KR101710875B1 - 탄수화물 연소량 측정장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

탄수화물 연소량 측정장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 탄수화물 연소량 측정 장치는, 임의의 시간 동안 이루어진 사용자의 운동에 따라 소모된 칼로리 소모량을 측정하는 칼로리 소모량 측정부; 상기 임의의 시간 동안 이루어진 사용자의 운동에 따른 운동강도를 측정하는 운동강도 측정부; 상기 임의의 시간 동안, 사용자의 운동지속시간을 측정하는 운동지속시간 측정부; 상기 운동강도 및 운동지속시간을 이용하여, 상기 임의의 시간 동안 사용자의 운동에 따라 칼로리 소모를 위해 연소된 사용자의 탄수화물 연소 비율을 산출하는 탄수화물 연소 비율 산출부; 및 상기 탄수화물 연소 비율 및 칼로리 소모량을 이용하여 상기 임의의 시간 동안 사용자의 운동에 따라 칼로리 소모를 위해 연소된 사용자의 탄수화물 연소량을 산출하는 탄수화물 연소량 산출부를 포함한다.

Description

탄수화물 연소량 측정장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS OF MEASURING MASS OF CARBOHYDRATE CONSUMPTION}
본 발명은 탄수화물 연소량 측정장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 임의의 시간 동안 사용자의 운동강도 및 칼로리 소모량을 측정하고 운동강도와 운동지속시간을 이용하여 사용자의 탄수화물 연소 비율을 산출하고 탄수화물 연소 비율과 칼로리 소모량을 이용하여 칼로리 소모를 위해 연소된 탄수화물의 연소량을 측정하는 탄수화물 연소량 측정장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 들어, 비만 등 만성질환의 증가와 몸매 관리를 위해 체내 지방과 탄수화물 등을 소비하는 것에 대한 관심이 급증하고 있다.
운동을 통해 살을 빼는 경우 운동의 내용에 따라 탄수화물 연소 비율과 연소량이 달라진다.
하지만 운동에 따른 칼로리 소모량을 측정하여서 사용자에게 보여주는 기술은 많이 개시되어 있지만, 칼로리 소모를 위해 연소된 체내 탄수화물의 무게인 탄수화물 연소량을 산출해서 보여주는 기술은 개시되지 않고 있다.
이와 관련해서 운동에 따른 탄수화물 연소 비율과 연소량을 사용자에게 알려준다면 사용자의 운동에 대한 동기 부여를 제공할 수 있게 된다.
따라서 운동에 따른 칼로리 소모를 위해 사용된 체내 탄수화물의 무게인 탄수화물 연소량을 산출할 수 있는 기술이 요구된다.
본 발명과 관련된 선행문헌으로는 대한민국 등록특허 제10-0462562호(등록일: 2004년 12월 09일)가 있다.
상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서 임의의 시간 동안 사용자의 운동강도 및 칼로리 소모량을 측정하고 운동강도와 운동지속시간을 이용하여 사용자의 탄수화물 연소 비율을 산출하고 탄수화물 연소 비율과 칼로리 소모량을 이용하여 칼로리 소모를 위해 연소된 탄수화물의 연소량을 측정하는 탄수화물 연소량 측정장치 및 방법이 제안된다.
본 발명의 해결 과제는 이상에서 언급한 해결 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양상에 따른 탄수화물 연소량 측정장치는 임의의 시간 동안 이루어진 사용자의 운동에 따라 소모된 칼로리 소모량을 측정하는 칼로리 소모량 측정부; 상기 임의의 시간 동안 이루어진 사용자의 운동에 따른 운동강도를 측정하는 운동강도 측정부; 상기 임의의 시간 동안, 사용자의 운동지속시간을 측정하는 운동지속시간 측정부; 상기 운동강도 및 운동지속시간을 이용하여, 상기 임의의 시간 동안 사용자의 운동에 따라 칼로리 소모를 위해 연소된 사용자의 탄소화물 연소 비율을 산출하는 탄수화물 연소 비율 산출부; 및 상기 탄수화물 연소 비율 및 칼로리 소모량을 이용하여 상기 임의의 시간 동안 사용자의 운동에 따라 칼로리 소모를 위해 연소된 사용자의 탄수화물 연소량을 산출하는 탄수화물 연소량 산출부를 포함한다.
상기 운동지속시간 측정부는, 상기 임의의 시간 동안, 상기 운동강도 측정부를 통해 측정되어 입력되는 운동강도가 기준 운동강도를 넘어선 시각들을 합하여 상기 운동지속시간을 측정할 수 있다.
상기 탄수화물 연소 비율 산출부는, 상기 운동지속시간이 탄수화물 연소에 영향을 주는 기준 운동지속시간보다 짧은지 긴지를 구분하여 상기 사용자의 탄수화물 연소 비율을 다르게 산출할 수 있다.
