KR20090061230A - A method for controlling workload by measuring heart rate in sub-maximal exercise test and a system for controlling workload of fitness apparatus - Google Patents

A method for controlling workload by measuring heart rate in sub-maximal exercise test and a system for controlling workload of fitness apparatus Download PDF

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Abstract

A method for controlling the exercise load of a sporting apparatus by calculating the heart rate at the submaximal exercise inspection, and a system for controlling the exercise load of a sporting apparatus by using the method are provided to allow the exercise load suitable for the estimated physical strength to be controlled simply and automatically without using an expensive equipment. A method for controlling the exercise load of a sporting apparatus by calculating the heart rate at the submaximal exercise inspection comprises the steps of (S10) calculating the regression equation for estimating the index control variable obtained by the regression analysis using the heart rate data measured, calculated and collected at the submaximal exercise state under the stepwise incremental exercise condition to a plurality of measurement targets as an independent variable and the index control variable data obtained at the maximal exercise as a dependent variable; (S20) measuring the heat rate at the initial stabilization stage and the each load step at the submaximal exercise state to the individual user performed under the stepwise incremental exercise condition identical to the stepwise incremental exercise condition used in the regression analysis, and calculating and collecting the change of the heart rate between the each steps; (S30) inputting the collected heart rate value or change to the independent variable of the index control variable regression equation to output the estimated value of the index control variable as an dependent variable; (S40) determining the sporting apparatus target control value corresponding to the exercise load intensity and the retention time according to the kind of the exercise load recipe from the estimated value of the index control variable; and (S50) transferring the exercise apparatus target control value to the apparatus control part of a sporting apparatus to control the operation state of the operation part.

Description

최대하 운동 검사에서의 심박수 계측을 통한 운동 기구의 운동부하 조절 방법 및 이를 이용한 운동기구의 운동부하 조절 시스템{A Method For Controlling Workload by Measuring Heart Rate in Sub-maximal Exercise Test And A System For Controlling Workload OF Fitness Apparatus}A method for controlling workload by measuring heart rate in sub-maximal exercise test and a system for controlling workload of exercise equipment Fitness Apparatus}

본 발명은 최대하 운동 검사에서의 심박수 계측을 통한 운동부하 조절 방법 및 운동기구에서 그 방법을 구현하는 운동부하 조절 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 최대하 운동(Sub-maximal Exercise) 검사 과정에서 측정되는 사용자의 심박수 계측치들에 기초하여 무산소성 역치 등의 최대 운동(Maximal Exercise) 검사에서 얻어질 수 있는 제어변수 추정치를 추산하고, 이들 제어변수 추정치에 따라 결정되는 사용자별로 요구되는 각종 운동 방법에 따른 운동 강도 및 지속 시간을 산정하고, 산정된 운동 강도를 달성하도록 운동기구의 기구제어부에 제어신호를 전송하며, 그리고 상기 운동기구의 기구제어부는 전송된 제어신호에 기초하여 기구작동부의 부하 및 부하 지속 시간 등을 조절하는 방법 및 이러한 방법을 구현하는 시스템을 제공함으로써, 최대(부하) 운동에서 무산소성 역치(AT; Anaerobic Threshold)를 측정하기 위하여 젓산 역치(LT; Lactate Threshold)와 환기 역치(VT; Ventilatory Threshold)를 측정할 수 있는 고가의 장비를 사용하여야 하는 부담감 을 해소할 뿐만 아니라, 사용자 개인적인 측면에서도 자신의 체력적 능력을 초과할 수 있는 과도한 운동을 통하지 않고도 체력을 간편하면서도 단시간에 체력 측정을 실행할 수 있으며, 이와 더불어 측정된 체력에 따른 적절한 운동부하 강도와 지속 시간으로써 운동기구를 이용할 수 있도록 하는 운동 부하를 조절하는 수단이 함께 제공되도록 하는 운동부하 조절 방법과, 그리고 운동기구에서 이러한 방법을 구현하는 운동부하 조절 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to an exercise load control method through the heart rate measurement in the sub-maximum exercise test and an exercise load control system for implementing the method in the exercise equipment, more specifically in the sub-maximal exercise test process Based on the measured heart rate measurements of the user, the control variable estimates that can be obtained from the maximum exercise test, such as anoxic threshold, are estimated, and the various exercise methods required for each user are determined according to these control variable estimates. Calculates the exercise intensity and duration according to the present invention, and transmits a control signal to the machine control unit of the exercise machine to achieve the calculated exercise intensity, and the machine control unit of the exercise machine loads and loads on the basis of the transmitted control signal. By providing a method of adjusting the duration and the like and a system implementing such a method, Relieve the burden of using expensive equipment that can measure Lactate Threshold (LT) and Ventilatory Threshold (VT) to measure Anaerobic Threshold (AT) in (Load) Exercise In addition to personal fitness, users can perform fitness measurements easily and in a short time without excessive exercise that can exceed their own physical ability. The present invention relates to an exercise load adjustment method for providing an exercise load adjustment means for using an exercise device, and an exercise load adjustment system for implementing such a method in an exercise device.

일반적으로, 건강 관련 체력은 전신지구력(cardiorespiratory), 근력/지구력(muscular strength/ endurance), 유연성(flexibility), 신체 구성의 4요소로 구성되어 있으며, 그 중 전신지구력이 핵심적인 구성요소가 된다.In general, health-related fitness consists of four elements: cardiorespiratory, muscle strength / endurance, flexibility, and body composition, among which the whole body endurance becomes a key component.

여기에서 전신지구력은 폐, 심장, 혈액, 모세혈관 등의 산소 흡수 계, 운반 계나 골격근 조직의 산소 이용계가 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, 일상 생활의 신체 활동량의 감소, 질병 이환율의 상승 등이 있다.Here, systemic endurance is comprehensively related to oxygen absorption system such as lung, heart, blood, capillaries, oxygen utilization system of transport system or skeletal muscle tissue, and the superiority of this systemic endurance is physical work ability or oxygen intake depending on aerobic energy. As the age increases, the overall endurance decreases gradually, but the main factors besides the increase of age are body fat and weight gain, muscle loss, decrease in the amount of physical activity in daily life, and the increase in disease morbidity. There is this.

이로 인해 개인의 체력을 알아보기 위한 방법으로, 학생 체력검사, 운동 부하 검사, 기초체력검사, 및 전신지구력 측정 등이 있는데, 학교 등에서 실시되고 있는 5가지 종목(50m 달리기, 제자리 멀리뛰기, 앉아 윗몸 앞으로 굽히기, 윗몸 일으키기, 오래 달리기, 걷기)의 학생 체력검사는 개인의 체격(신장, 체중)을 고려하 지 않은 방법으로 특별한 정밀 측정 장비가 없이도 측정이 가능하지만 정확성이 크게 떨어지는 단점이 있으며, 운동 부하 검사의 경우에는 운동 중 심장마비 유무, 혈압, 산소섭취량, 심박수, 호흡수, 폐활량, 환기량 등을 측정하는 고가의 다양한 장비들을 사용하는 정확한 검사방법이기는 하지만 경제성이나 측정방법의 간편성이 떨어지는 단점이 있고, 상기 측정방법 중에서 기초체력검사의 경우에는 전술한 운동 부하 검사보다도 더 많은 검사 항목을 필요로 하는 검사이기 때문에 검사 시간이 많이 소요되고 간편성도 떨어지는 단점이 있다.Because of this, there are methods to check the physical strength of the individual, such as student fitness test, exercise load test, basic fitness test, and whole-body endurance measurement, such as five sports (50m running, long jump, sit up front) Student physical test of bending, sit-ups, long running, walking) is a method that does not take into account the individual's physique (height, weight). In the case of the test, although it is an accurate test method using various expensive equipment that measures the presence or absence of a heart attack, blood pressure, oxygen intake, heart rate, respiratory rate, lung capacity, and ventilation during exercise, it is inferior in economy and simplicity. Of the above measurement methods, in the case of the basic physical fitness test is more than the exercise load test described above This test takes a lot of time because the scan that requires inspection items and there is a drawback falling simplicity.

한편, 상기 전신지구력 측정방법의 경우에는 심박수와 체지방 측정을 통한 간접적인 측정방법으로서 저렴한 측정 기구를 이용하여 짧은 시간에 간단하면서도 비교적으로 정확한 체력측정이 가능하지만 지금까지의 이러한 간접적인 전신지구력측정방법들의 대부분은 12분 달리기검사, 1500m 달리기검사, 20m 셔틀런검사, 10m 셔틀런 스테미나 검사 등과 같이 일정 시간 또는 일정 거리를 측정 대상자가 전력을 다하여 질주하는 방식과 같은 최대 운동 부하에 따른 운동 수행검사를 통하여 전신지구력을 측정하였으며, 이와 같은 방법으로는 고령자나 환자와 같이 체력이 약한 사람이 직접 측정할 경우 설정된 시간 또는 거리를 전력으로 계속 달려야하는 육체적 부담과 정신적 부담이 강요되는 문제점이 있을 뿐만 아니라 안전상에도 커다란 문제점이 발생할 수 있으며, 또한 측정 기준이 되는 전력에 대한 개인별 편차 역시 무시 못할 문제점으로 남는다.On the other hand, the whole body endurance measurement method is an indirect measurement method through the heart rate and body fat measurement using a low-cost measuring instrument in a short time can be a simple and comparatively accurate fitness measurement, but this indirect whole body endurance measurement method so far Most of them perform exercise tests according to the maximum exercise load such as 12 minute running test, 1500m running test, 20m shuttle run test, 10m shuttle run stamina test, etc. The whole body endurance was measured, and in this way, there is a problem that the physical burden and the mental burden are forced to keep running at a set time or distance by electric power when measured by a weak person such as an elderly person or a patient. Even big problems occur In addition, individual deviations in the power used as a measurement standard also remain a problem that cannot be ignored.

