KR100951676B1

KR100951676B1 - 운동부하량 측정장치

Info

Publication number: KR100951676B1
Application number: KR1020070116466A
Authority: KR
Inventors: 도시히토 가츠무라; 료타로 기메; 히카루 스즈키; 유타카 요코야마; 가츠미 오카자키; 유키오 치토세; 류 와타나베
Original assignee: 가부시키가이샤 아스템
Priority date: 2007-07-13
Filing date: 2007-11-15
Publication date: 2010-04-07
Also published as: KR20090007197A; CN101342076A; TW200901936A; US20090018405A1; JP4077024B1; JP2009018092A

Abstract

본 발명은 운동시의 대사상태를 측정할 수 있는 운동부하량 측정장치를 제공하는 것이다.

2개의 파장의 근적외광을 출력하는 발광부(111)와, 근적외광의 강도를 검출하는 발광부로부터의 거리가 다른 2개의 수광부(112-1, 112-2)를 구비한 피측정자의 근조직 중의 헤모글로빈 농도를 검출하는 헤모글로빈 검출부(11)와, 발광부(121)와 수광부(122)를 가지고 피측정자의 심박수를 검출하는 심박 검출부(12)와, 주장치(13)로 이루어지는 운동 부하량 측정장치(1)로서, 주장치(13)는, 대사 우위도를 연산하는 연산처리부(131)와, 대사 우위도 등을 표시하는 표시부(132)와, 연산식, 피측정자의 프로파일 데이터 등을 기억하는 기억부(133)와, 데이터를 입력하는 입력부(134)와, 지질 대사보다 당대사가 우위가 된 상태를 일정시간 계속하였을 때에 경보를 발생하는 경보부(135)를 가지고, 산소화 및 탈산소화 헤모글로빈 농도와 심박수 및 피측정자의 체중과 연령으로부터 운동시의 대사 우위도를 연산한다.

Description

운동부하량 측정장치{EXERCISE LOAD AMOUNT MEASURING DEVICE}

본 발명은 심박수와 근조직 중의 산소화 헤모글로빈 농도와 탈산소화 헤모글로빈 농도를 사용하여, 운동시의 대사상태를 계측하는 운동부하량 측정장치에 관한 것이다.

시즈오카대학의 니와야마 마사츠구 조교수의 논문에 의하면, 2개의 파장의 LED와, LED로부터의 거리가 다른 2개의 PD를 설치하여, 근조직 중을 투과한 투과광의 강도에 의하여 근조직 중의 산소화에 헤모글로빈 농도와 탈산소화 헤모글로빈 농도를 측정하는 것이 가능한 것, 측정 정밀도에 영향을 주는 측정부분의 지방층의 영향을 보정하는 것이 가능한 것이 보고되어 있다.

또, 시즈오카대학의 니와야마 마사츠구 조교수는, 공간분해 NIRS를 이용한 근조직 산소농도 계측에 있어서의 오차요인과 그 보정법으로서, 근조직의 산소농도 계측에 있어서의 여러가지의 오차요인을 논리적, 실험적으로 분석한 결과, 정량화에는 지방층 두께와 근조직의 산란계수의 영향이 주된 오차요인인 것이 나타난 것, 헤모글로빈 농도의 절대량에 관해서는 지방층 두께와 근육의 산란계수가 크게 영향하는 것, 이것에 대하여, 혈중 산소 포화도를 구한 경우, 근육의 산란계수의 영향 은 적고, 지방층 두께의 영향의 보정에 의하여 정량성을 대폭으로 향상할 수 있는 것을 시사하고 있다(예를 들면, 비특허문헌 1 참조).

