KR101333511B1 - Novel Method to detect Ventilatory-threshold in real-time - Google Patents

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Abstract

본 발명은 운동자의 구속력을 최소화하면서 측정이 가능하고, 운동자의 현재 신체 상태를 반영하는 심박수를 이용하여, 운동 중 운동자의 신체정보를 모니터링하고 이를 바탕으로 운동 중 실시간으로 환기역치 시점을 검출하는, 심박수 변화의 모니터링을 통한 실시간 환기역치 시점 검출 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 피검자가 심전도 전극을 장착하고, 운동을 행하는 동안, 환기역치 시점을 검출하기위한 방법에 있어서, 매주기 심전도에서 최고점인 R포인트를 검출하고, 상기 R포인트로부터 이전의 초단위 윈도우 시간 동안의 R-R 인터벌 수를 검출하여, 초단위 윈도우 시간 동안의 심박수 평균을 구하는, 환기역치 시점 검출을 위한 심박수 평균 연산단계; 환기역치 시점 검출을 위한 심박수 평균 연산단계에서 구한, 초단위 윈도우 시간 동안의 심박수 평균이, 기 설정된 기준선보다 큰지를 판단하며, 상기 기준선보다 크다면, 현재의 초단위 윈도우 시간 동안의 심박수 평균의 시간을 환기역치 시점 후보로 결정하는 환기역치 시점 후보 결정단계; 환기역치 시점 여부판단 단계의 결과로, 입력된 심박수 평균중 연속된 5개중 3개가 기준선값보다 크지 않다면, 기준선에 0.95를 곱하여, 즉 기준선값을 0.95배로 낮추고, 현재의 초단위 윈도우 시간 동안의 심박수 평균의 시간을, 환기역치 시점 후보로 결정하는 기준선 재조정단계; 입력되는 심박수 평균중 연속된 5개중 3개가 기준선값보다 크다면, 환기역치 시점 후보를 환기역치 시점으로 결정하는 환기역치 시점 결정단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
The present invention can be measured while minimizing the restraint of the exerciser, using the heart rate reflecting the current physical condition of the exerciser, monitoring the exerciser's body information during the exercise and detecting the ventilation threshold time point in real time during the exercise, The present invention relates to a method for detecting a real time ventilation threshold point by monitoring heart rate changes.
The present invention provides a method for detecting a ventilation threshold time point while a subject is wearing an electrocardiogram electrode and exercising, detecting an R point that is the highest point in an electrocardiogram every cycle, and the previous window time in seconds from the R point. A heart rate averaging step for detecting a ventilation threshold time point, by detecting the number of RR intervals during the second period, and obtaining an average heart rate for the window time in seconds; Determining whether the heart rate average for the second window time, which is obtained in the heart rate averaging step for detecting the ventilation threshold time point, is greater than the preset baseline, and if it is larger than the reference line, the time of the heart rate average for the current second window time. Determining a threshold threshold candidate for determining a threshold threshold time; If, as a result of the ventilation threshold timing step, three of the five consecutive heart rate inputs are not greater than the baseline value, the baseline is multiplied by 0.95, that is, the baseline value is reduced to 0.95 times, and the heart rate for the current second window time A baseline readjustment step of determining an average time as a candidate for a ventilation threshold time point; If three out of five consecutive heart rate input is greater than the baseline value, determining the ventilation threshold time point to determine the ventilation threshold time candidate as the ventilation threshold time point; characterized in that it comprises a.

Description

심박수 변화의 모니터링을 통한 실시간 환기역치 시점 검출 방법{Novel Method to detect Ventilatory-threshold in real-time}{Novel Method to detect Ventilatory-threshold in real-time} by monitoring heart rate change

본 발명은 심박수 변화의 모니터링을 통한 실시간 환기역치 시점 검출 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 운동자의 구속력을 최소화하면서 측정이 가능하고, 운동자의 현재 신체 상태를 반영하는 심박수를 이용하여, 운동 중 운동자의 신체정보를 모니터링하고 이를 바탕으로 운동 중 실시간으로 환기역치 시점을 검출하는, 심박수 변화의 모니터링을 통한 실시간 환기역치 시점 검출 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for detecting a real-time ventilation threshold time point by monitoring a change in heart rate, and more particularly, to measure while minimizing the restraint of the exerciser, and using the heart rate reflecting the exerciser's current physical condition, The present invention relates to a real-time ventilation threshold detection method through monitoring the heart rate change, which monitors body information and detects the ventilation threshold time in real time during exercise.

운동 시에는 해당과정(Glycolysis)에 의해서 생성된 근육 내의 젖산과 수소이온(H+)이 혈액의 수소이온 농도를 증가시키고, 또한 생성된 젖산이 수소원자와 결합하여 이산화탄소를 생성하여 이로 인해 체내의 이산화탄소 분압을 상승시켜 호흡조절중추를 자극하게 되며 그에 따라 환기량이 증가하게 된다. 또한, 운동 강도가 높아질수록 증가된 수소이온 농도에 의한 대사성 산중독 현상에 따라 말초화학수용기의 자극을 받게 되고 이에 따라 환기량은 이산화탄소 증가율과의 비례관계를 벗어나 더 크게 증가하게 된다. 이러한 대사성 산중독 현상과 호흡가스 교환에 관련된 변화들이 발생한 시점의 산소섭취량 혹은 운동 강도 수준을 환기역치라 한다. During exercise, lactic acid and hydrogen ions (H +) in the muscle produced by glycolysis increase the concentration of hydrogen ions in the blood, and the produced lactic acid combines with hydrogen atoms to produce carbon dioxide. Increasing the partial pressure stimulates the respiratory control center and thus increases ventilation. In addition, as exercise intensity increases, peripheral chemical receptors are stimulated according to metabolic acid poisoning caused by increased hydrogen ion concentration, and thus the ventilation amount is greatly increased beyond the proportional relationship with the increase rate of carbon dioxide. The level of oxygen uptake or exercise intensity at the time of these metabolic acid poisoning events and changes related to respiratory gas exchange is called the ventilation threshold.

환기역치는 개개인의 운동능력을 평가할 수 있는 객관적이며 대표적인 지표로써, 환기역치에 따라 개인의 체력수준에 적합하지 않은 특정수준 이상의 강도 이전에 운동량을 줄임으로 해서 과도한 운동을 미연에 방지하고 적정량의 운동을 수행할 수 있도록 유도할 수 있다. Ventilation threshold is an objective and representative indicator for evaluating an individual's exercise ability, and by reducing the amount of exercise before a certain level of intensity that is not appropriate for an individual's fitness level according to the ventilation threshold, excessive exercise is prevented in advance and an appropriate amount of exercise Can be induced to perform

환기역치를 검출하기 위한 생리학적 지표는 일반적으로 환기량(Ventilation, VE), 산소섭취량(Oxygen consumption, VO2), 이산화탄소배출량(Carbon dioxide production, VCO2), 최대산소섭취량(Maximal oxygen uptake, VO2max) 등을 이용하고, 이러한 생리학적 지표는 운동 중 호흡가스 분석기를 통해 측정이 가능하다. 이는 비록 비침습적인 방법이긴 하지만 운동 중 호흡가스 분석기와 연결된 가스마스크를 착용하고 운동하여야만 하기 때문에, 운동자에게 구속감 혹은 불편함 및 불쾌감을 제공할 수 있다. 또한, 호흡 가스 분석은 고가의 장비가 설치되어있는 실험실 환경에서만 가능하기 때문에 공간적인 제약이 있다.Physiological indicators for detecting ventilation thresholds are typically ventilation (Ventilation, VE), oxygen consumption (VO 2 ), carbon dioxide production (VCO 2 ), maximum oxygen uptake (VO 2 max), etc. By using the physiological indicators can be measured by the breathing gas analyzer during exercise. Although this is a non-invasive method, it is necessary to wear a gas mask connected to the breathing gas analyzer during exercise, so that it may provide the athlete with restraint or discomfort and discomfort. In addition, respiratory gas analysis is limited in space because it is only possible in laboratory environments where expensive equipment is installed.

운동 중 운동자의 구속감을 최소화하기 위해서, 가스호흡분석기 없이 심박수를 이용하여 환기역치 시점 결정을 결정하는 많은 방법들이 연구되고 있지만, 이러한 방법들은 근본적으로 환기역치 시점을 결정하기 위해서 운동 부하 검사를 최소 1회 이상 종료해야 그 결과를 알 수 있고, 운동중에서는 검출할 수 없다는 단점이 있다.In order to minimize the restraint of the exerciser during exercise, many methods for determining the ventilation threshold time point using the heart rate without a gas respiratory analyzer have been studied. If you end more than once to know the result, there is a disadvantage that can not be detected during exercise.

환기역치 지점을 측정하기 위한 방법으로는 대표적으로 Visual, V-slope, D-max, CUSUM(Cumulative summation), Combined 방법 등이 있다. 기존의 방법은 운동자가 수행하는 운동 부하 검사가 종료된 이후에 운동 시간 동안 측정된 호흡가스 데이터와 같은 생리학적 지표들을 이용하여 환기역치 시점의 결정이 가능하다.Representative methods for measuring the ventilation threshold point include the Visual, V-slope, D-max, Cumulative summation (CUSUM), and Combined method. Existing methods can determine the ventilation threshold time using physiological indicators such as respiratory gas data measured during exercise time after the exercise load test performed by the exerciser.

도 1은 기존의 환기역치 시점 결정 방법을 설명하는 설명도이다.1 is an explanatory diagram for explaining a conventional ventilation threshold time determination method.

Visual 방법의 경우, 운동 부하 검사가 진행되는 동안, 이산화탄소 배출량(혹은 환기량)은 산소섭취량과 병행하여 직선적인 증가양상을 보인다. 이후, 이산화탄소 배출량(혹은 환기량)은 산소섭취량에 비하여 급격하게 증가하는 지점이 나타나는데, 일반적으로 이 시점을 환기역치라 하고, 운동 종료 후 산소섭취량 - 이산화탄소 배출량(또는 산소섭취량 - 환기량) 그래프를 바탕으로 전문가 3인 이상의 관찰자가 시각적으로 판단하여 결정한다.In the case of the visual method, during the exercise load test, the carbon dioxide emissions (or ventilation) show a linear increase in parallel with the oxygen uptake. Thereafter, a point where carbon dioxide emission (or ventilation amount) rapidly increases compared to oxygen intake amount is generally referred to as the ventilation threshold, and is based on a graph of oxygen intake-carbon dioxide emission (or oxygen intake-ventilation amount) after the exercise is over. 3 or more experts make visual judgments.