이러한 문제점을 해소하기 위해 다음과 같은 기본적인 조건을 만족하는 측정방법이 요구되는데, 이는 1) 측정 대상자가 전력을 다하지 않은 부하 상태에서도 측정이 가능하도록 하는 안전성, 2) 전문적인 고도의 기술을 필요로 하지 않고 측정에 많은 시간이 걸리지 않도록 하는 간편성, 3) 고가의 기기를 필요로 하지 않고 많은 인력동원을 필요로 하지 않도록 하는 경제성, 4) 혈액을 채취하지 않도록 하는 비관혈성 등이 중요한 핵심요소라 할 수 있다.In order to solve this problem, a measurement method that satisfies the following basic conditions is required, which requires 1) safety to be able to measure under load without the user performing power, and 2) a high level of technical expertise. The key factors are simplicity that does not take much time for measurement, and 3) economics that does not require expensive equipment and requires much manpower, and 4) non-invasiveness that does not collect blood. Can be.

한편, 전신지구력에 해당하는 지구성 트레이닝의 정도와 효과를 평가하고 지구성 경기능력을 추정하는 척도로서 무산소성 역치(Anaerobic Threshold)가 있는데, 이러한 무산소성 역치(Anaerobic Threshold)를 추정하기 위하여서는 젖산 역치(LT)나 환기 역치(VT)를 측정하여야 하는데, 각종 연구 결과에 따라 젖산 역치(LT)를 결정하는 기준으로는 혈중 젖산 농도가 안정시 농도보다 높은 점(Wasserman, 1973), 혈중 젖산 농도가 2mmol/L 인 점(Hagberg, 1984), 혈중 젖산 농도가 4mmol/L 인 점(MacDougall et al., 1977), 운동강도 증가에 대한 젖산 농도 증가 기울기가 급격히 증가하는 점(Keul et al., 1979) 등이 있으며, 그리고 환기 역치(VT)를 결정하는 기준으로는 운동강도에 비해 VE가 직선적 비례관계를 벗어나는 점(Wasserman et al., 1973), VO2에 대해 VCO2가 직선적 비례관계를 벗어나는 점(Wasserman et al., 1973; Beaver et al., 1973), 호흡상수가 급격히 상승하는 점(Wasserman et al., 1973) 등이 있다. 그러나, 젖산 역치(LT; Lactate Threshold)나 환기 역치(VT; Ventilatory Threshold)를 측정하기 위해서는 고가의 장비가 필요하며, 또한 측정의 신뢰도를 유지하기 위한 관리가 어렵다는 단점이 있어서, 최근에는 측정이 용이한 생리학적 변인인 심박수를 이용하여 무산소성 역치 를 추정하는 연구가 시도되고 있는 상황이다.On the other hand, there is an anaerobic threshold to evaluate the degree and effect of endurance training corresponding to whole body endurance and to estimate the endurance performance. To estimate the anaerobic threshold, the lactate threshold is used to estimate the anaerobic threshold. LT) or ventilation threshold (VT) should be measured. The criteria for determining lactic acid threshold (LT) according to various studies are that blood lactate concentration is higher than resting concentration (Wasserman, 1973), and blood lactate concentration is 2 mmol. / L point (Hagberg, 1984), blood lactate concentration of 4mmol / L (MacDougall et al., 1977), and the rapid increase in the slope of lactic acid concentration with increasing exercise intensity (Keul et al., 1979) And the criteria for determining the ventilation threshold (VT) are that VE is out of linear proportional to exercise intensity (Wasserman et al., 1973), and that VCO 2 is out of linear proportional to VO 2 . (Wasserman et al., 1973; Beaver et al., 1973), and the respiratory constant increases rapidly (Wasserman et al., 1973). However, in order to measure Lactate Threshold (LT) or Ventilatory Threshold (VT), expensive equipment is required, and it is difficult to manage to maintain the reliability of the measurement. A study of estimating anoxic threshold using heart rate, a physiological variable, is being attempted.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 그 목적은 앞서 언급한 바와 같이 본 발명의 사용자가 되는 측정 대상자가 최대 운동 부하 상태가 아닌 최대하 운동 검사 상태에서의 간단한 측정 방법에 따른 심박수 측정치를 이용하여 최대 운동(Maximal Exercise) 검사에서 얻어질 수 있는 지표 제어변수로서 무산소성 역치(Anaerobic Threshold) 등을 추산할 수 있는 방법을 제공하면서, 추산된 이들 지표 제어변수들에 따라 결정되는 사용자별로 요구되는 각종 운동 방법에 따른 운동부하 강도 및/또는 지속 시간을 산정하고, 산정된 운동부하 강도와 지속 시간을 달성하도록 운동기구의 기구제어부에 제어신호를 전송하며, 그리고 상기 운동기구의 기구제어부는 전송된 제어신호에 기초하여 기구 작동부의 부하 및 부하 지속 시간 등을 조절하는 단계를 포함하여 이루어지는 운동 부하 조절 방법 및 이러한 방법을 구현하는 시스템을 제공하는 데 있다.The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, the object of the present invention is a simple measurement method in the sub-maximum exercise test state is not the maximum exercise load state of the subject to be measured as the user of the present invention According to these estimated index control variables, it provides a method for estimating anaerobic threshold as an index control variable that can be obtained from the maximum exercise test using the heart rate measurement according to the Calculating the exercise load intensity and / or duration according to various exercise methods required for each user, and transmitting a control signal to the machine control unit of the exercise machine to achieve the calculated exercise load intensity and duration, and The instrument control unit adjusts the load and load duration of the instrument operation unit based on the transmitted control signal. Including the steps of: to provide a system for implementing the exercise load control method, and made this way.

또한, 본 발명에 따른 전신지구력 측정 방법을 이용할 경우 사용자의 체력 측정을 위한 종래와 같은 최대 운동 부하에서의 검사 방법에서와 같이 사용자의 실질적 체력 한계에 이르는 격렬한 운동을 수행하는 것에 대한 사용자의 심적 부담을 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 체력 검사에 소요되는 측정 장비가 간단하여 간편성이나 경제성을 높이고, 나아가 간단한 방법으로 사용자에게 요구되는 수준의 운동 부하 처방에 따른 운동 부하가 조절될 수 있도록 하는 수단을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.In addition, when using the whole body endurance measuring method according to the present invention, the user's mental burden for performing a vigorous exercise up to the user's physical fitness limit as in the conventional method for the maximum exercise load for measuring the user's fitness In addition to eliminating the need for physical fitness, the measurement equipment required for physical fitness is simple, increasing the convenience and economy, and in addition, providing a means to adjust the exercise load according to the exercise load prescription required by the user in a simple manner. It is aimed at.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, The present invention to achieve the above object,

다수의 측정 대상자를 상대로 하여 단계적 부하 증가 운동(Stepwise Incremental Exercise) 조건에서의 최대하 운동(Sub-maximal Exercise) 상태에서 측정되고 계산되어 수집되는 심박수 데이터들을 독립변수로써 이용하고 하고 최대 운동(Maximal Exercise) 상태에서 얻어지는 지표 제어변수 데이터를 종속변수로 이용한 회귀 분석을 통하여 얻어지는 지표 제어변수 추정을 위한 회귀식을 산출하는 회귀 분석 단계;Using the heart rate data measured and calculated under sub-maximal exercise under Stepwise Incremental Exercise conditions with multiple subjects as an independent variable and using the maximum exercise A regression analysis step of calculating a regression equation for estimating the indicator control variable obtained through the regression analysis using the indicator control variable data obtained in the) state as the dependent variable;

상기 회귀 분석에 사용된 단계적 부하 증가 조건과 동일한 조건의 단계적 부하 증가 운동 조건에서 수행되는 개별 사용자를 대상으로 하는 최대하 운동 상태에서 초기 안정기와 각 부하 단계의 심박수 측정치를 측정하고 각 부하 단계 사이의 심박수 변화치를 계산하여 수집하는 심박수 데이터 수집 단계;Measure the heart rate measurements of the initial ballast and each load step in sub-maximal exercise conditions for individual users under the step load increase exercise conditions of the same conditions as the step load increase conditions used in the regression analysis. A heart rate data collection step of calculating and collecting heart rate change values;

