KR101044883B1 - 바이오 피드백 맞춤형 운동관리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 심전도, 광용적맥파(Photo-Plethysmography, 이하 PPG라고 한다), 체온, 활동도를 운동 중에도 측정가능한 생체신호 계측 휴대용 단말부를 구비하여 운동량의 조절을 가능하게 하는 맞춤형 운동관리 시스템에 있어서, 추가적으로 상완 심전도 센서와 이어폰 심전도 센서의 사이의 전위차를 검출하여 심전도를 측정하는 심전도 검출부를 더 구비하여, 보다 정확한 생체신호를 검출가능하며 이로써 보다 효율적인 맞춤 운동량조절을 가능하게 하며, 다수의 운동기구들을 각기 사용하는 많은 사용자를 동시에 맞춤 운동관리 가능하게 하는 바이오 피드백 맞춤형 운동관리 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 맞춤형 운동관리 시스템은 이어폰 심전도 센서와 PPG 센서부를 구비하여, 심전도 신호와 PPG(광용적맥파) 신호를 검출하는 헤드셋 생체신호 검출부를 구비한 헤드셋; 상완 심전도 센서와 체온 센서부를 구비하여, 심전도 신호와 체온 신호를 검출하는 암밴드 생체신호 검출부를 구비한 암밴드; 개별운동기구에 장착되어 있으며, 상기 헤드셋 생체신호 검출부 및 암밴드 생체신호 검출부의 출력신호인 생체신호들을 수신하여 저장하는 개별운동기구모듈; 상기 개별운동기구로부터 출력된 신호를 수신하여 저장하는 운동기구별 서브서버; 상기 운동기구별 서브서버로부터 출력된 신호를 수신하여 분석하는 메인서버;를 포함하며, 상기 상완 심전도 센서와 상기 이어폰 심전도 센서는 함께 페어(pair)를 이루어 심전도를 검출하는 것을 특징으로 한다.
운동, 관리, 시스템, 모듈, 서버, 피드백, 헤드셋, 상완(上腕)

Description

바이오 피드백 맞춤형 운동관리 시스템{Exercise management system using biofeedback}
본 발명은 심전도, 광용적맥파(Photo-Plethysmography, 이하 PPG라고 한다), 체온, 활동도를 운동 중에도 측정가능한 생체신호 계측 휴대용 단말부를 구비하여 운동량의 조절을 가능하게 하는 맞춤형 운동관리 시스템에 있어서, 추가적으로 상완 심전도 센서와 이어폰 심전도 센서의 사이의 전위차를 검출하여 심전도를 측정하는 심전도 검출부를 더 구비하여, 보다 정확한 생체신호를 검출가능하며 이로써 보다 효율적인 맞춤 운동량조절을 가능하게 하며, 다수의 운동기구들을 각기 사용하는 많은 사용자를 동시에 맞춤 운동관리 가능하게 하는 바이오 피드백 맞춤형 운동관리 시스템에 관한 것이다.
최근 심장질환, 고지혈증, 비만 등의 성인병의 폭발적 증가로 인해 이를 체계적으로 예방할 수 있는 스포츠 의학의 필요성이 증가되고 있으며, 이에 따라 개인의 차이에 따른 체형관리 및 건강관리가 필요하다. 그러나 일반적으로 휘트니스 클럽의 트레이너가 주관적인 방법에 의해 사용자의 운동정도와 부하를 결정하며, 표준적인 운동량 계산으로 인해 개인의 특성이 반영되지 않아 개인의 운동 능력에 따른 차별성이 없었다. 또한 일반적으로 휘트니스 클럽 등의 운동센터에서는 운동하고자 하는 사람의 수에 비해 운동관리 전문 트레이너의 수가 적다. 따라서 운동하고자 하는 개개인에 대한 운동처방이 이루어지기 힘들다.
따라서, 사용자의 생리적 특성에 맞추어 개인 능력에 따른 운동의 차별성을 유지하고, 사용자의 상태를 객관적으로 판단하여 운동 처방을 함으로서 효율적이고 안정적인 운동을 지속할 수 있게 하는 바이오 피드백 맞춤형 운동관리 시스템이 요망된다.
그러므로, 본 발명은 사용자 각각의 생체신호를 측정하고, 측정된 각각의 생체신호에 따라 사용자의 상태를 객관적으로 나타냄과 동시에 사용자에게 적절한 운동량과 운동방법을 제시하며, 사용자의 운동데이터를 데이터 베이스화 하여 체계적으로 운동관리할 수 있도록 하는 바이오 피드백 맞춤형 운동관리 시스템을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 심전도, PPG, 체온, 활동도를 운동 중에도 측정가능한 생체신호 계측 휴대용 단말부를 구비하여 운동량의 조절을 가능하게 하는 생체신호 계측시스템에 있어서, 추가적으로 상완 심전도 센서와 이어폰 심전도 센서의 사이의 전위차를 검출하여 심전도를 측정하는 심전도 검출부를 더 구비하여, 보다 정확한 생체신호를 검출가능하며 이로써 보다 효율적인 운동량조절을 가능하게 하는 생체신호 계측 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 헤드셋과 상완착용 모듈을 통해 심전도, 광용적맥파(PPG), 체온, 활동도를 측정하여 사용자의 객관적인 상태를 보다 정밀하고 보다 정확하게 나타내는 바이오 피드백 맞춤형 운동관리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 사용자별로 운동중에 생체신호를 측정하여 사용자 개인의 운동 능력에 맞추어 운동정도를 제시하는 바이오 피드백 맞춤형 운동관리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 사용자별로 사용자의 상태를 객관적으로 파악하여 객관적인 운동처방을 제시하는 바이오 피드백 맞춤형 운동관리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 사용자의 운동 데이터를 축적하여 데이터 베이스화 함에 따라 체계적인 운동관리를 할 수 있도록 하는 바이오 피 드백 맞춤형 운동관리 시스템을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 사용자가 착용하도록 이루어지며, 생체신호를 검출하는 생체신호 계측모듈; 상기 사용자가 운동하는 개별운동기구에 장착되어 있으며, 상기 생체신호 계측모듈의 출력신호를 수신하여 저장하는 개별운동기구모듈; 상기 개별운동기구와 동일 종류의 운동기구들로부터 출력된 신호를 수신하여 저장하는 운동기구별 서브서버; 상기 운동기구별 서브서버로부터 출력된 신호를 수신하여 분석하는 메인서버;를 적어도 구비하는 맞춤형 운동관리 시스템에 있어서, 상기 생체신호 계측모듈은 좌우 중의 일측의 귀에 위치되도록 헤드셋에 장착된 심전도 전극을 구비하는 이어폰 심전도 센서부를 포함하는 헤드셋 생체신호 검출부; 다른 일측의 상완에 접촉하도록 위치된 심전도 전극을 구비하는 상완 심전도 센서부를 포함하는 생체신호 계측 단말부;를 적어도 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 상완 심전도 센서부와 상기 이어폰 심전도 센서부 함께 페어(pair)를 이루어, 상기 상완 심전도 센서부와 상기 이어폰 심전도 센서부 사이의 전위차를 검출하여 심전도를 측정하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 맞춤형 운동관리 시스템은, 이어폰 심전도 센서와 PPG 센서부를 구비하여, 심전도 신호와 PPG(광용적맥파) 신호를 검출하는 헤드셋 생체신호 검출부를 구비한 헤드셋; 상완 심전도 센서와 체온 센서부를 구비하여, 심전도 신호와 체온 신호를 검출하는 암밴 드 생체신호 검출부를 구비한 암밴드; 개별운동기구에 장착되어 있으며, 상기 헤드셋 생체신호 검출부 및 암밴드 생체신호 검출부의 출력신호인 생체신호들을 수신하여 저장하는 개별운동기구모듈; 상기 개별운동기구로부터 출력된 신호를 수신하여 저장하는 운동기구별 서브서버; 상기 운동기구별 서브서버로부터 출력된 신호를 수신하여 분석하는 메인서버;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 상완 심전도 센서와 상기 이어폰 심전도 센서는 함께 페어(pair)를 이루어 심전도를 검출하는 것을 특징으로 한다.
상기 헤드셋 생체신호 검출부는 PPG 센서부를 더 구비하여, PPG 신호를 검출하는 것을 특징으로 한다.
상기 생체신호 계측 단말부는 체온 센서부를 더 구비하여, 체온을 검출하는 것을 특징으로 한다.
상기 생체신호 계측 단말부는 가속도 센서부를 더 구비하여 활동도를 검출하는 것을 특징으로 한다.
가슴 부분에 2개의 심전도 측정 전극을 장착하여 심전도를 검출하게 하는 가슴부착형 심전도 센서부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 생체신호 계측모듈의 출력신호는 개별운동기구모듈로 무선통신을 이용하여 전송되는 것을 특징으로 한다.
상기 무선 통신은 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 적외선통신 중 하나 인 것을 특징으로 한다.
상기 개별운동기구모듈은 상기 생체신호 계측모듈의 출력신호를 분석한 결과 사용자가 최대운동 부하를 넘겼거나, 또는 생체 밸런스의 균형이 무너졌다고 판단되면, 알람신호를 생성하여 개별운동기구모듈에 구비된 알람장치을 통해 경보하거나, 또는 상기 알람신호를 생체신호 계측모듈로 전송하여, 생체신호 계측모듈의 MP3플레이부 및 헤드셋을 통해 알람을 울리게 하는 것을 특징으로 한다.
상기 메인서버는 사용자가 최대운동 부하를 넘겼는지, 혹은 생체 밸런스의 균형이 무너졌는지를 분석하여 알람신호를 생성하여, 운동기구별 서브서버를 통해 개별운동기구모듈가 수신하여 개별운동기구모듈의 알람장치를 울리게 하는 것을 특징으로 한다.
상기 메인서버는 사용자가 최대운동 부하를 넘겼는지, 혹은 생체 밸런스의 균형이 무너졌는지를 분석하여 알람신호를 생성하여, 상기 알람신호를 운동기구별 서브서버 및 개별운동기구모듈를 통해 상기 생체신호 계측모듈로 전송하고, 상기 생체신호 계측모듈에 구비된 MP3플레이부 및 헤드셋을 통해 알람을 울리게 하는 것을 특징으로 한다.