V-slope 방법의 경우, 환기역치 시점을 결정하기 위해 사용하는 가장 보편적으로 방법 중의 하나이다. 운동이 종료된 후, 관찰자가 시각적으로 이산화탄소 배출량 - 산소 섭취량 그래프에서 급격한 변화 지점(break point)을 결정한 후, 이 기준점을 바탕으로 이전과 이후의 산소섭취량에 대한 이산화탄소 배출량에 대해 각각의 선형 회귀 분석을 통한 회귀선을 결정하고, 이 두 회귀선의 교차점을 환기역치 지점으로 결정한다.In the case of the V-slope method, it is one of the most commonly used methods for determining the ventilation threshold time point. After the exercise was over, the observer visually determined a sharp break point on the graph of carbon dioxide emissions-oxygen uptake, and then based on this reference point, each linear regression analysis of carbon dioxide emissions for previous and subsequent oxygen uptake. Determine the regression line through and determine the intersection of these two regression lines as the ventilation threshold point.

D-max 방법의 경우, 운동 종료 후, 산소섭취량에 대한 이산화탄소 배출량(혹은 환기량)의 변화에 대해 최소 제곱법(Least square method)을 이용한 3차 다항식 곡선을 계산하여 이를 적용(Polynomial curve fitting)한다. 이후, 3차 다항식 곡선의 처음과 끝 지점을 연결한 직선으로부터 수직하여 곡선과 가장 멀리 떨어져 있는 곡선 내 지점을 검출하고 이를 환기역치 시점이라 결정한다.In the case of the D-max method, after the exercise, a third-order polynomial curve is calculated and applied to the change of carbon dioxide emission (or ventilation) with respect to oxygen intake by using the Least square method (Polynomial curve fitting). . Then, the point in the curve that is farthest from the curve perpendicular to the straight line connecting the start and end points of the third-order polynomial curve is detected and determined as the ventilation threshold time point.

CUSUM(Cumulative summation) 방법의 경우, 운동을 수행하는 동안에 검출된 생리학적 지표들의 변화에 대해서, 단순한 생리학적 지표들의 변화가 아닌 시간에 대한 절대적인 변화량에 집중하여 환기역치 지점을 결정하는 방법이다. 즉, CUSUM 방법은 시간에 대한 생리학적 파라미터의 연속적인 차이의 절댓값을 연속적으로 과거의 값과 더한 그래프에서 관찰자가 시각적으로 환기역치 시점을 결정하는 방법을 이용한다.In the case of the cumulative summation (CUSUM) method, the ventilation threshold point is determined by focusing on the absolute amount of change over time, not the change in the physiological indicators detected during exercise. That is, the CUSUM method uses a method in which an observer visually determines a ventilation threshold time point in a graph in which the absolute value of a continuous difference in physiological parameters with time is successively added to a past value.

Combined 방법의 경우, CUSUM 방법과 D-max 방법을 적절히 혼합하여 환기역치 시점을 검출하는 방법으로써, 시간에 대한 생리학적 지표들의 연속적인 차이의 절댓값이 누적된 그래프에 3차 다항식 곡선을 적용(Polynomial curve fitting)하는 방법을 통해 환기역치 시점을 결정한다.In the combined method, the CUSUM method and the D-max method are properly mixed to detect the ventilation threshold time point, and a third-order polynomial curve is applied to a graph in which absolute values of continuous differences in physiological indicators over time are accumulated (Polynomial). The curve fitting method is used to determine the timing of the ventilation thresholds.

이러한 방법들은 호흡가스 분석 및 심박수와 같은 생리학적 지표들을 이용하여, 운동이 종료된 이후에만 획득한 데이터를 바탕으로 환기역치 지점의 결정이 가능하다. 또한, 운동 중 검출되는 생리학적 지표들은 관찰자가 시각적으로 판단하기 때문에 주관성의 개입여지를 남기게 된다.These methods use physiological indicators such as respiratory gas analysis and heart rate to determine ventilation threshold points based on data obtained only after the workout is over. In addition, physiological indicators detected during exercise leave room for subjectivity intervention because the viewer visually judges.

뿐만 아니라 운동자가 개인의 환기역치 시점을 알기 위해서는 최소한 1회 이상의 운동 부하 검사를 종료하여야만 하고, 이는 운동자로 하여금 개인의 운동 능력 이상의 운동량을 소화하도록 유도하기 때문에 무리한 운동에 따른 운동자의 신체에 역효과 및 악영향을 끼칠 수 있는 가능성이 있다.In addition, the athlete must complete at least one exercise load test to know the timing of the ventilation threshold of the individual, which induces the athlete to digest the exercise amount beyond the individual's exercise ability. There is a possibility of adverse effects.

즉, 이러한 방법들 중 Visual, V-slope CUSUM 방법 등은 환기역치 지점을 판단함에 있어서 관찰자의 주관성이 개입되기 때문에 객관적이지 못하다는 단점이 있으며, 또한, 상기 기존의 방법들은 운동 부하 검사가 종료된 이후에만 환기역치를 검출할 수 있다는 단점이 있다.That is, among these methods, the Visual and V-slope CUSUM methods are not objective because the subjectivity of the observer is involved in determining the ventilation threshold point. The disadvantage is that the ventilation threshold can only be detected afterwards.

따라서 기존의 방법들이 가지는 근본적인 한계점을 극복할 수 있을 뿐만 아니라, 운동자로 하여금 개인의 운동능력에 적합한 운동을 하도록 운동량 및 운동 처방을 제시할 수 있는, 운동 중 실시간 환기역치 시점 결정 방법이 요망된다.Therefore, a method for determining a real-time ventilation threshold point during exercise, which can overcome the fundamental limitations of existing methods, and can present an exercise amount and exercise regimen to allow an athlete to perform an exercise suitable for an individual's exercise ability, is required.

따라서 환기역치 시점을 결정하기 위한 기존의 방법들이 가지는 한계성을 보완하기 위해서, 본 발명은 운동자의 구속력을 최소화하면서 측정이 가능하고 운동자의 현재 신체 상태를 반영하는 심박수를 이용하여, 운동 중 운동자의 신체정보를 모니터링하고 이를 바탕으로 운동 중 실시간으로 환기역치 시점을 검출할 수 있는 방법을 제안한다. Therefore, in order to supplement the limitations of existing methods for determining the ventilation threshold time point, the present invention utilizes a heart rate that can be measured while minimizing the constraint of the exerciser and reflects the exerciser's current physical condition, thereby the exerciser's body during exercise. We propose a method to monitor the information and to detect the ventilation threshold in real time during exercise.

본 발명에서는 심박수를 실시간으로 환기역치 시점을 결정하기 위한 생리학적 지표로 사용함으로써, 가스마스크 착용에 따른 생리학적 지표 획득 방법과 달리 운동자의 구속감을 최소화하고자 한다. In the present invention, by using the heart rate as a physiological indicator for determining the ventilation threshold time point in real time, unlike the physiological index acquisition method according to the wearing of the gas mask to minimize the restraint of the athlete.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 운동자의 구속력을 최소화하면서 측정이 가능하고, 운동자의 현재 신체 상태를 반영하는 심박수를 이용하여, 운동 중 운동자의 신체정보를 모니터링하고 이를 바탕으로 운동 중 실시간으로 환기역치 시점을 검출할 수 있는 심박수 변화의 모니터링을 통한 실시간 환기역치 시점 검출 방법을 제공하는 것이다. The problem to be solved by the present invention can be measured while minimizing the restraint of the exerciser, using the heart rate reflecting the current body state of the exerciser, monitoring the body information of the exerciser during exercise based on the ventilation in real time during the exercise It is to provide a real-time ventilation threshold point detection method by monitoring the heart rate change that can detect the threshold point.

본 발명은 피검자가 심전도 전극을 장착하고, 운동을 행하는 동안, 환기역치 시점을 검출하기위한 방법에 있어서, 운동기구가 운동개시를 한후, 분단위의 초기지정 측정시간 동안에, 15초단위의 심박수 평균값 및 최소값을 구하는, 초기직선설정을 위한 심박수 평균 연산단계; 상기 심박수 평균 연산단계에서 구한 심박수 평균값(HRmean) 및 최소값(HRmin)을 이용하여 기울기(Slop) 및 y절편(Initialy -intercept)을 계산하되, 기울기(Slop)는The present invention provides a method for detecting a ventilation threshold time while a subject is wearing an electrocardiogram electrode and exercising, and after the exercise apparatus starts exercising, the heart rate average value in 15 seconds during the initial measurement time in minutes. And calculating a heart rate average for initial straight line setting to obtain a minimum value. The slope (Slop) and the y-intercept (Initial y -intercept ) are calculated using the heart rate average value HRmean and the minimum value HRmin obtained in the heart rate averaging step, but the slope Slop is

Figure 112011076555048-pat00001
Figure 112011076555048-pat00001

(단, △Time인 TimeHRmean - TimeHRmin은 분단위의 초기지정 측정시간으로 함)(However, Time HRmean -Time HRmin , which is △ Time, is the initial measurement time in minutes)

에 의해 구하여지며, y절편(Initialy-intercept)는Is obtained by the initial y-intercept

Figure 112011076555048-pat00002
Figure 112011076555048-pat00002

(단, Time은 최소값(HRmin)에서의 시간임)(Time is the time at the minimum value (HRmin))

에 의해 구하여지는 기울기 및 절편 계산단계; 기울기 계산단계에서 구한 기울기 값과 y절편 값을 이용하여 초기 직선(VTy)을 결정하는 초기직선 설정단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.A slope and intercept calculation step obtained by; And an initial straight line setting step of determining an initial straight line VTy using the slope value and the y-intercept value obtained in the slope calculation step.

