 및 사용자 입력 버튼 등이 구비된다.
예컨대, 첨부 도면 중, 도 1은 종래의 헬스용 사이클의 심박수 측정장치를 보여주는 개략도로서, 이를 참고하면, 헬스용 사이클 운동장비에 체력건강정보의 측정을 위한 심박수 측정장치를 구비하고 있으며, 손잡이(10) 부분에 손 부위와 접촉을 하여 심박수 측정을 할 수 있는 손 전극(11)이 구비되어 있으며, 또한 심박수 등의 측정을 위한 시작 및 선택의 조작버튼(21) 등을 구비한 본체부(20)가 손잡이(10)의 전방에 별도로 구비되어 있다.
그러나, 상기와 같은 종래의 헬스용 사이클의 심박수 측정장치는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 상기 시작버튼 및 선택버튼 등이 구비된 본체부와 손 전극이 별도로 분리되어 있어, 측정시작버튼을 누른 후 손 전극을 잡는 사이에 시간 간격이 있어 측정 시점이 정확하지 않아 정확한 측정이 이루어지지 않는 문제점이 있다.
둘째, 시간 간격에 따른 지연을 없애기 위해 손 전극에 손이 닿았는지를 검출하는 추가적인 회로를 구성함에 따른 제조원가 상승의 문제점이 있으며, 버튼의 조작 후에 손 전극을 다시 잡는 반복적인 과정에서 잡는 위치나 압력 등의 조건이 달라져 정확한 측정이 이루어지지 않는 문제점이 있다.
셋째, 종래의 손 전극을 이용한 헬스용 사이클의 심박수 측정장치의 경우, 측정자가 손 전극을 잡는 압력에 따라 신호가 다르게 나오며, 특히 측정 중에 압력이 변하게 되면 측정 신호가 왜곡되게 나타나고, 정확한 측정이 이루어지기 어려운 문제점이 있다.
한편, 종래의 헬스용 사이클의 심박수 측정장치를 이용한 심박수 측정방법의 경우에 직선 영역에 속하는 부하가 측정자에 따라 차이가 있기 때문에 특정 시점에서의 부하를 결정하기 힘든 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 별도의 추가적인 회로를 구성함이 없이 생체신호 측정 장치의 조작시에 심박수 측정을 위한 측정 시간 지연에 따른 부정확한 측정을 방지할 수 있으며, 이를 위해 접촉전극에 손을 접촉한 상태에서 버튼부를 조작할 수 있는 구조를 갖는 생체신호 측정용 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 측정자로 하여금 장치의 작동 및 기능 선택을 위한 버튼의 작동을 간 편하게 할 수 있는 사용자 인터페이스를 갖는 생체신호 측정용 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
그리고, 본 발명은 측정자의 변화하는 심박수 관측을 통해 목표 심박수 영역에서의 부하를 측정하는 방법으로 생체신호를 측정함으로써, 측정자의 신체적 능력에 따른 적절한 운동처방을 위한 운동 레벨을 결정할 수 있는 셍체신호 측정용 장치를 이용한 체력 측정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 생체신호 측정용 장치는 정해진 프로토콜에 의한 운동을 통해 심박수 측정을 하여 사용자의 운동 처방을 위한 체력상태를 측정하는 생체신호 측정용 장치에 있어서, 측정패널과; 상기 측정패널에 구비되고, 인체의 손바닥 접촉을 통해 운동 처방을 위한 심박수를 측정하는 측정부와; 상기 측정패널에 구비되고, 측정된 심박수의 측정값 및 이 측정값을 통하여 산출되는 운동 처방을 위한 신체 능력치에 대한 수치를 포함하는 표시정보를 디스플레이하는 디스플레이부와; 상기 측정부에 인체의 손바닥이 접촉한 상태에서 엄지 손가락 부분이 닿을 수 있는 접촉범위 내에 위치하고, 상기 생체신호 측정용 장치를 작동하기 위한 버튼부; 및 상기 측정부에 의해 측정된 인체의 심박수 측정값을 통하여 적절한 운동 처방을 위한 신체 능력치를 산출하고, 이 신체 능력치에 의해 운동 처방에 따른 레벨 값을 분류/도출하는 제어부로 구성된다.
