KR101817274B1 - Apparatus for multi-sensor based wearable energy expenditure measurement device and method thereof - Google Patents

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선민
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Abstract

본 발명은 사람의 움직임 정보 및 활동량을 근거로 소모 에너지를 산출하는 기존의 시스템과 달리 일상생활 중 활동량 정보, 고도 정보, 음성신호를 검출하고 분석함으로써, 사용자의 에너지 소모량을 보다 정확하게 계산하여, 비만 및 다이어트 등을 포함하는 건강관리에 적용할 수 있는 다 센서 기반 착용형 에너지 소모량 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 활동량을 측정하기 위한 가속도센서, 사용자가 있는 현재 위치의 상대적인 고도를 측정하기 위한 고도센서, 음성신호를 검출하기 위한 PVDF 필름과 같이 진동을 감지할 수 있는 진동센서로 이루어져 있는 센서부, 센서 출력의 처리를 위한 아날로그 신호 처리부, A/D 변환 및 에너지 소모량을 계산하기 위한 디지털 신호처리부를 포함한 제어부, 소모 에너지 데이터의 저장을 위한 메모리부, 저장된 신호를 컴퓨터나 통신 단말기로 전송하기 위하여 USB 단자나 블루투스 프로토콜을 이용하는 인터페이스부, 상기 측정 장치에 전원을 공급하는 전원부, 전송받은 소모 에너지를 디스플레이하고 저장, 관리할 수 있는 애플리케이션부로 구성되는 것을 특징으로 한다.Unlike the existing system for calculating consumption energy based on human motion information and activity amount, the present invention detects and analyzes activity amount information, altitude information, and voice signal during daily life to more accurately calculate energy consumption of a user, The present invention relates to a multi-sensor-based wearable energy consumption measuring device and method applicable to healthcare including diet and the like.
The present invention relates to a sensor unit including an acceleration sensor for measuring an activity amount, an altitude sensor for measuring a relative altitude of a user at a current position, and a vibration sensor capable of detecting vibration such as a PVDF film for detecting a voice signal, An analog signal processing unit for processing the sensor output, a control unit including a digital signal processing unit for calculating A / D conversion and energy consumption, a memory unit for storing energy consumption data, a USB Terminal, an interface using a Bluetooth protocol, a power unit for supplying power to the measuring device, and an application unit for displaying, storing and managing consumed energy.

Description

다 센서 기반 착용형 에너지 소모량 측정 장치 및 방법 {Apparatus for multi-sensor based wearable energy expenditure measurement device and method thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a wearable energy expenditure measurement device and method,

본 발명은 에너지 소모량 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 사용자의 에너지 소모량을 보다 정확하게 계산하여 비만 및 다이어트 등을 포함한 건강관리에 적용할 수 있는 사용자의 에너지 소모량을 측정할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus and method for measuring energy consumption, and more particularly, to an apparatus and method for measuring a user's energy consumption, which can be applied to healthcare including obesity and diet, by more accurately calculating energy consumption of a user will be.

비만은 당뇨병, 고혈압, 이상 지질혈증 등의 성인병을 유발시키고, 이로 인한 심뇌혈관질환의 유병률과 사망률이 심각한 지경에 이르고 있다. 즉, 비만은 방치해 두어서는 안될 사회적인 문제로 여겨지고 있으다. 즉, 매년 1천 7백만 명의 사람이 비만의 주요 위험인자인 심혈관질환으로 죽는다고 알려져 있고, 2015년에는 지금보다 50% 증가한 세계 15억 명이 비만으로 심각한 고통을 받을 것으로 예측되고 있다. 이러한 비만 문제가 대두됨에 따라 다이어트에 대한 관심이 급증하고 있으며 한방다이어트, 헬스센터, 요가, 비만관리센터 등을 통하여 다양한 방법의 비만 관리 방법이 소개되고 있다. 최근 들어 평상시 일상생활을 유지하면서 활동량을 측정함으로써 비만 등 건강관리가 가능한 기기들이 개발되고 있으며, 사용자의 움직임에 의한 활동량을 근거로 에너지 소모량을 추정하는 방식을 사용하고 있다. Obesity causes diabetes, hypertension and dyslipidemia, leading to serious diseases such as cardiovascular diseases and mortality. In other words, obesity is considered a social problem that should not be neglected. In other words, it is known that 17 million people die annually from cardiovascular disease, a major risk factor for obesity. In 2015, it is estimated that 1.5 billion people worldwide, which is 50% more than now, will suffer from obesity. As the obesity problem comes to the fore, interest in dieting is increasing rapidly and various methods of obesity management are introduced through oriental medicine diet, health center, yoga and obesity management center. In recent years, devices capable of health management such as obesity have been developed by measuring the amount of activity while maintaining normal daily life, and a method of estimating the energy consumption based on the activity amount by the movement of the user is used.

