KR101777312B1 - Prescribing system for exercise - Google Patents

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KR101777312B1
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    • A61B5/0004Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network characterised by the type of physiological signal transmitted

Abstract

본 발명은 운동기구 관리서버, 다수 운동기구 단말기, 다수 사용자 단말기를 구비하여 이루어지며, 피트니트센터와 같은 운동시설에 적합한 운동처방 시스템에 관한 것으로 보다 상세하게는 각 운동기구 단말기는 그 운동기구의 현 사용자를 무자각적으로 자동 감지하고, 사용자의 운동 히스토리(History) 정보를 운동기구 관리서버에서 읽어 들이며, 사용자 단말기 등을 통해 운동 중의 사용자의 기초체력 등을 측정하며, 이렇게 얻어진 기본개인정보, 기초체력측정정보, 그리고 최대 산소섭취량(이하 VO2Max라 함)를 통해 공식화, 정량화 된 각 사용자에 맞는 운동처방을 결정하여 실시간적으로 각 운동기구 단말기를 통해 사용자에게 피드백(Feedback)시켜주는 운동처방 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 체스트(chest) 벨트와 함께 결합되어 흉부에 착용되어 사용자의 심전도, 광용적맥파(PPG), 활동도, 체온의 생체 신호를 검출하는 슬레이브 모듈를 구비하는 사용자 단말기와 상기 사용자 단말기로부터 수신된 생체신호와, 지난 운동처방 데이터와 개인 기본 정보 및 기초 체력정보를 이용하여 운동처방을 결정하고, 운동처방에 따라 운동기구를 제어하는 운동기구 단말기 및 개인 기본 정보 및 기초 체력정보를 저장하고 있으며, 상기 운동기구 단말기로부터 해당 사용자의 운동처방 데이터를 수신하여 저장하며, 상기 운동기구 단말기의 요청에 따라 , 지난 운동처방 데이터와 개인 기본 정보 및 기초 체력정보를 운동기구 단말기로 송신하는 운동기구 관리서버를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an exercise prescription system having a exercise apparatus management server, a plurality of exercise apparatus terminals, and a plurality of user terminals and suitable for a exercise facility such as a pit- Automatically detects the current user in a non-conscious manner, reads the user's exercise history information from the exercise apparatus management server, measures the basic physical strength of the user during exercise through the user terminal, etc., (VO2max), and the exercise prescription for each user is determined and feedback is given to the user through each exercise apparatus terminal in real time. .
The present invention relates to a user terminal having a slave module coupled to a chest belt and being attached to a chest to detect a user's electrocardiogram, PPG, activity level, and body temperature of a body temperature, A fitness device for determining exercise prescription by using bio-signals, past exercise prescription data, personal basic information, and basic fitness information, and controlling exercise devices according to exercise prescriptions, and basic personal information and basic fitness information, A fitness device management server for receiving and storing exercise prescription data of the user from the exercise device terminal and transmitting past exercise prescription data, personal basic information and basic fitness information to the exercise device terminal at the request of the exercise device terminal .

Description

운동 처방 시스템{Prescribing system for exercise}{Prescribing system for exercise}

본 발명은 운동기구 관리서버, 다수 운동기구 단말기, 사용자 단말기를 구비하여 이루어지는 운동처방 시스템에 관한 것으로, 보다 상세히는, 각 운동기구 단말기는 그 운동기구의 현 사용자를 무자각적으로 자동 감지하고, 사용자의 운동 히스토리 (History) 정보를 운동기구 관리서버에서 읽어 들이며, 사용자 단말기 등을 통해 운동 중의 사용자의 기초체력 등을 측정하며, 이렇게 얻어진 기본개인정보, 기초체력측정정보, 그리고 최대 산소섭취량(이하 VO2max라 함)를 통해 공식화, 정량화, 개량화된 각 사용자에 맞는 운동처방을 결정하여 실시간적으로 각 운동기구 단말기를 통해 사용자에게 피드백(Feedback)시켜주는 운동처방 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an exercise prescription system comprising a exercise apparatus management server, a multiple exercise apparatus terminal, and a user terminal. More particularly, each exercise apparatus terminal automatically senses a current user of the exercise apparatus automatically, The basic physical strength and the like of the user during exercise are read through the user terminal and the like, and the basic personal information, basic physical strength measurement information, and the maximum oxygen consumption amount (VO2max Quantifying, and improving the exercise prescription for each user, and feedbacking the exercise prescription to the user through each exercise instrument terminal in real time.

운동시 동작의 모니터링은 주로 운동시의 동영상 정보를 기록하여 당사자에게 피드백하는 방법에 의해 이루어지는데, 이러한 영상 정보를 기록하기위해서 사용자는 영상 기록 장치를 별도로 구비하여야하고 이를 조작하는 조력자가 함께 동행해야한다. 이 경우, 사용자는 자신이 운동하는 도중 스스로의 동작을 모니터링하는 것은 어렵다.In order to record such video information, the user must have a video recording device separately, and an assistant who manipulates the video recording device must accompany the motion recorder do. In this case, it is difficult for the user to monitor his or her own motion during the exercise.

최근들어, 운동을 수행하는 대상에게 접촉되어 대상자의 생체신호를 측정하고, 대상자 또는 운동기구의 움직임에 따른 운동신호를 측정하여 생체신호 및 운동신호를 송신하는 운동 감지 장치와, 생체신호 및 운동신호로부터 생체정보 및 운동정보를 얻고, 생체정보로부터 대상자가 최적의 생체상태인 회수구간을 얻으며, 회수구간동안 운동정보로부터 최적의 운동결과를 구하여 대상자에게 알리는 이동 단말기를 포함하여 이루어지는 골프나 테니스와 같은 운동시의 운동 동작 모니터링 장치에 대한 연구들이 이루어지고 있다. 2. Description of the Related Art [0002] In recent years, there have been proposed a motion sensing device for measuring a vital sign of a subject in contact with an exercise subject and measuring a motion signal according to the motion of the subject or the exercise device, And a mobile terminal for acquiring bio-information and exercise information from the bio-information, acquiring a recovery interval in which the subject is optimal in a living body state, informing the target person of the optimal exercise result from the exercise information during the recovery interval, A study on motion monitoring device during exercise has been conducted.

그러나 이러한 연구들에 있어서도 생체신호를 측정하는 장치에 의해 운동자의 몸이 구속되며, 실시간적으로 운동처방을 받기 힘들며, 특히 공식화, 정량화, 개량화된 각 사용자에 맞는 운동처방을 얻기 힘들다.However, even in these studies, the body of the exerciser is restrained by the device for measuring the bio-signal, and it is difficult to receive the exercise prescription in real time. In particular, it is difficult to obtain the exercise prescription for each user who is formulated, quantified and improved.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 피트니스 센터와 같은 운동시설 환경에 적합한 시스템을 제공하되, 생체계측 단말기에서 획득되는 다양한 생체정보를 바탕으로 현재 건강상태와 운동강도의 적합성을 판단하여, 개인별 운동능력에 맞추어 운동기구 관리서버로부터 해당 운동강도를 처방받고, 처방받은 정보를 바탕으로 운동기구를 제어하는 운동처방 시스템 및 운동처방 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a system suitable for an exercise facility environment such as a fitness center, and it is possible to determine suitability of the current health state and exercise intensity based on various bio- And to provide a exercise prescription system and exercise prescription method for controlling the exercise apparatus based on the prescribed information.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 운동 후 운동기구 관리서버에 저장된 운동정보는 사용자가 확인할 수 있으며, 피트니스 센터와 같은 운동시설에 설치된 관리서버를 통합 관리하는 통합 서버를 서비스를 제공하는 자가 관리하도록 이루어진 운동처방 시스템 및 운동처방 방법을 제공하는 것이다.Another object to be solved by the present invention is to provide an integrated server for managing a management server installed in an exercise facility such as a fitness center, And to provide a exercise prescription system and a exercise prescription method that are configured to be managed.

본 발명이 해결하고자 하는 또 따른 과제는, 운동기구 관리서버, 다수 운동기구 단말기, 사용자 단말기를 구비하여 이루어지되, 각 운동기구 단말기는 그 운동기구의 현 사용자를 무자각적으로 자동 감지하고, 사용자의 운동 히스토리(History) 정보를 운동기구 관리서버에서 읽어 들이며, 사용자 단말기 등을 통해 운동 중의 사용자의 체력 등을 측정하며, 이렇게 얻어진 기본개인정보, 체력측정정보, 그리고 최대 산소섭취량(VO2max)를 통해 공식화, 정량화, 개량화된 각 사용자에 맞는 운동처방을 결정하여 실시간적으로 각 운동기구 단말기를 통해 사용자에게 피드백시켜주는 운동처방 시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an exercise apparatus management server, a multiple exercise apparatus terminal, and a user terminal, wherein each exercise apparatus terminal automatically senses a current user of the exercise apparatus automatically, The history information of the exercise is read from the exercise equipment management server and the fitness of the user during the exercise is measured through the user terminal and the like. The basic personal information, the physical strength measurement information, and the VO2max are formulated , Quantify, and determine an improved exercise prescription for each user, and feedback the exercise prescription system to the user through each exercise instrument terminal in real time.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 운동기구 단말기에 피드백한 정보인 운동처방이 실시간으로 변경 됨으로서 사용자에게 적당한 운동처방이 가능하게 하되, 사용자가 단말기를 부착하여 운동기구에서 운동을 하는 동안 단말기를 통해 사용자의 생체 데이터(Bio-Data)가 실시간적으로 무자각적으로 운동기구 단말기에 전송되어 전송된 생체 데이터와 운동기구 관리서버에 있는 기 저장된 데이터를 바탕으로 실시간적으로 바이오피드백(Bio-Feedback)되어 운동기구를 제어하는 운동처방 시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method and apparatus for enabling a user to appropriately exercise a prescription by changing the exercise prescription as feedback information to the exercise equipment terminal in real time, (Bio-Feedback) based on the biometric data transmitted from the exercise device terminal and the pre-stored data stored in the exercise device management server in real time, in a non-rhythmic manner, from the user's bio- ) To control the exercise apparatus.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 지난 운동정보와 최초 개인 기본정보 및 기초 체력 정보를 통한 운동처방뿐만 아니라 슬레이브 모듈에서 실시간으로 계측되는 생체 정보들을 바탕으로 운동 중 생체의 정보가 어떻게 변화하는지를 모니터링하고, 이를 실시간으로 반영한 운동처방 및 운동기구의 제어가 이루어지게 하며, 바이오피드백 데이터로서도 사용 가능하며, 또한 운동량 분석 및 전문가의 분석을 통한 진료를 위한 데이터로서 사용이 가능하도록 이루어진 운동처방 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 사용자 단말기, 운동기구 단말기, 운동기구 관리서버를 포함하여 이루어지며, 운동기구 단말기는, 운동 중 실시간으로 측정되는 HR(심박수)가 기 설정된 타겟 심박수 영역을 벗어나게 되면 운동강도를 재조정하며, HRV의 PSD 분석을 통해 얻어진 LF/HF ratio의 상태에 따라서 운동강도를 재조정하며, 심전도의 QT간격(QT interval) 안정시 값에 비해 급격한 변화가 생길 경우 운동강도를 재조정하도록 이루어진 운동기구 연산처리부를 구비하는 운동처방 시스템 및 운동처방 방법을 제공하는 것이다.
Another object to be solved by the present invention is to provide a method and apparatus for analyzing information on a living body during exercise based on physical information measured in real time in a slave module as well as exercise prescription through past exercise information and initial personal basic information and basic physical fitness information And exercise control prescription and exercise apparatus that reflects it in real time and can be used as biofeedback data and exercise prescription system which can be used as data for medical examination through analysis of exercise amount and expert analysis .
Another object of the present invention is to provide a user terminal, a fitness equipment terminal, and a fitness equipment management server, wherein the fitness equipment terminal has HR (heart rate) measured in real time during exercise in a predetermined target heart rate range The exercise intensity is readjusted according to the state of LF / HF ratio obtained from the PSD analysis of HRV. If the QT interval of the electrocardiogram changes rapidly compared with the QT interval, The exercise prescription system and the exercise prescription method including the exercise apparatus calculation processing unit configured to readjust the exercise prescription.

본 발명의 운동처방 시스템은 체스트(chest) 벨트와 함께 결합되어 흉부에 착용되어 사용자의 심전도, 광용적맥파(이하 PPG라 함), 활동도, 체온의 생체 신호를 검출하는 슬레이브 모듈를 구비하는 사용자 단말기; 상기 사용자 단말기로부터 수신된 생체신호와, 지난 운동처방 데이터와 개인 기본 정보 및 기초 체력정보를 이용하여 운동처방을 내리고, 운동처방에 따라 운동기구를 제어하는 운동기구 단말기; 개인 기본 정보 및 기초 체력정보를 저장하고 있으며, 상기 운동기구 단말기로부터 해당 사용자의 운동처방 데이터를 수신하여 저장하며, 상기 운동기구 단말기의 요청에 따라 , 지난 운동처방 데이터와 개인 기본 정보 및 기초 체력정보를 운동기구 단말기로 송신하는 운동기구 관리서버;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.The exercise prescription system of the present invention includes a slave module coupled to a chest belt and mounted on a chest to detect a user's electrocardiogram, optical pulse wave (PPG), activity, ; A exercise machine terminal for lowering the exercise prescription by using the bio-signal received from the user terminal, past exercise prescription data, personal basic information, and basic fitness information and controlling the exerciser according to the exercise prescription; Personal basic information, and basic physical fitness information, receives and stores exercise prescription data of the user from the exerciser terminal, and stores the past exercise prescription data, personal basic information, basic physical fitness information And a fitness device management server that transmits fitness information to the exercise device terminal.

또한 본 발명은 사용자에게 지급되는 사용자 단말기, 운동기구에 장착되어 있는 운동기구 단말기, 상기 운동기구 단말기를 통합 관리하는 운동기구 관리서버를 포함하여 이루어진 운동처방 시스템에 있어서, 상기 운동기구 단말기는, 상기 운동기구 관리서버로부터 기본개인정보, 기초체력측정정보를 수신하여 이를 바탕으로 VO2max를 추정하고, 추정된 VO2max로부터 운동기구 사용초기의 운동처방을 결정하는 운동기구 연산처리부를 구비한 것을 특징으로 한다.The present invention also provides a exercise prescription system including a user terminal to be provided to a user, a exercise device terminal mounted on the exercise device, and a exercise device management server that integrally manages the exercise device terminal, And a fitness mechanism computing unit that receives basic personal information and basic fitness measurement information from the exercise equipment management server, estimates VO2max based on the basic personal information and basic fitness measurement information, and determines an exercise prescription at the initial stage of exercise using the estimated VO2max.

