KR102230995B1 - 운동 효과를 극대화시켜주는 사운드를 제공하는 런닝머신 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일실시예는 운동모드에 대한 사용자 입력을 수신하는 입력부와, 사용자의 심박수 정보를 획득하는 생체 정보 획득부와, 상기 운동모드에 대응하는 바이노럴 비트와 상기 사용자의 초기 심박수에 대응하는 BPM의 음원을 출력하는 오디오 출력부와, 상기 운동모드에 따른 목표 심박수를 연산하고, 상기 목표 심박수를 기초로 상기 BPM을 가변하는 제어부를 포함한다.

Description

운동 효과를 극대화시켜주는 사운드를 제공하는 런닝머신 및 그 제어방법{RUNNIG MAXHINE AND ITS CONTROL METHOD THAT PROVIDE SOUND THAT MAXIMIZES EXERCISE EFFECT}

본 발명은 런닝머신 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 운동 효율을 극대화할 수 있는 런닝머신 및 그 제어방법에 관한 것이다.

최근 들어 현대사외는 생활이 윤택해지고 건강에 대한 관심이 날로 증가하면서 실내에서 간편하게 설치하여 운동할 수 있는 런닝머신(running machine)이 널리 보급되고 있다. 런닝머신은 사용자가 제자리에서 자신에 적합한 속도로 원하는 시간만큼 걷거나 달리면서 심폐기능을 강화시키고 나아가 다리의 근력을 강화시킬 수 있도록 개발된 운동기구이다.

이러한, 런닝머신의 사용에 있어서, 적정 심박수로 운동하지 않은 경우 기대하는 운동효과를 얻을 수 없다.

도 1은 효과적인 유산소 운동을 위한 연령대별 목표 심박수를 예시하는 도면이다. 도 1에서 수평축은 연령을 나타내고, 수직축은 분당 심박수를 나타낸다. 또한, 10은 최대 심박수를 의미하며, 20은 효과적인 유산소 운동을 위한 심박수의 하한값을 의미한다.

도 1에서와 같이, 효과적인 유산소 운동을 위해서는 심박수의 하한값이 최대 심박수의 70%이상의 범위에 포함되어야 한다.

예를 들어, 35세의 정상 성인의 최대 심박수는 183이고, 효과적인 유산소 운동을 위한 심박수의 하한값은 128.1일 수 있다.

그러나, 종래의 런닝머신은 사용자의 목표 심박수에 도달하기 위해 걷기, 달리기 등을 통한 자연적인 증가에만 의존하므로 목표 심박수에 도달하기까지 시간이 오래 소요되고, 목표 심박수에 도달한 후에도 자연적인 심박수 증가 방법만으로는 목표 심박수를 유지하기 어렵다는 문제가 있다.

또한, 종래에는 효율적인 운동을 위해 런닝머신의 사용시, 별도 마련된 스크린, VR(Virtual Reality: VR)기기 등을 이용하여 가상 현실을 출력한 예가 있으나, 이는 단순한 흥미 유발에 불과하고 집중력 향상의 근본적인 대책이 되지 못한다는 단점이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 운동 효율을 극대화시킬 수 있는 런닝머신 및 그 제어방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 기술적 과제는 상술한 바에 한정되지 않으며 이하의 예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 런닝머신은 운동모드에 대한 사용자 입력을 수신하는 입력부와, 사용자의 심박수 정보를 획득하는 생체 정보 획득부와, 상기 사용자의 초기 심박수에 대응하는 BPM의 음원과 상기 운동모드에 대응하는 바이노럴 비트를 출력하는 오디오 출력부 및 상기 운동모드에 따른 심박수를 연산하고, 상기 목표 심박수를 기초로 상기 BPM을 가변하는 제어부를 포함함으로써, 사용자의 심박수를 음원의 BPM에 동조시킨다. 이에 따라, 사용자의 심박수를 보다 신속하게 목표 심박수에 도달시킬 수 있다.

상기 제어부는, 상기 운동모드에 따라 상기 목표 심박수를 제1 목표 심박수 도는 상기 제1 목표 심박수 보다 낮은 제2 목표 심박수로 설정하고, 상기 초기 심박수가 상기 제1 목표 심박수의 기설정된 안정범위 내에 포함되지 않은 상태에서, 상기 초기 심박수가 상기 제1 목표 심박수 보다 낮은 경우, 제1 주파수의 바이노럴 비트가 출력되도록 상기 오디오 출력부를 제어하고, 상기 초기 심박수가 상기 제1 목표 심박수의 상기 안정범위 내에 포함된 경우, 상기 제1 바이노럴 비트보다 낮은 제2 바이노럴 비트가 출력되도록 상기 오디오 출력부를 제어하며, 상기 초기 심박수가 상기 제2 목표 심박수 보다 높은 경우, 상기 제1 바이노럴 비트 및 상기 제2 바이노럴 비트 보다 낮은 제3 바이노럴 비트를 출력하도록 상기 오디오 출력부를 제어한다.

상기 운동모드는, 상기 사용자의 심박수를 증가시키는 워밍업 운동과, 상기 사용자의 심박수를 유지시키는 본 운동과, 상기 사용자의 심박수를 감소시키는 정리 운동 중 적어도 어느 하나이고, 상기 제어부는, 상기 워밍업 운동에서 40Hz 내지 50Hz의 주파수를 가지는 바이노럴 비트가 출력되도록 상기 오디오 출력부를 제어하고, 상기 본 운동에서 12Hz 내지 15Hz의 주파수를 가지는 바이노럴 비트가 출력되도록 상기 오디오 출력부를 제어하고, 상기 정리 운동에서 3Hz 내지 8Hz의 주파수를 가지는 바이노럴 비트가 출력되도록 상기 오디오 출력부를 제어함으로써, 운동 집중 효과를 극대화한다.

상기 제어부는, 상기 초기 심박수가 상기 목표 심박수의 기설정된 안정범위 내에 포함될 때까지 상기 BPM을 증가 또는 감소하고, 상기 초기 심박수가 상기 목표 심박수의 기설정된 안정범위 내에 포함된 경우, 상기 BPM을 유지함으로써, 효과적인 유산소 운동의 효과를 기대할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 BPM을 증가 또는 감소하는 경우, 제1 제어주기 동안, 상기 BPM을 단계적으로 증가 또는 감소하고, 상기 제1 제어주기 이후, 제2 제어주기 동안, 상기 BPM을 유지함으로써, 사용자의 심박수를 급격하게 증가 또는 감소 시키지 않는다.

상기 안정범위는, 목표 심박수의 70%이상 내지 목표 심박수 사이로 설정된다.

상기 제어부는, 상기 초기 심박수를 근사화하여, 상기 음원의 초기 BPM을 연산하고, 상기 초기 BPM의 음원이 출력되도록 상기 오디오 출력부를 제어함으로써 초기 BPM의 신속한 연산을 기대할 수 있다.

상기 런닝머신은 상기 운동모드에 따른 그래픽 객체를 표시하는 디스플레이부를 더 포함함으로써, 사용자에게 운동에 대한 동기를 부여할 수 있게 된다.

상기 런닝머신은 상기 사용자의 심박수 정보를 감지하고, 상기 심박수 정보를 상기 생체 정보 획득부에 전송하는 센서부를 더 포함한다.

상기 런닝머신은 제1 외부 디바이스 및 제2 외부 디바이스와 통신하는 통신부를 더 포함하고, 상기 통신부는, 상기 제1 외부 디바이스가 전송한 심박수 정보를 수신 받아, 상기 제어부에 전송하고, 상기 오디오 출력부가 출력한 상기 바이노럴 비트 및 음원을 상기 제2 외부 디바이스에 전송한다. 이는 런닝머신의 확장성을 위함이다.