초기직선 설정단계의 기울기 값(Slop)과 y-절편 값(Initialy - intercept)을 이용하여, 기준선의 y-절편 값(VTy - intercept)는, 남성과 여성의 회귀수식, 즉,Using the slope value (Slop) and the y-intercept value (Initial y - intercept ) of the initial straight line setting step, the y - intercept value (VT y - intercept ) of the baseline is a regression equation of male and female, that is,

Figure 112011076555048-pat00003
Figure 112011076555048-pat00003

에 의해 구하여지고, 초기직선 설정단계의 기울기 값(Slop), 기준선의 y-절편 값(VTy - intercept)을 이용하여 기준선을 결정하는 기준선 설정단계;를 더 포함하여 이루어진다.It is obtained by, and the baseline setting step of determining the reference line using the slope value (Slop) of the initial straight line setting step, the y-intercept value (VT y - intercept ) of the reference line;

또한, 본 발명은, 피검자가 심전도 전극을 장착하고, 운동을 행하는 동안, 환기역치 시점을 검출하기위한 방법에 있어서, 매주기 심전도에서 최고점인 R포인트를 검출하여, 기설정된 초단위 윈도우 시간 동안의 심박수 평균을 구하는, 환기역치 시점 검출을 위한 심박수 평균 연산단계; 환기역치 시점 검출을 위한 심박수 평균 연산단계에서 구한, 초단위 윈도우 시간 동안의 심박수 평균이, 기 설정된 기준선보다 큰지를 판단하며, 상기 기준선보다 크다면, 현재의 초단위 윈도우 시간 동안의 심박수 평균의 시간을 환기역치 시점 후보로 결정하는 환기역치 시점 후보 결정단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is a method for detecting the ventilation threshold time point while the subject is wearing the electrocardiogram electrode and exercising, detecting the R point that is the highest point in the electrocardiogram every cycle, during the predetermined second window time Calculating a heart rate average, and calculating a heart rate average for detecting a ventilation threshold time point; Determining whether the heart rate average for the second window time, which is obtained in the heart rate averaging step for detecting the ventilation threshold time point, is greater than the preset baseline, and if it is larger than the reference line, the time of the heart rate average for the current second window time. Characterized in that it comprises ;; the ventilation threshold time candidate determination step of determining the ventilation threshold time candidate.

본 발명은 환기역치 시점 여부판단 단계의 결과로, 입력된 심박수 평균중 연속된 5개중 3개가 기준선값보다 크지 않다면, 기준선에 0.95를 곱하여, 즉 기준선값을 0.95배로 낮추고, 현재의 초단위 윈도우 시간 동안의 심박수 평균의 시간을, 환기역치 시점 후보로 결정하는 기준선 재조정단계; 입력되는 심박수 평균중 연속된 5개중 3개가 기준선값보다 크다면, 환기역치 시점 후보를 환기역치 시점으로 결정하는 환기역치 시점 결정단계;를 더 포함한다.According to the present invention, as a result of the determination of the ventilation threshold time point, if three out of five consecutive heart rate input values are not larger than the baseline value, the baseline is multiplied by 0.95, that is, the baseline value is reduced to 0.95 times, and the current window time in seconds A baseline readjustment step of determining the time of the heart rate mean during the ventilation threshold time candidate; If three out of five consecutive heart rate input is greater than the baseline value, the ventilation threshold time point determination step of determining the ventilation threshold time candidate as the ventilation threshold time point; further includes.

상기 분단위의 초기지정 측정시간은 3분이며, 초단위 윈도우 시간은 15초 이다.The initial designated measurement time in minutes is 3 minutes, and the window time in seconds is 15 seconds.

본 발명은, 환기역치 시점을 검출하기 위한 시스템에 있어서, 심전도 측정을 위한 기준전극과, 신호측정용 전극들을 구비하는 심전도 전극부; 상기 심전도 전극을 피검자가 장착하고 운동을 하도록 이루어진 운동기구; 상기 심전도 전극부에서 검출된 심전도 신호를 증폭하고, 잡음을 제거하며, 디지탈신호로 변환하는 심전도 신호 전처리부; 상기 심전도 신호 전처리부로부터 수신된 심전도 신호에서, 매주기 심전도의 최고점인 R포인트를 검출하여, 기설정된 초단위 윈도우 시간 동안의 심박수 평균을 구하고, 초단위 윈도우 시간 동안의 심박수 평균이, 기 설정된 기준선보다 큰지를 판단하며, 상기 기준선보다 크다면, 현재의 초단위 윈도우 시간 동안의 심박수 평균의 시간을 환기역치 시점 후보로 결정하는 하는 환기역치 시점 결정 연산처리부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a system for detecting a ventilation threshold time point, comprising: an electrocardiogram electrode unit including a reference electrode for measuring electrocardiogram and electrodes for measuring signals; An exercise device configured to exercise the user by mounting the ECG electrode; An ECG signal preprocessor for amplifying the ECG signal detected by the ECG electrode unit, removing noise, and converting the ECG signal into a digital signal; From the electrocardiogram signal received from the electrocardiogram signal preprocessing unit, the R point which is the highest point of the electrocardiogram is detected every cycle, the heart rate average for the preset second window time is obtained, and the heart rate average for the second window time is set to the preset reference line. And a ventilation threshold time point determination processing unit configured to determine a greater than the reference line and determine a greater than the baseline, as a ventilation threshold time point candidate, for a current heart rate average time during the current second unit window time.

본 발명은, 환기역치 시점을 검출하기위한 시스템에 있어서, 심전도 측정을 위한 기준전극과, 신호측정용 전극들을 구비하는 심전도 전극부; 상기 심전도 전극을 피검자가 장착하고 운동을 하도록 이루어진 운동기구; 상기 심전도 전극부에서 검출된 심전도 신호를 증폭하고, 잡음을 제거하며, 디지탈신호로 변환하는 심전도 신호 전처리부; 상기 심전도 신호 전처리부로부터 수신된 심전도 신호에서, 분단위의 초기지정 측정시간 동안에, 15초단위의 심박수 평균값(HRmean) 및 최소값(HRmin)을 구하고, 상기 심박수 평균값(HRmean) 및 최소값(HRmin)을 이용하여 기울기(Slop) 및 y절편(Initialy - intercept)을 계산하되, 기울기(Slop)는The present invention provides a system for detecting a ventilation threshold time point, comprising: an electrocardiogram electrode unit including a reference electrode for measuring an electrocardiogram and electrodes for measuring a signal; An exercise device configured to exercise the user by mounting the ECG electrode; An ECG signal preprocessor for amplifying the ECG signal detected by the ECG electrode unit, removing noise, and converting the ECG signal into a digital signal; From the ECG signal received from the ECG signal preprocessor, the heart rate average value (HRmean) and minimum value (HRmin) for 15 seconds are obtained during the initial measurement time in minutes, and the average heart rate (HRmean) and minimum value (HRmin) are obtained. Calculate the slope (Slop) and y-intercept (Initial y - intercept ), but the slope (Slop)

Figure 112011076555048-pat00004
Figure 112011076555048-pat00004

(단, △Time인 TimeHRmean - TimeHRmin은 분단위의 초기지정 측정시간으로 함)(However, Time HRmean -Time HRmin , which is △ Time, is the initial measurement time in minutes)

에 의해 구하여지며, y절편(Initialy-intercept)는Is obtained by the initial y-intercept

Figure 112011076555048-pat00005
Figure 112011076555048-pat00005

(단, Time은 최소값(HRmin)에서의 시간임)(Time is the time at the minimum value (HRmin))

에 의해 구하며, 상기 기울기 값(Slop)과 y-절편 값(Initialy - intercept)을 이용하여, 기준선의 y-절편 값(VTy - intercept)는, 남성과 여성의 회귀수식, 즉,And the slope value (Slop) and y-intercept value (Initial y - intercept ), the y-intercept value (VT y - intercept ) of the baseline is a regression equation of male and female, that is,

Figure 112011076555048-pat00006
Figure 112011076555048-pat00006

에 의해 구하여지고, 기울기 값(Slop), 기준선의 y-절편 값(VTy - intercept)을 이용하여 환기역치 시점을 결정하기 위한 기준선을 구하는 환기역치 시점 결정 연산처리부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a ventilation threshold time determining operation processor for obtaining a reference line for determining a ventilation threshold time point using a slope value Slop and a y-intercept value VT y - intercept of the reference line. .

본 발명은 피검자가 트레드밀 운동 부하 검사 프로토콜로서, Modified Balke protocol에 의한 운동중, 환기역치 시점을 검출되도록 이루어진다.The present invention is a treadmill exercise load test protocol, the subject is made to detect the ventilation threshold time point during exercise by the Modified Balke protocol.

본 발명의 심박수 변화의 모니터링을 통한 실시간 환기역치 시점 검출 방법에 따르면, 운동자의 구속력을 최소화하면서 측정이 가능하고, 운동자의 현재 신체 상태를 반영하는 심박수를 이용하여, 운동 중 운동자의 신체정보를 모니터링하고 이를 바탕으로 운동 중 실시간으로 환기역치 시점을 검출할 수 있다. According to the real-time ventilation threshold time detection method through the monitoring of the heart rate change of the present invention, it is possible to measure while minimizing the restraint of the athlete, and monitor the physical information of the athlete during exercise by using the heart rate reflecting the current physical condition of the athlete. Based on this, the ventilation threshold time can be detected in real time during the exercise.

즉, 본 발명은, 운동 중 실시간으로 환기역치 시점을 구하되, 심박수를 실시간으로 환기역치 시점을 결정하기 위한 생리학적 지표로 사용함으로써, 가스마스크 착용에 따른 생리학적 지표 획득 방법과 달리 운동자의 구속감을 최소화한다.That is, the present invention obtains a ventilation threshold point in real time during exercise, but uses heart rate as a physiological indicator for determining the ventilation threshold point in real time. Minimize the feeling.

본 방법에 대한 테스트 결과 기존의 방법들에 의해 결정된 환기역치과 비교하여 상관성 있는 결과를 나타냄으로써 기존의 방법들을 대신할 수 있는 동시에 실시간으로 환기역치 시점을 결정할 수 있다.As a result of the test for this method, it is possible to replace the existing methods and determine the ventilation threshold time point in real time by showing the results correlated with the ventilation threshold determined by the existing methods.

본 발명에서는 운동 중 실시간으로 평가된 환기역치 시점에 따라 운동자 개인의 운동 능력을 평가하고 이에 따른 운동량 및 운동 처방을 제시함으로써 개인의 신체 능력에 적합한 운동을 수행하도록 함으로써 운동자가 건강관리를 할 수 있도록 유도한다.In the present invention, the exerciser can manage the health by evaluating the exercise ability of the individual exercisers according to the ventilation threshold time point evaluated in real time during the exercise and present the exercise amount and exercise prescription accordingly to perform the exercise suitable for the individual's physical ability Induce.