상기 탄수화물 연소 비율 산출부는, 상기 운동지속시간이 상기 기준 운동지속시간보다 짧은 경우(운동지속시간 < 기준 운동지속시간), 아래의 수학식을 이용하여 상기 사용자의 탄수화물 연소 비율을 산출할 수 있다.
[ 수학식 ]
Figure 112015124092660-pat00001
(이때, A는 상기 운동강도로부터 탄수화물 연소 비율을 산출하는데 사용되는 가중치이고, Intensity는 상기 운동강도이고, B는 상기 운동강도로부터 탄수화물 연소량을 산출하는데 사용되는 가중치이다.)
상기 탄수화물 연소 비율 산출부는, 상기 운동지속시간이 상기 기준 운동지속시간보다 길거나 같고 최대 운동지속시간보다 짧거나 같은 구간인 탄수화물 연소 영향 구간(기준 운동지속시간 ≤ 운동지속시간 ≤ 최대 운동지속시간)에 속하는 경우, 아래의 수학식을 이용하여 상기 사용자의 탄수화물 연소 비율을 산출할 수 있다.
[ 수학식 ]
Figure 112015124092660-pat00002
(이때, ET는 상기 탄수화물 연소 영향 구간에 적용되는 탄수화물 연소 비율을 산출하는데 적용되는 가중치이고, FP는 상기 기준 운동지속시간 이전의 탄수화물 연소 비율이다.)
상기 탄수화물 연소량 산출부는, 상기 탄수화물 연소 비율 및 칼로리 소모량을 아래의 수학식에 적용하여 상기 사용자의 탄수화물 연소량을 산출할 수 있다.
[ 수학식 ]
Figure 112015124092660-pat00003
(이때,FC는 칼로리 소모량 대비 탄수화물 연소량의 비율 상수이다.)
한편 본 발명의 다른 양상에 따른 탄수화물 연소량 측정방법은, 임의의 시간 동안 이루어진 사용자의 운동에 따라 소모된 칼로리 소모량을 측정하는 단계; 상기 임의의 시간 동안 이루어진 사용자의 운동에 따른 운동강도를 측정하는 단계; 상기 임의의 시간 동안, 사용자의 운동지속시간을 측정하는 단계; 상기 운동강도 및 운동지속시간을 이용하여, 상기 임의의 시간 동안 사용자의 운동에 따라 칼로리 소모를 위해 연소된 사용자의 탄수화물 연소 비율을 산출하는 단계; 및 상기 탄수화물 연소 비율 및 칼로리 소모량을 이용하여 상기 임의의 시간 동안 사용자의 운동에 따라 칼로리 소모를 위해 연소된 사용자의 탄수화물 연소량을 산출하는 단계를 포함한다.
상기 사용자의 운동지속시간을 측정하는 단계는, 상기 임의의 시간 동안, 상기 측정되는 운동강도가 기준 운동강도를 넘어선 시각들을 합하여 상기 운동지속시간을 측정할 수 있다.
상기 탄수화물 연소 비율을 산출하는 단계는, 상기 운동지속시간이 탄수화물 연소에 영향을 주는 기준 운동지속시간보다 짧은지 긴지를 구분하여 상기 사용자의 탄수화물 연소 비율을 다르게 산출할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 탄수화물 연소량 측정장치 및 방법에 따르면, 임의의 시간 동안 사용자의 운동강도 및 칼로리 소모량을 측정하고 운동강도와 운동지속시간을 이용하여 사용자의 탄수화물 연소 비율을 산출하고 탄수화물 연소 비율과 칼로리 소모량을 이용하여 칼로리 소모를 위해 연소된 탄수화물의 연소량을 측정하여 사용자에게 알려줌으로써, 사용자의 운동에 대한 동기부여가 돼서 사용자가 더욱 열심히 운동을 하게 되는 결과를 가져올 수 있다.
도 1은 운동강도에 따른 지방 연소 비율과 탄수화물 연소 비율의 증감을 나타낸 도면이다.
도 2는 운동지속시간에 따른 지방 연소 비율과 탄수화물 연소 비율의 증감을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 탄수화물 연소량 측정장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 탄수화물 연소량 측정방법에 대한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.　
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.　
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는"포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.　
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 영역 및/또는 부위들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부위들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 특정 순서나 상하, 또는 우열을 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역 또는 부위를 다른 부재, 영역 또는 부위와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 영역 또는 부위는 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 영역 또는 부위를 지칭할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
본 발명의 실시예에 따른 탄수화물 연소량 측정장치 및 방법에 적용되는 이론적 배경(과학적 원리)에 대해서 살펴보기로 한다.