바람직하게는, 상기 측정부는 손잡이 케이스와; 상기 손잡이 케이스 내부에 구비되고, 외부에서 가해지는 손바닥의 압력에 의해 심박수가 측정되는 막대형 접촉전극; 및 상기 막대형 접촉전극의 상부에 접촉하고, 상기 막대형 접촉전극 상에 외부에서 가해지는 손바닥의 압력을 전달하는 탄성부재를 포함하여 구성된다.
또한, 바람직하게는, 상기 버튼부의 접촉범위는 상기 측정패널의 일측 수직면을 기준으로 내측으로 0 내지 70°의 각도 범위 및 상기 손잡이 케이스의 하단부를 기준으로 60 내지 110㎜ 이내의 거리 범위이다.
또한, 바람직하게는, 상기 버튼부는 상기 디스플레이부 상에 표시되는 커서를 상하로 움직이거나 표시숫자를 증감시킬 수 있는 '+, -' 버튼으로 이루어진 한 쌍의 증감버튼과, 상기 증감버튼의 조작에 의한 커서의 이동에 의해 선택된 메뉴를 지정하거나 저장할 수 있는 엔터버튼, 및 상기 엔터버튼에 의해 지정되거나 저장된 메뉴를 취소할 수 있는 취소버튼을 포함하여 구성된다.
한편, 본 발명에 따른 생체신호 측정용 장치를 이용한 체력 측정 방법은 생체신호 측정용 장치가 구비된 헬스용 사이클을 이용하여 측정자의 생체신호를 측정하고, 이 생체신호를 토대로 적절한 운동 처방을 위한 생체신호 측정 방법에 있어서, 측정자의 나이, 성별 및 체중 등을 포함하는 측정자 정보를 입력하는 정보입력과정과; 측정자의 운동 전 상태의 심박수를 측정하는 안정상태 심박수 측정과정과; 부하 설정에 따른 일정 속도 운동에 의한 심박수 110 내지 120 회/min(HR1) 사이에서의 제1 부하량(w1)을 측정하는 제1 부하량 측정과정과; 부하 재설정에 따른 일정 속도 운동에 의한 심박수 150 내지 160 회/min(HR2) 사이에서의 제2 부하량(w2)을 측정하는 제2 부하량 측정과정과; 상기 제1 부하량 측정과정에서의 제1 부하량(w1) 및 상기 제2 부하량 측정과정에서의 제2 부하량(w2)의 측정값을 토대로 측정자의 신체 능력에 맞는 운동 부하량(PWC)을 산출하는 운동 부하량 산출과정과; 상기 운동 부하량에 따른 측정자의 심박수 최대량과 최소량의 차이(ΔRR3) 및 스트레스 지수(SI3) 등을 산출하는 제1 계산과정; 및 상기 운동 부하량 산출과정 및 제1 계산과정을 토대로 측정자의 적절한 운동을 위한 운동 레벨을 분류하고, 상기 운동 레벨에 따른 운동 처방이 이루어지는 운동레벨분류과정으로 이루어진다.
바람직하게는, 상기 제1 부하량 측정과정은 상기 안정상태 심박수 측정과정을 통해 얻은 심박수에 의한 안정상태 심박수의 최대량과 최소량의 차이(ΔRR1) 및 측정자의 스트레스 지수(SI1) 등을 산출하는 과정과; 상기 과정을 통해 얻은 결과에 의한 측정자의 운동 능력에 맞는 최소 부하량을 설정하는 과정과; 상기 최소 부하량을 기준으로 점진적으로 부하량을 높임과 동시에 일정한 속도로 측정자가 운동하는 과정; 및 상기 운동 과정 중에 심박수 110 내지 120 회/min(HR1) 사이에서 측정자의 심박수를 안정화시키고, 심박수가 안정화되었을 경우 안정화된 심박수 범위에서 제1 부하량(w1)을 측정하는 과정을 포함하여 이루어진다.
