KR20010000055A

KR20010000055A - 손목 시계형 건강 시계

Info

Publication number: KR20010000055A
Application number: KR1019990054262A
Authority: KR
Inventors: 안성훈
Original assignee: 안성훈
Priority date: 1999-12-01
Filing date: 1999-12-01
Publication date: 2001-01-05
Also published as: KR100319948B1

Abstract

본 발명은 건강 시계에 관한 것으로, 더 상세하게는 사용자가 성별, 생년월일, 현재 날짜 및 시간, 체중, 체형등에 관한 데이터를 미리 입력하여 셋업(SET UP)하면 평소(대기모드)에는 날짜 및 시간과 생체리듬 상태 및 최종운동후 경과한 시간 정도(이하 "운동중단정도"라고 함)를 상징하는 그림등을 엘씨디(LCD:Liquid Crystal Display)에 표시하여 주고, 운동을 시작하기 위하여 심박수(心搏數) 센서부를 온(ON)시킨 후(운동모드)부터는 현재의 심박수와,운동으로 소모되는 열량을 상기 엘씨디에 표시하여 주면서, 심박수 센서부로 입력되는 운동중의 현재 심박수와 상기 입력 데이터로 부터 계산 저장된 최대 목표심박수 및 최소 목표심박수를 비교하여 일정한 경고 신호를 출력하여 주는 손목 시계형 건강 시계에 관한 것이다.

본 발명에 따를 경우 자신의 생체리듬 및 최종 운동후 경과 시간 정도를 용이하게 파악할 수 있고, 운동중에는 운동량을 조절하여 무리한 운동으로 인한 신체 훼손을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 운동으로 인한 열량 소모량을 눈으로 확인할 수 있으므로 해서 운동에 흥미를 갖게하는 효과가 있다.

Description

손목 시계형 건강 시계{Health Wrist Watch}

본 발명은 건강 시계에 관한 것으로, 더 상세하게는 사용자가 성별, 생년월일, 현재 날짜 및 시간, 체중, 체형등에 관한 데이터를 미리 입력하여 셋업(SET UP)하면 평소(대기모드)에는 날짜 및 시간과 바이오리듬 및 최종운동후 경과시간을 엘씨디(LCD:Liquid Crystal Display)에 표시하여 주고, 운동을 시작하기 위하여 심박수(心搏數) 센서부를 온(ON)시킨 후(운동모드)부터는 현재의 심박수와 소모되는 열량을 상기 엘씨디에 표시하여 주고, 심박수 센서부로 입력되는 운동중의 현재 심박수와 상기 입력 데이터로 부터 계산 저장된 최대 목표심박수 및 최소 목표심박수를 비교하여 일정한 경고 신호를 출력하여 주는 건강 시계에 관한 것이다.

산업사회의 발달에 따라 현대인은 과중한 업무로 인한 각종 스트레스 및 운동량의 부족으로 과거에 비해 고혈압, 당뇨병 및 심장질환등의 각종 성인병에 더욱 많이 시달리고 있으며 이로 인한 사망률은 매년 증가하는 추세에 있다. 이러한 성인병의 증가와 인로 인한 사망률의 증가는 현대인으로 하여금 점차 건강에 대한 보다 많은 관심을 기울이게 하였으며, 이에 따라 자신의 건강을 지키기 위해 운동을 하는 인구는 점차 증가하고 있다. 또한, 성인병 예방 및 치료와 관련된 성인병 치료제는 항상 부작용을 갖고 있으며, 성인병의 근본적인 치유는 사실상 의약처방만으로는 불가능하여 현재 의료계에서는 성인병의 예방과 치료를 위한 운동요법이 각광을 받고 있다. 그러나, 이러한 운동요법은 개인의 건강상태와 나이에 맞게 처방되어야 하며, 무리한 운동은 오히려 건강을 해칠 뿐만아니라 갑작스러운 죽음을 유발할 수도 있다. 즉, 운동시 각 개인이 자신의 느낌에 의해 비과학적으로 운동량을 결정할 경우 과도한 운동으로 인한 역효과를 초래할 수 있는 것이다. 따라서, 운동시 자신의 건강상태와 나이에 알맞는 적정운동량이 초과 되었을 때 이를 운동하는 사람으로 하여금 인지케 하여 운동량을 과학적으로 조절할 수 있는 장치의 개발이 현재 활발히 전개되고 있다.