운동생리학에서 이루어진 그동안의 연구에 따르면, 운동강도에 따라 탄수화물 연소(소비) 비율과 지방 연소(소비) 비율이 달라지며 운동강도가 높을수록 탄수화물 연소 비율이 높아지나 지방 연소 비율은 낮아진다는 결과를 얻었다.
이를 나타내는 그래프가 도 1에 도시되어 있으며, 이와 관련연구 문헌은 아래와 같다.
- Brooks GA, and Mercier J. Balance of carbohydrate and lipid utilization during exercise: the “crossover”concept. J Appl Physiol 76: 2253-2261, 1994.
- Coyle EF. Substrate utilization during exercise in active people. Am J Clin Nutr 61: 968S-979S, 1955.
- Mooren F, and Volker K. Molecular and Cellular Exercise Physiology. Champaign: Human Kinetics, 2011.
- Saltin B, and Gollnick P. Fuel for muscular exercise: Role of carbohydrate. In: Exercise, Nutrition, and Energy Metabolism, edited by Horton E, and Terjung R. New York: Macmillan, 1988, P. 45-71.
한편, 운동생리학에서 이루어진 그동안의 연구에 따르면, 운동지속시간에 따라 탄수화물 연소 비율과 지방 연소 비율이 달라지며 운동지속시간이 늘어날수록 지방 연소 비율은 높아지나 탄수화물 연소 비율은 낮아진다는 결과를 얻었다.
이를 나타내는 그래프가 도 2에 도시되어 있으며, 이와 관련연구 문헌은 아래와 같다.
- Brooks G, Fahey T, and Baldwin K. Exercise Physiology: Human Bioenergetics and Its Applications. New York: McGraw-Hill, 2005.
- Coyle EF, Coggan AR, Hemmert MK, and Ivy JL. Muscle glycogen utilization during prolonged strenuous exercise when fed carbohydrate. J Appl Physiol 61: 165-172, 1986.
- Gollnick PD. Metabolism of substrates: energy substrate metabolism during exercise and as modified by training. Fed Proc 44: 353-357, 1985.
- Green H. How important is endogenous muscle glycogen to fatigue during prolonged exercise? Canadian Journal of Physiology and Pharmacology 69: 1991.
- Helge JW, Rehrer NJ, Pilegaard H, Manning P, Lucas SJ, Gerrard DF, and Cotter JD. Increased fat oxidation and regulation of metabolic genes with ultraendurance exercise. Acta Physiol (Oxf) 191: 77-86, 2007.
운동강도에 따른 탄수화물 연소 비율과 지방 연소 비율의 차이는 속근의 사용에 원인이 있으며, 운동지속시간에 따른 탄수화물 연소 비율과 지방 연소 비율의 차이는 혈당 변화에 의해 지방 연소가 촉진되는 것에 원인이 있다.
이런 원리로부터 운동강도와 운동지속시간으로부터 칼로리 소모를 위해 연소 되는(사용되는) 지방의 비율(지방 연소 비율) 및 탄수화물의 비율(탄수화물 연소 비율)을 산출할 수 있다. 이렇게 산출된 탄수화물 연소 비율과 운동에 따라 소모된 칼로리 소모량을 알 수 있으면, 칼로리 소모를 위해 연소된(사용된) 탄수화물의 무게인 탄수화물 연소량을 산출할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 탄수화물 연소량 측정장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 탄수화물 연소량 측정장치는 칼로리 소모량 측정부(1), 운동강도 측정부(2), 운동지속시간 측정부(3), 탄수화물 연소 비율 산출부(4) 및 탄수화물 연소량 산출부(5)를 포함한다.
이때 본 발명의 실시예에 따른 탄수화물 연소량 측정장치에 포함된 칼로리 소모량 측정부(1), 운동강도 측정부(2), 운동지속시간 측정부(3), 탄수화물 연소 비율 산출부(4) 및 탄수화물 연소량 산출부(5)는 모두 손목에 착용가능하며 휴대 가능한 스마트밴드 내에 구현될 수 있으며, 산출한 탄수화물 연소량을 블루투쓰(Bluetooth) 등과 같은 근거리 무선 통신으로 스마트폰 등과 같은 휴대용 단말기를 통해 출력할 수 있다.
이와 다른 구현 형태로 칼로리 소모량 측정부(1), 운동강도 측정부(2) 및 운동지속시간 측정부(3)는 손목에 착용가능하며 휴대 가능한 스마트 밴드 내에 구현될 수 있으며, 탄수화물 연소 비율 산출부(4) 및 탄수화물 연소량 산출부(5)는 상기 스마트 밴드와 블루투쓰 등과 같은 근거리 무선 통신으로 데이터를 송수신할 수 있는 스마트폰 등과 같은 휴대용 단말기 내에 애플리케이션 프로그램 등으로 구현될 수 있다.
하지만 본 발명의 실시예에 따른 탄수화물 연소량 측정장치의 구현 형태는 상기한 것에 국한되지 않는다.
