KR20130027972A - Exercise effect evaluation system using skin temperature - Google Patents

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KR20130027972A
KR20130027972A KR1020110100101A KR20110100101A KR20130027972A KR 20130027972 A KR20130027972 A KR 20130027972A KR 1020110100101 A KR1020110100101 A KR 1020110100101A KR 20110100101 A KR20110100101 A KR 20110100101A KR 20130027972 A KR20130027972 A KR 20130027972A
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윤형로
노연식
정재훈
한영면
윤자웅
조승현
이종수
정인철
이계형
정상오
정운모
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주식회사 누가의료기
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Abstract

PURPOSE: An exercise effect evaluation system using skin temperature measurement is provided to prepare a bio-signal measurement terminal which measures the electrocardiogram and the skin temperature at the same time, thereby facilitate the measurement. CONSTITUTION: A bio-signal detection unit(100) comprises a skin temperature detection unit. The skin temperature detection unit detects the breast skin temperature. An operation processing unit(300) receives a bio-signal and wirelessly transmits to a computer. A computer(400) receives the bio-signal including the breast skin temperature signal. The computer estimates the lung endurance from the breast skin temperature signal and outputs it. [Reference numerals] (100) Bio-signal detection unit; (110) Electrocardiogram measuring unit; (120) Activity measuring unit; (130) Skin temperature measuring unit; (200) Bio-signal pre-processing unit; (300) Operation processing unit; (400) Computer

Description

피부온도 측정을 통한 운동효과 평가 시스템{Exercise effect evaluation system using skin temperature}Exercise effect evaluation system using skin temperature measurement

본 발명은 피부온도 측정을 통한 운동효과 평가 시스템에 관한 것으로, 보다 상세히는 무선 체스트 벨트형 측정부를 간편히 착용하여 심전도, 활동도, 피부온도를 동시에 측정하는 생체신호계측 단말기를 구비하여, 가슴 한곳에서 측정하는 피부온도를 이용하여 운동 효과를 평가하도록 이루어진, 피부온도 측정을 통한 운동효과 평가 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a system for evaluating exercise effects through skin temperature measurement, and more particularly, by using a wireless chest belt type measurement unit, and having a biosignal measurement terminal for simultaneously measuring electrocardiogram, activity, and skin temperature at one chest. The present invention relates to an exercise effect evaluation system through skin temperature measurement, which is configured to evaluate an exercise effect using skin temperature to be measured.

현대에는 운동을 통한 체력 향상이 절실히 필요한 실정이며 이러한 체력 향상의 가장 중요한 지표는 심폐지구력이다. 이는 장시간 동안 중강도와 고강도의 수준으로 부피가 큰 근육 군을 사용하면서 운동을 수행하는 능력을 말한다. In modern times, physical fitness is urgently needed, and the most important indicator of physical fitness is cardiopulmonary endurance. This refers to the ability to exercise while using bulky muscle groups at levels of medium strength and high intensity for a long time.

일반적으로, 심폐지구력은 호흡가스 분석기로 측정한 최대 산소 섭취량으로써 스포츠생리학에서 운동능력의 지표로 사용되고 있다. 그러나 최대 산소 섭취량은 반복 측정의 어려움, 장소의 제약, 의료진 동참 하에 측정해야하는 단점들을 갖고 있다. In general, cardiopulmonary endurance is the maximum oxygen intake measured by the respiratory gas analyzer is used as an indicator of exercise ability in sports physiology. However, maximum oxygen intake has disadvantages that need to be measured with the difficulty of repeated measurement, limitation of location, and medical participation.

운동 효과를 평가하는 또 다른 방법으로 Anaerobic Threshold(AT)와 심박수를 이용한 방법들이 있고, 이 방법들로 운동의 효과를 평가하는 연구들이 진행되고 있다. 하지만, 이러한 연구들 또한 심박수 만을 측정하여 운동의 효과를 평가하기 때문에 운동에 따라 다양하게 변화하는 신체의 상태를 평가할 수 없다. Anaerobic Threshold (AT) and heart rate are other methods to evaluate the effects of exercise, and studies are being conducted to evaluate the effects of exercise. However, these studies also evaluate the effects of exercise by measuring heart rate alone.

