KR101586661B1 - 스마트폰과 연동되는 운동처방 및 운동관리 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 외부 생체계측단말기에서 계측되는 생체정보를 무선으로 스마트폰의 어플리케이션으로 전송하여 이용되도록 이루어지되, 운동범위가 외부(outdoor)이든 내부(indoor)이든 상관없이 사용자에게 맞는 맞춤형 운동방법을 제시하고 운동 후 개인별 데이터를 저장 또는 전송할 수 있는 기능을 가짐으로써 사용자에게 보다 신뢰성 높고 확실한 운동처방방법을 제시해줄 수 있는 스마트폰과 연동되는 운동처방 및 운동관리 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 스마트폰과 연동되는 운동처방 및 운동관리 시스템은, 사용자에게 장착되는 단말기로 생체신호를 측정하고 저장하는 생체계측 단말기; 상기 생체계측 단말기(200)에서 계측되는 생체정보를 무선 수신하고 운동방법을 선정하는 스마트폰; 상기 처방된 운동방법에 의해 구동되는 유산소 운동기구;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
유산소 운동기구는 운동정보를 스마트폰으로 전송하고, 스마트폰은 상기 운동정보를 이용하여 운동량을 계산하도록 이루어진다.
본 발명의 스마트폰과 연동되는 운동처방 및 운동관리 시스템은, 사용자에게 장착되는 단말기로 생체신호를 측정하고 저장하는 생체계측 단말기; 상기 생체계측 단말기(200)에서 계측되는 생체정보를 무선 수신하고 운동방법을 선정하는 스마트폰; 상기 처방된 운동방법에 의해 구동되는 유산소 운동기구;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
유산소 운동기구는 운동정보를 스마트폰으로 전송하고, 스마트폰은 상기 운동정보를 이용하여 운동량을 계산하도록 이루어진다.
Description
본 발명은 외부 생체계측단말기에서 계측되는 생체정보를 무선으로 스마트폰의 어플리케이션으로 전송하여 이용되도록 이루어지되, 운동범위가 외부(outdoor)이든 내부(indoor)이든 상관없이 사용자에게 맞는 맞춤형 운동방법을 제시하고 운동 후 개인별 데이터를 저장 또는 전송할 수 있는 기능을 가짐으로써 사용자에게 보다 신뢰성 높고 확실한 운동처방방법을 제시해줄 수 있는 스마트폰과 연동되는 운동처방 및 운동관리 시스템에 관한 것이다.
기존에 제시된 스마트폰 환경(기존의 PDA 또는 무선환경이 지원되는 단말기 포함)의 운동관리 방법 또는 응용은 기기 자체에서 계측되는 정보(GPS 정보와 활동도(가속도센서를 통해 얻는 X, Y, Z 축 정보))등에 의존하여 사용자에게 현재의 운동 상태를 모니터링해주거나, 수행해야 할 운동 정보를 제시해주는 수준으로 개발되어 왔다. 삶의 질 향상과 운동의 필요성을 인식하는 많은 현대인들이 스마트폰을 이용하여 이러한 응용 프로그램을 통해 운동관리를 하고 있지만, 사용자의 현재 건강상태와 개인별 운동능력에 맞게 조정되지 않아 올바르지 않는 정보가 사용자에게 전달되는 경우가 많고, 현재 수행되고 있는 운동 활동에 대해서도 단지 기기 내에서 계측되는 정보만을 이용하기 때문에 개인별 신체조건에 따른 운동효과를 제대로 대변해주지 못하는 실정이다.
본 발명이 기존 방법과 차별되는 특징은 외부 생체계측단말기에서 계측되는 생체정보를 무선(Bluetooth)으로 스마트폰의 어플리케이션으로 전송하여 이용됨으로써 기존의 방법보다 사용자에게 보다 효과적이고 정확한 운동방법 및 운동효과를 제시해줄 수 있다는 것이다. 또한, 운동범위가 외부(outdoor)이든 내부(indoor)이든 상관없이 그에 맞는 운동방법을 제시하고 운동 후 개인별 데이터를 저장 또는 전송할 수 있는 기능을 가짐으로써 사용자에게 보다 신뢰성 높고 확실한 운동처방방법을 제시해줄 수 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는, 외부 생체계측단말기에서 계측되는 생체정보를 무선으로 스마트폰의 어플리케이션으로 전송하여 이용되도록 이루어지되, 운동범위가 외부(outdoor)이든 내부(indoor)이든 상관없이 사용자에게 맞는 맞춤형 운동방법을 제시하고 운동 후 개인별 데이터를 저장 또는 전송할 수 있는 기능을 가짐으로써 사용자에게 보다 신뢰성 높고 확실한 운동처방방법을 제시해줄 수 있는 스마트폰과 연동되는 운동처방 및 운동관리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는, GPS를 사용하면서, 생체신호계측단말기와의 무선 통신을 이용하여 전송되는 운동 또는 이동 중 생체신호(심전도, 활동도(X, Y, Z축 방향), 피부온도)와 GPS의 이동거리, 속도, 고도 등을 활용하여 실제로 사용자가 활동한 운동량을 계산하여 제시해주는 스마트폰과 연동되는 운동처방 및 운동관리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 체중, 나이, 몸무게, 키, 혈압, 체지방 등의 개인 기본 정보와 기초 체력정보(근력, 근지구력, 유연성, 평형성, 순발력, 민첩성)를 입력하면, 자동으로 운동처방을 계산해주어, 제시된 운동방법 또는 현재 운동량에 대하여 GPS의 속도, 거리, 고도 등의 정보와 함께 사용자의 운동을 관리해주는 스마트폰과 연동되는 운동처방 및 운동관리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 생체신호계측단말기와의 무선통신을 이용하여 제시된 운동방법에 대한 모니터링과 운동량 계산을 동시에 수행하여 사용자에게 올바른 운동처방 및 운동관리를 제시해주는 스마트폰과 연동되는 운동처방 및 운동관리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 기존의 등산로 또는 올레길(걷는 길), 트레킹 코스 등의 정보를 가지고 있어서, 사용자가 각 코스를 선택을 하면 그 코스에 대한 운동량을 제시해주고(단순 계산 또는 개인정보를 입력하여 그 정보가 고려된 맞춤형 계산), 사용자가 운동하는 동안 생체정보를 검출하고 피드백 하면서 최종 운동량을 계산해주는 스마트폰과 연동되는 운동처방 및 운동관리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 스마트폰에 내장된 게임 실행 시 사용자의 스트레스 정보와 모션정보를 통해 제어되는 게임 어플리케이션을 구비하며, ECG의 RRI을 지속적으로 모니터링함으로써, 게임 중 HRV를 통한 사용자의 스트레스 정도를 계산하여 사용자가 게임을 통해 느끼는 스트레스 인덱스를 피드백해주며, 게임 개발자에게는 이용자로부터 개발된 게임의 반응도를 확인해주는 스마트폰과 연동되는 운동처방 및 운동관리 시스템을 제공하는 것이다.,
본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 급작스런 사고, 움직임에 대해 자동적으로 응급센터 또는 구급센터로 연락 가능한 어플리케이션을 구비하며, Wi-Fi 또는 3G 무선통신을 통해 운동관리 서버로 데이터를 전송하는 어플리케이션을 포함하는 스마트폰과 연동되는 운동처방 및 운동관리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 스마트폰과 연동되는 운동처방 및 운동관리 시스템은, 사용자에게 장착되는 단말기로 생체신호를 측정하고 저장하는 생체계측 단말기; 상기 생체계측 단말기(200)에서 계측되는 생체정보를 무선 수신하고 운동방법을 선정하는 스마트폰; 상기 처방된 운동방법에 의해 구동되는 유산소 운동기구;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
유산소 운동기구는 운동정보를 스마트폰으로 전송하고, 스마트폰은 상기 운동정보를 이용하여 운동량을 계산하도록 이루어지며, 유산소 운동기구는 스마트폰과 RS232-to-Wi-Fi-converter를 통해 무선으로 연결되어 있다.