상기 심박수 데이터 수집 단계에서 수집된 심박수 측정치 및/또는 심박수 변화치를 설정된 상기 지표 제어변수 회귀식의 독립변수에 입력하여 최대 운동(Maximal Exercise) 상태에서의 지표 제어변수의 추정치를 종속변수 값으로 출력하는 지표 제어변수의 추정치 추산 단계;Inputting the heart rate measurement and / or heart rate change collected in the heart rate data collection step into an independent variable of the set index control variable regression equation and outputting an estimate of the index control variable in the maximum exercise state as a dependent variable value Estimating an estimate of the indicator control variable;

상기 지표 제어변수의 추정치 추산 단계에서 추산된 지표 제어변수의 추정치로부터 운동 부하 처방 종류에 따른 운동 부하 강도 및 지속 시간에 대응하는 운동 기구 목표 제어값을 결정하는 운동 기구 목표 제어값 결정 단계; 및An exercise machine target control value determining step of determining an exercise machine target control value corresponding to the exercise load intensity and duration according to the exercise load prescription type from the estimated value of the indicator control variable estimated in the estimating value of the indicator control variable; And

상기 운동 기구 목표 제어값을 운동 기구의 기구 제어부로 전송하여 기구 작 동부의 작동상태를 제어하는 운동 기구 작동 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 최대하 운동 검사에서의 심박수 계측을 통한 운동 기구의 운동 부하 조절 방법을 제공한다.An exercise machine operation control step of transmitting the exercise machine target control value to the machine control unit of the exercise machine to control an operating state of the machine operation part; Provide a load regulation method.

또한, 본 발명은 바람직하기로 사용자의 나이 또는 성별과 같은 정보를 입력하는 사용자 정보 입력 단계를 추가적으로 포함할 수 있으며, 그리고 상기 사용자 정보 입력 단계를 통하여 입력되는 사용자 정보는 상기 지표 제어변수 회귀식을 선택하는 부가적 변수로 이용되도록 하는 것이 바람직하며, 여기에서 상기 사용자 정보는 상기 운동 기구 목표 제어값의 결정 기준 항목으로도 이용될 수도 있을 것이다.The present invention may further include a user information input step of inputting information such as a user's age or gender, and the user information input through the user information input step may include the index control variable regression equation. It is desirable to be used as an additional variable for selecting, wherein the user information may also be used as a criterion for determining the exercise apparatus target control value.

그리고 본 발명에서의 상기 지표 제어변수는, 최대산소섭취량(VO2max), 무산소성 역치수준의 심박수(AT-HR), 최대심박수(HRmax), 무산소성 역치수준의 산소섭취량(AT-VO2/kg), 최대 일률(Max-Power, 최대산소섭취량에서의 일률), 및 무산소성 역치에서의 일률(AT-Power)을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 지표 제어변수로 이루어지는 것이 바람직하며, 여기에서 최대산소섭취량(VO2max), 최대심박수(HRmax), 및 최대 일률(Max-Power, 최대산소섭취량에서의 일률)은 운동 중 사용자의 안전도를 담보할 수 있도록 하는 운동부하 강도의 최대치를 산정하는 기준으로 활용될 수 있으며, 그리고 무산소성 역치수준의 심박수(AT-HR), 무산소성 역치수준의 산소섭취량(AT-VO2/kg), 및 무산소성 역치에서의 일률(AT-Power)은 사용자가 원 하는 운동 종류에 따른 기준치(예컨대, 체중 조절 목적의 유산소 운동 또는 심폐지구력 향상 목적의 운동 부하의 기준치)를 산정하는 기준으로 활용될 수 있다.And the indicator control variable in the present invention, the maximum oxygen intake (VO 2 max), the heart rate of the anaerobic threshold level (AT-HR), the maximum heart rate (HR max ), the oxygen intake of the anaerobic threshold level (AT-VO 2 / kg), maximum power (Max-Power, power at maximum oxygen intake), and power at oxygen free threshold (AT-Power). Here, the maximum oxygen intake (VO 2 max), maximum heart rate (HR max ), and maximum work rate (Max-Power) are the maximum values of the exercise load intensity to ensure the safety of the user during the exercise. Can be used as a criterion to calculate the heart rate at the anaerobic threshold level (AT-HR), the oxygen intake at the anaerobic threshold level (AT-VO 2 / kg), and the power at the anaerobic threshold (AT-Power). ) Is the reference value (eg Vs. aerobic exercise for weight control or exercise load for cardiopulmonary endurance improvement).

또한, 본 발명은 앞서 언급한 방법 발명과 다른 형태로서 장치 발명의 태양으로서 최대하 운동 검사에서의 심박수 계측을 통한 운동 기구의 운동 부하 조절 방법을 운동 기구에서 구현하기 위한 운동부하 조절 시스템을 제공하는데, 보다 구체적으로 살펴보면,In addition, the present invention provides an exercise load control system for implementing the exercise load control method of the exercise device through the heart rate measurement in the sub-maximal exercise test as an aspect of the device invention in a form different from the method invention described above. , More specifically,

다수의 측정 대상자를 상대로 하여 단계적 부하 증가 운동(Stepwise Incremental Exercise) 조건에서의 최대하 운동(Sub-maximal Exercise) 상태에서 측정되고 계산되어 수집되는 심박수 데이터들을 독립변수로써 이용하고 최대 운동(Maximal Exercise) 상태에서 얻어지는 지표 제어변수 데이터를 종속변수로 이용한 회귀 분석을 통하여 얻어지는 지표 제어변수 추정을 위한 회귀식이 저장되는 제어 메모리부와;Using the heart rate data measured and calculated in the sub-maximal exercise condition in the stepwise incremental exercise condition for a large number of subjects as an independent variable and using the maximum exercise A control memory unit for storing a regression equation for estimating an indicator control variable obtained through regression analysis using the indicator control variable data obtained in a state as a dependent variable;

상기 제어 메모리부(100)에 저장된 회귀식을 얻는 회귀 분석에 사용된 단계적 부하 증가 조건과 동일한 조건의 단계적 부하 증가 운동 조건에서 수행되는 개별 사용자를 대상으로 하는 최대하 운동 상태에서 초기 안정기와 각 부하 단계의 심박수 측정치를 측정하고 각 부하 단계 사이의 심박수 변화치를 계산하여 수집하는 심박수 데이터 수집부와;The initial ballast and each load in the sub-maximum exercise state for the individual user performed under the step load increase exercise condition of the same condition as the step load increase condition used in the regression analysis to obtain the regression equation stored in the control memory unit 100 A heart rate data collection unit for measuring a heart rate measurement value of a step and calculating and collecting a heart rate change value between each load step;

상기 심박수 데이터 수집부에서 수집된 심박수 측정치 및/또는 심박수 변화치를 상기 제어 메모리부의 상기 지표 제어변수 회귀식의 독립변수에 입력하여 최대 운동(Maximal Exercise) 상태에서의 지표 제어변수의 추정치를 종속변수 값으로 출력하는 지표 제어변수의 추정치 연산부와;The heart rate measurement value and / or the heart rate change value collected by the heart rate data collection unit are input to the independent variable of the index control variable regression equation of the control memory unit to estimate the index control variable in the maximum exercise state. An estimation value calculating unit of the indicator control variable to be output;

설정된 운동 부하 처방 종류에 따라서, 상기 지표 제어변수의 추정치 연산부에서 추산된 지표 제어변수의 추정치에 대응하는 운동 기구의 운동 부하 강도 및 지속 시간을 규정하는 운동 기구 목표 제어값이 저장된 운동 기구 목표 제어값 데이터베이스와; 그리고According to the type of exercise load prescription, an exercise machine target control value storing an exercise machine target control value for defining an exercise load intensity and duration of an exercise machine corresponding to the estimated value of the indicator control variable estimated by the estimation calculator of the indicator control variable. A database; And

상기 운동 기구 목표 제어값 데이터베이스로부터 출력되는 운동 기구 목표 제어값을 운동 기구의 기구 제어부로 전송하여 기구 작동부의 작동상태를 제어하는 운동 기구 작동 제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 최대하 운동 검사에서의 심박수 계측을 통한 운동 기구의 운동부하 조절 시스템을 제공한다.The exercise machine target control value outputted from the exercise machine target control value database includes an exercise machine operation control unit for controlling the operation state of the machine operating unit by transmitting the exercise machine target control value to the machine control unit of the exercise machine. It provides an exercise load control system of exercise equipment through heart rate measurement.

그리고 본 발명은 바람직하기로 사용자의 나이 또는 성별과 같은 정보를 입력하는 사용자 정보 입력부를 추가적으로 포함하고, 그리고 상기 사용자 정보 입력부로 통하여 입력되는 사용자 정보는 상기 제어 메모리에서 상기 지표 제어변수 회귀식을 선택하는 부가적 변수로 이용되는 것을 특징으로 하는 운동부하 조절 시스템을 제공한다. 여기에서, 상기 사용자 정보 입력부로 통하여 입력되는 사용자 정보는 상기 운동 기구 목표 제어값 데이터베이스의 선택 항목으로 이용될 수도 있을 것이다.The present invention preferably further includes a user information input unit for inputting information such as age or gender of the user, and the user information input through the user information input unit selects the indicator control variable regression equation in the control memory. It provides an exercise load control system, characterized in that used as an additional variable. Here, the user information input through the user information input unit may be used as a selection item of the exercise apparatus target control value database.