따라서 일상생활에서의 자가 적으로 사용자의 에너지 소모량을 계산하여 비만 및 다이어트 등을 포함한 건강관리에 적용할 수 있는 건강관련 기기의 개발이 필요한 시점이다.Therefore, it is necessary to develop a health-related device that can be applied to healthcare including obesity and diet by calculating the energy consumption of the user in the daily life.

에너지 소모량 측정은 조건에 따라 측정 방법이 다르고 측정 정도도 다르다. 우선, 움직임에 대한 측정은 걷기(평지, 비탈길), 뛰기(제자리 뛰기, 줄넘기, 빠른달리기, 장거리달리기), 구기종목 운동(축구, 농구), 높은 고도에서의 걷기 및 뛰기 등이 있고, 음성에 대한 측정은 대화, 책 읽기, 노래 등이 있다. 음성의 경우 소홀히 생각했던 부분이었는데, 노래할 때의 에너지 소모는 100미터를 전력 질주할 때의 에너지 소모량과 비슷하다. 따라서 음성에 대한 에너지 소모도 상당하다는 것을 알 수 있다.The measurement of energy consumption differs depending on the conditions and the degree of measurement is different. First, the measurement of movement includes walking (flat, sloping), running (jumping, jumping rope, fast running, long distance running), ball game (soccer, basketball), walking and running at high altitude, Measurements include conversation, reading, and singing. In the case of voice, I neglected to think that the energy consumption when singing is similar to the energy consumption when driving 100 meters. Thus, it can be seen that the energy consumption for speech is also considerable.

현재 여러 가지의 에너지 소모량 측정기기들이 있으며, 그 중 주로 알려져 있는 것이 3축 가속도 센서를 이용하여 걸음수, 속도에 따른 움직임에 대한 에너지 소모량 측정하는 대한민국 특허출원 제2005-0066178호(가속도 센서를 이용한 운동량 측정장치 및 방법) 이외에도 대한민국 특허출원 제2008-0125948호(멤스 가속도센서를 이용한 신체활동 자동 기록장치), 대한민국 특허출원 제2008-0124281호(운동량 측정장치, 운동량측정시스템 및 운동량 측정방법), 그리고 중력방향의 자동인식이 가능한 휴대형 단말기를 이용한 운동량 측정 방법, 움직임 감지센서를 이용한 집안 내 일상 생활에서의 무구속적 행동량 측정장치 및 그에 따른 무구속적 행동량 측정방법, 칼로리 소비량 계산 장치 및 상기 장치의 동작 방법 등이 개시되어 있다. 또한 논문 『최동운, 김진성, 송행숙, “3축 가속도 센서를 이용한 u-헬스케어 에이전트 시스템 개발”, 한국콘텐츠학회, Vol.10, No.4, pp.98-105, 2010.』등에서도 연구 결과가 발표되었다.Currently, there are various energy consumption measuring devices, and most of them are known in Korean Patent Application No. 2005-0066178 which uses a three-axis acceleration sensor to measure energy consumption for movement according to the number of steps and speed Korean Patent Application No. 2008-0125948 (Korean Patent Application No. 2008-0124281) (Momentum Measurement System, Momentum Measurement System and Momentum Measurement Method), Korean Patent Application No. 2008-0125948 A method of measuring the amount of motion using a portable terminal capable of automatically recognizing the direction of gravity, an apparatus for measuring non-restricting behavior in everyday life using a motion sensor, and a method for measuring a non-restricting behavior amount, A method of operating the apparatus, and the like. In addition, the paper entitled "Development of u-health care agent system using 3-axis accelerometer", Choi, Dong-Woon, Kim, The results were published.