그러나, 현재까지 개발되어 사용되고 있는 운동량 자동측정장치는 규모가 크기 때문에 운동시 휴대가 불가능할 뿐만 아니라 고가이기 때문에 개인이 이를 구입하여 자신의 운동량을 운동시 즉석에서 체크할 수 없는 문제점이 있었기 때문에, 가격이 저렴하고 규모가 작아 운동시 휴대할 수 있는 운동량 자동측정장치의 개발은 본 고안의 기술분야에서 시급히 요구되고 있는 과제라고 할 수 있다.

이와 관련하여 수동으로 계산한 목표 심박수를 운동량 측정장치에 입력하여 운동중 측정된 심박수가 목표심박수에 도달하면 이를 사용자에게 인지케 하는 운동량 측정장치가 개발되어 있으나, 상기 장치는 목표심박수를 사용자가 수동으로 계산하여야 하는 번거로움이 있었다.

따라서, 본 발명은 손목시계형으로 휴대가 간편하고, 사용자 정보를 입력하면 심박수를 자동으로 측정하여 사용자의 최대 목표심박수와 최소 목표심박수가 계산 저장됨으로써 운동시 현재 심박수가 최대 목표심박수를 초과한 경우에는 이를 사용자에게 적정운동량이 초과되었음을 자동으로 경고하는 손목시계형 건강 시계를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 사용자의 신체리듬에 관한 정보와, 최종 운동후 경과 시간에 관한 정보를 제공하는 손목시계형 건강시계를 제공하는데 그 다른 목적이 있다.

나아가, 본 발명은 운동 중에 소모되는 칼로리를 계산하여 표시하여 줄수 있는 손목시계형 건강시계를 제공하는데에 그 다른 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 건강 시계의 간략 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 건강 시계의 시스템 블럭도이다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 건강 시계의 셋업 과정시 LCD표시 내용의 변화를 도시한 LCD 부분 개략도이다.

도4는 심박수 센서부가 ON된 상태에서의 LCD표시 내용을 도시한 LCD 부분 개략도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 :하우징 2 :시계줄 10:제어부

11:마이콤 20:심박수센서부 21:발광부

22:수광부 23:잭 24:펄스증폭기

25:펄스카운터 26:잭 온/오프 감지부 28:이어셋

30:사용자 정보 입력 장치부 31:숫자조정키 32:엔터키

33:셋키 34:커서키 40:정보디스플레이부

41:LCD구동회로 42:LCD 50:경고 램프부

51,52,53:LED 60:경고음 출력부 61:부저

70:전원부

본 발명은 사용자의 심박수를 자동으로 인식하여 전기적 신호로 전환시켜 주는 심박수 센서부(20)와;

사용자가 건강 시계의 셋업을 위하여 숫자등을 입력할 수 있는 숫자 조정 키, 엔터 키, 셋 키, 커서 키를 포함하는 사용자 정보 입력 장치부(30)와;

상기 사용자 정보 입력 장치부로 부터 입력 받은 데이터를 기초로 사용자의 생체리듬, 심박수, 운동중 소모열량, 운동중단정도등을 문자,숫자 또는 도형으로 표시하여 주는 LCD 및 상기 LCD를 구동하는 LCD구동회로로 형성된 정보 디스플레이부(40)와;

운동중에 상기 심박수 센서부에 의하여 측정된 심박수를 기초로 사용자에게 운동량에 관한 소정의 시각적 경고를 해주는 LED램프 및 상기 LED램프를 구동하는 LED구동회로로 형성된 경고 램프부(50)와;

운동중에 상기 심박수 센서부에 의하여 측정된 심박수를 기초로 사용자에게 운동량에 관한 소정의 청각적 경고를 해주는 부저 및 상기 부저를 구동하는 부저구동회로로 형성된 경고음 출력부(60)와;

상기 심박수 센서부와 정보 입력 장치부로부터 심박수 및 사용자 정보를 입력받아 입력된 입력신호들을 연산비교처리한 후 상기 정보 디스플레이부(40)와 경고 램프부(50)와 경고음출력부(60)에 제어신호들을 출력하는 마이콤과 주변장치(램(RAM)과 롬(ROM)과 왓치 타이머(WATCH TIMER)와 시간제어기(TIME CONTROLLER)와 입출력 및 인터럽트 제어기(I/O ＆ INTRUPT CONTROLLER))로 형성된 제어부(10)와;

상기 사용자 정보 입력 장치부와 정보 디스플레이부와 경고 램프부와 경고음 출력부와 제어부와 전원부의 소자 및 집접회로를 기판에 구현한 PCB(Printed Circuit Board; 도면 미표시)와;

상기 각부에 전원을 공급하기 위한 전원부(70)와;

상기 PCB를 내부에 수용하고, 상기 PCB에 장착된 사용자 정보 입력 장치, LCD, LED 및 스피커를 받아들일 개구(開口)를 갖으며, 전체적으로 손목시계의 몸체 형상을 갖도록 형성된 하우징(1)과;

상기 하우징에 연결되어 상기 하우징을 손목에 체결할 수 있도록 하는 시계줄(2)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 일실시례를 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 건강시계의 외관을 간략하게 도시한 사시도를, 도2는 본 발명에 따른 건강시계의 시스템 블록도를 각각 나타낸다.