따라서 운동의 효과를 평가하기 위해서는 다양한 생체신호의 동시 측정이 요구되고 있다.Therefore, in order to evaluate the effects of exercise, simultaneous measurement of various biological signals is required.

본 발명에서는 무선 체스트 벨트형 측정부를 간편히 착용하여 심전도와 피부온도를 동시에 측정하는 생체신호계측 단말기를 제공하며, 피부온도를 이용해 운동 효과를 평가하는 새로운 지표를 제안한다. 또한, 본 발명은 여러 부위에서 측정해야만 했던 기존의 피부온도 측정 방법과 달리 가슴 한곳에서 측정하는 피부온도를 이용하는 방법으로서 사용이 편리하다.The present invention provides a biosignal measuring terminal for simultaneously measuring the electrocardiogram and skin temperature by simply wearing the wireless chest belt type measuring unit, and suggesting a new index for evaluating the exercise effect using the skin temperature. In addition, the present invention is convenient to use as a method of using the skin temperature measured in one place, unlike the conventional skin temperature measurement method that had to be measured at several sites.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 무선 체스트 벨트형 측정부를 간편히 착용하여 심전도와 피부온도를 동시에 측정하는 생체신호계측 단말기를 구비하며, 가슴 한곳에서 측정하는 피부온도를 이용하여 운동 효과를 평가하도록 이루어진, 운동효과 평가 시스템을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is equipped with a bio-signal measurement terminal for measuring the electrocardiogram and skin temperature at the same time by simply wearing a wireless chest belt-type measuring unit, made to evaluate the exercise effect using the skin temperature measured in one place, It is to provide the exercise effect evaluation system.

본 발명의 피부온도 측정을 통한 운동효과 평가 시스템은, 가슴 피부온도를 검출하는 피부온도 검출부를 포함하는 생체신호 검출부; 상기 생체신호 검출부로부터 가슴 피부온도 신호를 포함하는 생체신호를 수신하여 컴퓨터로 무선전송하는 연산처리부; 상기 연산처리부로 부터 가슴 피부온도 신호를 포함하는 생체신호를 수신하며, 가슴 피부온도 신호로부터 심폐지구력을 추정하여 출력하는 컴퓨터;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.The exercise effect evaluation system through skin temperature measurement of the present invention, the bio-signal detection unit including a skin temperature detection unit for detecting the skin temperature of the chest; An arithmetic processor configured to receive a biosignal including a breast skin temperature signal from the biosignal detector and wirelessly transmit the biosignal to a computer; And a computer for receiving a biosignal including a breast skin temperature signal from the computing processor and estimating and outputting cardiopulmonary endurance from the chest skin temperature signal.

또한, 본 발명의 피부온도 측정을 통한 운동효과 평가 시스템은, 가슴 피부온도를 검출하는 피부온도 검출부; 상기 피부온도 검출부로부터 가슴 피부온도 신호를 수신하여 컴퓨터로 무선전송하는 연산처리부; 상기 연산처리부로 부터 가슴 피부온도 신호를 수신하며, 가슴 피부온도 신호로부터 심폐지구력을 추정하여 출력하는 컴퓨터;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the exercise effect evaluation system by measuring the skin temperature of the present invention, the skin temperature detection unit for detecting the skin temperature of the chest; An arithmetic processing unit which receives a breast skin temperature signal from the skin temperature detection unit and wirelessly transmits it to a computer; And a computer for receiving a chest skin temperature signal from the computing processor and estimating cardiopulmonary endurance from the chest skin temperature signal.