칼로리 소모량 측정부(1)는 임의의 시간 동안 이루어진 사용자의 운동에 따라 소모된 칼로리 소모량을 측정한다.
이때 칼로리 소모량 측정부(1)는 가속도 센서로부터 입력된 3축의 가속도 값에서 중력 가속도를 제거하고, 상기 중력 가속도가 제거된 3축의 가속도 값에 기초하여 신체 움직임에 따른 운동량을 검출하고 기압 센서에서 감지된 기압에 기초하여 고도를 산출하고, 상기 산출된 고도의 시간에 따른 변화량을 이용하여 신체 이동면의 경사도를 산출하고 상기 검출된 운동량과 상기 신체 이동면의 경사도에 서로 다른 가중치를 적용하여 칼로리 소모량을 산출할 수 있다.
이를 위해서, 칼로리 소모량 측정부(1)는 사용자의 운동에 따라 소모된 칼로리 소모량을 산출하기 위해서, 가속도 센서, 데이터 처리부, 경사도 산출부, 정보 입력부, 칼로리 소모량 산출부를 포함할 수 있다.
가속도 센서는 사용자의 신체 움직임에 따른 가속도 정보를 측정하여 출력한다. 일 실시예에 있어서 가속도 센서는 3차원 가속도 센서로, 가속도 정보는 X, Y, Z축의 3차원 신호로 발생 된다.
데이터 처리부는 마이크로프로세서 및 그에 탑재되는 프로그램으로 구현될 수 있다. 후술할 경사도 산출부에 포함되는 데이터 처리부와 물리적으로 하나 혹은 별개의 칩으로 구현될 수 있다. 또한 후술할 칼로리 소모량 산출부와 물리적으로 하나 혹은 별개의 칩으로 구현될 수 있다. 일 실시예에 있어서 데이터 처리부는 가속도 센서로부터 샘플링 주기마다 3축의 가속도 값(x,y,z)을 입력받는다. 그리고 가속도 센서로부터 출력되는 3축의 가속도 값을 필터링 하여 중력 가속도를 제거한다. 중력 가속도가 제거된 3축 가속도 값(x',y',z')을 벡터값으로 보고 1축의 스칼라값으로 축약한다. 일 실시예에 있어서 다음 식을 통해 스칼라값으로 축약할 수 있다.
Figure 112015124092660-pat00004
그리고 임의의 시간 동안 샘플링 주기마다 계산되는 운동량(a)을 모두 더함으로써, 임의의 시간 동안의 운동량을 검출할 수 있다.
경사도 산출부는 신체 이동면의 경사도를 산출한다. 상세하게 경사도 산출부는 기압 센서에서 감지된 기압에 기초하여 고도를 산출하고, 산출된 고도값의 시간에 따른 변화를 이용하여 경사도를 산출한다. 일 실시예에 있어서 경사도 산출부는 기압 센서와 데이터 처리부를 포함한다.
기압 센서는 기압을 감지하여 감지 결과를 출력한다.
데이터 처리부는 마이크로프로세서 및 그에 탑재되는 프로그램으로 구현될 수 있다. 그리고 운동량 검출부에 포함되는 데이터 처리부와 물리적으로 하나 혹은 별개의 칩으로 구현될 수 있다. 또한 후술할 칼로리 소모량 산출부와 물리적으로 하나 혹은 별개의 칩으로 구현될 수 있다. 일 실시예에 있어서 데이터 처리부는 기압 센서로부터 감지되는 기압에 기초하여 고도의 시간에 따른 변화량 즉, 신체 이동면의 경사도를 산출한다. 상세하게 데이터 처리부는 일 실시예에 있어서 다음 식을 이용하여 기압 센서에서 감지된 기압으로부터 고도를 산출할 수 있다.
Figure 112015124092660-pat00005
이때,
Figure 112015124092660-pat00006
는 상기 고도,
Figure 112015124092660-pat00007
는 기준 고도,
Figure 112015124092660-pat00008
는 기준 기압,
Figure 112015124092660-pat00009
는 상기 기압센서에 감지된 기압,
Figure 112015124092660-pat00010
는 높이계산상수를 나타낸다.
정보 입력부는 측정자의 신체 정보를 입력받는다. 일 실시예에 있어서, 정보 입력부는 키패드 혹은 터치패드로 구현될 수 있다. 여기서 측정자의 신체 정보는 측정자의 나이, 성별, 몸무게, 키 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
칼로리 소모량 산출부는 운동량 검출부에서 검출되는 운동량과 경사도 산출부에서 산출되는 경사도에 서로 다른 가중치를 적용하여 칼로리 소모량을 산출한다. 일 실시예에 있어서 칼로리 소모량 산출부는 다음 식을 이용하여 칼로리 소모량을 산출할 수 있다.