생체계측 단말기는 스마트폰과 블루투스를 통해 무선 연결된다.
본 발명의 스마트폰과 연동되는 운동처방 및 운동관리 방법은, 체중, 나이, 몸무게, 키, 혈압, 체지방을 포함하는 개인정보를 스마트폰에 입력하는 단계; 기초체력정보가 기 저장되어 있는지 여부를 판단하여, 기초체력정보가 있다면, 기초체력정보 및 개인정보를 이용하여 사용자의 운동방법을 처방하는 단계; 기 저장된 기초체력정보가 없을 경우는 사용자의 최대 심박수, 운동거리, 소모 칼로리를 입력하여, 운동방법을 처방하는 단계; 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명은 처방된 운동방법으로 운동을 시작되게 하되, 생체계측단말기는 사용자의 심박수, 가속도(활동도), 피부온도를 포함하는 생체신호를 검출하여, 스마트폰으로 무선 전송하는 단계; 생체계측단말기로부터 수신된 생체신호는 스마트폰의 마이크로 SD에 저장되는 단계;를 더 포함하여 이루어진다.
본 발명은, 운동처방을 위해 운동능력측정에 있어서, 사용자의 기초체력, 설문조사 및 병력정보를 기초로 해서 운동능력을 결정하게 하는 제1 운동능력측정법과, 사용자로 하여금 특정한 운동 프로토콜의 수행 시간의 결과를 이용하여 결정하는 제2 운동능력측정법에 하나를 선택을 하는 단계; 제1 운동능력측정법을 선택한 경우, 기초체력 테스트를 원하지 않고 설문지(IPAQ)와 기본정보에 의해서만 VO2max를 추정하는 제1-1 운동능력측정법과 설문지(IPAQ)와 기초체력을 이용하여 VO2max 추정하는 제1-2 운동능력측정법중의 하나를 선택하고, 선택된 운동능력추정법에 따라 VO2max를 추정하는 단계; 제2 운동능력측정법을 선택한 경우, 안정상태에서 발크 프로토콜(Balke Protocol)에 따라 운동을 수행하다가, 심박수가 최대 심박수의 85%가 될때 정지하여, 이때의 소요시간과 심박수를 검출하며, 상기 소요시간을 토대로 VO2max를 추정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
최대 심박수는 220에서 나이를 뺀값이다.
최소운동강도와 최대 운동강도를 가지는 타겟 심박수 영역대를 설정하고, 설정된 타겟 심박수 영역대에서, 프리모드, 프로그램드 모드, 인터벌 모드 중의 하나의 운동모드를 선택가능하게 이루어진다.
프리 모드는 사용자의 나이를 이용하여 타겟 심박수 영역을 설정하되, 사용자의 의지에 따라 운동가능도록 이루어진다.
프로그램드 모드는 운동 중 타겟 심박 영역대를 벗어나면, 운동처방이 증강된(Up) 등급 또는 감소된 등급(Down grade)으로 변경하도록 이루어진다.
인터벌 모드는 사용자의 실시간적인 심박수(Heart Rate, HR)를 검출하여 인터벌 운동처방에 나와있는 심박수(HR)를 유지시키기 위해 운동기구의 강도를 자동적으로 제어하도록 이루어진다.
상기 스마트폰은, 등산로, 올레길(걷는 길), 트레킹 코스 의 정보를 가지고 있어서, 사용자가 각 코스를 선택을 하면 그 코스에 대한 운동량을 제시해주고, 사용자가 운동하는 동안 생체정보를 받아 피드백 받으면서 최종 운동량을 계산해주는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 운동처방 및 운동관리 시스템은, 사용자에게 장착되는 단말기로 심전도의 RR 간격(RRI)를 측정하고 저장하는 생체계측 단말기; 게임을 내장하고 있으며, 생체계측 단말기로부터 심전도의 RR 간격을 수신하여 심박변이도(HRV)를 연산하고, 심박변이도로부터 스트레스 정도를 계산하는 스마트폰;를 포함하여 이루어진다.
스마트폰에 내장된 게임 어플리케이션 작동시켜 게임을 실행하면, 생체계측단말기는 사용자의 심박동과 활동도를 검출하고, 검출된 심박동과 활동도 신호를 블루투스 통신으로 스마트폰으로 전송하는 단계; 스마트폰에서는 심박동과 활동도 신호를 수신하고, 수신된 심박동 신호에서 심박변이도(HRV)를 검출하고, 심박변이도로부터 스트레스인덱스를 검출하여 긴장감, 급박감을 정량적으로 검출하고, 결과를 사용자에게 실시간으로 피드백하여 디스플레이하거나 소리로 출력하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 스마트폰과 연동되는 운동처방 및 운동관리 방법은, 운동기구 제어가 시작되면, 운동기구와 스마트폰이 무선(Wi-Fi) 연결되어, 조정된 운동처방에 대한 운동기구 제어 프로토콜이 스마트폰의 Wi-Fi 무선을 통해 기구로 전달되어 프로토콜이 변경 및 기구가 제어되는 단계; 운동기구제어 프로토콜은 운동기구 제조사 별로 운동기구를 제어하는 프로토콜을 자체적으로 갖고 있어, 스마트폰이 운동기구와 Wi-Fi로 연결되면서 각 제조사별 운동기구에 맞는 프로토콜을 운동기구로 전송하여 운동기구를 제어하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따르면, 외부 생체계측단말기에서 계측되는 생체정보를 무선으로 스마트폰의 어플리케이션으로 전송하여 이용되도록 이루어지되, 운동범위가 외부(outdoor)이든 내부(indoor)이든 상관없이 사용자에게 맞는 맞춤형 운동방법을 제시하고 운동 후 개인별 데이터를 저장 또는 전송할 수 있는 기능을 가짐으로써 사용자에게 보다 신뢰성 높고 확실한 운동처방방법을 제시해줄 수 있다.
본 발명은 GPS를 사용하면서, 생체신호계측단말기와의 무선 통신을 이용하여 전송되는 운동 또는 이동 중 생체신호(심전도, 활동도(X, Y, Z축 방향), 피부온도)와 GPS의 이동거리, 속도, 고도 등을 활용하여 실제로 사용자가 활동한 운동량을 계산하여 제시해주며, 체중, 나이, 몸무게, 키, 혈압, 체지방 등의 개인 기본 정보와 기초 체력정보(근력, 근지구력, 유연성, 평형성, 순발력, 민첩성)를 입력하면, 어플리케이션에서 자동으로 운동처방을 계산해주어, 제시된 운동방법 또는 현재 운동량에 대하여 GPS의 속도, 거리, 고도 등의 정보와 함께 사용자의 운동을 관리해준다.