상기 운동기구별 서브서버는 운동기구 종류에 따라 하나씩 존재하여, 각 개별 운동기구에 장착된 개별운동기구모듈의 출력신호를 유선 또는 무선으로 수신하여 취합, 저장하고 메인서버로 전송하며, 또한 각 개별 운동기구를 고장여부를 관리하는 것을 특징으로 한다.
상기 메인서버는 운동기구별 서브서버에서 수신한 생체신호들을 분석하여 사용자에게 적절한 운동 방법 및 운동 처방을 수행할 수 있는 기본 자료를 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기 이어폰 심전도 센서부는 일측 귀 부분에 장착되도록 이루어지며, 상기 상완 심전도 센서부는 다른 측의 상완에 장착되도록 이루어진 것을 특징으로 한다.
PPG 센서부는 집게형으로 귓볼에 착용되도록 이루어진 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 헤드셋 및 암밴드에 장착되어 생체신호를 검출하는 생체신호 계측모듈; 상기 사용자가 운동하는 개별운동기구에 장착되어 있으며, 상기 생체신호 계측모듈의 출력신호를 수신하여 저장하는 개별운동기구모듈; 상기 개별운동기구와 동일 종류의 운동기구들로부터 출력된 신호를 수신하여 저장하는 운동기구별 서브서버; 상기 운동기구별 서브서버로부터 출력된 신호를 수신하여 분석하는 메인서버; 를 포함하는 맞춤형 운동관리 시스템에 있어서, 상기 헤드셋은 넥밴드의 양측에 귀에 장착되는 이어폰이 구비되며, 상기 이어폰 위에는 귀에 꼽아 장착하기 위한 귀 클립을 구비하는 넥밴드형 헤드셋으로서, 상기 귀 클립이 심전도 전극으로 이루어진 이어폰 심전도 센서부, 상기 이어폰에서 귓볼이 닿는 부분에 위치되며 집게형 PPG 센서로 이루어진 PPG 센서부로 이루어진 이어폰 생체신호 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 헤드셋 및 암밴드에 장착되어 생체신호를 검출하는 생체신호 계측모듈; 상기 사용자가 운동하는 개별운동기구에 장착되어 있으며, 상기 생체신호 계측모듈의 출력신호를 수신하여 저장하는 개별운동기구모듈; 상기 개별운동기구와 동일 종류의 운동기구들로부터 출력된 신호를 수신하여 저장하는 운동기구별 서브서버; 상기 운동기구별 서브서버로부터 출력된 신호를 수신하여 분석하는 메인서버; 를 포함하는 맞춤형 운동 관리 시스템에 있어서, 상기 헤드셋은 양측 귀에 각각 장착되는 이어폰이 구비되며, 상기 이어폰 위에는 귀에 꼽아 장착하기 위한 귀 클립을 구비되는 헤드셋으로서, 상기 귀 클립이 심전도 전극으로 이루어진 이어폰 심전도 센서부, 상기 이어폰에서 귓볼이 닿는 부분에 위치되며 집게형 PPG 센서로 이루어진 PPG 센서부로 이루어진 이어폰 생체신호 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 집게형 PPG 센서는 제1날개와 제2날개의 2개의 집게 날개를 구비하며,상기 제1날개는 헤드셋의 일측의 이어폰으로서, 상기 이어폰의 내측의 피부와 닿는 부분에는 상기 집게형 PPG 센서의 수광부를 구비하며, 상기 제2날개는 상기 제1날개와 힌지로 연결된 집게 여닫이 날개로서, 상기 집게 여닫이 날개에서 피부와 닿는 부분에 상기 집게형 PPG 센서의 발광부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 암밴드는 상완에 장착되도록 이루어진 생체신호 계측 단말부를 구비하며, 상기 생체신호 계측 단말부는, 상기 생체신호 계측 단말부의 후면에 위치되어 피부와 접촉되어 체온신호를 검출하도록 이루어진 체온센서부; 상기 생체신호 계측 단말부의 후면에 위치되어 피부와 접촉되어 심전도신호를 검출하도록 이루어진 상완 심전도 센서부; 상기 생체신호 계측 단말부에 구비되며, 3축 가속도 센서로 이루져 가속도 신호를 검출하는 가속도 센서부; 검출된 상기 체온신호, 상기 심전도 신호 및 상기 가속도 신호를 연산처리하여 운동평가에 필요한 생체 파라미터를 추출하는 데이터제어부; 상기 데이터 제어부의 출력을 저장하는 데이터 저장부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 암밴드는 띠모양을 이루며, 상기 암밴드는, 상기 생체신호 계측 단말부 가 삽입되어지며, 투명한 소재로 이루어져 암밴드의 앞부분에서 생체신호 계측 단말부의 상태를 확인할 수 있도록 이루어진 모듈삽입부; 상기 암밴드의 양단에 위치되며, 암밴드가 상완에 감겨진후 고정되게 벨크로부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 암밴드는 2개의 띠모양의 밴드로 이루어지며, 상기 2개의 밴드는 생체신호 계측 단말부의 양측에 있는 암밴드 연결부에 끼워서 고정하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 2개의 띠모양의 밴드의 각각은 일측에 벨크부를 구비하며, 다른 일측에는 암밴드고정 결합부를 구비하며, 상기 암밴드고정 결합부는 암수의 스넵 단추(똑딱이 단추)로 이루어되, 상기 스넵단추들 중 암수 중의 하나(예를들어 수 스넵단추)가 암밴드의 끝에 위치되며, 상기 스넵단추는, 상기 암밴드의 끝이 암밴드 연결부를 통과한 후에 암밴드 위에 위치되는 암수 중의 다른 하나의 스넵단추(예를들어 암 스넵단추)와 결합하도록 이루어지며, 상기 벨크로부는 2개의 띠모양의 밴드가 상기 암밴드고정 결합부에 고정된 다음에, 상기 암밴드가 상완에 감겨진 후 고정시키는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 사용자가 착용하도록 이루어지며, 생체신호를 검출하는 생체신호 계측모듈; 상기 사용자가 운동하는 개별운동기구에 장착되어 있으며, 상기 생체신호 계측모듈의 출력신호를 수신하여 저장하는 개별운동기구모듈; 상기 개별운동기구와 동일 종류의 운동기구들로부터 출력된 신호를 수신하여 저장하는 운동기구별 서브서버; 상기 운동기구별 서브서버로부터 출력된 신호를 수신하여 분석하는 메인서버;를 포함하는 맞춤형 운동관리 시스템의 구동방법에 있어서, 아이디 카드 또는 다른 사용자 식별 수단의 RFID를 통해 사용자를 식별하는 사용자 식별인식단계; 상기 사용자 식별인식단계에서 인식한 사용자 관련 기 저장된 운동데이터를 로드하며 확인하는 사용자 과거데이터확인단계; 상기 사용자 과거데이터확인단계에서 사용자의 기 저장된 운동데이터를 기준으로 사용자에게 운동방법을 제시하여 각 개별운동기구모듈과 생체신호 계측 모듈로 송신하는 초기 운동방법제시단계; 상기 초기 운동방법제시단계에서 제시된 운동방법에 따라 코스별 운동기구가 설정 및 작동되어 운동을 시작하게 하는 코스별 운동시작단계; 상기 코스별 운동시작단계에서 제시된 운동방법으로 개별운동기구에서 운동을 시작되면 생체신호 계측모듈에 의해 심전도, PPG, 체온, 활동도를 측정하는 생체신호 측정단계; 상기 생체신호 측정단계에서 측정된 생체신호를 사용자가 운동하고 있는 개별운동기구모듈로 송신하여, 개별운동기구모듈의 컴퓨터에 저장하는 생체신호 개별운동기구전송단계; 상기 생체신호 개별운동기구전송단계에서 수신된 생체신호를 각 개별운동기구의 서브서버로 송신하여 저장하는 생체신호 서브서버전송단계; 상기 생체신호 서브서버전송단계에서 수신된 생체신호를 메인서버로 송신하여 저장하는 생체신호 메인서버전송단계; 상기 생체신호 메인서버전송단계에서 수신된 생체신호를 이용하여 각 개별운동기구를 수행하였을 때 사용자의 운동 중 생체신호 변화를 분석하여 현재 사용자가 운동상태를 분석하며, 사용자의 운동시 최대 심박수, 적정 운동 부하, 적정운동 코스, 적정 운동 방법을 분석하는 데이터분석단계; 상기 데이터분석단계의 결과인 운동시 최대 심박수, 적정 운 동 부하, 적정 운동 코스, 적정 운동 방법에 관한 분석 데이터를 메인서버로부터 서브서버를 통해 개별운동기구모듈 및 생체신호 계측모듈에 전송하는 분석데이터 전송단계; 상기 데이터분석단계에서 분석된 데이터가 정상범위 안에 있는지 판단하는 정상범위 판단단계; 상기 정상범위 판단단계에서 분석 데이터 값이 정상범위에서 벗어났을 경우 생체신호 계측모듈의 경보알람부와 개별운동기구의 알람부에서 사용자에게 알리게 하는 경보알람단계; 상기 정상범위 판단단계에서 분석데이터 값이 정상범위에서 벗어나지 않았을 경우 운동을 계속 여부를 판단하여 운동을 계속할 시에는 상기 생체신호 측정단계로 되돌아 가게 하는 운동계속여부 판단단계;
상기 운동계속여부 판단단계에서 운동을 계속하지 않을 경우 운동기구를 제어하여 운동을 종료하게 하는 운동완료단계; 상기 운동완료단계에서 운동을 종료한 후, 사용자의 운동한 결과 및 운동시작 전에 제시된 목표를 디스플레이하여 사용자가 확인할 수 있게 하는 운동결과확인단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바이오 피드백 맞춤형 운동관리 시스템은 헤드셋과 상완착용 모듈을 통해 심전도, PPG, 체온, 활동도의 실효성 있는 데이터를 측정하여 운동시 사용자의 상태를 나타내고, 측정된 생체신호에 따라 사용자 개인의 운동능력에 알맞은 운동정도를 제시하여 개인 운동 능력에 따른 차별성을 유지할 수 있다.
