KR20080014614A

KR20080014614A - 생체 신호 계측을 통한 체력측정방법

Info

Publication number: KR20080014614A
Application number: KR1020070076173A
Authority: KR
Inventors: 정경렬; 김사엽; 최준호; 최용훈; 이용욱
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2006-08-11
Filing date: 2007-07-30
Publication date: 2008-02-14
Also published as: KR100900982B1

Abstract

본 발명은 메모리 부, 입력 부, 심박수 측정 부, 제어부 및 표시부로 구성된 체력 측정 장치를 이용해 사용자의 운동 전후 심박수 측정하여 체력을 측정하는 방법에 관한 것이다.

이러한 본 발명의 체력측정방법은, 측정된 심박수에 대응된 체력정보가 저장된 메모리 부를 포함하며 입력 부, 심박수 측정 부, 제어부, 표시부로 구성된 체력 측정 장치를 통해 측정된 운동 전후의 심박수를 이용해 사용자의 체력상태를 측정하는 방법에 있어서;

상기 체력 측정 장치의 입력 부를 통해 사용자의 정보를 입력하는 단계와; 상기 심박수 측정 부를 통해 사용자의 운동 전(前) 안정상태 심박수를 1차 측정하는 단계와; 상기 사용자 심박수의 1차 측정 후 운동시작에 의한 체력 측정 장치의 신호음 반복에 따라 사용자가 설정량만큼 운동하는 단계와; 상기 심박수 측정 부를 통해 사용자의 운동 종료 후 심박수를 2차 측정하는 단계와; 상기 사용자 심박수의 2차 측정 후 체력 측정 장치의 신호음에 따라 기설정된 시간만큼 사용자가 휴식을 취하는 단계와; 상기 기설정시간만큼의 휴식 종료 후 심박수 측정 부를 통해 사용자의 심박수를 3차 측정하는 단계와; 상기 측정 저장된 1, 2, 3차 심박수 측정값의 기울기를 연산하는 단계와; 상기 연산된 1, 2, 3차 측정 심박수의 기울기 값과 기저장된 체력정보의 데이터 값을 비교하는 단계와; 상기 기저장된 체력정보 데이터 값과의 비교를 통해 사용자 체력상태의 결과 값을 표시부에 표시하는 단계를 포함 하여 구성된 것을 특징으로 한다.

따라서 본 발명에 의하면, 과도한 운동을 통해 체력측정이 이루어졌던 종래 방식에 비해 간편하면서도 단시간에 사용자의 체력 측정을 실행할 수 있음과 더불어 체력 측정을 위한 종래 과도한 운동의 심적 부담으로부터 자유롭고 육체적/정신적 스트레스 역시 크게 저하시킬 수 있으며, 특히 상기한 과도한 운동의 종래 체력측정방법에 비해 간편하면서도 운동상태 및 운동량의 난이도가 낮기 때문에 나이가 어린 청소년층이나 중장년층, 고령자 층에서도 부담없이 간편하게 이용할 수 있는 등의 탁월한 효과가 있다.

체력측정방법, 체력 측정 장치, 생체신호, 심박수 측정 부, 심박수 측정

Description

생체 신호 계측을 통한 체력측정방법{A Method For Fitness Measurement By Measuring Signals From A Living Body}

본 발명은 생체 신호 계측을 통한 체력측정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 메모리 부, 입력 부, 심박수 측정 부, 제어부 및 표시부로 구성된 체력 측정 장치를 이용해 사용자의 운동 전후 심박수 측정함과 동시에 상기 측정된 심박수의 기울기 값과 기저장된 체력정보의 데이터 값을 비교하여 사용자의 체력상태 결과 값을 표시하는 등의 방법으로 사용자의 체력을 측정함으로써, 과도한 운동을 통해 체력측정이 이루어졌던 종래 방식에 비해 간편하면서도 단시간에 사용자의 체력 측정을 실행할 수 있으며, 이와 더불어 체력 측정을 위한 종래 과도한 운동의 심적 부담으로부터 자유로울 수 있음과 아울러 육체적/정신적 스트레스 역시 크게 저하시킬 수 있는 생체 신호 계측을 통한 체력측정방법에 관한 것이다.

일반적으로, 건강 관련 체력은 전신지구력(cardiorespiratory), 근력/지구력(muscular strength/endurance), 유연성(flexibility), 신체구성의 4요소로 구성 되어 있으며, 그 중 전신지구력이 핵심이다.

여기서 전신지구력은 폐, 심장, 혈액, 모세혈관 등의 산소 흡수 계, 운반 계나 골격근 조직의 산소 이용 계가 종합적으로 관계하는데, 이러한 전신지구력의 우열은 유산소성 에너지에 의존하는 신체 작업 능력이나 산소 섭취량의 크기에 의해 평가되며, 연령이 증가함에 따라 전신지구력은 점점 감소하지만 그 주된 요인으로서 연령의 증가 요인 외에도 체지방과 체중의 증가, 근육의 감소, 일상생활의 신체 활동량의 감소, 질병 이환율의 상승 등이 있다.