본 발명은 생체신호계측단말기와의 무선통신을 이용하여 제시된 운동방법에 대한 모니터링과 운동량 계산을 동시에 수행하여 사용자에게 올바른 운동처방 및 운동관리를 제시해주며, 기존의 등산로 또는 올레길(걷는 길), 트레킹 코스 등의 정보를 가지고 있어서, 사용자가 각 코스를 선택을 하면 그 코스에 대한 운동량을 제시해주고(단순 계산 또는 개인정보를 입력하여 그 정보가 고려된 맞춤형 계산), 사용자가 운동하는 동안 생체정보를 검출하고 피드백 하면서 최종 운동량을 계산해준다.
본 발명은 스마트폰에 내장된 게임 실행 시 사용자의 스트레스 정보와 모션정보를 통해 제어되는 게임 어플리케이션을 구비하며, ECG의 RRI을 지속적으로 모니터링함으로써, 게임 중 HRV를 통한 사용자의 스트레스 정도를 계산하여 사용자가 게임을 통해 느끼는 스트레스 인덱스를 피드백해주며, 게임 개발자에게는 이용자로부터 개발된 게임의 반응도를 확인해주는 스마트폰과 연동되는 운동처방 및 운동관리 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은, 급작스런 사고, 움직임에 대해 자동적으로 응급센터 또는 구급센터로 연락 가능한 어플리케이션을 구비하며, Wi-Fi 또는 3G 무선통신을 통해 운동관리 서버로 데이터를 전송한다. 특히, 등반 시 낙하사고나 갑작스런 움직임(격렬한 반응, 차량사고 등)에 대해 생체신호계측단말기의 가속도센서 반응으로 인식할 수 있다.
본 발명은, 스마트폰 어플리케이션에 개인 운동처방을 위한 데이터베이스가 구축되어 있어서, 개인의 신체 정보(체중, 나이, 몸무게, 키, 혈압, 체지방 등의 개인 기본 정보와 근력, 근지구력, 유연성, 평형성, 순발력, 민첩성 등의 기초 체력정보)를 입력하면, 개인 맞춤형 운동처방이 제공된다.
도 1은 본 발명의 스마트폰과 연동되는 운동처방 및 운동관리 시스템에 관한 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명에서 생체계측단말기로부터의 생체정보를 스마트폰의 어플리케이션으로 전송과정을 설명하는 흐름도이다.
도 3은 본 발명에서 운동방법을 처방하는 과정에 대한 개략적인 흐름도이다.
도 4는 본 발명에서 사용자에게 운동량 제시에 따른 흐름도이다.
도 5는 본 발명에서 스마트폰에서 운동처방을 출력하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명에서 스마트폰 게임중 사용자의 스트레스 검출과정을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 생체신호계측단말기와 스마트폰이 연계되어 응급상황 검출과정을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명에서 생체계측단말기로부터의 생체정보를 스마트폰의 어플리케이션으로 전송과정을 설명하는 흐름도이다.
도 3은 본 발명에서 운동방법을 처방하는 과정에 대한 개략적인 흐름도이다.
도 4는 본 발명에서 사용자에게 운동량 제시에 따른 흐름도이다.
도 5는 본 발명에서 스마트폰에서 운동처방을 출력하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명에서 스마트폰 게임중 사용자의 스트레스 검출과정을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 생체신호계측단말기와 스마트폰이 연계되어 응급상황 검출과정을 나타내는 흐름도이다.
도 1은 본 발명의 스마트폰과 연동되는 운동처방 및 운동관리 시스템에 관한 개략적인 구성도로, 스마트폰(100), 생체계측 단말기(200), 유산소 운동기구(300)를 구비하여 이루어진다.
스마트폰(100)은 휴대폰에 컴퓨터 지원 기능을 추가한 지능형 휴대폰으로, 생체계측 단말기(200)에서 계측되는 생체정보 또는 유산소 운동기구(300)에서의 운동정보 등이 무선(Bluetooth)으로 스마트폰의 어플리케이션으로 전송된다. 스마트폰(100)은 생체계측 단말기(200)와 유산소 운동기구(300) 등에서 입력되는 정보를 연산처리하여 운동 방법을 처방한다. 본 발명에서는 스마트폰이 하나의 서버가 된다.
생체계측 단말기(200)는 사용자에게 장착되는 단말기로 생체신호를 측정하고 저장하며, 또한 무선(블루투스)통신으로 스마트폰(100)으로 전송한다. 생체계측 단말기(200)는 목걸이형, 완장형, 체스트 벨트형, 벨트형 등으로 이루어질 수 있다.
유산소 운동기구(300)는 트레이드 밀 등의 운동기구로 이들 운동기구에서의 운동정보 등이 RS232 -to-Wi-Fi-converter(미도시)를 통해 무선으로 스마트폰(100)으로 전송된다. 경우에 따라서 유산소 운동기구(300)에도 사용자의 생체신호를 검지하는 기능이 구비되어 있을 수 있다.
도 2는 본 발명에서 생체계측단말기로부터의 생체정보를 스마트폰의 어플리케이션으로 전송과정을 설명하는 흐름도이다.
스마트폰(100)의 어플리케이션이 작동되면(S110), 체중, 나이, 몸무게, 키, 혈압, 체지방 등의 개인정보를 입력한다(S120). 이때 경우에 따라 근력, 근지구력, 유연성, 평형성, 순발력, 민첩성 등의 기초체력정보도 입력하게 된다.
기초체력정보가 저장되어 있는지 여부를 판단하여(S130), 기초체력정보가 있다면, 기초체력정보 및 개인정보를 이용하여 사용자에게 적합한 운동방법을 제시한다(S140).
기초체력정보가 없을 경우는 사용자의 최대 심박수, 운동거리, 소모칼로리 등을 입력하여, 운동방법을 처방한다(S150).
처방된 운동방법으로 운동을 시작한다(S160).
도 3은 본 발명에서 운동방법을 처방하는 과정에 대한 개략적인 흐름도이다.
스마트폰(100)의 어플리케이션이 작동되면(S200), 체중, 나이, 몸무게, 키, 혈압, 체지방 등의 개인정보를 입력한다(S210). 이때 경우에 따라 근력, 근지구력, 유연성, 평형성, 순발력, 민첩성 등의 기초체력정보도 입력하게 된다.
기초체력정보가 저장되어 있는지 여부를 판단하여(S220), 기초체력정보가 있다면, 기초체력정보 및 개인정보를 이용하여 사용자에게 적합한 운동방법을 제시한다(S230).
기초체력정보가 없을 경우는 사용자의 최대 심박수, 운동거리, 소모칼로리 등을 입력하여, 운동방법을 처방한다(S240).
처방된 운동방법으로 운동을 시작한다(S250).
운동중에 생체계측단말기(200)는 사용자의 생체신호를 검출하여, 스마트폰(100)으로 무선 전송하며, 이렇게 생체계측단말기(200)와 스마트폰(100)의 무선통신을 시작한다(S260).