또한, 바람직하게는, 상기 제2 부하량 측정과정은 상기 제1 부하량(w1)에서의 심박수 최대량과 최소량의 차이(ΔRR2) 및 측정자의 스트레스 지수(SI2) 등을 산출하는 과정과; 상기 과정을 통해 얻은 결과에 의한 측정자의 운동 능력에 맞는 최 대 부하량을 설정하는 과정과; 상기 최대 부하량을 기준으로 점진적으로 부하량을 낮추며 운동하고, 심박수 90회/min 되었을 경우 점진적으로 부하량을 다시 높임과 동시에 일정한 속도로 측정자가 운동하는 과정; 및 상기 운동 과정 중에 심박수 150 내지 160 회/min(HR2) 사이에서 측정자의 심박수를 안정화시키고, 심박수가 안정화되었을 경우 안정화된 심박수 범위에서 제2 부하량(w2)을 측정하는 과정을 포함한다.
본 발명에 따른 생체신호 측정용 장치는 운동중에 운동기구의 손잡이를 파지하고, 측정자의 심박수 측정에 따른 적절한 운동 처방에 관한 정보를 얻을 수 있는 생체신호 측정용 장치에 관한 것으로, 운동 전에 성별, 나이, 체중, 신장 등의 다양한 사용자 정보가 입력될 수 있으며, 측정자의 심박수 측정 및 이를 토대로 신체 능력치 등을 얻을 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하고자 한다. 첨부 도면 중, 도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 생체신호 측정용 장치의 구성을 보여주는 개략도이고, 도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 생체신호 측정용 장치의 막대형 접촉전극의 구조를 보여주는 구조도, 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 생체신호 측정용 장치를 이용하여 막대형 접촉전극을 통해 생체신호가 전달되는 과정을 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 생체신호 측정용 장치(100)는 측정패널(110)과, 측정부(120)와, 디스플레이부(130)와, 버튼부(141~144) 및 제어부(160)로 구성된다.
상기 측정패널(110)은 측정부(120)와, 디스플레이부(130) 및 버튼부(141~144)가 결합하는 패널로서, 이는 헬스용 사이클을 포함하는 헬스운동용 기구에 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 생체신호 측정용 장치로서 별도의 장치나 장비로서 단말기 형태로 독립적으로 구성될 수도 있다. 이러한 측정패널(110)은 측정자가 측정패널(110) 상에 손바닥을 접촉함과 동시에, 버튼부(141~144)를 용이하게 조작할 수 있도록 손바닥이 접촉하는 막대형 접촉전극(122)과 버튼부(141~144)의 거리가 가깝게 배치되는 것에 특징적 구조를 이룬다.
종래 기술에서 언급한 바와 같이, 종래의 생체 신호 측정기구를 부착한 헬스용 사이클의 구조는 측정부와 측정기구를 조작하기 위한 버튼부가 별도로 떨어져 구비되기 때문에, 측정시작 신호 후에 측정부인 접촉전극을 잡는데 시간 지연이 있어 정확한 측정시점을 알기 어려운 문제점이 있었고, 이에 따라 시간 지연은 측정 상황에 따라 달라질 수 있어 일정 시간이 지난 후에 측정이 이루어지는 방식은 측정의 부정확함과 비효율성이 문제가 되어, 그다지 실용적이지 못하였다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 측정패널(110)의 구조는 측정패널(110) 상에 측정부(120)와 버튼부(141~144)가 일체로 형성되고, 상기 측정부(120)에 손을 접촉한 상태에서 버튼부(141~144)를 조작할 수 있기 때문에, 시간 지연의 문제점을 해결할 수 있게 된다.
한편, 상기 측정패널(110)의 형상은 사각형상, 오뚜기 형상 등으로 구성할 수 있으며, 이는 하술할 막대형 접촉전극(122)이 결합한 상태에서 측정자의 손으로 쉽게 파지할 수 있는 형상이면 무방하다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 상기 측정부(120)는 상기 측정패널(110)의 양 측면에 구비되며, 측정자가 상기 측정부(120)에 손바닥을 접촉함으로써 운동 처방을 위한 심박수 측정이 이루어진다. 이러한 측정부(120)는 손잡이 케이스(121)와, 막대형 접촉전극(122) 및 탄성부재(123)로 구성된다.
상기 손잡이 케이스(121)는 내부 공간을 가지며, 바람직하게는 본 발명의 실시 예인 생체신호 측정용 장치가 구비되는 헬스용 사이클의 손잡이와 유사한 외관 형상을 갖도록 한다.