Figure 112015124092660-pat00011
이때,
Figure 112015124092660-pat00012
는 상기 칼로리 소모량,
Figure 112015124092660-pat00013
는 상기 운동량,
Figure 112015124092660-pat00014
는 운동량 가중치,
Figure 112015124092660-pat00015
는 운동량 계산상수,
Figure 112015124092660-pat00016
은 상기 신체 이동면의 경사도 값,
Figure 112015124092660-pat00017
는 신체 이동면의 경사도 가중치,
Figure 112015124092660-pat00018
는 칼로리 소모량 산출상수를 나타낸다.
즉, 신체 움직임에 따른 운동량의 합은 동일하더라도 경사도가 큰 경우, 즉 높은 산을 등반하는 경우에 칼로리 소모량은 더 크게 산출되도록 구현될 수 있다.
추가적인 양상에 따라 칼로리 소모량 산출부는 운동량 검출부에서 검출되는 운동량과 경사도 산출부에서 산출되는 경사도뿐만 아니라 정보 입력부로 입력된 측정자의 신체 정보를 수학식 3에 반영하여 칼로리 소모량을 산출한다. 이때 측정자의 신체 정보는 이미 초기화 시에 정보 입력부로 입력되어 저장된 값일 수 있다. 측정자의 신체 정보를 반영하여 칼로리 소모량을 산출함으로써 보다 정확히 칼로리 소모량을 산출할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 칼로리 소모량 산출부는 입력된 측정자의 신체 정보에 따라 수학식 3에서
Figure 112015124092660-pat00019
(운동량 가중치),
Figure 112015124092660-pat00020
(운동량 계산상수),
Figure 112015124092660-pat00021
(신체 이동면의 경사도 가중치) 및
Figure 112015124092660-pat00022
(칼로리 소모량 산출상수) 중 적어도 하나를 변경하여 칼로리 소모량을 산출할 수 있다. 예를 들어, 입력된 측정자의 신체 정보가 몸무게인 경우,
Figure 112015124092660-pat00023
(운동량 가중치),
Figure 112015124092660-pat00024
(운동량 계산상수)를 변경할 수 이따. 이는 예시에 불과하며 이에 한정되지는 않는다.
다른 실시예에 있어서 칼로리 소모량 산출부는 입력된 측정자의 신체 정보가 나이 정보인 경우, 다음 식을 이용하여 칼로리 소모량을 산출할 수 있다.
Figure 112015124092660-pat00025
이때,
Figure 112015124092660-pat00026
는 나이를 나타내고,
Figure 112015124092660-pat00027
는 나이 가중치를 나타낸다.
또한 칼로리 소모량 산출부는 입력된 측정자의 신체정보가 몸무게 정보인 경우 다음 식을 이용하여 칼로리 소모량을 산출할 수 있다.
Figure 112015124092660-pat00028
이때,
Figure 112015124092660-pat00029
는 몸무게를 나타내고,
Figure 112015124092660-pat00030
는 몸무게 가중치를 나타낸다.
또한 칼로리 소모량 산출부는 입력된 측정자의 신체정보가 키 정보인 경우, 다음 식을 이용하여 칼로리 소모량을 산출할 수 있다.
Figure 112015124092660-pat00031
이때,
Figure 112015124092660-pat00032
는 키를 나타내고,
Figure 112015124092660-pat00033
는 키 가중치를 나타낸다.
한편, 다시 도 3에서 운동강도 측정부(2)는 상기 임의의 시간 동안 이루어진 사용자의 운동에 따른 운동강도를 측정한다. 이때 임의의 시간 동안의 사용자의 운동에 따른 운동강도는 수학식 3을 통해서 검출된 임의의 시간 동안의 운동량일 수 있다.
운동지속시간 측정부(3)는 상기 임의의 시간 동안, 사용자의 운동지속시간을 측정한다. 이때 운동지속시간 측정부(3)는, 상기 임의의 시간 동안, 상기 운동강도 측정부(2)를 통해 측정되어 입력되는 운동강도가 기준 운동강도를 넘어선 시각들을 합하여 상기 운동지속시간을 측정할 수 있다. 예를 들어, 임의의 시간이 30분이고, 이 30분 동안 운동강도 측정부(2)를 통해 측정되어 입력되는 운동강도가 기준 운동강도를 넘어선 시각들을 합한 시간이 15분인 경우, 임의의 시간 동안 이루어진 운동지속시간은 15분일 수 있다.
탄수화물 연소 비율 산출부(4)는 상기 운동강도 및 운동지속시간을 이용하여, 상기 임의의 시간 동안 사용자의 운동에 따라 칼로리 소모를 위해 연소된 사용자의 탄수화물 연소 비율을 산출한다.