[비특허문헌 1]

「공간분해 NIRS를 이용한 근조직 산소농도 계측에 있어서의 오차요인과 그 보정법」, 맥관학 47-1, 17/20(2007), 니와야마 마사츠구 외 4명

운동시의 당대사와 지질 대사의 비율, 즉 대사 우위도, 지질 대사량, 운동부하량을 측정할 수 있는 운동 부하량 측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

건강유지를 목적으로 한 비교적 가벼운 정도의 운동시에, 운동 부하량을 피측정자에게 알리는 운동 부하량 측정장치에 있어서, 근조직 중의 산소화 헤모글로빈 농도와 탈산소화 헤모글로빈 농도의 비율과 호기가스의 호흡률에 상관이 있는 것을 이용하여, 운동시의 대사 우위도를 항시 관측하고, 장시간 계속 가능하고 또한 지질 연소효율을 높게 유지할 수 있는 운동 부하량을 검출하고, 또한 운동강도를 나타내는 심박수를 동시에 측정함으로써, 지질 대사량을 검출하여 운동 부하량과 지질 대사량을 피측정자에게 알린다.

여기서, 대사 우위도란, 운동시에 필요한 에너지를, 혈액 중의 당으로부터 받아 들일지, 체내의 지질로부터 받아 들일지의 비율로서, 대사 우위도로부터 얻어지는 지질 대사 비율과 소비 칼로리와 지질 대사 속도의 관계는, 하기 수학식 (1)로 나타낸다.

지질 대사 속도 = 소비 칼로리 × 지질 대사 비율

본 발명에 의하면, 건강유지를 목적으로 한 비교적 가벼운 정도의 운동시에, 근조직 중의 헤모글로빈 농도와 호기가스의 호흡률에 상관이 있는 것을 이용하여, 운동시의 대사 우위도를 항시 관측하여, 장시간 계속 가능하고 또한 지질 대사 효율을 높게 유지할 수 있는 운동 부하량을 검출하고, 또한 운동강도를 나타내는 심박수를 동시에 측정함으로써 운동에 의한 지질 대사량을 검출하여, 운동부하량과 지질 대사량을 피측정자에게 알릴 수 있다.

이하, 본 발명에 관한 운동 부하량 측정장치의 구성을, 도 1을 이용하여 설명한다. 운동 부하량 측정장치(1)는, 광학적으로 근조직 중의 헤모글로빈 농도를 검출하는 헤모글로빈 검출부(11)와, 운동시의 심박수를 검출하는 심박 검출부(12)와, 헤모글로빈 농도 및 심박수 및 지방층 두께 데이터를 이용하여 운동 개시부터의 지질 대사량 및 운동 부하량을 연산하여 표시하는 주장치(13)로 구성된다. 헤모글로빈 검출부(11)와 주장치(13) 및 심박 검출부(12)와 주장치(13)는, 서로 케이블(15)로 접속된다.

헤모글로빈 검출부(11)는, 근조직 중의 산소화 헤모글로빈 농도와 탈산소화 헤모글로빈 농도를 연산하는 데 필요한 광학적방법에 의하여 근조직의 광학적 데이터를 취득하는 센서이다.

헤모글로빈 검출부(11)는, 피측정자의 주동근(이 경우, 넓적다리)의 근조직 내에서의 산소화 헤모글로빈 농도 및 탈산소화 헤모글로빈 농도의 연산에 필요한 근조직 중의 광흡수를 판독하는 광학적 측정기이고, 다른 2 파장(예를 들면, 770 nm, 830 nm)의 근적외광을 주동근을 향하여 발광하는 예는 2개의 LED(발광 다이오 드)소자로 이루어지는 발광부(111)와, 발광부(111)로부터 각각 다른 거리를 두고 배치되어 발광부(111)로부터의 근적외광을 수광하는, 예를 들면 PD(포토 다이오드)로 이루어지는 제 1 수광부(112-1) 및 제 2 수광부(112-2)를 가지고 있다. 발광부(111)로부터 파장 770 nm과 830 nm의 광을 순서대로 주동근이 있는 부위(넓적다리)의 표면에 조사하여, 지방조직과 근조직을 투과하여 2개의 수광부(112-1, 112-2)에서 검출한 광량의 데이터(데이터수 4)를 주장치(13)에 송출한다. 각각의 수광부(112-1, 112-2)에서 검출한 광량은, 발광부(111)와 수광부(112-1, 112-2)의 거리에 따라 다르다. 즉, 발광부(111)로부터 가까운 위치에 있는 제 1 수광부(112-1)에는 근조직보다 표면에 있는 지방조직만을 통과한 광이 많이 도달한다. 또 발광부(111)로부터 떨어진 위치에 있는 제 2 수광부(112-2)에는 지방조직 및 근조직의 양쪽을 통과한 광이 많이 도달한다. 근조직 중의 산소화 헤모글로빈과 탈산소화 헤모글로빈의 광의 흡수특성은, 각각 파장을 파라미터로 하여 달라 있기 때문에 수광부마다 수광한 파장마다의 광의 강도를 검출하여, 그것들의 광강도 데이터를 예를 들면 공간분해법 등의 방법을 이용하여 연산처리함으로써, 근조직 중의 산소화헤모글로빈과 탈산소화 헤모글로빈의 농도를 각각 검출할 수 있다. 근조직 중의 산소화 헤모글로빈 농도와 탈산소화 헤모글로빈 농도는, 운동의 상태를 나타내는 지표가 된다.