도2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시례에 따를 경우 상기 심박수 센서부(20)는 적외선을 발산하여 주는 적외선 발광 소자로 형성된 발광부(21) 및 상기 적외선 발광 소자로 부터 수신되는 적외선에 따라 펄스를 발생키는 적외선 수광 소자로 형성된 수광부(22)와, 상기 수광부(21) 및 발광부(22)를 상기 PCB에 전기적으로 연결하는 잭(23)과, 상기 수광부로 부터 수신되는 펄스 신호를 증폭하는 펄스 증폭기(24)와, 상기 펄스 증폭기(24)로 부터 증폭된 신호를 이용하여 펄스 수를 새는 펄스 카운터(25)와, 상기 잭(23)이 상기 PCB의 컨넥터(29)에 연결되어 있는지여부를 감지하는 잭 ON/OFF 감지부(26)로 구성된다.

상기 심박수 센서부의 발광부(21)로는 적외선 발광 다이오드를 사용하고, 수광부(22)로는 적외선 포토 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다. 도1에 도시된 바와 상기 발광부(21)와 수광부(22)는 사용자의 귓볼에 착용할 수 있는 이에셋(EAR SET,28)에 삽입 설치된다. 도1에는 이어셋의 형상이 집게의 형상으로 도시되어 있으나 본 발명에 따를 경우 이어셋의 형상은 종래의 귀걸리의 형상으로 다양하게 형성될 수 있으며, 따라서 이어셋의 형상은 본 발명의 구성적 특징은 아니다. 상기 이어셋을 사용자의 귓볼에 착용할 경우, 귀볼에 흐르는 혈액의 양과 농도의 변화에 의해 상기 발광부로 부터 발산된 적외선의 통과량이 달라지고, 상기 수광부의 수광량도 심장의 박동에 따라 규칙적으로 달라지게 되며, 이에 따라 심박수의 갯수와 동일한 갯수의 펄스가 수광부에서 생성된다. 이렇게 생성된 펄스는 상기 잭(23)을 통하여 상기 PCB에 형성된 펄스증폭기(24)에 전달되고, 상기 펄스증폭기(24)는 펄스 신호를 증폭하여 상기 펄스 카운터(25)에 전송한다. 상기 펄스 카운터(25)는 증폭된 펄스 신호를 입력 받아 계수한 후 펄스 갯수에 관한 데이터를 제어부(10)의 마이콤(11)에 전달한다.

본 실시례에서는 귓볼에서 심박수를 측정하고 있지만, 이와 달리 팔목의 관상동맥에 흐르는 혈류를 이용하여 상술한 원리와 동일한 원리로 심박수를 측정하는 방법도 가능하다. 이때에는 수광부는 반사량의 변화를 감지하여 펄스를 생성하도록 구성된다. 이처럼 심박수의 측정 방법은 실시례에 따라 다양하게 구현할 수 있다.

본 발명에서는 심박수 센서부의 온오프(ON/OFF) 스위칭 수단을 잭(23)과 잭(23)을 받아 들이는 콘넥터(29)에 의하여 구현하고 있다. 즉, 잭(23)을 상기 콘넥터(29)에 삽입하면 심박수 센서부(20)의 발광부(21) 및 수광부(22)가 온(ON) 상태로 되고, 잭을 상기 콘넥터(29)에서 분리하면 심박수 센서부의 발광부 및 수광부가 오프(OFF) 상태로 된다.

상기 사용자 정보 입력 장치부(30)는 도1에 도시된 바와 같이 숫자조정키(21)와 엔터키(32)와 셋키(33)와 커서키(34)를 포함하여 구성된다. 이들 키는 셋업 과정에서 상기 제어부(10)의 I/O 및 인터럽트 제어기(16)를 통하여 제어부(10)의 마이컴(11)에 사용자 정보(생년월일, 체중등) 및 제어신호(셋업 명령등)를 입력하는데 사용한다.

