KR101203902B1 - Bio-signal measurement unit of exercise prescription system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 운동처방시스템용 개인 생체계측단말기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 운동시설에서 운동자의 생체신호를 검출하여 이를 토대로 운동처방을 결정하며 이 운동처방에 따라 운동기구를 자동 제어하는 운동처방 시스템에서 사용자에게 무자각적이고 무구속적인 운동처방시스템용 개인 생체계측단말기에 대한 것이다. 본 발명인 운동처방시스템용 사용자 단말기는 피부 접촉면에 체온 센서를 구비하며, 피부 접촉면의 반대면에 온/오프 스위치를 구비하는 생체계측 단말기와 상기 생체계측 단말기가 장착되며, 장착된 상기 생체계측 단말기의 양측으로 심전도전극을 구비하며, 사용자의 가슴에 장착하도록 이루어진 체스트 벨트를 적어도 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a personal biometric terminal for exercise prescription systems, and more particularly, the exercise prescription system which detects a biosignal of an athlete in an exercise facility and determines an exercise prescription based on this, and automatically controls an exercise device according to the exercise prescription. The present invention relates to a personal biometric terminal for exercise precautionary systems that is insensitive and unrestrained to a user. The user terminal for exercise prescription system of the present invention is provided with a body temperature sensor on the skin contact surface, the biometric terminal having an on / off switch on the opposite surface of the skin contact surface and the biometric terminal is mounted, the mounted of the biometric terminal Electrocardiogram electrodes are provided on both sides, and at least one chest belt is configured to be mounted on a user's chest.
이로써 사용자에게 무자각적이고 무구속적이어서 사용자의 운동중에 생체신호를 검출하기에 편리하며, 운동중에 일어나는 동잡음 및 간섭잡음을 제거하여 보다 S/N비가 높으며, 보다 정확한 생체신호를 검출할 수 있다. 또한 운동시설에서 운동자의 생체신호를 보다 정확히 검출할 수 있으며, 이렇게 검출된 생체신호를 토대로 보다 사용자에게 적합한 운동처방의 결정이 가능하며, 이 운동처방에 따라 운동기구를 자동 제어함으로써, 사용자에게 보다 알맞는 운동이 가능하게 한다.As a result, it is convenient for the user to detect the bio-signal during the user's exercise because it is insensitive and unbounded, and the S / N ratio is higher and the more accurate bio-signal can be detected by removing the dynamic noise and the interference noise during the exercise. . In addition, it is possible to more accurately detect the exerciser's bio-signal in the exercise facility, and it is possible to determine the exercise prescription that is more suitable for the user based on the detected bio-signal, and by controlling the exercise equipment automatically according to the exercise prescription, Make the right exercise possible.
운동처방시스템, 생체계측단말기, S/N비 Exercise Prescription System, Biometric Instrument, S / N Ratio
Description
본 발명은 운동시설에서 운동자의 생체신호를 검출하여 이를 토대로 운동처방을 결정하며 이 운동처방에 따라 운동기구를 자동 제어하는 운동처방 시스템에서 사용자에게 무자각적이고 무구속적인 운동처방시스템용 개인 생체계측단말기에 관한 것이다.The present invention detects the bio-signal of the athlete in the exercise facility and determines the exercise prescription based on this. Personal bio-measurement for the exercise prescription system involuntarily and unconstrained to the user in the exercise prescription system that automatically controls the exercise equipment according to the exercise prescription. It relates to a terminal.
운동시 동작의 모니터링은 주로 운동시의 동영상 정보를 기록하여 당사자에게 피드백하는 방법에 의해 이루어지는데, 이러한 영상 정보를 기록하기위해서 사용자는 영상 기록 장치를 별도로 구비하여야하고 이를 조작하는 조력자가 함께 동행해야한다. 이 경우, 사용자는 자신이 운동하는 도중 스스로의 동작을 모니터링하는 것은 어렵다.Monitoring of motion during exercise is mainly done by recording the video information during exercise and feeding back to the party. To record the video information, the user must have a separate video recording device and accompanied by a helper who manipulates it. do. In this case, it is difficult for the user to monitor his or her own movement while exercising.
최근들어, 운동을 수행하는 대상에게 접촉되어 대상자의 생체신호를 측정하고, 대상자 또는 운동기구의 움직임에 따른 운동신호를 측정하여 생체신호 및 운동신호를 송신하는 운동 감지 장치와, 생체신호 및 운동신호로부터 생체정보 및 운동정보를 얻고, 생체정보로부터 대상자가 최적의 생체상태인 회수구간을 얻으며, 회 수구간동안 운동정보로부터 최적의 운동결과를 구하여 대상자에게 알리는 이동 단말기를 포함하여 이루어지는 골프나 테니스와 같은 운동시의 운동 동작 모니터링 장치에 대한 연구들이 이루어지고 있다. Recently, a motion detection device for contacting a subject performing exercise to measure a living body signal of the subject, measuring a movement signal according to the movement of the subject or the exercise equipment, and transmitting the living body signal and the movement signal; A mobile terminal which obtains biometric information and exercise information from the biometric information, obtains a recovery period that is the optimal biological state from the biometric information, obtains an optimal exercise result from the exercise information during the recovery period, and informs the subject. Research on the exercise motion monitoring device at the same exercise is being made.