걷기, 제자리 걷기, 뛰기, 천천히 걷기 등의 각 상황별 걸음 수를 정밀하게 측정하기 위해 적응적인 임계값을 사용하는 보행 횟수 검출 알고리즘을 수립하고, 이를 이용해서 활동량으로 환산하는 논문 『유향미, 서재원, 차은종, 배현덕, “3축 가속도 센서를 이용한 보행 횟수 검출 알고리즘과 활동 모니터링”, 한국콘텐츠학회, Vol.8, No.8, pp.253-260, 2008.』, 그리고 3축 가속도센서 모듈을 허리에 착용함으로써 활동시간, 휴식시간, 사용자의 자세, 걷기, 뛰기 등을 파악하여 대사 에너지 소비량을 계산하는 논문 『 D. M. Karantonis, M. R. Narayanan, M. Mathie, N. H. Lovell and B. G. Celler, "Implementation of a Real-Time Human Movement Classifier Using a Triaxial Accelerometer for Ambulatory Monitoring", IEEE Trans. Inf. Technol. Biomed., Vol.10, No.1, pp.156-167, 2006.』 등이 개시되어 있다. 그러나 이러한 서비스는 몸의 움직임에 대한 활동량만을 측정하기 때문에 소모 에너지의 산출에 정확도가 떨어진다고 볼 수 있다.In order to precisely measure the number of steps in each situation, such as walking, walking, running, and slowly walking, a walking frequency detection algorithm using an adaptive threshold value is established, and a paper called " Vol. 8, No. 8, pp. 205-260, 2008.], and a three-axis acceleration sensor module "DM Karantonis, MR Narayanan, M. Mathie, NH Lovell and BG Celler," Implementation of a method for calculating metabolic energy consumption by grasping activity time, resting time, user's posture, walking, Real-Time Human Movement Classifier Using a Triaxial Accelerometer for Ambulatory Monitoring ", IEEE Trans. Inf. Technol. Biomed., Vol. 10, No. 1, pp. 156-167, 2006. " However, since these services only measure the amount of activity of the body movement, the accuracy of the calculation of the consumed energy is lowered.

따라서 보다 정확한 에너지 소모량의 측정을 위해서는 움직임에 대한 에너지 소모량, 고도에 따른 에너지 소모량, 음성에 의한 에너지 소모량을 측정하여야 한다. 이러한 기술 실현을 위해서는 센서의 선정 및 배치 문제, 정확한 활동량 측정을 위한 센서 출력의 아날로그 처리 문제, 각 생체 정보를 이용한 에너지 소모량의 계산 알고리즘 수립 문제, 장기간 사용 가능한 전원 공급문제, 그리고 사용이 편리하고 신체 접촉 문제 등의 해결 요소를 안고 있다.
Therefore, energy consumption by motion, energy consumption by altitude, and energy consumption by voice should be measured for more accurate energy consumption measurement. In order to realize such a technology, there are problems of selection and placement of sensors, analog processing of sensor output for accurate activity measurement, calculation algorithm of energy consumption using each biometric information, problem of power supply for a long time, Contact problems, and so on.

따라서 본 발명은 기기에 다 센서 즉, 가속도 센서, 고도 센서, 진동 센서를 적용하는데 음성에 의한 에너지 소모량도 검출하기 위해 가슴형 밴드의 형태로 이루어져서 일상생활 하는 동안 검출된 센서들의 신호로 측정된 에너지 소모량 정보를 블루투스 통신으로 컴퓨터나 다른 통신 단말기에 전송받아 분석, 관리할 수 있는 다 센서 기반 착용형 에너지 소모량 측정 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
Accordingly, the present invention applies various sensors such as an acceleration sensor, an altitude sensor, and a vibration sensor to a device, and in order to detect energy consumption by voice, it is formed in the form of a chest band, The present invention provides a multi-sensor-based wearable energy consumption measuring device and method that can transmit and receive consumption information to a computer or other communication terminal through Bluetooth communication.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 에너지 소모량 측정 장치는, 활동량 정보, 음성 정보 또는 고도 정보들 중에서 적어도 두 개 이상의 정보 신호를 검출하는 에너지 소모량 측정 센서부와; 상기 에너지 소모량 측정 센서부로부터 검출되는 정보 신호를 아날로그 신호 처리하는 생체 정보 신호 검출부; 상기 생체 정보 신호 검출부의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 디지털 신호처리부; 상기 디지털 신호를 근거로 에너지 소모량을 계산하는 알고리즘 연산부; 그리고, 상기 에너지 소모량을 디스플레이하고 저장, 관리할 수 있는 애플리케이션부를 포함하여 구성된다. In order to achieve the above object, an energy consumption measuring apparatus according to the present invention comprises: an energy consumption measuring sensor unit for detecting at least two information signals among activity information, voice information or altitude information; A biological information signal detecting unit for analog-processing the information signal detected from the energy consumption measuring sensor unit; A digital signal processor for converting an analog signal of the bio-information signal detector into a digital signal; An algorithm operation unit for calculating an energy consumption amount based on the digital signal; And an application unit capable of displaying, storing, and managing the energy consumption.