본 발명의 일실시례에서는 상기 정보 디스플레이부(40)로 도1에 도시된 바와 같이 데이터 표시영역이 제1라인(43), 제2라인(44) 및 제3라인(45)의 3개 라인으로 형성된 LCD를 사용하였다.

상기 경고 램프부(50)의 LED램프는 3개로 구성되는데, 도1에 도시된 바와 같이 적색 LED(52), 청색 LED(53) 및 황색 LED(54)를 포함한다.

상기 경고음 출력부(60)의 부저구동회로는 상기 제어부(10)의 와치 타이머(14)로 부터 소정 주파수의 구동 신호를 받아 부저를 구동한다.

상기 전원부(70)는 제어부의 제어에 따라 전원을 온/오프하는 전원 구동회로(71)와 상기 전원 구동 회로에 의하여 구동되는 전원과 상기 전원으로 부터의 전압이 일정치 이하로 떨어 지는 것을 감지하여 제어부에 피드백하여 주는 저전압 감지부(73)로 구성된다.

상기 각부의 시스템은 상기 제어부(10)의 마이콤(11)에 의하여 제어부(10)의 롬(12)에 저장된 제어 프로그램에 따라 제어 되는데 이하에서는 상기 마이콤(11)의 제어 동작을 첨부한 도면 중 도1, 도 3a 및 도 3b 및 도 4를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 사용자가 도1의 셋업 키를 누르면 상기 마이컴은 셋업 과정(100 내지119)을 수행하고, 셋업이 완료된 후에는 대기모드(120)를 수행한다. 대기모드 수행도중에, 사용자가 상기 심박수 센서부(20)의 잭(23)을 콘넥터(29)에 삽입하여 심박수 센서부(20)을 온(ON) 시키면 잭 온/오프 감지부(26)에서 이를 감지하고, 제어부(20)의 마이콤(11)에 온 신호를 보낸다. 잭(23)이 콘넥터(29)에 삽입되면 상기 마이콤(11)은 운동모드(121)로 전환되고 운동 모드(121)를 실행한다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 건강 시계의 셋업 과정시 LCD표시 내용의 변화를 도시한 개략도를, 도4는 심박수 센서부의 잭이 ON된 상태에서의 LCD표시 내용을 도시한 개략도를 각각 나타낸다.

도3a 및 도3b에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 건강시계는 셋업을 하기 전인 초기 단계(100)에서는 LCD의 제1라인(43)에 제품의 모델명을, 제2라인(44)에 로고명칭을, 제3라인(45)에 ♬(멜로디표시)와(최종운동후 경과 시간 정도 표시)과(밧데리량표시)와(심박수측정표시)을 각각 표시한다.

상기 초기단계(100)에서 상기 셋 키(7)을 누르면 사운드 선택단계(111)로 이동하고, LCD(42)의 제1라인(43)에 "SOUND"를, 제2라인(44)에 "ON, OFF"와 커서를,제3라인(45)에 멜로디표시(♬)와 최종운동후 경과 시간 정도 표시()과 밧데리량표시()와 심박수측정표시()을 각각 표시한다. 여기에서 제2라인의 커서를 이동하여 사운드 기능을 사용하고자 할 경우에는 "ON"을 선택하고, 사운드 기능을 사용하지 않을 경우에는 "OFF"를 선택한후 상기 엔터키(6)를 누른다. 사용자가 "ON"을 선택한 경우에는 제3라인에 상기 멜로디표시(♬)를 유지하고, 사용자가 "OFF"를 선택한 경우에는 상기 멜로디표시를 표시하지 않는다. 사운드 기능이 "ON"되어 있는 경우에는 상기 저전압 감지부(73)가 저전압을 감지한 경우와 운동중에 심박수가 일정범위를 초과한 경우 상기 부저(61)를 통하여 일정한 경고음을 출력하도록 구성된다.

제3라인(45)에 표시되는 보통얼굴표정()은 사용자의 운동 중단후 경과 시간 정도를 나타내는 3개의 얼굴표정 얼굴표정( ) 가운데 하나이다. 초기의 셋업과정에서는 보통얼굴표정()을 표시하나, 상기 경고 램프부(50)의 청색 LED(53)가 최초로 점등된 이후 부터는, 상기 청색 LED(53)가 온(ON)되는 시점부터 다시 청색 LED(53)가 온(ON)되는 시점까지의 경과 시간을 측정하여 24시간 이내이면 웃는얼굴표정()을 표시하고, 24시간을 초과하고 48시간이내이면 보통얼굴표정()을 표시하며, 48시간을 초과한 경우에는 찡그린얼굴표정()을 표시한다.