도 1은 기존의 환기역치 시점 결정 방법을 설명하는 설명도이다.
도 2는 본 발명의 심박수 변화의 모니터링을 통한 실시간 환기역치 시점 검출을 위한 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 모식도이다.
도 3은 도 2의 연산처리부에서 환기역치 시점 검출을 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 초기직선설정을 위한 심박수 평균 연산단계에서 15초 간격의 평균 심박수를 나타내는 그래프의 일예이다.
도 4는 본 발명의 초기직선설정을 위한 심박수 평균 연산단계에서 15초 간격의 평균 심박수를 나타내는 그래프의 일예이다(HR vs Time 그래프).
도 5는 도 4의 15초 간격의 평균 심박수를 나타내는 그래프에 초기직선을 적용한 그래프이다.
도 6은 도 5의 15초 간격의 평균 심박수를 나타내는 그래프에 기준선을 적용한 그래프이다.
도 7은 도 6의 15초 간격의 평균 심박수를 나타내는 그래프에 환기역치 시점을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 심박수 변화의한 실시간 환기역치 시점 검출 방법과 종래의 가스호흡분석기로의 검출한 방법을 비교분석하기 위한 운동 테스트 실험환경을 설명하기위한 설명도이다.
도 9는 트레드밀 운동 부하 검사 프로토콜로서, Modified Balke protocol 을 설명하는 설명도이다.
도 10은 본 발명의 심박수 변화의 모니터링을 통한 실시간 환기역치 시점 검출 방법과 종래의 가스호흡분석기로 검출한 방법을 비교하는 실험결과를 통계분석한 결과를 그래프로 나타낸 것이다.
1 is an explanatory diagram for explaining a conventional ventilation threshold time determination method.
2 is a schematic diagram for schematically illustrating a system for detecting a real time ventilation threshold time point through monitoring of a heart rate change of the present invention.
3 is a flowchart for detecting a ventilation threshold time point in the calculation processor of FIG. 2.
Figure 4 is an example of a graph showing the average heart rate of 15 seconds interval in the heart rate average calculation step for the initial straight line setting of the present invention.
Figure 4 is an example of a graph showing the average heart rate of 15 seconds interval in the heart rate average operation step for the initial straight line setting of the present invention (HR vs Time graph).
FIG. 5 is a graph in which an initial straight line is applied to a graph showing an average heart rate of the 15 second interval of FIG. 4.
FIG. 6 is a graph in which a baseline is applied to a graph showing an average heart rate of the 15 second interval of FIG. 5.
FIG. 7 is a graph illustrating a ventilation threshold time point in a graph showing an average heart rate of the 15 second interval of FIG. 6.
8 is an explanatory diagram for explaining an exercise test experiment environment for comparing and analyzing a real-time ventilation threshold time point detection method according to a heart rate change and a method detected by a conventional gas breathing analyzer.
9 is an explanatory diagram for explaining a Modified Balke protocol as a treadmill motion load test protocol.
10 is a graph showing the results of statistical analysis of experimental results comparing the detection method of the real-time ventilation threshold time point and the method detected by the conventional gas breathing analyzer through the monitoring of the heart rate change of the present invention.

환기역치는 운동 시에 대사성 산중독 현상과 호흡가스 교환에 관련된 변화들이 발생한 시점의 산소섭취량 혹은 운동 강도 수준을 말한다. Ventilation threshold refers to the level of oxygen uptake or exercise intensity at the time of exercise related metabolic acid poisoning and changes in respiratory gas exchange.

종래에는 환기역치를 측정하기 위해 산소마스크를 착용하고 운동을 행하며 가스호흡분석기로 산소섭취량과 이산화탄소 배출량을 검출하여, 산소섭취량에 대한 이산화탄소 배출량에 대해 각각의 선형 회귀 분석을 통한 회귀선을 결정하고, 이 두 회귀선의 교차점을 환기역치 지점으로 결정한다.Conventionally, wearing an oxygen mask and exercising to measure the ventilation threshold, by detecting the oxygen intake and carbon dioxide emissions with a gas breathing analyzer, to determine the regression line through each linear regression analysis for the carbon dioxide emissions to the oxygen intake, The intersection of the two regression lines is determined as the ventilation threshold point.

본 발명에서는 환기역치를 측정하기 위해 심전도 전극을 장착하고 운동을 행하며 검출된 심전도신호로부터 본 발명의 소정 알고리즘으로 환기역치 지점을 결정한다.In the present invention, in order to measure the ventilation threshold, an ECG electrode is mounted, a movement is performed, and a ventilation threshold point is determined by a predetermined algorithm of the present invention from the detected ECG signal.

우선, 본 발명의 심박수 변화의 모니터링을 통한 실시간 환기역치 시점 검출 방법을 설명하고, 다음에 본 발명의 심박수 변화의 모니터링을 통한 실시간 환기역치 시점 검출 방법이 종래의 가스호흡분석기로 검출한 방법과 비교분석한다.First, a real-time ventilation threshold time point detection method through monitoring the heart rate change of the present invention will be described, and then the real-time ventilation threshold time point detection method through the monitoring of the heart rate change of the present invention is compared with the method detected by a conventional gas breathing analyzer. Analyze

이하, 본 발명의 바람직한 일실시 형태에 의한 심박수 변화의 모니터링을 통한 실시간 환기역치 시점 검출 방법을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of detecting a real time ventilation threshold time point by monitoring a change in heart rate according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 심박수 변화의 모니터링을 통한 실시간 환기역치 시점 검출을 위한 시스템을 개략적으로 설명하기위한 모식도로, 심전도 전극부(100), 심전도 전처리부(200), 연산처리부(300), 출력부(400)를 포함한다.Figure 2 is a schematic diagram for explaining the system for detecting the real-time ventilation threshold time point through monitoring the heart rate change of the present invention, the electrocardiogram electrode unit 100, electrocardiogram preprocessor 200, arithmetic processing unit 300, output A portion 400 is included.

심전도 전극부(100)은 심전도를 검출하는 전극으로, 기준전극과, 신호측정용전극들을 포함한다. 피검자는 심전도 전극을 장착하고 트레드밀 등에서 운동을 행한다.The electrocardiogram electrode part 100 is an electrode for detecting an electrocardiogram, and includes a reference electrode and signal measuring electrodes. The examinee attaches an electrocardiogram electrode and exercises on a treadmill or the like.

심전도 전처리부(200)는 전치증폭부(미도시), 필터(미도시), A/D 변환기(미도시)를 포함하고 있어, 심전도 전극부(100)에서 검출된 심전도 신호를 증폭하고, 잡음을 제거하며, 디지탈신호로 변환한다.The electrocardiogram preprocessor 200 includes a preamplifier (not shown), a filter (not shown), and an A / D converter (not shown) to amplify the ECG signal detected by the ECG electrode unit 100 and to generate noise. Removes and converts it to a digital signal.

연산처리부(300)는 심전도 전처리부(200)로부터 수신된 심전도 신호를 후술되는 알고리즘에 의해 분석하여 환기역치 시점을 검출한다.The calculation processing unit 300 detects the ventilation threshold time point by analyzing the ECG signal received from the ECG preprocessor 200 by an algorithm described below.

출력부(400)는 연산처리부(300)로부터 수신된 출력신호, 예를들어 심박신호, 환기역치(VT) 시점 등을 출력한다.The output unit 400 outputs an output signal received from the arithmetic processing unit 300, for example, a heartbeat signal, a ventilation threshold (VT) time point, and the like.

도 3은 도 2의 연산처리부에서 환기역치 시점 검출을 위한 흐름도이다.3 is a flowchart for detecting a ventilation threshold time point in the calculation processor of FIG. 2.

본 발명의 환기역치 시점 검출은 크게 초기 직선 설정단계, 환기역치(VT) 시점을 찾기 위한 기준선 설정단계, 환기역치(VT) 시점 결정단계를 순차적으로 포함한다.Ventilation threshold time point detection of the present invention includes the initial straight line setting step, the baseline setting step to find the ventilation threshold (VT) time point, the ventilation threshold (VT) time point determination step sequentially.

우선, 초기 직선 설정단계는 다음과 같다.First, the initial straight line setting step is as follows.

초기직선설정을 위한 심박수 평균 연산단계로, 트레드밀등의 운동기구가 운동개시를 한(S100) 후에, 15초 동안의 R포인트(비트, 심박)수 (또는 R-R 인터벌 수(즉, 심박수))를 검출하여 평균을 구한다(S110).In the heart rate averaging step for initial straight line setting, after an exercise device such as a treadmill starts exercising (S100), the number of R points (beats, heart rates) (or RR intervals (ie, heart rate)) for 15 seconds is determined. Detecting and obtaining an average (S110).

즉, 심전도의 각 주기에서 최고점인 R포인트(비트, 심박)를 검출하고 상기 R포인트로부터 다음 R포인트 까지의 거리인 R-R 인터벌을 검출하여, 15초 동안의 R포인트수, (또는 R-R 인터벌 수)를 검출하여, 15초단위의 심박수 평균을 구한다. 여기서는, 예를들어, 1~15초 사이의 평균 심박수가 계산되었다고 한다면 그 다음 평균 심박수는 30초에 16~30초 사이의 평균 심박수로 측정되게 된다.That is, the R point (beat, heart rate), which is the highest point in each period of the ECG, is detected, and the RR interval, which is the distance from the R point to the next R point, is detected, and the number of R points (or RR intervals) for 15 seconds is detected. Is detected and the average heart rate in 15 seconds is obtained. Here, for example, if the average heart rate between 1 and 15 seconds is calculated, then the average heart rate is measured as the average heart rate between 16 and 30 seconds in 30 seconds.

도 4는 본 발명의 초기직선설정을 위한 심박수 평균 연산단계에서 15초 간격의 평균 심박수를 나타내는 그래프의 일예이다(HR vs Time 그래프). 도 3에서 평균을 위한 윈도우 시간을 15초로 하고 있으나, 이로써 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니며, 이는 8 내지 20초 내에서 사용가능하다. Figure 4 is an example of a graph showing the average heart rate of 15 seconds interval in the heart rate average operation step for the initial straight line setting of the present invention (HR vs Time graph). Although the window time for the average in FIG. 3 is 15 seconds, this is not intended to limit the present invention, which can be used within 8 to 20 seconds.

초기지정 측정시간 경과여부 판단단계로, 3분이 경과하지 않았으면 심박수 평균 연산단계 (S110)로 되돌아간다(S120). 이렇게 함으로써, 운동 초기 3분 동안의 심박수의 평균값, 최고값, 최소값을 알 수 있다. 여기서는 초기지정 측정시간을 3분으로 하였으나, 이로써 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니며, 이는 2 내지 5분 내에서 사용가능하다.In step 3 of determining whether the initial specified measurement time has elapsed, when the 3 minutes have not elapsed, the operation returns to the heart rate averaging step S110 (S120). In this way, the average, maximum, and minimum values of the heart rate during the first three minutes of exercise can be obtained. Here, the initial specified measurement time is 3 minutes, but this is not intended to limit the present invention, which can be used within 2 to 5 minutes.

기울기 계산단계로, 심박수의 평균값, 최고값, 최소값을 이용하여 기울기 및 y절편을 계산한다(S130).In the step of calculating the slope, the slope and the y-intercept are calculated using the average value, the maximum value, and the minimum value of the heart rate (S130).

