KR19990066565A - 최적 근육 운동량 경보시스템 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각 개인이 근육 강화 운동을 할 때 최상의 운동 효과를 얻을 수 있도록 하는 최적 근육 운동량 경보시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

본 발명은 근전도 측정부와 스펙트럼 분석기와 경보음 발생부가 구비되어 있다. 상기 근전도 측정부는 강화 운동 중인 근육의 피부 표면 근전 변화를 감지하여 근전도를 측정하고, 스펙트럼 분석부는 상기 근전도 측정부에서 측정된 근전도 신호의 주파수 영역에 대한 스펙트럼 분석을 수행하여 해당 근전도 신호의 스펙트럼이 최적 근육 운동량을 근거로 하여 설정된 문턱치 이하의 주파수 영역으로 이동하면 경보 발생 신호를 출력하고, 경보음 발생부는 상기 스펙트럼 분석부에서 경보 발생 신호가 출력되면 운동 중단 시점을 알려주는 경보음을 발생시키며, 사용자는 경보음 발생부에서 발생되는 경보음을 근육 강화 운동을 중단한다.

이와 같이 본 발명은 각 개인이 근육 강화 운동을 수행할 때 자신에게 적합한 최적의 운동량을 주관적으로 판단하는 대신 과학적 사실을 근거로 하여 객관적으로 판단할 수 있도록 하기 때문에 각 개인마다 최적의 근육 운동 효과를 얻을 수 있고, 각 개인이 자신의 운동 목표에 따라 스펙트럼 이동의 문턱치를 변경하면 운동 효과를 다양하게 얻을 수 있는 효과가 있다.

Description

최적 근육 운동량 경보시스템 및 그 방법(System and method for alarming the optimum muscular momentum)

본 발명은 최적 근육 운동량 경보시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 각 개인이 근육 강화 운동을 할 때 최상의 운동 효과를 얻을 수 있도록 하는 최적 근육 운동량 경보시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

최근 들어 자신의 건강이나 몸매 관리를 위하여 헬스 클럽이나 각 가정에서 근육 강화 운동을 하는 사람이 점차 증가되고 있다. 아울러, 근육 강화 운동을 할 때 주의해야 할 점은 각 개인마다 기초 체력이 다르기 때문에 각 개인은 자신에게 적당한 양만큼만 운동을 해야 몸에 무리가 가지 않고 운동 효과도 극대화시킬 수 있다는 것이다.

종래에는 각 개인이 자신에게 적당한 운동량이 어느 정도 되는지를 알기가 어려워서 운동 시간이나 운동 횟수, 또는 스스로가 피곤함을 느끼는 시점 등을 판단 근거로 하여 운동량을 결정하였다.

그러나, 상기와 같이 운동 시간이나 운동 횟수 등 다분히 주관적이고 일률적인 판단 근거로 근육 운동량을 결정하면 상기에서도 설명된 바와 같이 각 개인이 정확한 운동 효과를 얻을 수 없게 되고, 피곤함을 느끼는 시점으로 운동량을 결정하면 각 개인의 기분에 따라 운동량이 수시로 바뀔 수 있기 때문에 역시 최적의 운동 효과를 얻을 수 없는 문제점이 있었다.

즉, 종래에는 각 개인이 자신의 주관적인 판단에만 의존하여 운동량을 결정하기 때문에 최적의 운동 효과를 얻을 수 없었고, 더 나아가서는 운동량이 너무 많아 오히려 건강을 해치게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 근육이 피로해짐에 따라 해당 근전도의 스펙트럼이 저주파 영역으로 이동한다는 과학적인 사실의 근거 하에 강화 운동 중인 근육에서 측정되는 근전도의 스펙트럼이 최적 근육 운동량을 근거로 설정된 문턱치 이하의 저주파 영역으로 이동하면 사용자에게 운동을 중단하라고 경보함으로써 각 개인이 최적의 근육 강화 운동 효과를 얻을 수 있도록 하는 최적 근육 운동량 경보시스템 및 그 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 최적 근육 운동량 경보시스템은 강화 운동 중인 근육의 피부 표면 근전 변화를 감지하여 근전도를 측정하는 근전도 측정부와, 상기 근전도 측정부에서 측정된 근전도 신호의 주파수 영역에 대한 스펙트럼 분석을 수행하여 해당 근전도 신호의 스펙트럼이 최적 근육 운동량을 근거로 하여 설정된 문턱치 이하의 주파수 영역으로 이동하면 경보 발생 신호를 출력하는 스펙트럼 분석부와, 상기 스펙트럼 분석부에서 경보 발생 신호가 출력되면 운동 중단 시점을 알려주는 경보음을 발생시키는 경보음 발생부가 구비된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 최적 근육 운동량 경보시스템은 각 개인의 운동 목표에 따라 최적 근육 운동량이 조절되도록 사용자의 수동 조작에 따라 상기 스펙트럼 분석부에 설정되어 있던 문턱치를 가변시키는 문턱치 조절부가 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 근전도 측정부는 강화 운동 중인 근육의 표면에 부착된 쌍극(bipolar)의 전극과, 상기 전극들 사이의 전위차를 감지하여 피부 표면의 근전도를 측정하는 근전도 측정기로 구성되는 것이 바람직하고, 상기 스펙트럼 분석부는 상기 근전도 측정부에서 측정된 근전도 신호를 증폭하는 증폭기와, 상기 증폭기에서 증폭된 근전도 신호를 디지털화하는 아날로그/디지털 변환기와, 상기 아날로그/디지털 변환기에서 디지털화된 근전도 신호의 주파수 영역에 대한 스펙트럼 분석을 수행하여 해당 근전도 신호의 스펙트럼이 최적 근육 운동량을 근거로 하여 설정된 문턱치 이하의 주파수 영역으로 이동하면 경보 발생 신호를 출력하는 스펙트럼 분석기로 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 최적 근육 운동량 경보방법은 강화 운동 중인 근육의 피부 표면 근전 변화를 감지하여 근전도를 측정하는 제 1 단계와, 상기 제 1 단계에서 측정된 근전도 신호의 주파수 영역에 대한 스펙트럼 분석을 수행하여 해당 근전도 신호의 스펙트럼이 최적 근육 운동량을 근거로 하여 설정된 문턱치 이하의 주파수 영역으로 이동하는 지를 판단하는 제 2 단계와, 상기 제 2 단계의 판단 결과 근전도 신호의 스펙트럼이 문턱치 이하의 주파수 영역으로 이동하면 운동 중단 시점을 알려주는 경보음을 발생시키는 제 3 단계가 구비된 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 최적 근육 운동량 경보시스템의 구성을 나타내는 블록도,