심박 검출부(12)는, 심박수의 연산에 필요한 동맥의 광흡수를 판독하는 광학적 측정기이고, 동맥에 잘 흡수되는 파장의 광을 발광하는 예를 들면 LED로 이루어지는 발광부(121)와, 그것에 대향하여 배치되는 예를 들면 PD로 이루어지는 수광 부(122)로 구성되고, 예를 들면 빨래집게와 같은 형상의 클립의 2개의 선단부에 발광부(121)와 수광부(122)를 대향하여 배치한다. 예를 들면 귓불을 집어 수광부(122)가 검출하는 광량은 혈류의 맥동에 의하여 변화된다. 심박 검출부(12)는 혈액의 맥동에 의하여 변화되는 수광부(122)에서 검출한 광량의 데이터(데이터수 1)를 주장치(13)에 송출한다.

주장치(13)는, 헤모글로빈 검출부(11)로부터의 광강도 데이터에 의거하여 얻은 산소화 헤모글로빈 농도와 탈산소화 헤모글로빈 농도에 관한 데이터와, 심박 검출부(12)로부터의 광강도 데이터에 의거하여 얻은 심박에 관한 데이터와, 외부로부터 입력되는 헤모글로빈 검출부위의 지방층 두께 데이터 및 체중과 연령 등의 피측정자의 프로파일 데이터(개체 데이터)로부터 지질 대사량과 운동 부하량과 심박수및 대사 우위도를 연산하여, 그 결과를 표시부에 표시하는 연산처리 표시장치이다. 주장치(13)는, 연산처리부(131)와, 표시부(132)와, 기억부(133)와, 입력부(134)와, 경보부(135)와, 전원(136)을 가지고 구성된다. 주장치(13)에는 이 외에 전원 스위치, 데이터의 입력키, 세트 키 등이 설치된다.

연산처리부(131)는 헤모글로빈 검출부(11)로부터의 광강도 데이터와 지방층두께 데이터를 이용하여 근조직 중의 산소화 헤모글로빈 농도 및 탈산소화 헤모글로빈 농도 데이터를 연산하여 취득하고, 심박 검지부(12)로부터의 광강도 데이터를 이용하여 심박수를 연산하여 취득하고, 산소화 헤모글로빈 농도와 탈산소화 헤모글로빈 농도의 데이터와, 심박수 데이터와, 체중과 연령 등의 개인 데이터 등을 이용하여, 운동 중의 지질 대사량과 운동 부하량과 심박수 및 대사 우위도를 연산하여 취득하는 수단이다. 운동 중의 대사 우위도를 취득함으로써, 피측정자는 지질 대사의 우위를 유지하기 위하여 운동 부하를 지나치게 걸지 않도록 운동량을 조정하여 운동을 계속한다. 운동 부하가 과대해지고, 지질 대사보다 당대사가 우위가 된 상태를 일정 시간 계속하였을 때에는 연산처리부(131)는 경보부(135)로부터 경보를 발하도록 작용한다.

소비 칼로리는, 심박수 데이터 및 피측정자의 체중 데이터와 연령 데이터로부터 얻어진다. 대사 우위도 및 지질 대사비율은 산소화 헤모글로빈 농도와 탈산소화 헤모글로빈 농도로부터 얻어진다. 따라서 상기 수학식 (1)로 나타내는 지질 대사속도는, 심박수 데이터 및 체중 데이터와 연령 데이터와 산소화 헤모글로빈 농도 및 탈산소화 헤모글로빈 농도로부터 얻을 수 있다.