이로 인해 개인의 체력을 알아보기 위한 방법으로, 전신지구력 측정, 학생 체력검사, 운동 부하 검사, 기초체력검사 등이 있는데, 현재 학교에서 실시되고 있는 5가지 종목(50m 달리기, 제자리멀리뛰기, 앉아 윗몸 앞으로 굽히기, 윗몸일으키기, 오래달리기, 걷기)의 학생 체력검사는 개인의 체격(신장, 체중)을 고려하지 않은 방법으로 특별한 장비가 없이도 측정 가능하지만, 정확성이 크게 떨어지는 단점이 있었다.

또한, 상기한 체력측정방법 중 운동 부하 검사의 경우, 고가의 다양한 장비(운동 중 심장마비 유무, 혈압, 산소섭취량, 심박수, 호흡수, 폐활량, 환기량 측정)들을 사용하여 측정하는 정확한 검사방법이지만 경제성이나 측정방법의 간이성이 떨어지는 단점이 있었다.

그리고, 상기한 체력측정방법 중 기초체력검사의 경우 전술한 운동 부하 검사 보다 더 많은 고가의 장비를 필요로 하는 검사이기 때문에 검사비와 검사시간도 많이 소요되어 이 역시 경제성이나 측정방법의 간이성이 떨어지는 등의 단점이 있 었다.

한편, 상기 전신지구력 측정방법의 경우, 심박수와 체지방측정을 통한 간접적인 측정방법으로서 저렴한 기구를 이용하여 짧은 시간에 간단하고 정확한 체력측정이 가능하지만 지금까지 전신지구력을 간접적으로 측정하기 위한 방법들도 대부분 운동수행검사(12분 달리기검사, 1500m 달리기검사, 20m 셔틀런검사, 10m 셔틀런 스테미나검사, 1마일 보행검사, 12분 걷기검사 등)를 통해 전력으로 질주시켜서 전신지구력을 측정하였으며, 이와 같은 방법으로 고령자나 환자가 직접 측정할 경우 설정된 시간 또는 거리를 전력으로 계속 달려야 하는 육체적 부담과 정신적 부담이 강요되는 안전상의 커다란 문제점이 있으며, 전력에 대한 개인별 편차 역시 심한 문제점도 있었다.

이러한 문제점을 해소하기 위해 다음과 같은 기본적인 조건을 만족하는 측정방법이 요구되는데, 이는 1) 최대 노력을 필요로 하지 않고 심전도 모니터링이 가능한 것 등의 안전성, 2) 전문적인 고도의 기술을 필요로 하지 않고 측정에 많은 시간이 걸리지 않는 것 등의 간이성, 3) 고가의 기기를 필요로 하지 않고 많은 인력동원을 필요로 하지 않는 것 등의 고가성, 4) 혈액을 채취하지 않는 것 등의 비관혈성 등이 중요한 핵심요소라 할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 그 목적은메모리 부, 입력 부, 심박수 측정 부, 제어부 및 표시부로 구성된 체력 측정 장치를 이용해 사용자의 운동 전후 심박수 측정함과 동시에, 상기 측정된 심박수의 기울기 값과 기저장된 체력정보의 데이터 값을 비교하여 사용자의 체력상태 결과값을 표시하는 등의 방법으로 사용자의 체력을 측정함으로써, 과도한 운동을 통해 체력 측정이 이루어졌던 종래 방식에 비해 간편하면서도 단시간에 사용자의 체력 측정을 실행할 수 있도록 하는데에 있다.

또한, 본 발명의 체력측정방법을 이용할 경우 사용자의 체력 측정을 위한 종래 과도한 운동의 심적 부담으로부터 자유로울 수 있음과 아울러 육체적/정신적 스트레스 역시 크게 저하시킬 수 있도록 하는데 다른 목적이 있다.

그리고, 상기한 본 발명의 체력측정방법이 과도한 운동의 종래 체력측정방법에 비해 간편하면서도 운동상태 및 운동량의 난이도가 낮기 때문에 나이가 어린 청소년층이나 중장년층, 고령자 층에서도 부담없이 간편하게 이용할 수 있도록 하는데 또 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 측정된 심박수에 대응된 체 력정보가 저장된 메모리 부를 포함하며 입력 부, 심박수 측정 부, 제어부, 표시부로 구성된 체력 측정 장치를 통해 측정된 운동 전후의 심박수를 이용해 사용자의 체력상태를 측정하는 방법에 있어서;

상기 체력 측정 장치의 입력 부를 통해 사용자의 정보를 입력하는 단계;

상기 심박수 측정 부를 통해 사용자의 운동 전(前) 안정상태 심박수를 1차 측정하는 단계;

상기 사용자 심박수의 1차 측정 후 운동시작에 의한 체력 측정 장치의 신호음 반복에 따라 사용자가 설정량만큼 운동하는 단계;

상기 심박수 측정 부를 통해 사용자의 운동 종료 후 심박수를 2차 측정하는 단계;