또한 본 발명은 사용자에게 지급되는 사용자 단말기, 운동기구에 장착되어 있는 운동기구 단말기, 상기 운동기구 단말기를 통합 관리하는 운동기구 관리서버를 포함하여 이루어진 운동처방 시스템에 있어서, 상기 운동기구 단말기는, 사용자들의 운동 부하검사 수행을 통해 환기역치를 검출하고, 환기역치까지 도달한 시간과 환기역치 시의 개인별 심박수(HR)를 이용하여 개인별 VO2(산소소비율)를 추정하고, 신체정보, 추정된 상기 VO2, 상기 환기역치까지 도달한 시간, 상기 심박수를 통해 개인별 VO2max를 추정하고, 추정된 상기 VO2max로부터 운동기구 사용초기의 운동처방을 결정하는 운동기구 연산처리부를 구비한 것을 특징으로 한다.The present invention also provides a exercise prescription system including a user terminal to be provided to a user, a exercise apparatus terminal mounted on the exercise apparatus, and a exercise apparatus management server that integrally manages the exercise apparatus terminal, And estimates individual VO2 (oxygen consumption rate) using the time of reaching the ventilation threshold and the individual heart rate HR at the ventilation threshold, and outputs the body information, the estimated VO2, And a fitness mechanism computing unit for estimating the individual VO2max through the heart rate at the time of reaching the ventilation threshold value and determining the exercise prescription at the initial stage of exercise using the estimated VO2max.

또한, 본 발명의 사용자에게 지급되는 사용자 단말기, 운동기구에 장착되어 있는 운동기구 단말기, 상기 운동기구 단말기를 통합 관리하는 운동기구 관리서버를 포함하여 이루어진 운동처방 시스템에 있어서, 상기 운동기구 단말기는 유산소 운동일 경우, 기초정보(신장, 체중, 체질량지수(BMI), 혈압, HR, Max HR 등)와, VO2max(ml/kg/min), 운동량(Kcal), 기초체력정보 활용(민첩성, 근지구력, 순발력, 평형성, 유연성, 근력) 을 통하여

Figure 112012041461856-pat00001
점수화(기본 개인 정보만으로 얻는 정보에 대한 운동능력평가에서 보정값으로 역할)를 구하여 운동처방을 결정하며, 무산소운동의 경우, 횟수, 중량, 세트 수 조합으로 운동처방을 결정하는 운동기구 연산처리부를 구비한 것을 특징으로 한다.Further, the present invention provides a exercise prescription system including a user terminal to be provided to a user of the present invention, a exercise apparatus terminal mounted on the exercise apparatus, and a exercise apparatus management server that integrally manages the exercise apparatus terminal, In the case of exercise, basic information (height, weight, body mass index (BMI), blood pressure, HR, Max HR, etc.), VO2max (ml / kg / min), momentum (Kcal) , Wakefulness, equilibrium, flexibility, muscle strength)
Figure 112012041461856-pat00001
The exercise apparatus operation processing unit determines the exercise prescription by scoring (serving as a correction value in the exercise ability evaluation of the information obtained by only the basic personal information) and determines the exercise prescription by the combination of the number of times, weight, .

또한, 본 발명의 사용자에게 지급되는 사용자 단말기, 운동기구에 장착되어 있는 운동기구 단말기, 상기 운동기구 단말기를 통합 관리하는 운동기구 관리서버를 포함하여 이루어진 운동처방 시스템에 있어서, 운동기구 관리서버는 개인별 설문 조사 및 기초체력 정보, 개인정보로부터 질환여부를 판단하여 개인별로 정상군 카테고리와 질환군 카테고리 중 하나로 지정 저장되어 있으며, 상기 운동기구 단말기는 운동 중 실시간으로 측정되는 HR(심박수)가 기 설정된 타겟 심박수 영역을 벗어나게 되면 운동강도를 재조정하며, HRV의 PSD 분석을 통해 얻어진 LF/HF ratio의 상태에 따라서 운동강도를 재조정하며, 심전도의 QT간격(QT interval) 안정시 값에 비해 급격한 변화가 생길 경우 운동강도 재조정하도록 이루어진 운동기구 연산처리부를 구비한 것을 특징으로 한다.Further, in the exercise prescription system including the user terminal to be provided to the user of the present invention, the exercise apparatus terminal mounted on the exercise apparatus, and the exercise apparatus management server that integrally manages the exercise apparatus terminal, (HR), which is measured in real time during exercise, is set to a preset target (s), and the exercise type terminal When the patient goes out of the heart rate range, the exercise intensity is readjusted, the exercise intensity is readjusted according to the state of LF / HF ratio obtained by the PSD analysis of HRV, and a sudden change occurs when the QT interval of the electrocardiogram (QT interval) And a exercise apparatus operation processing unit configured to readjust the exercise intensity It shall be.

상기 운동기구 단말기는 상기 운동처방에 따라 운동기구의 기구제어신호를 생성하여, 운동기구를 제어하는 것을 특징으로 한다.The exercise device terminal generates a device control signal of the exercise device according to the exercise formula to control the exercise device.

상기 사용자 단말기는 체스트(chest) 벨트와 함께 결합되어 흉부에 착용되어 사용자의 심전도, PPG, 활동도, 체온의 생체 신호를 검출하는 슬레이브 모듈을 적어도 구비하는 것을 특징으로 한다.The user terminal includes at least a slave module coupled with a chest belt and mounted on a chest to detect a user's electrocardiogram, PPG, activity, and body temperature of a body temperature.

상기 사용자 단말기는 암(arm)밴드와 함께 상완에 착용되어, 운동기구(310)의 TV음원수신, 핸즈프리, MP3 를 포함하는 마스터 모듈을 더 구비하는 것을 특징으로 한다. The user terminal is further provided with a master module that is worn on an upper arm together with an arm band and includes a TV sound source receiving unit, a hands-free unit, and MP3.

상기 마스터 모듈은 메모리 카드를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.The master module further includes a memory card.

상기 슬레이브 모듈은 RFID 테그를 구비하여, 사용자별로 사용초기에 운동기구 관리서버에 등록되어 지며, 운동기구 단말기는 상기 RFID 테그를 자동검지하는 것을 특징으로 한다.The slave module includes an RFID tag, and is registered in the exercise equipment management server at the beginning of use for each user, and the exercise instrument terminal automatically detects the RFID tag.

상기 슬레이브 모듈은 사용자 ID를 저장하고 있으며, 운동기구의 사용초기에 운동기구 관리서버로 전송하는 것을 특징으로 한다.The slave module stores a user ID and transmits the user ID to the exercise equipment management server at the beginning of use of the exercise equipment.

상기 슬레이브 모듈은 심전도 전극부, PPG 센서부, 활동도 센서부, 체온 센서부를 이용하여 생체신호로서 심전도 신호, PPG 신호, 활동도신호, 체온신호를 검출하는 생체신호 검출부; 상기 생체신호 검출부로부터 검출된 생체신호를 증폭하고 잡음을 제거하는 신호전처리부; 상기 신호전처리부의 출력신호를 디지탈신호로 변환하여 운동기구 단말기로 전송하는 슬레이브모듈 데이터 수집부; 를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.The slave module includes a bio-signal detector for detecting an ECG signal, a PPG signal, an activity signal, and a body temperature signal as biological signals using an electrocardiogram electrode unit, a PPG sensor unit, an activity sensor unit, and a body temperature sensor unit. A signal preprocessing unit for amplifying the bio-signal detected from the bio-signal detector and removing noise; A slave module data collecting unit for converting an output signal of the signal preprocessing unit into a digital signal and transmitting the digital signal to a fitness device; And a control unit.

운동기구 단말기는 슬레이브 모듈, 마스터 모듈로부터의 출력신호를 수신하여 운동기구 연산처리부로 전송하는 운동기구 송수신부; 운동처방을 임시 저장하며, 운동기구 사용중 또는 종료후에 운동기구 관리서버로 전송하는 운동기구 메모리부; 운동기구 연산처리부의 출력신호인 사용자의 현재 운동처방, 사용자의 생체신호 및 건강상태를 출력하는 운동기구 출력부; 운동기구 연산처리부로부터의 운동기구 제어신호에 따라 운동기구를 제어하는 운동기구 제어부;를 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.The exercise device terminal includes a slave module, a motion device transmission / reception unit for receiving an output signal from the master module and transmitting the output signal to the motion device processing unit; A exercise device memory unit for temporarily storing the exercise prescription and transmitting the exercise prescription to the exercise device management server during or after the exercise device is used; A motion device output unit for outputting a current motion prescription of a user, an output signal of the motion mechanism calculation processing unit, a user's bio signal, and a health state; And a fitness device control unit for controlling the fitness device in accordance with the fitness device control signal from the fitness device calculation processing unit.

상기 운동기구 관리서버는 개인 기본 정보 및 기초 체력정보를 저장하고 있으며, 상기 운동기구 단말기로부터 해당 사용자의 운동처방 데이터를 수신하여 저장하며, 상기 운동기구 단말기의 요청에 따라, 지난 운동처방 데이터와 개인 기본 정보 및 기초 체력정보를 운동기구 단말기로 송신하는 것을 특징으로 한다.The exercise apparatus management server stores personal basic information and basic fitness information, receives and stores exercise prescription data of the user from the exercise apparatus terminal, and stores, in response to a request from the exercise apparatus terminal, And transmits the basic information and the basic physical fitness information to the exercise device terminal.

본 발명인 운동처방 방법은 운동기구 관리서버에게 해당 사용자에 대한 지난 운동정보와 개인 기본 정보 및 기초 체력정보를 요청하고, 운동기구 관리서버로부터 지난 운동정보와 개인 기본 정보 및 기초 체력정보를 수신하는 기초정보 수신단계; 상기 기초정보 수신단계에 수신된 기본개인정보, 기초체력측정정보를 바탕으로 VO2max를 추정하고, 추정된 VO2max로부터 초기 운동처방을 결정하는 초기 운동처방단계; 상기 초기 운동처방단계의 운동처방에 따라 운동기구의 기구제어신호를 생성하여, 운동기구를 제어하는 기구제어단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.The exercise prescription method according to the present invention is a method for requesting a past exercise information, personal basic information, and basic fitness information for a user to the exercise equipment management server, and receiving basic past fitness information and past exercise information from the exercise equipment management server Receiving information; An initial exercise prescription step of estimating VO2max based on the basic personal information and the basic physical strength measurement information received in the basic information receiving step and determining an initial exercise prescription from the estimated VO2max; And a device control step of generating a device control signal of the exercise device according to the exercise prescription of the initial exercise prescription step and controlling the exercise device.

또한 본 발명인 운동처방 방법은 상기 기구 제어단계 후, 슬레이브 모듈로부터 수신된 생체신호로부터 구하여진 심박수(HR), 심박변이도(HRV), QT간격 (QT interval), 체온으로부터 운동처방을 변경할 것인지 여부를 결정하는 운동처방변경여부 판단단계; 상기 운동처방변경여부 판단단계에서 운동처방을 변경한다고 판정되면, 운동처방을 재설정하고, 기구제어단계로 되돌아 가는 운동처방 재설정단계; 만약 운동처방변경여부 판단단계에서 운동처방을 변경안한다고 판정되면, 사용자에 의한 운동정지인지, 운동프로토콜 종료에 의한 운동정지인지를 판단하여, 사용자에 의한 운동정지인지이거나, 운동프로토콜 종료에 의한 운동정지이면 종료하고, 사용자에 의한 운동정지가 아니거나, 운동프로토콜 종료에 의한 운동정지가 아니면, 기구제어단계로 되돌아 가는 종료여부 판단단계;를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.Further, the exercise prescription method according to the present invention is characterized in that after the instrument control step, whether or not to change the exercise prescription from the heart rate HR, HRV, QT interval, and body temperature obtained from the bio-signal received from the slave module Determining whether or not an exercise prescription is changed; An exercise prescription resetting step of resetting the exercise prescription and returning to the instrument control step if it is determined in the step of determining whether or not to change the exercise prescription; If it is determined that the exercise prescription is changed at the step of determining whether or not to change the exercise prescription, it is determined whether the exercise is stopped by the user or the end of the exercise protocol, and if the exercise is stopped by the user, And if it is not the motion stop by the user or the motion stop due to the end of the motion protocol, the process returns to the device control step.

본 발명에서 VO2는, 사용자가 남자인 경우,In the present invention, when VO2 is a user,

Figure 112012041461856-pat00002
Figure 112012041461856-pat00002

(여기서, HR은 환기역치에 도달했을 때의 사용자 심박수이며, time은 환기역치에 도달했을 때의 도달 시간)(Where HR is the user's heart rate when the ventilation threshold is reached and time is the time of arrival when the ventilation threshold is reached)

에 의해 구해지며, VO2max는,And VO2max is obtained by the following equation

Figure 112012041461856-pat00003
Figure 112012041461856-pat00003

(여기서, bodyfat_mass는 체지방양을 의미하고, age는 나이, waist는 허리둘레 크기, var.time은 운동시작부터 환기역치 시점까지 시간변화량, Obesity는 비만치, slop.VO2는 VO2값에서 VO2max까지 변화하는 슬로프의 기울기임)(Where bodyfat_mass means body fat, age is age, waist is waist circumference, var.time is time variation from start of exercise to ventilation threshold, obesity is obesity, slop.VO 2 is from VO2 to VO2max The slope of the changing slope)

에 의해 구해지며, 상기 Obesity는 , And Obesity is obtained by

Figure 112012041461856-pat00004
Figure 112012041461856-pat00004

(여기서, Weight는 몸무게이고, height는 키이고, ideal.weight는 남자의 경우에 (height - 100)x0.92이고, 여자의 경우에는 (height - 100)×0.86 임)(Where weight is weight, height is height, ideal.weight is (height - 100) x0.92 for man and (height - 100) x 0.86 for woman)

에 의해 구해진다..