제3라인에 표시되는 밧데리량표시()는 상기 전원부(70)의 전원(72)의 전기에너지 잔량을 표시하여 준다.

제3라인에 표시되는 심박수측정표시()는 상기 심박수 센서부(20)의 잭(23)을 콘넥터(29)에 연결함으로써 운동모드(121)로 전환할 경우에 깜빡거림으로써 심박수를 측정하고 있음을 표시 한다. 이하, 셋업과정(100 내지 119)과 대기 모드(120)와 운동모드(121)에서 제3라인에 표시되는 그림의 내용은 위에서 설명한 것과 같다.

상기 사운드 선택 단계(111)에서 상기 엔터키(6)를 누르면 성별입력단계(112)로 이동하고, LCD의 제1라인(43)에 "SEX"를, 제2라인(44)에 "M,F"와 커서를 각각 표시한다. 여기에서 제2라인의 커서를 이동하여 사용자의 성(性)이 남성이면 "M"을 선택하고, 여성이면 "F"을 선택한 후 상기 엔터키(6)를 누른다.

상기 생년월일입력단계(113)에서 상기 엔터키(6)를 누르면 현재날짜입력 단계(114)로 이동하고, LCD의 제1라인(43)에 "DATE"를, 제2라인(44)에 "YYYY,MM,DD"와 커서를 각각 표시한다. 여기에서 제2라인의 커서를 이동하여 현재의 년월일을 입력한 후 상기 엔터키(6)를 누른다.

상기 날짜입력단계(111)에서 상기 엔터키(6)를 누르면 시간입력단계(112)로 이동하고, LCD의 제1라인(43)에 "TIME"을, 제2라인(44)에 "TT : MM"과 커서를 각각 표시한다. 여기에서 제2라인의 커서를 이동하여 현재 시간을 입력한 후 상기 엔터키(6)를 누른다.

상기 시간입력단계(115)에서 상기 엔터키(6)를 누르면 체중입력단계(116)로 이동하고, LCD의 제1라인(43)에 "WEIGHT"를, 제2라인(44)에 "WWW(lb or kg)"와 커서를 각각 표시한다. 여기에서 제2라인의 커서를 이동하여 사용자의 체중을 입력한 후 상기 엔터키(6)를 누른다.

상기 체중입력단계(116)에서 상기 엔터키(6)를 누르면 운동모드선택단계 (117)로 이동하고, LCD의 제1라인(43)에 "EXERCISE MODE"를, 제2라인(44)에 "FITNESS, OBESITY"와 커서를 각각 표시한다. 여기에서 제2라인의 커서를 이동하여 본 발명에 따른 건강시계가 정상운동모드에서 동작하기를 원할 경우에는 "FITNESS"를 비만운동모드에서 동작하기를 원할 경우에는 "OBESITY"를 선택한 후 상기 엔터키(6)를 누른다. 어떤 운동모드를 선택하는냐에 따라 최소 목표심박수와 최대 목표심박수의 계산식이 달라진다.

상기 운동모드선택단계(117)에서 상기 엔터키(6)를 누르면 알고리즘선택단계 (118)로 이동하고, LCD의 제1라인(43)에 "ALGORITHM"을, 제2라인(44)에 "NORMAL, A.I."와 커서를 각각 표시한다. 여기에서 제2라인의 커서를 이동하여 본 발명에 따른 건강시계가 정상알고리즘에서 동작하기를 원할 경우에는 "NORMAL"을, 인공지능 알고리즘에서 동작하기를 원할 경우에는 "A.I."를 선택한 후 상기 엔터키(6)를 누른다. 어떤 알고리즘을 선택하는냐에 따라 최소 목표심박수와 최대 목표심박수의 계산식이 달라진다. 즉, 인공지능 알고리즘에서는 아래에서 설명하는 바와 같이 생체리듬을 반영한 최소 목표심박수와 최대 목표심박수의 계산식을 사용한다.

상기 알고리즘선택단계(118)에서 상기 엔터키(6)를 누르면 운동종류선택단계 (119)로 이동하고, LCD의 제1라인(43)에 "EXERCISE TYPE"를, 제2라인(44)에 "Jogging, Climbing, Cycling"과 커서를 각각 표시한다. 여기에서 제2라인의 커서를 이동하여 사용자가 하려는 운동이 조깅인 경우에는 "Jogging"을 ", 등산인 경우에는 "Climbing"을, 싸이클인 경우에는 "Cycling"을 각각 선택한 후 상기 엔터키(6)를 누르면 셋업이 모두 끝나고 입력된 데이터를 기초로 하여 본 발명에 따른 건강시계의 기능을 발휘하게 된다.