또한 운동 중 사용자의 생체신호 측정에 따른 객관적인 상태를 나타냄에 따라 적절한 운동 처방을 제시한다. 적절한 운동 처방에 의해 운동을 하게 되어 최적의 운동 효과를 거둘 수 있다.
사용자의 운동데이터를 축적하여 데이터 베이스화 함에 따라 트레이너에 의한 주관적인 운동관리에서 벗어나 사용자 각각에 대해 체계적인 운동 관리를 할 수 있다.
이하 본 발명의 일 실시예에 의한 바이오 피드백 맞춤형 운동관리 시스템의 구성 및 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 바이오 피드백 맞춤형 운동관리 시스템의 전체적 구성을 개략적으로 설명하기 위한 설명도이고, 도 2는 도 1의 바이오 피드백 맞춤형 운동관리 장치의 신호전달 과정을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 1의 바이오 피드백 맞춤형 운동관리 시스템은 생체신호 계측모듈(10), 개별운동기구모듈(20), 운동기구별 서브서버(30). 메인서버(40)를 포함한다. 즉, 도 1의 바이오 피드백 맞춤형 운동관리 시스템의 각 사용자(1)는 헤드셋과 암밴드를 장착하고 운동하되, 상기 헤드셋에는 헤드셋 생체신호 검출부(125)를 구비하며, 상기 암밴드에는 암밴드 생체신호 검출부(135)가 구비되며, 사용자의 생체신호를 검출하도록 이루어지며, 여기서 헤드셋 생체신호 검출부(125)와 암밴드 생체신호 검출부(135)는 생체신호 계측모듈(10)에 포함된다. 생체신호 계측모듈(10)로부터 검출된 생체신호는 운동기구별 서브서버(30)를 통해 메인서버(40)로 전송하도록 이루어진다. 여기서 암밴드는 생체신호 계측 단말부(200)와 밴드를 구비하여 상완에 착용하도록 이루어지며, 생체신호 계측 단말부(200)에 암밴드 생체신호 검출부(135)가 포함되도록 이루어진다.
생체신호 계측모듈(10)은 헤드셋과 암(arm)밴드에 장착되어 생체신호를 검출하는 모듈로서, 사용자가 착용하여 심전도, PPG, 체온, 활동도 등의 생체신호를 측정하는 수단이다. 생체신호 계측모듈(10)은 휴대가 가능하고 몸에 착용이 용이하도록 이루어져 있으며, 운동을 하면서도 생체신호를 측정할 수 있도록 이루어져 있다. 생체신호 계측모듈(10)은 헤드셋 생체신호 검출부(125), 암밴드 생체신호 검출부(135)를 포함한다. 또한, 생체신호 계측모듈(10)는 경우에 따라서 가슴부착형 심전도 센서부(115)를 더 구비할 수 있다.
헤드셋 생체신호 검출부(125)는 헤드셋에 장착되어 생체신호를 검출하는 수단으로, PPG 센서부(140)와 이어폰 심전도 센서부(120)를 구비하고 있어, PPG 신호와 심전도 신호를 검출한다.
이어폰 심전도 센서부(120)는 암밴드 생체신호 검출부의 상완 심전도 센서부(140)와 함께 페어(pair)를 이루어 심전도를 검출한다. 이어폰 심전도 센서부(120)는 일측 귀 부분에 장착되어 질 수 있으며, 상완 심전도 센서부는 다른 측의 상완에 장착되어질 수 있도록 이루어질 수 있다.
PPG 센서부(140)는 발광부와 수광부를 구비하여, PPG 신호를 검출한다.
다시말해, 오른쪽 귀의 이어폰 심전도 센서부(120)와 상완심전도 센서부(150)가 리드(Lead)II를 이루어 심전도가 측정되고, 왼쪽의 PPG 센서부(140)에 의해 PPG신호를 측정하게 된다. 임상 심전계에서 심장의 전기적 활동을 완전하게 나타내기 위해 하나 이상의 리드(Lead)를 기록해야 한다. 일반적으로 리드(Lead) I,II,III가 도 3과 같이 구성되어 진다. 이때 벡터적 특성에 따라 방향과 크기가 같으면 같은 벡터이므로 리드(Lead) II 즉 심장을 통과하면서 크기와 방향이 같도록 옮길 수 있으므로, 오른쪽 귀에 이어폰 심전도센서부(120)와 왼쪽 상완의 상완심전도 센서부(150)는 리드II를 이루게 된다.
암밴드 생체신호 검출부(135)는 밴드에 의해 상완에 장착된 생체신호 계측 단말부(200)에 포함되어 있으며, 상완으로부터 심전도, 체온, 활동도 등의 생체신호를 검출하도록 이루어지며, 암밴드 생체신호 검출부(135)에는 상완 심전도 센서부(130), 체온 센서부(160), 가속도 센서부(170)을 포함된다. 특히, 암밴드 생체신호 검출부(135)는 헤드셋 생체신호 검출부(125)의 이어폰 심전도 센서부(130)가 일측 귀 부분에 장착되어 질때, 생체신호 계측 단말부(200)는 다른 측의 상완에 장착되어, 생체신호 계측 단말부(200)에 포함된 암밴드 생체신호 검출부(135)의 상완 심전도 센서부(130)는 다른 측의 상완에 장착되어 지도록 이루어진다.
예를들어, 암밴드 생체신호 검출부(135)가 왼쪽 상완에 밴드에 의해 착용되고, 상완 심전도 센서부(130)와 이어폰 심전도센서부(120)가 리드II를 이루어 심전도를 측정하고, 또한, 체온센서부(160)에 의해 사용자의 체온을 측정하게 된다.
가슴부착형 심전도 센서부는 일반적인 심전도 검출방법으로써 심전도를 검출하는 수단으로, 가슴 부분에 2개의 심전도 측정 전극을 장착하여 심전도를 검출하게 하는 심전도 검출 수단이다. 경우에 따라서 가슴부착형 심전도 센서부를 생략할 수 있다.
개별운동기구모듈(20)는 각 개별운동기구에 각각 장착되어, 생체신호 계측모듈(10)의 출력을 유선 또는 무선 수신하여 저장하며 또한 이를 운동기구별 서브서 버(30)로 유선 또는 무선으로 전송한다. 여기서 무선통신은 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 적외선통신을 이용할 수 있으며, 유선통신은 USB 통신을 이용할 수 있다. 개별운동기구모듈(20)는 마이크로프로세서, 마이크로컴퓨터, 마이크로콘트롤러, 컴퓨터 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 개별운동기구모듈(20)은 알람 시스템을 구비하여, 사용자가 최대운동 부하를 넘겼거나, 혹은 생체 밸런스의 균형이 무너졌을 경우, 사용자에게 직접 알람을 하게 한다. 여기서 개별운동기구모듈(20)에서 직접 사용자가 최대운동 부하를 넘겼거나, 혹은 생체 밸런스의 균형이 무너졌는지를 분석하여 개별운동기구모듈(20)에서 알람신호를 생성하여 개별운동기구모듈(20)의 알람장치를 통해 경보하거나, 아니면 알람신호를 생체신호 계측모듈(10)로 전송하여, 생체신호 계측모듈(10)의 MP3플레이부 및 헤드셋을 통해 알람을 울리게 할 수 있다.
또는 메인서버(40)에서 사용자가 최대운동 부하를 넘겼거나, 혹은 생체 밸런스의 균형이 무너졌는지를 분석하여 알람신호를 생성하고 이를 메인서버(40)에서 운동기구별 서브서버(30)를 통해 개별운동기구모듈(20)가 수신하여 알람을 울리게 하거나, 다시 이 알람신호를 생체신호 계측모듈(10)로 전송하여, 생체신호 계측모듈(10)의 MP3플레이부 및 헤드셋을 통해 알람을 울리게 할 수 있다.
경우에 따라서는 생체신호 계측모듈(10) 자체적으로 사용자가 최대운동 부하를 넘겼거나, 혹은 생체 밸런스의 균형이 무너졌는지를 분석하여 생체신호 계측모듈(10)의 MP3플레이부 및 헤드셋을 통해 알람을 울리게 할 수 있다.
운동기구별 서브서버(30)는 운동기구 종류에 따라 하나씩 존재하여, 각 개별 운동기구에 장착된 개별운동기구모듈(20)의 출력신호를 유선 또는 무선으로 수신하여 취합, 저장하고 이를 메인서버(40)로 전송한다. 또한 운동기구별 서브서버(30)는 각 개별 운동기구를 고장여부를 검출하여 메인서버(40)로 전송하는 등, 각 개별 운동기구를 관리한다. 여기서도 무선통신은 블루투스, 지그비, 적외선통신을 이용할 수 있으며, 유선통신은 USB 통신을 이용할 수 있다.
즉, 휘트니스 클럽처럼 사용자가 많은 경우 동일 운동 기구들의 수가 많으므로 이들을 관리할 수 있는 운동기구별 서브서버(30)가 필요하며, 운동기구별 서브서버(30)는 해당 운동기구 집단의 관리자 역할을 하며 사용자에게서 받은 생체신호 데이터를 하나의 운동기구별 서브서버(30)에 통합하게 된다.
메인서버(40)는 운동기구별 서브서버(30)의 출력신호를 유선 또는 무선으로 수신하여 저장하며, 운동기구별 서브서버(30)로부터 수신한 생체신호를 분석하고, 저장한다. 여기서도 무선통신은 블루투스, 지그비, 적외선통신을 이용할 수 있으며, 유선통신은 USB 통신을 이용할 수 있다.
즉, 운동기구별 서브서버(30)에서 통합 생체신호 데이터를 유무선 통신을 통해 송수신하여 이들 데이터들을 관리한다. 운동기구별 서브서버(30)에서 수신한 사용자의 생체신호 데이터, 즉 심전도, PPG, 체온, 운동량 등의 데이터를 분석하게 되며, 트레이너 등의 관리자를 통하여 사용자에게 적절한 운동 방법 및 운동 처방을 수행할 수 있는 기본 자료를 제공한다. 메인서버(40)에서 분석되어진 사용자의 생체신호 데이터를 이용해 사용자에게 운동시 최대 심박수, 적절한 운동 부하, 적절한 운동 코스, 운동 방법 등의 데이터를 생체신호 계측모듈(10)로 피드백 하여 사용자의 운동자세교정, 효과적인 운동방향 제시, 운동 처방 등으로 사용자의 효율적인 운동을 유도하게 된다. 또한 사용자가 최대운동 부하를 넘겼거나, 혹은 생체 밸런스의 균형이 무너졌을 경우, 알람 시스템은 각각의 운동기구에 포함되어 있는 PC에서 사용자에게 직접 알람을 하게 한다.