표시부(132)는, 액정 표시장치(LCD)로 이루어지는 표시장치를 가지고 있고, 연산결과인 지질 대사량과 운동 부하량과 심박수 및 대사 우위도 등의 대사상태, 데이터 입력시의 연월일, 시각, 연령, 성별, 지방층 두께, 체중 등의 개인 프로파일의 데이터를 표시하는 수단이다.

기억부(133)는, 상기한 연산 등에 사용하는 각종 연산식이나, 입력 데이터, 연산처리한 결과 등을 저장하는 수단이다.

입력부(134)는, 지방층 두께 데이터, 연령, 성별, 체중 등의 외부로부터의 개인 프로파일에 관한 각종 데이터 등을 입력하는 수단이다.

경보부(135)는, 지질 대사보다 당대사가 우위가 된 상태를 일정시간 계속하였을 때에 경보음을 발하여 피측정자에게 통지하는 수단이고, 예를 들면 스피커로 구성된다.

전원(136)은, 건전지 등의 1차 전지 또는 2차 전지로 구성되고, 주장치(13)를 동작시키는 전원이며, 또한 헤모글로빈 검출부(11) 및 심박 검출부(12)에 동작전력을 공급하는 수단이다.

주장치(13)의 표면의 형상 및 표시부(132)의 구성예를, 도 2를 이용하여 설명한다. 주장치(13)의 표면에는 표시부(132)와, 데이터 입력키(1341)와, 세트키 (1342)와, 전원 스위치(1361)가 설치된다.

표시부(LCD)(132)에는, 전원전지의 잔량을 나타내는 전지잔량 표시(1321), 경보음량을 표시하는 경보음량 표시(1322), 각종 데이터 입력시의 기능을 표시 선택하는 입력 표시(1323), 산소화 헤모글로빈 및 탈산소화 헤모글로빈의 양으로부터 추정할 수 있는 운동 부하량을 표시하는 운동 부하량 표시(1324), 대사 우위도를 화살표로 나타내는 대사 우위도 표시(1325), 운동 중(측정 중)인 것을 표시하는 운동 중 표시(1326), 심박을 음성으로 출력하는 상태를 선택한 것을 표시하는 심박음성 표시(1327), 연월일, 시각, 운동시간 등을 표시하는 시간표시(1328), 데이터 입력시의 수치나 지질 대사량 등을 표시하는 수치 표시(1329) 등이 설치된다. 이들 표시는, 필요에 따라 선택 설정된다.

본 발명에 관한 운동 부하량 측정장치(1)의 사용형태를 설명한다. 먼저 헤모글로빈 검출부(11)를 넓적다리(바깥쪽 넓은 근육)에 접촉시켜 서포터나 붕대 등으로 고정한다. 또한 주장치(13)를 허리 벨트부에, 심박 검출부(12)를 귓불에 각각 장착하여 헤모글로빈 검출부(11) 및 심박 검출부(12)를, 주장치(13)에 케이 블(15)로 접속한다.

전원 스위치(1361)를 온으로 하여 전원을 넣는다. 데이터관리에 필요한 항목과, 지방층 두께를 포함하는 피측정자의 프로파일(연령, 성별, 체중)을 데이터 입력키(1341)를 조작하여 입력한다. 그 후, 주장치(13)의 세트 버튼(1342)을 조작하여 운동 개시전에 일정시간 안정상태의 근조직 중의 산소화 헤모글로빈 농도와 탈산소화 헤모글로빈 농도 및 심박수의 데이터를 취득하여 연산처리하고, 주장치(13)의 기억부(133)에 기록한다. 일정시간 경과하면 운동 중 표시(1326)가 점등하여고, 수치 표시(1329)에 0.0 g이 세트되어 계측을 개시한다. 피측정자가 측정을 개시하면, 대사 우위도 표시(1325)에 대사 우위도를 표시한다. 대사 우위도 표시(1325)는 9단계로 표시되고, 화살표가 위쪽을 가리키면 지질 대사우위, 아래쪽을 가리키면 당대사 우위를 의미한다.