도 2a와 도 2b는 피곤한 상태와 피곤하지 않은 상태에서 측정된 근전도의 전력 스펙트럼 밀도를 나타내는 그래프.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11a, 11b: Ag/AgCl 전극 12: 근전도 측정기

13: 증폭기 14: 아날로그/디지털 변환기

15: 스펙트럼 분석기 16: 스마트 알람

17: 문턱치 조절기

이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 최적 근육 운동량 경보시스템의 구성을 나타내는 블록도로서, 상기 경보 시스템은 쌍극(bipolar)의 Ag/AgCl 전극(11a, 11b)과, 근전도 측정기(12)와, 증폭기(13)와, 아날로그/디지털(A/D) 변환기(14)와, 스펙트럼 분석기(15)와, 스마트 알람(16)과, 문턱치 조절기(17)를 구비하고 있다.

상기 쌍극의 Ag/AgCl 전극(11a, 11b)은 강화 운동 중인 근육의 표면에 부착되고, 근전도 측정기(12)는 Ag/AgCl 전극(11a, 11b) 사이의 전위차 즉, 강화 운동 중인 근육의 피부 표면 근전(근육 활동 전위)을 감지하여 근전도(electromyogram)를 측정한다. 여기서, 근전도라 함은 골격근의 수축과 동시에 발생하는 활동 전위 변화를 도출하여 증폭 기록한 파형도를 말한다.

상기 증폭기(13)는 근전도 측정기(12)에서 측정된 근전도 신호를 증폭하여 아날로그/디지털 변환기(14)로 출력하고, 상기 아날로그/디지털 변환기(14)는 증폭기(13)로부터 입력된 근전도 신호를 디지털화하여 스펙트럼 분석기(15)로 출력한다.

상기 스펙트럼 분석기(15)는 아날로그/디지털 변환기(14)로부터 입력된 디지털 근전도 신호의 주파수 영역에 대한 스펙트럼 분석을 수행하여 해당 디지털 근전도 신호의 스펙트럼이 최적 근육 운동량을 근거로 하여 설정된 문턱치 이하의 주파수 영역으로 이동하면 경보 발생 신호를 스마트 알람(16)으로 출력한다.

보통 근육이 피로해지면 해당 근전도의 스펙트럼이 저주파 영역으로 이동한다는 사실은 이미 공지되어 있으며, 그 사실은 도 2a 및 도 2b에 도시된 근전도의 전력 스펙트럼 밀도(power spectrum density) 그래프에서 쉽게 확인할 수 있다.

상기 스마트 알람(16)은 스펙트럼 분석기(15)로부터 경보 발생 신호가 입력되면 사용자에게 운동 중단 시점을 알려주는 경보음을 발생시킨다.

상기 문턱치 조절기(17)는 사용자의 수동 조작에 따라 스펙트럼 분석기(15)에 설정되어 있던 문턱치를 가변시켜 각 개인의 운동 목표에 따라 최적 근육 운동량이 조절되도록 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 의한 최적 운동량 경보 시스템이 사용자에게 최적 운동량을 경보하는 과정을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 사용자는 근육 강화 운동을 시작하기 전 운동하고자 하는 부위의 근육에 쌍극의 Ag/AgCl 전극(11a, 11b)을 부착한다.