본 발명에 따른 방법 발명 및 장치 시스템 발명에 따르면, 최대하 운동 상태의 심박수 측정 데이터로써만 사용자의 체력을 간접적으로 추산하고 나아가 그 추산된 체력 수준에 적절하게 맞는 운동 부하를 자동적으로 간단하게 조절할 수 있도 록 하는 효과를 제공하면서, 최대(부하) 운동에서 무산소성 역치(AT; Anaerobic Threshold)를 측정하기 위하여 젓산 역치(LT; Lactate Threshold)와 환기 역치(VT; Ventilatory Threshold)를 측정할 수 있는 고가의 장비를 사용하여야 하는 부담감을 해소할 뿐만 아니라, 사용자 개인적인 측면에서도 자신의 체력적 능력을 초과할 수 있는 과도한 운동을 통하지 않고도 체력을 간편하면서도 단시간에 체력 측정을 실행할 수 있으며, 이와 더불어 측정된 체력에 따른 적절한 운동부하 강도와 지속 시간으로써 운동기구를 안전하게 이용할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.According to the method invention and the device system invention according to the present invention, it is possible to indirectly estimate the user's fitness only by the heart rate measurement data of the sub-exercise state, and further, to simply and automatically adjust the exercise load appropriately to the estimated fitness level. High cost to measure Lactate Threshold (LT) and Ventilatory Threshold (VT) to measure Anaerobic Threshold (AT) at maximum (load) exercise In addition to relieving the burden of using the equipment of the user, it is possible to perform the fitness measurement in a short time in a simple and short time without excessive exercise that can exceed his or her physical ability in the personal aspect. Safe use of exercise equipment with appropriate exercise load intensity and duration It provides the effect of allowing.

이하에서는, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 최대하 운동 검사에서의 심박수 계측을 통한 운동 부하 조절 방법이 수행되는 단계들을 플로우 차트 형태로 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 시스템 발명을 이루는 주요 구성을 블록도의 형태로 나타낸 것이다.1 is a flowchart illustrating the steps performed by the exercise load adjustment method through the heart rate measurement in the sub-maximum exercise test according to the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing the main components of the system invention of the present invention. It is shown in the form.

우선, 본 발명의 최대하 운동 검사에서의 심박수 계측을 통한 운동 부하 조절 방법이 수행되는 단계들은, 도 1에 도시된 바와 같이First, the steps of the exercise load adjustment method by measuring the heart rate in the sub-maximum exercise test of the present invention, as shown in Figure 1

다수의 측정 대상자를 상대로 하여 단계적 부하 증가 운동(Stepwise Incremental Exercise) 조건에서의 최대하 운동(Sub-maximal Exercise) 상태에서 측정되고 계산되어 수집되는 심박수 데이터들을 독립변수로써 이용하고 하고 최대 운동(Maximal Exercise) 상태에서 얻어지는 지표 제어변수 데이터를 종속변수로 이용한 회귀 분석을 통하여 얻어지는 지표 제어변수 추정을 위한 회귀식을 산출하는 회귀 분석 단계(S10);Using the heart rate data measured and calculated under sub-maximal exercise under Stepwise Incremental Exercise conditions with multiple subjects as an independent variable and using the maximum exercise A regression analysis step (S10) of calculating a regression equation for estimating the indicator control variable obtained through the regression analysis using the indicator control variable data obtained in the) state as the dependent variable;

상기 회귀 분석에 사용된 단계적 부하 증가 조건과 동일한 조건의 단계적 부하 증가 운동 조건에서 수행되는 개별 사용자를 대상으로 하는 최대하 운동 상태에서 초기 안정기와 각 부하 단계의 심박수 측정치를 측정하고 각 부하 단계 사이의 심박수 변화치를 계산하여 수집하는 심박수 데이터 수집 단계(S20);Measure the heart rate measurements of the initial ballast and each load step in sub-maximal exercise conditions for individual users under the step load increase exercise conditions of the same conditions as the step load increase conditions used in the regression analysis. A heart rate data collection step of calculating and collecting a heart rate change value (S20);

상기 심박수 데이터 수집 단계에서 수집된 심박수 측정치 및/또는 심박수 변화치를 설정된 상기 지표 제어변수 회귀식의 독립변수에 입력하여 최대 운동(Maximal Exercise) 상태에서의 지표 제어변수의 추정치를 종속변수 값으로 출력하는 지표 제어변수의 추정치 추산 단계(S30);Inputting the heart rate measurement and / or heart rate change collected in the heart rate data collection step into an independent variable of the set index control variable regression equation and outputting an estimate of the index control variable in the maximum exercise state as a dependent variable value Estimating an estimated value of the indicator control variable (S30);

상기 지표 제어변수의 추정치 추산 단계에서 추산된 지표 제어변수의 추정치로부터 운동 부하 처방 종류에 따른 운동 부하 강도 및 지속 시간에 대응하는 운동 기구 목표 제어값을 결정하는 운동 기구 목표 제어값 결정 단계(S40); 및An exercise machine target control value determining step (S40) of determining an exercise machine target control value corresponding to the exercise load intensity and duration according to the exercise load prescription type from the estimated value of the indicator control variable estimated in the estimating step of the indicator control variable ; And

상기 운동 기구 목표 제어값을 운동 기구의 기구 제어부로 전송하여 기구 작동부의 작동상태를 제어하는 운동 기구 작동 제어 단계(S50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 최대하 운동 검사에서의 심박수 계측을 통한 운동 부하 조절 방법을 제공한다.An exercise load through the heart rate measurement in the sub-exercise test, comprising: an exercise machine operation control step (S50) of transmitting the exercise machine target control value to the machine control unit of the exercise machine to control the operation state of the machine operation unit; Provide an adjustment method.

또한, 본 발명은 도 2에 도시된 바와 같이 바람직하기로 사용자의 나이 또는 성별과 같은 정보를 입력하는 사용자 정보 입력 단계(S15)를 추가적으로 포함할 수 있으며, 그리고 상기 사용자 정보 입력 단계(S15)를 통하여 입력되는 사용자 정보는 바람직하기로 상기 지표 제어변수 회귀식을 선택하는 부가적 변수로 이용될 수 있으며, 나아가 상기 사용자 정보는 상기 운동 기구 목표 제어값의 결정 기준 항목으로도 이용될 수도 있다.In addition, the present invention may further include a user information input step (S15) for inputting information such as the age or gender of the user, as shown in Figure 2, and the user information input step (S15) Preferably, the user information input through the user information may be used as an additional variable for selecting the index control variable regression equation, and the user information may also be used as a criterion for determining the target apparatus control value.

그리고 본 발명에서의 상기 지표 제어변수는, 최대산소섭취량(VO2max), 무산소성 역치수준의 심박수(AT-HR), 최대심박수(HRmax), 무산소성 역치수준의 산소섭취량(AT-VO2/kg), 최대 일률(Max-Power, 최대산소섭취량에서의 일률), 및 무산소성 역치에서의 일률(AT-Power)을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 지표 제어변수로 이루어지는 것이 바람직하며, 여기에서 최대산소섭취량(VO2max), 최대심박수(HRmax), 및 최대 일률(Max-Power, 최대산소섭취량에서의 일률)은 운동 중 사용자의 안전도를 담보할 수 있도록 하는 운동부하 강도의 최대치를 산정하는 기준으로 활용될 수 있으며, 그리고 무산소성 역치수준의 심박수(AT-HR), 무산소성 역치수준의 산소섭취량(AT-VO2/kg), 및 무산소성 역치에서의 일률(AT-Power)은 사용자가 원하는 운동 종류에 따른 기준치(예컨대, 체중 조절 목적의 유산소 운동 또는 심폐지구력 향상 목적의 운동 부하의 기준치)를 산정하는 기준으로 활용될 수 있다.And the indicator control variable in the present invention, the maximum oxygen intake (VO 2 max), the heart rate of the anaerobic threshold level (AT-HR), the maximum heart rate (HR max ), the oxygen intake of the anaerobic threshold level (AT-VO 2 / kg), maximum power (Max-Power, power at maximum oxygen intake), and power at oxygen free threshold (AT-Power). Here, the maximum oxygen intake (VO 2 max), maximum heart rate (HR max ), and maximum work rate (Max-Power) are the maximum values of the exercise load intensity to ensure the safety of the user during the exercise. Can be used as a criterion to calculate the heart rate at the anaerobic threshold level (AT-HR), the oxygen intake at the anaerobic threshold level (AT-VO 2 / kg), and the power at the anaerobic threshold (AT-Power). ) Is a reference based on the type of exercise you want (e.g., , It can be used as the basis for calculating the reference value) of the exercise of the aerobic exercise or enhance cardiorespiratory endurance of weight control purpose object.