상기 사용자 심박수의 2차 측정 후 체력 측정 장치의 신호음에 따라 기설정된 시간만큼 사용자가 휴식을 취하는 단계; 그리고

상기 기설정시간만큼의 휴식 종료 후 심박수 측정 부를 통해 사용자의 심박수를 3차 측정하는 단계;를 포함하고, 상기 측정 저장된 1, 2, 3차 심박수 측정값을 기저장된 체력정보 데이터 값과의 비교를 통해 사용자 체력상태를 판정하는 것을 특징으로 하는 생체 신호 계측을 통한 체력측정방법을 제공한다.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 사용자의 심박수를 3차 측정하는 단계 이후에는, 상기 측정 저장된 1, 2, 3차 심박수 측정값의 기울기를 연산하는 단계;

상기 연산된 1, 2, 3차 측정 심박수의 기울기 값과 기저장된 체력정보의 데 이터 값을 비교하는 단계; 및

상기 기저장된 체력정보 데이터 값과의 비교를 통해 사용자 체력상태의 결과 값을 표시부에 표시하는 단계;를 추가 포함하여 사용자 체력상태를 판정하는 것을 특징으로 하는 생체 신호 계측을 통한 체력측정방법을 제공한다.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 측정 저장된 1, 2, 3차 심박수 측정값의 기울기를 연산하는 단계는 회귀분석(regression analysis)을 이용하여 이루어진 것임을 특징으로 하는 생체 신호 계측을 통한 체력측정방법을 제공한다.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 입력 부를 통해 사용자의 정보를 입력시키는 단계는 사용자의 나이, 성별, 기본 체력 수준을 입력시키는 것을 특징으로 하는 생체 신호 계측을 통한 체력측정방법을 제공한다.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 심박수 측정 부에 의한 사용자의 심박수 측정은 1, 2, 3차 모두 심박수 측정 부의 측정스위치를 누름과 동시에 10초간 자동으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 생체 신호 계측을 통한 체력측정방법을 제공한다.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 사용자의 운동은 상기 체력 측정 장치의 신호음 반복에 따라 설정량만큼 실행하는 운동으로 제자리에서 앉았다 일어나기 동 작을 30회 반복하는 것을 특징으로 하는 생체 신호 계측을 통한 체력측정방법을 제공한다.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 심박수 2차 측정 후 체력 측정 장치의 신호음에 따라 이루어지는 사용자의 휴식이 50초간 이루어지는 것을 특징으로 하는 생체 신호 계측을 통한 체력측정방법을 제공한다.

본 발명의 생체 신호 계측을 통한 체력측정방법은, 메모리 부, 입력 부, 심박수 측정 부, 제어부 및 표시부로 구성된 체력 측정 장치를 이용해 사용자의 운동 전후 심박수 측정함과 동시에 상기 측정된 심박수의 기울기 값과 기저장된 체력정보의 데이터 값을 비교하여 사용자의 체력상태 결과 값을 표시하는 등의 방법으로 사용자의 체력을 측정함으로써, 과도한 운동을 통해 체력측정이 이루어졌던 종래 방식에 비해 간편하면서도 단시간에 사용자의 체력 측정을 실행할 수 있는 등의 탁월한 효과가 있다.

또한, 본 발명의 체력측정방법을 이용할 경우 사용자의 체력 측정을 위한 종래 과도한 운동의 심적 부담으로부터 자유로울 수 있음과 아울러 육체적/정신적 스트레스 역시 크게 저하시킬 수 있는 효과 역시 있다.

그리고, 상기한 본 발명의 체력측정방법은 과도한 운동의 종래 체력측정방법에 비해 간편하면서도 운동상태 및 운동량의 난이도가 낮기 때문에 나이가 어린 청소년층이나 중장년층, 고령자 층에서도 부담없이 간편하게 이용할 수 있는 효과도 있다.

이하, 본 발명의 생체 신호 계측을 통한 체력측정방법(이하, 체력측정방법이라 함)을 도면과 대비하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 체력측정방법에 대한 블록다이어그램을 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 체력측정방법을 순서적으로 예시한 플로우 챠트를 나타낸 것이다.

우선, 본 발명의 체력측정방법에 대하여 상세히 설명하기에 앞서, 실험자의 운동 전후 심박수를 측정하기 위한 체력 측정 장치에 대하여 간략히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 체력측정방법을 위한 체력 측정 장치는, 사용자의 정보인 나이, 성별, 기본 체력 수준 등을 입력하는 입력 부(미 도시)와; 사용자의 운동 전후 심박수를 측정하는 심박수 측정 부(미 도시)와; 상기 심박수 측정 부를 통해 측정된 심박수를 저장함과 동시에 상기 측정 저장된 심박수와 대응된 체력정보의 데이터 값이 저장되어 있는 메모리 부(미 도시)와; 상기 심박수 측정 부를 통해 측정 저장된 사용자의 운동 전후 심박수와 메모리 부에 기저장된 체력정보 데이터 값을 비교 하여 적정한 체력정보를 판단하는 제어부(미 도시)와; 상기 제어부에 의해 판단된 적정한 사용자의 체력상태를 표시하는 표시부(미 도시)를 포함하여 구성되어 있다.

이상과 같이 구성된 체력 측정 장치를 이용해 운동 전후의 심박수를 측정하여 사용자의 체력상태를 알아볼 수 있는 체력측정방법은 다음과 같다.