그러나 이러한 연구들에 있어서도 생체신호를 측정하는 장치에 의해 운동자의 몸이 구속되며, 실시간적으로 운동처방을 받기 힘들며, 특히 공식화, 정량화, 개량화된 각 사용자에 맞는 운동처방을 얻기 힘들다.However, even in these studies, the body of the exerciser is constrained by the apparatus for measuring the biosignal, and it is difficult to receive exercise prescription in real time, and it is difficult to obtain the exercise prescription for each user who is formulated, quantified, and improved.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 운동시설에서 운동자의 생체신호를 검출하여 이를 토대로 운동처방을 결정하며 이 운동처방에 따라 운동기구를 자동 제어하는 운동처방 시스템에서 사용자에게 무자각적이고 무구속적이며, 운동중에 일어나는 동잡음 및 간섭잡음을 제거하여, 보다 S/N비가 높으며, 보다 정확한 생체신호를 검출할 수 있는 운동처방시스템용 개인 생체계측단말기를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 심전도, PPG, 활동도, 체온 등의 생체 신호를 검출하며, 검출된 생체신호는 시용자가 운동중인 운동기구 단말기로 전송하는 슬레이브 모듈; 밴드에 연결되어 있으며 슬레이브 모듈이 장착/탈착되어지는 마스터 모듈;을 구비하며, 사용자의 운동 히스토리(History) 정보 및 사용자의 생체신호들을 이용하여 정량적으로 세분화된 운동처방 정보를 생성하여 사용자에게 알맞는 운동처방을 결정하여 운동기구를 자동제어가 가능하도록 이루어진 운동처방시스템용 개인 생체계측단말기를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to detect the bio-signal of the exerciser in the exercise facility to determine the exercise prescription based on this, and in the exercise prescription system that automatically controls the exercise equipment according to the exercise prescription is unconscious and unrestrained to the user In addition, by removing the dynamic noise and interference noise occurring during exercise, the S / N ratio is higher, and provides a personal biometric terminal for exercise prescription system that can detect a more accurate bio-signal.
Another object of the present invention is to detect a biosignal, such as electrocardiogram, PPG, activity, body temperature, and the like, the detected biosignal is a slave module for transmitting to a user equipment exercise equipment; A master module connected to the band and mounted / removed from the slave module, and generating quantitatively detailed exercise prescription information using the user's exercise history information and the user's bio signals. It is to provide a personal biometric terminal for the exercise prescription system to determine the exercise prescription to automatically control the exercise equipment.
본 발명은 운동시설에서 운동자의 생체신호를 검출하여 운동처방을 결정하는 운동처방시스템용 사용자 단말기에 있어서, 피부 접촉면에 체온 센서를 구비하며, 피부 접촉면의 반대면에 온/오프 스위치를 구비하는 생체계측 단말기, 상기 생체계측 단말기가 장착되며, 장착된 상기 생체계측 단말기의 양측으로 심전도전극을 구비하며, 사용자의 가슴에 장착하도록 이루어진 체스트 벨트를 적어도 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.The present invention is a user terminal for exercise prescription system to determine the exercise prescription by detecting the bio-signal of the exerciser in the exercise facility, the body having a body temperature sensor on the skin contact surface, the living body having an on / off switch on the opposite side of the skin contact surface A measurement terminal and the biometric terminal are mounted, and both sides of the mounted biometric terminal have electrocardiogram electrodes, and at least a chest belt configured to be mounted on a user's chest.
또한 가속도 센서를 구비하여 움직임에 따른 활동도 신호를 검출하는 활동도 센서부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The apparatus may further include an activity sensor unit including an acceleration sensor to detect an activity signal according to a movement.
상기 체온센서로부터 검출된 체온신호, 상기 심전도전극으로부터 검출된 심전도신호, 상기 활동도 센서부에서 검출된 활동도신호는 무선으로 운동기구 단말기로 전송되는 것을 특징으로 한다.The body temperature signal detected by the body temperature sensor, the ECG signal detected by the ECG electrode, and the activity signal detected by the activity sensor unit may be wirelessly transmitted to the exercise equipment terminal.
상기 생체계측 단말기는 슬레이브 모듈로 사용되며, 상기 슬레이브 모듈이 장착, 탈착되는 마스터 모듈을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.The biometric terminal is used as a slave module, and further comprising a master module to which the slave module is mounted and detached.
상기 심전도 전극은 천 전극으로 이루어진 것을 특징으로 한다.하는 운동처방시스템용 사용자 단말기.The electrocardiogram electrode is characterized in that consisting of a cloth electrode.
또한 본 발명은 피부 접촉면에 체온 센서를 구비하여 체온을 검출하는 슬레이브 모듈, 암밴드에 연결되어 상완에 장착되어지며, 상기 슬레이브 모듈이 장착, 탈착되어지는 마스터 모듈를 적어도 구비하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In another aspect, the present invention is characterized by having a slave module for detecting the body temperature by having a body temperature sensor on the skin contact surface, is mounted to the upper arm connected to the arm band, and comprises at least a master module to be mounted, detached.
상기 마스터 모듈은 MP3부, 휴대폰 헨즈프리부, 운동기구의 옆에 장착되어 있는 TV의 음원 또는 운동기구 단말기로부터의 알람을 수신하는 음원 연결부, 중 하나 이상을 내장하고 있으며, 별도의 이어폰을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 마스터 모듈은 1개의 상완 심전도 전극을 구비하며, 상기 이어폰도 1개의 이어폰 심전도 전극을 구비하여, 리드II의 심전도를 검출하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.The master module includes at least one of an MP3 unit, a mobile phone hands-free unit, a sound source connection unit for receiving an alarm from a sound source of a TV or an exercise equipment terminal mounted next to the exercise equipment, and having a separate earphone. It is characterized by. In addition, the master module is provided with one upper electrocardiogram electrode, and the earphone is also provided with one earphone electrocardiogram electrode, it characterized in that it is configured to detect the electrocardiogram of the lead II.
상기 마스터 모듈의 배면의 일측에 상완 심전도전극이 구비되며, 타측에 슬레이브 모듈이 장착되는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 마스터 모듈은 메모리카드가 내장되어 있는 것을 특징으로 한다.The upper arm ECG electrode is provided on one side of the rear surface of the master module, and the slave module is mounted on the other side. In addition, the master module is characterized in that the memory card is built.
또한 본 발명에 있어서 상기 체온센서인 적외선 센서로 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized by consisting of an infrared sensor which is the body temperature sensor.
본 발명에 따르면, 본 발명의 운동처방시스템용 개인 생체계측단말기는 사용 자에게 무자각적이고 무구속적이어서 사용자의 운동중에 생체신호를 검출하기에 편리하며, 운동중에 일어나는 동잡음 및 간섭잡음을 제거하여 보다 S/N비가 높으며 보다 정확한 생체신호를 검출할 수 있는 운동처방시스템용 개인 생체계측단말기를 제공한다.According to the present invention, the personal biometric terminal for exercise prescription system of the present invention is insensitive to the user and is unconstrained, which is convenient for detecting the biosignal during the user's exercise, and eliminates the noise and interference noise occurring during the exercise. The present invention provides a personal biometric terminal for exercise prescription system that can detect a more accurate biosignal with a higher S / N ratio.