또한, 본 발명의 피부온도 측정을 통한 운동효과 평가 시스템은, 가슴 피부온도를 검출하는 피부온도 검출부를 포함하는 생체신호 검출부; 상기 생체신호 검출부로부터 가슴 피부온도 신호를 포함하는 생체신호를 수신하여 컴퓨터로 무선전송하는 연산처리부; 상기 연산처리부로 부터 가슴 피부온도 신호를 포함하는 생체신호를 수신하며, 가슴 피부온도 신호로부터 심폐지구력을 추정하고, 추정된 심폐지구력에 따라 유산소 운동기구의 제어신호를 생성하는 컴퓨터; 상기 컴퓨터로부터 수신된 유산소 운동기구의 제어신호에 따라 구동되는 유산소 운동기구;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the exercise effect evaluation system by measuring the skin temperature of the present invention, the bio-signal detection unit including a skin temperature detection unit for detecting the skin temperature of the chest; An arithmetic processor configured to receive a biosignal including a breast skin temperature signal from the biosignal detector and wirelessly transmit the biosignal to a computer; A computer for receiving a biosignal including a breast skin temperature signal from the computing processor, estimating cardiopulmonary endurance from the chest skin temperature signal, and generating a control signal of an aerobic exercise apparatus according to the estimated cardiopulmonary endurance; And an aerobic exercise device driven according to the control signal of the aerobic exercise device received from the computer.

상기 피부온도 검출부는 체스트 벨트에 장착되어 있다.The skin temperature detector is attached to the chest belt.

상기 생체신호 검출부는, 심전도 센서를 구비하여 심전도를 검출하는 심전도 측정부; 가속도 센서 또는 자이로 센서를 구비하여 활동도를 검출하는 활동도 측정부;를 더 포함한다.The biosignal detection unit includes an electrocardiogram measuring unit for detecting an electrocardiogram having an electrocardiogram sensor; It further includes an activity measuring unit having an acceleration sensor or a gyro sensor to detect the activity.

상기 피부온도 검출부는, 온도센서로 적외선 체온센서를 사용한다.The skin temperature detector uses an infrared temperature sensor as a temperature sensor.

가슴 피부온도 신호는 컴퓨터로 I2C로 전송한다.Chest skin temperature signals are sent to the computer as I 2 C.

상기 심전도 측정부에서 검출된 심전도 신호는, 연산처리부에서, 8Hz의 고역통과 필터, 30Hz의 저역통과 필터를 순차적으로 거치며 R peak를 검출하고, 상기 R peak에 의해 RR간격을 구하도록 이루어진다.The ECG signal detected by the ECG measuring unit is configured to detect an R peak through a high pass filter of 8 Hz and a low pass filter of 30 Hz in order, and calculate an RR interval by the R peak.

또한 본 발명은, MCU에서, 심전도 신호와 활동도 신호를 A/D 변환기를 통해 디지탈신호로 변환을 시작하며, 피부 온도신호를 I2C로 송신을 시작하는 시작단계; 심전도의 경우, 상기 시작단계에서 A/D 변환이 종료되면, 심전도인지를 확인하여 심전도 신호이면, 8Hz의 고역통과 필터, 30Hz의 저역통과 필터를 순차적으로 거치며, R 피크(peak)를 검출하고, 전에 검출된 R 피크와 차에 의해 RR간격을 구하여 블루투스 태스크(bluetooth task)로 데이터를 전송하는 심전도신호 전송단계; 활동도의 경우, 상기 시작단계에서 A/D 변환이 종료되면 활동도인지를 확인하여 활동도이면, 활동도신호를 블루투스 태스크(bluetooth task)로 데이터를 전송하는 활동도신호 전송단계; 피부온도의 경우, 상기 시작단계 후, 피부 온도신호를 센서 스펙에서 제공하는 I2C 통신으로 16bit, 20Hz로 샘플링 되어, 임시보관여부를 첵크하여 감시함(버퍼)에 임시보관하고 블루투스 태스크(bluetooth task)로 데이터를 전송하는 피부온도신호 전송단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In another aspect, the present invention, the MCU, the ECG signal and the activity signal to start the conversion to the digital signal through the A / D converter, the start step of starting to transmit the skin temperature signal to the I2C; In the case of electrocardiogram, when A / D conversion is completed in the start step, it is checked whether the electrocardiogram is an electrocardiogram signal, and sequentially passes through a high pass filter of 8 Hz and a low pass filter of 30 Hz, and detects an R peak. An ECG signal transmitting step of obtaining an RR interval based on a previously detected R peak and a difference and transmitting data to a Bluetooth task; In the case of activity, the activity signal transmission step of transmitting data to the Bluetooth task (A Bluetooth task), if activity is determined by checking whether the activity activity when the A / D conversion is finished in the start step; In the case of skin temperature, after the start step, the skin temperature signal is sampled at 16bit, 20Hz by I2C communication provided by the sensor specification, and it is temporarily stored in the monitor (buffer) by checking whether it is temporarily stored and the Bluetooth task. Characterized in that it comprises a; skin temperature signal transmission step of transmitting data to.