운동 중, 주장치(13)의 표시부(132)에는, 대사 우위도의 지표인 운동 개시부터의 지질 대사량, 운동 부하량이 항시 표시된다.

피측정자는, 지질 대사의 우위를 유지하기 위하여 운동부하가 과대해지지 않도록 조정하고, 운동을 계속한다. 지질 대사보다 당대사가 우위가 된 상태를 일정시간 계속하였을 때에는 주장치(13)의 알람이 울려, 피측정자에게 경고한다.

각 부 사이의 신호의 주고 받음을 설명한다. 주장치(13)로부터 헤모글로빈검출부(11)에는 제어신호와 전원전압이 공급된다. 헤모글로빈 검출부(11)로부터 주장치(13)에는 발광부(111)에 의하여 조사된 광 중, 지방조직 및 근조직을 투과하여 2개의 수광부(112-1, 112-2)에 검출된 광량을 나타내는 전압값(데이터수 : 2 파 장 × 2개소 = 4)이 보내진다. 주장치(13)로부터 심박 검출부(12)에는 제어신호와 전원전압이 공급된다. 심박 검출부(12)로부터 주장치(13)에는 발광부(121)에 의하여 조사된 광 중, 귓불을 투과하여 대향하여 배치된 수광부(122)에 검출된 광량을 나타내는 전압값(데이터수 : 1)이 송신된다.

연산처리부(131)는, 외부로부터 입력된 지방층 두께 및 체중과 연령의 데이터와, 헤모글로빈 검출부의 수광부(112-1, 112-2) 및 심박 검출부(12)의 수광부(122)가 판독한 전압값의 데이터 등을 이용하여 지질 대사량과 운동 부하량을 연산하여, 연산결과를 표시부(132)에 출력한다.

본 발명에서의 연산원리를 이하에 설명한다. 일반적으로 운동에 필요한 에너지는, 당대사와 지질 대사의 양쪽에 의하여 공급된다. 이 때, 장시간 계속이 곤란한 운동상태에서는 당대사의 비율이 커진다. 반대로 장시간 계속 가능한 운동상태에서는 지질 대사의 비율이 커진다.

운동의 부하를 크게 하면, 소비 칼로리(대사량 전체)가 커지기는 하나, 피로때문에 계속해서 운동할 수 없고, 결과적으로 지방을 많이 연소시킬 수는 없다. 반대로 운동의 부하가 너무 작으면, 지질 대사가 우수해져 효율은 좋으나, 처음부터 소비 칼로리 그 자체가 작아지고, 결과적으로 지방을 많이 연소시킬 수는 없다.

운동강도를 일정한 비율로 크게 하여 가면, 지질 대사우위로부터 당대사 우위의 방향으로 크게 변환되는 포인트가 있는 것이 알려져 있다. 이 포인트 부근에서 운동하는 것이, 가장 효율좋게 지방을 많이 연소시키는 운동이라 할 수 있다.

대사상태와 호기가스의 관계를 설명한다. 생체의 대사상태는 호기가스로부 터 구해진다. 생리학 교과서「트레이닝 생리학, 제1판」(하가 슈코, 오노 히데키 공저, 주식회사 교린서원, 2003년 1월 20일 발행)에서는, 하기 수학식 (2)로 나타내는 호기 중 배출되는 이산화탄소와 섭취되는 산소의 비율(호흡률)로부터 대사상태를 정의하고 있다.

호흡률 = 호기 중의 배출 이산화탄소량 / 섭취 산소량

이 호흡률이, 당대사와 지질 대사의 비율, 즉 대사 우위도를 나타내고 있다. 상기 호흡률은, 안정시는 0.85, 당대사 우위에서는 0.85 ∼ 1.00, 지질 대사 우위에서는 0.71 ∼ 0.85인 것을 호기가스분석으로부터 얻어져 있다.

그리고, 호흡률은 산소화 헤모글로빈 농도와 탈산소화 헤모글로빈 농도와 강한 상관을 가지고 있는 것이 실험적으로 알고 있다.

즉, 산소화 헤모글로빈 농도와 탈산소화 헤모글로빈 농도의 관계로부터 호흡률, 즉 대사 우위도를 얻을 수 있다.