본 발명의 운동처방시스템용 개인 생체계측단말기를 사용하면, 운동시설에서 운동자의 생체신호를 보다 정확히 검출할 수 있으며, 이렇게 검출된 생체신호를 토대로 보다 사용자에게 적합한 운동처방의 결정이 가능하며, 이 운동처방에 따라 운동기구를 자동 제어함으로써, 사용자에게 보다 알맞는 운동이 가능하게 한다.
또한, 본 발명의 운동처방시스템용 개인 생체계측단말기는, 심전도, PPG, 활동도, 체온 등의 생체 신호를 검출하며, 검출된 생체신호는 시용자가 운동중인 운동기구 단말기로 전송하는 슬레이브 모듈; 밴드에 연결되어 있으며 슬레이브 모듈이 장착/탈착되어지는 마스터 모듈;을 구비하며, 사용자의 운동 히스토리(History) 정보 및 사용자의 생체신호들을 이용하여 정량적으로 세분화된 운동처방 정보를 생성하여 사용자에게 알맞는 운동처방을 결정하여 운동기구를 자동제어가 가능하도록 이루어집니다. 특히, 본 발명은 심박수 뿐만 아닌 심전도, PPG, 활동도, 체온을 포함하는 생체신호와 사용자의 운동 히스토리 정보에 의해, 운동 처방을 생성되고 이 운동처방에 의해 운동기구를 제어한다는 점, 마스터 모듈에 탈부착 가능한 슬레이브 모듈이 생체신호를 검출하도록 이루어진 점, 사용자에게 무자각적이고 무구속적이라는 점에 특징이 있습니다.Using the personal biometric terminal for exercise prescription system of the present invention, it is possible to more accurately detect the biosignal of the exerciser in the exercise facility, it is possible to determine the exercise prescription that is more suitable for the user based on the detected biosignal, By automatically controlling the exercise equipment according to the exercise prescription, it is possible to exercise more suitable to the user.
In addition, the personal biometric terminal for exercise prescription system of the present invention, the detection of the bio-signal, such as electrocardiogram, PPG, activity, body temperature, and the like, the detected bio-signal is a slave module for transmitting to the exercise equipment terminal the user is exercising; A master module connected to the band and mounted / removed from the slave module, and generating quantitatively detailed exercise prescription information using the user's exercise history information and the user's bio signals. The exercise prescription is determined to enable automatic control of the exercise equipment. In particular, the present invention is based on the master module to generate an exercise prescription and control the exercise device by the exercise prescription based on not only heart rate but also bio signals including electrocardiogram, PPG, activity and body temperature and exercise history information of the user. The detachable slave module is designed to detect bio signals and is characterized by being insensitive to the user and unbounded.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 운동처방 시스템을 개념적으로 설명하기위한 설명도이다.1 is an explanatory diagram for conceptually explaining the exercise prescription system according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다수의 운동기구들을 구비하는 피트니스센터와 같은 운동시설에서 사용되는 운동처방 시스템으로, 운동기구 관리서버(400), 운동기구 단말기(300), 사용자 단말기(100)를 구비한다.The present invention is an exercise prescription system used in an exercise facility, such as a fitness center having a plurality of exercise equipment, the exercise
본 발명에 있어서, 먼저 사용자가 처음 피트니스센터에 오게 되면, 가장 먼저 과거 병력을 포함한 의료기록 및 개인 기본정보를 작성하게 되고, 이는 바로 운동기구 관리서버에 “개인 기본정보”로 저장된다. 그 후 기초체력 측정장치를 통해 개인이 가지고 있는 현재의 체력상태를 측정하게 되고 이 정보 역시 “기초체력 정보”로 운동기구 관리서버에 저장된다. 개인 기본정보는 과거 병력, 키, 몸무게, BMI, 혈압, 심박수, 그리고 체성분 분석치(추가)가 포함되며, 기초체력정보는 민첩성, 근지구력, 순발력, 평형성, 유연성, 근력이 포함된다. 후술되는 유산소 운동에서의 운동처방은, 최초 피트니스센터 방문으로 얻은 두 가지 정보, 즉 개인 기본정보와 기초체력 정보를 바탕으로 운동처방 군(群)이 나눠지게 되고, 그 분류는 다시 개인의 VO2max값에 따라 운동처방이 24주 프로그램으로 사용자에게 제공될 수 있다. In the present invention, when a user first comes to the fitness center, first of all, the medical record including the past medical history and personal basic information is created, which is immediately stored in the exercise equipment management server as "personal basic information". Afterwards, the basic physical fitness measuring device measures the current physical condition of the individual and this information is also stored in the exercise equipment management server as "basic fitness information". Personal basic information includes past medical history, height, weight, BMI, blood pressure, heart rate, and body composition analysis (additional). Basic fitness information includes agility, muscular endurance, quickness, balance, flexibility and strength. The exercise prescription in aerobic exercise, which will be described later, is divided into exercise prescription groups based on two pieces of information obtained during the first visit to the fitness center, that is, personal basic information and basic physical fitness information. Depending on the exercise prescription can be provided to the user in a 24-week program.
사용자 단말기(100)는 사용자에게 장착되어, 사용자의 심전도, PPG, 활동도, 체온 등의 생체 신호를 검출하며, 검출된 생체신호는 블루투스(bluetooth)를 통해 사용자 단말기를 장착한 시용자가 운동중인 운동기구 단말기(300)로 전송한다. 사용자 단말기(100)는 슬레이브 모듈(Slave module)과 마스터 모듈(master module)로 이루어지거나, 슬레이브 모듈만으로 이루어질 수 있으며, 이들 모듈들은 배터리 구비하여 구동된다. The
슬레이브 모듈(110)과 마스터 모듈(210)은 분리되어 사용되거나 결합되어 사용될수 있다. 슬레이브 모듈(110)과 마스터 모듈(210)은 분리되어 사용될 때에는 슬레이브 모듈(110)은 가슴에 장착되고 마스터 모듈(210)은 상완에 장착된다. 슬레이브 모듈(110)과 마스터 모듈(210)이 결합되어 사용될 때에는, 슬레이브 모듈(110)은 마스터 모듈(210)의 뒷면과 결합되어진 채로 상완에 장착되어 사용될 수 있다.The
슬레이브 모듈(110)은 체스트(chest) 벨트와 함께 결합되어 흉부에 착용되며, 심전도, PPG, 활동도, 체온 등의 생체 신호를 검출하며, 검출된 생체신호는 시 용자가 운동중인 운동기구 단말기(300)로 전송된다.