상기 에너지 소모량 측정 센서부는, 활동량 정보를 측정하기 위해서 가속도센서, 음성 정보를 검출하기 위해서 진동센서, 그리고 높이 정보를 검출하기 위해서 고도센서를 이용한다. The energy consumption measurement sensor unit uses an acceleration sensor to measure activity information, a vibration sensor to detect voice information, and an altitude sensor to detect height information.

상기 진동센서는, 음성에 의해 발생되는 진동이 신체를 따라 전달되는 가슴 또는 등의 뼈가 있는 체표면에 위치하는 것을 특징으로 한다. The vibration sensor is characterized in that the vibration generated by the voice is located on the body surface of the bones, such as the chest or the like, which is transmitted along the body.

상기 알고리즘 연산부는, 가속도센서의 출력을 처리한 후의 활동량에 대한 변수와, 음성 신호에 위한 진동센서의 출력을 신호처리 후에 추출된 전력 값을 독립변수로 하고, 에너지 소모량을 종속변수로 하여 에너지 소모량을 계산하는 회귀식을 포함하는 것을 특징으로 한다. Wherein the algorithm operation unit sets a variable for the amount of activity after processing the output of the acceleration sensor and a power value extracted after the signal processing as the output of the vibration sensor for the voice signal as independent variables and uses the energy consumption as a dependent variable, And a regression equation for calculating the regression equation.

상기 애플리케이션부는, 에너지 소모량 측정장치 내부, 개인용 컴퓨터 또는 모바일 장치에 설치되는 것이 바람직하다. Preferably, the application unit is installed in an energy consumption measuring device, a personal computer, or a mobile device.

또한 본 발명은 상기 저장된 개인용 컴퓨터, 모바일 단말장치 등의 통신 단말기로 전송하는 인터페이스부를 더 포함하는 것이 바람직하다. In addition, the present invention may further include an interface unit for transmitting the stored data to a communication terminal of the stored personal computer, mobile terminal device, or the like.

또한 본 발명에 따른 에너지 소모량 측정 장치는, 스트랩 또는 테이프 등을 이용하여 사용자의 인체에 부착할 수 있는 휴대용 장치인 것이 바람직하다.
Also, the energy consumption measuring apparatus according to the present invention is preferably a portable apparatus that can be attached to a human body by using a strap or a tape.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 에너지 소모량 측정 방법은, 활동량 정보, 음성 정보 또는 고도 정보들 중에서 적어도 두 개 이상의 정보 신호를 검출하는 단계와; 상기 에너지 소모량 측정 센서부로부터 검출되는 정보 신호를 아날로그 신호로 변환하는 단계와; 상기 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계와; 상기 디지털 신호를 근거로 에너지 소모량을 계산하는 단계와; 그리고 상기 에너지 소모량을 디스플레이하고 저장, 관리하는 단계를 포함하여 이루어진다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method for measuring energy consumption, comprising: detecting at least two information signals among activity information, voice information, and altitude information; Converting an information signal detected from the energy consumption measuring sensor unit into an analog signal; Converting the analog signal into a digital signal; Calculating an energy consumption based on the digital signal; And displaying, storing and managing the energy consumption.

상기 에너지 소모량을 계산하는 단계는, 가속도센서의 출력을 처리한 후의 활동량에 대한 변수와, 음성 신호에 위한 진동센서의 출력을 신호처리 후에 추출된 전력 값을 독립변수로 하고, 에너지 소모량을 종속변수로 하여 에너지 소모량을 계산하는 회귀식을 이용하는 것을 특징으로 한다.
Wherein the step of calculating the energy consumption includes a step of calculating a variable for the amount of activity after processing the output of the acceleration sensor and a power value extracted after the signal processing for the output of the vibration sensor for the voice signal as independent variables, And a regression equation for calculating the energy consumption is used.

본 발명에 의한 기기는 일상생활 중 활동량 정보, 고도 정보, 음성신호를 검출하고 분석함으로써, 사용자의 에너지 소모량을 보다 정확하게 계산하여 비만 및 다이어트 등을 포함한 건강관리에 적용한다. 인체의 움직임에 따른 활동 정보만을 이용하여 에너지 소모량을 추정하는 기존 시스템의 부정확성을 개선하여, 자신의 평상시 운동 관리에 효과적이고 실용적으로 활용 가능한 건강관련 기기로 이용될 수 있다.The device according to the present invention detects energy activity information, altitude information and voice signals during daily living and analyzes the energy consumption of the user more accurately and applies it to healthcare including obesity and diet. It is possible to improve the inaccuracies of the existing system for estimating the energy consumption by using only the activity information according to the movement of the human body, and thus it can be used as a health-related device that can be effectively and practically used in its daily exercise management.