이때 탄수화물 연소 비율 산출부(4)는, 상기 운동지속시간이 탄수화물 연소에 영향을 주는 기준 운동지속시간보다 짧은지 긴지를 구분하여 상기 사용자의 탄수화물 연소 비율을 다르게 산출할 수 있다. 상기 기준 운동지속시간은 대략 10분 내지 15분일 수 있다. 상기 운동지속시간이 기준 운동지속시간보다 짧은 경우는 사용자의 탄수화물 연소에 영향을 미치지 않으며, 상기 운동지속시간이 기준 운동지속시간보다 긴 경우는 사용자의 탄수화물 연소에 영향을 미치게 된다.
먼저 상기 운동지속시간이 기준 운동지속시간보다 짧은 경우(운동지속시간 < 기준 운동지속시간), 탄수화물 연소 비율 산출부(4)는, 아래의 수학식 7을 이용하여 상기 사용자의 탄수화물 연소 비율을 산출할 수 있다.
Figure 112015124092660-pat00034
이때, A는 상기 운동강도로부터 탄수화물 연소 비율을 산출하는데 사용되는 가중치이고, Intensity는 상기 운동강도이고, B는 상기 운동강도로부터 탄수화물 연소량을 산출하는데 사용되는 가중치이다. A는 0.7497이고, B는 24.352%일 수 있는데, 이 값들은 "Scott K.Powers, 파워 운동생리학, 최대혁, 전태원, 소위영 옮김, 개정8판, (주)라이프사이언스, 2014, 77~78페이지에 개시된 "운동강도에 따른 지방 연소 비율과 탄수화물 연소 비율의 증감을 나타낸 그래프(본 출원 명세서의 도면의 도 1과 동일함)"에서 탄수화물 연소비율의 변화를 일으킨 x축 운동강도의 좌표값들과 y축 지방 연소비율의 좌표값들을 가지고 선형 회귀분석을 통해서 산출될 수 있다.
한편 상기 운동지속시간이 상기 기준 운동지속시간보다 길거나 같고 최대 운동지속시간보다 짧거나 같은 구간인 탄수화물 연소 영향 구간(기준 운동지속시간 ≤ 운동지속시간 ≤ 최대 운동지속시간)에 속하는 경우, 탄수화물 연소 비율 산출부(4)는, 아래의 수학식 8을 이용하여 상기 사용자의 탄수화물 연소 비율을 산출할 수 있다.
Figure 112015124092660-pat00035
이때, ET는 상기 탄수화물 연소 영향 구간에 적용되는 탄수화물 연소 비율을 산출하는데 적용되는 가중치이고, FP는 상기 기준 운동지속시간 이전의 탄수화뮬 연소 비율이다. ET는 -0.1234일 수 있으며 "Scott K.Powers, 파워 운동생리학, 최대혁, 전태원, 소위영 옮김, 개정 8판, (주)라이프사이언스, 2014, 77~78페이지에 개시된 "운동지속시간에 따른 지방 연소 비율과 탄수화물 연소 비율의 증감을 나타낸 그래프(본 출원 명세서의 도면의 도 2와 동일함)"에서 탄수화물 연소비율의 변화를 일으킨 x축 운동강도의 좌표값들과 y축 탄수화물 연소비율의 좌표값들을 가지고 선형 회귀분석을 통해서 산출될 수 있다.
그리고 최대 운동지속시간은 탄수화물 연소량 측정장치의 사용자 등에 의해서 설정될 수 있다. 탄수화물 연소 영향 구간에서 수학식 8의 탄수화물 연소비율을 구하는 식의 경우 감소함수이므로 탄수화물 연소 영향 구간에서 운동지속시간이 증가함에 따라 사용자의 탄수화물 연소비율이 감소하게 되어 0보다 작아지는 현상이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해서 최대 운동지속시간을 100분으로 설정할 수 있다.
다시 도 3에서 탄수화물 연소량 산출부(5)는 상기 탄수화물 연소 비율 및 칼로리 소모량을 이용하여 상기 임의의 시간 동안 사용자의 운동에 따라 칼로리 소모를 위해 연소된 사용자의 탄수화물 연소량을 산출한다.
이때 탄수화물 연소량 산출부(5)는 상기 탄수화물 연소 비율 및 칼로리 소모량을 아래의 수학식 9에 적용하여 상기 사용자의 탄수화물 연소량을 산출할 수 있다.
Figure 112015124092660-pat00036
이때, FC는 칼로리 소모량 대비 탄수화물 연소량의 비율 상수를 나타낸다. FC는 0.243907일 수 있다. 이 FC는 탄수화물 1.231g을 연소하면 5.047kcal를 얻을 수 있다. 즉 (1.231/5.047)[g/kcal]=0.243907[g/kcal]에서 FC는 0.243907이 되는 것이다.