마스터 모듈(210)은 암(arm)밴드와 함께 상완에 착용되어, 운동기구(310)의 TV음원수신, 핸즈프리, MP3의 기능을 하며, 슬레이브 모듈로부터 수신된 데이터를 저장하여, 필요에 따라 USB 인터페이스 등을 통해 개인용 컴퓨터(미도시), 전문가 서버(미도시) 또는 운동기구 관리서버(400) 등에 데이터를 전송할 수 있다. 마스터 모듈은 MP3 데이터, 슬레이브 모듈로부터 수신된 데이터를 저장하기위해 메모리 카드를 내장하고 있으며, 상기 메모리 카드는 마이크로 SD 카드(micro-SD card)일 수있다.The
즉, 슬레이브 모듈(110)은 생체 데이터 측정 및 전송(Bluetooth)을 행하며, 마스터 모듈은 엔터테인먼트(entertainment) 기능, 즉 운동기구 TV장치와 음원 연결, 휴대폰 핸즈프리, MP3 듣기) 등과, 데이터 저장(micro-SD card) 기능, 그리고 엔터테인먼트 기능구현을 위한 음원 송수신(Bluetooth)의 역할을 수행한다.That is, the
또한, 슬레이브 모듈 내부에 사용자 ID가 저장되어 있으며, 이는 운동기구 단말기와의 통신 프로토콜 속에 존재할수 있다. 운동기구 단말기가 자동으로 주변 블루투스 장치를 지속적으로 찾고 있는 상태에서, 운동자가 체스트 밸트에 슬레이브 모듈을 결합하여 (또는 슬레이브 모듈이 마스터 모듈과 결합된 형태로 상완에 착용되어) 운동기구 단말기에 접근했을 때, 운동기구 단말기는 주변 블루투스 장치를 운동 기구 출력부 GUI를 통해 사용자에게 보여지고, 자산이 착용하고 있는 단말기의 ID로 검색된 블루투스를 선택하도록 유도한다. 현재 운동자의 ID로 검색된 블루투스 장치가 운동기구 단말기의 블루투스 장치와 연결이 되면, 비로소 운동처방 이 운동기구 관리서버로부터 운동자의 개인 정보들이 운동기구 단말기로 정보를 보내주고, 슬레이브 모듈에서는 운동자의 생체신호를 실시간으로 계측하여 운동기구 단말기로 전송하게 된다.In addition, a user ID is stored inside the slave module, which may exist in a communication protocol with the exercise equipment terminal. With the exercise device automatically searching for peripheral Bluetooth devices, the athlete may have attached the slave module to the chest belt (or the slave module worn on the upper arm in combination with the master module) to access the exercise device. When the exercise equipment terminal shows the peripheral Bluetooth device to the user through the exercise equipment output GUI, it induces the user to select the Bluetooth searched by the ID of the terminal worn by the asset. When the Bluetooth device searched for by the current exerciser's ID is connected to the Bluetooth device of the exercise equipment terminal, the exercise prescription transmits the personal information of the exerciser to the exercise equipment terminal from the exercise equipment management server. It is measured in real time and transmitted to the exercise equipment terminal.
운동기구 단말기(300)는 유선 또는 무선으로 통신을 통하여 운동기구 관리서버(400)로부터 사용자의 운동 히스토리(History) 정보를 수신하며, 사용자 단말기(100)로부터 사용자의 생체신호들을 수신하며, 이들을 바탕으로 사용자에게 알맞는 운동처방을 결정하여 운동기구(310)를 제어한다. 주어진 정보에 따라 정량적으로 세분화된 운동처방 정보를 받은 운동기구(310)는 처방 정보에 따라 자동으로 기구를 제어함으로써 사용자에게 맞춤형 운동처방을 제시한다.The
운동기구 단말기(300)는 사용자 단말기(100)의 슬레이브 모듈로부터 사용자 ID를 전달받으면, 운동기구 관리서버(400)에서 해당 사용자에 대한 지난 운동정보와 개인 기본 정보 및 기초 체력정보를 요청하고, 이들 정보를 바탕으로 초기 운동처방을 내리게 된다. When the
지난 운동정보와 최초 개인 기본정보 및 기초 체력 정보를 통한 운동처방뿐만 아니라 슬레이브 모듈에서 실시간으로 계측되는 생체 정보들을 바탕으로 운동 중 생체의 정보가 어떻게 변화하는지를 모니터링하고, 이를 실시간으로 운동처방에 반영하여 처방 및 운동기구(310)의 제어가 이루어지게 한다.Based on the biometric information measured in real time by the slave module as well as the prescription through past exercise information and basic personal information and basic physical fitness information, it monitors how the biometric information changes during exercise and reflects it in the exercise prescription in real time. Control of the prescription and
운동기구 단말기(300)와의 최초 연결은 슬레이브 모듈의 블루투스이고, 이 통신이 확보되면, 2차적으로 마스터 모듈의 블르투스가 운동기구 단말기(300)와 연결되어 통신망이 확보된다.The first connection with the
운동기구 관리서버(400)는 운동 시설을 이용하는 사람들의 기본 개인 정보 데이터를 저장하고 있으며, 운동기구 단말기(300)로부터 해당 사용자의 운동처방 데이터를 수신하여 저장한다. 운동기구 관리서버(400)는 운동 시설 내의 서버로서, TCP-IP통신으로 유선또는 무선으로 운동기구 단말기(300)와 통신한다.The exercise
각 슬레이브 모듈(110) 또는 마스터 모듈(210)은 RFID 테그를 구비하여, 사용자별로 사용초기에 운동기구 관리서버(400)에 등록되어 질 수 있으며, 운동기구 단말기(300)는 이를 자동검지할 수 있다. Each
도 2는 도 1의 운동처방 시스템의 구성을 설명하기위한 설명도이다.2 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the exercise prescription system of FIG.