상기 막대형 접촉전극(122)은 상기 손잡이 내부에 구비되는 것으로, 측정자가 외부에서 손바닥으로 압력을 가하게 되면 이 압력이 손잡이(121) 외측으로 분산되고, 이 분산된 압력에 의해 하술할 탄성부재(123)가 상기 막대형 접촉전극(122)을 밀어주게 된다. 따라서, 상기 탄성부재(123)에 의한 일정한 압력만이 상기 막대형 접촉전극(122)에 가해지기 때문에 측정자의 손바닥에 의해 가해지는 압력의 변화에 따른 심박수의 부정확한 측정을 방지할 수 있게 된다.
상기 탄성부재(123)는 상기 손잡이(121)의 외측을 통해 전달되는 측정자의 손바닥 압력을 상기 막대형 접촉전극(122)에 전달하는 역할을 하는 것으로, 이 탄성부재(123)를 통해 일정한 압력이 상기 막대형 접촉전극(122)에 전달된다.
그리고, 도 4를 참고하면, 상기 막대형 접촉전극(122)을 통해 전달되는 측정자의 생체신호는 변위전류인 아날로그 신호(151)로 변환되어 증폭기(152)와 필터(153, 154) 및 A/D변환기(155) 등을 통해 신호 변환되면서, 제어부(160)에 의한 신호분석(161)을 통해 최종적으로 디스플레이부(130)에 심박수가 표시된다.
이와 같은 측정부(120)의 설치 위치는 상기 측정패널(110)의 상/하부 또는 좌/우측이 될 수 있으며, 상기 막대형 접촉전극(122)을 파지한 상태에서 손바닥과 서로 전기적으로 분리될 수 있도록 상기 측정패널(110) 상에 막대형 접촉전극(122)을 설치하고 여기에 절연체를 입히는 것이 바람직하다.
한편, 상기 측정부(120)는 심박수 등을 측정하기 위한 심박수 측정모듈(150)에 전기적으로 연결되며, 이러한 심박수 측정모듈(150)은 일반적으로 공지된 기술을 사용한다.
예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 심박수 측정모듈(150)은 차동증폭부(152), 대역통과필터(153), 노치필터(154) 및 마이크로 프로세서(미도시) 등을 포함하여 구성될 수 있으며, 이의 작동과정은 먼저 차동증폭부(152)가 측정부(120)를 통해서 얻어진 아날로그 신호(151)를 차동증폭 하고, 대역통과필터(153) 및 노치필터(154)에서 아날로그 신호(151)에 포함된 노이즈가 제거되고, 마이크로 프로세서에서 A/D변환(155)이 이루어지게 되고, 이 변환 신호가 다시 제어부(160)에 입력되어 연산처리를 통해 신호분석(161)이 이루어진 다음, 상기 디스플레이부(130)를 통하여 심박수의 측정값이 표시된다.
상기 디스플레이부(130)는 측정패널(110) 상에 구비되며, 이는 상기 제어부(160)에 의한 신호분석(161)에 의해 연산처리된 심박수의 측정값과 사용자의 선택에 의해 심박수 측정 이외의 기능을 선택할 수 있는 메뉴가 표시되는 곳이다. 보통, 이러한 표시는 디지털 수치로 표시되며, 심박수 등의 측정에 따른 상태 그래프의 표시도 가능하며, 이는 통상의 기술적 구성으로서 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 버튼부(141~144)는 측정패널(110) 상에 구비되며, 상기 측정부(120)에 손바닥을 접촉한 상태에서 엄지손가락(210) 부분이 닿을 수 있는 접촉범위 내에 위치하는 4개의 버튼(141~144)으로 구성된다.
여기서, 상기 접촉범위는 측정패널(110)의 일측 수직면(A)을 기준으로 내측으로 0°내지 70°의 각도 범위 및 상기 측정부(120)의 하단부(B)를 기준으로 60 내지 110㎜ 이내의 거리 범위인 것이 바람직하다. 이러한 접촉범위는 통상적으로 측정자의 손바닥 크기 내의 범위이며, 이로써 측정자는 버튼부(141~144)의 조작시에 측정부(120)로부터 손을 떼지 않은 상태에서 조작할 수 있게 된다.