상기 블루투스 태스크(bluetooth task)는, 유산소 운동기구 또는 외부 컴퓨터로 피부온도신호, 심전도 신호, 활동도 신호가 무선 전송되도록 이루어진다.The Bluetooth task is configured to wirelessly transmit a skin temperature signal, an electrocardiogram signal, and an activity signal to an aerobic exercise apparatus or an external computer.

또한 본 발명은, 가슴 피부온도 신호를 검출하는 피부온도 검출부를 포함하는 생체신호 검출부, 생체신호를 수신하여 컴퓨터로 무선전송하는 단말기, 상기 단말기로 부터 생체신호를 수신하여 심폐지구력을 추정하여 출력하는 컴퓨터를 포함하는 운동효과 평가 시스템의 구동방법에 있어서, 컴퓨터에서 블루투스를 이용해 제어 신호가 입력되면, USART1을 통해 단말기로 신호를 전송하는 제1단계; 전송된 신호를 제어할 기구의 baud-rate에 맞추기 위해 dip-switch를 검색하여 baud-rate를 설정하는 제2단계; 설정된 baud-rate에 맞춰 데이터를 수신하며, 수신된 신호가 운동기구의 제어 신호인지를 판단하여, 운동기구의 제어 신호이라면, 운동기구의 제어신호를 USART2를 통해 RS232 포트로 출력하여 운동기구로 전송하는 제3단계;를 포함한다.The present invention also provides a biosignal detection unit including a skin temperature detection unit for detecting a breast skin temperature signal, a terminal for receiving a biosignal and wirelessly transmitting it to a computer, receiving a biosignal from the terminal, and estimating cardiopulmonary endurance. A method of driving a motion effect evaluation system comprising a computer, comprising: a first step of transmitting a signal to a terminal through USART1 when a control signal is input from the computer using Bluetooth; A second step of searching for dip-switch and setting baud-rate to match the baud-rate of the apparatus to control the transmitted signal; Receives data according to the set baud-rate, and judges whether the received signal is a control signal of an exercise device, and if the control signal of the exercise device, outputs the control signal of the exercise device to the RS232 port through USART2 and transmits it to the exercise device. It includes; a third step.

본 발명의 피부온도 측정을 통한 운동효과 평가 시스템은 무선 체스트 벨트형 측정부를 간편히 착용하여 심전도와 피부온도를 동시에 측정하는 생체신호계측 단말기를 구비하며, 가슴 한곳에서 측정하는 피부온도를 이용하여 운동 효과를 평가하도록 이루어져, 유산소 운동 중 피부온도 측정을 통해 운동효과 평가할 수 있다.The exercise effect evaluation system using the skin temperature measurement of the present invention is equipped with a bio-signal measuring terminal for measuring the ECG and skin temperature at the same time by simply wearing a wireless chest belt measurement unit, exercise effect using the skin temperature measured at one place It is made to evaluate, the exercise effect can be evaluated by measuring the skin temperature during aerobic exercise.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 피부온도 측정을 통한 운동효과 평가 시스템의 개략적 구성을 설명하기위한 블럭도이다.
도 2는 도 1의 연산처리부의 흐름도의 일예이다.
도 3은 도 1의 연산처리부에서 컴퓨터로 전송하기위한 Bluetooth to RS232의 흐름도이다.
도 4는 트레드밀 운동 중 4점법 평균 피부온도와 가슴에서의 피부온도의 변화를 비교한 그래프의 일예이다.
도 5는 평균 피부온도와 가슴 피부온도의 운동 시작 전 후의 비교한 그래프의 일예이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 피부온도 측정을 통한 운동효과 평가 시스템의 일예이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 피부온도 측정을 통한 운동효과 평가 시스템에서 제작된 단말기의 일예이다.
도 8은 도 7의 단말기가 장착된 체스트벨트의 일예이다.1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an exercise effect evaluation system through skin temperature measurement according to an embodiment of the present invention.
2 is an example of a flowchart of an operation processor of FIG. 1.
3 is a flow chart of Bluetooth to RS232 for transmission from the arithmetic processing unit of FIG. 1 to a computer.
4 is an example of a graph comparing the change in the skin temperature at the 4-point average skin temperature and the chest during the treadmill exercise.
5 is an example of a graph comparing before and after the start of the exercise of the average skin temperature and chest skin temperature.
6 is an example of an exercise effect evaluation system through skin temperature measurement according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is an example of a terminal produced in the exercise effect evaluation system by measuring the skin temperature according to an embodiment of the present invention.
8 is an example of a chest belt to which the terminal of FIG. 7 is mounted.