슬레이브 모듈(110)은 생체신호 검출부(120), 신호전처리부(140), A/D변환기(170), 슬레이브모듈 연산처리부(180), 슬레이브모듈 송수신부(190)를 구비한다. 슬레이브 모듈(110)은 생체신호를 검출하여 검출된 생체신호를 운동기구 단말기(300)로 전송하며, 검출된 생체신호로부터 동잡을 제거하는 동잡음 제거 알고리즘을 탑재하고 있다.The
생체신호 검출부(120)는 센서들을 이용하여 생체신호, 즉 심전도 신호, PPG 신호, 활동도신호, 체온신호 등을 검출하는 수단으로, 슬레이브모듈 심전도전극부(122), PPG 센서부(124), 활동도 센서부(126), 체온 센서부(128)를 포함한다.The
슬레이브모듈 심전도전극부(122)는 2개 이상의 심전도 전극을 구비하여, 심전도 신호를 검출한다. 슬레이브모듈 심전도전극부(122)는 천 전극으로 이루어져 슬레이브모듈 밴드에 포함되어 있다. 슬레이브 모듈(110)에 심전도 전극을 2개 구비하여 심전도 신호를 검출할 수 있는데, 즉, 심전도 전극을 사용자의 양쪽 가슴에 부착함에 따라 운동 중 사용자의 리드I(Lead I) 심전도 신호를 검출한다.
여기서는 미도시되었지만, 경우에 따라서는, 상완에 장착된 마스터 모듈(210)에 심전도 전극을 1개 더 구비하고, 귀에 장착되는 이어폰부(미도시)에 심전도 전극을 1개 더 구비하여 리드II로 심전도 신호를 검출할 수 있다. 부연설명하면, 공지된 사항으로, 임상 심전계에서 심장의 전기적 활동을 완전하게 나타내기 위해 하나 이상의 리드(Lead)를 기록해야 하며, 일반적으로 리드(Lead) I, II, III 이 도 7과 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 부의 심전도 전극과 왼쪽 상완의 마스터 모듈(210)의 심전도 전극이 리드II를 이루게 된다.The slave
Although not shown here, in some cases, one ECG electrode is further provided in the
PPG 센서부(124)는 발광부와 수광부를 구비하여, PPG 신호를 검출한다.The
활동도(ACC) 센서부(126)는 가속도 센서를 구비하여 움직임에 따른 활동도를 검출한다. 가속도 센서로 3축 가속도 센서(X, Y, Z축)를 사용할 수 있으며, 그럼에 의해 움직임에 따른 3축 가속도 신호를 검출하여 활동도를 측정할 수 있다.Activity (ACC)
체온 센서부(128)는 피부와 접촉가능한 부분에 위치하여 체온을 검출한다. 적외선 센서를 이용할 수 있다. 체온센서는 비접촉식으로 슬레이브 모듈(110) 단독으로 사용 시 가슴에, 마스터 모듈(210)과 결합 시에는 상완에 적외선을 발사하여 체온을 측정한다.The body
신호전처리부(140)는 상기 생체신호 검출부(120)로부터 검출된 생체신호, 즉 심전도 신호, PPG 신호, 활동도신호 등을 증폭하고 잡음을 제거하는 등 전처리하는 수단으로, 심전도 전처리부(142), PPG 전처리부(144), 활동도 전처리부(146), 체온 전처리부(148)를 포함한다.The
심전도 전처리부(142)는 심전도 전극들에서 검출된 심전도 신호를 증폭하고 잡음을 제거한다. The
PPG 전처리부(144)는 PPG 센서부(124)에서 검출된 PPG 신호를 증폭하고 잡음을 제거한다. The
활동도 전처리부(146)는 활동도 센서부(126)에서 검출된 활동도 신호를 증폭하고 잡음을 제거한다. The
체온 전처리부(148)는 체온 센서부(128)에서 검출된 체온 신호를 증폭 등의 전처리를 한다. The
A/D변환기(170)는 신호전처리부(140)의 출력신호를 디지탈신호로 변환한다.The A /
슬레이브모듈 연산처리부(180)는 A/D변환기(170)의 출력신호를 슬레이브모듈 송수신부(190)에서 송신하기위한 신호로 변환한다. 슬레이브모듈 송수신부(190)로부터 운동기구 단말기(300)의 요청을 수신하며, 수신된 요청에 따라 사용자 ID 등 사용자 정보를 슬레이브모듈 송수신부(190)를 통해 운동기구 단말기(300)로 전송한다. 경우에따라서, 슬레이브모듈 연산처리부(180)는 생략되어질 수 있다.The slave
슬레이브모듈 송수신부(190)는 슬레이브모듈 연산처리부(180)의 출력신호를 운동기구 단말기(300)로 전송한다.The
미도시되었지만, 슬레이브 모듈(110)은 슬레이브모듈 메모리부를 더 구비할 수 있다. 슬레이브모듈 메모리부(미도시)는 사용자 ID등 사용자 기본정보를 저장하고 있으며, 운동기구 단말기(300)의 요청에 따라 사용자 ID를 슬레이브모듈 송수신부(190)를 통해 운동기구 단말기(300)로 전송한다.Although not shown, the
본 발명에서 A/D변환기(170), 슬레이브모듈 연산처리부(180), 슬레이브모듈 송수신부(190)는 슬레이브모듈 데이터 수집부로서, 경우에 따라서는 하나의 데이터 수집 칩으로 이루어질 수 있다.In the present invention, the A /
마스터 모듈(210)은 음원 연결부(220), MP3(230), 휴대폰 헨즈프리부(240), 메모리카드(250), 마스터모듈 송수신부(290), 마스터모듈 설정부(280), 마스터모듈 생체신호 검출부(미도시), 마스터모듈 연산처리부(미도시)를 구비한다.The
음원 연결부(220)는 운동기구(310)의 옆에 장착되어 있는 TV의 음원 또는 운동기구 단말기(300)로부터 마스터모듈 송수신부(290)를 통해 수신되는 음원을 출력한다. 음원 연결부(220)는 스피커 또는 이어폰을 통해 음원을 출력한다.The sound
MP3(230)는 일반 MP3 장치를 내장하고 있어, 사용자가 운동중에 스피커, 이어폰 등을 통해 음원을 들을 수 있다.