사용자로부터 시간·장소에 제한 없이 운동량 및 칼로리 소모량을 측정함으로써 최적의 비만 관리 프로그램의 수립이 가능하다. 평상시의 활동 상태를 고려한 진단 및 처방이 가능하도록 하는 맞춤형 u-헬스케어 장치로 활용할 수 있고, 비만 환자 및 만성 질환자에 있어서 심장질환을 비롯한 혈관질환 등으로 합병증 진전 이전에 조기 발견하여 관리할 수 있다.
It is possible to establish an optimal obesity management program by measuring the amount of exercise and calorie consumption from the user without restriction of time and place. It can be used as a customized u-health care device that enables diagnosis and prescription considering normal activity status. It can be detected and managed early in advance of complication due to vascular diseases including heart disease in obese patients and chronic patients .

도 1은 본 발명에 따른 에너지 소모량 측정 장치의 실시 예를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 에너지 소모량 측정 장치의 정면도이다.
도 3은 도 1의 에너지 소모량 측정 장치의 배면도이다.
도 4는 도 1의 에너지 소모량 측정 장치의 우측면도이다.
도 5는 도 1의 에너지 소모량 측정 장치의 저면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 에너지 소모량 측정 장치의 개념을 나타낸 블록도이다.
도 7은 본 발명에 따른 에너지 소모량 측정 방법을 나타낸 순서도이다.
도 8 ~ 도 10은 본 발명에 따른 외부 기기 애플리케이션 예제이다. 1 is a perspective view showing an embodiment of an energy consumption measuring apparatus according to the present invention.
2 is a front view of the energy consumption measuring apparatus of FIG.
3 is a rear view of the energy consumption measuring apparatus of FIG.
4 is a right side view of the energy consumption measuring apparatus of FIG.
FIG. 5 is a bottom view of the energy consumption measuring apparatus of FIG. 1;
6 is a block diagram showing the concept of an energy consumption measuring apparatus according to the present invention.
7 is a flowchart illustrating a method of measuring energy consumption according to the present invention.
8 to 10 are examples of external device applications according to the present invention.

이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 에너지 소모량 측정 장치 및 방법에 관해서 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, an apparatus and method for measuring energy consumption according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 다 센서 기반 착용형 에너지 소모량 측정 장치의 실시 예를 나타낸 사시도이다. 1 is a perspective view showing an embodiment of a multi-sensor-based wearable energy consumption measuring apparatus according to the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 사용자가 센서가 내장되어 가슴에 착용할 수 있는 센싱 모듈(100)을 포함하는 스트랩(200)을 착용하며, 상기 에너지 소모량 측정장치(100)를 통해서 검출되는 신호는 활동량, 고도, 음성 신호로서, 상기 에너지 소모량 측정장치(100)의 활동량 센서(110), 고도센서(120), 진동센서(130)를 통해 측정되고, 상기 에너지 소모량 측정장치(100)의 내부 메모리에 저장되며, 저장된 신호는 블루투스를 이용하여 외부 PC나 통신 단말기로 전송할 수 있다.
As shown in FIG. 1, a user wears a strap 200 including a sensing module 100 that can be worn on a chest by incorporating a sensor, and a signal detected through the energy consumption measuring device 100 is An altitude sensor 120 and a vibration sensor 130 of the energy consumption measuring apparatus 100. The energy consumption measuring apparatus 100 measures the amount of activity, And the stored signal can be transmitted to an external PC or a communication terminal using Bluetooth.

도 2 ~ 도 5는 본 발명에 의한 도 1의 에너지 소모량 측정장치(100)의 정면도, 배면도, 우측면도, 저면도로서, 도 1에서 게시한 내용을 포함하며, 에너지 소모량 측정장치(100)를 이용해 활동량, 고도, 음성 신호를 측정하기 위해서는 상기 에너지 소모량 측정장치(100)의 전원 버튼(140)을 눌러, 상기 에너지 소모량 측정장치(100)에 전원을 인가한다. 에너지 소모량 측정장치(100)를 몸에 착용하고, 신체활동을 통하여 측정된 활동량, 고도, 음성 신호는 측정장치 내부의 메모리에 저장된다. 저장된 데이터들은 일련의 과정을 통해 연산 처리되어 에너지 소모량 값으로 계산된 후 개인용 컴퓨터나 모발일 단말기 등의 통신 단말기로의 전송을 위해 블루투스 프로토콜을 이용할 수 있다.2 to 5 are a front view, a rear view, a right side view, and a bottom view of the energy consumption measurement apparatus 100 of FIG. 1 according to the present invention. The energy consumption measurement apparatus 100 The user presses the power button 140 of the energy consumption measuring apparatus 100 to apply power to the energy consumption measuring apparatus 100. [ The amount of activity, altitude, and voice signals measured through physical activity are stored in a memory inside the measuring device while the energy consumption measuring device 100 is worn on the body. The stored data may be computed through a series of processes and may be computed as an energy consumption value, and then the Bluetooth protocol may be used for transmission to a communication terminal such as a personal computer or a hair-dryer terminal.