생체계측단말기(200)에서 심박수, 가속도, 온도 등의 생체신호를 측정하여 스마트폰(100)으로 무선전송 한다(S270).
생체계측단말기(200)으로부터 수신된 생체신호는 스마트폰(100)의 마이크로 SD에 저장된다(S280)
사용자에게 실시간 피드백하여, 즉. 운동중인 사용자에게 실시간으로 전송하여 디스플레이하거나 소리로 들리게 출력한다(S290).
본 발명에서, 사용자에게 적합한 운동 방법 검출은 사전에 전문기관에서 테스트한 정량적인 체력 정보나 피트니스 센터에서 측정한 체력 정보( ex)BMI)를 통해서 검출되고 이렇게 검출된 정보를 스마트폰에 입력하면 스마트폰은 적절한 운동 방법을 제시해주게 된다.
운동 후 개인별 데이터는 스마트폰의 Micro SD에 직접 저장되고 저장된 정보는 개인 컴퓨터에 Micro SD메모리 카드를 통해 직접 전송이 가능하고 휴대폰의 블루투스나 Wi-Fi,3GS통신망을 통해 개인 컴퓨터로 전송가능하다.
도 4는 본 발명에서 사용자에게 운동량 제시에 따른 흐름도이다.
운동이 시작되면(S310), 생체계측단말기(200)는 생체신호계측단말기와의 Bluetooth(또는 기타 무선통신법) 통신을 이용하여 운동 또는 이동 중 생체신호, 즉 심전도(심박수), 활동도(X, Y, Z축 방향)(가속도 신호), 피부온도(체온) 등을 검출하여 무선으로 스마트폰(100)으로 전송하며(S320), 스마트폰(100)은 GPS의 이동거리, 속도, 고도 등을 활용하여 실제로 사용자가 활동한 운동량을 계산한다(S330). 계산해서 얻은 현재의 활동도의 데이터가 전의 데이터에서 변화가 있는지 여부를 판단하며(S340), 변화가 있었으면, 현재의 활동도의 데이터를 사용자에게 피드백하여 디스플레이 하고(S350), 변화가 없었으면 현재 디스플레이되어 있는 것을 그대로 유지한다(S360).
즉, 생체계측단말기(200)에서 심전도 전극 또는 용적맥파 전극을 통해 측정되어지는 심박수(Heart Rate값)과 가속도 센서에서 측정되어지는 X,Y,Z축 값 그리고 온도 값이 Bluetooth통신을 통해 스마트폰으로 전송되며, 이동 중 생체신호(심전도, 활동도(X, Y, Z축 방향), 피부온도)와 GPS의 이동거리, 속도, 고도 등을 이용하여 실제로 사용자가 활동한 운동량을 계산한다. 특히, 운동중 심전도를 통해 측정되어진 심박수의 변화나 활동도의 변화 그리고 이동거리의 양과 속도의 변화 또는 고도의 변화를 통해 운동량의 변화를 측정한다.
본 발명은 GPS와 개인 신체 정보를 이용하여 운동처방을 받을 수 있는 어플리케이션에 있어서, 체중, 나이, 몸무게, 키, 혈압, 체지방 등의 개인 기본 정보와 기초 체력정보(근력, 근지구력, 유연성, 평형성, 순발력, 민첩성)를 입력하면, 어플리케이션에서 자동으로 운동처방을 계산해주어, 제시된 운동방법 또는 현재 운동량에 대하여 GPS의 속도, 거리, 고도 등의 정보와 함께 사용자의 운동을 관리해주도록 이루어져 있다.
도 5는 본 발명에서 스마트폰에서 운동처방을 출력하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
운동처방을 위해 최대산소섭취량(VO2max)을 구하여 운동능력을 측정해야 하는데, 운동능력측정법에는, 사용자의 기초체력, 설문조사 및 병력정보를 기초로 해서 운동능력을 결정하게 하는 제1 운동능력측정법과, 사용자로 하여금 특정한 운동 프로토콜의 수행 시간의 결과를 토대로 결정하는 제2 운동능력측정법이 있으며, 제1 운동능력측정법과 제2 운동능력측정법 중에 선택을 한다.
제1 운동능력측정법을 선택한 경우, 제1 운동능력측정법은, 기초체력 테스트를 원하지 않고 설문지(IPAQ)와 기본정보에 의해서만 VO2max를 추정하는 제1-1 운동능력측정법과 설문지(IPAQ)와 기초체력을 토대로 VO2max 추정하는 제1-2 운동능력측정법가 있으며, 이들 중의 하나를 선택하고, 선택된 운동능력추정법에 따라 VO2max를 추정한다(S410).
제2 운동능력측정법을 선택한 경우, 제2 운동능력측정법의 수순에 따라, 안정상태에서 발크 프로토콜(Balke Protocol)에 따라 운동을 수행하다가, 심박수가 최대 심박수의 85%가 될때 정지하여, 이때의 소요시간과 심박수를 검출하며, 상기 소요시간을 토대로 VO2max를 추정한다(S420).여기서 최대 심박수는 220에서 나이를 뺀값(220-나이)으로 한다.
최소운동강도와 최대 운동강도를 가지는 타겟 심박수 영역대를 설정한다(S430).
설정된 타겟 심박수 영역대에서, 프리모드, 프로그램드 모드, 인터벌 모드 중의 하나의 운동모드로 운동한다.
여기서 프리 모드는 사용자의 나이를 이용하여 타겟 심박수(Target Heart Rate)를 설정 후 사용자의 의지에 따라 운동하는 운동모드이다.
프로그램드 모드는 운동 중 타겟 심박 영역대를 벗어나면, 운동처방이 증강된(Up) 등급 또는 감소된 등급(Down grade)으로 변경한다.
인터벌 모드는 고강도 인터벌 운동을 실시하길 원하는 사용자가 선택하는 모드로, 사용자의 실시간적인 심박수(Heart Rate, HR)를 파악하여 인터벌 운동처방에 나와있는 심박수(HR)를 유지시키기 위해 운동기구의 강도를 자동적으로 제어하여 사용자에게 운동을 실시하게 한다.
스마트폰에서 운동처방이 나오기위해선 사용자의 유산소 운동능력 정보가 필요하게 된다.
이를 정리하면, 사용자의 운동능력(VO2max)을 추정하기 위해서는 기본정보(신장 키 몸무게 혈압 등), IPAQ, 기초체력(순발력 민첩성 근력 등),HRmax(최대심박수) 85%수준에 도달하는 시간이 있어야 추정이 가능하다. 따라서 사용자는 운동을 시작하기전에, 첫째로, 기본정보와 설문지(IPAQ), 기초체력을 스마트폰에 입력하게 된다. 여기서 IPAQ은 스마트폰DB에 올라가 있다. 둘째로, 사용자가 자신의 HRmax 85%도달 시간을 알고 있다면, 이 정보 또한 입력한다. 세째로, 앞에서 입력한 정보를 소스로 스마트폰DB에서 사용자의 최소운동강도와 최대 운동강도를 가지는 타겟 심박수 영역대(High/Low Target HR)가 설정되게 된다. 네째로 타겟 심박수 영역대가 설정되고 사용자는 프리모드, 프로그램드 모드, 인터벌 모드 운동중 하나를 사용자가 선택하여 수행하게 된다. 이후 사용자의 운동자료가 스마트폰으로 피드백되어 운동 프로그램이 조정되게 된다.