상기 런닝머신은 제3 외부 디바이스와 연결되는 인터페이스부를 더 포함하고, 상기 오디오 출력부는, 상기 바이노럴 비트 및 음원을 상기 인터페이스부를 통해 상기 제3 외부 디바이스에 출력한다. 이는 런닝머신의 확장성을 위함이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 런닝머신의 제어방법은 운동모드에 대한 사용자 입력을 수신하는 단계와, 사용자의 심박수 정보를 획득하는 단계와, 상기 운동모드에 따른 바이노럴 비트와 초기 심박수에 대응하는 BPM의 음원을 출력하는 단계와, 상기 운동모드에 따른 목표 심박수를 연산하는 단계 및 상기 목표 심박수를 기초로 상기 BPM을 가변하는 단계를 포함함으로써, 사용자의 심박수를 음원의 BPM에 동조시킨다. 이에 따라 사용자의 심박수를 보다 신속하게 목표 심박수에 도달시킬 수 있다.

상기 사용자 입력을 수신하는 단계는, 상기 사용자의 심박수를 증가시키는 워밍업 운동과, 상기 사용자의 심박수를 유지시키는 본 운동과, 상기 사용자의 심박수를 감소시키는 정리 운동 중 적어도 어느 하나의 운동모드를 수신한다.

상기 바이노럴 비트와 상기 음원을 출력하는 단계는, 상기 워밍업 운동에서 40Hz 내지 50Hz의 주파수를 가지는 바이노럴 비트를 출력하고, 상기 본 운동에서 12Hz 내지 15Hz의 주파수를 가지는 바이노럴 비트를 출력하고, 상기 정리 운동에서 3Hz 내지 8Hz의 주파수를 가지는 바이노럴 비트를 출력함으로써, 운동 집중 효과를 극대화한다.

상기 BPM을 가변하는 단계는, 상기 워밍업 운동에서, 상기 BPM을 소정 제어주기로 단계적으로 증가시키고, 상기 본 운동에서, 상기 BPM을 유지하고, 상기 정리운동에서, 상기 BPM을 소정 제어주기로 단계적으로 감소시킨다. 이에 따라, 효과적인 유산소 운동의 효과를 기대할 수 있다.

본 발명의 런닝머신은 음원의 BPM(Beats Per Minute)을 가변 제어함으로써, 사용자의 심박수가 목표 심박수에 빠르게 도달하도록 돕는다. 또한, 런닝머신은 사용자의 심박수가 목표 심박수의 안정범위 내인 경우, 음원의 BPM을 유지하여 본 운동에서 운동효율을 극대화한다.

또한, 런닝머신은 바이노럴 비트의 주파수를 운동모드에 따라 가변시켜 사용자를 각성, 집중 또는 이완시킬 수 있고, 이에 따라 사용자의 운동 집중력을 향상시킴과 동시에 전체 운동 효율을 극대화한다.

또한, 런닝머신은 사용자의 심박수를 최대 심박수가 아닌 기설정된 안정범위 내로 조절하므로 사용자에게 무리를 가하지 않으면서도 운동 효율을 극대화한다.

또한, 심박수의 급격한 상승 또는 하강은 사용자에게 무리를 가할 수 있으므로 제1 제어주기 이후, 제2 제어주기 동안 음원의 BPM을 유지시켜 사용자의 안전을 도모한다.

또한, 런닝머신은 초기 심박수를 근사화하여 음원의 초기 BPM을 연산하므로, BPM의 연산 과정이 단순하며 따라서 전체 연산속도가 증가한다.

또한, 런닝머신 내의 디스플레이부는 운동모드에 따라, 각성 메시지, 격려 메시지, 이완 메시지 등의 그래픽 객체를 표시함으로써, 사용자에게 운동에 대한 동기를 부여한다.

또한, 런닝머신 내의 오디오 출력부도 운동모드에 따라, 각성 메시지, 격려 메시지, 이완 메시지 등의 음원을 출력함으로써, 러닝머신이 사용자의 운동 가이드 내지 코치로써 기능하게 한다.

또한, 런닝머신은 통신부, 인터페이스부 등을 통해 외부 디바이스와 연결될 수 있으므로 확장성이 향상되는 효과도 있다.

발명의 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1은 효과적인 유산소 운동을 위한 연령대별 목표 심박수를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 런닝머신의 일예이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 런닝머신의 내부 블록도이다.
도 4는 종래 걷기, 달리기 등을 통한 심박수의 자연적인 증가 또는 감소를 도시하는 도면이다.
도 5는, 본 발명의 실시예에 따른 런닝머신의 제어방법을 나타내는 순서도이다.
도 6은 도 4의 설명에 참조되는 도면이다.

실시예들에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "??부", "??모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 개시 내용에서의 바이노럴 비트(binaural beats)는 뇌파를 조절할 수 있는 특정한 형태의 오디오 정보를 의미할 수 있다.

본 개시내용에서의 바이노럴 비트의 주파수는 바이노럴 비트 주파수(Binaural Beat Frequency: BBF)일 수 있다.

본 개시내용에서의 바이노럴 비트 출력 제어부는 소정 주파수 차이의 정현파를 사용자의 양 귀에 들려주어 뇌파의 전위를 일으키는데, 바이노럴 비트의 주파수는 이러한 소정 주파수의 차이를 의미할 수 있다.

본 개시내용에서의 바이노럴 비트의 주파수는 톤-비트(tone-beat) 주파수를 의미할 수 있으며, 그 단위는 헤르츠(Hz)를 의미할 수 있다. 다른 예시로, 본 개시내용에서의 바이노럴 비트의 주파수는 톤 주파수 또는 비트 주파수를 의미할 수도 있다.

본 개시내용에서의 음원은 리듬악기성 음원 및/또는 가락악기성 음원을 의미할 수 있다. 이때, 리듬악기성 음원은 큰북, 작은북, 트라이앵글, 탬버린, 심벌즈 등과 같이, 음정 없이 박자만 가지는 음원을 말하며, 가락악기성 음원은 피아노, 첼로, 바이올린, 멜로디언 등과 같이 음정과 박자를 모두 가지는 음원을 의미할 수 있다. 또한, 본 개시내용에서의 음원은 음성, 경고음 등을 의미할 수도 있다.

본 개시내용에서의 심박수는 분당 심박수를 의미할 수 있다. 또한 BPM(Beats Per Minute)은 음원의 분당 비트수를 의미할 수 있다.

본 개시내용에서의 초기 심박수는 운동모드운동모드가 가변되는 시점에서 사용자의 심박수를 의미할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 런닝머신의 일예이다.

도면을 참조하면 런닝머신(100)은 회전축에 권회되어 무한궤도 운동하는 벨트(120)와, 벨트(120)가 설치되는 베이스 프레임(110)과, 베이스 프레임(110)에 연결된 지지 프레임(140)과 지지 프레임(140)에 연결된 조작 패널(150)과, 조작 패널(150)에서 일방향으로 연장된 손잡이(160a, 160b)를 포함한다.

베이스 프레임(110)에는 지면과 접하는 부분에, 지면과의 마찰력을 증대시키기 위한 마찰 부재(미도시)가 연결될 수 있다. 또한, 베이스 프레임(110)에는 이동성을 강화하기 위한 이동 수단(예를 들어, 바퀴, 볼 등)이 연결될 수 있다.

베이스 프레임(110) 내부에는 구동부(310)가 배치되어 구동모터(도 3의 311)를 구동한다.

구동모터(311)의 일측에는 모터축, 풀리, V-벨트, 체인 또는 전동기어 등에 의하여 기계적으로 연결되어 구동모터(311)의 구동에 따라 정해진 방향으로 회전하는 롤러(미도시)가 연결된다.