본 발명에서 VO2는, 사용자가 여자인 경우,In the present invention, when VO2 is a user,

Figure 112012041461856-pat00005
Figure 112012041461856-pat00005

(여기서, HR은 환기역치에 도달했을 때의 사용자 심박수이며, time은 환기역치에 도달했을 때의 도달 시간)(Where HR is the user's heart rate when the ventilation threshold is reached and time is the time of arrival when the ventilation threshold is reached)

에 의해 구해지며, VO2max는,And VO2max is obtained by the following equation

Figure 112012041461856-pat00006
Figure 112012041461856-pat00006

(여기서, age는 나이, SBP는 수축기혈압, var.time은 운동시작부터 환기역치 시점까지 시간변화량, VO2.rest는 안정상태에서의 VO2 값, time.VT는 환기역치에 도달했을 때의 시간임)(Where age is age, SBP is systolic blood pressure, var.time is time variation from start of exercise to ventilation threshold, VO2.rest is VO2 value in steady state, and time.VT is time when ventilation threshold is reached )

에 의해 구해진다..

운동기구 단말기는 운동 중 실시간으로 측정되는 HR(심박수)이 기 설정된 타겟 심박수 영역을 벗어나게 되면 운동강도를 재조정하되, 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 재설정하도록 이루어진다.If the HR (heart rate) measured in real time during exercise is out of the preset target heart rate range, the exercise intensity should be readjusted. If HR higher than the target heart rate area is maintained once for one minute, Resetting to a low exercise, and resetting the exercise intensity to one level higher than the exercise intensity prescribed when the HR lower than the target heart rate area is maintained for 3 minutes.

운동기구 단말기는 2주동안 처방받은 운동이 사용자에게 맞지 않아 타겟 심박수 영역보다 높은 HR로 인한 운동처방 변경이 3회이상 일어난 경우는 운동레벨을 재설정하여 운동처방을 수행하도록 이루어지며, 상기 타겟 심박수 영역은, 질환군과 정상군 별로, 최소운동강도에서 최대운동강도로 구비되되,The exercising terminal is configured to perform the exercise prescription by resetting the exercise level when the prescribed exercise for two weeks is not suitable for the user and the exercise prescription change due to HR is performed more than three times due to the HR being higher than the target heart rate area, , The exercise group has a minimum exercise intensity and a maximum exercise intensity according to the normal group,

질환군의 최소운동강도 = 0.5×(maxHR-restHR)-restHRMinimum exercise intensity of disease group = 0.5 x (maxHR-restHR) -restHR

질환군의 최대운동강도 = 0.75×(maxHR-restHR)-restHRMaximal exercise intensity of disease group = 0.75 x (maxHR-restHR) -restHR

정상군의 최소운동강도 = 0.6×(maxHR-restHR)-restHRMinimum exercise intensity of normal group = 0.6 x (maxHR-restHR) -restHR

정상군의 최대운동강도 = 0.85×(maxHR-restHR)-restHRMaximum exercise intensity of normal group = 0.85 x (maxHR-restHR) -restHR

(여기서, maxHR는 최대 심박수이며, restHR는 안정시 심박수임)(Where maxHR is the maximum heart rate and restHR is the resting heart rate)

으로 이루어진다.Lt; / RTI >

상기 운동기구 단말기는 HRV의 PSD 분석을 통해 얻어진 LF/HF ratio의 상태에 따라서 운동강도를 재조정하되, 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 재설정되도록 이루어진다.The exerciser terminal readjusts the exercise intensity according to the state of the LF / HF ratio obtained through the PSD analysis of the HRV, and monitors the LF / HF ratio in real time during the exercise in units of one minute. If the condition is more than 2 times more than or less than the stable range (1.5 ~ 2) 3 times or more, it is automatically reset to a lower intensity than the prescription exercise prescription.

상기 운동기구 단말기는 심전도의 QT간격(QT interval) 안정시 값에 비해 급격한 변화가 생길 경우 운동강도 재조정하되, 안정 시 QT 간격을 기준값으로 하고, 운동 시 실시간 감시를 통해 운동으로 인한 증가가 아닌 비정상적인 급격한 증가가 2주 내에 3회이상 발생한 경우 처방받은 운동처방보다 낮은 강도로 자동 재설정되도록 이루어진다.When the QT interval of the exercise device is abruptly changed compared with the QT interval value, the QT interval is used as a reference value. If the QT interval is stabilized, If a sudden increase occurs more than three times in two weeks, it is automatically reset to a lower intensity than the prescribed exercise regimen.

또한, 본 발명의 운동처방 방법에 있어서, 사용자가 운동을 시작하게 되면, 사용자단말기로부터 사용자의 심전도, PPG, 활동도, 체온의 생체정보를 검출하고 검출된 생체정보를 운동기구단말기(300)로 전달하는 생체신호 검출단계; 상기 생체신호 검출단계 후, 운동기구 관리서버에 기저장되어 있는 사용자의 정보를 수신하여 사용자가 정상군 카테고리에 속하는지, 아니면 질환군의 카테고리에 속하는지 판단하는 카테고리 판단단계; 상기 카테고리 판단단계에서 사용자가 정상군이라면, 사용자의 HRR(heart rate reserve, 여유심박수)를 구하여, 사용자의 HR이 1분이상 HRR의 85%보다 크다면 운동강도를 감소시키고, 또한 사용자의 HR이 3분이상 HRR의 60%보다 작다면 운동강도를 증가시키는 정상군 HRR에 의한 강도조정단계; 상기 카테고리 판단단계에서 사용자가 질환군이라면, 사용자의 HRR를 구하여, 사용자의 HR이 1분이상 HRR의 75%보다 크다면 운동강도를 감소시키고, 또한 사용자의 HR이 3분이상 HRR의 50%보다 작다면 운동강도를 증가시키는 질환군 HRR에 의한 강도조정단계; 상기 정상군 HRR에 의한 강도조정단계 또는 상기 질환군 HRR에 의한 강도조정단계후, HRV의 주파수 분석을 통해 얻어진 LF/HF ratio가 4보다크거나 1보다 작다면, 상기 LF/HF ratio가 4보다크거나 1보다 작은 상황이 2주에 3회 이상 인가를 판단하여, 3회 이상이라면, 운동강도를 재조정하는 LF/HF비에 의한 강도조정단계;상기 LF/HF비에 의한 강도조정단계후, 심전도의 QT 간격이 비정상적인 증가가 있었는지를 판단하여, 있었다면, 2주에 3회 이상 있었는지를 판단하여, 3회 이상이라면, 운동강도를 재조정하는 QT 간격에 의한 강도조정단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, in the exercise prescription method of the present invention, when the user starts the exercise, the user's terminal detects biometrics information of the user's electrocardiogram, PPG, activity level, and body temperature from the user terminal and transmits the detected biometrics information to the exercise device terminal 300 A biological signal detection step of delivering biological signals; A category determination step of, after the bio-signal detection step, receiving information of a user stored in the exercise equipment management server and determining whether the user belongs to a normal group category or a disease group; If the user is a normal group, the HRR (heart rate reserve) of the user is calculated. If the user's HR is greater than 1 minute and greater than 85% of the HRR, the exercise intensity is decreased. Strength adjustment by normal HRR to increase exercise intensity if it is less than 60% of HRR for more than 3 minutes; If the user is a disease group, the HRR of the user is obtained. If the user's HR is greater than 1 minute and greater than 75% of the HRR, the exercise intensity is decreased. Also, if the HR of the user is 3 minutes or more, A strength adjustment step by the disease group HRR which increases the exercise intensity if it is small; If the LF / HF ratio obtained through the frequency analysis of HRV is greater than 4 or less than 1 after the intensity adjustment step by the normal group HRR or after the intensity adjustment by the disease group HRR, the LF / HF ratio is 4 A strength adjustment step by an LF / HF ratio for re-adjusting the exercise intensity if it is judged that the condition is greater than or equal to 3 or more than 3 times in two weeks, Judging whether the QT interval of the electrocardiogram has abnormally increased, judging whether there was abnormally increased QT interval, if there were three or more times in two weeks, and adjusting the intensity by QT interval to re-adjust the exercise intensity .

본 발명의 운동처방 시스템은, 운동기구 관리서버, 다수 운동기구 단말기, 사용자 단말기를 구비하여 이루어지되, 각 운동기구 단말기는 그 운동기구의 현 사용자를 무자각적으로 자동 감지하고, 사용자의 운동 히스토리(History) 정보를 운동기구 관리서버에서 읽어 들이며, 사용자 단말기 등을 통해 운동 중의 사용자의 기초체력 등을 측정하며, 이렇게 얻어진 기본개인정보, 기초체력측정정보, 그리고 최대 산소섭취량(VO2max)를 통해 공식화, 정량화, 개량화된 각 사용자에 맞는 운동처방을 결정하여 실시간적으로 각 운동기구 단말기를 통해 사용자에게 피드백시켜준다. The exercise prescription system of the present invention comprises a exercise apparatus management server, a plurality of exercise apparatus terminals, and a user terminal, wherein each exercise apparatus terminal automatically senses a current user of the exercise apparatus automatically, History information is read from the exercise device management server and the basic physical strength of the user during exercise is measured through a user terminal and the user is informed through basic personal information, basic physical strength measurement information, and VO2max, And determines the exercise prescription appropriate for each user, and provides feedback to the user through each exercise apparatus terminal in real time.

또한, 본 발명의 운동처방 시스템은, 운동기구 단말기에 피드백한 정보인 운동처방이 실시간으로 변경 됨으로서 사용자에게 적당한 운동처방이 가능하게 하되, 사용자가 단말기를 부착하여 운동기구에서 운동을 하는 동안 단말기를 통해 사용자의 생체 데이터(Bio-Data)가 실시간적으로 무자각적으로 운동기구 단말기에 전송되어 전송된 생체 데이터와 운동기구 관리서버에 있는 기 저장된 데이터를 바탕으로 실시간적으로 바이오피드백(Bio-Feedback)되어 운동기구를 제어하도록 이루어진다.In addition, the exercise prescription system of the present invention allows a user to appropriately exercise prescription by changing the exercise prescription, which is information fed back to the exercise equipment terminal, in real time, (Bio-Feedback) based on the biometric data transmitted from the exercise device terminal and the pre-stored data stored in the exercise device management server through the user's bio-data in real- Thereby controlling the exercise device.

또한, 본 발명의 운동처방 시스템은, 운동기구 단말기에 저장되어 있는 데이터를 바탕으로 운동기구를 제어하도록 이루어지되, 상기 데이터는 바이오피드백되는 데이터로서 사용이 가능하며, 또한 운동량 분석 및 전문가의 분석을 통한 진료를 위한 데이터로서 사용이 가능하도록 이루어진다.In addition, the exercise prescription system of the present invention is configured to control the exercise device based on data stored in the exercise device terminal, and the data can be used as biofeedback data, The data can be used as data for medical treatment.

따라서 사용자가 운동중 생체신호 측정에 따른 구속감을 느끼지 못하면서도 각 운동기구는 사용자의 별다른 설정이 필요없이 사용자에게 보다 알맞는 운동처방을 제공할수 있다.
또한, 본 발명은, 사용자 단말기, 운동기구 단말기, 운동기구 관리서버를 포함하여 이루어지며, 운동기구 단말기는, 운동 중 실시간으로 측정되는 HR(심박수)가 기 설정된 타겟 심박수 영역을 벗어나게 되면 운동강도를 재조정하며, HRV의 PSD 분석을 통해 얻어진 LF/HF ratio의 상태에 따라서 운동강도를 재조정하며, 심전도의 QT간격(QT interval) 안정시 값에 비해 급격한 변화가 생길 경우 운동강도를 재조정하도록 이루어진 운동기구 연산처리부를 구비하는 운동처방 시스템 및 운동처방 방법을 제공한다.
Therefore, even though the user does not feel constraint due to the bio-signal measurement during exercise, each exercise apparatus can provide a more suitable exercise prescription to the user without requiring any setting of the user.
According to another aspect of the present invention, there is provided an exercise device comprising a user terminal, a exercise device terminal, and a exercise device management server, wherein the exercise device is configured to perform exercise intensity when the HR (heart rate) measured in real time during exercise is out of a predetermined target heart rate range , The exercise intensity is re-adjusted according to the state of LF / HF ratio obtained through the PSD analysis of HRV, and the exercises performed to re-adjust the exercise intensity when the QT interval of the electrocardiogram (QT interval) And an exercise prescription system and exercise prescription method having an arithmetic processing unit.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 운동처방 시스템의 설명도이다.
도 2는 상기 도 1의 운동처방 시스템의 구성을 설명하기 위한 설명도이다.
도 3은 본 발명에서 VO2max를 추정하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명에서 질환군과 정상군을 분리하여 운동처방을 결정하는 흐름도의 일예이다.
도 5는 상기 도 2의 운동기구 단말기에서의 운동처방을 결정하는 흐름도의 일예이다.
1 is an explanatory diagram of a exercise prescription system according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view for explaining the configuration of the exercise prescription system of FIG. 1; FIG.
3 is a flowchart for estimating VO2max in the present invention.
FIG. 4 is an example of a flowchart for determining exercise prescription by separating a disease group and a normal group according to the present invention.
5 is an example of a flowchart for determining exercise prescription in the exercise instrument terminal of FIG.

본 발명의 운동처방 시스템은, 기본적으로 피트니스 센터와 같은 운동시설 환경에 적합한 시스템으로서, 생체계측 단말기에서 획득되는 다양한 생체정보를 바탕으로 현재 건강상태와 운동강도의 적합성을 판단하여, 개인별 운동능력에 맞추어 운동기구 관리서버로부터 해당 운동강도를 처방받고, 처방받은 정보를 바탕으로 운동기구를 제어한다. 또한, 운동 후 운동기구 관리서버에 저장된 운동정보는 사용자가 확인할 수 있으며, 피트니스 센터와 같은 운동시설에 설치된 관리서버를 통합 관리하는 통합 서버를 서비스를 제공하는 자가 관리하도록 이루어진다.The exercise prescription system of the present invention is basically a system suitable for an exercise facility environment such as a fitness center. The fitness of the current health state and the exercise intensity is determined based on various bio-information acquired from the bio- In response, the exercise apparatus management server receives the exercise intensity and controls the exercise apparatus based on the prescribed information. In addition, the exercise information stored in the exercise equipment management server after the exercise can be confirmed by the user, and the integrated server for integrally managing the management servers installed in exercise facilities such as a fitness center is self-managed to provide the service.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 운동처방 시스템을 개념적으로 설명하기위한 설명도이다.1 is an explanatory diagram conceptually illustrating an exercise prescription system according to a preferred embodiment of the present invention.