현재 운동량에 대하여 GPS의 속도, 거리, 고도 등의 정보와 함께 사용자의 운동을 관리하기위해, 정확한 운동량 산출을 필요로하며, 이를 위해, GPS를 통한 속도,거리,고도 정보를 다음과 같이 이용하게 된다. 여기서 운동량이라 함은 물리적인 일(cal)을 의미한다.
(여기서, W는 일, F는 힘, S는 이동거리, m은 질량, a는 가속도, θ는 고도에 의한 각도)
스마트 폰의 GPS데이타 정보를 이용하여 운동량을 더 정확히 산출할 수 있다. 그리고, 사용자가 운동 경로를 설정하면 그 경로에 대해 GPS정보를 이용하여 운동량을 미리 산출하여 제시해 줄 수 있다.
스마트폰(Smart phone) 지도상에 제시된 건강 코스(조깅, 등산로, 트레킹, 걷기)들의 정보를 활용한 운동관리 및 운동량 계산 어플리케이션에 있어서, 기존의 등산로 또는 올레길(걷는 길), 트레킹 코스 등의 정보를 가지고 있어서, 사용자가 각 코스를 선택을 하면 그 코스에 대한 운동량을 제시해주고(단순 계산 또는 개인정보를 입력하여 그 정보가 고려된 맞춤형 계산), 사용자가 운동하는 동안 생체정보를 받아 피드백 받으면서 최종 운동량을 계산해준다.
본 발명에서는 기존의 등산로 또는 올레길(걷는 길), 트레킹 코스 등의 정보를 GPS 정보(고도, 거리 등)와 함께 가지고 있는 어플리케이션으로, 코스 난이도(경사가 급한 코스, 고도가 높은 코스 등)에 따라 다르게 계산되는 예상 칼로리 소비량을 제시함으로써 사용자가 코스를 선택하여 운동할 수 있도록 유도하는 특징을 가진다. 예상 칼로리 소비량은 코스의 거리와 고도, 사용자의 나이, 성별, 키, 몸무게를 바탕으로 계산하며, 사용자의 기초정보는 어플리케이션 초기 설치 시 입력하도록 권고한다. 이 어플리케이션을 설치하게 되면, 스마트폰 메모리에 등산로 또는 올레길(걷는 길), 트레킹 코스 등의 정보가 저장된다. 산로 또는 올레길(걷는 길), 트레킹 코스 등의 정보 업데이트는 새로운 코스를 개발하거나 발견 시 어플리케이션 개발자 혹은 어플리케이션 판매(유포)자에 의해 시행되며, 이것은 자동차 길을 찾아주는 네비게이션의 도로 정보 업데이트와 같다.
사용자가 운동하는 동안 생체정보를 검출하고 피드백 되어 최종 운동량을 계산하는데, 사용자는 흉부에 착용하여 사용하는 생체신호계측 단말기를 착용하고, 스마트폰은 이 생체신호계측 단말기와 무선(bluetooth)으로 통신하며 사용자의 생체정보를 전송한다. 검출되는 생체정보는 심전도, 심박수, 심박 간의 거리(R-R Interval), 체표면 온도, 활동도(X, Y, Z축)가 있다.
사용자가 코스를 선택하면 예상 칼로리 소비량이 계산되어 사용자에게 스마트폰 화면으로 제공된다. 생체신호계측 단말기로부터 전달된 생체정보는 실시간으로 현재 사용자의 운동량을 GPS정보와 생체정보를 이용하여 계산하여 사용자에게 보여주고, 예상 칼로리 소비량 대비 현재까지의 누적 칼로리 소비량을 비교함으로써 사용자에게 능동적으로 운동할 수 있는 기회를 제공한다. 여기서, 생체정보를 받아 현재 운동량을 계산하는 것이 바로 피드백을 의미한다.
스마트폰에 내장된 게임 실행 시 사용자의 스트레스 정보와 모션 정보를 통해 제어되는 게임 어플리케이션에 있어서, 심전도의 RR 간격(RRI)을 지속적으로 모니터링함으로써, 게임 중 HRV를 통한 사용자의 스트레스 정도를 계산하여 사용자가 게임을 통해 느끼는 스트레스 인덱스를 피드백해주는데, 이는 운동처방과는 별개의 프로그램으로 구성된다.
도 6은 본 발명에서 스마트폰 게임중 사용자의 스트레스 검출과정을 나타내는 흐름도이다.
스마트폰에 내장된 게임 어플리케이션 작동시켜 게임을 실행하면(S500), 생체계측단말기는 사용자의 스트레스 정보와 모션 정보의 측정을 위해 사용자의 심박동과 활동도를 검출하고, 이 검출된 신호를 블루투스 통신으로 스마트폰으로 전송한다(S510, S520).
스마트폰에서는 이들 데이터를 수신하고(S540), 수신된 심박동 신호에서 심박변이도(HRV)를 검출하고(S550), 심박변이도로부터 스트레스인덱스를 검출하여 긴장감, 급박감을 정량적으로 검출한다(S560). 그 결과를 사용자에게 실시간으로 피드백하여 디스플레이하거나 소리로 출력한다(S570).
그러므로, 본 발명에서는 현재 사용자가 실행되고 있는 게임을 통해 얻고 있는 스트레스 또는 흥미 정도를 피드백해줌으로써 사용자에게는 개인이 느끼는 감정적 상태를, 즉, 게임중 느끼는 긴장감 급박감을 HRV를 통해서 정량적 지수로 표현해주고 이를 사용자에게 피드백해주는 것이다. 또한 게임 개발자에게는 이용자로부터 개발된 게임의 반응도를 확인시켜 줄 수 있다.
사용자의 동작 활동도(motion activity)를 생체계측단말기의 가속도센서를 통해 획득하여, 게임을 하는 동안 인체 모션(동작)과 게임내에서의 움직임을 동기화하여 게임을 제어한다. 가슴에 부착되는 생체계측단말기의 가속도센서와 휴대폰의 가속도 센서를 동시에 이용해서 좀더 현실감있게 게임을 즐기는 시스템이다. 기존 휴대폰의 가속도센서만 움직여서 즐기는 게임을 몸에 부착된 가속도 센서를 동시에 이용함으로서 좀더 사실감있는 게임을 즐기게 된다.
또한, 본 발명은 급작스런 사고, 움직임에 대해 자동적으로 응급센터 또는 구급센터로 연락 가능한 어플리케이션을 구비하고 있어서, 등반 시 낙하사고나 갑작스런 움직임(격렬한 반응, 차량사고 등)에 대해 생체신호계측단말기의 가속도센서 반응으로 인식한다.
도 7은 생체신호계측단말기와 스마트폰이 연계되어 응급상황 검출과정을 나타내는 흐름도이다.
사용자는 생체계측장치가 장착된 사용자 단말기를 착용후 운동을 시작한다(S600).