이러한 버튼부(141~144)는 상기 디스플레이부(130) 상에 표시되는 커서(미도시)를 상하로 움직이거나 표시숫자를 증감시킬 수 있는 '+, -' 버튼으로 이루어진 한 쌍의 증감버튼(141)과, 상기 증감버튼(141)의 조작에 의한 커서의 이동에 의해 선택된 메뉴를 지정하거나 저장할 수 있는 엔터버튼(143), 및 상기 엔터버튼(143)에 의해 지정되거나 저장된 메뉴를 취소할 수 있는 취소버튼(144)으로 구성된다.
상기 '+, -’의 증감버튼(141)과, 엔터버튼(enter button, 143), 및 취소버튼(cancel button, 144)의 4가지 기능조작을 통해 버튼부(141~144)를 조작할 수 있는데, '+’와 ‘-’버튼(141, 142)은 디스플레이부(130)의 왼쪽에 배치하고, 'cancel'버튼(144)과 ’enter'버튼(143)은 오른쪽에 배치하되, 메뉴입력을 위한 선택은 ‘+’, ‘-’버튼(141, 142)을 이용하고, 선택된 메뉴의 결정은 'enter'버튼(143)을 이용한다.
예컨대, 상기 버튼부(141~144)의 조작 상태를 설명하면, 성별 선택시에는 ‘+’, ‘-’버튼(141, 142)으로 '남자’또는 '여자’를 선택하고 'enter'버튼(143)으로 결정하며, 숫자 선택시에는 ‘+’버튼(141)으로 증가시키고 ‘-’버튼(142)으로 감소시키며, 누른 상태로 잠시 있으면 빠른 속도로 증가하거나 감소하게 된다. 그리고, 'cancel' 버튼(144)은 프로그램의 모드(mode)에 따라 현재 입력 변수들을 초기화하거나 프로그램의 초기화면으로 이동시키는 기능을 하게 된다.
바람직하게는, 본 발명의 실시 예에서는 상기 버튼부(141~144)의 배열이 디스플레이부(130)를 중심으로 좌/우측에 각각 배치되는 4개의 버튼으로 구성되고, 누르는 타입의 버튼으로 구성되어 있지만, 이는 일 측에 4개의 버튼이 상/하 방향으로 배치될 수도 있으며, 또한 누르는 타입이 아닌 돌리는 방식의 롤러식 버튼으로 구성될 수도 있다.
이러한 버튼의 배열구조는 측정자의 손(200)이 측정부(120)에 접촉한 상태에서 버튼을 조작할 수 있는 접촉범위 내에 위치하는 것이라면 본 발명의 실시 예의 배열 구조에 비하여 약간의 변형된 구조라도 무방하다.
따라서, 본 발명의 실시 예인 생체신호 측정용 장치에 의하면, 측정자의 엄지손가락(210)이 제외된 부분은 측정부(120)에 접촉된 상태에서 엄지손가락(210)을 이용해 기능 선택을 할 수 있는 장점이 있는 것이다.
한편, 측정자의 운동 처방을 위한 심박수 측정의 경우에 각각의 심박수 측정시기가 매우 중요하며, 측정시작 및 측정 중에 측정자가 버튼(141, 144)을 조작하는 동안 측정자의 손바닥은 접촉부(120)에 접촉한 상태를 유지하는 것이 정확한 심박수 측정에 따른 측정값을 얻는데 필요한 것이다.
이하, 본 발명에 따른 생체신호 측정용 장치를 이용하여, 측정자의 적절한 운동 처방을 위한 심박수 및 이를 토대로 운동 처방에 따른 운동 레벨을 측정하는 방법에 대해 설명하고자 한다. 첨부 도면 중, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 생체신호 측정용 장치를 이용한 생체신호 측정방법을 보여주는 순서도이다.
본 발명의 실시 예인 생체신호 측정용 장치가 구비된 헬스용 사이클을 이용하여 측정자의 생체신호를 측정하고, 이 생체신호를 토대로 적절한 운동 처방을 위한 생체신호 측정 방법은 정보입력과정(S10)과, 안정상태 심박수 측정과정(S20)과, 제1 부하량 측정과정(S30)과, 제2 부하량 측정과정(S40)과, 운동 부하량 산출과정(S50)과, 제1 계산과정(S60) 및 운동레벨분류과정(S70)으로 이루어진다.