본 발명에서 센서의 착용 위치는 활동량을 측정하기 위한 가속도 센서, 사용자가 있는 현재 위치의 상대적인 고도를 측정하기 위한 고도센서, 음성 신호를 검출하기 위한 진동센서를 동일한 위치에서 측정하기 위해 가슴 밴드 형태로 적용되어야 측정에 바람직한 구성이라 할 수 있다. In the present invention, the wearing position of the sensor is an acceleration sensor for measuring the activity amount, an altitude sensor for measuring the relative altitude of the current position with the user, and a vibration sensor for detecting the voice signal. It can be said that it is a desirable configuration for the measurement.

도 6은 본 발명에 따른 에너지 소모량 측정장치(100)의 블록도를 나타낸다.6 shows a block diagram of an energy consumption measuring apparatus 100 according to the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이, 에너지 소모량 측정 센서부는 가속도 센서(110)로부터의 활동량, 고도센서(120)로부터의 고도정보, 그리고 진동센서(130)로부터의 음성 신호를 검출한다. 상기 검출된 활동량, 고도, 음성 신호는 생체신호 검출부(350)에 해당하는 아날로그 신호처리부에 의해 전원 노이즈를 비롯한 분석에 필요하지 않은 신호 성분들을 제거하고, 신호가 포화되지 않을 정도로 증폭한다. 이렇게 아날로그 신호처리 된 활동량, 고도, 음성 신호는 제어부(400)에 있는 A/D 변환부(401)의 아날로그 입력 단자에 입력되어 디지털 신호로 변환되고, RAM(403)에 저장된다. RAM(403)에 저장된 신호가ROM(404)에 저장되어 있는 분석 프로그램에 의해 디지털 신호처리(402)를 거치게 되는데, 검출된 활동량, 음성, 고도 정보를 독립변수로 사용하고 에너지 소모량을 종속변수로 하는 회귀식에 의해 에너지 소모량 값을 계산하게 되며, 그 결과가 Flash Memory(405)에 저장된다. 저장된 활동량, 고도, 음성 신호 및 분석 결과값은 USB 단자 등의 인터페이스부(310)를 이용해 개인용 컴퓨터 또는 통신 단말기 등과 같은 외부기기(311)에 전송이 가능하다.6, the energy consumption measurement sensor unit detects the amount of activity from the acceleration sensor 110, altitude information from the altitude sensor 120, and a voice signal from the vibration sensor 130. [ The detected activity amount, altitude, and voice signal are removed by an analog signal processing unit corresponding to the biological signal detecting unit 350, such as power supply noise, and amplified to such an extent that the signal is not saturated. The activity amount, the altitude, and the audio signal processed in this way are input to the analog input terminal of the A / D conversion unit 401 in the control unit 400, converted into a digital signal, and stored in the RAM 403. The signal stored in the RAM 403 is subjected to the digital signal processing 402 by the analysis program stored in the ROM 404. The detected activity amount, voice and altitude information are used as independent variables and the energy consumption is used as a dependent variable , And the result is stored in the flash memory 405. [0154] FIG. The stored activity amount, altitude, voice signal, and analysis result value can be transmitted to an external device 311 such as a personal computer or a communication terminal by using the interface unit 310 such as a USB terminal.