도 3에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 탄수화물 연소량 측정장치의 구성도는 단순히 기능적인 관점에서 분류된 것일 뿐, 실제 구현방식 또는 하드웨어 방식을 의미하는 것은 아니다. 도 3에 도시된 하나 이상의 구성 모듈은 하나 또는 그 이상의 구성 모듈로 통합 또는 세분화될 수 있으며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게 자명하다고 할 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 탄수화물 연소량 측정방법에 대한 흐름도이다.
도 4를 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 탄수화물 연소량 측정방법은 도 3에 도시된 탄수화물 연소량 측정장치에 의해서 수행될 수 있다. 그러나 본 발명의 실시예에 따른 탄수화물 연소량 측정방법의 수행이 도 3에 도시된 탄수화물 연소량 측정장치에 의해서 수행되는 것은 아님에 유의하여야 한다.
사용자의 운동에 따른 운동강도와 칼로리 소비량을 측정한다(S1). 이때 운동강도와 칼로리 소비량은 동시에 측정되거나 서로 다른 시점에서 측정될 수 있다.
칼로리 소모량 측정부(1)는 임의의 시간 동안 이루어진 사용자의 운동에 따라 소모된 칼로리 소모량을 측정하고, 운동강도 측정부(2)는 임의의 시간 동안 이루어진 사용자의 운동에 따른 운동강도를 측정한다(S1). 이때 칼로리 소모량과 운동강도는 동시에 측정되거나 서로 다른 시점에서 측정될 수 있다.
이후 운동지속시간 측정부(3)는 임의의 시간 동안 이루어진 사용자의 운동지속시간을 측정한다(S2). 이때 사용자의 운동지속시간은 임의의 시간 동안, 운동강도 측정부(2)를 통해 측정되는 입력되는 운동강도가 기준 운동강도를 넘어선 시각들을 합하여 측정될 수 있다.
탄수화물 연소 비율 산출부(4)는 상기 운동강도 및 운동지속시간을 이용하여, 상기 임의의 시간 동안 사용자의 운동에 따라 칼로리 소모를 위해 연소된 사용자의 탄수화물 연소 비율을 산출한다(S3). 이때 탄수화물 연소 비율의 산출은 운동지속시간이 탄수화물 연소에 영향을 주는 기준 운동지속시간보다 짧은지 긴지를 구분하여 상기 사용자의 탄수화물 연소 비율을 다르게 이루어질 수 있다.
즉 상기 운동지속시간이 상기 기준 운동지속시간보다 짧은 경우(운동지속시간 < 기준 운동지속시간), 상기 사용자의 탄수화물 연소 비율의 산출은 상기 수학식 7을 통해서 이루어질 수 있다.
한편 상기 운동지속시간이 상기 기준 운동지속시간보다 길거나 같고 최대 운동지속시간보다 짧거나 같은 구간인 탄수화물 연소 영향 구간(기준 운동지속시간 ≤ 운동지속시간 ≤ 최대 운동지속시간)에 속하는 경우, 상기 사용자의 탄수화물 연소 비율의 산출은 상기 수학식 8을 통해서 이루어질 수 있다.
탄수화물 연소량 산출부(5)는 상기 탄수화물 연소 비율 및 칼로리 소모량을 이용하여 상기 임의의 시간 동안 사용자의 운동에 따라 칼로리 소모를 위해 연소된 사용자의 탄수화물 연소량을 산출한다. 이때 사용자의 탄수화물 연소량은 상기 수학식 9를 이용하여 산출될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 따라서 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허청구범위에 기재된 내용 및 그와 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 임의의 시간 동안 이루어진 사용자의 운동에 따라 소모된 칼로리 소모량을 측정하는 칼로리 소모량 측정부;
    상기 임의의 시간 동안 이루어진 사용자의 운동에 따른 운동강도를 측정하는 운동강도 측정부;
    상기 임의의 시간 동안, 상기 운동강도 측정부를 통해 측정되는 운동강도가 기준 운동강도를 넘어선 시각들을 합하여 운동지속시간을 측정하는 운동지속시간 측정부;
    '운동지속시간 < 기준 운동지속시간'이면 식
    Figure 112016052042644-pat00047
    (A는 상기 운동강도로부터 탄수화물 연소 비율을 산출하는데 사용되는 가중치이고, Intensity는 상기 운동강도이고, B는 상기 운동강도로부터 탄수화물 연소량을 산출하는데 사용되는 가중치이다)을 이용하여 사용자의 탄수화물 연소비율을 산출하며, '기준 운동지속시간 ≤ 운동지속시간 ≤ 최대 운동지속시간'이면 식
    Figure 112016052042644-pat00048