도 4a는 도 1의 생체신호 계측모듈의 구성을 설명하기 위한 블럭도로서, 생체신호 계측모듈(10)은 가슴부착형 심전도 센서부(115), 헤드셋 생체신호 검출부(125), 생체신호 계측 단말부(200)를 포함한다.
가슴부착형 심전도 센서부(115), 헤드셋 생체신호 검출부(125), 생체신호 계측 단말부(200)의 암밴드 생체신호 검출부(135)는 센서장치부(100)를 이룬다. 즉, 센서장치부(100)는 심전도 센서부, PPG 센서부, 체온 센서부, 가속도 센서부 등을 구비하여, 심전도, PPG, 체온, 활동도를 검출하는 수단이다.
가슴부착형 심전도 센서부(115)는 가슴 부분에 2개의 심전도 측정 전극을 장착하여 심전도를 검출하게 하는 심전도 검출 수단이다. 경우에 따라서 가슴부착형 심전도 센서부(115)를 생략할 수 있다. 가슴부착형 심전도 센서부(115)는 옵션형태로 가슴 부착형 전극 케이블을 생체신호 계측 단말부(200)에 가슴심전도 폰젝 커넥터를 사용하여 연결한다. 가슴부착형 심전도 전극을 사용자의 양쪽 가슴에 부착함에 따라 운동 중 사용자의 리드I(Lead I) 심전도 신호를 검출한다.
헤드셋 생체신호 검출부(125)는 PPG 센서부(140)와 이어폰 심전도 센서부(120)를 구비하고 있어, PPG 신호와 심전도 신호를 검출한다.
이어폰 심전도 센서부(120)는 암밴드 생체신호 검출부(135)의 상완 심전도 센서부(130)와 함께 페어(pair)를 이루어 심전도를 검출한다. 이어폰 심전도 센서부(120)는 일측 귀 부분에 장착되어 질 수 있으며, 상완 심전도 센서부(130)는 다른 측의 상완에 장착되어질 수 있도록 이루어질 수 있다.
PPG 센서부(140)는 발광부와 수광부를 구비하여 이루어진다. PPG 센서부(140)는 집게형으로 귓볼에 착용되도록 이루어질 수 있다.
생체신호 계측 단말부(200)는 암밴드 생체신호 검출부(135), 생체신호 전처리부(300), A/D변환부(350), 데이터제어부(360), 바이오 피드백부(370), 데이터 저장부(380), MP3 플레이부(390)를 구비한다.
암밴드 생체신호 검출부(135)는 체온센서부(160), 상완 심전도 센서부(130), 가속도 센서부(170)를 구비하여, 체온신호, 심전도 신호, 가속도 신호를 검출한다.
상완 심전도 센서부(130)는 헤드셋 생체신호 검출부(125)의 이어폰 심전도 센서부(120)와 함께 페어(pair)를 이루어 심전도를 검출한다.
체온센서부(160)는 생체신호 계측 단말부(200)에 피부와 접촉가능한 부분에 위치하여 체온을 검출한다.
가속도 센서부(170)는 3축 가속도 센서로 이루어져 있으며, 이는 생체신호 계측 단말부(200)에 내장되어 있다. 가속도 센서부(170)는 움직임에 따른 3축 가속도 신호를 검출하여 활동도를 측정할 수 있다.
생체신호 전처리부(300)는 가슴부착형 심전도 센서부(115), 헤드셋 생체신호 검출부(125), 암밴드 생체신호 검출부(135)로부터 검출된 생체신호를 증폭하고 잡음을 제거한다.
A/D변환부(350)는 생체신호 전처리부(300)로부터 수신된 신호를 디지탈신호로 변환하여 데이터 제어부(360)로 전송한다.
데이터제어부(360)는 A/D변환부(350)로 부터 수신된 신호를 연산처리하며 그 결과를 데이터 저장부(380)에 저장하며 개별운동기구 모듈(20)로 전송함과 함께, 바이오 피드백부(370)로 전송하여 사용자가 생체신호에 대한 정보를 보거나 신체 위험상황에 대한 경보를 들을 수 있게 한다. 또한, 데이터제어부(360)는 키입력부(미도시)로부터 수신한 신호에 따라 MP3 제어신호를 생성하여 MP3 플레이어부(390)로 전송한다.
여기서 키입력부(미도시)는 MP3 플레이어부의 동작 설정키, 신체 위험상황 정도에 따라 경보 종류 등을 설정하는 경보 모드 설정키 등을 구비한다.
바이오 피드백부(370)는 알람부(372), 상태표시부(375)를 구비하며, 데이터제어부(360)로 부터 수신된 신호를 디스플레이하거나 경보음을 출력한다. 그럼에 의해 사용자가 생체신호에 대한 정보를 보거나 신체상황의 위험정도에 대한 경보를 들을 수 있다. 여기서 상태표시부(375)는 디스플레이 화면 또는 표시등으로 이루어져, 문자, 파형, 그림 등을 통해 디스플레이 하거나, 표시등의 LED의 빛을 통해 인체상태를 나타낸다.
데이터 저장부(380)는 데이터 제어부(360)로 부터 수신된 심전도 신호, PPG신호, 체온 데이터, 가속도센서 데이터를 저장한다. 데이터 저장부(380)는 SD(Secure Digital)카드로 이루어질 수 있으며, 운동 중 저장된 데이터는 SD 카드에 저장이 된다.
MP3 플레이어부(390)는 키입력부(미도시)를 통한 사용자의 설정에 따라 데이터 제어부(360)로 부터 생성된 MP3 제어신호를 수신받아 음악파일을 재생하는 수단으로, 사용자는 운동과 동시에 생체신호 계측 단말부(200)와 연결된 헤드셋을 통해 음악을 감상할 수 있다. 또는 MP3 플레이어부(390)는 신체 위험상황 정도에 따라 경보를 하도록 이루어진다.
개별운동기구 모듈(20)은 컴퓨터(500)를 포함하고 있다.
컴퓨터(500)는 생체신호 계측 단말부(200)와 통신을 통해 생체신호 계측 단말부(200)에 저장된 데이터를 수신하여 저장하여 이를 임상적 데이터로 활용하게 한다. 즉, 사용자가 운동중에 심전도센서, PPG센서, 체온센서, 가속도 센서들을 통해 검출된 생체데이터가 생체신호 계측 단말부(200)의 데이터 저장부(380)에 저장되고, 이는 운동후에 유무선 통신을 통해 컴퓨터(500)로 전송되어 저장된다.
또한, 컴퓨터(500)는 수신된 생체신호 계측모듈(10)의 출력을 운동기구별 서브서버(30)로 전송한다. 또한 컴퓨터(500)는 운동기구의 고장여부도 검출하여 운동기구별 서브서버(30)로 전송한다.
여기서 심전도의 검출방법은, 가슴부착형 심전도 센서부(115)의 2개의 심전도 전극을 이용하여 가슴 부분에 RA와 LA를 측정하여 심전도를 검출하는 고전적인 방식으로 심전도를 검출할 수 있으며, 또 다른 심전도 검출방법으로 헤드셋 생체신호 검출부(125)의 이어폰 심전도 센서부(120)와 암밴드 생체신호 검출부(135)의 상완 심전도 센서부(130)를 이용하여 검출할 수 있다. 예를들어, 오른쪽 귀 부분에 위치되는 이어폰 심전도 센서부(120)의 심전도 전극과 왼쪽 팔뚝에 위치되는 상완 심전도 센서부(130)의 심전도 측정 전극의 전위차를 측정하여 심전도를 검출할 수 있다.
도 4b는 도 4a의 센서장치부 및 생체신호 계측 단말부를 통해 생체신호 검출과정을 설명하기 위한 블럭도이다.
센서장치부(100)는 심전도, PPG, 체온, 활동도를 센싱하는 수단으로서, 제1심전도 검출부(110), 제2심전도 검출부(131), PPG센서부(140), 체온센서부(160), 가속도 센서부(170)를 포함한다.
제1심전도 검출부(110)는 가슴부착형 심전도 센서부(115)로 이루어져, 가슴에 장착된 심전도 전극으로부터 심전도를 검출하여, 생체신호 전처리부(300)의 제1심전도 신호전처리부(320)로 전송된다. 제1심전도 검출부(110)는 가슴 부분에 부착된 2개의 심전도로 RA와 LA를 측정하며, 이를 통해 리드I(Lead I)을 구할 수 있다.
제2심전도 검출부(131)는 이어폰 심전도 센서부(120)와 상완 심전도 센서부(130)로 이루어져 두 센서 사이의 전위차를 검출하여 생체신호 전처리부(300)의 제2심전도 신호전처리부(325)로 전송된다.
이어폰 심전도 센서부(120)는 일측 귀 부분에 장착되어 지며, 상완 심전도 센서부(130)는 다른 측(즉,이어폰 심전도 센서부(120)가 장착된 측과 반대측)의 상완에 장착되어질 수 있다. 예를들어, 이어폰 심전도 센서부(120)가 헤드셋의 오른쪽 귀 부분에 장착되어 있다면 상완 심전도 센서부(130)는 왼쪽 상완에 장착되어질 수 있다. 이렇게 함에 의해 왼쪽 상완 심전도 센서부(130)의 전극과 오른쪽 귀에 부착되어 있는 이어폰 심전도 센서부(120)의 전극이 한쌍이 되어서 리드II(Lead II)를 형성하게 되어 심전도 신호를 검출한다.
이어폰 심전도 센서부(120)를 이루는 심전도 전극은 직물성 전극 또는 크롬도금 된 전극일 수 있다.
상완 심전도 센서부(130)는 생체신호 계측 단말부(200)에 구비되어 있으며, 암밴드에 의해 생체신호 계측 단말부(200)를 장착함에 의해 상완 심전도 센서부(130)가 상완의 피부에 접촉하게 되어 심전도 신호를 검출한다.