롤러(미도시)는 벨트(120)의 하부에 적어도 일부가 맞닿도록 배치되며, 실시예에 따라 복수 개가 배치될 수도 있다. 롤러(미도시)는 원통형상일 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

사용자가 발을 내딛게 되는 벨트(120)는 베이스 프레임(110)에 고정된 롤러(미도시)의 회전에 따라 일방향 또는 일방향의 반대방향의 무한궤도방식으로 회전되게 설치된다.

벨트(120)는 사용자를 지지하는 지형의 역할을 수행하며, 소정 속도로 연속적으로 회전하여 사용자가 연속적으로 걷거나 달릴 수 있는 지면을 제공한다.

이에 따라, 런닝머신(100)은 한정된 실내 공간에서 걷기, 달리기 등의 운동효과를 얻을 수 있다.

지지 프레임(140)에 연결된 조작 패널(150)에는 사용자 입력을 입력 받는 조작 키(151)가 배치되고, 구동모터(311)의 회전 속도는 사용자 입력에 따라 가변 될 수 있다.

또한, 구동모터(311)의 회전 속도가 가변되는 경우, 벨트(120)의 회전 속도도 가변된다.

조작 키(151)는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 조작 키(151)는 키패드, 돔 스위치 등의 기계식 스위치 또는 후술하는 디스플레이 패널(153)과 일체화되어 사용자의 터치 입력을 수신 받는 터치 패널 방식으로 구현될 수 있다.

조작 키(151)는 사용자 입력을 수신 받으므로, 도 3의 입력부(220)에 포함될 수 있다.

디스플레이 패널(153)은 조작 패널(150)에 배치된다. 실시예에 따라, 디스플레이 패널(153)은 별도 구성으로써, 조작 패널(150)에 연결 가능하게 설치될 수도 있다.

디스플레이 패널(153)은 액정 디스플레이(liquidcrystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFTLCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display)일 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

디스플레이 패널(153)은 런닝속도, 운동량, 운동모드, 운동모드에 대응하는 메시지 등을 표시할 수 있다. 따라서 디스플레이 패널(153)은 도 3의 디스플레이부(250)에 포함될 수 있다.

스피커(155a, 155b)는 조작 패널(150)에 배치된다. 도 2에서는 스피커(155a, 155b)가 조작 패널(150)의 좌, 우에 한 쌍으로 배치되는 것이 도시되나, 실시예에 따라 스피커의 개수는 증가 또는 감소될 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 스피커(155a, 155b)가 별도 구성으로써, 조작 패널(150)에 연결 가능하게 설치되거나, 손잡이(160a, 160b)에 배치되는 것도 가능하다., 바이노럴 비트의 출력을 위해서 적어도 2개 이상의 스피커(155a, 155b)가 사용자를 기준으로 좌, 우 대칭적인 위치에 각각 배치될 수 있다. 스피커(155a, 155b)는 바이노럴 비트, 소정 BPM의 음원, 운동 정보와 관련된 음성 등을 출력할 수 있다. 따라서, 스피커(155a, 155b)는 도 3의 오디오 출력부(240)에 포함될 수 있다.

본 발명의 런닝머신(100)은 통신부(도 2의 260)를 포함할 수 있고, 통신부(260)는 무선 오디오 출력 장치(181)에 연결될 수 있다. 런닝머신(100)은 무선 오디오 출력 장치(181)를 통해 바이노럴 비트, 소정 BPM의 음원, 운동 정보와 관련된 음성 등을 출력할 수 있다. 도 2에서는 무선 오디오 출력 장치(181)의 예로써, 무선 이어폰을 예시하나 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

실시예에 따라, 조작 패널(150)에는 외부 디바이스와의 연결을 위한 인터페이스부(270)가 배치될 수 있다.

인터페이스부(270)에는 유선 이어폰, 유선 헤드셋, 외부 스피커 등이 연결될 수 있다. 또한, 인터페이스부(270)에는 심박수 측정장치(173)가 연결될 수 있다. 심박수 측정장치(173)는 사용자의 심장이 위치한 가슴부위에 부착되어 운동 중, 측정된 사용자의 심박수 정보를 인터페이스부(270)를 통해 런닝머신(100)에 전송할 수 있다.

손잡이(160a, 160b)는 조작 패널(150)에서 일방향으로 연장되며, 사용자의 안전을 위해 설치된다. 손잡이(160a, 160b)에는 심박수 감지 센서(161a, 161b)가 설치되어, 사용자의 심박수를 감지할 수 있다. 심박수 감지 센서(161a, 161b)는 도 3의 센서부(290)에 포함될 수 있다.

한편, 사용자의 심박수 정보는 스마트 워치(171) 또는 스마트 의류(175)와 같은 웨어러블 디바이스(wearable device)를 통해 획득될 수도 있다. 한편, 도 2에 도시되는 런닝머신(100)의 형상 및 구조는 예시적인 것일 뿐, 본 개시의 청구범위에 의해 정의되는 권리범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 형태의 런닝 머신 또한 본 개시내용의 범위 내에 포함될 수 있음은 물론이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 런닝머신의 내부 블록도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 런닝머신(100)은 제어부(210), 입력부(220), 오디오 출력부(240), 디스플레이부(250), 통신부(260), 인터페이스부(270), 저장부(280), 센서부(290), 구동부(310), 경사조절부(320)를 포함할 수 있다.

입력부(220)는 사용자 입력을 수신할 수 있다. 예를 들어, 입력부(220)는 운동모드에 대한 사용자 입력을 수신할 수 있다. 운동모드는 사용자의 심박수를 증가시키는 워밍업(warming up) 운동과, 사용자의 심박수를 유지시키는 본 운동과, 사용자의 심박수를 감소시키는 정리 운동 등일 수 있다.

다른 예로, 입력부(220)는 사용자의 연령 및 성별 정보를 수신할 수 있다. 제어부(210)는 사용자의 연령 및 성별 정보를 기초로 목표 심박수를 연산할 수 있다. 목표 심박수는 효율적인 유산소 운동을 위한 최대 심박수를 의미할 수 있다. 또는 목표 심박수는 평상시 심박수를 의미할 수 있다. 구체적으로, 워밍업 운동모드와, 본 운동모드에서의 목표 심박수는 효율적인 유산소 운동을 위한 최대 심박수를 의미할 수 있다. 또는 정리 운동모드에서의 목표 심박수는 평상시 심박수를 의미할 수 있다. 워밍업 운동모드와, 본 운동모드에서의 목표 심박수와, 정리 운동모드에서의 목표 심박수를 구분하기 위하여, 워밍업 운동모드와, 본 운동모드에서의 목표 심박수를 제1 목표 심박수, 정리 운동모드에서의 목표 심박수를 제2 목표 심박수라고 할 수 있다.

입력부(220)는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 입력부(220)는 사용자 입력 모듈의 형태(예를 들어, 리모콘 등)로 구현될 수 있다. 또는 입력부(220)는 런닝머신(100)에 일체형으로 구현될 수 있다.

입력부(220)가 런닝머신(100)에 일체형으로 구현되는 경우, 입력부(220)는 키 패드, 돔 스위칭, 조그 스위치 등의 기계식 스위치 또는 디스플레이부(250)와 일체화된 터치 패널 형태로 구현될 수 있다. 또한, 입력부(220)는 적어도 하나의 마이크를 포함하고, 사용자 발화를 기초로 사용자 명령을 수신 받는 것도 가능하다.

제어부(210)는 생체 정보 획득부(231), 바이노럴비트 출력 제어부(233), 제1 음원 출력 제어부(235) 및 제2 음원 출력 제어부(237)를 포함할 수 있다.