상기 운동종류입력단계(119)에서 엔터키(6)를 누르면 대기모드(120)로 이동하여, LCD의 제1라인(43)에는 현재의 날짜와 요일과 시간을 표시하고, 제2라인(44)에는 다음에 설명하는 바와 같은 생체리듬 상태를 표시한다.

상기 대기모드(120)의 제2라인에 표시되는 생체 리듬 상태는 다음과 같은 과정에 의하여 계산된다.

우선 상기 셋업 과정에서 셋업된 데이터를 이용하여 생년월일로 부터 현재 년월일 까지 도과한 일수(이하 '생존 일수'라고함)를 계산한 후 이 생존 일수를 23으로 나누어 나머지 값을 얻는다.

이 생존 일수의 계산과정에서 1년에 해당하는 일수는 윤년(366일)이냐 평년(365일)이냐에 따라 달라 지므로 생년(生年)으로 부터 현재 년도의 전년도까지의 연수(年數)를 다음과 같은 규칙에 따라 처리하여 생존 일수를 계산한다.

즉, 년수를 4로 나누어 나머지가 0(零)이면 윤년(366일)로 계산하되, 4로 나누어 나머지가 영이면서 동시에 년수의 마지막 2자리가 00이면 평년(365일)로 계산하고, 4로 나누어 나머지가 영이고 마지막 2자리가 00이면서 동시에 년수가 다시 400으로 나누어지면 윤년(366일)로 계산하고, 4로 나누어 나머지가 영이고 마지막 2자리가 00이며, 년수가 400으로 나누어지면 동시에 년수가 3600으로도 나누어 지면 평년(365일)로 계산한다. 이와 같은 평년과 윤년의 계산 방식은 현재 채택되고 있는 양력에 따른 윤년과 평년의 계산 방식을 그대로 따른 것이다.

위와 같이 계산된 생존일수를 23으로 나눈 나머지 값에 따라 다음 표와 같은 생체리듬 상태(SUPERIOR,GOOD,AVERAGE,FAIR(OR POOR),POOR(OR VERY POOR))와 생체리듬 계수(5,4,3,2,1,0)를 부여한다.

나머지값	생체리듬 상태	생체리듬 계수
4~7	SUPERIOR	5
2,3,8~11	GOOD	4
14,15,20~23	AVERAGE	3
16~19	FAIR(or POOR)	2
1	FAIR(or POOR)	1
12~13	POOR(or VERY POOR)	0

표 1에 나타난 생체 리듬 상태는 대기 모드에서 LCD의 제2라인에 표시되고,생체리듬 계수는 상술한 셋업 과정의 알고리즘 선택단계(118)에서 인공지능 알고리즘을 선택한 경우 최고 목표심박수와 최저 목표심박수를 계산하는데 사용한다.

상기 잭(23)의 연결에 의하여 심박수 센서부(50)가 온되면 대기모드(120)는 운동모드(121)로 바뀌게 되는데 운동모드(121)에서는 상기 LCD의 제1라인에는 분당 심박수를 "H.R. : 00 bpm (beat/min)"의 형식으로 표시하고, 제2라인에는 운동중 소모되는 열량을 "000 Kcal"형식으로 표시한다.

상기 분당심박수는 다음의 알고리즘에 따라 측정 및 계산되어 진다.

1)심박수 센서부를 온하면 최초 5초간을 대기한다.

2)5초간을 대기 한후 10개의 심박 주기 t₁,t₂,t₃,····,t₁₀를 초단위로 측정한다.

3)상기 2)에서 측정된 심박 주기(t_n, n=1,2,3,····,10)를 변수(t)로 하여 10개의 측정된 심박 주기 가운데 다음식을 만족 시키는 심박주기의 갯수를 C_n(n=1,2,3,····,10)으로 정한다.

t_n- t_n/10 ≤t ≤t_n+ t_n/10

4)C_n가운데 가장 큰 값(C_max)에 대응되는 심박 주기들의 평균 값(T_m)을 구한다. C_n가운데 가장 큰 값(C_max)이 2 이상일 때는 시간적으로 먼저 검출한 심박 주기에 대응되는 심박 주기들의 평균 값을 구한다.

5)4)에서 구한 심박 주기의 평균 값(T_m)을 이용하여 다음식으로 분당 심박수를 구한다.

심박수(H.R.) = 1/T_m×60

6)상기 2)내지 5)의 과정을 3분에 1회씩 반복 수행한다.