여기서, 설명의 편의상, 15초 간격으로 측정된 ‘평균 심박수’를 이하‘심박수’로 표기한다. Here, for convenience of description, the 'average heart rate' measured at intervals of 15 seconds is referred to as 'heart rate' below.

운동 초기 3분 동안의 심박수의 평균값은 각 15초 간격으로 갱신되어진 심박수들의 평균값(HRmean)을 말한다. 예를들어, 15초 간격으로 심박수가 측정되기 때문에, 일반적으로 1분 동안 대략 4개의 심박수의 데이터를 획득하게 되며, 3분이면 대략 12개 전후의 데이터가 측정될 것이라 예상된다. 여기서 심박수들의 평균값(HRmean)을 구한다.The mean value of heart rate during the first 3 minutes of exercise refers to the mean value (HR mean ) of heart rates updated every 15 seconds. For example, since the heart rate is measured at 15 second intervals, it is generally expected to obtain approximately four heart rate data in one minute, and approximately three or so data of approximately twelve in three minutes. Here it will be determined an average value (mean HR) of heart rate.

최소값은 3분 동안의 대략 12개의 심박수 중에서 가장 작은 값을 표현하는 것으로, 이하 HRmin으로 표현한다. 같은 맥락으로 최고값(HRmax)은 구하여진다. The minimum value represents the smallest value of approximately 12 heart rates for 3 minutes and is expressed as HR min hereinafter. In the same vein, the maximum value HR max is obtained.

y=ax+b와 같은 1차 함수의 수식 중, y는 HR이고, a를 기울기(Slop), b를 y절편, x를 시간(HR에서의 Time, 즉 TimeHR)이라 하고, TimeHRmean은 심박수의 평균값에 도달 했을때 까지 걸린 시간, TimeHRmin은 심박수의 최소값에 도달 했을때 까지 걸린 시간이라 할때, 다음과 같이 나타낼수 있다.In the equation of a linear function such as y = ax + b, y is HR, a is slope, b is y intercept, x is time (Time in HR , ie Time HR ), and Time HRmean is The time taken to reach the average heart rate, Time HRmin is the time taken to reach the minimum value of the heart rate.

HRmean = Slop × TimeHRmean +Y절편HR mean = Slop × Time HRmean + Y intercept

HRmin = Slop × TimeHRmin +Y절편HR min = Slop × Time HRmin + Y intercept

여기서 기울기(Slop)는 수학식 1과 같다.Here, the slope Slop is equal to Equation 1.

Figure 112011076555048-pat00007
Figure 112011076555048-pat00007

운동 시작 3분 동안의 심박수들을 기반으로 기울기(Slope)가 정해지기 때문에 △Time인 TimeHRmean - TimeHRmin은 편의상 3분으로 고정하고 사용한다.△ Time HRmean -Time HRmin, which is △ Time, is fixed at 3 minutes for convenience because the slope is determined based on the heart rate during the 3 minutes of exercise.

초기 Y 절편은, HRmin = Slop x TimeHRmin +Y절편 이므로, Y절편 = HRmin - Slop × TimeHRmin 이다. 따라서, 초기 Y 절편(Yinit)는 수학식 2와 같다.Since the initial Y intercept is HR min = Slop x Time HRmin + Y intercept, Y intercept = HR min -Slop × Time HRmin . Therefore, the initial Y intercept Y init is expressed by Equation 2.

Figure 112011076555048-pat00008
Figure 112011076555048-pat00008

여기서 초기 Y 절편은 Yinit 또는 Initialy - intercept 라고 표현한다.Where the initial Y intercept is expressed as Y init or Initial y - intercept .

초기직선 설정단계로, 기울기 계산단계(S130)에서 구한 기울기 값과 y-절편 값을 이용하여 초기 직선(VTy)을 결정한다(S140). 도 5는 도 4의 15초 간격의 평균 심박수를 나타내는 그래프에 초기직선을 적용한 그래프이다. 즉, 도 5는 초기 직선이 적용된 HR vs Time 그래프(초기직선은 blue line)이다.In the initial straight line setting step, the initial straight line VTy is determined using the slope value and the y-intercept value obtained in the slope calculation step S130 (S140). FIG. 5 is a graph in which an initial straight line is applied to a graph showing an average heart rate of the 15 second interval of FIG. 4. That is, FIG. 5 is an HR vs Time graph (initial line is blue line) to which an initial straight line is applied.

다음은 기준선 설정단계를 설명한다.The following describes the baseline setting step.

기준선 설정단계로, 초기직선 설정단계의 기울기 값과 y-절편 값을 이용하고 회귀수식을 적용하여 기준선의 y-절편 값을 계산하고, 초기직선 설정단계의 기울기 값, 기준선 y절편 계산단계의 y-절편 값을 이용하여 기준선을 결정한다(S150). As the baseline setting step, calculate the y-intercept value of the baseline by using the slope value and the y-intercept value of the initial straight line setting step and apply a regression equation, and calculate the slope value of the initial straight line setting step and the y-intercept of the baseline y-intercept calculation step. The reference line is determined using the intercept value (S150).

즉, 기준선의 y-절편 값(VTy-intercept)는 수학식 3과 같은 남성과 여성의 회귀수식을 통해 나타낸다.That is, the y-intercept value VT y-intercept of the baseline is represented by a regression equation of male and female as shown in Equation 3.

Figure 112013055273527-pat00009

여기서, age는 나이를 말하며, smoking은 흡연여부를 나타내는 값(예로, 비흡연시는 0, 흡연시는 1)을 말한다.
Figure 112013055273527-pat00009

Here, age refers to age, and smoking refers to a value indicating smoking (for example, 0 for non-smoking and 1 for smoking).

수학식 3은, 통계분석을 통해 유의한 파라미터를 검출하여 이를 이용하여 선형회귀분석을 실시하였고, 그로인해 다음과 같은 수식을 도출하게 된 것이다. 여기서 Initialy-intercept는 초기 Y 절편을 말한다. In Equation 3, a significant parameter was detected through statistical analysis, and linear regression analysis was performed using the same, thereby deriving the following equation. Where Initial y-intercept is the initial Y -intercept .

여기서 기울기 계산단계(S130)에서 구한 기울기 값(Slop)와 기준선의 y-절편 값(VTy - intercept)을 이용하여 기준선을 결정한다. 여기서 기준선이라 함은 상기의 초기 직선과 기울기는 동일하고 Y절편만 다른 것이기 때문에, 즉 y=ax+b에서 b가 b'로 변경된 것과 같은 초기 직선을 y축 평행이동 시킨 것이다.Here, the reference line is determined using the slope value Slop obtained in the slope calculation step S130 and the y-intercept value VT y - intercept of the reference line. Here, the reference line means that the initial straight line and the inclination are the same and only the Y-intercept is different, that is, the initial straight line such that b is changed to b 'at y = ax + b is translated in the y-axis.

도 6은 도 5의 15초 간격의 평균 심박수를 나타내는 그래프에 기준선을 적용한 그래프이다. 즉, 도 6은 기준선이 적용된 HR vs Time 그래프(기준선은 green line)이다.FIG. 6 is a graph in which a baseline is applied to a graph showing an average heart rate of the 15 second interval of FIG. 5. That is, FIG. 6 is an HR vs Time graph to which a reference line is applied (a reference line is a green line).

다음은 환기역치 시점 검출단계를 설명한다.The following describes the ventilation threshold time detection step.

환기역치 시점 검출을 위한 심박수 평균 연산단계로, 매주기 심전도에서 최고점인 R포인트(비트, 심박)를 검출하되, 15초단위의 심박수 평균을 구한다(S155).As a heart rate averaging step for detecting a ventilation threshold time point, while detecting an R point (beat, heart rate), which is the highest point in the ECG every cycle, a heart rate average of 15 seconds is obtained (S155).

심박수와 기준선비교단계로, 환기역치 시점 검출을 위한 심박수 평균 연산단계에서 구한 15초단위의 심박수 평균이 기준선 설정단계에 구한 기준선보다 큰지를 판단하며(S160), 기준선보다 작거나 같다면 환기역치 시점 검출을 위한 심박수 평균 연산단계(S155)로 되돌아 간다.In the heart rate and baseline comparison step, it is determined whether the heart rate average of 15 seconds obtained in the heart rate averaging step for detecting the ventilation threshold time point is greater than the reference line obtained in the baseline setting step (S160), and if it is smaller than or equal to the baseline, the ventilation threshold time point The operation returns to heart rate averaging step S155 for detection.

환기역치 시점 후보 결정단계로, 현재의 15초단위의 심박수 평균의 시간, 즉 현재의 시간을 환기역치 시점 후보로 결정한다(S170). 즉, 심박수와 기준선비교단계(S160)의 다음단계라면, 환기역치 시점 검출을 위한 심박수 평균 연산단계에서 구한 15초단위의 심박수 평균이 기준선 설정단계에 구한 기준선보다 보다 크다면, 즉 기준선에 해당되는 심박수보다 더 높은 심박수값이 검출되면 그때의 시간을 환기역치 시점 후보로 결정한다(S170). 여기서 환기역치 시점 후보란 환기역치 시점을 검출하기위한 검사를 진행할 출발점을 말한다.In the ventilation threshold time point determination step, the current time of the heart rate average of 15 seconds, that is, the current time is determined as the ventilation threshold time point candidate (S170). That is, if the heart rate and the baseline comparison step (S160) is the next step, if the heart rate average of 15 seconds obtained in the heart rate averaging step for detecting the ventilation threshold time point is larger than the reference line obtained in the baseline setting step, that is, the reference line When a heart rate value higher than the heart rate is detected, the time at that time is determined as a candidate candidate for the ventilation threshold (S170). Here, the candidate for the ventilation threshold time point refers to a starting point for conducting a test for detecting the ventilation threshold time point.

환기역치 시점 여부판단단계로, 환기역치 시점 후보 결정단계의 이후에, 입력된 심박수 평균중 연속된 5개중 3개가 기준선값보다 큰지를 판단한다(S180). 즉, 심박수 평균중 연속해서 기준선 값보다 더 큰 심박수 값이 60% 이상인지를 판단한다.In the ventilation threshold point determination step, after the ventilation threshold point candidate determination step, it is determined whether three out of five consecutive heart rate averages are greater than the reference line value (S180). In other words, it is determined whether the heart rate value that is larger than the baseline value in the heart rate average is 60% or more.