휴대폰 헨즈프리부(240)는 휴대폰 헨즈프리 장치를 내장하고 있어, 사용자가 운동중에 마이크가 장착된 이어폰 등을 통해 의사소통을 할수 있다.The mobile phone hands-
메모리카드(250)는 개인 기본 정보를 저장하고 있으며, 사용자가 운동중 듣는 음원 중 저장하고 싶은 음원 등을 저장할 수 있다. 미도시되었지만, 경우에 따라서는 슬레이브 모듈(110)에서 검출된 생체신호를 무선 수신하여 저장할 수 있다. 메모리카드(250)의 데이터는 경우에 따라서 출력포트(미도시)를 통해 컴퓨터 등에 저장할 수 있다.The
마스터모듈 수신부(290)는 운동기구 단말기(300)로부터 TV의 음원 또는 운동기구 단말기(300)에서 생성된 음원을 수신하며, 수신된 음원을 음원 연결부(220)로 전송한다. 또한, 메모리카드(250)로부터의 정보, 즉 개인 기본 정보 등을 수신하여, 운동기구 단말기(300) 또는 인접한 컴퓨터로 전송한다.The master
미도시되었지만, 마스터모듈 연산처리부를 마스터모듈 수신부(290)의 앞단에 더 구비할 수 있으며, 마스터모듈 연산처리부와 마스터모듈 수신부(290)는 하나의 데이터 수집 칩으로 이루어질 수 있다.Although not shown, the master module calculation processing unit may be further provided at the front end of the master
마스터모듈 연산처리부(미도시)는 ARM (cortex M3)로 이루어질 수 있으며, 음원 연결부(220), MP3(230), 휴대폰 헨즈프리부(240), 메모리카드(250), 마스터모듈 송수신부(290), 마스터모듈 설정부(280)를 전적으로 제어한다.Master module operation processing unit (not shown) may be made of ARM (cortex M3), the sound
마스터모듈 설정부(280)는 음원 연결모드, MP3모드, 휴대폰 헨즈프리부모드, 메모리 모드 등을 설정한다.The master
마스터모듈 생체신호 검출부(미도시)는 생체신호를 검출하여 전처리하여, 운동기구 단말기(300)로 전송하거나 자체 메모리에 저장한다. 마스터모듈 생체신호 검출부(미도시)는 상완 심전도전극(미도시)을 적어도 구비한다. The master module biosignal detection unit (not shown) detects and preprocesses the biosignal and transmits the biosignal to the
마스터모듈 연산처리부(미도시)는 ARM (cortex M3)로 이루어질 수 있으며, 음원 연결부(220), MP3(230), 휴대폰 헨즈프리부(240), 메모리카드(250), 마스터모듈 송수신부(290), 마스터모듈 설정부(280)를 전반적으로 제어한다.Master module operation processing unit (not shown) may be made of ARM (cortex M3), the sound
상완 심전도전극(미도시)는 이어폰 심전도전극(미도시)과 함께 페어(pair)를 이루어 심전도를 검출한다. 경우에 따라서는 상완 PPG 센서부(미도시)를 더 구비할 수 있다.The upper arm ECG electrode (not shown) pairs with the earphone ECG electrode (not shown) to detect an ECG. In some cases, a brachial PPG sensor unit (not shown) may be further provided.
운동기구 단말기(300)는 운동기구 송수신부(310), 운동기구 연산처리부(320), 운동기구 설정부(330), 운동기구 메모리부(340), 운동기구 출력부(350), TV포트(360), 운동기구 제어부(370) 등을 포함한다.The
운동기구 송수신부(310)는 슬레이브모듈 송수신부(190), 마스터모듈 송수신부(290)로부터 수신된 신호를 운동기구 연산처리부(320)로 전송하며, 운동기구 연 산처리부(320)에서 출력된 ID 요청신호를 슬레이브모듈 송수신부(190)로 전송하며, 알람신호 등을 마스터모듈 송수신부(290)로 전송한다.The
운동기구 연산처리부(320)는 슬레이브모듈 송수신부(190)로부터 운동기구 송수신부(310)를 통해 사용자 ID를 전달받으면, 운동기구 관리서버(400)에게 해당 사용자에 대한 지난 운동정보와 개인 기본 정보 및 기초 체력정보를 요청하고, 이들 정보를 바탕으로 초기 운동처방을 내린다. 또한, 지난 운동정보와 최초 개인 기본정보 및 기초 체력 정보를 통한 운동처방뿐만 아니라 슬레이브모듈 송수신부(190)로부터 운동기구 송수신부(310)를 통해 수신된 실시간으로 계측되는 생체 정보들을 바탕으로 운동 중 생체의 정보가 어떻게 변화하는지를 모니터링하고, 이를 실시간으로 운동처방에 반영하여 운동처방을 내린다. 이렇게 얻어진 운동처방을 근거로 운동기구 제어신호를 생성하여 운동기구 제어부(370)으로 전송하여 운동기구(310)의 제어가 이루어지게 한다.When the exercise
운동기구 설정부(330)는 운동기구 온오프(ON/OFF), 운동기구 사용시간, 운동기구 사용모드 등을 수동 설정할 수 있다.The exercise
운동기구 메모리부(340)는 사용자 ID, 사용자의 생체정보, 운동처방을 임시 저장하며, 운동기구 사용중 또는 종료후에 운동기구 관리서버(400)로 전송한다.The exercise
운동기구 출력부(350)는 운동기구 연산처리부(320)의 출력신호를 출력한다. 즉, 사용자의 현재 운동처방, 사용자의 생체신호 및 건강상태 등등을 출력한다.The exercise
TV포트(360)는 운동기구(310)의 옆에 장착되어 있는 TV의 음원포트와 연결되어, TV의 음원을 운동기구 송수신부(310)를 통해 마스터 모듈(210)로 전송된다.The
운동기구 제어부(370)는 운동기구 연산처리부(320)로부터의 운동기구 제어신호에따라 운동기구(310)를 제어한다.The
운동기구 관리서버(400)는 운동 시설 내의 서버로서, 운동 시설을 이용하는 사람들의 기본 개인 정보 데이터를 저장하고 있으며, 운동기구 단말기(300)로부터 해당 사용자의 운동처방 데이터를 수신하여 저장하며, 운동기구 단말기(300)의 데이터 요청시 요청된 데이터를 운동기구 단말기(300)로 전송한다.The exercise
운동기구 단말기(300)는 운동기구 출력포트(395)를 통해 운동기구 관리서버(400)와 데이터 통신할 수 있다.The