생체 정보 획득부(231)는 사용자의 생체 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 생체 정보는 심박수, 혈류량, 혈압, 체온, 신체질량지수(Body Mass Index: BMI), 바이오 리듬, 체중 등일 수 있다.

생체 정보 획득부(231)는 런닝머신(100)에 구비된 센서부(290)를 통하여 사용자의 생체 정보를 획득할 수 있다. 또는 생체 정보 획득부(231)는 통신부(260)와 연결된 제1 외부 디바이스(미도시)를 통해 사용자의 생체 정보를 획득할 수 있다.

제1 외부 디바이스(미도시)는 시계, 안경, 헤어밴드 등의 악세서리 형태 뿐만 아니라, 의류 형태, 신체 부착 형태, 생체 이식 형태로 구현되는 웨어러블 디바이스(wearable device)일 수 있다.

생체 정보 획득부(231)는 사용자의 생체 정보를 제어부(210)에 전송할 수 있다.

바이노럴 비트 출력 제어부(233)는 운동모드에 대응하는 바이노럴 비트가 출력되도록 오디오 출력부(240)를 제어할 수 있다. 바이노럴 비트 출력 제어부(233)는 일정한 주파수 차이의 정현파를 사용자의 양 귀에 들려주어 뇌파의 전위를 일으킬 수 있다.

바이노럴 비트 출력 제어부(233)는 오디오 신호를 인간이 청음할 수 있는 가청 주파수(20~20,000Hz) 대역으로 변조하고, 뇌에 영향을 주도록 일정한 주파수 차이의 정현파를 출력할 수 있다.

예를 들어, 사용자의 집중력 향상을 위하여, 사용자의 뇌에 12Hz의 감각 운동 리듬(Sensory Motor Rhythm: SMR)파를 유도하여야 하는 경우, 12Hz는 비가청 주파수 대역이므로, 사용자의 왼쪽 귀에 300Hz를, 오른쪽 귀에 312Hz의 비트를 출력하여 12Hz의 주파수를 차이를 두게 되면, 두 소리는 뇌에서 조합되어 사용자는 12Hz의 차이를 받아들이게 되고 뇌파 유도 자극이 된다. 이를 위해 바이노럴 비트 출력 제어부(233)는 주파수 변조기(미도시)를 포함할 수 있다.

바이노럴 비트 출력 제어부(233)는 워밍업 운동에서 사용자의 각성 상태 유도, 발산적 사고 및 창의력 향상을 위하여, 40Hz 내지 50Hz의 주파수를 가지는 바이노럴 비트가 출력되도록 오디오 출력부(240)를 제어하고, 본 운동에서 운동 집중력을 향상시키기 위하여, 12Hz 내지 15Hz의 주파수를 가지는 바이노럴 비트가 출력되도록 오디오 출력부(240)를 제어하고, 정리 운동에서 사용자의 각성 상태를 진정시키기 위하여 3Hz 내지 8Hz의 주파수를 가지는 바이노럴 비트가 출력되도록 오디오 출력부(240)를 제어할 수 있다.

제1 음원 출력 제어부(235)는 소정 BPM의 음원이 출력되도록 오디오 출력부(240)를 제어할 수 있다. 제1 음원 출력 제어부(235)는 음원의 BPM을 가변할 수 있다. 제1 음원 출력 제어부(235)에 의해 출력되는 음원을 후술하는 제2 음원 출력 제어부(237)에 의해 출력되는 음원과 구별하기 위하여 제1 음원이라고 명명할 수 있다.

제1 음원 출력 제어부(235)는 소정 BPM의 음원이 출력되도록 오디오 출력부(240)를 제어함으로써, 사용자의 심박수를 동조시킬 수 있다. 제1 음원 출력 제어부(235)는 제1 음원의 BPM을 가변하여 출력할 수 있다.

제1 음원은 리듬악기성 음원 또는 가락악기성 음원을 의미할 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

제2 음원 출력 제어부(237)는 사용자에게 운동 관련 정보, 지시 정보, 응원 메시지 등의 음성이 출력되도록 오디오 출력부(240)를 제어할 수 있다. 응원 메시지는 예를 들어, "Up up", "speed up", "cheer up", "Relax" 등을 의미할 수 있다.

제2 음원 출력 제어부(237)에 의해 출력되는 음원을 제1 음원 출력 제어부(235)에 의해 출력되는 음원과 구별하기 위하여 제2 음원이라고 명명할 수 있다.

오디오 출력부(240)는 소정의 출력수단을 통해 바이노럴 비트, 제1 음원 및 제2 음원을 출력할 수 있다.

또는, 오디오 출력부(240)는 통신부(260)와 연결된 제2 외부 디바이스(미도시)를 통해 바이노럴 비트, 제1 음원 및 제2 음원을 출력할 수 있다.

제2 외부 디바이스(미도시)는 무선 이어폰, 무선 헤드셋, 무선 스피커 등의 무선 오디오 출력 장치(181)일 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

또는 오디오 출력부(240)는 인터페이스부(270)와 연결된 제3 외부 디바이스(미도시)를 통해 바이노럴 비트, 제1 음원 및 제2 음원을 출력할 수 있다.

제3 외부 디바이스(미도시)는 유선 이어폰, 유선 헤드셋, 유선 스피커 등의 유선 오디오 출력 장치일 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

오디오 출력부(240)는 런닝머신(100)의 다양한 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 오디오 출력부(240)는 조작 패널(150)의 상하 방향을 가로 지르는 중심선을 기준으로 좌, 우 대칭적인 위치에 한 쌍으로 형성될 수 있다. 이는 바이노럴 비트에 사용자의 뇌파를 동조시키기 위함이다.

실시예에 따라, 오디오 출력부(240)는 바이노럴 비트 및 제1 음원을 혼합하여 하나의 형태의 음향으로 출력할 수도 있다.

디스플레이부(250)는 운동 메뉴, 운동모드, 운동 관련 정보, 지시 정보, 응원 메시지 등을 그래픽 객체로써 출력할 수 있다. 응원 메시지는 예를 들어, "Up up", "speed up", "cheer up", "Relax" 등을 의미할 수 있다.

디스플레이부(250)는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode, OLED), 투명 유기 발광 다이오드(Transparent OLED), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

실시예에 따라 디스플레이부(250)는 터치 패널을 포함할 수 있고, 터치 패널과 디스플레이부(250)가 일체화 된 경우, 디스플레이부(250)는 입력부(220)의 기능을 수행할 수도 있다.

통신부(260)는 외부 디바이스와의 통신할 수 있다. 이를 위해 통신부(260)는 유/무선 통신 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신부(260)는 WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless BROadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등을 이용하는 무선 통신 모듈 및/또는 XDSL(Digital Subscriber Line), FTTH(Fibers to the home), PLC(Power Line Communication) 등을 이용하는 유선 통신 모듈을 포함할 수 있다. 또한 통신부(260)는, 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), ZigBee 등을 이용하는 근거리 통신 모듈을 포함할 수도 있다.

인터페이스부(270)는 런닝머신(100)에 연결되는 다양한 종류의 외부 디바이스와의 통로 역할을 수행할 수 있다. 예를 들면, 인터페이스부(270)는 외부 디바이스와 연결 가능한 포트를 구비할 수 있고, 포트를 통해 외부 디바이스와 연결할 수 있다. 이 경우, 인터페이스부(270)는 외부 디바이스와 데이터를 교환할 수 있다.

또한, 인터페이스부(270)는 연결된 외부 디바이스에 전기 에너지를 공급하는 통로 역할을 수행할 수 있다. 외부 디바이스가 인터페이스부(270)에 전기적으로 연결되는 경우, 제어부(210)의 제어에 따라, 인터페이스부(270)는 전기 에너지를 외부 디바이스에 제공할 수 있다.