PPG 센서부(140)는 헤드셋에 구비되되 집게형으로 일측의 귓볼에 장착되게 이루어지며, 수광부와 발광부를 구비하여 PPG 신호를 검출하여 생체신호 전처리부(300)의 PPG신호 전처리부(330)으로 전송한다. PPG 센서부(140)는 귓불의 일 측면에 발광부가 장착되고, 귓불의 다른 측면에 수광부가 장착된다. 예를들어 귓불의 안쪽은 적외선(IR) 센서가 접촉되는 발광부가 장착되고, 귓불 바깥쪽은 발광부에서의 광이 인체내를 통과하면서 반사되거나 투과된 광을 검출하는 수광부가 장착되도록 이루어질 수 있으며, 전체적으로 투과형 타입의 센서 구조를 이룬다.
체온 센서부(160)는 생체신호 계측 단말부(200)에 구비되어 있으며, 암밴드에 의해 생체신호 계측 단말부(200)를 장착함에 의해 체온 센서부(160)가 상완의 피부에 접촉하게 되어 체온신호를 검출하며, 이렇게 검출된 체온신호는 생체신호 전처리부(300)의 체온신호 전처리부(340)로 전송된다. 체온 센서부(160)는 상완 심전도 센서부(140)와 함께 생체신호 계측 단말부(200)의 후면에 장착되어 진다.
가속도 센서부(170)는 활동도를 측정하기위한 수단으로, 3축 가속도 센서를 이용하여 3축인 x축, y축, z축의 변화되는 전압값을 검출한다. 가속도 센서부(170)에서 센싱된 3축의 출력값은, 후술되는 데이터 제어부(360)에서 민감도 즉 활동도를 결정하는데 사용된다.
생체신호 전처리부(300)는 센서장치부(100)로 부터 수신된 생체신호를 증폭하고 잡음을 제거하여 데이터 제어부(360)에서 처리가능한 신호로 만들어 출력하는 수단으로서, 생체신호 전처리부(300)는 제1심전도 신호전처리부(320), 제2심전도 신호전처리부(325), PPG신호 전처리부(330), 체온신호 전처리부(340), 가속도신호 전처리부(345)를 구비한다.
제1심전도 신호전처리부(320)는 제1심전도 검출부(110)의 가슴부착형 심전도 센서부(115)로 부터 검출된 심전도 심호를 수신하여 증폭하고 잡음을 제거한다.
제2심전도 신호전처리부(325)는 제2심전도 검출부(131)의 이어폰 심전도 센서부(120)와 상완 심전도 센서부(130)로부터 검출된 심전도 심호를 수신하여 증폭하고 잡음을 제거한다.
PPG신호 전처리부(330)는 PPG 센서부(140)로부터 수신된 PPG신호를 증폭하고 잡음을 제거한다.
체온신호 전처리부(340)는 체온 센서부(160)로부터 수신된 체온신호를 증폭하고 잡음을 제거한다.
가속도신호 전처리부(345)는 가속도 센서부(170)에서 수신된 신호로부터 잡음을 제거하는 등 전처리를 행하고 이를 A/D변환부(350)로 전송한다. 가속도신호 전처리부(345)는 경우에 따라 생략 가능하며, 이 경우에는 가속도 센서부(170)에서 검출된 신호가 바로 A/D변환부(350)로 전송된다.
A/D변환부(350)는 생체신호 전처리부(300)로부터 수신된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 데이터 제어부(360)로 전송한다.
데이터 제어부(360)는 A/D변환부(350)로부터 수신된 심전도신호, PPG신호, 체온신호, 가속도 신호를 수신하여 연산처리하며 그 결과를 데이터 저장부(380)에 저장하고 개별운동기구모듈(20)으로 전송함과 함께, 바이오피드백 제어신호를 생성하여 바이오 피드백부(370)으로 전송한다.
특히, 데이터 제어부(360)는 각 생체신호를 연산처리하여 생체 파라미터들을 추출하며, 이 추출된 생체 파라미터들을 데이터 저장부(380)에 저장한다. 경우에 따라서 A/D변환부(350)로부터 수신된 각 생체신호들도 데이터 저장부(380)에 저장되어 질 수 있다. 또한 데이터 제어부(360)는 추출된 생체 파라미터들로부터 위험상황여부를 판단하여 위험상황 정도에 따른 바이오피드백 제어신호를 생성하여 바이오피드백부(370)로 전송한다.
예를들어, 사용자가 무리한 운동 등으로 인해 생체 파라미터가 정상 범위에서 벗어났을 경우 바이오피드백 신호부(370)로 알람과 표시 등을 통해 위험상황임을 알리는 신호를 송신한다. 스포츠센터 등과 같은 실내에서 운동 시에는 데이터 제어부(360)의 연산처리된 신호가 컴퓨터(500)로 바로 전송된다.
바이오피드백 신호부(370)는 데이터 제어부(360)로 수신된 제어신호에 따라 표시하거나 알람을 울리도록 이루어지며, 바이오피드백 신호부(370)는 알람부(372), 상태표시부(375)를 구비한다.
알람부(372)는 데이터 제어부(360)로 부터의 알람에 대한 바이오피드백 제어신호에 의해 구동된다. 알람부(372)의 알람의 음향을 위험상황정도에 따라 달리할 수 있다. 이를 통해 사용자가 무리한 운동을 하는 것을 방지하거나, 제어할 수 있다.
상태표시부(375)는 데이터 제어부(360)로 부터의 표시에 대한 바이오피드백 제어신호에 의해 구동된다. 상태표시부(375)는 표시등 또는 디스플레이 창을 구비하여, 문자, 칼라, 빛 등을 통해 시각적으로 사용자에게 위험상황을 알린다. 상태표시부(375)의 표시등은 위험상황정도에 따라 빤짝임 등을 달리할 수 있으며, 경우에 따라서는 다른 색의 표시등(또는 LED)을 발광하게 할 수 있다.
상태표시부(375)의 디스플레이 창은 위험상황을 문자로 나타내거나 경우에 따라서는 위험상황정도에 따라 특정한 색을 가진 그림 등의 시각정보로 나타낼 수 있다.
데이터 저장부(380)는 A/D변환부(350)로부터 수신된 각 생체신호들을 데이터 제어부(360)를 통해 수신하여 저장하거나, 데이터 제어부(360)에서 연산처리하여 추출된 생체 파라미터들 저장할 수 있다. 데이터 저장부(380)는 각 사용자에 따른 식별데이터를 구비할 수 있으며, 데이터 저장부(380)로서 SD카드를 사용할 수 있다.
도 5은 도 4a의 헤드셋 생체신호 검출부의 일예이고, 도 6은 도 4a의 헤드셋 생체신호 검출부의 또 다른 일예이다.
도 5는 넥밴드(neck band)를 가진 헤드셋에 장착된 헤드셋 생체신호 검출부 의 일예이며, 도 6은 넥밴드 또는 헤어밴드를 구비하지 않은 헤드셋에 장착된 헤드셋 생체신호 검출부의 일예로써, 이로써 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니며, 설명상 이해를 돕기위한 것으로, 헤드셋 생체신호 검출부는 이어폰, 헤드폰, 헤드셋, 헤어밴드, 헤어핀, 귀찌 등의 머리에 장착되거나 귀에 장착되는 다양한 수단에 장착될 수 있음을 사전에 밝혀둔다.
즉, 도 5의 넥밴드형 헤드셋은 넥밴드의 양측에 귀에 장착되는 헤드셋(129)이 구비되며, 그 헤드셋 위에는 귀에 꼽아 장착하기 위한 귀 클립(128)을 구비한다. 도 6도 넥밴드 또는 헤어밴드를 구비하지 않으며 양측 귀에 각각 꼽게 이루어진 헤드셋으로 상기 양측 귀 헤드셋에 귀클립(128)을 구비한다.
이어폰 심전도 센서부(120)는 심전도 전극으로 이루어진 귀클립(128)이다.
PPG 센서부(140)는 헤드셋에서 귓볼이 닿는 부분에 위치되며 집게형 PPG 센서로 이루어진다. 상기 집게형 PPG 센서는 2개의 집게 날개를 벌리거나 오므려지도록 이루어지는 데, 그 중 한 날개가 헤드셋(제1 날개)이 되며, 다른 한 날개가 집게 여닫이 날개(제2 날개)로 상기 헤드셋(제1 날개)과 집게 여닫이 날개(제2 날개)의 끝에 힌지로 연결되어 있다.
상기 집게형 PPG 센서의 집게 여닫이 날개에서 피부와 닿는 부분에 PPG 센서의 발광부(142), 즉 적외선 센서(또는 광용적 맥파 IR 센서)를 위치하며, 집게형 PPG 센서의 다른 한 날개인 헤드셋에서 피부와 닿는 부분에서 발광부(142)로부터 출사된 광이 인체를 통해 수광되는 위치에 PPG 센서의 수광부(147)가 위치한다. 즉, PPG 센서부(140)를 장착한 귀는 귀의 일측면에는 발광부로터 인체를 향해 광이 출사되며, 귀의 반대 측면에는 인체를 통해 출사되는 광을 수광하기 위한 수광부(147)가 위치된다.
이어폰 심전도 센서부(120)와 PPG 센서부(140)는 서로 다른 측면에 장착되어 질 수 있다. 예를들어 이어폰 심전도 센서부(120)가 오른쪽에 장착되면, PPG 센서부(140)는 왼쪽에 장착될 수 있다.
도 7, 도 8, 도 9는 생체신호 계측 단말부(200)의 다양한 실시예를 설명하기 위한 설명도이다.
도 7 내지 도 9는 생체신호 계측 단말부(200)를 이로써 한정하기위한 것이 아니며, 생체신호 계측 단말부(200)가 보다 많은 형태로 이루어질 수 있음을 사전에 밝혀둔다. 또한, 도 7 내지 도 9에서 같은 구성을 나타내는 도면부호는 같은 부호로 나타낸다.