알람이 발생했다면 심부전(Heart Failure)이거나, 가속도 센서가 떨어진 경우로(S610), 운동 중 심장마비 등의 심부전이 일어나게 되면, 단말기에서 심장박동(heart rate)이 정상적인 값에서 벗어나거나 0으로 유지(arrest)가 되게 되고, 가속도센서의 값이 정지하게 된다(S620).
또한, 낙상·교통사고·움직일 수 없는 사고가 발생했을 때, 3축 가속도 센서의 값 중 한축의 값이 일정시간 포화(saturation) 된 후 정지하게 된다(S630).
이러한 단말기 신호의 변화가 일어나게 되면, 스마트폰에서는 사용자에게 위험상황이 발생했음을 인식하고 알람상황이 일어났다고 판단하여 알람을 발생시키며(S640), 알람이 발생했을 때, 사용자 본인이 대처할 수 있거나 가벼운 넘어짐에 의한 알람일 경우 사용자가 알람을 해제하여 계속 운동을 지속하게 된다(S660).
그러나 사용자가 대처할 수 없는 위험 상황 발생 시 사용자에게 의식이 있는 경우 사용자 본인이 구조요청 버튼을 선택함으로써, 119에 구조요청 SMS 및 GPS위치 정보를 전송하게 되어 구조요청을 받을 수 있다. 사용자에게 의식이 없는 경우 알람 해제나 구조요청 버튼을 선택할 수 없기 때문에 재차 알람이 발생하게 되고, 이때도 알람이 해지되지 않을 경우 스마트폰에서는 사용자가 위험상황이라고 인식하여 자동으로 119에 구조요청 및 GPS 위치 정보를 전송하게 되고, 주변 사람들에게 알람 상황을 알려 주변의 도움(위치 알림 및 심폐소생술)을 받을 수 있도록 하여 구조요청을 받을 수 있게 한다(S650).
본 발명에서는 위험상황 발생이 아니라면 경고 또는 alarm을 해지하고, 위험상황에 빠져 재차 경고 또는 alarm에 대해 해지하지 않는다면, 근처 응급센터나 구급센터에 무선인터넷을 통해 자동으로 사고발생을 알려주도록 이루어져 있다. Alarm을 해지하는 방법은 경고음으로 주어 사용자로부터 상황해지 버튼을 누르도록 하거나, 음성인식을 통해 안전함을 기기에 인식시켜 해지가 되도록 이루어져 있다.
본 발명은 Wi-Fi 또는 3G 무선통신을 통해 운동관리 서버로 데이터를 전송하는 어플리케이션에 있어서, 외부에서의 활동, 운동 내용(결과) 등을 운동관리 서버(가정 PC, 또는 계약된 피트니스 클럽내의 운동관리 서버)로 전송되도록 이루어져 있다. 자체적인 개인 맞춤형 운동관리 솔루션을 구축하고 회원에게 운동관리프로그램을 제공해주는 피트니스 클럽의 경우 생체계측단말기와 운동기구를 제어하는 운동기구PC, 사용자에게 운동솔루션을 제공하고 계측된 생체 데이터가 저장되는 운동관리서버가 존재하게 된다. 이 서버는 인터넷망에 존재하게 된다. 사용자가 이러한 피트니스클럽을 이용할 경우 운동관리 솔루션으로 관리받게 된다. 피트니스 클럽(indoor)이 아닌 외부(outdoor)에서 운동을 했을 경우 이러한 outdoor정보도 피트니스 운동관리서버에 업데이트가 되어야한다.
사용자가 외부에서 생체계측단말기과 스마트폰을 가지고 운동을 했을 시 생체계측단말기로부터 생체 데이터(심전도,RRI,HR,체온,3축(XYZ)활동도) 정보가 스마트폰에 저장이 된다. 또한 스마트폰에서는 운동경로, 운동시간과 운동거리, 고도의 GPS정보와 생체정보를 이용한 운동량이 저장되게 된다. 여기서 말하는 Wi-Fi, 3G통신은 위와 같이 outdoor에서 운동을 했을시, 스마트폰에 저장된 데이터를 서버에 업로드하는 방법을 말하는 것으로, Wi-Fi는 클럽내로 들어왔을때 클럽내의 Wi-Fi를 이용하여 운동정보, 생체데이터를 웹상에 운동관리 서버에 업로드하며, 3G는 클럽 외부에서 이동통신인터넷망을 이용하여 운동정보, 생체데이터를 웹상에 운동관리 서버에 업로드한다.
본 발명에 있어서, 인도어(Indoor) 환경은 운동 처방을 통해 운동이 가능한 운동기구가 구비되어 있는 환경을 뜻하고, 인도어 환경에서 스마트폰 어플리케이션 사용 시 개인의 신체 정보를 입력하고, 생체 신호에 따라 스마트폰 어플리케이션이 운동 기구를 직접 제어하고, 운동처방을 받아 그에 따라 운동을 실시하게 된다.
본 발명에 있어서, 아웃도어(Outdoor) 환경은 운동 처방을 통해 운동이 가능한 운동기구가 구비되어 있지 않는 모든 실내 및 실외 운동 상황을 뜻한다. 아웃도어 운동 시 운동 기구를 제어하는 기능은 제외되고, 현재 사용자의 생체신호에 따라서 사용자에게 목표 운동량과 운동 처방을 제시하게 된다.
인도어, 아웃도어의 두 환경 모두에서 스마트폰 어플리케이션을 사용 시, 운동중 발생되는 생체 신호(심박수, 활동도(X, Y, Z축 방향), 체온)를 스마트폰에 기록하고, 현재의 고도, 이동거리, 속도에 따른 운동량이 기록되게 된다.
인도어 환경에 있어서, Wi-Fi 또는 3G 무선통신을 통해 기구PC와 서버 기능을 대신하는 스마트폰으로, 다양한 스마트폰에 탑재할 수 있는 어플리케이션을 구비하고, 이 기능은 기구PC+서버를 대신하게 된다. 이 어플리케이션은 기구PC+서버와 동일한 기능을 하여 사용자가 운동 처방에 따라 운동이 가능하게 하나, 여러 사용자의 통합 관리 기능을 갖는 기구PC+서버가 아니라 사용자 본인만의 운동 관리를 할 수 있게 한다. 또한 이 어플리케이션을 통해 개인의 운동 처방 및 생체신호들이 사용자의 스마트폰에 기록되고 운동처방이 내려짐으로써 운동관리가 이루어지게 된다. 또한, 서버와의 연동을 통해 개인의 스마트폰에 기록된 운동 정보가 서버에 전송되고 그에 따른 통합 운동 관리를 받을 수 있게 된다.
본 발명에서, 운동기구 제어 및 GUI를 담당하는 PC+ 운동관리서버 기능을 대행하는 어플리케이션으로, 스마트폰 어플리케이션에 개인 운동처방을 위한 데이터베이스가 구축되어 있어서, 개인의 신체 정보(체중, 나이, 몸무게, 키, 혈압, 체지방 등의 개인 기본 정보와 근력, 근지구력, 유연성, 평형성, 순발력, 민첩성 등의 기초 체력정보)를 입력하면, 개인 맞춤형 운동처방이 제공된다.