저장부(280)는 런닝머신(100)을 제어하기 위한 프로그램 정보 등, 런닝머신(100)의 전반적인 동작을 위한 다양한 데이터를 저장할 수 있다.

저장부(280)는 효과적인 유산소 운동을 위한 연령대별, 성별, 목표 심박수 정보를 저장할 수 있다. 이때, 목표 심박수는 최대 심박수를 의미할 수 있다. 또는 목표 심박수는 평상시 심박수를 의미할 수 있다.

저장부(280)는 운동모드에 따른 바이노럴 비트의 주파수 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 운동모드에 따른 바이노럴 비트의 주파수 정보는 워밍업 운동에서 40Hz 내지 50Hz, 본 운동에서 12Hz 내지 15Hz, 정리 운동에서 3Hz 내지 8Hz일 수 있다.

저장부(280)는 소정 BPM의 음원을 저장할 수 있다. 제어부(210)는 음원의 BPM을 가변할 수 있다. 또한 저장부(280)는 운동 관련 음성, 지시 음성, 응원 음성 등을 저장할 수 있다.

저장부(280)는 효과적인 유산소 운동을 위한 안정범위를 저장할 수 있다. 예를 들어, 안정범위는 목표 심박수의 70% 이상일 수 있다.

저장부(280)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등),램 (Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM),EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 제어부(210)는 인터페이스부(270)를 통해 접속된 인터넷(internet)상에서 저장부(280)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)와 관련되어 동작할 수도 있다.

제어부(210)는 런닝머신(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.

제어부(210)는 운동모드에 따라 목표 심박수를 제1 목표 심박수 또는 제1 목표 심박수 보다 낮은 제2 목표 심박수로 설정할 수 있다. 워밍업 운동은 사용자의 심박수가 효율적인 유산소 운동을 위한 최대 심박수에 도달할 때까지 사용자의 심박수를 증가시키는 것을 목적으로 하고, 본 운동은 사용자의 심박수가 상기 최대 심박수를 유지하는 것을 목적으로 하므로, 워밍업 운동모드 및 본 운동모드에서의 목표 심박수는 동일할 수 있다. 반면, 정리 운동모드는 사용자의 심박수를 평상시 심박수로 복귀시키는 것을 목적으로 하므로, 워밍업 운동모드 및 본 운동모드에서의 목표 심박수보다 낮을 수 있다. 제어부(210)는 워밍업 운동모드와 본 운동모드에서의 목표 심박수를 제1 목표 심박수로 설정하고, 정리 운동모드에서의 목표 심박수를 제1 목표 심박수 보다 낮은 제2 목표 심박수로 설정할 수 있다.

제어부(210)는 운동모드에 따라 바이노럴 비트를 가변할 수 있다. 구체적으로 제어부(210) 내의 바이노럴 비트 출력 제어부(233)는 워밍업 운동모드에서, 제1 주파수의 바이노럴 비트가 출력되도록 오디오 출력부(240)를 제어할 수 있다.

이때, 워밍업 운동모드는 사용자의 초기 심박수가 목표 심박수의 기설정된 안정범위 내에 포함되지 않은 상태에서, 초기 심박수가 제1 목표 심박수 보다 낮은 경우의 운동모드를 의미할 수 있다.

또한, 제어부(210) 내의 바이노럴 비트 출력 제어부(233)는 본 운동모드에서, 제1 주파수보다 낮은 제2 주파수의 바이노럴 비트를 출력하도록 오디오 출력부(240)를 제어할 수 있다.

이때, 본 운동모드는 사용자의 초기 심박수가 제1 목표 심박수의 안정범위 내에 포함되는 경우의 운동모드를 의미할 수 있다.

또한, 제어부(210) 내의 바이노럴 비트 출력 제어부(233)는 정리 운동모드에서, 제1 주파수 및 제2 주파수 보다 낮은 제3 주파수의 바이노럴 비트를 출력하도록 오디오 출력부(240)를 제어할 수 있다.

이때, 정리 운동모드는 초기 심박수가 제2 목표 심박수 보다 높은 경우의 운동모드를 의미할 수 있다.

한편, 제1 주파수는 40Hz 내지 50Hz 사이에 포함되고, 제2 주파수는 12Hz 내지 15Hz 사이에 포함되고, 제3 주파수는 3Hz 내지 8Hz 사이에 포함될 수 있다. 이에 따라, 운동 집중 효과가 극대화될 수 있다.

또한, 제어부(210)는 운동모드에 따른 목표 심박수를 연산하고, 목표 심박수를 기초로 음원의 BPM을 가변할 수 있다.

보다 상세하게는 제어부(210) 내의 제1 음원 출력 제어부(235)는 초기 심박수가 목표 심박수의 기설정된 안정범위 내에 포함될 때까지 BPM을 증가 또는 감소할 수 있다. 이는 심박수의 증가 또는 감소를 촉진하는 역할을 할 수 있다.

또한, 제어부(210) 내의 제1 음원 출력 제어부(235)는 초기 심박수가 목표 심박수의 기설정된 안정범위 내에 포함된 경우, BPM을 유지할 수 있다. 이는 심박수의 유지를 보다 확실하게 보장하기 위함이다.

제어부(210) 내의 제1 음원 출력 제어부(235)는 BPM의 가변제어 시, 제1 제어주기 동안 BPM을 단계적으로 증가 또는 감소하고, 제1 제어주기 이후, 제2 제어주기 동안 BPM을 유지할 수 있다. 이는 심박수의 급격한 증가 또는 감소를 방지하기 위함이다.

제어부(210)는 하나의 프로세서로 구현될 수 있고, 복수의 프로세서로 구현될 수 있으며, 이에 한정되지 않고 다양한 방식으로 구현될 수 있다.

센서부(290)는 사용자의 생체 정보, 기울기 등을 감지할 수 있다. 예를 들어, 센서부(290)는 사용자의 심박수, 혈류량, 혈압, 체온, 신체질량지수(BMI), 바이오 리듬, 체중 등을 감지할 수 있다.

센서부(290)는 감지 목적에 따라 손잡이(160a, 160b), 베이스 프레임(110), 조작 패널(150) 등에 배치될 수 있다.

구동부(310)는 구동모터(311)를 구동할 수 있다. 구동부(310)는 제어부(210)의 제어에 따라 구동모터(311)의 회전 속도를 조절할 수 있다.

경사조절부(320)는 승강모터(321)를 구동할 수 있다. 실시예에 따라, 경사조절부(320)는 유압실린더를 더 포함할 수 있다. 경사조절부(320)는 베이스 프레임(110)을 소정 경사로 조절하여 지형의 기울기를 변화시킬 수 있다.

한편, 도 3에 도시되는 런닝머신(100)의 내부 블록도는 예시적인 것일 뿐, 도 3에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 본 발명의 런닝머신(100)에 더 포함될 수 있음을 본 실시 예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.

도 4는 종래 걷기, 달리기 등을 통한 심박수의 자연적인 증가 또는 감소를 도시하는 도면이다.

도면을 참조하면, 걷기, 달리기 등의 운동이 효과적인 유산소 운동(예를 들어, 체지방 분해 등)으로 이어지려면 사용자의 심박수가 최대 심박수(bh)의 70% 이상(이하 최소 심박수) 내지 최대 심박수(bh) 사이의 안정범위에 포함되어야 할 것이다. 걷기 달리기 등의 유산소 운동이 최대 심박수(bh)를 초과하는 경우, 오버 트레이닝이 되어 무산소 운동으로 전환되기 쉽고, 최소 심박수(bl) 미만인 경우 단위 시간당 체지방 분해 효율이 저하되기 때문이다.