본 발명의 체력측정방법은, 도 1에 도시한 바와 같이 체력 측정 장치의 입력 부를 통해 사용자의 정보를 입력하는 단계(S100)와; 상기 심박수 측정 부를 통해 사용자의 운동 전(前) 안정상태 심박수를 1차 측정하는 단계(S110)와; 상기 사용자 심박수의 1차 측정 후 운동시작에 의한 체력 측정 장치의 신호음 반복에 따라 사용자가 설정량만큼 운동하는 단계(S120)와; 상기 심박수 측정 부를 통해 사용자의 운동 종료 후 심박수를 2차 측정하는 단계(S130)와; 상기 사용자 심박수의 2차 측정 후 체력 측정 장치의 신호음에 따라 기설정된 시간만큼 사용자가 휴식을 취하는 단계(S140)와; 상기 기설정시간만큼의 휴식 종료 후 심박수 측정 부를 통해 사용자의 심박수를 3차 측정하는 단계(S150)를 포함한다.

그리고 상기 사용자의 심박수를 3차 측정하는 단계(S150) 이후에, 상기 측정 저장된 1, 2, 3차 심박수 측정값의 기울기를 연산하는 단계(S160)와; 상기 연산된 1, 2, 3차 측정 심박수의 기울기 값과 기저장된 체력정보의 데이터 값을 비교하는 단계(S170)와; 상기 기저장된 체력정보 데이터 값과의 비교를 통해 사용자 체력상 태의 결과 값을 표시부에 표시하는 단계(S180)를 포함하여 구성된 것이다.

한편 상기 체력 측정 장치의 입력 부를 통해 메모리 부에 입력되는 사용자의 정보로는 사용자의 나이, 성별, 기본 체력 수준 등이 입력되게 된다.

또한, 상기 체력 측정 장치의 심박수 측정 부를 통한 사용자의 1, 2, 3차 심박수 측정(S110,S130,S150)은 상기 심박수 측정 부의 측정스위치(미 도시)를 누름과 동시에 10초간 자동으로 이루어지게 되며, 상기와 같이 심박수 측정 부를 통해 측정된 사용자의 1, 2, 3차 심박수는 상기 체력 측정 장치의 측정 완료 신호음과 함께 자동으로 메모리 부에 저장된다.

이와 더불어, 상기 심박수 측정 부를 통해 사용자의 심박수 1차 측정(S110) 후 운동시작에 의한 체력 측정 장치의 신호음 반복에 따라 사용자가 설정량만큼 운동(S120)을 하게 되는데, 이때 상기 체력측정을 위한 사용자의 운동방법은 제자리에서 앉았다 일어나기(squat) 동작을 반복하는 것으로, 상기 반복되는 운동의 설정량은 30회이다.

그리고, 상기 심박수 측정 부를 통해 사용자의 심박수 2차 측정(S130) 후 체력 측정 장치의 신호음에 따라 기설정된 시간만큼 사용자가 휴식(S140)을 취하게 되는데, 이때 상기 휴식을 취하는 설정시간으로는 50초가 소요되며, 사용자가 휴식을 취하는 과정에서 잔류 휴식 시간은 상기 체력 측정 장치의 표시부 즉, 디스플레이 창에 표시된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 체력측정방법을 실시 예로서 도 2의 순서 도에 맞게 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시 예

우선, 측정된 심박수에 대응된 체력정보가 저장된 메모리 부를 포함하며 입력 부, 심박수 측정 부, 제어부, 표시부로 구성된 체력 측정 장치를 이용해 사용자의 체력상태를 측정하기에 앞서, 상기 체력 측정 장치의 입력 부를 통해 사용자의 정보 즉, 사용자의 나이, 성별, 기본 체력 수준이 입력(S100)되어 상기 입력 부와 연결된 메모리 부에 저장된다.

이때, 상기 메모리 부에는 심박수 측정 부를 통해 각기 측정된 1, 2, 3차의 심박수를 저장함과 동시에 상기 측정된 1, 2, 3차 심박수와 대응된 체력정보의 데이터 값이 저장되어 있다.

그리고, 상기와 같이 체력 측정 장치의 입력 부를 통해 사용자의 정보가 입력(S100) 되면, 사용자가 상기 체력 측정 장치의 심박수 측정 부를 손으로 잡아 사용자의 운동 전(前) 안정상태의 심박수를 1차적으로 측정(S110)하게 되는데, 이때 사용자는 심박수 측정 부에 설치되어 있는 측정스위치를 누른 상태에서 움직이지 않고 가만히 있어야 하며 상기 심박수 측정 부의 측정스위치를 누름과 동시에 10초간 자동으로 심박수가 측정되어 메모리 부에 저장된다.

이와 같이 상기 심박수 측정 부를 통해 사용자의 심박수를 1차적으로 측정(S110)한 다음, 사용자의 운동 후 심박수를 측정하기 위한 방법으로 운동시작을 위해 상기 심박수 측정 부에 설치된 동작스위치(미 도시)를 누른 후 체력 측정 장치로부터 울리는 신호음에 맞춰 반복적으로 제자리에서 앉았다 일어나기 동작의 운동을 30회 실시(S120)한다.