소비되는 에너지로부터 지질 대사량을 구하기 위해서는 호흡률로부터 당대사와 지질 대사의 대사비율을 구하여, 지질 대사 비율에 상당하는 소비 에너지를 지방량으로 환산함으로써 지방 연소량이 구해진다. 구체적으로는 피측정자(운동자)의 체중과 연령과 운동 중의 심박수로부터 소비 칼로리를 구할 수 있고, 그 소비 에너지의 대사 비율을 헤모글로빈 농도의 비율로부터 구할 수 있기 때문에, 운동자의 지방 연소량을 산출할 수 있다.

실험에서는 유산소 운동시의 지질 대사의 비율이 성차에 따라 변화하는 것이 알려져 있기 때문에, 성차도 지방 연소량의 산출에 이용할 수 있다.

이들 연산식은, 주장치(13)의 기억부(133)에 저장되고, 연산처리는 연산처리부(131)에서 행한다.

상기한 실시예에서는 헤모글로빈 검출부(11)에서 취득한 근조직을 통과한 광강도 데이터와 지방층 두께 데이터를 이용하여 산소화 헤모글로빈 농도 및 탈산소화 헤모글로빈 농도의 데이터를 취득하였으나, 지방층 두께 데이터는 지방층의 존재에 의한 영향을 적게 하여 측정 정밀도를 향상시키기 위하여 이용하고 있고, 측정 정밀도를 허용할 수 있는 범위이면 지방층 두께의 데이터를 이용할 필요는 없고, 헤모글로빈 검출부(11)에서 검출한 광강도 데이터만을 이용하여 연산처리하면 좋다. 이 경우, 연산처리부(131)에서 행하는 연산은, 헤모글로빈 검출부(11)에서 검출한 광강도 데이터만을 이용하여 행하면 좋다.

본 발명의 형태는, 피측정자의 혈액 중의 헤모글로빈을 검출하는 헤모글로빈검출부(11)와, 피측정자의 심박수를 검출하는 심박 검출부(12)와, 산소화 헤모글로빈 농도와 탈산소화 헤모글로빈 농도를 이용하여 운동시의 대사 우위도를 연산하는 주장치(13)로 이루어지는 운동 부하량 측정장치(1)이고, 상기 헤모글로빈 검출부(11)는 2개의 파장의 근적외광을 출력하는 발광부(111)와, 피측정자의 지방조직 및 근조직을 거쳐 투과한 상기 근적외광의 강도를 검출하는 상기 발광부(111)로부터의 거리가 다른 2개의 수광부(112-1, 112-2)를 구비하고 있고, 상기 심박 검출부(12)는 혈액 중을 투과하는 파장의 근적외광을 발광하는 발광부(121)와 혈액 중을 투과한 상기 근적외광을 수광하는 수광부(122)를 가지고, 상기 주장치(13)는 헤 모글로빈 검출부(11)에서 검출한 데이터와 지방 두께에 의거하여 산소화 헤모글로빈 농도와 탈산소화 헤모글로빈 농도를 얻어, 이 산소화 헤모글로빈 농도 및 탈산소화 헤모글로빈 농도와 심박수 및 피측정자의 체중과 연령으로부터 대사 우위도를 연산한다.

또한 본 발명은 상기 운동 부하량 측정장치(1)의 헤모글로빈 검출부(11)의 발광부(111)는, 770 nm와 830 nm의 근적외광을 발광하는 수단이다.

또, 본 발명은 상기 운동 부하량 측정장치(1)에서, 상기 주장치(13)는 대사 우위도 등을 연산하는 연산처리부(131)와, 대사 우위도 등을 표시하는 표시부(132)와, 연산식, 피측정자의 프로파일 데이터 등을 기억하는 기억부(133)와, 피측정자의 프로파일 데이터 등을 입력하는 입력부(134)와, 지질 대사보다 당대사가 우위가 된 상태를 일정시간 계속하였을 때에 경보를 발생하는 경보부(135)를 가진다.