한편, 효과적인 유산소 운동을 위한 최대 심박수(bh)는 KARVONEN 공식에 의하여 정의될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 효과적인 유산소 운동을 위한 최대 심박수(bh)는 연령대에 따른 표본 추출에 근거한 회귀방정식에 의하여 연산되거나, 질병, 특이한 운동 이력 등의 특수 변수를 더 고려하여 연산될 수도 있다.

도 4는 종래 걷기, 달리기 등을 통한 심박수의 자연적인 증가 또는 감소를 도시하는 도면이다.

도 4에서 사용자의 심박수를 증가시키는 워밍업 운동모드(M1)에서 심박수는 점차 증가하여 T1 시점에 안정범위의 하한값인 최소 심박수(bl)에 도달한다. 그러나, 도 4에서는 심박수가 걷기, 달리기 등과 같은 자연적인 증가에만 의존하므로, 후술하는 바와 같이 심박수가 안정범위에 도달하기까지 많은 시간이 소요된다.

또한, 도 4에서는 사용자의 심박수가 안정범위에 도달한 후, 사용자의 심박수를 유지시키는 본 운동모드(M2)에서, 운동 집중력을 유지시킬 수 있는 어떠한 외부 자극도 존재하지 않으므로, 사용자의 심박수를 안정범위에서 유지하기 어렵다. 심지어 도 4와 같이 집중력 저하 등을 이유로 사용자의 심박수가 안정범위에 미치지 못하는 경우도 발생한다.

마찬가지로, 본 운동모드(M2) 이후, 사용자의 심박수를 감소시키는 정리 운동모드(M3)에서도 심박수가 자연적인 감소에만 의존하므로 긴장이 쉽게 풀리지 않고, 후술하는 바와 같이, 사용자의 심박수가 평상시 심박수에 도달하기까지 많은 시간(도 4의 T2)이 소요된다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 운동효율을 극대화할 수 있는 방안을 제시한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 런닝머신의 제어방법을 나타내는 순서도이고, 도 6은 도 5의 설명에 참조되는 도면이다.

보다 상세하게는 도 6은 바이노럴 비트의 가변 제어 및 음원의 BPM 가변 제어에 따른 심박수의 증가 또는 감소를 도시하는 도면이다.

도면을 참조하면, 입력부(220)는 운동모드에 대한 사용자 입력을 수신할 수 있다(S410). 예를 들어, 입력부(220)는 사용자의 심박수를 증가시키는 워밍업(warming up) 운동모드(M1)와, 사용자의 심박수를 유지시키는 본 운동모드(M2)와, 사용자의 심박수를 감소시키는 정리 운동모드(M3) 중 적어도 어느 하나의 사용자 명령을 입력 받을 수 있다.

실시예에 따라, 제어부(210)는 워밍업 운동모드(M1), 본 운동모드(M2) 및 정리 운동모드(M3)으로 이어지는 하나의 운동 프로그램을 생성할 수도 있다.

생체 정보 획득부(231)는 사용자의 생체 정보를 획득할 수 있다(S430). 예를 들어, 생체 정보는 심박수 정보일 수 있다. 생체 정보 획득부(231)는 런닝머신(100)에 구비된 센서부(290)를 통하여 사용자의 심박수 정보를 획득할 수 있다. 또는 생체 정보 획득부(231)는 통신부(260)와 연결된 제1 외부 디바이스(미도시)를 통해 사용자의 심박수 정보를 획득할 수 있다.

오디오 출력부(240)는 운동모드에 대응하는 바이노럴 비트와 사용자의 초기 심박수에 대응하는 BPM의 음원을 출력할 수 있다(S450). 오디오 출력부(240)는 런닝머신(100)에 구비되는 스피커(155a, 155b)를 통해 바이노럴 비트 및 소정 BPM의 음원을 출력할 수 있다. 또는, 오디오 출력부(240)는 통신부(260)와 연결된 제2 외부 디바이스(미도시)를 통해 바이노럴 비트 및 소정 BPM의 음원을 출력할 수 있다. 또는 오디오 출력부(240)는 인터페이스부(270)와 연결된 제3 외부 디바이스(미도시)를 통해 바이노럴 비트 및 소정 BPM의 음원을 출력할 수 있다.

구체적으로, 제어부(210)는 사용자의 심박수를 증가시키는 워밍업 운동모드(M1)에서 사용자의 각성 상태를 유도하기 위하여 40Hz 내지 50H의 주파수를 가지는 바이노럴 비트가 출력되도록 오디오 출력부(240)를 제어할 수 있다. 워밍업 운동모드(M1)에서 사용자의 뇌파는 깨어나고 베타파가 유도되어 긴장상태를 유지할 수 있게 된다.

제어부(210)는 사용자의 심박수를 유지시키는 본 운동모드(M2)에서 사용자의 집중력을 향상시키기 위하여 12Hz 내지 15Hz의 주파수를 가지는 바이노럴 비트가 출력되도록 오디오 출력부(240)를 제어할 수 있다. 본 운동모드(M2)에서 사용자의 뇌파에 감각 운동 리듬(Sensory Motor Rhythm: SMR)파가 유도되어 사용자의 운동 집중력이 향상된다.

제어부(210)는 사용자의 심박수를 감소시키는 정리 운동모드(M3)에서 사용자의 각성 상태를 진정시키기 위하여 3Hz 내지 8Hz의 주파수를 가지는 바이노럴 비트가 출력되도록 오디오 출력부(240)를 제어할 수 있다. 정리 운동모드(M3)에서 사용자의 뇌파에 세타파가 유도되어 근육을 이완시키고, 고통을 감소시키며, 피로 회복 및 컨디션 향상에 도움을 준다.

한편, 제어부(210)는 사용자의 초기 심박수를 근사화하여, 음원의 초기 BPM을 연산하고, 초기 BPM의 음원이 출력되도록 오디오 출력부(240)를 제어할 수 있다.

예를 들어, 초기 심박수가 73bit/min 인 경우 음원의 BPM을 70bpm으로, 초기 심박수가 136bit/min인 경우 음원의 BPM을 140bpm으로 반올림하여 음원의 초기 BPM을 연산하고, 초기 BPM의 음원이 출력되도록 오디오 출력부(240)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 연산속도가 증가될 수 있다.

제어부(210)는 운동모드에 따른 목표 심박수를 연산할 수 있다(S470).

목표 심박수는 운동모드에 따라 가변될 수 있다. 예를 들어, 워밍업 운동모드 및 본 운동모드에서의 목표 심박수는 효과적인 유산소 운동을 위한 최대 심박수(bh)를 의미할 수 있다. 또는 정리 운동모드에서의 목표 심박수는 평상시 심박수를 의미할 수 있다.

목표 심박수는 사용자의 연령, 성별 등에 따라 가변될 수 있다. 따라서, 실시예에 따라 본 발명은, S410 단계 전에 사용자의 연령, 성별 중 적어도 어느 하나의 정보를 입력 받는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 35세 정상 성인 남성의 최대 심박수는 183bit/min이고, 평상시 심박수는 60bit/min일 수 있다.

제어부(210)는 목표 심박수를 기초로 BPM을 가변할 수 있다(S490). BPM의 변화는 사용자의 심박수의 증가 또는 감소를 촉진할 수 있다. 이는 사용자의 심박수가 음원의 BPM에 동조하는 경향이 있기 때문이다. 이에 따라, 사용자의 심박수는 자연적인 증가 또는 감소 보다 현저하게 가변될 수 있다.