그리고, 상기와 같이 사용자의 운동이 종료되면 다시 사용자의 심박수를 측정하기 위해 상기 심박수 측정 부를 손으로 잡고 측정스위치를 눌러 운동 후 사용자의 심박수를 2차로 측정(S130)하게 되고, 이때 역시 사용자의 운동 전(前) 안정상태의 심박수를 1차적으로 측정(S110)할 때와 마찬가지로 측정스위치를 누른 상태에서 움직이지 않고 가만히 있어야 하며, 상기 심박수 측정 부의 측정스위치를 누름과 동시에 10초간 자동으로 심박수가 측정되어 메모리 부에 저장된다.

그 다음 심박수 측정 부를 통해 사용자 심박수의 2차 측정(S130)이 완료되면 체력 측정 장치에서 휴식을 알리는 신호음이 울리면서 기설정된 휴식시간 즉, 50초간 사용자가 휴식(S140)을 취하게 되고, 상기 휴식과정에서 잔류 휴식 시간은 체력 측정 장치의 표시부인 디스플레이 창에 표시된다.

이후 상기 기 설정시간 동안 사용자의 휴식이 종료되면 1, 2차 심박수 측정과 마찬가지로 상기 심박수 측정 부를 손으로 잡고 측정스위치를 눌러서 휴식 후 사용자의 심박수를 3차로 측정(S150)하게 되고, 이때 역시 상기 측정스위치를 누른 상태에서 움직이지 않고 가만히 있어야 하며, 상기 심박수 측정 부의 측정스위치를 누름과 동시에 10초간 자동으로 심박수가 측정되어 메모리 부에 저장된다.

이와 같이 사용자의 1, 2, 3차 심박수 측정이 종료되게 되면 상기 체력 측정 장치의 제어부를 통해 상기 측정 저장된 1, 2, 3차 심박수 측정값의 기울기를 연산(S160) 하게 되는데, 이때 상기한 심박수 측정값의 기울기 연산(S160) 과정에서 상기 1, 2, 3차 심박수 측정값 기울기의 연산(S160) 작업이 완료되었는지를 판단하여 상기 1, 2, 3차 심박수 측정값 기울기의 연산(S160) 작업이 완료되면, 다음 단계인 상기 연산된 1, 2, 3차 측정 심박수의 기울기 값과 메모리 부에 기저장된 체력정보의 데이터 값을 비교(S170)하는 과정으로 이동되고, 이와 반대로 상기 1, 2, 3차 심박수 측정값 기울기의 연산(S160) 작업이 완료되지 않은 것으로 판단되면, 상기 연산작업이 완료될 때까지 계속적으로 연산작업을 실행하게 된다.

그리고, 상기와 같이 상기 1, 2, 3차 심박수 측정값 기울기의 연산(S160) 작업이 완료되어 다음 단계인 상기 연산된 1, 2, 3차 측정 심박수의 기울기 값과 메모리 부에 기저장된 체력정보의 데이터 값을 비교(S170)하는 과정으로 이동되어 상기 1, 2, 3차 심박수 측정값 기울기와 메모리 부에 저장된 체력정보의 데이터와 상호 일치하는지를 비교(S170) 판단하게 되는데, 이때 상기 1, 2, 3차 심박수 측정값 기울기와 기설정된 체력정보의 데이터 중 상호 일치하는 데이터가 있으면 그 일치된 체력정보의 데이터 즉, 사용자 체력상태의 결과 값을 상기 체력 측정 장치의 표시부 즉, 디스플레이 창에 표시(S180)하여 사용자가 자기 자신의 체력상태를 파악하면서 상기 체력 측정 장치를 통한 사용자의 체력측정방법이 모두 종료되게 되고, 이와 반대로 상기 1, 2, 3차 심박수 측정값 기울기와 기설정된 체력정보의 데이터 중 상호 일치하는 데이터가 없는 것으로 판단되면 상기 연산된 1, 2, 3차 측정 심박수의 기울기 값과 메모리 부에 기저장된 체력정보의 데이터 값을 계속해서 비교(S170)하게 된다.

실험 예

본 발명에 따른 생체 신호 계측을 통한 체력측정방법의 유용성을 검증하기 위하여 일련의 실험을 실시하였다.

본 실험 예는 준 최대운동(submaximal exercise) 도중에 측정된 심박수를 이용하여 최대 산소 섭취능(oxygen uptake)의 예측을 하기 위한 정확하고 손쉬운 준 최대시험에 관련된 것이다.

22명의 건강한 청년들이 본 실험 예에 참가했으며, 그들의 평균 ±SD 연령은 20.2±3.3년, 신장은 173.5±7.2cm, 체중 67.8±7.7kg 이었다. 각각의 대상자들은 30회 앉았다 일어나기(squat)의 준 최대운동시험을 실시한 후, 동일한 날에 각각의 시험 중간에 20분의 휴식 기간을 갖고서 런닝머신 VO₂ max시험(단계적인 운동시험:GXT)을 실시하였다. 다수 회의 회귀분석(regression analysis)이 사용되었고, 준 최대운동(submaximal exercise) 도중에 측정된 심박수를 이용하여 수식을 얻었다. 심박수를 포함한 팩터에 관련된 변수들만이 본 분석의 예측 팩터들로서 독 립 변수에 포함되었다.