상기와 같은 상태에서 사용자가 근육 강화 운동을 시작하면 해당 근육의 움직임과 운동량에 따라 Ag/AgCl 전극들(11a, 11b)간의 전위차가 변화하고, 근전도 측정기(12)는 그 Ag/AgCl 전극들(11a, 11b) 사이의 전위차를 감지하여 강화 운동이 수행되고 있는 근육의 피부 표면 근전도를 측정하고, 그 측정 결과를 증폭기(13)로 출력한다.

상기 증폭기(13)는 근전도 측정기(12)로부터 입력된 근전도 신호를 증폭하여 아날로그/디지털 변환기(14)로 출력하고, 상기 아날로그/디지털 변환기(14)는 증폭기(13)에서 증폭된 근전도 신호를 디지털화하여 스펙트럼 분석기(15)로 출력한다.

상기 스펙트럼 분석기(15)는 아날로그/디지털 변환기(14)로부터 입력된 디지털 근전도 신호의 주파수 영역에 대한 스펙트럼 분석을 수행하여 상기 디지털 근전도 신호의 스펙트럼이 최적 근육 운동량을 근거로 하여 설정된 문턱치 이하의 주파수 영역으로 이동하는 지를 판단하고, 그 판단 결과 근전도 신호의 스펙트럼이 문턱치 이하의 주파수 영역으로 이동하면 스마트 알람(16)으로 경보 발생 신호를 출력한다.

즉, 사용자가 소정 시간 동안 근육 강화 운동을 계속 수행하면 해당 근육은 점차 피로해져서 근전도 신호의 스펙트럼은 점차 저주파 영역으로 이동하고, 그 후 근전도 신호의 스펙트럼이 문턱치 이하의 주파수 영역으로 이동하면 스펙트럼 분석기(15)는 사용자가 최적의 근육 운동량을 소화했다고 판단하여 스마트 알람(16)으로 경보 발생 신호를 출력한다.

상기 스마트 알람(16)은 스펙트럼 분석기(17)로부터 경보 발생 신호가 입력되면 즉시 경보음을 발생시키고, 사용자는 스마트 알람(16)에서 경보음이 발생되면 수행 중이던 근육 강화 운동을 중단한다.

한편, 사용자는 문턱치 조절기(17)를 수동으로 조작하여 자신의 운동 목표에 따라 스펙트럼 분석기(15)에 설정되어 있던 문턱치를 적절하게 변경시키면 자신이 원하는 다양한 운동 효과를 얻을 수 있다.

이와 같이 본 발명은 각 개인이 근육 강화 운동을 수행할 때 자신에게 적합한 최적의 운동량을 주관적으로 판단하는 대신 과학적 사실을 근거로 하여 객관적으로 판단할 수 있도록 하기 때문에 각 개인마다 최적의 근육 운동 효과를 얻을 수 있고, 각 개인이 자신의 운동 목표에 따라 스펙트럼 이동의 문턱치를 변경하면 운동 효과를 다양하게 얻을 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 강화 운동 중인 근육의 피부 표면 근전 변화를 감지하여 근전도를 측정하는 근전도 측정부와,

   상기 근전도 측정부에서 측정된 근전도 신호의 주파수 영역에 대한 스펙트럼 분석을 수행하여 해당 근전도 신호의 스펙트럼이 최적 근육 운동량을 근거로 하여 설정된 문턱치 이하의 주파수 영역으로 이동하면 경보 발생 신호를 출력하는 스펙트럼 분석부와,

   상기 스펙트럼 분석부에서 경보 발생 신호가 출력되면 운동 중단 시점을 알려주는 경보음을 발생시키는 경보음 발생부가 구비된 것을 특징으로 하는 최적 근육 운동량 경보시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 스펙트럼 분석부는 상기 근전도 측정부에서 측정된 근전도 신호를 증폭하는 증폭기와,

   상기 증폭기에서 증폭된 근전도 신호를 디지털화하는 아날로그/디지털 변환기와,

   상기 아날로그/디지털 변환기에서 디지털화된 근전도 신호의 주파수 영역에 대한 스펙트럼 분석을 수행하여 해당 근전도 신호의 스펙트럼이 최적 근육 운동량을 근거로 하여 설정된 문턱치 이하의 주파수 영역으로 이동하면 경보 발생 신호를 출력하는 스펙트럼 분석기로 구성된 것을 특징으로 하는 최적 근육 운동량 경보시스템.
3. 강화 운동 중인 근육의 피부 표면 근전 변화를 감지하여 근전도를 측정하는 제 1 단계와,

   상기 제 1 단계에서 측정된 근전도 신호의 주파수 영역에 대한 스펙트럼 분석을 수행하여 해당 근전도 신호의 스펙트럼이 최적 근육 운동량을 근거로 하여 설정된 문턱치 이하의 주파수 영역으로 이동하는 지를 판단하는 제 2 단계와,

   상기 제 2 단계의 판단 결과 근전도 신호의 스펙트럼이 문턱치 이하의 주파수 영역으로 이동하면 운동 중단 시점을 알려주는 경보음을 발생시키는 제 3 단계가 구비된 것을 특징으로 하는 최적 근육 운동량 경보방법.