<생체신호 계측 단말부의 실시예1>
도 7에서의 생체신호 계측 단말부(200)는 전원스위치(145), 단말기 제어버튼(185), 상완 심전도 센서부(130), 체온센서부(160), 가슴부착형 심전도센서 연결부(157), 헤드셋 센서 연결부(180)를 포함한다.
전원스위치(145)는 생체신호 계측 단말기의 전원을 온/오프(On/Off) 하는 스위치로, 생체신호 계측 단말부(200)의 측면의 일측에 위치한다.
단말기 제어버튼(185)은 심전도 측정시 제1심전도 검출부(110)를 이용할 것인지, 제2심전도 검출부(131)를 이용할 것인지를 선택하는 선택버튼을 포함하는 단 말기 제어버튼으로, 생체신호 계측 단말부(200)의 측면의 일측에 위치한다. 즉, 단말기 제어버튼(185)은 심전도 측정 부위를 오른쪽 귀와 왼쪽 팔뚝에서의 전위차를 이용하여 측정할지 아니면 가슴 부착형 심전도 센서에서 측정할지를 선택할 수 있으며, PPG 측정여부, 체온 측정여부, 위험상황 알람의 크기 및 음향선택, 표시수단 선택을 할 수 있는 제어 버튼이다.
상완 심전도 센서부(130)는 생체신호 계측 단말기 후면에 위치하여 암밴드에 의해 생체신호 계측 단말부가 상완에 고정될때, 상완의 피부와 접촉하도록 이루어진다.
체온센서부(160)는 생체신호 계측 단말기 후면에 위치하여 암밴드에 의해 생체신호 계측 단말부가 상완에 고정될때, 상완 부분의 피부와 접촉하도록 이루어진다.
가슴부착형 심전도센서 연결부(157)는 생체신호 계측 단말부(200)가 가슴부착형 심전도 센서부(115)로 부터 신호를 수신할 수 있도록 가슴부착형 심전도 센서부(115)와 연결하기 위한 포트로서, 생체신호 계측 단말부(200)의 측면에 위치될 수 있다.
헤드셋센서 연결부(180)는 생체신호 계측 단말부(200)가 헤드셋 생체신호 검출부(125)로 부터 신호를 수신할 수 있도록 헤드셋 생체신호 검출부(125)와 연결하기 위한 포트로서, 생체신호 계측 단말부(15)의 측면에 위치될 수 있다.
도 7에서는 미도시되었지만, HDMI 단자부를 더 포함할 수 있다. HDMI 단자부(미도시)는 HDMI(High Definition Multimedia Interface)를 이용하여 생체신 호 측정값이 정상 범위에서 벗어났을 경우 소리를 통해 외부로 알리는 역할을 하며, MP3의 음악을 감상할 수 있도록 한다.
<생체신호 계측 단말부의 실시예2>
도 8에서의 생체신호 계측 단말부(200)는 상완 심전도 센서부(130), MP3 제어버튼(185), 헤드셋 센서 연결부(180), 암밴드 연결부(189), 상태표시부(187)를 포함한다.
상태표시부(187)은 생체신호 계측 단말부(200)의 정면(피부 접촉면의 반대 위치로 시각적으로 볼 수 있는 위치)에 위치되어지며, 생체신호 계측 단말부(200)의 양측면에는 암밴드가 연결되기 위한 암밴드 연결부(189)를 구비한다. MP3 제어버튼(185)은 생체신호 계측 단말부(200)의 측면에 위치될 수 있으며, 경우에 따라서는 상측의 측면에 위치할 수 있으며, 음악을 선곡하기위한 버튼, 볼륨업 버튼, 볼륨다운 버튼, 음악을 플레이하거나 정지시키기위한 버튼 등을 구비한다.
상완 심전도 센서부(130)는 생체신호 계측 단말부(200)의 후면에 하나 이상의 심전도 전극을 구비하며, 생체신호 계측 단말부(200)의 후면에는 경우에 따라서 더 체온센서부(160)를 더 구비할 수 있다.
헤드셋센서 연결부(180)는 생체신호 계측 단말부(200)의 측면에 위치될 수 있으며, 경우에 따라서는 하측의 측면에 위치될 수 있다.
도 8에서는 미도시되었지만, 가슴부착형 심전도센서 연결부와 HDMI 단자부를 더 포함할 수 있다.
<생체신호 계측 단말부의 실시예3>
도 9에서의 생체신호 계측 단말부(200)는 상완 심전도 센서부(130), MP3 제어버튼(185), 가슴부착형 심전도센서 연결부(157), 헤드셋 센서 연결부(180), 암밴드 연결부(189), 상태표시부(187)를 포함한다.
상태표시부(187), MP3 제어버튼(185)은 생체신호 계측 단말부(200)의 정면(피부 접촉면의 반대 위치로 시각적으로 볼 수 있는 위치)에 위치되어지며, 생체신호 계측 단말부(200)의 양측면에는 암밴드가 연결되기 위한 암밴드 연결부(189)를 구비한다. 특히, MP3 제어버튼(185)은 음악을 선곡하기위한 버튼, 볼륨업 버튼, 볼륨다운 버튼, 음악을 플레이하거나 정지시키기위한 버튼 등을 구비한다.
상완 심전도 센서부(130)는 생체신호 계측 단말부(200)의 후면에 하나 이상의 심전도 전극을 구비하며, 생체신호 계측 단말부(200)의 후면에는 경우에 따라서 더 체온센서부(160)를 더 구비할 수 있다.
가슴부착형 심전도센서 연결부(157)와 헤드셋센서 연결부(180)는 생체신호 계측 단말부(200)의 측면에 위치될 수 있으며, 경우에 따라서는 하측의 측면에 위치될 수 있다.
도 9에서는 미도시되었지만, HDMI 단자부를 더 포함할 수 있다.
도 10은 도 7의 생체신호 계측 단말부가 삽입되어 지는 암밴드를 설명하기 위한 설명도로서, 암밴드(400)는 하나의 긴 띠모양으로 이루어져 모듈삽입부(410), 벨크로부(420)를 포함한다.
모듈삽입부(410)는 생체신호 계측 단말부(200)가 삽입되어지는 곳으로서, 투명한 소재로 이루어져 암밴드(400)의 앞면 부분에서도 생체신호 계측 단말부(200)의 상태를 확인할 수 있도록 하며, 모듈삽입부(410)의 뒷면 부분에는 상완심전도 센서부(130)과 체온센서부(160)가 상완 피부에 직접 접촉할 수 있도록 그부분과 대응하는 구멍이 있다.
벨크로부(420)는 암밴드(400)의 양단에 위치되어 암밴드(400)가 상완에 감겨진후 고정되게 한다. 암밴드(400)의 일측 단부의 외측에 벨크로부(420)가 위치되며 또한 암밴드(400)의 다른 일측 단부의 내측에 벨크로부(420)가 위치된다. 경우에 따라서는 벨크로부(420)는 암밴드(400)의 양단의 외측 및 내측에 위치될 수 있다.
도 11은 도 9의 생체신호 계측 단말부과 결합되어 상완에 착용되는 암밴드를 설명하기 위한 설명도이다.
도 11에서는 2개의 띠모양의 암밴드를 구비하며, 상기 2개의 암밴드는 생체신호 계측 단말부(200)의 양측에 있는 암밴드 연결부(189)에 끼운 후 고정하도록 이루어진다. 도 11의 암밴드는 일측에 벨크부(420)를 구비하며, 다른 일측에는 암밴드고정 결합부(440)를 구비한다.
암밴드고정 결합부(440)는 암수의 스넵 단추(똑딱이 단추)로 이루어되, 상기 스넵단추들 중 암수 중의 하나(예를들어 수 스넵단추)가 암밴드의 끝에 위치되며, 이 스넵단추는, 상기 암밴드의 끝이 암밴드 연결부(189)를 통과한 후에 위치되는 암수 중의 다른 하나의 스넵단추(예를들어 암 스넵단추)와 결합하도록 이루어진다.
즉, 암밴드(400)가 생체신호 계측 단말부(200)의 암밴드 연결부(189)에 뒷편 에서 앞편으로 끼워진 후, 스넵 단추 암부가 위치하고 다른 일측으로 부터 일정한 거리에 스넵 단추 암부와 결합가능한 위치에 스넵 단추의 수부가 위치하여 서로 결합한다. 결합된 스넵 단추는 각각의 암밴드를 암밴드 연결부(189)에 연결되어 고정되도록 해준다.
벨크로부(420)는 암밴드(400)의 일단에 위치되며, 2개의 암밴드(400)가 상완에 감겨진후 고정되게 한다. 암밴드(400)의 일측 단부의 외측에 벨크로부(420)가 위치되며, 다른 암밴드(400)의 다른 일측 단부의 내측에 벨크로부(420)가 위치된다. 경우에 따라서는 벨크로부(420)는 2개의 암밴드(400)의 양단의 외측 및 내측에 위치될 수 있다.
도 12는 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 바이오 피드백 맞춤형 운동관리시스템의 동작을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.
사용자 식별인식단계로, 사용자의 식별수단에 의해 사용자를 식별한다(S510). 사용자의 식별수단은 팔찌 등에 새겨진 바코드 인식이나 아이디 카드 인식 또는 다른 사용자 식별 수단의 RFID를 통해 이루어질 수 있다.
사용자 과거데이터확인단계로, 사용자 식별인식단계(S510)에서 인식한 사용자에 관련 기저장된 운동데이터를 로드하며 확인한다(S520).
초기 운동방법제시단계로, 사용자 과거데이터확인단계(S520)에서 확인된 과거 사용자의 운동데이터를 기준으로 사용자에게 적절한 운동방법을 제시하여 각 개별운동기구(20)와 생체신호 계측 모듈(10)로 송신한다(S530). 여기서 운동방법이란 사용자에게 알맞은 운동 코스와 개별운동기구(20)의 사용자의 최대 부하이다.
코스별 운동시작단계로, 초기 운동방법제시단계(S530)에서 제시된 운동방법에 따라 운동을 시작하게 한다(S540).
생체신호 측정단계로, 코스별 운동시작단계(S540)에서 제시된 운동방법으로 개별운동기구(20)에서 운동을 시작하면 생체신호 계측모듈(10)에 의해 심전도, PPG, 체온, 활동도를 측정한다(S550).