기준선 재조정단계로, 환기역치 시점 여부판단 단계(S180)의 결과로, 입력된 심박수 평균중 연속된 5개중 3개가 기준선값보다 크지 않다면, 기준선에 0.95를 곱하여, 즉 기준선값을 0.95배로 낮추고(S175), 환기역치 시점 후보 결정단계(S170)로 되돌아간다.In the baseline readjustment step, if the result of the ventilation threshold time determination step (S180), if three of five consecutive heart rate input is not greater than the baseline value, multiply the baseline by 0.95, that is, reduce the baseline value to 0.95 times (S175) ), The process returns to the ventilation threshold time candidate determination step (S170).

환기역치 시점 결정단계로, 환기역치 시점 여부판단 단계(S180)의 결과로, 입력된 심박수 평균중 연속된 5개중 3개가 기준선값보다 크다면, 즉 심박수 평균중 연속해서 기준선 값보다 더 큰 심박수 값이 60% 이상 검출되면, 환기역치 시점 후보를 환기역치 시점으로 결정하고(S190), 운동기구의 운동을 종료시킨다(S200). 도 7은 도 6의 15초 간격의 평균 심박수를 나타내는 그래프에 환기역치 시점을 나타낸 그래프이다. 즉, 도 7은 환기역치 시점이 결정된 HR vs Time 그래프 (환기역치 시점은 red line)이다.In the determination of the ventilation threshold time point, as a result of the ventilation threshold time determination step (S180), if three out of five consecutive heart rate inputs are larger than the baseline value, that is, the heart rate value that is continuously larger than the baseline value in the heart rate mean If more than 60% is detected, the ventilation threshold time candidate is determined as the ventilation threshold time point (S190), and the exercise of the exercise equipment is terminated (S200). FIG. 7 is a graph illustrating a ventilation threshold time point in a graph showing an average heart rate of the 15 second interval of FIG. 6. That is, FIG. 7 is an HR vs Time graph in which the ventilation threshold time point is determined (the ventilation threshold time point is a red line).

다음은 본 발명의 심박수 변화의 모니터링을 통한 실시간 환기역치 시점 검출 방법과 종래의 가스호흡분석기로 검출한 방법을 비교분석한다.Next, a comparison between the real-time ventilation threshold detection method and the method detected by the conventional gas breathing analyzer by monitoring the heart rate change of the present invention.

도 8은 본 발명의 심박수 변화의한 실시간 환기역치 시점 검출 방법과 종래의 가스호흡분석기로의 검출한 방법을 비교분석하기 위한 운동 테스트 실험환경을 설명하기위한 설명도이고, 사용한 실험측정기구는 다음 표와 같다.FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining a test environment for an exercise test for comparing and analyzing a real-time ventilation threshold time point detection method according to a heart rate change and a method detected by a conventional gas respiratory analyzer. Same as the table.

Figure 112011076555048-pat00010
Figure 112011076555048-pat00010

이를 위한 실험은 다음 순으로 행하여졌다.Experiments for this were carried out in the following order.

첫째로 Medical history조사(설문지 및 동의서)를 행하였다. 여기서는 운동상태, 식습관, 약물, 심리상태, 과거 및 현재 질병여부의 설문지 검사를 행하였다.First, a medical history survey (a questionnaire and a consent form) was conducted. Here, the questionnaire was examined for exercise status, eating habits, drugs, psychological status, past and present diseases.

둘째로 체성분 분석 검사를 행하였다. 여기서는 신체 각 부위의 피하지방, 비만도, BMI, BMR 지수를 측정하였다.Secondly, a body composition analysis test was performed. Here, subcutaneous fat, obesity, BMI, and BMR indices of the body parts were measured.

셋째로 심전도 전극 장착 및 가스분석기 마스크 착용하고 휴식(Resting)상태에 데이터를 획득하였다.Third, ECG electrode mounting and gas analyzer mask were worn and data were acquired in the resting state.

심전도 측정은 12 채널 심전계 전극을 이용하여 심전도 측정방법 중 Lead I, Lead II, Lead III, aVR, aVF, aVL, V1, V2, V3, V4, V5, V6의 측정결과를 얻었다.Electrocardiogram measurements were performed using the 12-channel electrocardiograph electrodes, which were measured by Lead I, Lead II, Lead III, aVR, aVF, aVL, V1, V2, V3, V4, V5, and V6.

피검자가 가스분석기 마스크를 착용하여 VO2, METS, VCO2, VE, RER, Vt, FEO2, FECO2, HR, TM, AcKcal을 구하였다.Subjects wore gas analyzer masks to obtain VO2, METS, VCO2, VE, RER, Vt, FEO2, FECO2, HR, TM, AcKcal.

셋째로 심전도 전극 장착 및 가스분석기 마스크 착용하였다.Third, ECG electrode mounting and gas analyzer mask were worn.

심전도 전극은 12 채널 심전계 전극을 이용하여, 심전도 측정방법 중 Lead I, Lead II, Lead III, aVR, aVF, aVL, V1, V2, V3, V4, V5, V6의 측정결과를 얻도록 장착되었다.The electrocardiogram electrode was mounted to obtain measurement results of Lead I, Lead II, Lead III, aVR, aVF, aVL, V1, V2, V3, V4, V5, and V6 in the ECG measurement method using the 12-channel electrocardiograph electrode.

세째로 피검자가 가스분석기 마스크를 착용하였으며, 이로부터 VO2, METS, VCO2, VE, RER, Vt, FEO2, FECO2, HR, TM, AcKcal을 구하였다.Third, the subject wore a gas analyzer mask, and obtained VO2, METS, VCO2, VE, RER, Vt, FEO2, FECO2, HR, TM, and AcKcal.

넷째로 심전도 전극 장착 및 가스분석기 마스크 착용한 상태에서 휴식(Resting)을 취한다. 여기서 휴식(Resting)상태는 의자에 앉은 상태를 말하며, 즉 의자에 앉은 상태에서 데이터 획득한다.Fourth, taking a rest while wearing an ECG electrode and wearing a gas analyzer mask. Here, the resting state refers to a state of sitting in a chair, that is, data is acquired while sitting in a chair.

다섯째로 휴식(Resting)상태 이후 Warm-up시 데이터 획득한다. 이때 트레드밀의 속도는 1.9Km/h 이다.Fifth, data is acquired during warm-up after resting state. At this time, the speed of the treadmill is 1.9Km / h.

여섯째로 Modified Balke Protocol에 맞추어 피실험자의 VO2max 를 10~25분간 측정한다. 여기서Balke Protocol은 트레드밀 속도를 2.0~3.3mph로 맞추고 경사도를 2-3분마다 2-3%씩 올리는 방법이다. 도 9는 트레드밀 운동 부하 검사 프로토콜로서, Modified Balke protocol 을 설명하는 설명도이다.Sixth, the subject's VO 2 max was measured for 10-25 minutes in accordance with the Modified Balke Protocol. The Balke Protocol uses a treadmill speed of 2.0 to 3.3 mph and ramps up to 2-3% every 2-3 minutes. 9 is an explanatory diagram for explaining a Modified Balke protocol as a treadmill motion load test protocol.

일곱번째로 Cool Down 과정으로서 트레드밀의 속도를 1.9Km/h로 하며 이때의 데이터 측정한다.Seventh, as a cool down process, the speed of treadmill is 1.9Km / h and data is measured.

여덟번째로 운동 부하 검사를 종료한다.Eighth, finish the exercise test.

이 실험에서 운동 종료 조건은 다음과 같다.In this experiment, the exercise termination condition is as follows.

운동 중 다음 조건 중 최소 2개 이상이 만족될 경우 cool-down 모드로 넘어간다. If at least two of the following conditions are met during a workout, go to cool-down mode.

첫째, 운동 부하가 지속적으로 증가함에도 불구하고 심박수가 더 이상 증가하지 않거나, 운동 중 피험자의 심박수가 연령에 따라 예측된 최대 심박수에 비해 15beats 작은 지점(최대심박수 - 15beats)까지 도달했을 경우이다.First, despite the constant increase in exercise load, the heart rate does not increase any more, or the subject's heart rate during exercise reaches 15 beats smaller than the maximum heart rate predicted by age (maximum heart rate-15 beats).

둘째, 호흡 교환율(Respiratory exchange ratio, RER)이 1.10 보다 크거나 같을 경우이다.Second, the respiratory exchange ratio (RER) is greater than or equal to 1.10.

셋째, 운동 부하가 증가함에도 산소섭취량(VO2)이 더 이상 증가하지 않을 경우이다.Third, the oxygen intake (VO2) does not increase any more even when the exercise load increases.

넷째, 신체적 피로 혹은 자의적인 판단으로 운동 부하 검사 중단을 피험자 스스로 요청하였을 경우이다.Fourth, the subject himself requested to stop the exercise test due to physical fatigue or arbitrary judgment.

다섯째, 최대 운동의 주관적인 지표 중의 하나인 RPE가 17 이상 되었을 때(RPE : Rating of perceived exertion)이다.Fifth, RPE, which is one of the subjective indicators of maximal movement, is over 17 (RPE: Rating of perceived exertion).

이 실험결과를 통해, 본 발명의 심박수 변화의 모니터링을 통한 실시간 환기역치 시점 검출 방법에 의해 결정된 환기역치와 종래의 가스호흡분석기로 검출하는 방법에 의해 결정된 환기역치를 비교한 결과, 상관성 있는 결과를 나타내었다. 따라서 본 발명의 심박수 변화의 모니터링을 통한 실시간 환기역치 시점 검출 방법은 종래의 가스호흡분석기로 검출하는 방법을 대신할 수 있는 동시에 실시간으로 환기역치 시점을 결정할 수 있다.Through the experimental results, a comparison between the ventilation threshold determined by the real-time ventilation threshold point detection method through monitoring the heart rate change of the present invention and the detection threshold determined by the conventional gas respiratory analyzer was performed. Indicated. Therefore, the real-time ventilation threshold time detection method through monitoring the heart rate change of the present invention can replace the conventional gas respiratory analyzer detection method and can determine the ventilation threshold time point in real time.

표 1은 본 발명의 심박수 변화의 모니터링을 통한 실시간 환기역치 시점 검출 방법과 종래의 가스호흡분석기로 검출한 방법을 비교하는 실험결과를 통계분석한 결과이다.Table 1 is a result of statistical analysis of the experimental results comparing the detection method of the real-time ventilation threshold point through the monitoring of the heart rate change of the present invention and the method detected by the conventional gas breathing analyzer.