본 발명에 있어서, 슬레이브 모듈(110)이 체스트(chest) 벨트와 결합될 때, 사용자의 편의를 강조한 조임식 나사 형태로 결합되며, 슬레이브 모듈(110)과 마스터 모듈(210)의 결합은 핸드폰 배터리가 본체와 연결되는 결합형태이고, 각 모듈간 통신 방식은 암수 형태가 아닌 접촉식 연결 방법이다. In the present invention, when the
본 발명의 이어폰은 귀에서 심전도(ECG) 신호를 검출하기 위한 이어폰 심전도전극을 더 구비하며, 마스터 모듈(210)도 마스터모듈 심전도전극을 구비한다. 마스터모듈 심전도전극(LA)과 이어폰 심전도전극(RA)으로 리드II의 심전도를 검출한다. 마스터모듈 심전도전극은 천 전극(전도성)으로 되어 있으며 마스터 모듈(210)을 감싸는 케이스에 위치하고 이를 본체와 커넥터로 연결되어 슬레이브 모듈(110)로 신호가 전달 되도록 이루어진다.The earphone of the present invention further includes an earphone ECG electrode for detecting an ECG signal from an ear, and the
슬레이브 모듈(110)과 마스터 모듈(210)은 분리되어 사용되거나 결합되어 사용될수 있다. 슬레이브 모듈(110)과 마스터 모듈(210)은 분리되어 사용될 때에는 슬레이브 모듈(110)은 가슴에 장착되고 마스터 모듈(210)은 상완에 장착된다. 슬레이브 모듈(110)과 마스터 모듈(210)이 결합되어 사용될 때에는, 슬레이브 모듈(110)은 마스터 모듈(210)의 뒷면과 결합되어진 채로 상완에 장착되어 사용될 수 있다.The
체온센서인 적외선 센서는 비접촉식으로 슬레이브 모듈(110) 단독으로 사용 시 가슴에, 마스터 모듈(210)과 결합 시에는 상완에 적외선을 발사하여 체온을 측정한다.The infrared sensor, which is a body temperature sensor, measures infrared rays by emitting infrared rays to the chest when the
슬레이브 모듈(110)과 마스터 모듈(210)의 외관은 플라스틱 재질로 이루어지며, 슬레이브 모듈(110)과 마스터 모듈(210)의 밴드는 전극 부위는 천전극을 고정할 수 있는 고무재질과 길이를 조절할 수 있는 수축성 천 밴드로 이루어진다.The external appearance of the
도 3은 본 발명의 일실시예의 슬레이브 모듈과 마스터 모듈이 결합된 상태의 외관을 나타낸다. 도 4는 도 3의 슬레이브 모듈과 결합된 마스터 모듈이 암밴드와 결합된 상태를 나타낸다.3 shows an appearance of a state in which a slave module and a master module are coupled according to an embodiment of the present invention. 4 illustrates a state in which a master module coupled to a slave module of FIG. 3 is coupled to an arm band.
도 3은 슬레이브 모듈(110)과 마스터 모듈(210)이 결합된 상태의 좌측면도, 정면도, 배면도 및 이어폰(500)을 나타낸다. 3 illustrates a left side view, a front view, a rear view, and the
마스터 모듈(210)의 배면에는 상완 심전도전극(262)이 장착되며, 마스터 모듈(210)의 배면에 슬레이브 모듈(110)이 장착된다.The upper
슬레이브 모듈(110)에는 체온센서(128)가 장착되어 있다.The
마스터 모듈(210)의 일측면에는 MP3 커넥터(297), 온/오프(ON/OFF) 스위치(298), 슬레이브-마스터 모듈 커넥터(296) 등이 있다. One side of the
이어폰(500)에는 이어폰 심전도전극(미도시), 이어폰 코넥터(520), 마이크로 SD카드 삽입부(530), USB 포트(540)을 구비한다.The
즉, 슬레이브 모듈(110)과 마스터 모듈(210)의 결합된 상태로 상완에 장착되며, 이때 슬레이브 모듈(110)의 체온센서(128)로부터 상완에서 체온을 검출하며, 이어폰 심전도전극(미도시)과 상완 심전도전극(262)으로부터 심전도를 검출하며, 슬레이브 모듈(110)의 활동도 센서부(126)로부터 활동도를 검출한다.That is, the
도 5는 도 3의 슬레이브 모듈과 마스터 모듈의 결합시 구동되는 사용자 단말기의 개략적 구성도를 나타낸다.FIG. 5 illustrates a schematic configuration diagram of a user terminal driven when the slave module and the master module of FIG. 3 are coupled.
마스터모듈 연산처리부(270)는 음원 연결부(220), MP3(230), 휴대폰 헨즈프리부(240), 메모리카드(250), 마스터모듈 송수신부(290), 마스터모듈 설정부(280)를 전반적으로 제어한다. 마스터모듈 송수신부(290)는 운동기구 단말기(300)로부터 음원 등을 수신하여 마스터모듈 연산처리부(270)로 전송한다. The master module
상완 심전도전극(262)과 이어폰 전극(510)으로부터 검출된 신호는 슬레이브모듈 연산처리부(180)로 전송되어 연산처리되고, 그후 슬레이브모듈 송수신부(190)으로 통해 운동기구 단말기(300)로 전송된다.The signals detected from the upper
슬레이브모듈 PPG센서부 또는 마스터모듈 PPG센서부로 부터 수신된 PPG 신호는 슬레이브모듈 연산처리부(180)로 전송되어 연산처리되고, 그후 슬레이브모듈 송수신부(190)으로 통해 운동기구 단말기(300)로 전송된다.The PPG signal received from the slave module PPG sensor unit or the master module PPG sensor unit is transmitted to the slave module
체온 센서부(128)로부터 검출된 신호도 슬레이브모듈 연산처리부(180)로 전송되어 연산처리되고, 그후 슬레이브모듈 송수신부(190)으로 통해 운동기구 단말 기(300)로 전송된다.The signal detected from the body
도 6은 본 발명의 일실시예의 슬레이브 모듈만을 단독 사용시 체스트 벨트에 슬레이브 모듈이 장착된 사용상태도이다.6 is a state diagram in which the slave module is mounted on the chest belt when only the slave module of one embodiment of the present invention is used.