이하, 본 발명의 바람직한 일실시 형태에 의한 피부온도 측정을 통한 운동효과 평가 시스템을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the exercise effect evaluation system by measuring the skin temperature according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 피부온도 측정을 통한 운동효과 평가 시스템의 개략적 구성을 설명하기위한 블럭도로, 생체신호 검출부(100), 생체신호 전처리부(200), 연산처리부(300), 컴퓨터(400)을 포함하여 이루어진다.1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an exercise effect evaluation system using skin temperature measurement according to an embodiment of the present invention, a biosignal detection unit 100, a biosignal preprocessor 200, and arithmetic processor 300. It comprises a computer 400.

생체신호 검출부(100)는 심전도, 활동도, 피부온도를 검출하는 수단으로, 심전도 측정부(110), 활동도 측정부(120), 피부온도 측정부(130)을 포함한다. 생체신호 검출부(100)는 운동 중 변화하는 생체 신호의 검출을 위해 Wearable한 직물전극을 사용하며, 이 전극은 재사용이 가능하며, 사용자에게 운동 시 편리성 및 활동성을 제공함으로써 무구속적으로 데이터를 획득한다.The biosignal detection unit 100 is a means for detecting an electrocardiogram, activity, and skin temperature, and includes an electrocardiogram measuring unit 110, an activity measuring unit 120, and a skin temperature measuring unit 130. The biosignal detection unit 100 uses a wearable fabric electrode for detecting a biosignal that changes during exercise, and the electrode is reusable and provides data to the user without limitation by providing convenience and activity to the user during exercise. Acquire.

심전도 측정부(110)는 심전도 전극을 구비하여 심전도를 측정하는 수단이다.The electrocardiogram measuring unit 110 is a means for measuring an electrocardiogram provided with an electrocardiogram electrode.

활동도 측정부(120)는 가속도 센서 또는 자이로 센서를 구비하여 활동도를 측정하는 수단이다.Activity measuring unit 120 is provided with an acceleration sensor or a gyro sensor is a means for measuring the activity.

피부온도 측정부(130)는 온도센서를 구비하여 피부 온도를 검출한다. 온도센서로 적외선 체온센서를 사용할 수 있다.Skin temperature measuring unit 130 has a temperature sensor to detect the skin temperature. An infrared body temperature sensor can be used as the temperature sensor.

생체신호 전처리부(200)는 생체신호 검출부(100)로부터 수신된 생체신호를 증폭하고 잡음을 제거하며 디지탈신호로 변환하며, 심전도 전처리부(미도시), 활동도 전처리부(미도시), 피부온도 측정부(미도시)를 구비한다.The biosignal preprocessor 200 amplifies a biosignal received from the biosignal detector 100, removes noise, and converts the biosignal into a digital signal, and an electrocardiogram preprocessor (not shown), an activity preprocessor (not shown), and skin A temperature measuring part (not shown) is provided.