본 발명에 사용되는 지표 제어변수, 즉 최대산소섭취량(VO2max), 무산소성 역치수준의 심박수(AT-HR), 최대심박수(HRmax), 무산소성 역치수준의 산소섭취량(AT-VO2/kg), 최대 일률(Max-Power, 최대산소섭취량에서의 일률), 및 무산소성 역치에서의 일률(AT-Power) 등은 독립변수가 되는 최대하 운동 상태에서의 심박수 및 심박수 변화값들로부터 종속변수로서 추정되는데, 독립변수와 종속변수 간의 상호관계를 파악하고 독립변수에 대한 종속변수의 변화를 예측하기 위하여, 다수의 실험 측정 대상자를 상대로 한 다음의 표 1에 예시된 바와 같은 최대하 운동 검사(Sub-maximal exercise test)에서의 단계적 부하 증가 측정 프로토콜에 따른 심박수 측정치(도 4 참조)와 최대 운동 검사(Maximal exercise test)에서의 측정 결과치(도 5 참조)에 대한 다중 회귀분석(Multiple Regression)를 실시하였는데, 변수 선택법으로는 모든 가능한 회귀(All possible regression)를 사용하였으며 회귀분석에 앞서 모든 독립변수들과 종속변수를 상관분석하여 종속변수와 유의한 상관관계가 있는 독립변수들만 회귀분석에 활용하였고, 다만 실험 측정 대상자 중 휴식 시 심박수가 100회 이상이거나 최대하 운동 검사(Sub-maximal exercise test)에서의 산소섭취량(VO2)값이 최대 운동 검사(Maximal test)에서의 최대 산소섭취량(VO2max) 보다 크게 나타난 실험 측정 대상자를 제외한 데이터만 사용하였다.Indicator control variables used in the present invention, namely maximum oxygen intake (VO 2 max), anoxic threshold level heart rate (AT-HR), maximum heart rate (HR max ), anoxic threshold level oxygen intake (AT-VO 2 / kg), maximum power (Max-Power, power at maximum oxygen intake), and power at anaerobic threshold (AT-Power), etc., from independent heart rate and heart rate change values at Estimated as a dependent variable, in order to understand the interrelationship between the independent variable and the dependent variable and to predict the change of the dependent variable for the independent variable, the submaximal motion as illustrated in the following Table 1 for a large number of experimental subjects Multiple regression of heart rate measurements (see FIG. 4) and measurement results from the maximum exercise test (see FIG. 5) in accordance with the protocol for estimating the gradual load increase in the sub-maximal exercise test ) All possible regression was used as the variable selection method, and all independent and dependent variables were correlated before regression analysis, and only independent variables having significant correlation with the dependent variables were used in the regression analysis. , but oxygen uptake (VO 2) the value of the maximum oxygen intake amount at the maximum exercise test (Maximal test) in the test is at rest heart rate of the measurement target person, or at least 100 times a submaximal exercise test (Sub-maximal exercise test) ( VO 2 Only data except the subjects who were larger than max) were used.

1단계Stage 1 25 W 운동부하 : (150kg·m·min-1, 0.5kg), 60rpm 3분간 유지 25 W Exercise load : (150kgm-min -1 , 0.5kg), 60rpm hold for 3 minutes 2단계Tier 2 100 W 운동부하 : (600kg·m·min-1, 2.0kg), 60rpm 3분간 유지 100 W exercise load : (600kgmmin- 1 , 2.0kg), 60rpm hold for 3 minutes 3단계Tier 3 125 W 운동부하 : (750kg·m·min-1, 2.5kg), 60rpm 3분간 유지 125 W Exercise load : (750kgmmin -1 , 2.5kg), 60rpm hold for 3 minutes 4단계4 steps 150 W 운동부하 : (900kg·m·min-1, 3.0kg), 60rpm 3분간 유지 150 W Exercise load : (900kgmmin -1 , 3.0kg), 60rpm hold for 3 minutes

본 발명에서는 위 실험을 통하여 얻어진 실험 결과치로부터 6가지 종속변수(지표 제어변수)에 대한 다중회귀분석을 바람직한 실시예로서 실시하였으며 그 결과를 정리하면 다음과 같다.In the present invention, a multiple regression analysis of six dependent variables (indicator control variables) from the experimental results obtained through the above experiments was carried out as a preferred embodiment.

① 최대산소섭취량(VO2max) 추정에 대한 회귀 분석에서 종속변수는 최대산소섭취량(VO2max)이 되고, 독립변수는 안정(휴식)시의 초기 심박수와, 최대하 운동 검사(Sub-maximal exercise test)에서 부하가 단계적으로 증가되는 각 부하 단계 (Load Phase; 25W, 100W, 125W, 150W)에서의 심박수(Heart rate; HR1, HR2, HR3, HR4)와, 그리고 각 부하 단계별 심박수의 변화값(즉, 각 부하 단계별 심박수의 차이값; HR01, HR12,HR23,HR34,HR40)이 되며 이를 정리하면 다음의 표 2와 같다.① In the regression analysis for the estimation of VO 2 max, the dependent variable is the VO 2 max, and the independent variable is the initial heart rate and the sub-maximal exercise test at rest (rest). Heart rate (HR1, HR2, HR3, HR4) at each load phase (Load phase; 25W, 100W, 125W, 150W) and the change in heart rate at each load phase in the exercise test) (I.e., the difference in heart rate for each load step; HR01, HR12, HR23, HR34, HR40) and summarized as shown in Table 2 below.

HR0 : 휴식시 심박수HR0: Heart rate at rest HR01 : HR1-HR0HR01: HR1-HR0 HR1 : 25W에서 심박수HR1: heart rate at 25W HR12 : HR2-HR1HR12: HR2-HR1 HR2 : 100W에서 심박수 HR2: heart rate at 100W HR23 : HR3-HR2HR23: HR3-HR2 HR3 : 125W에서 심박수HR3: heart rate at 125W HR34 : HR3-HR3HR34: HR3-HR3 HR4 : 150W에서 심박수HR4: heart rate at 150W HR40 : HR3-HR0HR40: HR3-HR0

이에 대한 회귀 분석 결과를 살펴보면 다음의 표 3과 같은데,The regression analysis results are shown in Table 3 below.

수정된 R2 Modified R 2 SEESEE FF P valueP value 0.4310.431 3.383.38 4.0294.029 0.0270.027 모형model 비표준화 계수Non-standardized coefficient 표준화 계수Normalization factor t t 유의확률 Significance BB 표준오차Standard error 베타beta (상수)(a constant) 26.99526.995 12.46912.469 2.2452.245 0.0440.044 HR1HR1 -0.053-0.053 0.1250.125 -0.104-0.104 -0.420-0.420 0.6820.682 HR3HR3 0.2210.221 0.1110.111 0.7550.755 1.9831.983 0.0710.071 HR23HR23 -0.809-0.809 0.3120.312 -0.943-0.943 -2.598-2.598 0.0230.023 HR34HR34 -0.200-0.200 0.1820.182 -0.253-0.253 -1.097-1.097 0.2940.294

최대산소섭취량(VO2max)과 10개의 독립변수(HR0, HR1, HR2, HR3, HR4, HR01, HR12, HR23, HR34, HR40) 사이의 상관분석 결과에 따르면, HR1, HR2, HR3, HR23, HR34가 최대산소섭취량(VO2max)과 유의한 상관관계가 있었으며, 이와 같은 상관분석 결과를 바탕으로 종속변수를 최대산소섭취량(VO2max)으로, 그리고 독립변수를 HR1, HR2, HR3, HR23, HR34로 회귀분석을 하여 최대산소섭취량(VO2max)을 추정하는 회귀식으로 다음의 수학식으로 산출되었으며, 유의확률은 0.027(<0.05), 수정된 R2은 0.431, 추정값의 표준오차(SEE)는 3.38ml/min/kg의 결과를 보였다.According to the correlation analysis between the maximum oxygen intake (VO 2 max) and 10 independent variables (HR0, HR1, HR2, HR3, HR4, HR01, HR12, HR23, HR34, HR40), HR1, HR2, HR3, HR23, HR34 was significantly correlated with the maximum oxygen uptake (VO 2 max). Based on the results of this correlation analysis, the dependent variable was the maximum oxygen uptake (VO 2 max), and the independent variables were HR1, HR2, HR3, HR23. , Regression analysis using HR34 to estimate the maximum oxygen uptake (VO 2 max), which was calculated by the following equation, with a significant probability of 0.027 (<0.05), modified R 2 of 0.431, and standard error of the estimated value ( SEE) showed 3.38 ml / min / kg.