이하, 운동모드(121)의 제2라인에 표시되는 칼로리는 다음과 같은 방법으로 계산되어 표시된다.

운동을 통하여 소모된 열량은 운동종류, 성별, 심장박동수, 사용자의 체중 및 운동시간에 따라 달라진다.

상기 셋업 과정의 운동종류선택단계(119)에서 조깅을 선택할 경우 다음의 계산식에 의하여 소모된 열량(Kcal)를 계산한다.

남(男): 소모열량(Kcal) = 0.001119 ×H.R.(분당심박수) ×WEIGHT(Kg) ×운동시간(분)

여(女): 소모열량(Kcal) = 0.001107 ×H.R.(분당심박수) ×WEIGHT(Kg) ×운동시간(분)

상기 셋업 과정의 운동종류선택단계(119)에서 등산을 선택할 경우 다음의 계산식에 의하여 소모된 열량(Kcal)를 계산한다.

남(男): 소모열량(Kcal) = 0.0008826 ×H.R.(분당심박수) ×WEIGHT(Kg) ×운동시간(분)

여(女): 소모열량(Kcal) = 0.0008769 ×H.R.(분당심박수) ×WEIGHT(Kg) ×운동시간(분)

상기 셋업 과정의 운동종류선택단계(119)에서 싸이클을 선택할 경우 다음의 계산식에 의하여 소모된 열량(Kcal)를 계산한다.

남(男): 소모열량(Kcal) = 0.042852 ×H.R.(분당심박수) ×운동시간(분)

여(女): 소모열량(Kcal) = 0.041714 ×H.R.(분당심박수) ×운동시간(분)

상기 식에서 사용자가 체중을 파운드(lb)로 입력하는 경우에는 Kg단위로 환산하여 사용하게 된다.

본 발명에 따른 건강 시계는 상술한 바와 같이 운동모드하에서 심박수를 측정하여 LCD에 표시하여 줄 뿐만아니라, 현재 심박수가 목표심박수와 관련하여 어느 범위에 있는가를 판단하여 일정한 경고를 상기 경고 램프부(50)의 3개의 LED를 통하여 표시하여 주고, 사용자가 상기 사운드입력단계(111)에서 사운드 기능을 선

택한 경우에는 상기 경고음 출력부(60)를 통하여 일정한 경고음을 출력하도록 구성되어 있다.

목표심박수는 상술한 셋업 과정에서 사용자가 운동모드선택단계(117)와 알고리즘선택단계(118)에서 어떤 선택을 하느냐에 따라 조금식 달라진다.

상기 운동모드선택단계(117)에서 "FITNESS"를 선택하고 상기 알고리즘선택단계(118)에서 "NORMAL"을 선택한 경우 최소 목표심박수(L) 및 최대 목표심박수(U)는 다음 식에 의하여 구해진다. 다음식에서 안정시 심박수(P)는 잭(23)을 콘넥터(29)에 삽입하여 운동모드로 전환된 직후 최초로 측정한 심박수이다.

L = (220-A-P)×0.6 + P A:나이(Age)

U = (220-A-P)×0.75 + P P:안정시 심박수

상기 운동모드선택단계(117)에서 "FITNESS"를 선택하고 상기 알고리즘선택단계(118)에서 "A.I."을 선택한 경우 최소 목표심박수(L) 및 최대 목표심박수(U)는 다음 식에 의하여 구해진다. "A.I."를 선택한 경우에는 목표심박수를 계산하는데 상술한 생체리듬계수(B)가 반영된다.

L = (220-A-P)×(0.6 + 0.03 ×B) +P B:생체리듬계수

U = (220-A-P)×(0.75 + 0.02 ×B) +P

상기 운동모드선택단계(117)에서 "OBESITY"를 선택하고 상기 알고리즘선택단계(118)에서 "NORMAL"을 선택한 경우 최소 목표심박수(L) 및 최대 목표심박수(U)는 다음 식에 의하여 구해진다.

L = (220-A-P)×0.45 + P

U = (220-A-P)×0.65 + P

상기 운동모드선택단계(117)에서 "OBESITY"를 선택하고 상기 알고리즘선택단계(118)에서 "A.I."을 선택한 경우 최소 목표심박수(L) 및 최대 목표심박수(U)는 다음 식에 의하여구해진다.

L = (220-A-P)×(0.45 + 0.03 ×B) +P B:생체리듬계수

U = (220-A-P)×(0.65 + 0.02 ×B) +P

운동모드에서 현재의 심박수가 상기 최대 목표 심박수(U)보다 크거나 같으면 상기 경고 램프부(50)의 적색 LED(52)를 점등시키고, 사용자가 상기 사운드선택단계(111)에서 사운드 기능을 온시킨 경우에는 상기 경고음 출력부(60)의 부저(61)를 통하여 경고음도 출력한다.