본 발명은 다수의 운동기구들을 구비하는 피트니스센터와 같은 운동시설에서 사용되는 운동처방 시스템으로, 운동기구 관리서버(400), 운동기구 단말기(300), 사용자 단말기(100)를 구비한다.The present invention is an exercise prescription system used in an exercise facility such as a fitness center having a plurality of exercise apparatuses, and includes a exercise apparatus management server 400, a exercise apparatus terminal 300, and a user terminal 100.

본 발명에 있어서, 먼저 사용자가 처음 피트니스센터에 오게 되면, 가장 먼저 과거 병력을 포함한 의료기록 및 개인 기본정보를 작성하게 되고, 이는 바로 운동기구 관리서버에 “개인 기본정보”로 저장된다. 그 후 기초체력 측정장치를 통해 개인이 가지고 있는 현재의 체력상태를 측정하게 되고 이 정보 역시 “기초체력 정보”로 운동기구 관리서버에 저장된다. 개인 기본정보는 과거 병력, 키, 몸무게, BMI, 혈압, 심박수, 그리고 체성분 분석치가 포함되며, 기초체력정보는 민첩성, 근지구력, 순발력, 평형성, 유연성, 근력이 포함된다. 후술되는 유산소 운동에서의 운동처방은, 최초 피트니스센터 방문으로 얻은 두 가지 정보, 즉 개인 기본정보와 기초체력 정보를 바탕으로 운동처방 군(群)이 나눠지게 되고, 그 분류는 다시 개인의 VO2max값에 따라 운동처방이 24주 프로그램으로 사용자에게 제공될 수 있다. In the present invention, when the user first comes to the fitness center, the medical record and personal basic information including the past medical history are created first, and this is stored in the exercise apparatus management server as " personal basic information ". Then, the current physical strength state of the individual is measured through the basic physical strength measuring device, and this information is also stored in the exercise apparatus management server as " basic physical strength information ". Personal basic information includes history, height, weight, BMI, blood pressure, heart rate, and body composition analysis, and basic physical strength information includes agility, muscular endurance, power, balance, flexibility, and strength. The exercise prescription in aerobic exercise, which will be described later, divides the exercise prescription group (group) based on the two pieces of information obtained by the visit to the first fitness center, that is, the personal basic information and the basic fitness information, The exercise prescription can be provided to the user in a 24-week program.

사용자 단말기(100)는 사용자에게 장착되어, 사용자의 심전도, PPG, 활동도, 체온 등의 생체 신호를 검출하며, 검출된 생체신호는 블루투스(bluetooth)를 통해 사용자 단말기를 장착한 시용자가 운동중인 운동기구 단말기(300)로 전송한다. 사용자 단말기(100)는 슬레이브 모듈(Slave module)과 마스터 모듈(master module)로 이루어지거나, 슬레이브 모듈만으로 이루어질 수 있으며, 이들 모듈들은 배터리 구비하여 구동된다. The user terminal 100 is attached to the user and detects a biological signal such as a user's electrocardiogram, PPG, activity level, body temperature, etc., and the detected biological signal is transmitted to the user through a bluetooth To the instrument terminal (300). The user terminal 100 may be composed of a slave module and a master module, or may be composed of only a slave module, and these modules are driven by a battery.

슬레이브 모듈(110)은 체스트(chest) 벨트와 함께 결합되어 흉부에 착용되며, 심전도, PPG, 활동도, 체온 등의 생체 신호를 검출하며, 검출된 생체신호는 시용자가 운동중인 운동기구 단말기(300)로 전송된다.The slave module 110 is coupled to a chest belt and is worn on the chest, and detects a biological signal such as an electrocardiogram, PPG, activity level, body temperature, etc., and the detected biological signal is transmitted to a fitness instrument terminal 300 ).

마스터 모듈(210)은 암(arm)밴드와 함께 상완에 착용되어, 운동기구(310)의 TV음원수신, 핸즈프리, MP3의 기능을 하며, 슬레이브 모듈로부터 수신된 데이터를 저장하여, 필요에 따라 USB 인터페이스 등을 통해 개인용 컴퓨터(미도시), 전문가 서버(미도시) 또는 운동기구 관리서버(400) 등에 데이터를 전송할 수 있다. 마스터 모듈은 MP3 데이터, 슬레이브 모듈로부터 수신된 데이터를 저장하기위해 메모리 카드를 내장하고 있으며, 상기 메모리 카드는 마이크로 SD 카드(micro-SD card)일 수있다.The master module 210 is worn on the upper arm together with an arm band to function as a TV sound source receiver, handsfree, and MP3 function of the exercise device 310. The master module 210 stores data received from the slave module, (Not shown), an expert server (not shown), or the exercise equipment management server 400 through an interface, for example. The master module includes a memory card for storing MP3 data and data received from the slave module, and the memory card may be a micro-SD card.

즉, 슬레이브 모듈(110)은 생체 데이터 측정 및 전송(Bluetooth)을 행하며, 마스터 모듈은 엔터테인먼트(entertainment) 기능, 즉 운동기구 TV장치와 음원 연결, 휴대폰 핸즈프리, MP3 듣기) 등과, 데이터 저장(micro-SD card) 기능, 그리고 엔터테인먼트 기능구현을 위한 음원 송수신(Bluetooth)의 역할을 수행한다.That is, the slave module 110 performs biometric data measurement and transmission (Bluetooth), and the master module functions as an entertainment function, that is, a connection between a sports device TV device and a sound source, a cell phone hands- SD card function, and Bluetooth function for realizing an entertainment function.

또한, 슬레이브 모듈 내부에 사용자 ID가 저장되어 있으며, 이는 운동기구 단말기와의 통신 프로토콜 속에 존재할 수 있다. 운동기구 단말기가 자동으로 주변 블루투스 장치를 지속적으로 찾고 있는 상태에서, 운동자가 체스트 밸트에 슬레이브 모듈을 결합하여 (또는 슬레이브 모듈이 마스터 모듈과 결합된 형태로 상완에 착용되어) 운동기구 단말기에 접근했을 때, 운동기구 단말기는 주변 블루투스 장치를 운동 기구 출력부 GUI를 통해 사용자에게 보여지고, 자신이 착용하고 있는 단말기의 ID로 검색된 블루투스를 선택하도록 유도한다. 현재 운동자의 ID로 검색된 블루투스 장치가 운동기구 단말기의 블루투스 장치와 연결이 되면, 비로소 운동처방이 운동기구 관리서버로부터 운동자의 개인 정보들이 운동기구 단말기로 정보를 보내주고, 슬레이브 모듈에서는 운동자의 생체신호를 실시간으로 계측하여 운동기구 단말기로 전송하게 된다.Also, the user ID is stored in the slave module, which may exist in the communication protocol with the exercise device terminal. With the fitness device automatically looking for the peripheral Bluetooth device, the athlete has access to the fitness device by combining the slave module with the chest belt (or the slave module is worn on the upper arm in combination with the master module) The exercise device terminal is displayed to the user through the fitness device output GUI and guides the user to select the Bluetooth found by the ID of the terminal he / she wears. When the Bluetooth device searched by the ID of the current exerciser is connected to the Bluetooth device of the exercise device, the exercise prescription sends information of the exercise person's personal information from the exercise device management server to the exercise device terminal. In the slave module, Is measured in real time and transmitted to the exercise device terminal.

운동기구 단말기(300)는 유선 또는 무선으로 통신을 통하여 운동기구 관리서버(400)로부터 사용자의 운동 히스토리(History) 정보를 수신하며, 사용자 단말기(100)로부터 사용자의 생체신호들을 수신하며, 이들을 바탕으로 사용자에게 알맞는 운동처방을 결정하여 운동기구(310)를 제어한다. 주어진 정보에 따라 정량적으로 세분화된 운동처방 정보를 받은 운동기구(310)는 처방 정보에 따라 자동으로 기구를 제어함으로써 사용자에게 맞춤형 운동처방을 제시한다.The exercise device terminal 300 receives history information of the user's movement from the exercise equipment management server 400 through wired or wireless communication, receives user's bio-signals from the user terminal 100, And controls the exercise device 310 by determining the exercise formula appropriate for the user. The exercise device 310, which receives the exercise prescription information quantitatively according to the given information, automatically provides a user with a customized exercise prescription by controlling the apparatus in accordance with the prescription information.

운동기구 단말기(300)는 사용자 단말기(100)의 슬레이브 모듈로부터 사용자 ID를 전달받으면, 운동기구 관리서버(400)에서 해당 사용자에 대한 지난 운동정보와 개인 기본 정보 및 기초 체력정보를 요청하고, 이들 정보를 바탕으로 초기 운동처방을 내리게 된다. When receiving the user ID from the slave module of the user terminal 100, the exercise device terminal 300 requests past exercise information, personal basic information, and basic fitness information for the user from the exercise device management server 400, Based on the information, the prescription for the initial exercise is given.

지난 운동정보와 최초 개인 기본정보 및 기초 체력 정보를 통한 운동처방뿐만 아니라 슬레이브 모듈에서 실시간으로 계측되는 생체 정보들을 바탕으로 운동 중 생체의 정보가 어떻게 변화하는지를 모니터링하고, 이를 실시간으로 운동처방에 반영하여 처방 및 운동기구(310)의 제어가 이루어지게 한다.Based on the past exercise information, biometric information measured in real time in the slave module as well as exercise prescription through initial personal basic information and basic fitness information, how the information of the living body changes during exercise is monitored and reflected in the exercise prescription in real time Control of the prescription and exercise device 310 is made.

운동기구 단말기(300)와의 최초 연결은 슬레이브 모듈의 블루투스이고, 이 통신이 확보되면, 2차적으로 마스터 모듈의 블르투스가 운동기구 단말기(300)와 연결되어 통신망이 확보된다.The first connection with the exercise device terminal 300 is Bluetooth of the slave module. When this communication is secured, the Bluetooth of the master module is connected to the fitness device 300 to secure the communication network.

운동기구 관리서버(400)는 운동 시설을 이용하는 사람들의 기본 개인 정보 데이터를 저장하고 있으며, 운동기구 단말기(300)로부터 해당 사용자의 운동처방 데이터를 수신하여 저장한다. 운동기구 관리서버(400)는 운동 시설 내의 서버로서, TCP-IP통신으로 유선또는 무선으로 운동기구 단말기(300)와 통신한다.The exercise apparatus management server 400 stores basic personal information data of people using exercise facilities and receives and stores exercise prescription data of the user from the exercise device terminal 300. [ The exercise equipment management server 400 is a server in the exercise facility and communicates with the exercise equipment terminal 300 by wired or wireless communication through TCP-IP communication.

각 슬레이브 모듈(110) 또는 마스터 모듈(210)은 RFID 테그를 구비하여, 사용자별로 사용초기에 운동기구 관리서버(400)에 등록되어 질 수 있으며, 운동기구 관리서버(400)는 이를 자동검지할 수 있다. Each slave module 110 or master module 210 may include an RFID tag and may be registered in the exercise device management server 400 at the beginning of use for each user and the exercise device management server 400 may automatically detect .

본 발명의 운동처방 시스템은 피트니스센터와 같은 운동시설 각각에 설치된 운동기구 관리서버(400)를 통합 관리하기 위한 통합 서버(미도시)를 구비하며, 통합 서버는 서비스 제공하는 자, 즉 운동처방 서비스 제공 업체 측에서 관리한다.The exercise prescription system of the present invention includes an integration server (not shown) for integrally managing the exercise apparatus management server 400 installed in each exercise facility such as a fitness center, and the integration server is a person who provides a service, It is managed by the provider side.

통합 서버(미도시)는 운동시설 각각에 설치된 운동기구 관리서버(400)를 통합 관리하기위한 서버로, 인터넷 망을 통해 운동기구 관리서버(400)와 연결된다.The integrated server (not shown) is a server for integrally managing the exercise apparatus management server 400 installed in each exercise facility, and is connected to the exercise apparatus management server 400 through the Internet network.

도 2는 도 1의 운동처방 시스템의 구성을 설명하기위한 설명도이다.Fig. 2 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the exercise prescription system of Fig. 1;

슬레이브 모듈(110)은 생체신호 검출부(120), 신호전처리부(140), A/D변환기(170), 슬레이브모듈 연산처리부(180), 슬레이브모듈 송수신부(190)를 구비한다. 슬레이브 모듈(110)에서 측정하는 파라미터는 심전도, 활동도, 체온 그리고 광용적맥파(PPG)를 측정한다. The slave module 110 includes a biological signal detection unit 120, a signal preprocessing unit 140, an A / D converter 170, a slave module operation processing unit 180, and a slave module transceiver unit 190. The parameters measured by the slave module 110 measure electrocardiogram, activity, body temperature, and optical pulse pressure (PPG).

생체신호 검출부(120)는 센서들을 이용하여 생체신호, 즉 심전도 신호, PPG 신호, 활동도신호, 체온신호 등을 검출하는 수단으로, 심전도 전극부(122), PPG 센서부(124), 활동도 센서부(126), 체온 센서부(128)를 포함한다.The bio-signal detector 120 is a means for detecting a bio-signal, that is, an electrocardiogram signal, a PPG signal, an activity signal, a body temperature signal and the like using sensors, and includes an electrocardiogram electrode unit 122, a PPG sensor unit 124, A sensor unit 126, and a body temperature sensor unit 128.

심전도 전극부(122)는 2개 이상의 심전도 전극을 구비하여, 심전도 신호를 검출한다. 슬레이브 모듈(110)에 심전도 전극을 2개 구비하여 심전도 신호를 검출할 수 있는데, 즉, 심전도 전극을 사용자의 양쪽 가슴에 부착함에 따라 운동 중 사용자의 리드I(Lead I) 심전도 신호를 검출한다. 여기서는 미도시되었지만, 경우에 따라서는, 상완에 장착된 마스터 모듈(210)에 심전도 전극을 1개 더 구비하고, 귀에 장착되는 이어폰부(미도시)에 심전도 전극을 1개 더 구비하여 리드II로 심전도 신호를 검출할 수 있다.The electrocardiogram electrode unit 122 includes two or more electrocardiogram electrodes, and detects an electrocardiogram signal. The slave module 110 is provided with two electrocardiograph electrodes to detect electrocardiogram signals. That is, when the electrocardiogram electrodes are attached to both chests of the user, the user's lead I electrocardiogram signal is detected during exercise. Although not shown here, in some cases, one ECG electrode is provided in the master module 210 mounted on the upper arm, and one ECG electrode is further provided in an earphone (not shown) The electrocardiogram signal can be detected.