본 발명의 운동 부하량 측정장치는, 피측정자의 근조직 중의 산소화 헤모글로빈 농도와 탈산소화 헤모글로빈 농도를 연산하는 데 필요한 상기 근조직을 투과한 광강도 데이터를 계측하는 헤모글로빈 계측수단과, 피측정자의 심박수를 연산하는 데 필요한 데이터를 취득하는 심박수 계측수단과, 피측정자의 체중과 연령의 입력수단을 구비하고, 상기 광강도 데이터로부터 산소화 헤모글로빈 농도와 탈산소화헤모글로빈 농도를 연산하고 이 산소화 헤모글로빈 농도와 탈산소화 헤모글로빈 농도와 심박수와 체중과 연령으로부터 운동시의 부하량 또는 대사 우위도 또는 지질 대사 속도 또는 지질 대사량을 연산하는 주장치를 구비하였다.

또, 본 발명은 상기 운동 부하량 측정장치에 있어서, 상기 헤모글로빈 계측 수단은, 2개의 파장의 근적외광을 출력하는 발광부와, 피측정자의 지방조직 및 근조직을 거쳐 투과한 상기 근적외광의 강도를 검출하는 상기 발광부로부터의 거리가 다른 2개의 수광부를 가지고, 상기 심박수 계측수단은, 혈액 중을 투과하는 파장의 근적외광을 발광하는 발광부와 혈액 중을 투과한 상기 근적외광을 수광하는 수광부를 가지고, 상기 주장치는 상기 헤모글로빈 계측수단과 상기 근조직 사이의 지방층두께의 입력수단을 가지고, 헤모글로빈 계측수단으로 계측한 헤모글로빈 농도 데이터와 지방층 두께에 의거하여, 산소화 헤모글로빈 농도와 탈산소화 헤모글로빈 농도를 얻어, 이 산소화 헤모글로빈 농도 및 탈산소화 헤모글로빈 농도와 심박수 및 피측정자의 체중과 연령으로부터 지질 대사 속도를 연산한다.

또한, 본 발명은 상기 운동 부하량 측정장치에 있어서, 상기 주장치는 헤모글로빈 농도 데이터와 지방층 두께에 의거하여, 산소화 헤모글로빈 농도와 탈산소화 헤모글로빈 농도를 연산함과 동시에 당대사와 지질 대사의 비율, 즉 대사 우위도를 연산하는 연산처리부와, 상기 대사 우위도 등을 표시하는 표시부와, 연산식, 피측정자의 프로파일 데이터 등을 기억하는 기억부와, 피측정자의 프로파일 데이터등을 입력하는 입력부와, 당대사가 지질 대사를 상회한 상태가 일정시간 계속되었을 때에 경보를 발생하는 경보부를 가진다.

또, 아주 가벼운 정도의 운동상태의 경우, 헤모글로빈 검출부(11)의 발광부(111)와 수광부(112)는 심박수 검출부(12)의 발광부(121)와 수광부(122)로서도 기능을 가질 수 있는 것을 실험적으로 알고 있다. 따라서 상기한 실시예에서는 심박수를 검출하는 심박 검출부(12)에 의하여 심박수를 검출하고 있으나, 헤모글로빈 검출부(11)에서 검출한 광강도 데이터를 이용하여 심박수를 연산할 수 있다. 이 경우는 헤모글로빈 검출부(11) 또는 심박 검출부(12)이 양쪽의 기능을 겸비하게 된다.

또한 상기한 실시예에서는 심박 검출부(12)로 하여금 귓불에서 심박을 검출하는 발광부(121)와 수광부(122)를 가지는 광학적 심박 검출수단을 사용하였으나, 심박 검출부(12)에 사용하는 심박 검출수단으로서는 근적외선을 사용하는 앞팔부의 맥동을 항시 검출하는 손목시계 타입의 심박 검출수단, 손목시계 타입이나 손끝을 측정부에 댄 것만으로 측정하는 타입, 가슴에 댄 가슴벨트로 심근이 수축할 때에 발생하는 생체전류를 해석하는 방법을 사용하는 수단, 등 여러가지 측정수단이 있다. 본 발명은 취급의 용이함이나 장착감 등을 감안하여, 이들 심박 검출수단을 사용하는 것도 가능하다.