생체신호 개별운동기구전송단계로, 생체신호 측정단계(S550)에서 측정된 생체신호를 사용자가 운동하고 있는 개별운동기구모듈(20)로 유무선 통신을 이용하여 송신하며, 개별운동기구모듈(20)의 컴퓨터에 저장한다(S560).
생체신호 서브서버전송단계로, 생체신호 개별운동기구전송단계(S560)에서 송신받은 생체신호를 각 개별운동기구(20)의 서브서버(30)로 유무선 통신을 이용하여 송신한다(S570).
생체신호 메인서버전송단계로, 생체신호 서브서버전송단계(S570)로 수신된 생체신호를 메인서버로 유무선 통신을 이용하여 송신한다(S580).
데이터분석단계로, 생체신호 메인서버전송단계(S580)에서 송신받은 생체신호를 이용하여 각 개별운동기구를 수행하였을 때 사용자의 운동 중 생체신호 변화를 분석하여 현재 사용자가 적절한 운동을 하고 있는지 살피고, 운동시 최대 심박수, 적절한 운동 부하, 적절한 운동 코스, 운동 방법 등을 분석한다(S590).
분석데이터 전송단계로, 데이터분석단계(S590)에서 분석된 바이오 피드백 데이터 즉, 운동시 최대 심박수, 적절한 운동 부하, 운동 코스, 운동 방법 등에 관한 분석 데이터를 메인서버에서 서브서버를 통해 생체신호 계측모듈(10) 및 개별운동 기구모듈(20)에 전송한다(S600).
정상범위 판단단계로, 데이터분석단계(S590)에서 분석된 데이터가 정상범위 안에 있는지 판단한다(S610).
경보알람단계로, 정상범위 판단단계(S610)에서 분석 데이터 값이 정상범위에서 벗어났을 경우 생체신호 계측모듈(10)의 경보알람부(330)와 개별운동기구(20)의 알람부에서 소리 등으로 이를 사용자에게 알린다(S620).
운동계속여부 판단단계로, 정상범위 판단단계(S610)에서 분석데이터 값이 정상범위에서 벗어나지 않았을 경우 운동을 계속하는지 여부를 판단하여 운동을 계속할 시에는 생체신호 측정단계(S550)에서 부터 다시 동작이 시작된다(S630).
운동완료단계로, 운동계속여부 판단단계(S630)에서 운동을 계속하지 않을 경우 운동을 종료하게 한다(S640).
운동결과확인단계로, 운동완료단계(S640)에서 운동을 종료한 후 사용자가 운동한 결과를 확인하고 운동시작 전에 제시된 목표운동을 달성하였는지를 디스플레이한 후 동작을 종료한다(S650).
본 발명은 이상에서 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되는 것이 아니며, 당업자라면 다음에 기재되는 청구범위 내에서 더 많은 변형 및 변용예가 가능한 것임은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 바이오 피드백 맞춤형 운동관리 시스템의 전체적 구성을 개략적으로 설명하기 위한 설명도이다.
도 2는 도 1의 바이오 피드백 맞춤형 운동관리 장치의 신호전달 과정을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 3은 임상 심전계에서 LEAD 법에 의한 리드I과 리드II를 설명하기 위한 설명도이다.
도 4a는 도 1의 생체신호 계측모듈의 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 4b는 도 4a의 센서장치부 및 생체신호 계측 단말부를 통해 생체신호 검
출과정을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 5은 도 4a의 헤드셋 생체신호 검출부의 일예이다.
도 6은 도 4a의 헤드셋 생체신호 검출부의 또 다른 일예이다.
도 7, 도 8, 도9는 생체신호 계측 단말부의 실시예를 설명하기 위한 설명도이다.
도 10는 도 7의 생체신호 계측 단말부가 삽입되어 지는 암밴드를 설명하기 위한 설명도이다.
도 11은 도 9의 생체신호 계측 단말부과 결합되어 상완에 착용되는 암밴드를 설명하기 위한 설명도이다.
도 12은 본 발명의 바람직한 일실시예에 의한 바이오 피드백 맞춤형 운동관리시스템의 동작을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 사용자 10: 생체신호 계측모듈
20: 개별운동기구모듈 30: 운동기구별 서브서버
40: 메인서버 100: 센서장치부
110: 제1심전도 검출부 115: 가슴부착형 심전도 센서부
120: 이어폰 심전도 센서부 125: 헤드셋 생체신호 검출부
128: 귀클립 129: 헤드셋
130: 상완 심전도 센서부 131: 제2심전도 검출부
135: 암밴드 생체신호 검출부 140: PPG 센서부
142: 발광부 145: 전원스위치
147: 수광부 157: 가슴 부착형 심전도센서 연결부
160: 체온센서부 170: 가속도 센서부
180: 헤드셋 센서 연결부 185: 단말기 제어버튼
187: 상태표시부 189: 암밴드 연결부
200: 생체신호 계측 단말부 300: 생체신호 전처리부
320: 제1심전도 신호전처리부 325: 제2심전도 신호전처리부
330: PPG 신호전처리부 340: 체온 신호전처리부
345: 가속도 신호전처리부 350: A/D변환부
360: 데이터 제어부 370: 바이오 피드백부
372: 알람부 375: 상태표시부
380: 데이터 저장부 390: MP3 플레이어부
400: 암밴드 410: 모듈삽입부
420: 벨크로부 440: 암밴드고정 결합부
500: 컴퓨터

Claims (25)

  1. 사용자가 착용하도록 이루어지며, 생체신호를 검출하는 생체신호 계측모듈;
    상기 사용자가 운동하는 개별운동기구에 장착되어 있으며, 상기 생체신호 계측모듈의 출력신호를 수신하여 저장하는 개별운동기구모듈;
    상기 개별운동기구와 동일 종류의 운동기구들로부터 출력된 신호를 수신하여 저장하는 운동기구별 서브서버;
    상기 운동기구별 서브서버로부터 출력된 신호를 수신하여 분석하는 메인서버;
    를 적어도 구비하는 맞춤형 운동관리 시스템에 있어서,
    상기 생체신호 계측모듈은
    좌우 중의 일측의 귀에 위치되도록 헤드셋에 장착된 심전도 전극을 구비하는 이어폰 심전도 센서부를 포함하는 헤드셋 생체신호 검출부;
    상기 이어폰 심전도 센서부에 대하여, 심장에 대한 벡터적 특성에 따라 리드를 이루도록, 좌우 중의 다른 일측의 상완에 접촉하도록 위치된 심전도 전극을 구비하는 상완 심전도 센서부를 포함하는 생체신호 계측 단말부;
    를 적어도 구비하며,
    상기 상완 심전도 센서부와 상기 이어폰 심전도 센서부는 함께 페어(pair)를 이루어, 상기 상완 심전도 센서부와 상기 이어폰 심전도 센서부 사이의 전위차를 검출하여 심전도를 측정하는 것을 특징으로 하는 맞춤형 운동관리 시스템.
  2. 삭제
  3. 이어폰 심전도 센서부와 PPG 센서부를 구비하여, 심전도 신호와 PPG(광용적맥파) 신호를 검출하는 헤드셋 생체신호 검출부를 구비한 헤드셋;
    상완 심전도 센서부와 체온 센서부를 구비하여, 심전도 신호와 체온 신호를 검출하는 암밴드 생체신호 검출부를 구비한 암밴드;
    개별운동기구에 장착되어 있으며, 상기 헤드셋 생체신호 검출부 및 암밴드 생체신호 검출부의 출력신호인 생체신호들을 수신하여 저장하는 개별운동기구모듈;
    상기 개별운동기구로부터 출력된 신호를 수신하여 저장하는 운동기구별 서브서버;
    상기 운동기구별 서브서버로부터 출력된 신호를 수신하여 분석하는 메인서버;
    를 포함하고,
    이어폰 심전도 센서부는 좌우 중의 일측의 귀에 위치되는 헤드셋에 장착된 심전도 전극을 구비하며,
    상기 상완 심전도 센서부는 상기 이어폰 심전도 센서부에 대하여, 심장에 대한 벡터적 특성에 따라 리드를 이루도록, 좌우 중의 다른 일측의 상완에 접촉하도록 위치된 심전도 전극을 구비하며,
    상기 상완 심전도 센서와 상기 이어폰 심전도 센서는 함께 페어(pair)를 이루어 심전도를 검출하는 것을 특징으로 하는 맞춤형 운동관리 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 헤드셋 생체신호 검출부는 PPG 센서부를 더 구비하여, PPG 신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 맞춤형 운동관리 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 생체신호 계측 단말부는 체온 센서부를 더 구비하여, 체온을 검출하는 것을 특징으로 하는 맞춤형 운동관리 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 생체신호 계측 단말부는 가속도 센서부를 더 구비하여 활동도를 검출하는 것을 특징으로 하는 맞춤형 운동관리 시스템.
  8. 제1항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    가슴 부분에 2개의 심전도 측정 전극을 장착하여 심전도를 검출하게 하는 가슴부착형 심전도 센서부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 맞춤형 운동관리 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 생체신호 계측모듈의 출력신호는 개별운동기구모듈로 무선통신을 이용하여 전송되는 것을 특징으로 하는 맞춤형 운동관리 시스템.
  10. 제9항에 있어서
    상기 무선 통신은 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 적외선통신 중 하나 인 것을 특징으로 하는 맞춤형 운동관리 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 개별운동기구모듈은 상기 생체신호 계측모듈의 출력신호를 분석한 결과 사용자가 최대운동 부하를 넘겼거나, 또는 생체 밸런스의 균형이 무너졌다고 판단되면, 알람신호를 생성하여 개별운동기구모듈에 구비된 알람장치을 통해 경보하거나, 또는 상기 알람신호를 생체신호 계측모듈로 전송하여, 생체신호 계측모듈의 MP3플레이부 및 헤드셋을 통해 알람을 울리게 하는 것을 특징으로 하는 맞춤형 운동관리 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 메인서버는 사용자가 최대운동 부하를 넘겼는지, 혹은 생체 밸런스의 균형이 무너졌는지를 분석하여 알람신호를 생성하여, 운동기구별 서브서버를 통해 개별운동기구모듈가 수신하여 개별운동기구모듈의 알람장치를 울리게 하는 것을 특징으로 하는 맞춤형 운동관리 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 메인서버는 사용자가 최대운동 부하를 넘겼는지, 혹은 생체 밸런스의 균형이 무너졌는지를 분석하여 알람신호를 생성하여, 상기 알람신호를 운동기구별 서브서버 및 개별운동기구모듈를 통해 상기 생체신호 계측모듈로 전송하고, 상기 생체신호 계측모듈에 구비된 MP3플레이부 및 헤드셋을 통해 알람을 울리게 하는 것을 특징으로 하는 맞춤형 운동관리 시스템.