PPG 센서부(124)는 발광부와 수광부를 구비하여, PPG 신호를 검출한다.The PPG sensor unit 124 includes a light emitting unit and a light receiving unit, and detects the PPG signal.

활동도 센서부(126)는 가속도 센서를 구비하여 움직임에 따른 활동도를 검출한다. 가속도 센서로 3축 가속도 센서를 사용할 수 있으며, 그럼에 의해 움직임에 따른 3축 가속도 신호를 검출하여 활동도를 측정할 수 있다.The activity level sensor unit 126 includes an acceleration sensor to detect the activity level according to the movement. The 3-axis acceleration sensor can be used as the acceleration sensor, so that the activity can be measured by detecting the 3-axis acceleration signal according to the movement.

체온 센서부(128)는 피부와 접촉가능한 부분에 위치하여 체온을 검출한다.The body temperature sensor 128 is located at a portion where it can contact the skin and detects the body temperature.

신호전처리부(140)는 상기 생체신호 검출부(120)로부터 검출된 생체신호, 즉 심전도 신호, PPG 신호, 활동도신호 등을 증폭하고 잡음을 제거하는 등 전처리하는 수단으로, 심전도 전처리부(142), PPG 전처리부(144), 활동도 전처리부(146), 체온 전처리부(148)를 포함한다.The signal preprocessing unit 140 preprocesses the electrocardiogram preprocessor 142 by amplifying the bio-signals detected from the bio-signal detector 120, that is, the electrocardiogram signal, the PPG signal, the activity signal, A PPG preprocessor 144, an activity preprocessor 146, and a body temperature preprocessor 148.

심전도 전처리부(142)는 심전도 전극들에서 검출된 심전도 신호를 증폭하고 잡음을 제거한다. The electrocardiogram preprocessing unit 142 amplifies the electrocardiogram signal detected from the electrocardiogram electrodes and removes noise.

PPG 전처리부(144)는 PPG 센서부(124)에서 검출된 PPG 신호를 증폭하고 잡음을 제거한다. The PPG preprocessing unit 144 amplifies the PPG signal detected by the PPG sensor unit 124 and removes noise.

활동도 전처리부(146)는 활동도 센서부(126)에서 검출된 활동도 신호를 증폭하고 잡음을 제거한다. The activity pre-processor 146 amplifies the activity signal detected by the activity sensor unit 126 and removes noise.

체온 전처리부(148)는 체온 센서부(128)에서 검출된 체온 신호를 증폭 등의 전처리를 한다. The body temperature pre-processing unit 148 preprocesses the body temperature signal detected by the body temperature sensor unit 128, such as amplification.

A/D변환기(170)는 신호전처리부(140)의 출력신호를 디지탈신호로 변환한다.The A / D converter 170 converts the output signal of the signal preprocessing unit 140 into a digital signal.

슬레이브모듈 연산처리부(180)는 A/D변환기(170)의 출력신호를 슬레이브모듈 송수신부(190)에서 송신하기위한 신호로 변환한다. 슬레이브모듈 송수신부(190)로부터 운동기구 단말기(300)의 요청을 수신하며, 수신된 요청에 따라 사용자 ID 등 사용자 정보를 슬레이브모듈 송수신부(190)를 통해 운동기구 단말기(300)로 전송한다. 경우에따라서, 슬레이브모듈 연산처리부(180)는 생략되어질 수 있다.The slave module operation processing unit 180 converts the output signal of the A / D converter 170 into a signal to be transmitted by the slave module sending / receiving unit 190. Receives the request of the exercise device 300 from the slave module transceiver 190 and transmits the user information such as the user ID to the exercise device 300 through the slave module transceiver 190 according to the received request. In some cases, the slave module operation processing unit 180 may be omitted.

슬레이브모듈 송수신부(190)는 슬레이브모듈 연산처리부(180)의 출력신호를 운동기구 단말기(300)로 전송한다.The slave module transceiver 190 transmits the output signal of the slave module operation processor 180 to the exercise device 300.

미도시되었지만, 슬레이브 모듈(110)은 슬레이브모듈 메모리부를 더 구비할 수 있다. 슬레이브모듈 메모리부(미도시)는 사용자 ID등 사용자 기본정보를 저장하고 있으며, 운동기구 단말기(300)의 요청에 따라 사용자 ID를 슬레이브모듈 송수신부(190)를 통해 운동기구 단말기(300)로 전송한다.Although not shown, the slave module 110 may further include a slave module memory unit. The slave module memory unit (not shown) stores user basic information such as a user ID and transmits the user ID to the exercise device 300 through the slave module sending / receiving unit 190 at the request of the exercise device terminal 300 do.

본 발명에서 A/D변환기(170), 슬레이브모듈 연산처리부(180), 슬레이브모듈 송수신부(190)는 슬레이브모듈 데이터 수집부로서, 경우에 따라서는 하나의 데이터 수집 칩으로 이루어질 수 있다.In the present invention, the A / D converter 170, the slave module operation processing unit 180, and the slave module transmitting and receiving unit 190 are slave module data collecting units, and may be a single data collecting chip in some cases.

마스터 모듈(210)은 음원 연결부(220), MP3(230), 휴대폰 헨즈프리부(240), 메모리카드(250), 마스터모듈 송수신부(290), 마스터모듈 설정부(280)를 구비한다.The master module 210 includes a sound source connection unit 220, an MP3 230, a cellular phone hand unit 240, a memory card 250, a master module transceiver unit 290, and a master module setting unit 280.

음원 연결부(220)는 운동기구(310)의 옆에 장착되어 있는 TV의 음원 또는 운동기구 단말기(300)로부터 마스터모듈 송수신부(290)를 통해 수신되는 음원을 출력한다. 음원 연결부(220)는 스피커 또는 헤드셋을 통해 음원을 출력한다.The sound source connection unit 220 outputs a sound source received through the master module transmission / reception unit 290 from the sound source or the exercise device terminal 300 of the TV mounted on the side of the exercise device 310. The sound source connection unit 220 outputs a sound source through a speaker or a headset.

MP3(230)는 일반 MP3 장치를 내장하고 있어, 사용자가 운동중에 스피커, 헤드셋 등을 통해 음원을 들을 수 있다.The MP3 230 has a built-in MP3 player, so that the user can listen to the sound through a speaker, a headset, or the like while exercising.

휴대폰 헨즈프리부(240)는 휴대폰 헨즈프리 장치를 내장하고 있어, 사용자가 운동중에 마이크가 장착된 헤드셋 등을 통해 의사소통을 할수 있다.The handset free part 240 of the mobile phone incorporates a handset free device so that the user can communicate through a headset or the like equipped with a microphone while exercising.

메모리카드(250)는 개인 기본 정보를 저장하고 있으며, 사용자가 운동중 듣는 음원 중 저장하고 싶은 음원 등을 저장할 수 있다. 미도시되었지만, 경우에 따라서는 슬레이브 모듈(110)에서 검출된 생체신호를 무선 수신하여 저장할 수 있다. 메모리카드(250)의 데이터는 경우에 따라서 출력포트(미도시)를 통해 컴퓨터 등에 저장할 수 있다.The memory card 250 stores personal basic information, and can store sound sources and the like that the user wants to store among the sound sources heard during the workout. However, in some cases, the biological signal detected by the slave module 110 may be wirelessly received and stored. Data of the memory card 250 may be stored in a computer or the like through an output port (not shown), as the case may be.

마스터모듈 수신부(290)는 운동기구 단말기(300)로부터 TV의 음원 또는 운동기구 단말기(300)에서 생성된 음원을 수신하며, 수신된 음원을 음원 연결부(220)로 전송한다. 또한, 메모리카드(250)로부터의 정보, 즉 개인 기본 정보 등을 수신하여, 운동기구 단말기(300) 또는 인접한 컴퓨터로 전송한다.The master module receiving unit 290 receives the sound source of the TV or the sound generator terminal 300 from the exercise device 300 and transmits the received sound source to the sound source connection unit 220. Also, information from the memory card 250, that is, personal basic information, is received and transmitted to the exercise device terminal 300 or an adjacent computer.

미도시되었지만, 마스터모듈 연산처리부를 마스터모듈 수신부(290)의 앞단에 더 구비할 수 있으며, 마스터모듈 연산처리부와 마스터모듈 수신부(290)는 하나의 데이터 수집 칩으로 이루어질 수 있다.The master module operation processing unit and the master module receiving unit 290 may be formed of a single data acquisition chip.

마스터모듈 설정부(280)는 음원 연결모드, MP3모드, 휴대폰 헨즈프리부모드, 메모리 모드 등을 설정한다.The master module setting unit 280 sets a sound source connection mode, an MP3 mode, a cellular phone hand-free mode, a memory mode, and the like.

운동기구 단말기(300)는 운동기구 송수신부(310), 운동기구 연산처리부(320), 운동기구 설정부(330), 운동기구 메모리부(340), 운동기구 출력부(350), TV포트(360), 운동기구 제어부(370) 등을 포함한다.The exercise device terminal 300 includes a fitness device transmission / reception unit 310, a fitness device calculation unit 320, a fitness device setting unit 330, a fitness device memory unit 340, a fitness device output unit 350, 360, a exercise device control unit 370, and the like.

운동기구 송수신부(310)는 슬레이브모듈 송수신부(190), 마스터모듈 송수신부(290)로부터 수신된 신호를 운동기구 연산처리부(320)로 전송하며, 운동기구 연산처리부(320)에서 출력된 ID 요청신호를 슬레이브모듈 송수신부(190)로 전송하며, 알람신호 등을 마스터모듈 송수신부(290)로 전송한다.The exercise apparatus transmission and reception unit 310 transmits signals received from the slave module transmission and reception unit 190 and the master module transmission and reception unit 290 to the exercise apparatus operation processing unit 320, Transmits a request signal to the slave module transceiver 190, and transmits an alarm signal or the like to the master module transceiver 290.

운동기구 연산처리부(320)는 슬레이브모듈 송수신부(190)로부터 운동기구 송수신부(310)를 통해 사용자 ID를 전달받으면, 운동기구 관리서버(400)에게 해당 사용자에 대한 지난 운동정보와 개인 기본 정보 및 기초 체력정보를 요청하고, 이들 정보를 바탕으로 초기 운동처방을 내린다. 또한, 지난 운동정보와 최초 개인 기본정보 및 기초 체력 정보를 통한 운동처방뿐만 아니라 슬레이브모듈 송수신부(190)로부터 운동기구 송수신부(310)를 통해 수신된 실시간으로 계측되는 생체 정보들을 바탕으로 운동 중 생체의 정보가 어떻게 변화하는지를 모니터링하고, 이를 실시간으로 운동처방에 반영하여 운동처방을 내린다. 이렇게 얻어진 운동처방을 근거로 운동기구 제어신호를 생성하여 운동기구 제어부(370)으로 전송하여 운동기구(310)의 제어가 이루어지게 한다.When receiving the user ID from the slave module transmission / reception unit 190 through the exercise device transmission / reception unit 310, the exercise device operation processor 320 notifies the exercise device management server 400 of past exercise information and personal basic information And basic physical strength information, and makes an initial exercise prescription based on the information. In addition to the exercise information based on the past exercise information, the initial individual basic information, and the basic fitness information, the exercise information may be stored on the basis of the biometric information measured in real time received from the slave module transceiver 190 through the exercise apparatus transmission / It monitors how the information of the living body changes, and reflects the information in the exercise prescription in real time to make exercise prescription. Based on the exercise prescription thus obtained, the exercise apparatus control signal is generated and transmitted to the exercise apparatus control unit 370 so that the exercise apparatus 310 is controlled.

운동기구 설정부(330)는 운동기구 온오프(ON/OFF), 운동기구 사용시간, 운동기구 사용모드 등을 수동 설정할 수 있다.The exercise device setting unit 330 can manually set the exercise device ON / OFF, the exercise device use time, the exercise device use mode, and the like.

운동기구 메모리부(340)는 사용자 ID, 사용자의 생체정보, 운동처방을 임시 저장하며, 운동기구 사용중 또는 종료후에 운동기구 관리서버(400)로 전송한다.The exercise device memory 340 temporarily stores the user ID, the user's biometric information, and the exercise prescription, and transmits it to the exercise device management server 400 during or after the exercise device is in use.

운동기구 출력부(350)는 운동기구 연산처리부(320)의 출력신호를 출력한다. 즉, 사용자의 현재 운동처방, 사용자의 생체신호 및 건강상태 등등을 출력한다.The exercise apparatus output unit 350 outputs the output signal of the exercise apparatus operation processing unit 320. [ That is, it outputs the prescription of the current exercise of the user, the bio-signal of the user, the health state, and the like.

TV포트(360)는 운동기구(310)의 옆에 장착되어 있는 TV의 음원포트와 연결되어, TV의 음원을 운동기구 송수신부(310)를 통해 마스터 모듈(210)로 전송된다.The TV port 360 is connected to the sound source port of the TV mounted on the side of the exercise device 310 and is transmitted to the master module 210 through the exercise device transmission / reception unit 310.

운동기구 제어부(370)는 운동기구 연산처리부(320)로부터의 운동기구 제어신호에따라 운동기구(310)를 제어한다.The exercise apparatus control unit 370 controls the exercise apparatus 310 in accordance with the exercise apparatus control signal from the exercise apparatus calculation processing unit 320. [

운동기구 관리서버(400)는 운동 시설 내의 서버로서, 운동 시설을 이용하는 사람들의 기본 개인 정보 데이터를 저장하고 있으며, 운동기구 단말기(300)로부터 해당 사용자의 운동처방 데이터를 수신하여 저장하며, 운동기구 단말기(300)의 데이터 요청시 요청된 데이터를 운동기구 단말기(300)로 전송한다.The exercise equipment management server 400 stores basic personal information data of people using exercise facilities as a server in the exercise facility and receives and stores exercise prescription data of the user from the exercise equipment terminal 300, And sends the data requested by the terminal 300 to the exerciser terminal 300 when the data is requested.

운동기구 단말기(300)는 운동기구 출력포트(395)를 통해 운동기구 관리서버(400)와 데이터 통신할 수 있다.
The exercise device terminal 300 may be in data communication with the exercise device management server 400 through the exercise device output port 395.