구체적으로, 제어부(210)는 초기 심박수가 목표 심박수의 기설정된 안정범위 내에 포함될 때까지 BPM을 증가 또는 감소할 수 있다. 또한, 초기 심박수가 목표 심박수의 기설정된 안정범위 내에 포함된 경우, BPM을 유지할 수 있다. 이때, 안정범위는 목표 심박수의 70% 이상을 의미할 수 있다. 예를 들어, 35세 정상 성인 남성의 안정범위는 183bit/min의 70%인 128.1bit/min일 수 있다.

도 6에서 제어부(210)는 워밍업 운동모드(M1)에서 BPM을 증가하여야 하는 경우, 제1 제어주기(Tc1) 동안 BPM을 단계적으로 증가할 수 있다. 예를 들어, 제어부(610)는 Tc1 제어주기 동안 BPM을 1분당 1bpm씩 증가할 수 있다. 이때, 사용자의 심박수는 BPM에 동조하여 증가될 수 있다.

한편, 심박수의 급격한 증가는 사용자에게 무리를 가할 수 있으므로 제어부(210)는 제1 제어주기(Tc1) 이후 제2 제어주기(Tc2) 동안 BPM을 유지할 수 있다. 효율적인 심박수 증가를 위하여 제2 제어주기(Tc2)의 크기는 제1 제어주기(Tc1)에 비하여 작게 설정될 수 있다(Tc1>Tc2).

제어부(210)는 초기 심박수가 목표 심박수의 기설정된 안정범위 내에 포함될 때까지 BPM을 단계적으로 증가 할 수 있다. 제어부(210)의 BPM 가변제어에 따라, 사용자의 심박수는 점진적으로 증가하여 T3에서 안정범위에 도달할 수 있다. 예를 들어, 사용자의 심박수는, 73bit/min에서 점진적으로 증가하여 T3에서 132bit/min가 될 수 있다.

본 발명의 런닝머신(100)은 워밍업 운동모드(M1)에 대응하여 사용자의 뇌파에 베타파를 유도하고, BPM을 증가시켜 심박수의 증가를 촉진함에 따라, 도 4와 비교하여 더 짧은 시간에 사용자의 심박수가 안정범위에 포함된다(T3<T1).

제어부(210)는 초기 심박수가 목표 심박수의 기설정된 안정범위에 포함되는 본 운동모드(M2)에서 BPM을 유지할 수 있다. 예를 들어, 제어부(210)는 본 운동모드(M2)에서 음원의 BPM을 132bpm으로 유지할 수 있다. 본 발명의 런닝머신(100)은 본 운동모드(M2)에 대응하여 사용자의 뇌파에 감각 운동 리듬(SMR)파를 유도하고, BPM을 유지시켜 심박수의 요동을 방지함에 따라, 도 4와 비교하여 사용자의 심박수를 보다 확실하게 유지할 수 있다.

제어부(210)는 정리 운동모드(M3)에서 BPM을 감소하여야 하는 경우, 제1 제어주기(Tc1) 동안 BPM을 단계적으로 감소할 수 있다. 예를 들어, 제어부(610)는 Tc1 제어주기 동안 BPM을 1분당 1bpm씩 감소할 수 있다. 이때, 사용자의 심박수는 BPM에 동조하여 감소될 수 있다.

한편, 심박수의 급격한 감소도 사용자에게 무리를 가할 수 있으므로 제어부(210)는 제1 제어주기(Tc1) 이후 제2 제어주기(Tc2) 동안 BPM을 유지할 수 있다. 마찬가지로, 효율적인 심박수 증가를 위하여 제2 제어주기(Tc2)의 크기는 제1 제어주기(Tc1)에 비하여 작게 설정될 수 있다(Tc1>Tc2).

제어부(210)는 사용자의 심박수가 목표 심박수의 기설정된 안정범위 내에 포함될 때까지 BPM을 단계적으로 감소할 수 있다. 제어부(210)의 BPM의 가변제어에 따라, 사용자의 심박수는 점진적으로 감소하여 T4에서 안정범위에 도달할 수 있다. 예를 들어, 사용자의 심박수는, 132bit/min에서 점진적으로 감소하여 T4에서 64bit/min가 될 수 있다.

본 발명의 런닝머신(100)은 정리 운동모드(M3)에 대응하여 사용자의 뇌파에 세타파를 유도하고, BPM을 감소시켜 심박수의 감소를 촉진함에 따라, 도 4와 비교하여 더 짧은 시간에 사용자의 심박수가 안정범위에 포함된다(T4<T2).

한편, 제어부(210)는 오디오 출력부(240) 및/또는 디스플레이부(250)를 통해 각 운동모드에 대응한 메시지가 출력되도록 제어할 수 있다. 이때, 메시지는 각 운동모드에 대응하여 운동효과를 촉진시킬 수 있는 촉진 메시지일 수 있다. 오디오 출력부(240)는 촉진 메시지를 음성으로써 출력할 수 있다. 디스플레이부(250)는 촉진 메시지를 그래픽 객체로써 출력할 수 있다.

예를 들어, 제어부(210)는 워밍업 운동모드(M1)에서 이미지 트레이닝에 도움이 되는 메시지(각성 메시지)가 오디오 출력부(240) 및/또는 디스플레이부(250)에서 출력되도록 제어할 수 있다.

또한, 제어부(210)는 본 운동모드(M2)에서 동기부여에 도움이 되는 메시지(격려 메시지)가 오디오 출력부(240) 및/또는 디스플레이부(250)에서 출력되도록 제어할 수 있다.

또한, 제어부(210)는 정리 운동모드(M3)에서 심신안정, 컨디션 회복에 도움이 되는 메시지(이완 메시지)가 오디오 출력부(240) 및/또는 디스플레이부(250)에서 출력되도록 제어할 수 있다.

이상에서 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.

100: 런닝머신
210: 제어부
220: 입력부
230: 생체 정보 획득부
240: 오디오 출력부
250: 디스플레이부
260: 통신부
270: 인터페이스부

Claims (15)