임상실험을 통해 개인 운동처방을 위한 데이터베이스가 구축되어 있고, 이 데이터베이스는 개인의 신체 정보에 따른 최대 산소섭취량(VO2max)과 최대 운동강도 및 그에 따른 운동 처방이 정해져 있다. 따라서 개인의 신체 정보를 입력하게 되면, 데이터베이스에 구축되어 있는 정상인, 비만군 및 질환별 운동 처방이 개인의 신체 정보에 따라 개인 맞춤형 운동처방을 제공하게 되는 것이다.
생체신호계측단말기와 스마트폰은 무선(Bluetooth)으로 연결되어 운동처방 중 개인 생체정보가 스마트폰으로 전달되고, 전달된 생체정보는 주어진 운동처방을 조절하기 위한 바이오피드백 기준으로 적용된다.
다음은 바이오피드백을 위한 파라미터와 기준에 대해서 설명한다.
첫번째로 심박수(HR)에 대해 설명한다.
운동 중 실시간으로 측정되는 HR정보를 바탕으로, 운동 중 타겟 심박수 영역(Target HR range)을 설정하여, 타겟 심박수 영역보다 높은 HR이 1분간 1회 지속되면 일시적으로 처방된 운동강도보다 한단계 낮은 운동으로 재설정하고, 타겟 심박수 영역보다 낮은 HR이 3분간 지속 시 처방된 운동강도보다 한단계 높은 운동강도로 재설정하여 안전한 운동이 지속될 수 있도록 자동 제어된다. 2주동안 처방받은 운동이 사용자에게 맞지 않아 타겟 심박수 영역보다 높은 HR로 인한 운동처방 변경이 3회이상 일어난 경우는 운동레벨을 재설정하여 처방된 운동처방을 수행할 수 있도록 자동 제어된다. 타겟 심박수 영역은 질환군과 정상군으로 나뉘며, 운동처방 구간은 수학식 2와 같다.
여기서, maxHR는 최대 심박수이며, restHR는 안정시 심박수이다.
두번째로 심박변이도(HRV)에 대해 설명한다.
HRV의 주파수 분석(PSD: power spectrum density)을 통해 얻어진 HF(high frequency)영역과 LF(low frequency)영역의 비율로 계산되는 LF/HF ratio가 운동 중 실시간으로 1분 단위로 모니터링되며, 2주동안 처방받은 운동에 대해 안정 범위(1.5~2)보다 2배 이상 높거나 낮은 상태가 3회 이상 발생한 경우 처방받은 운동처방보다 낮은 강도로 자동 재설정된다. 운동을 시작하면 초기에 LF영역의 활성화가 가속되어 LF/HF ratio가 안정 범위보다 매우 큰 값을 가질 수 있기 때문에 운동초기에는 범위 이탈 카운트를 제외한다. 처방 받은 운동의 50%이상 수행했을때 부터 카운트는 시작된다.
다음은 세번째로 QT간격(QT interval)에 대해서 설명한다.
안정 시 QT interval을 측정하여 기준값으로 하고, 운동 시 실시간 감시를 통해 운동으로 인한 증가가 아닌 비정상적인 급작스런 증가가 2주 내에 3회이상 발생한 경우 처방받은 운동처방보다 낮은 강도로 자동 재설정된다. Q파는 QRS파가 시작되는 지점, T파는 T파가 끝나는 지점으로 하여 QT interval을 계산하였다.
도 8은 본 발명에서 질환군과 정상군을 분리하여 운동처방을 결정하는 흐름도의 일예이다.
피트니스 센터환경에서 맞춤형 운동처방을 전달받고, 운동을 시작하게 되면(S810), 사용자단말기로부터 사용자의 심전도, PPG, 활동도, 체온의 생체정보를 검출하고 검출된 생체정보를 운동기구단말기로 전달 한다(S820).
운동기구 관리서버 또는 통합서버에 기저장되어 있는 사용자의 정보를 수신하여 사용자가 정상군 카테고리에 속하는지, 아니면 질환군의 카테고리에 속하는지 판단한다(S830). 사용자에 따라 개인별로 미리 설문 조사 및 기초체력 정보, 개인정보를 바탕으로 질환여부를 적용하여 정상군과 질환군의 카테고리로 나누어져 운동기구 관리서버또는 통합서버(미도시)에 기 저장되어 있다.
사용자가 정상군이라면, 사용자의 HRR(heart rate reserve, 여유심박수)를 구하여, 사용자의 HR이 수학식 4의 정상군의 최대운동강도와 비교하여, 사용자의 HRR이 1분이상 HRR의 85%보다 크다면(S860) 운동강도를 감소시키고(S870), 사용자의 HRR이 수학식 4의 정상군의 최소운동강도와 비교하여, 사용자의 HR이 3분이상 HRR의 60%보다 작다면(S880) 운동강도를 증가시킨다(S890).
또한, HRV의 주파수 분석을 통해 얻어진 LF/HF ratio가 4보다크거나 1보다 작다면(S400), LF/HF ratio가 4보다크거나 1보다 작은 상황이 2주에 3회 이상 인가를 판단하여, 3회 이상이라면(S910), 운동강도를 재조정한다(S920).
또한, 심전도의 QT interval 이 비정상적인 급작스런 증가가 있었는지를 판단하여, 있었다면(S930), QT interval 의 비정상적인 급작스런 증가가 2주에 3회 이상 인가를 판단하여, 3회 이상이라면(S940), 운동강도를 재조정한다(S950).
사용자가 질환군이라면, 사용자의 HRR를 구하여, 사용자의 HRR이 수학식 4의 질환군의 최대운동강도와 비교하여, 사용자의 HR이 1분이상 HRR의 75%보다 크다면(S960) 운동강도를 감소시키고(S970), 사용자의 HRR이 수학식 4의 질환군의 최소운동강도와 비교하여, 사용자의 HR이 3분이상 HRR의 50%보다 작다면(S980) 운동강도를 증가시킨다(S990).
또한, HRV의 주파수 분석을 통해 얻어진 LF/HF ratio가 4보다크거나 1보다 작다면(S1000), LF/HF ratio가 4보다크거나 1보다 작은 상황이 2주에 3회 이상 인가를 판단하여, 3회 이상이라면(S1010), 운동강도를 재조정한다(S1020).
또한, 심전도의 QT interval 이 비정상적인 급작스런 증가가 있었는지를 판단하여, 있었다면(S1030), QT interval 의 비정상적인 급작스런 증가가 2주에 3회 이상 인가를 판단하여, 3회 이상이라면(S1040), 운동강도를 재조정한다(S1050).
여기서, HRR는 최대심박수에서 평상시 심박수(안정시 심박수)를 뺀 것이다.