    (ET는 상기 탄수화물 연소 영향 구간에 적용되는 탄수화물 연소 비율을 산출하는데 적용되는 가중치이고, FP는 상기 기준 운동지속시간 이전의 탄수화물 연소 비율이다)을 이용하여 사용자의 탄수화물 연소비율을 산출하는 탄수화물 연소 비율 산출부; 및
    상기 탄수화물 연소 비율 및 칼로리 소모량을 이용하여 상기 임의의 시간 동안 사용자의 운동에 따라 칼로리 소모를 위해 연소된 사용자의 탄수화물 연소량을 산출하는 탄수화물 연소량 산출부를 포함하며,
    '운동지속시간 < 기준 운동지속시간'인 경우 운동지속시간이 사용자의 탄수화물 연소에 영향을 미치지 않으며, '기준 운동지속시간 ≤ 운동지속시간 ≤ 최대 운동지속시간'인 경우 운동지속시간이 사용자의 탄수화물 연소에 영향을 미치며,
    '기준 운동지속시간 ≤ 운동지속시간 ≤ 최대 운동지속시간'에서 탄수화물 연소비율을 구하는 식
    Figure 112016052042644-pat00049
    의 경우 감소함수이므로 운동지속시간이 증가함에 따라 사용자의 탄수화물 연소비율이 감소하게 되어 0보다 작아지는 현상을 방지하기 위해서 상기 최대 운동지속시간이 100분으로 설정되는, 탄수화물 연소량 측정장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 탄수화물 연소량 산출부는,
    상기 탄수화물 연소 비율 및 칼로리 소모량을 아래의 수학식에 적용하여 상기 사용자의 탄수화물 연소량을 산출하는 탄수화물 연소량 측정장치.
    [수학식]
    Figure 112015124092660-pat00039

    (이때, FC는 칼로리 소모량 대비 탄수화물 연소량의 비율 상수이다.)
  7. 칼로리 소모량 측정부가, 임의의 시간 동안 이루어진 사용자의 운동에 따라 소모된 칼로리 소모량을 측정하는 단계;
    운동강도 측정부가, 상기 임의의 시간 동안 이루어진 사용자의 운동에 따른 운동강도를 측정하는 단계;
    운동지속시간 측정부가, 상기 임의의 시간 동안, 상기 운동강도 측정부를 통해 측정되는 운동강도가 기준 운동강도를 넘어선 시각들을 합하여 상기 운동지속시간을 측정하는 단계;
    탄수화물 연소 비율 산출부가, '운동지속시간 < 기준 운동지속시간'이면 식
    Figure 112016052042644-pat00050
    (A는 상기 운동강도로부터 탄수화물 연소 비율을 산출하는데 사용되는 가중치이고, Intensity는 상기 운동강도이고, B는 상기 운동강도로부터 탄수화물 연소량을 산출하는데 사용되는 가중치이다)을 이용하여 사용자의 탄수화물 연소비율을 산출하며, '기준 운동지속시간 ≤ 운동지속시간 ≤ 최대 운동지속시간'이면 식
    Figure 112016052042644-pat00051
    (ET는 상기 탄수화물 연소 영향 구간에 적용되는 탄수화물 연소 비율을 산출하는데 적용되는 가중치이고, FP는 상기 기준 운동지속시간 이전의 탄수화물 연소 비율이다)을 이용하여 사용자의 탄수화물 연소비율을 산출하는 단계; 및
    탄수화물 연소량 산출부가, 상기 탄수화물 연소 비율 및 칼로리 소모량을 이용하여 상기 임의의 시간 동안 사용자의 운동에 따라 칼로리 소모를 위해 연소된 사용자의 탄수화물 연소량을 산출하는 단계를 포함하며,
    '운동지속시간 < 기준 운동지속시간'인 경우 운동지속시간이 사용자의 탄수화물 연소에 영향을 미치지 않으며, '기준 운동지속시간 ≤ 운동지속시간 ≤ 최대 운동지속시간'인 경우 운동지속시간이 사용자의 탄수화물 연소에 영향을 미치며,
    '기준 운동지속시간 ≤ 운동지속시간 ≤ 최대 운동지속시간'에서 탄수화물 연소비율을 구하는 식
    Figure 112016052042644-pat00052
    의 경우 감소함수이므로 운동지속시간이 증가함에 따라 사용자의 탄수화물 연소비율이 감소하게 되어 0보다 작아지는 현상을 방지하기 위해서 상기 최대 운동지속시간이 100분으로 설정되는, 탄수화물 연소량 측정방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 탄수화물 연소량 산출부가, 상기 탄수화물 연소량을 산출하는 단계는,
    상기 탄수화물 연소 비율 및 칼로리 소모량을 아래의 수학식에 적용하여 상기 사용자의 탄수화물 연소량을 산출하는 탄수화물 연소량 측정방법.
    [수학식]
    Figure 112016052042644-pat00042

    (이때, FC는 칼로리 소모량 대비 탄수화물 연소량의 비율 상수이다.)
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