1. 복수의 운동모드들 중에서 어느 하나의 운동 모드를 선택한 사용자의 선택 입력을 수신하는 입력부;
   상기 사용자의 심박수 정보를 획득하는 생체 정보 획득부;
   상기 사용자가 선택한 운동모드에 대응하는 바이노럴 비트와, 음성, 및 상기 사용자의 초기 심박수에 대응하는 BPM의 음원을 출력하는 오디오 출력부; 및
   상기 사용자가 선택한 운동모드에 따른 목표 심박수를 연산하고, 상기 목표 심박수에 기초하여 상기 초기 심박수에 대응하는 BPM을 가변하는 제어부;를 포함하고,
   상기 음성은 운동 관련 정보, 지시 정보 및 응원 메시지 중에서 적어도 하나를 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 초기 심박수가 상기 목표 심박수의 기 설정된 안정범위 내에 포함되지 않은 경우, 상기 초기 심박수가 상기 안정범위 내에 포함될 때까지 상기 초기 심박수에 대응하는 BPM을 증가 또는 감소시켜 상기 오디오 출력부를 통해 가변된 BPM의 음원과 상기 바이노럴 비트 및 상기 음성을 출력하고,
   제1 제어주기 동안에 상기 초기 심박수에 대응하는 BPM을 단계적으로 증가 또는 감소시켜 상기 초기 심박수에 대응하는 BPM부터 점차 빨라지거나 느려지는 BPM까지의 1차 가변 음원들을 순차적으로 상기 바이노럴 비트 및 상기 음성과 함께 출력하고,
   상기 제1 제어주기 이후의 제2 제어주기 동안에 상기 제1 제어주기에서 마지막으로 출력된 BPM을 유지시켜 상기 마지막으로 출력된 BPM의 음원을 상기 바이노럴 비트 및 상기 음성과 함께 출력하고,
   상기 제2 제어주기 이후의 제3 제어주기 동안에 상기 마지막으로 출력된 BPM을 단계적으로 증가 또는 감소시켜 상기 마지막으로 출력된 BPM부터 점차 빨라지거나 느려지는 BPM까지의 2차 가변 음원들을 순차적으로 상기 바이노럴 비트 및 상기 음성과 함께 출력하는 런닝머신.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 복수의 운동모드들 각각에 따라 상기 목표 심박수를 제1 목표 심박수 또는 상기 제1 목표 심박수 보다 낮은 제2 목표 심박수로 설정하고,
   상기 초기 심박수가 상기 제1 목표 심박수의 기설정된 안정범위 내에 포함되지 않은 상태에서, 상기 초기 심박수가 상기 제1 목표 심박수 보다 낮은 경우, 제1 주파수의 바이노럴 비트가 출력되도록 상기 오디오 출력부를 제어하고,
   상기 초기 심박수가 상기 제1 목표 심박수의 상기 안정범위에 포함된 경우, 상기 제1 주파수보다 낮은 제2 주파수의 바이노럴 비트가 출력되도록 상기 오디오 출력부를 제어하며,
   상기 초기 심박수가 상기 제2 목표 심박수 보다 높은 경우, 상기 제1 주파수 및 상기 제2 주파수 보다 낮은 제3 주파수의 바이노럴 비트가 출력되도록 상기 오디오 출력부를 제어하는 런닝머신.
3. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 운동모드들은 상기 사용자의 심박수를 증가시키는 워밍업 운동모드와, 상기 사용자의 심박수를 유지시키는 본 운동모드와, 상기 사용자의 심박수를 감소시키는 정리 운동모드를 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 워밍업 운동모드에서 40Hz 내지 50Hz의 주파수를 가지는 바이노럴 비트가 출력되도록 상기 오디오 출력부를 제어하고,
   상기 본 운동모드에서 12Hz 내지 15Hz의 주파수를 가지는 바이노럴 비트가 출력되도록 상기 오디오 출력부를 제어하고,
   상기 정리 운동모드에서 3Hz 내지 8Hz의 주파수를 가지는 바이노럴 비트가 출력되도록 상기 오디오 출력부를 제어하는 런닝머신.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 초기 심박수가 상기 안정범위 내에 포함된 경우, 상기 초기 심박수에 대응하는 BPM을 유지시켜 BPM이 유지된 음원과 상기 바이노럴 비트 및 상기 음성을 출력하는 런닝머신.
5. 삭제
6. 제4항에 있어서,
   상기 안정범위는,
   상기 목표 심박수의 70%이상 내지 목표 심박수 사이인 런닝머신.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 초기 심박수를 근사화하여, 상기 음원의 초기 BPM을 연산하고, 상기 초기 BPM의 음원이 출력되도록 상기 오디오 출력부를 제어하는 런닝머신.
8. 제1항에 있어서,
   상기 운동모드에 따른 그래픽 객체를 표시하는 디스플레이부;를 더 포함하는 런닝머신.
9. 제1항에 있어서,
   상기 사용자의 심박수 정보를 감지하고, 상기 심박수 정보를 상기 생체 정보 획득부에 전송하는 센서부;를 더 포함하는 런닝머신.
10. 제1항에 있어서,
    제1 외부 디바이스 및 제2 외부 디바이스와 통신하는 통신부;를 더 포함하고,
    상기 통신부는,
    상기 제1 외부 디바이스가 전송한 심박수 정보를 수신 받아, 상기 제어부에 전송하고, 상기 오디오 출력부가 출력한 상기 바이노럴 비트 및 음원을 상기 제2 외부 디바이스에 전송하는 런닝머신.
11. 제10항에 있어서,
    제3 외부 디바이스와 연결되는 인터페이스부;를 더 포함하고,
    상기 오디오 출력부는,
    상기 바이노럴 비트 및 음원을 상기 인터페이스부를 통해 상기 제3 외부 디바이스에 출력하는 런닝머신.
12. 복수의 운동모드들 중에서 어느 하나의 운동 모드를 선택한 사용자의 선택 입력을 수신하는 단계;
    상기 사용자의 심박수 정보를 획득하는 단계;
    상기 사용자가 선택한 운동모드에 따른 바이노럴 비트와, 음성, 및 초기 심박수에 대응하는 BPM의 음원을 출력하는 단계;
    상기 사용자가 선택한 운동모드에 따른 목표 심박수를 연산하는 단계; 및
    상기 목표 심박수에 기초하여 상기 초기 심박수에 대응하는 BPM을 가변하는 단계;를 포함하고,
    상기 음성은 운동 관련 정보, 지시 정보 및 응원 메시지 중에서 적어도 하나를 포함하고,
    상기 초기 심박수에 대응하는 BPM을 가변하는 단계는,
    상기 초기 심박수가 상기 목표 심박수의 기 설정된 안정범위 내에 포함되지 않은 경우, 상기 초기 심박수가 상기 안정범위 내에 포함될 때까지 상기 초기 심박수에 대응하는 BPM을 증가 또는 감소시켜 오디오 출력부를 통해 가변된 BPM의 음원과 상기 바이노럴 비트 및 상기 음성을 출력하는 단계
    를 포함하고,
    상기 가변된 BPM의 음원과 상기 바이노럴 비트 및 상기 음성을 출력하는 단계는,
    제1 제어주기 동안에 상기 초기 심박수에 대응하는 BPM을 단계적으로 증가 또는 감소시켜 상기 초기 심박수에 대응하는 BPM부터 점차 빨라지거나 느려지는 BPM까지의 1차 가변 음원들을 순차적으로 상기 바이노럴 비트 및 상기 음성과 함께 출력하는 단계
    상기 제1 제어주기 이후의 제2 제어주기 동안에 상기 제1 제어주기에서 마지막으로 출력된 BPM을 유지시켜 상기 마지막으로 출력된 BPM의 음원을 상기 바이노럴 비트 및 상기 음성과 함께 출력하는 단계; 및
    상기 제2 제어주기 이후의 제3 제어주기 동안에 상기 마지막으로 출력된 BPM을 단계적으로 증가 또는 감소시켜 상기 마지막으로 출력된 BPM부터 점차 빨라지거나 느려지는 BPM까지의 2차 가변 음원들을 순차적으로 상기 바이노럴 비트 및 상기 음성과 함께 출력하는 단계
    를 포함하는 런닝머신의 제어방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 사용자의 선택 입력을 수신하는 단계는,
    상기 사용자의 심박수를 증가시키는 워밍업 운동모드와, 상기 사용자의 심박수를 유지시키는 본 운동모드와, 상기 사용자의 심박수를 감소시키는 정리 운동모드 중 적어도 어느 하나의 운동모드를 수신하는 런닝머신의 제어방법.
14. 제13항에 있어서,
    상기 초기 심박수에 대응하는 BPM의 음원을 출력하는 단계는,
    상기 워밍업 운동모드에서 40Hz 내지 50Hz의 주파수를 가지는 바이노럴 비트를 출력하고,
    상기 본 운동모드에서 12Hz 내지 15Hz의 주파수를 가지는 바이노럴 비트를 출력하고,
    상기 정리 운동모드에서 3Hz 내지 8Hz의 주파수를 가지는 바이노럴 비트를 출력하는 런닝머신의 제어방법.
15. 제13항에 있어서,
    상기 초기 심박수에 대응하는 BPM을 가변하는 단계는,
    상기 워밍업 운동모드에서, 상기 BPM을 소정 제어주기로 단계적으로 증가시키고,
    상기 본 운동모드에서, 상기 BPM을 유지하고,
    상기 정리 운동모드에서, 상기 BPM을 소정 제어주기로 단계적으로 감소시키는 런닝머신의 제어방법.

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