다음은 본 발명에서 개인별 VO2max를 추정하는 방법에 대해서 설명한다. Next, a method for estimating VO2max by individual in the present invention will be described.

기본적으로 VO2max를 추정하기 위해서는, 사용자들의 특정 운동 부하검사(수정된 발케 프로토콜: Modified Balke Protocol) 수행을 통해 확인된 환기역치를 바탕으로 환기역치까지 도달한 시간(분)와 그 때의 개인별 심박수(HR)를 바탕으로 먼저 개인별 VO2(산소소비율)를 추정하고, 그 후 신체정보, 추정된 VO2, 시간, 심박수를 통해 개인별 VO2max를 추정한다. 남자와 여자로 구별되어 추정되며 추정된 VO2max를 바탕으로 해당 운동강도를 결정한다. Basically, in order to estimate VO2max, the time (minute) required to reach the ventilation threshold based on the ventilation threshold determined by the user's specific exercise test (Modified Balke Protocol), and the individual heart rate HR), and then estimates individual VO2max by body information, estimated VO2, time, and heart rate. It is estimated to be discriminated between male and female, and the exercise intensity is determined based on the estimated VO2max.

도 3은 본 발명에서 VO2max를 추정하기 위한 흐름도이다.3 is a flowchart for estimating VO2max in the present invention.

수정된 발케 프로토콜 검사를 수행하되(S220), 강도를 증가하면서 수행하여(S230), 환기역치 인지를 확인하며(S240), 환기역치가 아닌경우, 환기역치를 찾을 때까지 계속한다.The modified Balke protocol test is performed (S220), the intensity is increased (S230), the ventilation threshold value is checked (S240), and if the ventilation threshold is not set, the ventilation threshold value is found.

환기역치인 경우, 환기역치까지 도달한 시간(분)과 그 때의 개인별 심박수(HR)를 획득한다(S250).In the case of the ventilation threshold value, the time (minute) at which the ventilation threshold is reached and the individual heart rate HR at that time are obtained (S250).

환기역치까지 도달한 시간(분)과 그 때의 개인별 심박수(HR)를 바탕으로 먼저 개인별 VO2를 추정한다(S260).Based on the time (minutes) to reach the ventilation threshold and the individual heart rate (HR) at that time, the individual VO2 is estimated first (S260).

그 후 신체정보, 추정된 VO2, 시간, 심박수를 통해 개인별 VO2max를 추정한다. 이때, 남자와 여자로 구별되어 추정되며 추정된 VO2max를 바탕으로 해당 운동강도를 결정한다. Then VO2max is estimated by body information, estimated VO2, time, and heart rate. At this time, it is estimated to be discriminated between male and female, and the exercise intensity is determined based on the estimated VO2max.

즉, VO2max를 추정하기 위해서는 먼저 사용자의 운동능력 측청 테스트가 수행되어야 한다. VO2max를 추정하기 위해서는 VO2값과 VO2max까지 변화하는 슬로프(Slope)를 필요로 하게 된다. 환기역치를 발생하는 지점을 획득하기 위해서는 수정된 발케 프로토콜로 트레드밀에서 테스트를 받아야 한다. 개인의 운동 능력에 따라 환기역치에 도달했을 때의 도달 시간(분)과 그리고 그 때의 사용자 심박수(HR)을 이용하여 개인의 운동 능력이 고려된 VO2를 추정할 수 있게 된다. That is, in order to estimate VO2max, a user's exercise ability test should be performed first. In order to estimate VO2max, a VO2 value and a slope varying to VO2max are required. In order to obtain the point at which ventilation thresholds are generated, a modified Balcke protocol must be tested on the treadmill. It is possible to estimate the VO2 in which the exercise capacity of the individual is taken into consideration by using the reaching time (minute) when the ventilation threshold is reached according to the exercise ability of the individual, and the user's heart rate (HR)

VO2 추정식은 남녀로 구분되고 식은 수학식 1과 같다The VO2 estimation equation is divided into male and female, and the equation is as shown in Equation 1

Figure 112012041461856-pat00007
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여기서, HR은 환기역치에 도달했을 때의 사용자 심박수이며, time은 환기역치에 도달했을 때의 도달 시간(분)이다.Here, HR is the user's heart rate when the ventilation threshold is reached, and time is the time (minutes) when the ventilation threshold is reached.

VO2max를 추정하기 위해서는 개인별로 추정된 VO2와 VO2를 구하기 위해 쓰였던 환기역치까지 도달 시간(분)과 그때의 심박수가 다시 사용된다. 그리고 이 파라미터에 개인별 신체정보를 추가하여 다시 VO2max를 추정함으로써 정확성을 높이고, 개인 운동 능력 및 개인생체 정보에 최적화된 비침습, 비간섭적 추정방법을 제공한다. VO2max 추정식은 남녀로 구분되며 수학식2와 같다. VO2max 추정식에 사용되는 파라미터는 남녀가 다르며, 남녀간의 생활 습관이나 근육비율 및 지방비율이 동성(同姓)에 비해 상대적으로 차이가 많이 나기 때문에 적용되는 파라미터가 달라지게 된다.To estimate the VO2max, the reaching time (minutes) to the ventilation threshold, which was used to estimate the individual VO2 and VO2, and the heart rate at that time are used again. In addition, we provide non-invasive and non-invasive estimation methods optimized for personal exercise ability and personal biometric information by adding individual body information to this parameter to estimate VO2max again to improve accuracy. The VO2max estimation equation is classified into male and female, and is expressed by Equation (2). The parameter used in the VO2max estimation equation is different for men and women, and the parameters applied vary because lifestyle, muscle, and fat ratios between men and women are relatively different from those of the same sex.

Figure 112012041461856-pat00008
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여기서, bodyfat_mass는 체지방양(kg)을 의미하고, age는 나이, waist는 허리둘레 크기, SBP(mmHg)는 systolic Blood Pressure으로 수축기혈압, VO2.rest(ml/kg/min)은 안정상태에서의 VO2 값을 의미한다. var.time(min)은 운동시작부터 환기역치 시점까지 시간변화량(분)을 의미하고, time.VT(min)은 환기역치에 도달했을 때의 시간(분)을 의미한다. Obesity는 비만을 나타내며, 수학식 3에 의해 구하여진다. Systolic blood pressure, systolic blood pressure, and VO2.rest (ml / kg / min) were measured in the steady state, and body fat mass was expressed as body fat mass in kg, age in waist, waist circumference in SBP VO2 < / RTI > var.time (min) means time change (minute) from the start of exercise to ventilation threshold, and time.VT (min) means time (minute) when ventilation threshold is reached. Obesity represents obesity and is obtained by Equation (3).

Figure 112012041461856-pat00009
Figure 112012041461856-pat00009

여기서, Weight는 몸무게이고, height는 키이고, ideal.weight는 남자의 경우, (height - 100)x0.92 이고, 여자의 경우에는 (height - 100)x0.86 이다.Here, weight is weight, height is height, ideal.weight is (height - 100) x0.92 for man and (height - 100) x0.86 for woman.

slope.VO2는 운동시작부터 환기역치 도달시까지의 시간에 대한 VO2값이 변화하는 값에 대한 기울기를 의미한다.
slope.VO2 is the slope of the value of VO2 change over time from the start of exercise to the ventilation threshold.

다음은 바이오피드백을 위한 파라미터와 기준에 대해서 설명한다.The following describes the parameters and criteria for biofeedback.

첫번째로 심박수(HR)에 대해 설명한다.First, the heart rate (HR) is described.

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 4와 같다.Based on the HR information measured in real time during the exercise, the target HR range is set during the exercise, and if HR higher than the target heart rate range is maintained once for one minute, the exercise is performed one step lower than the temporarily prescribed exercise intensity And is automatically controlled so that safe exercise can be continued by resetting the exercise intensity to one level higher than the prescribed exercise intensity when HR lower than the target heart rate area is maintained for 3 minutes. If the prescribed exercise is not suitable for the user for 2 weeks and the exercise prescription change due to HR is performed more than 3 times higher than the target heart rate area, the exercise level is automatically reset so that the prescription exercise regimen can be performed. The target heart rate area is divided into the disease group and the normal group, and the exercise prescription interval is expressed by Equation (4).

Figure 112012041461856-pat00010
Figure 112012041461856-pat00010

여기서, maxHR는 최대 심박수이며, restHR는 안정시 심박수이다.Where maxHR is the maximum heart rate, and restHR is the resting heart rate.

두번째로 심박변이도(HRV)에 대해 설명한다.Second, heart rate variability (HRV) is explained.

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.The LF / HF ratio, which is calculated as the ratio of high frequency (HF) and low frequency (LF) regions obtained through the power spectrum density (HRD) (1.5-2) more than three times in a state that is twice or more than the stable range (1.5 ~ 2), it is automatically reset to a lower intensity than the prescription exercise regimen. Since the activation of the LF region is accelerated at the beginning of the movement and the LF / HF ratio can have a value much larger than the stable range, the out-of-range count is excluded at the beginning of the exercise. The count will start from 50% of the prescribed exercise.

다음은 세번째로 QT간격(QT interval)에 대해서 설명한다.The following describes the QT interval (QT interval) for the third time.

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.The QT interval at rest is measured and set as the reference value. If abnormal abnormal sudden increase occurs more than 3 times within 2 weeks rather than increase due to exercise through real-time monitoring during exercise, it is automatically reset to lower intensity than prescribed exercise regimen. The Q wave interval was calculated at the point where the QRS wave starts and the T wave ends at the end of the T wave.

도 4는 본 발명에서 질환군과 정상군을 분리하여 운동처방을 결정하는 흐름도의 일예이다.FIG. 4 is an example of a flowchart for determining exercise prescription by separating a disease group and a normal group according to the present invention.

피트니스 센터환경에서 맞춤형 운동처방을 전달받고, 운동을 시작하게 되면(S310), 사용자단말기(100)로부터 사용자의 심전도, PPG, 활동도, 체온의 생체정보를 검출하고 검출된 생체정보를 운동기구단말기(300)로 전달 한다(S320). Upon receiving the customized exercise prescription in the fitness center environment and starting the exercise (S310), the user's terminal 100 detects the biometric information of the user's electrocardiogram, PPG, activity level, body temperature, (S320).

운동기구 관리서버(400) 또는 통합서버(미도시)에 기저장되어 있는 사용자의 정보를 수신하여 사용자가 정상군 카테고리에 속하는지, 아니면 질환군의 카테고리에 속하는지 판단한다(S330). 사용자에 따라 개인별로 미리 설문 조사 및 기초체력 정보, 개인정보를 바탕으로 질환여부를 적용하여 정상군과 질환군의 카테고리로 나누어져 운동기구 관리서버(400) 또는 통합서버(미도시)에 기 저장되어 있다.The information on the user stored in the exercise equipment management server 400 or the integrated server (not shown) is received and it is determined whether the user belongs to the normal group category or the disease group category (S330). Based on the questionnaire survey, basic physical information, and personal information in advance according to the user, it is divided into categories of the normal group and the disease group by applying the disease diagnosis or the like, and stored in the exercise apparatus management server 400 or the integrated server (not shown) .

사용자가 정상군이라면, 사용자의 HRR(heart rate reserve, 여유심박수)를 구하여, 사용자의 HR이 수학식 4의 정상군의 최대운동강도와 비교하여, 사용자의 HRR이 1분이상 HRR의 85%보다 크다면(S360) 운동강도를 감소시키고(S370), 사용자의 HRR이 수학식 4의 정상군의 최소운동강도와 비교하여, 사용자의 HR이 3분이상 HRR의 60%보다 작다면(S380) 운동강도를 증가시킨다(S390).If the user is a normal group, HRR (heart rate reserve) of the user is obtained, and the HR of the user is compared with the maximum exercise intensity of the normal group of Equation (4) If the HRR of the user is less than 60% of the HRR for 3 minutes or more (S380) as compared with the minimum exercise intensity of the normal group of the equation (4) in step S360, The intensity is increased (S390).

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(S410), 운동강도를 재조정한다(S420). In addition, if the LF / HF ratio obtained through the frequency analysis of HRV is greater than or less than 4 (S400), it is judged whether the LF / HF ratio is greater than 4 or less than 1, , And if it is more than three times (S410), the exercise intensity is readjusted (S420).

또한, 심전도의 QT interval 이 비정상적인 급작스런 증가가 있었는지를 판단하여, 있었다면(S430), QT interval 의 비정상적인 급작스런 증가가 2주에 3회 이상 인가를 판단하여, 3회 이상이라면(S440), 운동강도를 재조정한다(S450). If it is determined that there is an abnormal sudden increase in the QT interval of the electrocardiogram (S430), it is determined that the abnormal sudden increase in the QT interval is three or more times in two weeks. If the QT interval is three times or more (S440) (S450).

사용자가 질환군이라면, 사용자의 HRR를 구하여, 사용자의 HRR이 수학식 4의 질환군의 최대운동강도와 비교하여, 사용자의 HR이 1분이상 HRR의 75%보다 크다면(S460) 운동강도를 감소시키고(S470), 사용자의 HRR이 수학식 4의 질환군의 최소운동강도와 비교하여, 사용자의 HR이 3분이상 HRR의 50%보다 작다면(S480) 운동강도를 증가시킨다(S490).If the user is a disease group, the HRR of the user is obtained. If the HRR of the user is greater than the maximum exercise intensity of the disease group of Equation (4) and the user's HR is greater than 1 minute and greater than 75% of the HRR (S460) (S470). If the user's HRR is less than 50% of the HRR for 3 minutes or more (S480), the user's HR is increased compared to the minimum exercise intensity of the disease group of Equation (4) (S490).

또한, HRV의 주파수 분석을 통해 얻어진 LF/HF ratio가 4보다크거나 1보다 작다면(S500), LF/HF ratio가 4보다크거나 1보다 작은 상황이 2주에 3회 이상 인가를 판단하여, 3회 이상이라면(S510), 운동강도를 재조정한다(S520). In addition, if the LF / HF ratio obtained through the frequency analysis of HRV is greater than or less than 4 (S500), it is judged whether the LF / HF ratio is greater than 4 or less than 1, , And if it is three times or more (S510), the exercise intensity is readjusted (S520).