VO2max = 26.995 - 0.053×HR1 + 0.221×HR3 - 0.809×HR23 - 0.200×HR34VO 2 max = 26.995-0.053 x HR1 + 0.221 x HR3-0.809 x HR23-0.200 x HR34

여기에서, 상기 10개의 독립변수 중에서 HR2는 공선성(독립변수들 사이에 상관관계가 높아지는 경우 발생하고 이럴 경우 종속변수 추정의 정확성이 낮아짐)이 발생하여 독립변수에서 제외되었으며, 회귀분석 결과에서 HR23의 비표준화 계수 B의 절대값이 0.809로 가장 높게 나와 HR2(100W에서 심박수)와 HR3(125W에서 심박수)의 차이(HR23)가 최대산소섭취량(VO2max)에 가장 많은 영향을 미치는 것으로 나타났다.Here, HR2 among the 10 independent variables was excluded from the independent variable due to collinearity (which occurs when the correlation between the independent variables becomes high and in this case, the accuracy of the dependent variable estimation becomes low). The absolute value of the denormalization coefficient of B was highest at 0.809, indicating that the difference between HR2 (heart rate at 100W) and HR3 (heart rate at 125W) (HR23) had the greatest effect on the maximum oxygen uptake (VO 2 max).

② 무산소성 역치수준의 심박수(AT-HR) 추정에 대한 회귀 분석을 수행하여, 무산소성 역치수준의 심박수(AT-HR)를 추정하는 회귀식으로 다음의 수학식이 산출되었다.② Regression analysis was performed to estimate the heart rate (AT-HR) at the anaerobic threshold level, and the following equation was calculated as the regression equation to estimate the heart rate (AT-HR) at the anaerobic threshold level.

AT-HR = 229.644 - 0.004×HR0 - 0.569×HR1 - 0.643×H12 - 0.691×HR23 - 0.3060×HR40AT-HR = 229.644-0.004 x HR0-0.569 x HR1-0.643 x H12-0.691 x HR23-0.3060 x HR40

③ 최대심박수(HRmax) 추정에 대한 회귀 분석을 수행하여, 최대심박수(HRmax)를 추정하는 회귀식으로 다음의 수학식이 산출되었다.③ Maximum heart rate (HR max) by performing a regression analysis for the estimation, the regression equation was calculated by the following equation in which the estimated maximum heart rate (HR max).

HRmax = 90.106 + 0.121×HR1 + 0.439×H2 + 1.251×HR23HR max = 90.106 + 0.121 x HR1 + 0.439 x H2 + 1.251 x HR23

④ 무산소성 역치수준의 산소섭취량(AT-VO2/kg) 추정에 대한 회귀 분석을 수행하여, 무산소성 역치수준의 산소섭취량(AT-VO2/kg)을 추정하는 회귀식으로 다음의 수학식이 산출되었다.④ by performing a regression analysis for the anaerobic estimated oxygen uptake (AT-VO 2 / kg) of the threshold level, the anaerobic threshold level of oxygen uptake (AT-VO 2 / kg) estimated by regression the following equation in which the Calculated.

AT-VO2/kg = 88.848 + 0.398×HR0 - 0.305×HR1 - 0.544×HR2 - 0.933×HR23 + 0.18×HR40AT-VO 2 / kg = 88.848 + 0.398 × HR0-0.305 × HR1-0.544 × HR2-0.933 × HR23 + 0.18 × HR40

⑤ 최대 일률(Max-Power) 추정에 대한 회귀 분석을 수행하여, 무산소성 역치수준의 산소섭취량(AT-VO2/kg)을 추정하는 회귀식으로 다음의 수학식이 산출되었다.⑤ By performing a regression analysis on the maximum power (Max-Power) estimation, the following equation was calculated as a regression equation to estimate the oxygen intake (AT-VO 2 / kg) of the anaerobic threshold level.

Max-Power = 392.059 + 0.688×HR0 - 1.915×HR1 + 1.456×HR2 - 1.286×HR3 - 2.378×HR34    Max-Power = 392.059 + 0.688 × HR0-1.915 × HR1 + 1.456 × HR2-1.286 × HR3-2.378 × HR34

⑥ 무산소성 역치에서의 일률(AT-Power) 추정에 대한 회귀 분석을 수행하여, 무산소성 역치에서의 일률(AT-Power)을 추정하는 회귀식으로 다음의 수학식이 산출되었다.(6) The following equation was calculated as a regression equation for estimating the AT-Power at the anaerobic threshold by performing a regression analysis on the AT-Power at the anaerobic threshold.

AT-Power = 484.032 + 1.092×HR0 - 3.166×HR1 - 0.199×HR4 + 1.214×HR12 - 4.014×HR23    AT-Power = 484.032 + 1.092 × HR0-3.166 × HR1-0.199 × HR4 + 1.214 × HR12-4.014 × HR23

이상에서 설명된 회귀 분석 단계(S10)가 종료하면, 심박수 데이터 수집 단계(S20)에서는 개별 사용자를 대상으로 한 단계적 부하 증가 운동 조건(회귀 분석에 사용된 단계적 부하 증가 조건과 동일한 조건)에서의 최대하 운동 상태에서 초기 안정기와 각 부하 단계의 심박수 측정치를 측정하고 각 부하 단계 사이의 심박수 변화치를 계산하여 수집하게 되고, 지표 제어변수의 추정치 추산 단계(S30)에서는 상기 심박수 데이터 수집 단계(S20)에서 수집된 심박수 측정치 및/또는 심박수 변화치를 설정된 상기 지표 제어변수 회귀식의 독립변수에 입력하여 지표 제어변수의 추정치를 종속변수 값으로 출력하게 된다.When the regression analysis step (S10) described above ends, the heart rate data collection step (S20) is the maximum under the step load increase exercise conditions (same conditions as the step load increase conditions used in the regression analysis) for the individual user In the lower exercise state, the heart rate measurement values of the initial ballast and each load stage are measured and the heart rate change between each load stage is calculated and collected.In the step of estimating the estimated value of the indicator control variable (S30), the heart rate data collection stage (S20) is performed. The collected heart rate measurement value and / or heart rate change value are input to the independent variable of the index control variable regression equation which is set, and the estimated value of the index control variable is output as the dependent variable value.

나아가, 상기 지표 제어변수의 추정치 추산 단계에서 추산된 지표 제어변수의 추정치로부터 운동 부하 처방 종류(예컨대, 추정된 무산소성 역치수준의 심박수(AT-HR) 또는 최대심박수의 70-80% 수준으로 진행되는 심폐지구력 운동, 추정된 최대심박수의 60-70%로 진행하는 유산소 운동 등)에 따른 운동 부하 강도 및 지속 시간에 대응하는 운동 기구 목표 제어값(예컨대, 트레드 밀의 경우에는 주행판의 경사 각도와 주행 속도 등)을 결정하는 운동 기구 목표 제어값 결정 단계(S40)를 지나서, 상기 운동 기구 목표 제어값을 운동 기구의 기구 제어부로 전송하여 기구 작동부의 작동상태를 작동 제어 단계(S50)를 수행하게 된다.Furthermore, from the estimated value of the indicator control variable estimated in the estimating step of the indicator control variable, the exercise load prescription type (for example, the heart rate (AT-HR) of the estimated anaerobic threshold level or the 70-80% level of the maximum heart rate) is progressed. Exercise device target control values (e.g., in the case of treadmills), corresponding to the exercise load intensity and duration according to the cardiopulmonary endurance exercise, aerobic exercise progressing to 60-70% of the estimated maximum heart rate, After passing through the exercise apparatus target control value determining step (S40) for determining the traveling speed, etc., the exercise apparatus target control value is transmitted to the machine controller of the exercise machine to perform the operation control step (S50). do.

앞서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 최대하 운동 검사에서의 심박수 계측을 통한 운동 부하 조절 방법을 실제로 운동 기구에서 구현하도록 하는 운동 부하 조절 시스템의 바람직한 실시예를 첨부 도면 도 3을 참조하여 살펴보면, 본 발명에 따른 운동 부하 조절 시스템은 도 3에 도시된 바와 같이 제어 메모리부(100), 심박수 데이터 수집부(200), 지표 제어변수의 추정치 연산부(300), 운동 기구 목표 제어값 데이터베이스(400), 및 운동 기구 작동 제어부(500)를 포함하여 이루어지며, 바람직하기로는 도시된 바와 같이 사용자 정보 입력부(150)를 추가적으로 포함하고 있으며, 더욱 바람직하기로는 관련 제어 데이터 등을 화면 형태로 출력하는 디스플레이부(도시하지 않음)를 포함하여 이루어질 수 있다.With reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of the exercise load control system to actually implement the exercise load adjustment method through the heart rate measurement in the sub-exercise test according to the present invention as described above with reference to Figure 3, the present invention Exercise load control system according to the control memory unit 100, the heart rate data collection unit 200, the estimated value calculation unit 300 of the indicator control variable, the exercise equipment target control value database 400, as shown in FIG. An exercise device operation control unit 500 is included. Preferably, the apparatus further includes a user information input unit 150 as shown. More preferably, a display unit for outputting related control data and the like in a screen form. Not).