상기 정보입력과정(S10)은 측정자의 체중을 포함하는 사용자 정보를 입력하는 과정이며, 측정자의 체력 상태를 측정하기 전에 측정자의 나이, 성별, 체중 등이 입력되고, 이러한 측정자 정보는 제어부(160)에 구비되는 메모리에 저장된다.
그리고, 상기 측정자 정보와 더불어 측정자가 운동 시작 전 상태인 안정상태에서 안정상태 심박수 측정(S20)이 이루어지며, 상기 안정상태 심박수 측정(S20)은 안정상태에서 약 5분간 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 제1 부하량 측정과정(S30)은 부하 설정에 따른 일정 속도 운동에 의한 심박수 110 내지 120 회/min(HR1) 사이에서의 제1 부하량(w1)을 측정하는 과정이다.
이러한 제1 부하량 측정과정(S30)을 좀더 상세히 설명하면, 먼저 상기 안정상태 심박수 측정과정(S20)을 통해 얻은 심박수에 의한 안정상태 심박수의 최대량(HRmax)과 최소량(HRmin)의 차이(ΔRR1) 및 측정자의 스트레스 지수(SI1) 등을 산출하는 과정(S31)과, 상기 과정(S31)을 통해 얻은 결과에 의한 측정자의 운동 능력에 맞는 최소 부하량을 설정하는 과정(S32)과, 상기 최소 부하량을 기준으로 점진적으로 부하량을 높임과 동시에 일정한 속도로 측정자가 운동하는 과정(S33), 및 상기 운동 과정(S33) 중에 심박수 110 내지 120 회/min(HR1) 사이에서 측정자의 심박수를 안정화시키고, 심박수가 안정화되었을 경우 안정화된 심박수 범위에서 제1 부하량(w1)을 측정하는 과정(S34)으로 이루어진다.
상기 안정상태 심박수의 최대량(HRmax)과 최소량(HRmin)의 차이값(ΔRR1) 및 측정자의 스트레스 지수(SI1)를 포함하는 체력 정보는 제어부(160)를 통해 산출된다.
다시 말하면, 상기 ΔRR1 및 SI1 등을 계산하고, 이 계산값에 의해 별도로 준 비되는 등급에 따른 최소 부하량을 설정하게 되고, 측정자는 일정한 속도로 부하를 점차 높여가면서 운동하게 된다. 그리고, 심박수(HR1) 범위 110 내지 120 회/min 사이에서 약 1분간 안정화된 상태에서의 제1 부하량(w1)을 측정하게 된다.
한편, 상기 제2 부하량 측정과정(S40)은 부하 재설정에 따른 일정 속도 운동에 의한 심박수 150 내지 160 회/min(HR2) 사이에서의 제2 부하량(w2)을 측정하는 과정이다.
이러한 제2 부하량 측정과정(S40)을 좀더 상세히 설명하면, 상기 제1 부하량 측정과정(S30)을 통해 측정되는 제1 부하량(w1)에서의 심박수 최대량(HRmax)과 최소량(HRmin)의 차이(ΔRR2) 및 측정자의 스트레스 지수(SI2) 등을 산출하는 과정(S41)과, 상기 과정(S41)을 통해 얻은 결과에 의한 측정자의 운동 능력에 맞는 최대 부하량을 설정하는 과정(S42)과, 상기 최대 부하량을 기준으로 점진적으로 부하량을 낮추며 운동하고, 심박수 90회/min 되었을 경우 점진적으로 부하량을 다시 높임과 동시에 일정한 속도로 측정자가 운동하는 과정(S43), 및 상기 운동 과정 중에 심박수 150 내지 160 회/min(HR2) 사이에서 측정자의 심박수를 안정화시키고, 심박수가 안정화되었을 경우 안정화된 심박수 범위에서 제2 부하량(w2)을 측정하는 과정(S44)으로 이루어진다.
다시 말하면, 상기 제1 부하량(w1)에 따른 ΔRR2 및 SI2 등을 계산하고, 이 계산값에 의해 별도로 준비되는 등급에 따른 최대 부하량을 설정하게 되고, 측정자 는 부하를 점차 낮추며 운동하다가 심박수 90 회/min 되었을 경우에 다시 일정한 속도로 부하를 점차 높여가면서 운동하게 된다. 그리고, 심박수(HR2) 범위 150 내지 160 회/min 사이에서 약 1분간 안정화된 상태에서의 제2 부하량(w2)를 측정하게 된다.