또한, 심전도의 QT interval 이 비정상적인 급작스런 증가가 있었는지를 판단하여, 있었다면(S530), QT interval 의 비정상적인 급작스런 증가가 2주에 3회 이상 인가를 판단하여, 3회 이상이라면(S540), 운동강도를 재조정한다(S550). If it is determined that there is an abnormal sudden increase in the QT interval of the electrocardiogram (S530), it is determined whether the abnormal sudden increase in the QT interval is three or more times in two weeks. If the QT interval is three times or more (S540) (S550).

여기서, HRR는 최대심박수에서 평상시 심박수(안정시 심박수)를 뺀 것이다.Here, HRR is the maximum heart rate minus the normal heart rate (resting heart rate).

도 4를 부연설명하면, 피트니스 센터환경에서 맞춤형 운동처방을 전달받고, 운동을 시작하게 되면 사용자단말기(100)를 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. 4, when a customized exercise prescription is received in the fitness center environment and the exercise is started, the biometric information is transmitted to the exerciser terminal 300 through the user terminal 100. FIG. First, based on questionnaires, basic physical information, and personal information, individuals are divided into normal and disease groups by applying disease or not. In the normal group, the exercise intensity is readjusted when it deviates from the target heart rate range, and the necessity of re-adjustment of exercise intensity is determined according to the state of LF / HF ratio (ratio of activity of sympathetic nervous system and parasympathetic nervous system) obtained through PSD analysis of HRV . QT interval likewise performs exercise intensity readjustment if there is a sudden change (especially increase) relative to the steady state value. The two-week recalibration standard is basically performed every two weeks to check for changes in the individual programs since the exercise program, which is provided to the user, is updated every two weeks and consists of a total of 24-week programs.

도 5는 도 2의 운동기구 단말기에서의 운동처방을 결정하는 흐름도의 일예이다.Fig. 5 is an example of a flowchart for determining exercise prescription in the exercise device terminal of Fig. 2;

기초정보 수신단계로, 운동기구 단말기(300)의 운동기구 연산처리부(320)는 운동기구 관리서버(400)에게 해당 사용자에 대한 지난 운동정보와 개인 기본 정보 및 기초 체력정보를 요청하고, 운동기구 관리서버(400)로부터 이들 데이터를 수신한다(S110). In the basic information receiving step, the exercise apparatus calculation processor 320 of the exercise apparatus terminal 300 requests past exercise information, personal basic information, and basic fitness information for the user to the exercise apparatus management server 400, And receives these data from the management server 400 (S110).

여기서 기본 개인정보로, 신장, 체중, BMI, 수축기 혈압(mmHg), 확장기 혈압(mmHg), 안정시 심박수(Rest HR), 최대 심박수(Max HR) 등이 있다. 또한, 기초 체력 측정정보로, 민첩성(Side Step), 민첩성(근육반응), 민첩성(신경반응), 근 지구력, 순발력(ms), 평형성, 유연성(Cm), 근력 등이 있다. 이 정보는 피트니스 센터에 최초 방문 시 처음 측정하게 된다. 현재의 개인의 상태를 확인할 수 있는 파라미터들로, 24주 운동처방이 완료된 후 다시 재측정하여 다시 운동처방 군(群) 및 VO2max 단계를 재설정하는데 필요한 요소로 활용된다.The basic personal information includes height, weight, BMI, systolic blood pressure (mmHg), diastolic blood pressure (mmHg), resting heart rate (Rest HR), and maximum heart rate (Max HR). In addition, basic physical strength measurement information includes side step, agility (muscle response), agility (neural response), muscle endurance, instantaneous power (ms), balance, flexibility (Cm) and muscle strength. This information will be measured at the first visit to the fitness center. These are parameters that can be used to confirm the status of the current individual and are used as an element to reset the exercise prescription group (group) and VO2max step again after the 24th week exercise prescription is completed.

초기 운동처방단계로, 슬레이브 모듈로부터 수신된 심전도신호, PPG신호 등으로 부터 심혈관계 정보를 나타내는 심박수(HR), 심박변이도(HRV)와, 기초정보 수신단계에 수신된 기본개인정보, 기초체력측정정보를 바탕으로 VO2max를 추정하고, 추정된 VO2max로부터 초기 운동처방을 결정한다(S120).(HR) and heart rate variability (HRV) representing cardiovascular information from the electrocardiogram signal and the PPG signal received from the slave module, basic personal information received in the basic information receiving step, basic physical strength measurement Estimates VO2max based on the information, and determines an initial exercise prescription from the estimated VO2max (S120).

기구제어단계로, 운동처방에 따라 운동기구의 기구제어신호를 생성하여, 운동기구를 제어한다(S130).In the instrument control step, an instrument control signal of the exercise instrument is generated according to the exercise prescription, and the exercise instrument is controlled (S130).

운동처방변경여부 판단단계로, 슬레이브 모듈(110)로부터 수신된 생체신호, 즉 심전도, PPG, 체온등으로부터 심박수(HR), 심박변이도(HRV), QT간격(QTinterval(QTc)), 체온 등의 신호를 운동기구 메모리부(340)에 저장된 기준범위 신호와 비교하여 운동처방을 변경할 것인지 여부를 결정한다(S140). (HR), heart rate variability (HRV), QT interval (QTc), and body temperature from the bio-signals received from the slave module 110, i.e., electrocardiogram, PPG, body temperature, The signal is compared with the reference range signal stored in the exercise device memory unit 340 to determine whether to change the exercise prescription (S140).

즉, 운동처방변경 여부는 자동적으로 이루어지는데, 이는 현재 실시간 계측되고 있는 생체 파라미터를 바탕으로 판단하게 된다. 현재 계측되고 있는 심전도로부터 심박 정보와 심박변이도에서 자율신경계의 변화를 알 수 있는 주파수 분석을 실시간으로 평가하여 현재 주어진 운동 처방을 제대로 수행할 수 있는지를 지속적으로 실시간 모니터링하게 된다. 자율신경계의 주로 활성화된 주파수 영역의 PSD(power spectrum density) 수치에 따라 현재 운동자의 피로도를 분석하고 심전도의 QT interval/QTc를 계산하여 이를 바탕으로 현재 운동처방을 지속할 것인지, 변경할 것인지, 멈출 것인지를 판단하게 된다. 이때 운동기구 메모리부(340)에는 질환별, 연령별, 성별에 대하여 VO2max 값을 얻어, 이를 바탕으로 생체 신호 표준화 작업을 행하여, 각 생체신호에 대한 기준범위가 기저장되어 있다.That is, whether or not the exercise prescription is changed is automatically performed, and it is determined based on the living body parameters currently being measured in real time. From the currently measured electrocardiogram, the frequency analysis of the autonomic nervous system changes in heart rate information and heart rate variability is evaluated in real time, and it is continuously monitored in real time whether the present exercise prescription can be properly performed. Based on the power spectrum density (PSD) of the autonomic nervous system in the active frequency region, we analyze the fatigue of the current exerciser and calculate the QT interval / QTc of the electrocardiogram to determine whether to continue, change, . At this time, VO2max values are obtained for each disease, age, and sex in the exercise device memory unit 340, and a reference range for each bio-signal is stored based on the obtained VO2max.

운동처방 재설정단계로, 운동처방변경여부 판단단계에서 운동처방을 변경한다고 판정되면, 운동처방을 재설정하고, 기구제어단계로 되돌아 간다(S150). If it is determined that the exercise prescription is to be changed in the exercise prescription re-establishing step (step S150), the exercise prescription is reset and the apparatus control step is returned to step S150.

유산소 운동일 경우, 기초정보(신장, 체중, BMI, 혈압, HR, Max HR 등)와, VO2max(기구측정치, 추후측정치로 대체), 운동량(Kcal), 기초체력정보 활용(민첩성, 근지구력, 순발력, 평형성, 유연성, 근력) 을 통하여

Figure 112012041461856-pat00011
점수화(기본 개인 정보만으로 얻는 정보에 대한 운동능력평가에서 보정값으로 역할)를 구하여 운동량, 즉운동처방을 결정한다. 즉, 유산소 운동에서의 운동처방은, 최초 피트니스센터 방문으로 얻은 두 가지 정보, 즉, 개인 기본정보와 기초체력 정보를 바탕으로 운동처방 군(群)이 나눠지게 되고, 그 분류는 다시 개인의 VO2max값에 따라 운동처방이 24주 프로그램으로 사용자에게 제공될 수 있다. In case of aerobic exercise, basic information (height, weight, BMI, blood pressure, HR, Max HR), VO2max (substitute measurement value, Elasticity, muscle strength)
Figure 112012041461856-pat00011
The scoring (acting as a correction value in the exercise ability evaluation of the information obtained by only the basic personal information) is determined to determine the exercise amount, that is, the exercise prescription. In other words, the exercise prescription in the aerobic exercise is divided into the exercise prescription group (group) based on the two pieces of information obtained from the first visit to the fitness center, that is, the personal basic information and the basic fitness information, Depending on the value, the exercise prescription can be provided to the user in a 24-week program.

다시말해, 운동처방은 개인 기본정보와 기초 체력정보를 통해 운동처방 군을 분류하고 다시 그 분류에서 VO2max에 의해 운동 프로토콜이 제시되는 방식으로 제공된다. VO2max값을 심혈관계의 정보로 1차적인 추정이 이루어진 후 2차적으로 상관성이 높은 개인 기초정보들을 선별하여 적용함으로써 에러율을 낮추는 방법으로 VO2max를 추정하게 된다. In other words, the exercise prescription is classified as a group of exercise prescription through personal basic information and basic fitness information, and is provided in a manner in which the exercise protocol is presented by VO2max in the classification. The VO2max value is firstly estimated using cardiovascular information, and then VO2max is estimated by lowering the error rate by selectively applying highly correlated personal basic information.

무산소운동의 운동처방의 경우, 횟수, 중량, 세트 수 조합으로 운동처방을 결정한다.In the case of exercise prescription for anaerobic exercise, exercise prescription is decided by combination of number of times, weight, and number of sets.

즉, 무산소운동의 운동처방의 경우, 최초 방문 시 10RM 테스트를 통해 1RM을 추정하며, 1RM(repetition maximum test) 값을 추정함으로써 운동자의 근력 운동능력을 판단하고 이에 맞게 횟수, 중량, 세트 수를 제공하게 된다. 1회 최대 반복량(1RM) 추정식은 가장 오차가 적다고 알려진 Wathan의 수학식 5를 통해 1차적으로 추정한다.In other words, in the case of exercise prescription for anaerobic exercise, 1RM is estimated through 10RM test at the first visit, and the repetition maximum test value is estimated to determine the exercise ability of the exerciser and the number of times, weight, . The one-time maximum repetition rate (1RM) estimation equation is primarily estimated through Wathan's equation (5), which is known to be the least error-prone.

Figure 112012041461856-pat00012
Figure 112012041461856-pat00012

(단, REPS는 반복수임.)
(REPS is a repeating number.)

종료여부 판단단계로, 만약 운동처방변경여부 판단단계에서 운동처방을 변경안한다고 판정되면, 사용자에 의한 운동정지인지(S160), 운동프로토콜 종료에 의한 운동정지인지(S170)을 판단하여, 사용자에 의한 운동정지인지이거나, 운동프로토콜 종료에 의한 운동정지이면 종료하고, 사용자에 의한 운동정지가 아니거나, 운동프로토콜 종료에 의한 운동정지가 아니면, 기구제어단계로 되돌아 간다.If it is determined that the exercise prescription is to be changed at the step of determining whether or not to change the exercise prescription, it is determined whether the exercise is stopped by the user (S160) and whether the exercise is terminated due to the end of the exercise protocol (S170) If the movement is stopped, or if the movement is stopped due to the end of the movement protocol, the process is terminated. If the movement is not stopped by the user, or if the movement is not stopped due to the end of the movement protocol,

본발명에서는 사용자가 사용자 단말기를 장착하고 운동기구에서 운동을 하는 동안 사용자 단말기를 통해 사용자의 생체정보(Bio-Data)가 실시간적으로 운동기구 단말기에 전송되어 전송된 생체정보와 기존의 운동기구 관리서버에 있는 데이터를 바탕으로 실시간적으로 바이오 피드백(Bio-Feedback)되어 운동기구를 제어한다.In the present invention, the bio-information of the user is transmitted to the exercise device terminal through the user terminal while the user wears the user terminal and performs exercise in the exercise device, Based on the data on the server, bio-feedback is performed in real time to control the exercise device.

본 발명은 이상에서 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되는 것이 아니며, 당업자라면 다음에 기재되는 청구범위 내에서 더 많은 변형 및 변용예가 가능한 것임은 물론이다.It is to be understood that the present invention is not limited by what has been described above and illustrated in the drawings, and those skilled in the art will recognize that many modifications and variations are possible within the scope of the following claims.