준 최대 시험으로부터 얻어진 회귀 수식은 아래와 같은 것이었다.

VO₂ max(ml/kg/min) = 83.893 + 6.102 x (HR1) - 10.328 x (HR2) + 3.921 x (HR3)+ 6.214 x (HR12) + 3.947 x (HR23) + 0.065 x (HR13) 이고, R² =0.535 이며 SEE = 3.0 ml/kg/min 이다.

VO₂ max의 예측 및 측정 평균은 51.3 ± 3.6 ml/kg/min 이고, 51.3 ± 4.4 ml/kg/min 이었다. 예측 피크 산소 소모량(VO₂ max)과 측정된 것 사이의 상관 계수는 r = 0.82였고 큰 편차(p<0.01)는 없었다. 준 최대운동 시험(30회 앉았다 일어나기)로부터 예측된 VO₂ max값은 GXT로부터 측정된 VO₂ max값과 함께 양호한 신뢰도와 일치하는 유효성을 얻었다.

실험 방법)

실험 참가자는 18세 내지 29세의 건강한 지역 거주자(남자 22명)들이 자원봉사자로 지원하였다. 각각의 실험 참가자들의 신체적 특성이 표 1에 제시되어 있다. 참가자들은 모두 참가 동의서에 서명하였고, 건강 이력 설문지를 작성하여 본 실험에 참가하기 전에 선발 기준(예를 들면, 심장 혈관계 또는 근골격계 이상 진단)을 확인하였다.

표 1. 참가자들의 신체적 특성(N = 22명)

변수	평균	SD	최소	최대
나이(년) 체중(kg) 신장(cm) HRmax(bpm) VO₂ max	20.2 67.8 173.5 194.1 51.3	3.3 7.7 7.2 6.1 4.4	18 58 157 181 43.3	29 90 184 204 59.7

운동 시험)

참가자들은 시험 전 12 시간에 걸쳐 심한 육체적 활동을 금하고, 시험 4시간 전에는 식사 및 흡연을 금하도록 하였다. 실험자들 각각은 같은 날에 준 최대운동 시험(30-앉았다 일어나기)과 최대운동 시험(VO₂ max)을 마쳤다.

이와 관련된 내용 설명이 도 3에 도시되어 있다.

준 최대운동 시험: 30회 앉았다 일어나기의 준 최대 시험의 시행 전에, 참가자들은 시험을 어떻게 할 것이라고 지시를 받았고, 3~5분에 걸쳐서 준비 운동을 하였다. 준비 운동 후, 참가자들은 안정된 상태로 회복될 때까지 휴식을 취하였고, 이는 심박수를 측정하여 검사하였다. 메트로늄(metronome)의 부저 소리와 함께, 참가자들은 30회의 앉았다 일어나기를 시작하였고, 매회의 앉았다 일어나기(1.5초)는 메트로늄에 의해서 조절되어 참가자들이 균일한 앉았다 일어나기를 하도록 확인하였다. 이러한 준 최대운동 시험 도중에 심박수를 3회 측정하였는데, 30회 앉았다 일어나기 시행 전후에 측정되었다. 첫 번째 측정(HR1)은 운동 전의 휴식 상태에서 측정되었다. 두 번째 측정(HR2)은 30번째 앉았다 일어나기 후 측정되었으며, 세 번째 측정(HR3)은 상기 두 번째 측정의 종료 후에 이루어진 50초의 휴식 기간 후에 실시되었다.

최대운동 시험: 피크 산소 소모량(VO₂ max)이 모터 작동식 런닝 머신(treadmill) 상에서 개량된 브루스 프로토콜(Bruce protocol)을 사용하여 측정되었다. 최대운동 시험을 시행하기 전에, 참가자들은 3분 동안 0%의 경사(grade)에서 1.7 mph의 속도로 걷기를 실시하였고, 그 후에 프로토콜이 시행되었다. 상기 프로토콜은 3분 동안 10%의 경사에서 1.7 mph의 속도로 걷기(단계 1)를 실시하였고, 그 단계는 참가자가 지칠 때까지 0.8~0.9 mph의 속도 및 2%의 경사로 증가되었다. 아래의 적어도 2가지의 기준이 충족될 때, 시험은 최대로 간주되었다; 1) 작업 속도를 유지할 수 없음, 2) 최대 호흡 교환비(RER) ≥ 1.1, 3) 작업 부하의 증가에 따라 VO₂ 의 더 이상의 증가가 없음(안정 상태).

통계적인 분석)

심폐 기능 추정에 관한 회귀 모델을 수립하기 위하여, 최대 산소 소모량(VO₂ max)이 종속 변수들로서 채택되었고, 신장, 체중, 체질량 지수(body mass index), 심박수 등이 독립 변수들로서 채택되었다. 이러한 독립 변수들 가운데, 심박수가 아래와 같이 6가지의 다른 독립 변수들로 나누어져서 준 최대 시험 도중에 제시된 임의의 조건들에 대해 보다 정확하게 참가자들의 생리학적 반응을 분석하도록 하였다. HR1, HR2 및 HR3 들은 30번의 앉았다 일어나기 시험 도중에 측정된 3회의 심박수 측정으로부터 얻은 것이고, HR12(HR2-HR1), HR23(HR2-HR3) 및 HR13(HR3-HR1) 들은 상기 3회의 측정된 심박수 중의 계산된 심박수로부터 얻은 것들이다.