도 4는 본 발명에 따른 에너지 소모량 측정장치(100)의 측정 및 분석 방법을 나타낸 흐름도이다. 4 is a flowchart illustrating a method of measuring and analyzing the energy consumption measuring apparatus 100 according to the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 에너지 소모량 측정 방법은, 본 발명에 따른 에너지 소모량 측정장치(100)의 전원버튼(140)에 의해 전원이 인가되어, 가속도 센서(110)로부터의 활동량(520a), 고도센서(120)로부터의 고도정보(520b), 그리고 진동 센서(130)로부터의 음성 신호(520c)로 생체정보를 검출(520)한다. 활동량, 고도, 음성 신호의 아날로그 신호처리 과정(530)을 수행한다. 아날로그 신호 처리된 활동량, 고도, 음성 신호는 제어부(도 3의 400)의 A/D 변환부(도 3의 401)의 아날로그 입력 단자에 입력되어 디지털 신호로 변환된다(540).4, the method for measuring energy consumption according to the present invention is characterized in that power is applied by the power button 140 of the energy consumption measuring apparatus 100 according to the present invention and the amount of activity from the acceleration sensor 110 The altitude information 520b from the altitude sensor 120 and the audio signal 520c from the vibration sensor 130 in the same manner. And performs an analog signal processing process 530 of the amount of activity, altitude, and voice signal. The activity amount, altitude and audio signal processed by the analog signal are input to the analog input terminal of the A / D conversion unit 401 of FIG. 3 (400 of FIG. 3) and converted into a digital signal (540).

디지털 신호로 변환된 활동량, 고도, 음성 신호에 디지털 필터를 적용하고, 각 정보에 대한 변수를 추출하고, 이들을 독립변수로 사용하고 에너지소모량을 종속변수로 사용하는 회귀식에 대입함으로써 에너지 소모량을 계산한다. 에너지 소모량 계산이 완료되면, 통신 단말기로 전송하기 위하여 USB 단자나 블루투스 프로토콜을 이용하여 외부기기(311)로 전송한다. 전송받은 소모 에너지를 디스플레이하고, 애플리케이션을 이용하여 저장, 관리할 수 있다.Calculate energy consumption by applying digital filters to the activity, altitude, and voice signals converted to digital signals, extracting variables for each information, substituting them for independent variables, and assigning them to regression equations that use energy consumption as a dependent variable do. When the calculation of the energy consumption is completed, it is transmitted to the external device 311 using the USB terminal or the Bluetooth protocol for transmission to the communication terminal. The transmitted energy consumption can be displayed and stored using an application.

도 5는 본 발명에 따른 외부기기 애플리케이션 예제이다.5 is an example of an external device application according to the present invention.

USB 단자나 블루투스 프로토콜을 이용하여 외부기기(311)와 접속하여 전송한 후 애플리케이션의 예로서,After connecting and communicating with the external device 311 using a USB terminal or a Bluetooth protocol,

사용자가 외부기기(311)로부터 사용자를 설정할 수 있으며, 도 8은 사용자가 설정된 화면(600)이다. 기록을 선택한 화면(610)에서는 활동 에너지 소모량, 음성 에너지 소모량, 전체 에너지 소모량의 계산된 데이터를 볼 수 있으며, 일별, 주별, 월별로 소모된 에너지량을 관리할 수 있다. 저장된 데이터에서 1주를 선택한 화면(620)에서는 저장된 수치들을 그래프화 하여 한눈에 알아볼 수 있다. 이러한 결과로 인해 사용자는 전송받은 데이터를 애플리케이션을 이용하여 저장, 관리할 수 있다.
A user can set a user from an external device 311, and Fig. 8 is a screen 600 on which a user is set. In the screen 610 in which records are selected, calculated data of activity energy consumption, voice energy consumption, and total energy consumption can be viewed, and the amount of energy consumed per day, week, and month can be managed. In the screen 620 in which one week is selected from the stored data, the stored values can be graphed and recognized at a glance. As a result, the user can store and manage the transmitted data using the application.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로, 본 발명의 구체적인 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims.

상기 기술적 과제들은 기존에 가속도 센서만을 적용하였던 장치에 고도 및 음성 신호를 추가하여 검출함으로써 정확한 에너지 소모량의 산출이 가능할 수 있고, 시간과 장소에 제한 없이 운동량 및 칼로리 소모량을 측정함으로써 최적의 건강 관리 시스템에 적용할 수 있다. 다이어트 관리 또는 비만, 심장질환 환자들 건강 관리에 효과적으로 이용되어 다양한 의료 환경 및 가정용 의료기 산업에 적용 가능한 산업적 가치 또한 포함하고 있다.
The above-described technical problems can be achieved by calculating an accurate energy consumption by adding altitude and voice signals to an apparatus to which only an acceleration sensor has been applied, and by measuring the amount of exercise and calorie consumption without any limitation in time and place, . Diet management, or health care for patients with obesity and heart disease, and which are applicable to a variety of medical environments and home medical devices.