상기 운동 부하량 산출과정(S50)은 상기 제1 부하량 측정과정(S30)에서의 제1 부하량(w1) 및 상기 제2 부하량 측정과정(S40)에서의 제2 부하량(w2)의 측정값을 토대로 측정자의 신체 능력에 맞는 운동 부하량(PWC)을 산출하는 과정이다.
상기 운동 부하량(PCW)은 측정자의 신체적 능력 값을 나타내며, 제1 부하량(w1), 제2 부하량(w2), 및 심박수와의 상관관계에 의한 식으로부터 도출된다. 그리고, 상기 PCW는 부하값의 단위로 나타나게 된다.
그리고, 상기 제1 계산과정(S60)은 운동 부하량(PCW)에 따라 측정자의 심박수 최대량(HRmax)과 최소량(HRmin)의 차이(ΔRR3) 및 측정자의 스트레스 지수(SI3)를 다시 계산하는 과정이다.
또한, 상기 운동레벨분류과정(S70)은 상기 운동 부하량 산출과정(S50) 및 제1 계산과정(S60)을 토대로 측정자의 적절한 운동을 위한 운동 레벨을 분류하는 과정이다.
상술한 바와 같은 과정을 통해 측정자의 체력 측정이 종료되며, 상기 운동레벨분류를 통해 측정자에게 적절한 운동 처방이 내려지게 된다.(S80)
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 생체신호 측정용 장치에 의하면, 심박수 측정을 위한 버튼부의 작동이 손을 접촉한 상태에서 이루어져, 버튼입력과 측정시작 사이의 시간 지연을 없앨 수 있는 장점이 있다.
또한, 버튼입력과 측정시작 사이의 시간 지연을 방지하기 위한 추가적인 회로를 구성하지 않아, 제품의 생산비용을 절감할 수 있다.
또한, 입력 버튼 및 선택 버튼이 4개의 버튼으로 최소화되어, 사용자로 하여금 장치의 작동 및 기능 선택을 위한 버튼 작동을 간편하게 할 수 있는 사용자 인터페이스를 구비하는 장점이 있다.
한편, 본 발명에 따른 생체신호 측정용 장치를 이용한 체력 측정 방법에 의하면, 측정자의 변화하는 심박수 관측을 통해 목표 심박수 영역에서의 부하를 측정하는 방법으로 생체신호를 측정함으로써, 측정자의 신체적 능력에 따른 적절한 운동처방을 위한 운동 레벨을 결정할 수 있게 된다.

Claims (7)

  1. 정해진 프로토콜에 의한 운동을 통해 심박수 측정을 하여 사용자의 운동 처방을 위한 체력상태를 측정하는 생체신호 측정용 장치에 있어서,
    측정패널과;
    상기 측정패널에 구비되고, 인체의 손바닥 접촉을 통해 운동 처방을 위한 심박수를 측정하는 측정부와;
    상기 측정패널에 구비되고, 측정된 심박수의 측정값 및 이 측정값을 통하여 산술되는 운동 처방을 위한 신체 능력치에 대한 수치를 포함하는 표시정보를 디스플레이하는 디스플레이부와;
    상기 측정부에 인체의 손바닥이 접촉한 상태에서 엄지 손가락 부분이 닿을 수 있는 접촉범위 내에 위치하고, 상기 생체신호 측정용 장치를 작동하기 위한 버튼부; 및
    상기 측정부에 의해 측정된 인체의 심박수 측정값을 통하여 운동 처방을 위한 신체 능력치를 산출하고, 이 신체 능력치에 의해 운동 처방에 따른 레벨 값을 분류/도출하는 제어부로 구성되는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정용 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 측정부는 손잡이 케이스와; 상기 손잡이 케이스 내부에 구비되고, 외부 에서 가해지는 손바닥의 압력에 의해 심박수가 측정되는 막대형 접촉전극; 및 상기 막대형 접촉전극의 상부에 접촉하고, 상기 막대형 접촉전극 상에 외부에서 가해지는 손바닥의 압력을 전달하는 탄성부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정용 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 버튼부의 접촉범위는 상기 측정패널의 일측 수직면을 기준으로 내측으로 0 내지 70°의 각도 범위 및 상기 손잡이 케이스의 하단부를 기준으로 60 내지 110㎜ 이내의 거리 범위인 것을 특징으로 하는 생체신호 측정용 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 버튼부는 상기 디스플레이부 상에 표시되는 커서를 상하로 움직이거나 표시숫자를 증감시킬 수 있는 '+, -' 버튼으로 이루어진 한 쌍의 증감버튼과, 상기 증감버튼의 조작에 의한 커서의 이동에 의해 선택된 메뉴를 지정하거나 저장할 수 있는 엔터버튼, 및 상기 엔터버튼에 의해 지정되거나 저장된 메뉴를 취소할 수 있는 취소버튼을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정용 장치.