상기 제어 메모리부(100)는, 다수의 측정 대상자를 상대로 하여 단계적 부하 증가 운동(Stepwise Incremental Exercise) 조건에서의 최대하 운동(Sub-maximal Exercise) 상태에서 측정되고 계산되어 수집되는 심박수 데이터들을 독립변수로써 이용하고 최대 운동( Maximal Exercise ) 상태에서 얻어지는 지표 제어변수 데이터(최대산소섭취량(VO2max), 무산소성 역치수준의 심박수(AT-HR), 최대심박수(HRmax), 무산소성 역치수준의 산소섭취량(AT-VO2/kg), 최대 일률(Max-Power, 최대산소섭취량에서의 일률), 및 무산소성 역치에서의 일률(AT-Power) 등)들을 종속변수로 이용한 회귀 분석을 통하여 얻어지는 지표 제어변수 추정을 위한 회귀식(수학식 1, 2, 3, 4, 5, 6)들이 저장된다.The control memory unit 100 is an independent variable for heart rate data that is measured, calculated, and collected in a sub-maximal exercise state under a stepwise incremental exercise condition against a plurality of subjects. and used as a maximal exercise (Maximal Indicator control variable data obtained during exercise (maximum oxygen intake (VO 2 max), heart rate at anaerobic threshold level (AT-HR), maximum heart rate (HR max ), oxygen intake at anaerobic threshold level (AT-VO 2) / kg), maximum power (Max-Power, power at maximum oxygen intake), and power at anaerobic threshold (AT-Power, etc.) as regression for estimating indicator control variables obtained through regression analysis Equations (1, 2, 3, 4, 5, 6) are stored.

그리고, 상기 심박수 데이터 수집부(200)는, 실제로 운동 처방을 받게 되는 개별 사용자를 대상으로, 상기 제어 메모리부(100)에 저장된 회귀식을 얻는 회귀 분석에 사용된 단계적 부하 증가 조건과 동일한 조건의 단계적 부하 증가 운동 조건에서 수행되는 최대하 운동 상태에서 초기 안정기와 각 부하 단계의 심박수 측정치를 측정하고, 각 부하 단계 사이의 심박수 변화치를 계산하여 수집하게 되고, 이들 값은 지표 제어변수의 추정치 연산부(300)를 통하여 상기 지표 제어변수 회귀식의 독립변수에 입력된다.In addition, the heart rate data collector 200 may be configured to perform the same condition as the step load increase condition used in the regression analysis for obtaining the regression equation stored in the control memory unit 100 for the individual user who is actually receiving the exercise prescription. In the submaximal exercise condition performed under the step load increase exercise condition, the heart rate measurement values of the initial stabilizer and each load step are measured, and the heart rate change between each load step is calculated and collected. 300 is input to the independent variable of the indicator control variable regression equation.

상기 지표 제어변수의 추정치 연산부(300)는 상기 심박수 데이터 수집부(200)에서 수집된 심박수 측정치 및/또는 심박수 변화치들이 상기 제어 메모리부(100)의 상기 지표 제어변수 회귀식의 독립변수에 입력하여 지표 제어변수의 추정치를 종속변수 값으로 출력하게 된다. The estimated value calculator 300 of the indicator control variable inputs the heart rate measurement value and / or heart rate change values collected by the heart rate data collector 200 into an independent variable of the indicator control variable regression equation of the control memory 100. The estimate of the indicator control variable is output as the dependent variable value.

상기 운동 기구 목표 제어값 데이터베이스(400)에는 설정된 운동 부하 처방 종류에 따라서 상기 지표 제어변수의 추정치 연산부에서 추산된 지표 제어변수의 추정치에 대응하는 운동 기구의 운동 부하 강도 및 지속 시간을 규정하는 운동 기구 목표 제어값이 저장되어 있으며, 그리하여 상기 운동 기구 목표 제어값 데이터 베이스(400)로부터 출력되는 운동 기구 목표 제어값은 운동 기구 작동 제어부(500)를 통하여 운동 기구의 기구 제어부(600)로 전송되어서 기구 작동부의 작동 상태를 제어하게 되는데, 여기에서 기구 작동부의 작동 상태 제어는 예컨대, 헬쓰 바이크 또는 헬쓰 사이클의 경우에 마그네틱 브레이킹 시스템에 의해 제어 작동되는 회전체의 회전 부하의 강도 및 부하 지속 시간 등을 조절하는 것을 의미하고, 트레드 밀의 경우 주행판의 경사 각도 조절 또는 주행 속도, 주행 시간 등을 조절 제어하는 것을 의미하는 것으로 이해될 수 있을 것이다.The exercise machine target control value database 400 defines an exercise load intensity and a duration of an exercise machine corresponding to the estimated value of the indicator control variable estimated by the estimation calculator of the indicator control variable according to the set exercise load prescription type. The target control value is stored, and thus, the exercise machine target control value output from the exercise machine target control value database 400 is transmitted to the machine control unit 600 of the exercise machine through the exercise machine operation control unit 500, thereby to implement the machine. The operating state of the actuating part is controlled, where the actuating state control of the mechanism actuating part adjusts the strength and load duration of the rotating load of the rotating body controlled by the magnetic braking system, for example in the case of a health bike or a health cycle. In the case of the tread mill, It will also be understood to mean that the control controls the control or the running speed, running time and the like.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 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 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

도 1은 본 발명에 따른 방법 발명 실시예의 플로우 차트를 나타낸 도면.1 is a flow chart of a method invention embodiment according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 방법 발명의 다른 실시예의 플로우 차트를 나타낸 도면.2 shows a flow chart of another embodiment of a method invention according to the invention.

도 3은 본 발명에 따른 장치 발명의 구성과 작동 상태를 나타낸 도면.3 shows the construction and operating state of the device invention according to the invention.

도 4는 최대하 운동 검사에서의 점증 부하 단계별 측정 프로토콜에 따른 측정 대상자에 대한 심박수 측정치를 도표로 나타낸 도면.FIG. 4 is a graphical representation of heart rate measurements for subjects subject to incremental loading step measurement protocols in submaximal exercise testing. FIG.

도 5는 측정 대상자에 대한 최대 운동 부하 검사 결과를 도표로 나타낸 도면.5 is a diagram showing the results of the maximum exercise load test for the measurement subjects.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

S10: 회귀 분석 단계 S20: 심박수 데이터 수집 단계S10: Regression Analysis Step S20: Heart Rate Data Collection Phase

S30: 지표 제어변수의 추정치 추산 단계S30: estimating the estimated value of the indicator control variable

S40: 운동 기구 목표 제어값 결정 단계S40: determination of the exercise apparatus target control value

S50: 운동 기구 작동 제어 단계S50: exercise equipment operation control step

100: 제어 메모리부 200: 심박수 데이터 수집부100: control memory 200: heart rate data collection unit

300: 지표 제어변수 추정치 연산부 300: indicator control variable estimation unit

400: 운동 기구 목표 제어값 데이터베이스400: fitness equipment target control value database

500: 운동 기구 작동 제어부 600: 기구 제어부500: exercise machine operation control unit 600: mechanism control unit

Claims (9)