슬레이브 모듈(110)은 체스트 벨트(198)에 장착되며, 체스트 벨트(198)의 슬레이브 모듈 장착부의 좌우 양측에는 슬레이브모듈 심전도 전극(122)이 장착되어 있다.The
슬레이브모듈 심전도 전극(122)은 천 전극으로 이루어지며, 체스트 벨트(198)와 함께 직조되거나 체스트 벨트(198)에 장착되어지도록 이루어질 수 있다.The slave
슬레이브 모듈(110)은 체스트 벨트(198)에 포켓형식으로 만들어진 슬레이브 모듈 장착부에 장착되어 질 수 있으며, 경우에 따라서는 슬레이브 모듈(110)이 클립형태를 이루어 체스트 벨트(198)에 장착되어 질 수 있다.The
슬레이브 모듈(110)은 피부 접착면 측으로 체온 센서부(128)을 구비하며, 피부 접착면의 반대측으로 슬레이브모듈 온/오프 스위치(197)이 구비되어 있다.The
도 7은 도 6의 슬레이브 모듈 만을 단독 사용시에 구동되는 사용자 단말기의 개략적 구성도를 나타낸다.FIG. 7 is a schematic structural diagram of a user terminal driven when using only the slave module of FIG. 6.
2개의 슬레이브모듈 심전도전극(122)로부터 검출된 심전도 신호가 심전도 전처리부(142)를 통해 슬레이브모듈 연산처리부(180)로 전송되며, 활동도 센서부(126)와 체온 센서부(128)로부터 검출된 신호들도 신호전처리부(140)를 통해 슬레이브모듈 연산처리부(180)로 전송되어 연산처리되고, 그후 슬레이브모듈 송수신부(190)를 통해 운동기구 단말기(300)로 전송된다.The ECG signals detected from the two slave
슬레이브모듈 연산처리부(180)는 MSP430(MCU)로 이루어질 수 있다.Slave module
본 발명은 이상에서 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되는 것이 아니며, 당업자라면 다음에 기재되는 청구범위 내에서 더 많은 변형 및 변용예가 가능한 것임은 물론이다.It is to be understood that the present invention is not limited by what has been described above and illustrated in the drawings, and those skilled in the art will recognize that many modifications and variations are possible within the scope of the following claims.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 운동처방 시스템을 개념적으로 설명하기위한 설명도이다.1 is an explanatory diagram for conceptually explaining the exercise prescription system according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 운동처방 시스템의 구성을 설명하기 위한 설명도이다.2 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the exercise prescription system of FIG.
도 3은 본 발명의 일실시예의 슬레이브 모듈과 마스터 모듈이 결합 된 상태의 외관을 나타낸다.Figure 3 shows the appearance of the slave module and the master module coupled state of one embodiment of the present invention.
도 4는 도 3의 슬레이브 모듈과 결합 된 마스터 모듈이 암밴드와 결합 된 상태를 나타낸다.4 illustrates a state in which a master module coupled to a slave module of FIG. 3 is coupled to an arm band.
도 5는 도 5는 도 3의 슬레이브 모듈과 마스터 모듈의 결합시 구동되는 사용자 단말기의 개략적 구성도를 나타낸다.5 is a schematic configuration diagram of a user terminal driven when the slave module and the master module of FIG.
도 6은 도 6은 본 발명의 일 실시예의 슬레이브 모듈만을 단독 사용시 체스트 벨트에 슬레이브 모듈이 장착된 사용 상태도이다.6 is a state diagram in which the slave module is mounted on the chest belt when only the slave module of one embodiment of the present invention is used alone.
<도면부호의 간단한 설명><Brief Description of Drawings>
110:슬레이브 모듈 120:생체신호 검출부 122:슬레이브모듈 심전도전극부110: slave module 120: biological signal detection unit 122: slave module ECG electrode
124:PPG 센서부 126:활동도 센서부 128:체온 센서부 140:신호전처리부 124: PPG sensor unit 126: activity sensor unit 128: body temperature sensor unit 140: signal preprocessing unit
142:심전도 전처리부 144:PPG 전처리부 146:활동도 전처리부142: ECG preprocessor 144: PPG preprocessor 146: Activity preprocessor
148:체온 전처리부 170:A/D변환기 180:슬레이브모듈 연산처리부148: body temperature preprocessing unit 170: A / D converter 180: slave module operation processing unit
190:슬레이브모듈 송수신부 197:슬레이브모듈 온/오프 스위치190: slave module transceiver 197: slave module on / off switch
198:체스트 벨트 210:마스터 모듈 220:음원 연결부 230:MP3198: Chest belt 210: Master module 220: Sound source connection 230: MP3
240:휴대폰 헨즈프리부 250:메모리카드 262:상완 심전도전극240: mobile phone hand free 250: memory card 262: upper arm ECG electrode
280:마스터모듈 설정부 290:마스터모듈 송수신부 300:운동기구 단말기280: master module setting unit 290: master module transceiver 300: exercise equipment terminal
310:운동기구 송수신부 320:운동기구 연산처리부 330:운동기구 설정부310: exercise machine transceiver 320: exercise machine operation processing unit 330: exercise machine setting unit
340: 운동기구 메모리부 350:운동기구 출력부 360:TV포트340: fitness equipment memory 350: fitness equipment output 360: TV port
370: 운동기구 제어부 395:운동기구 출력포트 400:운동기구 관리서버 370: exercise equipment control unit 395: exercise equipment output port 400: exercise equipment management server
500:이어폰 520:이어폰 코넥터 530:마이크로 SD카드 삽입부 540:USB 포트 500: Earphone 520: Earphone connector 530: Micro SD card insertion part 540: USB port
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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