도 8을 부연설명하면, 피트니스 센터환경에서 맞춤형 운동처방을 전달받고, 운동을 시작하게 되면 사용자단말기를 통해 생체정보가 운동기구단말기(300)로 전달이 된다. 먼저, 개인별로 미리 설문 조사 및 기초체력 정보, 개인정보를 바탕으로 질환여부를 적용하여 정상군과 질환군의 카테고리로 나누어 저장되어 있다. 정상군의 경우 타겟 심박수 영역을 벗어나게 되면 운동강도가 재조정되고, HRV의 PSD 분석을 통해 얻어진 LF/HF ratio(교감신경계와 부교감신경계의 활동 비율)의 상태에 따라서 운동강도 재조정 필요성을 지속적으로 판단한다. QT interval도 마찬가지로 안정시 값에 비해 급작스런 변화(특히 증가)가 생길 경우 운동강도 재조정을 실시한다. 재조정 기준이 2주인 것은 기본적으로 이용자에게 제공되는 운동프로그램이 2주단위로 갱신되고 총 24주 프로그램으로 구성되어 있기 때문에 개별 프로그램에서의 변화를 확인하기 위해 2주 단위로 실시한다.
도 9는 본 발명에서 운동처방에 대한 운동기구 제어관련 흐름도이다.
운동기구 제어가 시작되면(S700), 운동기구와 스마트폰이 무선(Wi-Fi) 연결되어, 조정된 운동처방에 대한 운동기구 제어 프로토콜이 스마트폰의 Wi-Fi 무선을 통해 기구로 전달되어 프로토콜이 변경 및 기구가 제어된다(S710). 제어되는 운동 처방에 따라 개인별 맞춤 운동을 제공하는 운동기구를 뜻한다. 운동기구제어 프로토콜은 운동기구 제조사 별로 운동기구를 제어하는 프로토콜을 자체적으로 갖고 있다(S720, S730, S740). 따라서 스마트폰이 운동기구와 Wi-Fi로 연결되면서 각 제조사별 운동기구에 맞는 프로토콜을 운동기구로 전송하여 운동기구를 제어한다(S750 내지 S790).
운동기구가 제어되는 방식은 운동기구의 RS232 포트에 RS232-to-Wi-Fi 컨버터를 연결하여, 스마트폰의 Wi-Fi로 전달되는 운동기구 제어 정보를 받아 운동기구를 제어하며, 여기서 운동기구 제어 정보는 예를들어 태하메카트로닉스의 트레이밀 STEX의 RS232 통신 제어정보로, ASCII 코드로 Hex 값을 스마트폰에서 트레드밀로 전송하면 그에 따라 동작한다.
100: 스마트폰 200: 생체계측 단말기 300: 유산소 운동기구(300)
Claims (17)
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 운동처방을 위해 운동능력측정에 있어서,
사용자의 기초체력, 설문조사 및 병력정보를 기초로 해서 운동능력을 결정하게 하는 제1 운동능력측정법과, 사용자로 하여금 특정한 운동 프로토콜의 수행 시간의 결과를 이용하여 결정하는 제2 운동능력측정법에 하나를 선택을 하는 단계;
제1 운동능력측정법을 선택한 경우, 기초체력 테스트를 원하지 않고 설문지(IPAQ)와 기본정보에 의해서만 VO2max를 추정하는 제1-1 운동능력측정법과 설문지(IPAQ)와 기초체력을 이용하여 VO2max 추정하는 제1-2 운동능력측정법중의 하나를 선택하고, 선택된 운동능력추정법에 따라 VO2max를 추정하는 단계;
제2 운동능력측정법을 선택한 경우, 안정상태에서 발크 프로토콜(Balke Protocol)에 따라 운동을 수행하다가, 심박수가 최대 심박수의 85%가 될때 정지하여, 이때의 소요시간과 심박수를 검출하며, 상기 소요시간을 토대로 VO2max를 추정하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트폰과 연동되는 운동처방 및 운동관리 방법. - 제7항에 있어서,
최대 심박수는 220에서 나이를 뺀값인 것을 특징으로 하는 스마트폰과 연동되는 운동처방 및 운동관리 방법. - 제8항에 있어서,
최소운동강도와 최대 운동강도를 가지는 타겟 심박수 영역대를 설정하고,
설정된 타겟 심박수 영역대에서, 프리모드, 프로그램드 모드, 인터벌 모드 중의 하나의 운동모드를 선택가능하게 이루어진 것을 특징으로 하는 스마트폰과 연동되는 운동처방 및 운동관리 방법. - 제9항에 있어서,
프리 모드는 사용자의 나이를 이용하여 타겟 심박수 영역을 설정하되,
사용자의 의지에 따라 운동가능도록 이루어진 것을 특징으로 하는 스마트폰과 연동되는 운동처방 및 운동관리 방법. - 제9항에 있어서,
프로그램드 모드는 운동 중 타겟 심박 영역대를 벗어나면, 운동처방이 증강된(Up) 등급 또는 감소된 등급(Down grade)으로 변경하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 스마트폰과 연동되는 운동처방 및 운동관리 방법. - 제9항에 있어서,
인터벌 모드는 사용자의 실시간적인 심박수(Heart Rate, HR)를 검출하여 인터벌 운동처방에 나와있는 심박수(HR)를 유지시키기 위해 운동기구의 강도를 자동적으로 제어하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 스마트폰과 연동되는 운동처방 및 운동관리 방법. - 제2항에 있어서,
GPS의 속도, 거리, 고도의 정보를 이용하여 운동량을 연산하되,
운동량은
(여기서, W는 일, F는 힘, S는 이동거리, m은 질량, a는 가속도, θ는 고도에 의한 각도)
에 의해 구하여 지는 것을 특징으로 하는 스마트폰과 연동되는 운동처방 및 운동관리 시스템.
- 삭제
- 사용자에게 장착되는 단말기로 심전도의 RR 간격(RRI)를 측정하고 저장하는 생체계측 단말기;
게임을 내장하고 있으며, 생체계측 단말기로부터 심전도의 RR 간격을 수신하여 심박변이도(HRV)를 연산하고, 심박변이도로부터 스트레스 정도를 계산하는 스마트폰;
를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 스마트폰과 연동되는 운동처방 및 운동관리 시스템. - 스마트폰에 내장된 게임 어플리케이션 작동시켜 게임을 실행하면, 생체계측단말기는 사용자의 심박동과 활동도를 검출하고, 검출된 심박동과 활동도 신호를 블루투스 통신으로 스마트폰으로 전송하는 단계;
스마트폰에서는 심박동과 활동도 신호를 수신하고, 수신된 심박동 신호에서 심박변이도(HRV)를 검출하고, 심박변이도로부터 스트레스인덱스를 검출하여 긴장감, 급박감을 정량적으로 검출하고, 결과를 사용자에게 실시간으로 피드백하여 디스플레이하거나 소리로 출력하는 단계;
를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 스마트폰과 연동되는 운동처방 및 운동관리 방법.
- 운동기구 제어가 시작되면, 운동기구와 스마트폰이 무선(Wi-Fi) 연결되어, 조정된 운동처방에 대한 운동기구 제어 프로토콜이 스마트폰의 Wi-Fi 무선을 통해 기구로 전달되어 프로토콜이 변경 및 기구가 제어되는 단계;
운동기구제어 프로토콜은 운동기구 제조사 별로 운동기구를 제어하는 프로토콜을 자체적으로 갖고 있어, 스마트폰이 운동기구와 Wi-Fi로 연결되면서 각 제조사별 운동기구에 맞는 프로토콜을 운동기구로 전송하여 운동기구를 제어하는 단계;
를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 스마트폰과 연동되는 운동처방 및 운동관리 방법.
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