운동모드에서 현재의 심박수가 상기 최대 목표 심박수(U)보다 작고 최소 목표심박수(L)보다 크거나 같으면 상기 경고 램프부(50)의 청색 LED(53)을 점등시킨다.

운동모드에서 현재의 심박수가 상기 최소 목표 심박수(L)보다 작을 경우에는 상기 경고 램프부(50)의 황색 LED(54)를 점등시킨다.

상기와 같은 동작을 수행하는 제어프로그램은 본 발명의 구성적 특징을 변경함이 없이 필요에 따라 용이하게 수정하여 적용할 수 있다.

Claims

운동중에 휴대하여 심박수를 측정하면서 운동량을 조절할 수 있는 손목시계형 건강시계에 있어서, 상기 건강시계는 인체의 혈관 주위에 접촉되어 사용자의 심박수를 자동으로 인식한 후 이를 전기적 신호로 전환시켜 주는 심박수 센서부(20)와;

사용자가 건강 시계의 셋업을 위하여 숫자등을 입력할 수 있는 숫자 조정 키, 엔터 키, 셋 키, 커서 키를 포함하는 사용자 정보 입력 장치부(30)와;

상기 사용자 정보 입력 장치부로 부터 입력 받은 데이터를 기초로 사용자의 생체리듬, 심박수, 운동중 소모열량, 운동중단정도등을 문자,숫자 또는 도형으로 표시하여 주는 LCD 및 상기 LCD를 구동하는 LCD구동회로로 형성된 정보 디스플레이부(40)와;

운동중에 상기 심박수 센서부에 의하여 측정된 심박수를 기초로 사용자에게 운동량에 관한 소정의 시각적 경고를 해주는 LED램프 및 상기 LED램프를 구동하는 LED구동회로로 형성된 경고 램프부(50)와;

운동중에 상기 심박수 센서부에 의하여 측정된 심박수를 기초로 사용자에게 운동량에 관한 소정의 청각적 경고를 해주는 부저 및 상기 부저를 구동하는 부저구동회로로 형성된 경고음 출력부(60)와;

상기 심박수 센서부와 정보 입력 장치부로부터 심박수 및 사용자 정보를 입력받아 입력된 입력신호들을 연산비교처리한 후 상기 정보 디스플레이부(40)와 경고 램프부(50)와 경고음출력부(60)에 제어신호들을 출력하는 마이콤과 주변장치(램(RAM)과 롬(ROM)과 왓치 타이머(WATCH TIMER)와 시간제어기(TIME CONTROLLER)와 입출력 및 인터럽트 제어기(I/O ＆ INTRUPT CONTROLLER))로 형성된 제어부(10)와;

상기 사용자 정보 입력 장치부와 정보 디스플레이부와 경고 램프부와 경고음 출력부와 제어부와 전원부의 소자 및 집접회로를 기판에 구현한 PCB(Printed Circuit Board; 도면 미표시)와;

상기 각부에 전원을 공급하기 위한 전원부(70)와;

상기 PCB를 내부에 수용하고, 상기 PCB에 장착된 사용자 정보 입력 장치와 LCD와 LED와 스피커를 받아들일 개구(開口)를 갖으며, 전체적으로 손목시계의 몸체 형상을 갖도록 형성된 하우징(1)과;

상기 하우징에 연결되어 상기 하우징을 손목에 체결할 수 있도록 하는 시계줄(2)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 건강 시계.
제1항에 있어서, 상기 심박수 센서부는 적외선을 발산하여 주는 적외선 발광 소자로 형성된 발광부(21) 및 상기 적외선 발광 소자로 부터 수신되는 적외선에 따라 펄스를 발생키는 적외선 수광 소자로 형성된 수광부(22)와, 상기 수광부(21) 및 발광부(22)를 상기 PCB에 전기적으로 연결하는 잭(23)과, 상기 수광부로 부터 수신되는 펄스 신호를 증폭하는 펄스 증폭기(24)와, 상기 펄스 증폭기(24)로 부터 증폭된 신호를 이용하여 펄스 수를 새는 펄스 카운터(25)와, 상기 잭(23)이 상기 PCB의 컨넥터(29)에 연결되어 있는지여부를 감지하는 잭 ON/OFF 감지부(26)로 구성되는 것을 특징으로 하는 건강 시계.