이와 같이 측정된 실험 데이터들이 도 4에 도표로서 기재되어 있다.

그리고 다수의 회귀 분석이 실행되어 VO₂ max를 추정하기 위한 수식을 수립하였다. 상기 회귀 분석 전에, 피어슨(Pearson) r 이 계산되어 상기 언급된 각각의 신장, 체중, 체질량 지수(body mass index), 심박수 등과 같은 독립 변수들과 VO₂ max 와 같은 종속 변수 사이의 상관 관계를 분석하기 위하여 계산되었다. 모든 분석들은 Social Sciences의 통계 패키지, 버젼 12.0(SPSS Inc., Chicago, IL)를 이용하여 실행되었다.

실험 결과)

최대 산소 섭취능(oxygen uptake)을 추정하기 위하여 다수의 선형 회귀 분석으로 수식을 수립하기 위한 준 최대운동 시험의 결과로부터 얻은 독립 변수들로서 사용된 데이터들이 표 2에 도시되어 있다.

표 2. 다수의 회귀 분석에 포함된 독립 변수들

변 수	B	Sig T	R²	Sig F	Std.error
상수 (constant) HR1 HR2 HR3 HR12 HR23 HR13	83.893 6.102 -10.328 3.921 6.214 3.947 0.065	0.000 0.007 0.003 0.110 0.007 0.109 0.455	0.535	0.005	3.00

이러한 독립 변수들 가운데, 신장, 체중, 체질량 지수(body mass index)들은 낮은 상관 관계로 인하여 다수 회의 회귀 분석에서 제외되었다. 단지 심박수 팩터에 관련된 변수들만이 본 분석에서의 예측 팩터들로서 상기 독립 변수에 포함되었다. 상기 준 최대운동시험으로부터 생성된 회귀 수식(R² = 0.535 및 SEE = 3.0 mlㆍkg^-1ㆍmin^-1)은 아래와 같은 것이었다:

VO₂ max(ml/kg/min) = 83.893 + 6.102 x (HR1) - 10.328 x (HR2) + 3.921 x (HR3)+ 6.214 x (HR12) + 3.947 x (HR23) + 0.065 x (HR13).

이와 같이 측정되고 예측된 VO₂ max 에 대한 분포도(scattered plot)는 도 5에 도시된 바와 같은 것이다.

VO₂ max 에 대한 측정값 및 예측 값들이 표 3에 도시되어 있다. 상기 30회 앉았다 일어나기 시험을 이용한 참가자(22 명) 평균 예측 VO₂ max 값은 51.3 ± 3.6 mlㆍkg^-1ㆍmin^- ¹ 였으며, 이는 측정된 VO₂ max 값(51.3 ± 4.4 mlㆍkg^-1ㆍmin^-1) 과 유 사한 것이었다. 측정 및 예측 VO₂ max 값들 사이의 피어슨 상관 계수는 0.01 레벨에서 r = 0.817 였다.

표 3. 측정 및 예측 VO₂ max 값(N = 22)

시 험	M	SD	범위
측정값 예측값	51.3 51.3	4.4 3.6	43.5 ~ 59.7 43.3 ~ 58.9

상기와 같은 본 발명의 실험에서, 본 발명자들은 계획된 운동 시험 과정, 30회- 앉았다 일어나기 운동 시험 도중에 심박수 변화를 측정할 수 있는 이동식 장치를 개발하여 예비 임상 연구를 수행하였고, 최대 산소 섭취능을 추정하기 위한 간략화된 방법을 개발하였다. 3 단계(휴식, 주어진 운동 직후 및 50초의 추가적인 휴식 후)에서 측정된 심박수를 이용한 다수 회의 회귀 분석을 통하여 VO₂ max를 추정하기 위한 회귀 수식을 도출하였다. 실험 결과들은 상기 실험 그룹의 추정 값 평균이 상기 그룹의 측정된 VO₂ max의 평균에 큰 편차 없이 밀접하게 관련된다는 것을 보여 주고 있다. 개발된 체질 실험의 유용성을 검증하기 위하여, ACSM 기준에 따라서 퍼센트 값(percentile values)(10 등급)으로 각각의 참가자들의 전신지구력(cardio-respiratory fitness) 레벨을 분류하였다. 참가자의 36.4%(8명)은 측정값에 비교하여 동일한 "추정" 전신지구력 레벨을 보여 주었다. 참가자의 59.1%(13명)은 2가지의 평가값들 사이에서 단지 1 등급의 차이만을 보여 주었고, 단지 참가자의 4.9%(1명)은 2등급의 차이를 보여 주었다.

이와 같은 실험 결과로부터 본 발명에 따라서 개발된 간단한 운동 실험은 간접적으로 전신지구력(cardio-respiratory fitness) 레벨의 판단에 사용될 수 있음을 알 수 있다.