100 : 사용자 단말기 110 : 슬레이브 모듈 120 : 생체신호 검출부
122 : 심전도 전극부 124 : PPG 센서부 126 : 활동도 센서부
128 : 체온 센서부 140 : 신호전처리부 142 : 심전도 전처리부
144 : PPG 전처리부 146 : 활동도신호 전처리부 148 : 체온신호 전처리부
170 : A/D변환기 180 : 슬레이브모듈 연산처리부
190: 슬레이브모듈 송수신부 210 : 마스터모듈
220 : 음원연결부 230: MP3 240: 휴대폰 핸즈프리부
250 : 메모리카드 280 : 마스터 모듈 설정부 290: 마스터모듈 수신부
300 : 운동기구 단말기 310 : 운동기구 320 : 운동기구 연산처리부
330 : 운동기구 설정부 340 : 운동기구 메모리 350 : 운동기구 출력부
360 : TV포트 370 : 운동기구 제어부 395 : 운동기구 출력포트
400 : 운동기구 관리서버
100: user terminal 110: slave module 120: biological signal detector
122: Electrocardiogram electrode part 124: PPG sensor part 126: Activity sensor part
128: body temperature sensor unit 140: signal preprocessing unit 142: electrocardiogram preprocessing unit
144: PPG preprocessing unit 146: activity signal preprocessing unit 148: body temperature signal preprocessing unit
170: A / D converter 180: slave module operation processor
190: Slave module transmitting / receiving unit 210: Master module
220: sound source connection part 230: MP3 240: mobile phone handsfree part
250: memory card 280: master module setting unit 290: master module receiving unit
300: a fitness device terminal 310: a fitness device 320: a fitness device calculation processor
330: fitness device setting part 340: fitness device memory 350: fitness device output part
360: TV port 370: exercise device control unit 395: exercise device output port
400: exercise equipment management server

Claims (16)

사용자에게 지급되는 사용자 단말기, 운동기구에 장착되어 있는 운동기구 단말기, 상기 운동기구 단말기를 통합 관리하는 운동기구 관리서버를 포함하여 이루어진 운동처방 시스템에 있어서,
운동기구 관리서버는, 개인별 설문 조사 및 기초체력 정보, 개인정보로부터 질환여부를 판단하여, 개인별로 정상군 카테고리와 질환군 카테고리 중 하나를 지정하며, 개인별로 지정된 정상군 카테고리와 질환군 카테고리 중 하나를 저장하고 있으며,
상기 운동기구 단말기는, 운동 중 실시간으로 측정되는 HR(심박수)가 기 설정된 타겟 심박수 영역을 벗어나게 되면 운동강도를 재조정하며, HRV의 PSD 분석을 통해 얻어진 LF/HF ratio의 상태에 따라서 운동강도를 재조정하며, 심전도의 QT간격(QT interval) 안정시 값에 비해 급격한 변화가 생길 경우 운동강도를 재조정하도록 이루어진 운동기구 연산처리부를 구비며,
상기 운동기구 단말기는,
HRV의 PSD 분석을 통해 얻어진 LF/HF ratio의 상태에 따라서 운동강도를 재조정할 경우,
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 재설정되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 운동처방 시스템.
The exercise prescription system includes a user terminal to be provided to a user, a exercise device terminal mounted on the exercise device, and a exercise device management server that integrally manages the exercise device terminal,
The exercise apparatus management server determines whether the disease is a disease based on individual questionnaires, basic physical strength information, and personal information, and designates one of the normal military category and the disease military category for each individual, , ≪ / RTI >
When the HR (heart rate) measured in real time during exercise is out of the predetermined target heart rate range, the exercise device resets the exercise intensity and resets the exercise intensity according to the state of the LF / HF ratio obtained through the PSD analysis of HRV And a exercise apparatus operation processing unit configured to readjust the exercise intensity when a sudden change occurs in the QT interval of the electrocardiogram relative to the stable value,
The exercise device terminal includes:
When the exercise intensity was readjusted according to the LF / HF ratio obtained from the PSD analysis of HRV,
If the LF / HF ratio is monitored in real-time in 1-minute increments during exercise and the condition is more than 2 times higher or lower than the stable range (1.5 to 2) for the prescribed exercise for 2 weeks, And automatically reset to a low intensity.
제1항에 있어서,
상기 운동기구 단말기는
상기 운동처방에 따라 운동기구의 기구제어신호를 생성하여, 운동기구를 제어하는 것을 특징으로 하는 운동처방 시스템.
The method according to claim 1,
The exercise device terminal
And generates a device control signal of the exercise device according to the exercise formula to control the exercise device.
제2항에 있어서,
상기 사용자 단말기는
체스트(chest) 벨트와 함께 결합되어 흉부에 착용되어 사용자의 심전도, PPG, 활동도, 체온의 생체 신호를 검출하는 슬레이브 모듈을 적어도 구비하는 것을 특징으로 하는 운동처방 시스템.
3. The method of claim 2,
The user terminal
And a slave module coupled to the chest belt to wear the chest to detect a user's electrocardiogram, PPG, activity level, and body temperature of body temperature.
제3항에 있어서,
상기 사용자 단말기는
암(arm)밴드와 함께 상완에 착용되어, 운동기구(310)의 TV음원수신, 핸즈프리, MP3 를 포함하는 마스터 모듈을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 운동처방 시스템.
The method of claim 3,
The user terminal
Further comprising a master module worn on the upper arm with an arm band and including a TV sound source of the exercise device 310, hands-free, and MP3.
제4항에 있어서,
상기 마스터 모듈은 메모리 카드를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 운동처방 시스템.
5. The method of claim 4,
Wherein the master module further comprises a memory card.
제5항에 있어서,
상기 메모리 카드는 마이크로 SD 카드(micro-SD card)인 것을 특징으로 하는 운동처방 시스템.
6. The method of claim 5,
Wherein the memory card is a micro SD card.
제3항에 있어서,
상기 슬레이브 모듈은,
심전도 전극부, PPG 센서부, 활동도 센서부, 체온 센서부를 이용하여 생체신호로서 심전도 신호, PPG 신호, 활동도신호, 체온신호를 검출하는 생체신호 검출부;
상기 생체신호 검출부로부터 검출된 생체신호를 증폭하고 잡음을 제거하는 신호전처리부;
상기 신호전처리부의 출력신호를 디지탈신호로 변환하여 운동기구 단말기로 전송하는 슬레이브모듈 데이터 수집부;
를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 운동처방 시스템.
The method of claim 3,
The slave module includes:
A bio-signal detection unit for detecting an electrocardiogram signal, a PPG signal, an activity signal, and a body temperature signal as a living body signal using the electrocardiogram electrode unit, the PPG sensor unit, the activity sensor unit, and the body temperature sensor unit;
A signal preprocessing unit for amplifying the bio-signal detected from the bio-signal detector and removing noise;
A slave module data collecting unit for converting an output signal of the signal preprocessing unit into a digital signal and transmitting the digital signal to a fitness device;
And an exercise prescription system.
제7항에 있어서,
상기 슬레이브모듈 데이터 수집부는 A/D변환기, 슬레이브모듈 연산처리부, 슬레이브모듈 송수신부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 운동처방 시스템.
8. The method of claim 7,
Wherein the slave module data collecting unit includes an A / D converter, a slave module calculating unit, and a slave module transmitting / receiving unit.
제3항에 있어서,
운동기구 단말기는
슬레이브 모듈, 마스터 모듈로부터의 출력신호를 수신하여 운동기구 연산처리부로 전송하는 운동기구 송수신부;
운동처방을 임시 저장하며, 운동기구 사용중 또는 종료후에 운동기구 관리서버로 전송하는 운동기구 메모리부;
운동기구 연산처리부의 출력신호인 사용자의 현재 운동처방, 사용자의 생체신호 및 건강상태를 출력하는 운동기구 출력부;
운동기구 연산처리부로부터의 운동기구 제어신호에 따라 운동기구를 제어하는 운동기구 제어부;
를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 운동처방 시스템.
The method of claim 3,
The exercise device terminal
A slave module, and a master module, and transmits the output signal to the exercise device operation processor;
A exercise device memory unit for temporarily storing the exercise prescription and transmitting the exercise prescription to the exercise device management server during or after the exercise device is used;
A motion device output unit for outputting a current motion prescription of a user, an output signal of the motion mechanism calculation processing unit, a user's bio signal, and a health state;
A movement mechanism control unit for controlling the movement mechanism based on a movement mechanism control signal from the movement mechanism operation processing unit;
Wherein the exercise prescription system comprises:
제3항에 있어서,
상기 운동기구 관리서버는
개인 기본 정보 및 기초 체력정보를 저장하고 있으며, 상기 운동기구 단말기로부터 해당 사용자의 운동처방 데이터를 수신하여 저장하며, 상기 운동기구 단말기의 요청에 따라 , 지난 운동처방 데이터와 개인 기본 정보 및 기초 체력정보를 운동기구 단말기로 송신하는 것을 특징으로 하는 운동처방 시스템.
The method of claim 3,
The exercise equipment management server
Personal basic information, and basic physical fitness information, receives and stores exercise prescription data of the user from the exerciser terminal, and stores the past exercise prescription data, personal basic information, basic physical fitness information To the exercise device terminal.
제1항에 있어서,
상기 운동기구 단말기는 운동 중 실시간으로 측정되는 HR(심박수)이 기 설정된 타겟 심박수 영역을 벗어나게 되면 운동강도를 재조정하되,
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 재설정하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 운동처방 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the exercise device resets the exercise intensity when HR (heart rate) measured in real time during exercise is out of a preset target heart rate range,
If HR that is higher than the target heart rate area lasts once per minute, it is reset to exercise one level lower than the temporarily prescribed exercise intensity,
Wherein the HR is set to a higher exercise intensity than the prescribed HR when the HR lower than the target HR is maintained for 3 minutes.
제11항에 있어서,
상기 운동기구 단말기는, 2주동안 처방받은 운동이 사용자에게 맞지 않아 타겟 심박수 영역보다 높은 HR로 인한 운동처방 변경이 3회이상 일어난 경우는 운동레벨을 재설정하여 운동처방을 수행하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 운동처방 시스템.
12. The method of claim 11,
Wherein the exerciser terminal is configured to perform the exercise prescription by resetting the exercise level when the prescribed exercise for two weeks does not fit the user and the exercise prescription change due to the HR is higher than the target heart rate region three times or more. Prescription system.
제11항에 있어서,
상기 타겟 심박수 영역은, 질환군과 정상군 별로, 최소운동강도에서 최대운동강도로 구비되되,
질환군의 최소운동강도 = 0.5×(maxHR-restHR)-restHR
질환군의 최대운동강도 = 0.75×(maxHR-restHR)-restHR
정상군의 최소운동강도 = 0.6×(maxHR-restHR)-restHR
정상군의 최대운동강도 = 0.85×(maxHR-restHR)-restHR
(여기서, maxHR는 최대 심박수이며, restHR는 안정시 심박수임)
으로 이루어진 것을 특징으로 하는 운동처방 시스템.
12. The method of claim 11,
Wherein the target heart rate range is set to a minimum exercise intensity and a maximum exercise intensity for each disease group and normal group,
Minimum exercise intensity of disease group = 0.5 x (maxHR-restHR) -restHR
Maximal exercise intensity of disease group = 0.75 x (maxHR-restHR) -restHR
Minimum exercise intensity of normal group = 0.6 x (maxHR-restHR) -restHR
Maximum exercise intensity of normal group = 0.85 x (maxHR-restHR) -restHR
(Where maxHR is the maximum heart rate and restHR is the resting heart rate)
Wherein the exercise prescription system comprises:
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 운동기구 단말기는 심전도의 QT간격(QT interval) 안정시 값에 비해 급격한 변화가 생길 경우 운동강도 재조정하되,
안정 시 QT 간격을 기준값으로 하고, 운동 시 실시간 감시를 통해 운동으로 인한 증가가 아닌 비정상적인 급격한 증가가 2주 내에 3회이상 발생한 경우 처방받은 운동처방보다 낮은 강도로 자동 재설정되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 운동처방 시스템.
The method according to claim 1,
If the exercise instrument terminal has a sudden change in QT interval compared with the stable QT interval value,
The QT interval at rest is set as a reference value, and when abnormal sudden increase, not increase due to exercise through real-time monitoring during exercise, occurs more than 3 times within 2 weeks, the exercise regimen is automatically reset to a lower intensity than the prescribed exercise regimen system.
사용자가 운동을 시작하게 되면, 사용자단말기로부터 사용자의 심전도, PPG, 활동도, 체온의 생체정보를 검출하고 검출된 생체정보를 운동기구단말기(300)로 전달하는 생체신호 검출단계;
상기 생체신호 검출단계 후, 운동기구 관리서버에 기저장되어 있는 사용자의 정보를 수신하여 사용자가 정상군 카테고리에 속하는지, 아니면 질환군의 카테고리에 속하는지 판단하는 카테고리 판단단계;
상기 카테고리 판단단계에서 사용자가 정상군이라면, 사용자의 HRR(heart rate reserve, 여유심박수)를 구하여, 사용자의 HR이 1분이상 HRR의 85%보다 크다면 운동강도를 감소시키고, 또한 사용자의 HR이 3분이상 HRR의 60%보다 작다면 운동강도를 증가시키는 정상군 HRR에 의한 강도조정단계;
상기 카테고리 판단단계에서 사용자가 질환군이라면, 사용자의 HRR를 구하여, 사용자의 HR이 1분이상 HRR의 75%보다 크다면 운동강도를 감소시키고, 또한 사용자의 HR이 3분이상 HRR의 50%보다 작다면 운동강도를 증가시키는 질환군 HRR에 의한 강도조정단계;
상기 정상군 HRR에 의한 강도조정단계 또는 상기 질환군 HRR에 의한 강도조정단계후, HRV의 주파수 분석을 통해 얻어진 LF/HF ratio가 4보다크거나 1보다 작다면, 상기 LF/HF ratio가 4보다크거나 1보다 작은 상황이 2주에 3회 이상 인가를 판단하여, 3회 이상이라면, 운동강도를 재조정하는 LF/HF비에 의한 강도조정단계;
상기 LF/HF비에 의한 강도조정단계후, 심전도의 QT 간격이 비정상적인 증가가 있었는지를 판단하여, 있었다면, 2주에 3회 이상 있었는지를 판단하여, 3회 이상이라면, 운동강도를 재조정하는 QT 간격에 의한 강도조정단계;
를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 운동처방 방법.
A biological signal detection step of detecting biometric information of a user's electrocardiogram, PPG, activity level, body temperature from the user terminal and transmitting the detected biometric information to the exerciser terminal 300 when the user starts the exercise;
A category determination step of, after the bio-signal detection step, receiving information of a user stored in the exercise equipment management server and determining whether the user belongs to a normal group category or a disease group;
If the user is a normal group, the HRR (heart rate reserve) of the user is calculated. If the user's HR is greater than 1 minute and greater than 85% of the HRR, the exercise intensity is decreased. Strength adjustment by normal HRR to increase exercise intensity if it is less than 60% of HRR for more than 3 minutes;
If the user is a disease group, the HRR of the user is obtained. If the user's HR is greater than 1 minute and greater than 75% of the HRR, the exercise intensity is decreased. Also, if the HR of the user is 3 minutes or more, A strength adjustment step by the disease group HRR which increases the exercise intensity if it is small;
If the LF / HF ratio obtained through the frequency analysis of HRV is greater than 4 or less than 1 after the intensity adjustment step by the normal group HRR or after the intensity adjustment by the disease group HRR, the LF / HF ratio is 4 An intensity adjustment step by LF / HF ratio for judging whether or not a condition smaller than or equal to 1 is applied three times or more in two weeks and resetting the exercise intensity if it is more than three times;
After the step of adjusting the intensity by the LF / HF ratio, it was determined whether there was an abnormal increase in the QT interval of the electrocardiogram. If there was an abnormality in the QT interval, it was determined whether there was more than three times in two weeks. Adjusting the intensity by QT interval;
The method of claim 1, further comprising:
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