  14. 제1항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 운동기구별 서브서버는 운동기구 종류에 따라 하나씩 존재하여, 각 개별 운동기구에 장착된 개별운동기구모듈의 출력신호를 유선 또는 무선으로 수신하여 취합, 저장하고 메인서버로 전송하며, 또한 각 개별 운동기구를 고장여부를 관리하는 것을 특징으로 하는 맞춤형 운동관리 시스템.
  15. 제1항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메인서버는 운동기구별 서브서버에서 수신한 생체신호들을 분석하여 사용자에게 적절한 운동 방법 및 운동 처방을 수행할 수 있는 기본 자료를 제공하는 것을 특징으로 하는 맞춤형 운동관리 시스템.
  16. 제1항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이어폰 심전도 센서부는 일측 귀 부분에 장착되도록 이루어지며, 상기 상완 심전도 센서부는 다른 측의 상완에 장착되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 맞춤형 운동관리 시스템.
  17. 제5항에 있어서,
    PPG 센서부는 집게형으로 귓볼에 착용되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 맞춤형 운동관리 시스템.
  18. 삭제
  19. 헤드셋 및 암밴드에 장착되어 생체신호를 검출하는 생체신호 계측모듈; 상기 사용자가 운동하는 개별운동기구에 장착되어 있으며, 상기 생체신호 계측모듈의 출력신호를 수신하여 저장하는 개별운동기구모듈; 상기 개별운동기구와 동일 종류의 운동기구들로부터 출력된 신호를 수신하여 저장하는 운동기구별 서브서버; 상기 운동기구별 서브서버로부터 출력된 신호를 수신하여 분석하는 메인서버; 를 포함하는 맞춤형 운동관리 시스템에 있어서,
    상기 헤드셋은 양측 귀에 각각 장착되는 이어폰이 구비되며, 상기 이어폰 위에는 귀에 꼽아 장착하기 위한 귀 클립을 구비되는 헤드셋으로서,
    상기 귀 클립이 심전도 전극으로 이루어진 이어폰 심전도 센서부,
    상기 이어폰에서 귓볼이 닿는 부분에 위치되며 집게형 PPG 센서로 이루어진 PPG 센서부로 이루어진 이어폰 생체신호 검출부를 포함하고,
    상기 암밴드는 상완에 장착되도록 이루어진 생체신호 계측 단말부를 구비하며,
    상기 생체신호 계측 단말부는,
    상기 생체신호 계측 단말부의 후면에 위치되어 피부와 접촉되어 체온신호를 검출하도록 이루어진 체온센서부;
    상기 이어폰 심전도 센서부에 대하여, 심장에 대한 벡터적 특성에 따라 리드를 이루도록, 좌우 중의 다른 일측의 상완에 접촉하도록 위치되고, 상기 생체신호 계측 단말부의 후면에 위치되어 피부와 접촉되어 심전도신호를 검출하도록 이루어진 상완 심전도 센서부;
    상기 생체신호 계측 단말부에 구비되며, 3축 가속도 센서로 이루져 가속도 신호를 검출하는 가속도 센서부;
    검출된 상기 체온신호, 상기 심전도 신호 및 상기 가속도 신호를 연산처리하여 운동평가에 필요한 생체 파라미터를 추출하는 데이터제어부;
    상기 데이터 제어부의 출력을 저장하는 데이터 저장부를 구비하는 것을 특징으로 하는 맞춤형 운동관리 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 집게형 PPG 센서는 제1날개와 제2날개의 2개의 집게 날개를 구비하며,
    상기 제1날개는 헤드셋의 일측의 이어폰으로서, 상기 이어폰의 내측의 피부와 닿는 부분에는 상기 집게형 PPG 센서의 수광부를 구비하며,
    상기 제2날개는 상기 제1날개와 힌지로 연결된 집게 여닫이 날개로서, 상기 집게 여닫이 날개에서 피부와 닿는 부분에 상기 집게형 PPG 센서의 발광부를 구비하는 것을 특징으로 하는 맞춤형 운동관리 시스템.
  21. 삭제
  22. 제19항에 있어서,
    상기 암밴드는 띠모양을 이루며,
    상기 암밴드는,
    상기 생체신호 계측 단말부가 삽입되어지며, 투명한 소재로 이루어져 암밴드의 앞부분에서 생체신호 계측 단말부의 상태를 확인할 수 있도록 이루어진 모듈삽입부;
    상기 암밴드의 양단에 위치되며, 암밴드가 상완에 감겨진후 고정되게 벨크로부;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 맞춤형 운동관리 시스템.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 암밴드는 2개의 띠모양의 밴드로 이루어지며,
    상기 2개의 밴드는 생체신호 계측 단말부의 양측에 있는 암밴드 연결부에 끼워서 고정하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 맞춤형 운동관리 시스템.
  24. 제23항에 있어서
    상기 2개의 띠모양의 밴드의 각각은 일측에 벨크부를 구비하며, 다른 일측에는 암밴드고정 결합부를 구비하며,
    상기 암밴드고정 결합부는 암수의 스넵 단추(똑딱이 단추)로 이루어되, 상기 스넵단추들 중 암수 중의 하나(예를들어 수 스넵단추)가 암밴드의 끝에 위치되며, 상기 스넵단추는, 상기 암밴드의 끝이 암밴드 연결부를 통과한 후에 암밴드 위에 위치되는 암수 중의 다른 하나의 스넵단추(예를들어 암 스넵단추)와 결합하도록 이루어지며,
    상기 벨크로부는 2개의 띠모양의 밴드가 상기 암밴드고정 결합부에 고정된 다음에, 상기 암밴드가 상완에 감겨진 후 고정시키는 것을 특징으로 하는 맞춤형 운동관리 시스템.
  25. 사용자가 착용하도록 이루어지며, 생체신호를 검출하는 생체신호 계측모듈; 상기 사용자가 운동하는 개별운동기구에 장착되어 있으며, 상기 생체신호 계측모듈의 출력신호를 수신하여 저장하는 개별운동기구모듈; 상기 개별운동기구와 동일 종류의 운동기구들로부터 출력된 신호를 수신하여 저장하는 운동기구별 서브서버; 상기 운동기구별 서브서버로부터 출력된 신호를 수신하여 분석하는 메인서버;를 포함하는 맞춤형 운동관리 시스템의 구동방법에 있어서,
    아이디 카드 또는 다른 사용자 식별 수단의 RFID를 통해 사용자를 식별하는 사용자 식별인식단계;
    상기 사용자 식별인식단계에서 인식한 사용자 관련 기 저장된 운동데이터를 로드하며 확인하는 사용자 과거데이터확인단계;
    상기 사용자 과거데이터확인단계에서 사용자의 기 저장된 운동데이터를 기준으로 사용자에게 운동방법을 제시하여 각 개별운동기구모듈과 생체신호 계측 모듈로 송신하는 초기 운동방법제시단계;
    상기 초기 운동방법제시단계에서 제시된 운동방법에 따라 코스별 운동기구가 설정 및 작동되어 운동을 시작하게 하는 코스별 운동시작단계;
    상기 코스별 운동시작단계에서 제시된 운동방법으로 개별운동기구에서 운동을 시작되면 생체신호 계측모듈에 의해 심전도, PPG, 체온, 활동도를 측정하는 생체신호 측정단계;
    상기 생체신호 측정단계에서 측정된 생체신호를 사용자가 운동하고 있는 개별운동기구모듈로 송신하여, 개별운동기구모듈의 컴퓨터에 저장하는 생체신호 개별 운동기구전송단계;
    상기 생체신호 개별운동기구전송단계에서 수신된 생체신호를 각 개별운동기구의 서브서버로 송신하여 저장하는 생체신호 서브서버전송단계;
    상기 생체신호 서브서버전송단계에서 수신된 생체신호를 메인서버로 송신하여 저장하는 생체신호 메인서버전송단계;
    상기 생체신호 메인서버전송단계에서 수신된 생체신호를 이용하여 각 개별운동기구를 수행하였을 때 사용자의 운동 중 생체신호 변화를 분석하여 현재 사용자가 운동상태를 분석하며, 사용자의 운동시 최대 심박수, 적정 운동 부하, 적정운동 코스, 적정 운동 방법을 분석하는 데이터분석단계;
    상기 데이터분석단계의 결과인 운동시 최대 심박수, 적정 운동 부하, 적정 운동 코스, 적정 운동 방법에 관한 분석 데이터를 메인서버로부터 서브서버를 통해 개별운동기구모듈 및 생체신호 계측모듈에 전송하는 분석데이터 전송단계;
    상기 데이터분석단계에서 분석된 데이터가 정상범위 안에 있는지 판단하는 정상범위 판단단계;
    상기 정상범위 판단단계에서 분석 데이터 값이 정상범위에서 벗어났을 경우 생체신호 계측모듈의 경보알람부와 개별운동기구의 알람부에서 사용자에게 알리게 하는 경보알람단계;
    상기 정상범위 판단단계에서 분석데이터 값이 정상범위에서 벗어나지 않았을 경우 운동을 계속 여부를 판단하여 운동을 계속할 시에는 상기 생체신호 측정단계로 되돌아 가게 하는 운동계속여부 판단단계;
    상기 운동계속여부 판단단계에서 운동을 계속하지 않을 경우 운동기구를 제어하여 운동을 종료하게 하는 운동완료단계;
    상기 운동완료단계에서 운동을 종료한 후, 사용자의 운동한 결과 및 운동시작 전에 제시된 목표를 디스플레이하여 사용자가 확인할 수 있게 하는 운동결과확인단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 맞춤형 운동관리 시스템의 구동방법.
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