본 발명은 상기에서 도면을 참조하여 특정 실시 예에 관련하여 상세히 설명하였지만 본 발명은 이와 같은 특정 구조에 한정되는 것은 아니다. 당 업계의 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술 사상 및 권리범위를 벗어나지 않고서도 본 발명의 실시 예를 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있을 것이다. 그렇지만 그와 같은 단순한 실시 예의 수정 또는 설계변형 구조들은 모두 명백하게 본 발명의 권리범위 내에 속하게 됨을 미리 밝혀 두고자 한다.

도 1은 본 발명의 체력측정방법에 대한 블록다이어그램.

도 2는 본 발명의 체력측정방법을 순서적으로 예시한 플로우 챠트.

도 3은 본 발명의 체력측정방법에 따라 실시된 실험 예에서 30회-앉았다 일어나기와 심박수 측정 과정을 나타낸 그래프도.

도 4는 본 발명의 체력측정방법에 따라 실시된 실험 예에서 얻어진 실험 데이터를 전체적으로 나타낸 도표.

도 5는 본 발명의 체력측정방법에 따라 실시된 실험 예에서 얻어진 측정 대 예측 VO₂ max 값들을 그래프로 나타낸 분포도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

S100. 사용자 정보 입력단계

S110. 운동 전 심박수 1차 측정단계

S120. 운동단계

S130. 운동 후 심박수 2차 측정단계

S140. 휴식단계

S150. 휴식 후 심박수 3차 측정단계

S160. 1, 2, 3차 심박수 측정값 기울기 연산단계

S170. 1, 2, 3차 측정 심박수의 기울기 값과 기저장된 체력정보 데이터 값 비교단계

S180. 사용자 체력상태 표시단계

Claims

측정된 심박수에 대응된 체력정보가 저장된 메모리 부를 포함하며 입력 부, 심박수 측정 부, 제어부, 표시부로 구성된 체력 측정 장치를 통해 측정된 운동 전후의 심박수를 이용해 사용자의 체력상태를 측정하는 방법에 있어서;

상기 체력 측정 장치의 입력 부를 통해 사용자의 정보를 입력하는 단계;

상기 심박수 측정 부를 통해 사용자의 운동 전(前) 안정상태 심박수를 1차 측정하는 단계;

상기 사용자 심박수의 1차 측정 후 운동시작에 의한 체력 측정 장치의 신호음 반복에 따라 사용자가 설정량만큼 운동하는 단계;

상기 심박수 측정 부를 통해 사용자의 운동 종료 후 심박수를 2차 측정하는 단계;

상기 사용자 심박수의 2차 측정 후 체력 측정 장치의 신호음에 따라 기설정된 시간만큼 사용자가 휴식을 취하는 단계; 그리고

상기 기설정시간만큼의 휴식 종료 후 심박수 측정 부를 통해 사용자의 심박수를 3차 측정하는 단계;를 포함하고, 상기 측정 저장된 1, 2, 3차 심박수 측정값을 기저장된 체력정보 데이터 값과의 비교를 통해 사용자 체력상태를 판정하는 것을 특징으로 하는 생체 신호 계측을 통한 체력측정방법.
제 1항에 있어서, 상기 사용자의 심박수를 3차 측정하는 단계 이후에는, 상기 측정 저장된 1, 2, 3차 심박수 측정값의 기울기를 연산하는 단계;

상기 연산된 1, 2, 3차 측정 심박수의 기울기 값과 기저장된 체력정보의 데이터 값을 비교하는 단계; 및

상기 기저장된 체력정보 데이터 값과의 비교를 통해 사용자 체력상태의 결과 값을 표시부에 표시하는 단계;를 추가 포함하여 사용자 체력상태를 판정하는 것을 특징으로 하는 생체 신호 계측을 통한 체력측정방법.
제 2항에 있어서, 상기 측정 저장된 1, 2, 3차 심박수 측정값의 기울기를 연산하는 단계는 회귀분석(regression analysis)을 이용하여 이루어진 것임을 특징으로 하는 생체 신호 계측을 통한 체력측정방법.
제 1항에 있어서, 상기 입력 부를 통해 사용자의 정보를 입력시키는 단계는 사용자의 나이, 성별, 기본 체력 수준을 입력시키는 것을 특징으로 하는 생체 신호 계측을 통한 체력측정방법.
제 1항에 있어서, 상기 심박수 측정 부에 의한 사용자의 심박수 측정은 1, 2, 3차 모두 심박수 측정 부의 측정스위치를 누름과 동시에 10초간 자동으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 생체 신호 계측을 통한 체력측정방법.
제 1항에 있어서, 상기 사용자의 운동은 상기 체력 측정 장치의 신호음 반복에 따라 설정량만큼 실행하는 운동으로 제자리에서 앉았다 일어나기 동작을 30회 반복하는 것을 특징으로 하는 생체 신호 계측을 통한 체력측정방법.
제 1항에 있어서, 상기 심박수 2차 측정 후 체력 측정 장치의 신호음에 따라 이루어지는 사용자의 휴식이 50초간 이루어지는 것을 특징으로 하는 생체 신호 계측을 통한 체력측정방법.