  5. 생체신호 측정용 장치가 구비된 헬스용 사이클을 이용하여 측정자의 생체신호를 측정하고, 이 생체신호를 토대로 운동 처방을 위한 생체신호 측정 방법에 있어서,
    측정자의 나이, 성별 및 체중 등을 포함하는 측정자 정보를 입력하는 정보입력과정과;
    측정자의 운동 전 상태의 심박수를 측정하는 안정상태 심박수 측정과정과;
    부하 설정에 따른 일정 속도 운동에 의한 심박수 110 내지 120 회/min(HR1) 사이에서의 제1 부하량(w1)을 측정하는 제1 부하량 측정과정과;
    부하 재설정에 따른 일정 속도 운동에 의한 심박수 150 내지 160 회/min(HR2) 사이에서의 제2 부하량(w2)을 측정하는 제2 부하량 측정과정과;
    상기 제1 부하량 측정과정에서의 제1 부하량(w1) 및 상기 제2 부하량 측정과정에서의 제2 부하량(w2)의 측정값을 토대로 측정자의 신체 능력에 맞는 운동 부하량(PWC)을 산출하는 운동 부하량 산출과정과;
    상기 운동 부하량에 따른 측정자의 심박수 최대량과 최소량의 차이(ΔRR3) 및 스트레스 지수(SI3) 등을 산출하는 제1 계산과정; 및
    상기 운동 부하량 산출과정 및 제1 계산과정을 토대로 측정자의 운동을 위한 운동 레벨을 분류하고, 상기 운동 레벨에 따른 운동 처방이 이루어지는 운동레벨분류과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 체력 측정 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 제1 부하량 측정과정은
    상기 안정상태 심박수 측정과정을 통해 얻은 심박수에 의한 안정상태 심박수의 최대량과 최소량의 차이(ΔRR1) 및 측정자의 스트레스 지수(SI1)를 산출하는 과정과;
    상기 산출된 심박수의 최대량과 최소량의 차이(ΔRR1) 및 측정자의 스트레스 지수(SI1)에 의해 측정자의 운동 능력에 맞는 최소 부하량을 설정하는 과정과;
    상기 최소 부하량을 기준으로 점진적으로 부하량을 높임과 동시에 일정한 속도로 측정자가 운동하는 중에, 심박수 110 내지 120 회/min(HR1) 사이에서 측정자의 심박수가 안정화되었을 경우 안정화된 심박수 범위에서 제1 부하량(w1)을 측정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 체력 측정 방법.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 제2 부하량 측정과정은
    상기 제1 부하량(w1)에서의 심박수 최대량과 최소량의 차이(ΔRR2) 및 측정자의 스트레스 지수(SI2)를 산출하는 과정과;
    상기 산출된 심박수 최대량과 최소량의 차이(ΔRR2) 및 측정자의 스트레스 지수(SI2)에 의해 측정자의 운동 능력에 맞는 최대 부하량을 설정하는 과정과;
    상기 최대 부하량을 기준으로 점진적으로 부하량을 낮추다가 심박수 90회/min 되었을 경우 점진적으로 부하량을 다시 높이면서 측정자가 일정한 속도로 운동하도록 하는 중에, 심박수가 150 내지 160 회/min(HR2) 사이에서 안정화되면 상기 심박수 범위에서 제2 부하량(w2)을 측정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 체력 측정 방법.
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