이상의 설명에서는 주장치(13)를 피측정자의 허리벨트부에 설치하는 구조로 하였으나, 트레드 밀이나 에르고미터 등의 트레이닝 머신에 본 발명을 적용하는 경우에는 주장치(13)를 트레이닝 머신의 모니터 부분 등에 조립할 수 있다. 이 경우, 헤모글로빈 검출부(11) 및 심박 검출부(12)에 전지와 무선통신부를 설치하고, 주장치(13)에 무선통신부를 설치함으로써 주장치(13)와의 사이를 무선으로 접속하여 케이블을 없앨 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 운동 부하량 측정장치의 구성을 설명하는 도,

도 2는 본 발명에 관한 운동 부하량 측정장치의 주장치의 표면형상을 설명하는 도면이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 운동 부하량 측정장치 11 : 헤모글로빈 검출부

111 : 발광부 112 : 수광부

12 : 심박 검출부 121 : 발광부

122 : 수광부 13 : 주장치

131 : 연산처리부 132 : 표시부

1321 : 전지잔량 표시 1322 : 경보음량 표시

1323 : 입력표시 1324 : 운동 부하량 표시

1325 : 대사 우위도 표시 1326 : 운동 중 표시

1327 : 심박 음성표시 1328 : 시간표시

1329 : 수치표시 133 : 기억부

134 : 입력부 1341 : 데이터 입력키

1342 : 세트키 135 : 경보부

136 : 전원 1361 : 전원 스위치

15 : 케이블

Claims

피측정자의 근조직 중의 산소화 헤모글로빈 농도와 탈산소화 헤모글로빈 농도를 연산하는 데 필요한 상기 근조직을 투과한 광강도 데이터를 계측하는 헤모글로빈 계측수단과,

피측정자의 심박수를 연산하는 데 필요한 데이터를 취득하는 심박수 계측수단과,

피측정자의 체중과 연령의 입력수단을 구비하고, 상기 광강도 데이터로부터 산소화 헤모글로빈 농도와 탈산소화 헤모글로빈 농도를 연산하여, 상기 산소화 헤모글로빈 농도와 탈산소화 헤모글로빈 농도와 심박수와 체중과 연령으로부터 운동시의 부하량 또는 대사 우위도 또는 지질 대사 속도 또는 지질 대사량을 연산하는 주장치를 구비하며,

상기 헤모글로빈 계측수단은, 2개의 파장의 근적외광을 출력하는 발광부와, 피측정자의 지방조직 및 근조직을 거쳐 투과한 상기 근적외광의 강도를 검출하는 상기 발광부로부터의 거리가 다른 2개의 수광부를 가지고,

상기 주장치는, 상기 헤모글로빈 계측수단과 상기 근조직 사이의 지방층 두께의 입력수단을 가지고, 헤모글로빈 계측수단으로 계측한 헤모글로빈 농도 데이터와 지방층 두께에 의하여 산소화 헤모글로빈 농도와 탈산소화 헤모글로빈 농도를 얻어, 상기 산소화 헤모글로빈 농도 및 탈산소화 헤모글로빈 농도와 심박수 및 피측정자의 체중과 연령으로부터 지질 대사속도를 연산하는 수단인 것을 특징으로 하는 운동 부하량 측정장치.
제 1항에 있어서,

상기 심박수 계측수단은, 혈액 중을 투과하는 파장의 근적외광을 발광하는 발광부와 혈액 중을 투과한 상기 근적외광을 수광하는 수광부를 갖는 것을 특징으로 하는 운동 부하량 측정장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 주장치는, 헤모글로빈 농도 데이터와 지방층 두께에 의거하여, 산소화 헤모글로빈 농도와 탈산소화 헤모글로빈 농도를 연산함과 동시에 당대사와 지질 대사의 비율, 즉 대사 우위도를 연산하는 연산처리부와, 상기 대사 우위도 등을 표시하는 표시부와, 연산식, 피측정자의 프로파일 데이터 등을 기억하는 기억부와, 피측정자의 프로파일 데이터 등을 입력하는 입력부와, 당대사가 지질 대사를 상회한 상태가 일정시간 계속되었을 때에 경보를 발생하는 경보부를 가지는 것을 특징으로 하는 운동 부하량 측정장치.