다수의 측정 대상자를 상대로 하여 단계적 부하 증가 운동(Stepwise Incremental Exercise) 조건에서의 최대하 운동(Sub-maximal Exercise) 상태에서 측정되고 계산되어 수집되는 심박수 데이터들을 독립변수로써 이용하고 하고 최대 운동(Maximal Exercise) 상태에서 얻어지는 지표 제어변수 데이터를 종속변수로 이용한 회귀 분석을 통하여 얻어지는 지표 제어변수 추정을 위한 회귀식을 산출하는 회귀 분석 단계(S10);Using the heart rate data measured and calculated under sub-maximal exercise under Stepwise Incremental Exercise conditions with multiple subjects as an independent variable and using the maximum exercise A regression analysis step (S10) of calculating a regression equation for estimating the indicator control variable obtained through the regression analysis using the indicator control variable data obtained in the) state as the dependent variable; 상기 회귀 분석에 사용된 단계적 부하 증가 조건과 동일한 조건의 단계적 부하 증가 운동 조건에서 수행되는 개별 사용자를 대상으로 하는 최대하 운동 상태에서 초기 안정기와 각 부하 단계의 심박수 측정치를 측정하고 각 부하 단계 사이의 심박수 변화치를 계산하여 수집하는 심박수 데이터 수집 단계(S20);Measure the heart rate measurements of the initial ballast and each load step in sub-maximal exercise conditions for individual users under the step load increase exercise conditions of the same conditions as the step load increase conditions used in the regression analysis. A heart rate data collection step of calculating and collecting a heart rate change value (S20); 상기 심박수 데이터 수집 단계에서 수집된 심박수 측정치 및/또는 심박수 변화치를 설정된 상기 지표 제어변수 회귀식의 독립변수에 입력하여 지표 제어변수의 추정치를 종속변수 값으로 출력하는 지표 제어변수의 추정치 추산 단계(S30);Estimation step of estimating the index control variable for inputting the heart rate measurement value and / or heart rate change value collected in the heart rate data collection step into the independent variable of the set index control variable regression equation to output the estimated value of the index control variable as a dependent variable (S30) ); 상기 지표 제어변수의 추정치 추산 단계에서 추산된 지표 제어변수의 추정치로부터 운동 부하 처방 종류에 따른 운동 부하 강도 및 지속 시간에 대응하는 운동 기구 목표 제어값을 결정하는 운동 기구 목표 제어값 결정 단계(S40); 및An exercise machine target control value determining step (S40) of determining an exercise machine target control value corresponding to the exercise load intensity and duration according to the exercise load prescription type from the estimated value of the indicator control variable estimated in the estimating step of the indicator control variable ; And 상기 운동 기구 목표 제어값을 운동 기구의 기구 제어부로 전송하여 기구 작동부의 작동상태를 제어하는 운동 기구 작동 제어 단계(S50)를 포함하는 것을 특징 으로 하는 최대하 운동 검사에서의 심박수 계측을 통한 운동 기구의 운동 부하 조절 방법.The exercise device through the heart rate measurement in the sub-exercise test, characterized in that it comprises an exercise device operation control step (S50) for transmitting the exercise device target control value to the device control unit of the exercise device to control the operation state of the device operating unit. Exercise load adjustment method. 제1항에 있어서, 사용자의 나이 또는 성별과 같은 정보를 입력하는 사용자 정보 입력 단계(S15)를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 최대하 운동 검사에서의 심박수 계측을 통한 운동 기구의 운동 부하 조절 방법.The method of claim 1, further comprising a user information input step (S15) of inputting information such as age or gender of the user. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지표 제어변수는, 최대산소섭취량(VO2max), 무산소성 역치수준의 심박수(AT-HR), 최대심박수(HRmax), 무산소성 역치수준의 산소섭취량(AT-VO2/kg), 최대 일률(Max-Power, 최대산소섭취량에서의 일률), 및 무산소성 역치에서의 일률(AT-Power)을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 지표 제어변수로 이루어지는 것을 특징으로 하는 최대하 운동 검사에서의 심박수 계측을 통한 운동 기구의 운동 부하 조절 방법.According to claim 1 or 2, wherein the indicator control variable, the maximum oxygen intake (VO 2 max), anoxic threshold level heart rate (AT-HR), maximum heart rate (HR max ), oxygen-free threshold level oxygen One or more indicator control variables selected from the group including intake (AT-VO 2 / kg), maximum work (Max-Power, work at maximum oxygen intake), and work at anaerobic threshold (AT-Power). Exercise load control method of the exercise equipment by measuring the heart rate in the sub-maximal exercise test, characterized in that made. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 심박수 데이터 수집 단계(S20)에서 측정 수집되는 심박수 측정치는 안정시의 초기 심박수와, 최대하 운동 검사에서 부하가 증가되는 각 부하 단계에서의 심박수이고, 상기 심박수 데이터 수집 단계(S20)에서 계산 수집되는 심박수 변화치는 각 부하 단계별 심박수의 차이값이 되는 것을 특징으로 하는 최대하 운동 검사에서의 심박수 계측을 통한 운동 기구의 운동 부하 조 절 방법.According to claim 1 or 2, wherein the heart rate measurements collected in the heart rate data collection step (S20) is the initial heart rate at rest and heart rate in each load step of increasing load in the sub-maximal exercise test, The heart rate change value calculated and collected in the heart rate data collection step (S20) is the exercise load adjustment method of the exercise equipment by heart rate measurement in the sub-maximal exercise test, characterized in that the difference in the heart rate of each load step. 다수의 측정 대상자를 상대로 하여 단계적 부하 증가 운동(Stepwise Incremental Exercise) 조건에서의 최대하 운동(Sub-maximal Exercise) 상태에서 측정되고 계산되어 수집되는 심박수 데이터들을 독립변수로써 이용하고 최대 운동(Maximal Exercise) 상태에서 얻어지는 지표 제어변수 데이터를 종속변수로 이용한 회귀 분석을 통하여 얻어지는 지표 제어변수 추정을 위한 회귀식이 저장되는 제어 메모리부(100)와;Using the heart rate data measured and calculated in the sub-maximal exercise condition in the stepwise incremental exercise condition for a large number of subjects as an independent variable and using the maximum exercise A control memory unit 100 for storing a regression equation for estimating an indicator control variable obtained through regression analysis using the indicator control variable data obtained in a state as a dependent variable; 상기 제어 메모리부(100)에 저장된 회귀식을 얻는 회귀 분석에 사용된 단계적 부하 증가 조건과 동일한 조건의 단계적 부하 증가 운동 조건에서 수행되는 개별 사용자를 대상으로 하는 최대하 운동 상태에서 초기 안정기와 각 부하 단계의 심박수 측정치를 측정하고 각 부하 단계 사이의 심박수 변화치를 계산하여 수집하는 심박수 데이터 수집부(200)와;The initial ballast and each load in the sub-maximum exercise state for the individual user performed under the step load increase exercise condition of the same condition as the step load increase condition used in the regression analysis to obtain the regression equation stored in the control memory unit 100 A heart rate data collector 200 for measuring a heart rate measurement value of the stage and calculating and collecting a heart rate change value between each load stage; 상기 심박수 데이터 수집부에서 수집된 심박수 측정치 및/또는 심박수 변화치를 상기 제어 메모리부(100)의 상기 지표 제어변수 회귀식의 독립변수에 입력하여 지표 제어변수의 추정치를 종속변수 값으로 출력하는 지표 제어변수의 추정치 연산부(300)와;Indicator control to input the heart rate measurement value and / or heart rate change value collected by the heart rate data collection unit to the independent variable of the indicator control variable regression equation of the control memory unit 100 to output the estimated value of the indicator control variable as a dependent variable value An estimate calculator 300 of the variable; 설정된 운동 부하 처방 종류에 따라서, 상기 지표 제어변수의 추정치 연산부에서 추산된 지표 제어변수의 추정치에 대응하는 운동 기구의 운동 부하 강도 및 지속 시간을 규정하는 운동 기구 목표 제어값이 저장된 운동 기구 목표 제어값 데 이터베이스(400)와; 그리고According to the type of exercise load prescription, an exercise machine target control value storing an exercise machine target control value for defining an exercise load intensity and duration of an exercise machine corresponding to the estimated value of the indicator control variable estimated by the estimation calculator of the indicator control variable. A database 400; And 상기 운동 기구 목표 제어값 데이터베이스로부터 출력되는 운동 기구 목표 제어값을 운동 기구의 기구 제어부(600)로 전송하여 기구 작동부의 작동상태를 제어하는 운동 기구 작동 제어부(500)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 최대하 운동 검사에서의 심박수 계측을 통한 운동 기구의 운동부하 조절 시스템.And an exercise machine operation control unit 500 for controlling the operation state of the machine operation unit by transmitting the exercise machine target control value output from the exercise machine target control value database to the machine control unit 600 of the exercise machine. Exercise load control system of exercise equipment through heart rate measurement in submaximal exercise test. 제5항에 있어서, 사용자의 나이 또는 성별과 같은 정보를 입력하는 사용자 정보 입력부(150)를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 최대하 운동 검사에서의 심박수 계측을 통한 운동 기구의 운동 부하 조절 시스템.The system of claim 5, further comprising a user information input unit (150) for inputting information such as age or gender of the user. 7. 제6항에 있어서, 상기 사용자 정보 입력부(150)로 통하여 입력되는 사용자 정보는 상기 제어 메모리(100)에서 상기 지표 제어변수 회귀식을 선택하는 부가적 변수로 이용되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 최대하 운동 검사에서의 심박수 계측을 통한 운동 기구의 운동 부하 조절 시스템.The maximum value of claim 6, wherein the user information input through the user information input unit 150 is configured to be used as an additional variable for selecting the indicator control variable regression equation in the control memory 100. Exercise load control system of exercise equipment by measuring heart rate in exercise test. 제6항에 있어서, 상기 사용자 정보 입력부(150)로 통하여 입력되는 사용자 정보는 상기 운동 기구 목표 제어값 데이터베이스(400)의 선택 항목으로 이용되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 최대하 운동 검사에서의 심박수 계측을 통한 운동 기구의 운동 부하 조절 시스템.According to claim 6, The user information input through the user information input unit 150 is heart rate measurement in the sub-exercise test, characterized in that configured to be used as a selection item of the exercise device target control value database 400 Load control system of exercise equipment through 제5항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 지표 제어변수는, 최대산소섭취량(VO2max), 무산소성 역치수준의 심박수(AT-HR), 최대심박수(HRmax), 무산소성 역치수준의 산소섭취량(AT-VO2/kg), 최대 일률(Max-Power, 최대산소섭취량에서의 일률), 및 무산소성 역치에서의 일률(AT-Power)을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 지표 제어변수로 이루어지는 것을 특징으로 하는 최대하 운동 검사에서의 심박수 계측을 통한 운동 기구의 운동 부하 조절 시스템.The method of claim 5, wherein the indicator control variable includes: maximum oxygen intake (VO 2 max), anoxic threshold level (AT-HR), maximum heart rate (HR max ), anoxic One selected from the group consisting of oxygen intake at the sex threshold level (AT-VO 2 / kg), maximum power (Max-Power, power at the maximum oxygen intake), and power at the anaerobic threshold (AT-Power). Exercise load control system of the exercise equipment through the heart rate measurement in the sub-maximal exercise test, characterized in that consisting of the above indicator control variables.
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