Figure 112011076555048-pat00011
Figure 112011076555048-pat00011

표 1에서 Measured VT는 종래의 가스호흡분석기로부터 운동 종료 후 자동적으로 측정되는 VT 지점들의 평균을 나타내고, Estimated VT는 본 발명의 심박수 변화의 모니터링을 통한 실시간 환기역치 시점 검출 방법을 통해서 측정된 VT지점을 나타내며, 통계분석을 실시한 결과, 유의한 결과를 나타내었다.Measured VT in Table 1 represents the average of the VT points automatically measured after the end of the exercise from the conventional gas breathing analyzer, Estimated VT is a VT point measured through the real-time ventilation threshold point detection method through monitoring the heart rate change of the present invention Statistical analysis showed significant results.

도 10은 본 발명의 심박수 변화의 모니터링을 통한 실시간 환기역치 시점 검출 방법과 종래의 가스호흡분석기로 검출한 방법을 비교하는 실험결과를 통계분석한 결과를 그래프로 나타낸 것으로, 즉 표 1을 그래프로 나타낸 것이다.FIG. 10 is a graph illustrating experimental results comparing a method of detecting a real-time ventilation threshold time point and a method detected by a conventional gas respiratory analyzer through monitoring a heart rate change of the present invention. That is, Table 1 is a graph. It is shown.

이상에서와 같이 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나, 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 결정되어야 한다. As described above, the present invention has been described in connection with specific embodiments of the present invention. However, the present invention is not limited thereto and the scope of the present invention is not the described embodiments, but the claims and their equivalents. Must be determined by

100: 심전도 전극부 200:심전도 전처리부 300:연산처리부 400:출력부DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ECG electrode part 200 ECG preprocessing part 300 Computation processing part 400 Output part

Claims (16)

피검자가 심전도 전극을 장착하고, 운동을 행하는 동안, 환기역치 시점을 검출하기위한 방법에 있어서,
운동기구가 운동개시를 한후, 분단위의 초기지정 측정시간 동안에, 15초단위의 심박수 평균값 및 최소값을 구하는, 초기직선설정을 위한 심박수 평균 연산단계;
상기 심박수 평균 연산단계에서 구한 심박수 평균값(HRmean) 및 심박수 최소값(HRmin)을 이용하여 기울기(Slop) 및 y절편(Initialy-intercept)을 계산하되,
기울기(Slop)는
Figure 112013055273527-pat00012

(단, △Time은 분단위의 초기지정 측정시간으로, 3분으로 함)
에 의해 구하여지며,
y절편(Initialy-intercept)는
Figure 112013055273527-pat00013

(단, Time은 최소값(HRmin)에서의 시간임)
에 의해 구하여지는 기울기 및 절편 계산단계;
기울기 계산단계에서 구한 기울기 값과 y절편 값을 이용하여 초기 직선(VTy)을 결정하는 초기직선 설정단계;
를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 환기역치 시점을 검출하기 위한 방법.
In the method for detecting the ventilation threshold time point while the subject is wearing the ECG electrode and exercising,
A heart rate averaging step for initial straight line setting, wherein after the exercise device starts to exercise, the heart rate average value and minimum value of 15 seconds are calculated during the initial measurement time in minutes;
Using the average heart rate (HRmean) and the minimum heart rate (HRmin) obtained in the heart rate averaging step, the slope and y-intercept are calculated.
Slop is
Figure 112013055273527-pat00012

(However, △ Time is the initial measurement time in minutes, which is 3 minutes.)
Obtained by
Initial y-intercept
Figure 112013055273527-pat00013

(Time is the time at the minimum value (HRmin))
A slope and intercept calculation step obtained by;
An initial straight line setting step of determining an initial straight line (VTy) using the slope value and the y-intercept value obtained in the slope calculation step;
Method for detecting a ventilation threshold time point characterized in that it comprises a.
제1항에 있어서,
초기직선 설정단계의 기울기 값(Slop)과 y-절편 값(Initialy-intercept)을 이용하여, 기준선의 y-절편 값(VTy-intercept)는, 남성과 여성의 회귀수식, 즉,
Figure 112013055273527-pat00014

(단, age는 피검자의 나이이며, smoking은 피검자의 흡연여부를 나타내는 값으로, 비흡연시는 0, 흡연시는 1임)
에 의해 구하여지고,
초기직선 설정단계의 기울기 값(Slop), 기준선의 y-절편 값(VTy-intercept)을 이용하여 기준선을 결정하는 기준선 설정단계;
를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 환기역치 시점을 검출하기위한 방법.
The method of claim 1,
Using the slope value (Slop) and the y-intercept value (Initial y-intercept ) of the initial straight line setting step, the y-intercept value (VT y-intercept ) of the baseline is a regression equation of male and female, that is,
Figure 112013055273527-pat00014

(However, age is the age of the subject, smoking is a value indicating whether the subject is smoking, 0 for non-smoking, 1 for smoking)
Saved by
A baseline setting step of determining a reference line using a slope value Slop of the initial straight line setting step and a y-intercept value VT y-intercept of the reference line;
Method for detecting a ventilation threshold time point further comprises.
피검자가 심전도 전극을 장착하고, 운동을 행하는 동안, 환기역치 시점을 검출하기위한 방법에 있어서,
매주기 심전도에서 최고점인 R포인트를 검출하여, 기설정된 초단위 윈도우 시간 동안의 심박수 평균을 구하는, 환기역치 시점 검출을 위한 심박수 평균 연산단계;
환기역치 시점 검출을 위한 심박수 평균 연산단계에서 구한, 초단위 윈도우 시간 동안의 심박수 평균이, 기 설정된 기준선보다 큰지를 판단하며, 상기 기준선보다 크다면, 현재의 초단위 윈도우 시간 동안의 심박수 평균의 시간을 환기역치 시점 후보로 결정하는 환기역치 시점 후보 결정단계;
를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 환기역치 시점을 검출하기위한 방법.
In the method for detecting the ventilation threshold time point while the subject is wearing the ECG electrode and exercising,
A heart rate averaging step for detecting a ventilation threshold time point by detecting an R point which is the highest point in each ECG, and obtaining an average heart rate for a predetermined second window time;
Determining whether the heart rate average for the second window time, which is obtained in the heart rate averaging step for detecting the ventilation threshold time point, is greater than the preset baseline, and if it is larger than the reference line, the time of the heart rate average for the current second window time. Determining a threshold threshold candidate for determining a threshold threshold time;
Method for detecting a ventilation threshold time point, characterized in that consisting of.
제3항에 있어서
환기역치 시점 후보 결정단계의 후에, 입력된 심박수 평균중 연속된 5개중 3개가 기준선값보다 큰지를 판단하는, 환기역치 시점 여부판단단계;
환기역치 시점 여부판단 단계의 결과로, 입력된 심박수 평균중 연속된 5개중 3개가 기준선값보다 크지 않다면, 기준선에 0.95를 곱하여, 즉 기준선값을 0.95배로 낮추고, 현재의 초단위 윈도우 시간 동안의 심박수 평균의 시간을, 환기역치 시점 후보로 결정하는 기준선 재조정단계;
입력되는 심박수 평균중 연속된 5개중 3개가 기준선값보다 크다면, 환기역치 시점 후보를 환기역치 시점으로 결정하는 환기역치 시점 결정단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환기역치 시점을 검출하기위한 방법.
The method of claim 3, wherein
After the ventilation threshold time point candidate determining step, determining whether three out of five consecutive heart rate averages are greater than the baseline value;
If, as a result of the ventilation threshold timing step, three of the five consecutive heart rate inputs are not greater than the baseline value, the baseline is multiplied by 0.95, that is, the baseline value is reduced to 0.95 times, and the heart rate for the current second window time A baseline readjustment step of determining an average time as a candidate for a ventilation threshold time point;
A ventilation threshold time point determining step of determining a ventilation threshold time point candidate as a ventilation threshold time point if three out of five consecutive five of the input heart rate averages are larger than the baseline value;
Method for detecting a ventilation threshold time point further comprising.
제1항에 있어서
상기 분단위의 초기지정 측정시간은 3분인 것을 특징으로 하는 환기역치 시점을 검출하기 위한 방법.
The method of claim 1, wherein
And the initial specified measurement time in minutes is three minutes.
제2항에 있어서,
기준선 설정단계 후에, 매주기 심전도에서 최고점인 R포인트를 검출하여, 기설정된 초단위 윈도우 시간 동안의 심박수 평균을 구하는, 환기역치 시점 검출을 위한 심박수 평균 연산단계;
환기역치 시점 검출을 위한 심박수 평균 연산단계에서 구한, 초단위 윈도우 시간 동안의 심박수 평균이, 기준선보다 큰지를 판단하며, 상기 기준선보다 크다면, 현재의 초단위 윈도우 시간 동안의 심박수 평균의 시간을 환기역치 시점 후보로 결정하는 환기역치 시점 후보 결정단계;
를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 환기역치 시점을 검출하기위한 방법.
3. The method of claim 2,
A heart rate averaging step for detecting a ventilation threshold time point, after detecting the R point, which is the highest point in the electrocardiogram every cycle, to obtain a heart rate average for a preset second window time;
Determining whether the heart rate average for the second window time, which is obtained in the heart rate averaging step for detecting the ventilation threshold time point, is greater than the baseline, and if greater than the reference line, ventilates the time of the heart rate average for the current second window time. A ventilation threshold time candidate determination step of determining the threshold time candidate;
Method for detecting a ventilation threshold time point further comprises.
제6항에 있어서,
환기역치 시점 후보 결정단계의 후에, 입력된 심박수 평균중 연속된 5개중 3개가 기준선값보다 큰지를 판단하는, 환기역치 시점 여부판단단계;
환기역치 시점 여부판단 단계의 결과로, 입력된 심박수 평균중 연속된 5개중 3개가, 기준선값보다 크지 않다면, 기준선에 0.95를 곱하여, 즉 기준선값을 0.95배로 낮추고, 현재의 초단위 윈도우 시간 동안의 심박수 평균의 시간을, 환기역치 시점 후보로 결정하는 기준선 재조정단계;
입력되는 심박수 평균중 연속된 5개중 3개가 기준선값보다 크다면, 환기역치 시점 후보를 환기역치 시점으로 결정하는 환기역치 시점 결정단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환기역치 시점을 검출하기위한 방법.
The method according to claim 6,
After the ventilation threshold time point candidate determining step, determining whether three out of five consecutive heart rate averages are greater than the baseline value;
As a result of the ventilation threshold timing step, if three of the five consecutive heart rate inputs are not greater than the baseline value, the baseline is multiplied by 0.95, i.e., the baseline value is reduced to 0.95 times, during the current second window time. A baseline readjustment step of determining a time of the heart rate average as a candidate candidate for the ventilation threshold;
A ventilation threshold time point determining step of determining a ventilation threshold time point candidate as a ventilation threshold time point if three out of five consecutive five of the input heart rate averages are larger than the baseline value;
Method for detecting a ventilation threshold time point further comprising.
제3항 또는 제4항 또는 제6항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 초단위 윈도우 시간은 15초 인것을 특징으로 하는 환기역치 시점을 검출하기위한 방법.
The method according to any one of claims 3 or 4 or 6 or 7,
And said window time in seconds is 15 seconds.
환기역치 시점을 검출하기위한 시스템에 있어서,
심전도 측정을 위한 기준전극과, 신호측정용 전극들을 구비하는 심전도 전극부;
상기 심전도 전극을 피검자가 장착하고 운동을 하도록 이루어진 운동기구;
상기 심전도 전극부에서 검출된 심전도 신호를 증폭하고, 잡음을 제거하며, 디지탈신호로 변환하는 심전도 신호 전처리부;
상기 심전도 신호 전처리부로부터 수신된 심전도 신호에서, 매주기 심전도의 최고점인 R포인트를 검출하여, 기설정된 초단위 윈도우 시간 동안의 심박수 평균을 구하고, 초단위 윈도우 시간 동안의 심박수 평균이, 기 설정된 기준선보다 큰지를 판단하며, 상기 기준선보다 크다면, 현재의 초단위 윈도우 시간 동안의 심박수 평균의 시간을 환기역치 시점 후보로 결정하는 하는 환기역치 시점 결정 연산처리부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 환기역치 시점을 검출하기 위한 시스템.
In the system for detecting the ventilation threshold time point,
An electrocardiogram electrode unit including a reference electrode for measuring an electrocardiogram and a signal measuring electrode;
An exercise device configured to exercise the user by mounting the ECG electrode;
An ECG signal preprocessor for amplifying the ECG signal detected by the ECG electrode unit, removing noise, and converting the ECG signal into a digital signal;
From the electrocardiogram signal received from the electrocardiogram signal preprocessing unit, the R point which is the highest point of the electrocardiogram is detected every cycle, the heart rate average for the preset second window time is obtained, and the heart rate average for the second window time is set to the preset reference line. A ventilation threshold time point determination processing unit configured to determine whether the threshold is greater than the reference line, and determine a time of the heart rate average for the current second window time as a candidate for the ventilation threshold time point;
System for detecting a ventilation threshold time point comprising a.
제9항에 있어서,
상기 환기역치 시점 결정 연산처리부는,
상기 심전도 신호 전처리부로부터 수신된 심전도 신호에서, 분단위의 초기지정 측정시간 동안에, 15초단위의 심박수 평균값(HRmean) 및 최소값(HRmin)을 구하고,
상기 심박수 평균값(HRmean) 및 최소값(HRmin)을 이용하여 기울기(Slop) 및 y절편(Initialy-intercept)을 계산하되,
기울기(Slop)는
Figure 112013055273527-pat00015