100 : 본체
110 : 가속도 센서(내장)
120 : 고도 센서(내장)
130 : 진동 센서(내장)
140 : 전원 버튼
150 : 리셋 키
160 : 블루투스 버튼
170 : USB 단자
200 : 밴드
251, 252 : 고정용 고리100:
110: Acceleration sensor (built-in)
120: altitude sensor (built-in)
130: Vibration sensor (built-in)
140: Power button
150: Reset key
160: Bluetooth button
170: USB terminal
200: Band
251, 252: Fixing ring

Claims (9)

에너지 소모량 측정 장치에 있어서,
음성 정보 신호를 검출하는 진동센서;
상기 진동센서로부터 검출되는 음성 정보 신호를 아날로그 신호 처리하는 생체 신호 검출부;
상기 생체 신호 검출부의 아날로그 음성 정보 신호를 디지털 음성 정보 신호로 변환하는 디지털 신호처리부;
상기 디지털 음성 정보 신호를 독립변수로 하고 에너지 소모량을 종속변수로 하는 회귀식으로 에너지 소모량을 계산하는 알고리즘 연산부; 그리고,
상기 에너지 소모량을 디스플레이하고 저장, 관리할 수 있는 애플리케이션부를 포함하고,
상기 에너지 소모량 측정 장치는,
스트랩 또는 테이프를 이용하여 사용자의 인체에 부착할 수 있는 휴대용 장치 타입이며,
상기 진동센서는,
사용자의 음성에 의해 발생되는 진동이 신체를 따라 전달되는 가슴 또는 등의 뼈가 있는 체표면에 위치하는 것을 특징으로 하는 에너지 소모량 측정 장치.
An energy consumption measuring apparatus comprising:
A vibration sensor for detecting a voice information signal;
A biological signal detecting unit for analog signal processing of a voice information signal detected from the vibration sensor;
A digital signal processor for converting the analog audio information signal of the bio-signal detector into a digital audio information signal;
An algorithm operation unit for calculating an energy consumption amount by using a regression equation in which the digital voice information signal is an independent variable and the energy consumption is a dependent variable; And,
And an application unit capable of displaying, storing, and managing the energy consumption,
Wherein the energy consumption measuring device comprises:
A portable device type that can be attached to a human body using a strap or tape,
The vibration sensor includes:
Wherein the vibrations generated by the user's voice are located on the body surface of the bones, such as the chest or back, which are transmitted along the body.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 저장된 개인용 컴퓨터 및 모바일 단말장치 중 어느 하나로 전송하는 인터페이스부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 소모량 측정 장치.
The method according to claim 1,
Further comprising an interface unit for transmitting the stored information to any one of the stored personal computer and the mobile terminal device.
삭제delete 제 1항에 있어서
상기 애플리케이션부는,
에너지 소모량 측정장치 내부, 개인용 컴퓨터 또는 모바일 장치에 설치되는 것을 특징으로 하는 에너지 소모량 측정 장치.
The method of claim 1, wherein
The application unit,
An energy consumption measuring device, a personal computer, or a mobile device.
에너지 소모량 측정 장치의 에너지 소모량 측정 방법에 있어서,
진동센서로 음성 정보 신호를 검출하는 단계;
진동센서로 검출한 음성 정보 신호를 아날로그 신호 처리하는 단계;
상기 아날로그 음성 정보 신호를 디지털 음성 정보 신호로 변환하는 단계;
상기 디지털 음성 정보 신호를 독립변수로 하고 에너지 소모량을 종속변수로 하는 회귀식으로 에너지 소모량을 계산하는 단계; 그리고
상기 에너지 소모량을 디스플레이하고 저장, 관리하는 단계를 포함하고,
상기 에너지 소모량 측정 장치는,
스트랩 또는 테이프를 이용하여 사용자의 인체에 부착할 수 있는 휴대용 장치 타입이며,
상기 진동센서는,
사용자의 음성에 의해 발생되는 진동이 신체를 따라 전달되는 가슴 또는 등의 뼈가 있는 체표면에 위치하는 것을 특징으로 하는 에너지 소모량 측정 방법.
A method of measuring energy consumption of an energy consumption measuring apparatus,
Detecting a voice information signal with a vibration sensor;
Processing the audio information signal detected by the vibration sensor with an analog signal;
Converting the analog voice information signal into a digital voice information signal;
Calculating energy consumption by using a regression equation in which the digital voice information signal is an independent variable and the energy consumption is a dependent variable; And
And displaying, storing and managing the energy consumption,
Wherein the energy consumption measuring device comprises:
A portable device type that can be attached to a human body using a strap or tape,
The vibration sensor includes:
Wherein the vibrations generated by the user's voice are located on the body surface of the bones, such as the chest or back, which are transmitted along the body.
삭제delete
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