(단, △Time은 분단위의 초기지정 측정시간으로, 3분으로 함)
에 의해 구하여지며,
y절편(Initialy-intercept)는
Figure 112013055273527-pat00016

(단, Time은 최소값(HRmin)에서의 시간임)
에 의해 구하며,
상기 기울기 값(Slop)과 y-절편 값(Initialy-intercept)을 이용하여, 기준선의 y-절편 값(VTy-intercept)는, 남성과 여성의 회귀수식, 즉,
Figure 112013055273527-pat00017

(단, age는 피검자의 나이이며, smoking은 피검자의 흡연여부를 나타내는 값으로, 비흡연시는 0, 흡연시는 1임)
에 의해 구하여지고,
기울기 값(Slop), 기준선의 y-절편 값(VTy-intercept)을 이용하여 기준선을 결정하는 것을 특징으로 하는 환기역치 시점을 검출하기 위한 시스템.
10. The method of claim 9,
The ventilation threshold time point determination processing unit,
From the electrocardiogram signal received from the electrocardiogram signal preprocessor, the heart rate average value HRmean and the minimum value HRmin in units of 15 seconds are calculated during the initial measurement time in minutes.
Using the average heart rate (HRmean) and minimum value (HRmin) to calculate the slope (Slop) and y-intercept (Initial y-intercept ),
Slop is
Figure 112013055273527-pat00015

(However, △ Time is the initial measurement time in minutes, which is 3 minutes.)
Obtained by
Initial y-intercept
Figure 112013055273527-pat00016

(Time is the time at the minimum value (HRmin))
Obtained by
Using the slope value Slop and the y-intercept value, the y-intercept value VT y-intercept of the baseline is a regression equation of male and female, that is,
Figure 112013055273527-pat00017

(However, age is the age of the subject, smoking is a value indicating whether the subject is smoking, 0 for non-smoking, 1 for smoking)
Saved by
A system for detecting a ventilation threshold time point, wherein the baseline is determined using a slope value (Slop) and a y-intercept value (VT y-intercept ) of the baseline.
환기역치 시점을 검출하기위한 시스템에 있어서,
심전도 측정을 위한 기준전극과, 신호측정용 전극들을 구비하는 심전도 전극부;
상기 심전도 전극을 피검자가 장착하고 운동을 하도록 이루어진 운동기구;
상기 심전도 전극부에서 검출된 심전도 신호를 증폭하고, 잡음을 제거하며, 디지탈신호로 변환하는 심전도 신호 전처리부;
상기 심전도 신호 전처리부로부터 수신된 심전도 신호에서, 분단위의 초기지정 측정시간 동안에, 15초단위의 심박수 평균값(HRmean) 및 최소값(HRmin)을 구하고,
상기 심박수 평균값(HRmean) 및 최소값(HRmin)을 이용하여 기울기(Slop) 및 y절편(Initialy-intercept)을 계산하되,
기울기(Slop)는
Figure 112013055273527-pat00018

(단, △Time은 분단위의 초기지정 측정시간으로, 3분으로 함)
에 의해 구하여지며,
y절편(Initialy-intercept)는
Figure 112013055273527-pat00019

(단, Time은 최소값(HRmin)에서의 시간임)
에 의해 구하며,
상기 기울기 값(Slop)과 y-절편 값(Initialy-intercept)을 이용하여, 기준선의 y-절편 값(VTy-intercept)는, 남성과 여성의 회귀수식, 즉,
Figure 112013055273527-pat00020

(단, age는 피검자의 나이이며, smoking은 피검자의 흡연여부를 나타내는 값으로, 비흡연시는 0, 흡연시는 1임)
에 의해 구하여지고,
기울기 값(Slop), 기준선의 y-절편 값(VTy-intercept)을 이용하여 환기역치 시점을 결정하기 위한 기준선을 구하는 환기역치 시점 결정 연산처리부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 환기역치 시점을 검출하기 위한 시스템.
In the system for detecting the ventilation threshold time point,
An electrocardiogram electrode unit including a reference electrode for measuring an electrocardiogram and a signal measuring electrode;
An exercise device configured to exercise the user by mounting the ECG electrode;
An ECG signal preprocessor for amplifying the ECG signal detected by the ECG electrode unit, removing noise, and converting the ECG signal into a digital signal;
From the electrocardiogram signal received from the electrocardiogram signal preprocessor, the heart rate average value HRmean and the minimum value HRmin in units of 15 seconds are calculated during the initial measurement time in minutes.
Using the average heart rate (HRmean) and minimum value (HRmin) to calculate the slope (Slop) and y-intercept (Initial y-intercept ),
Slop is
Figure 112013055273527-pat00018

(However, △ Time is the initial measurement time in minutes, which is 3 minutes.)
Obtained by
Initial y-intercept
Figure 112013055273527-pat00019

(Time is the time at the minimum value (HRmin))
Obtained by
Using the slope value Slop and the y-intercept value, the y-intercept value VT y-intercept of the baseline is a regression equation of male and female, that is,
Figure 112013055273527-pat00020

(However, age is the age of the subject, smoking is a value indicating whether the subject is smoking, 0 for non-smoking, 1 for smoking)
Saved by
A ventilation threshold time point determination processing unit obtaining a reference line for determining a ventilation threshold time point using a slope value Slop and a y-intercept value VT y-intercept of the reference line;
System for detecting a ventilation threshold time point comprising a.
제11항에 있어서
상기 환기역치 시점 결정 연산처리부는,
상기 심전도 신호 전처리부로부터 수신된 심전도 신호에서, 초단위 윈도우 시간 동안의 심박수 평균을 구하고, 초단위 윈도우 시간 동안의 심박수 평균이, 기 설정된 기준선보다 큰지를 판단하며, 상기 기준선보다 크다면, 현재의 초단위 윈도우 시간 동안의 심박수 평균의 시간을 환기역치 시점 후보로 결정하는 하는 것을 특징으로 하는 환기역치 시점을 검출하기 위한 시스템.
The method of claim 11, wherein
The ventilation threshold time point determination processing unit,
From the ECG signal received from the ECG signal preprocessing unit, the heart rate average for the window time in seconds is determined, and the heart rate average for the window time in seconds is determined to be greater than a preset reference line. A system for detecting a ventilation threshold time point, wherein the time of the heart rate average for the window time unit in seconds is determined as the ventilation threshold time point candidate.
제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
초단위 윈도우 시간은 15초 인것을 특징으로 하는 환기역치 시점을 검출하기 위한 시스템.
13. The method according to any one of claims 9 to 12,
A system for detecting a ventilation threshold time point, wherein the window time in seconds is 15 seconds.
제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
분단위의 초기지정 측정시간은 3분 인것을 특징으로 하는 환기역치 시점을 검출하기 위한 시스템.
13. The method according to any one of claims 10 to 12,
A system for detecting a ventilation threshold time point, wherein an initial specified measurement time in minutes is 3 minutes.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
피검자가 트레드밀 운동 부하 검사 프로토콜로서, Modified Balke protocol에 의한 운동중, 환기역치 시점을 검출되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 환기역치 시점을 검출하기 위한 방법.
8. The method according to any one of claims 1 to 7,
A method for detecting a ventilation threshold time point, wherein a subject is configured to detect a ventilation threshold time point during a workout according to a modified balke protocol as a treadmill exercise load test protocol.
제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
피검자가 트레드밀 운동 부하 검사 프로토콜로서, Modified Balke protocol에 의한 운동중, 환기역치 시점을 검출되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 환기역치 시점을 검출하기 위한 시스템.
13. The method according to any one of claims 9 to 12,
A system for detecting a ventilation threshold time point, wherein a subject is configured to detect a ventilation threshold time point during a workout according to a modified balke protocol as a treadmill exercise load test protocol.
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