연산처리부(300)는 생체신호 전처리부(200)로부터 수신된 생체신호들을 저장시키며, 파라미터 추출을 위해 연산처리하며, 컴퓨터(400)로 전송한다.The calculation processor 300 stores the biosignals received from the biosignal preprocessor 200, performs arithmetic processing for parameter extraction, and transmits the biosignals to the computer 400.

컴퓨터(400)는 유산소 운동기구를 제어하기 위한 컴퓨터로, 연산처리부(300)로부터 수신된 신호를 저장하고, 디스플레이하며, 생체신호를 연산처리하여 유산소 운동기구의 제어신호를 생성한다. 유산소 운동기구는 트레드밀, 또는 싸이클링 운동기기 또는 또 다른 운동기기일 수 있다. 컴퓨터(400)는 각 운동자의 운동능력(60% )에 따라 유산소 운동기구(예로 트레드밀)를 무선으로 제어한다. 컴퓨터(400)는 블루투스를 통해 유산소 운동기구로 신호를 전송할 수 있다.The computer 400 is a computer for controlling an aerobic exercise machine. The computer 400 stores and displays a signal received from the arithmetic processing unit 300, and generates a control signal of the aerobic exercise machine by calculating and processing a biosignal. The aerobic exercise device may be a treadmill, a cycling exercise device or another exercise device. The computer 400 wirelessly controls aerobic exercise equipment (eg, treadmills) in accordance with each athlete's athletic ability (60%). The computer 400 may transmit a signal to the cardiovascular equipment via Bluetooth.

심전도 측정부(110), 활동도 측정부(120), 피부온도 측정부(130)가 체스트 벨트에 장착되어 생체신호를 검출하도록 이루어질 수 있으며, 생체신호 전처리부(200)와 연산처리부(300)는 통합되어 하나의 MCU로 이루어진 단말기로 이루어져 체스트 벨트에 장착될 수 있다.The electrocardiogram measuring unit 110, the activity measuring unit 120, and the skin temperature measuring unit 130 may be mounted on the chest belt to detect the biosignal, and the biosignal preprocessor 200 and the operation processor 300 may be used. Is integrated into a terminal consisting of a single MCU can be mounted on the chest belt.

도 2는 도 1의 연산처리부의 흐름도의 일예이다.2 is an example of a flowchart of an operation processor of FIG. 1.

태스크(Task)가 시작되면(S100), 심전도 전처리부와 활동도 전처리부에서 출력되는 심전도 신호와 활동도 신호를 A/D 변환기를 통해 디지탈신호로 변환을 개시하며(S110), 피부온도 전처리부에서 출력되는 온도신호를 I2C로 전송을 개시한다(S190). When the task is started (S100), the ECG signal and activity signal output from the ECG preprocessing unit and the activity preprocessing unit are started to be converted into digital signals through the A / D converter (S110), and the skin temperature preprocessor The transmission of the temperature signal output from the I2C starts (S190).

심전도의 경우, A/D 변환이 종료될때 까지 기다리고(S120), 종료되면 심전도인지를 확인하고(S130), 심전도이면 8Hz의 고역통과 필터(S140), 30Hz의 저역통과 필터를 순차적으로 거치며(S150), R peak를 검출하고, 바로 전에 검출된 R peak와 차에 의해 RR간격을 구하고(S160), bluetooth task로 데이터를 전송한다(S180).In the case of electrocardiogram, wait until the A / D conversion is completed (S120), and if it is terminated to check the ECG (S130), if the electrocardiogram 8Hz high-pass filter (S140), 30Hz low-pass filter sequentially (S150) ), The R peak is detected, and the RR interval is calculated based on the difference between the R peak and the previous detected (S160), and the data is transmitted to the bluetooth task (S180).

활동도의 경우, A/D 변환이 종료될때 까지 기다리고(S120), 종료되면 활동도인지를 확인하고(S170), 활동도이면, bluetooth task로 데이터를 전송한다(S180).In the case of the activity, wait until the A / D conversion is completed (S120), if the activity is confirmed (S170), if the activity, and transmits data to the Bluetooth task (S180).

피부온도의 경우, 온도신호를 I2C로 전송을 개시(S190)되면, 센서 스펙에서 제공하는 I2C 통신으로 피부온도를 연산처리부(300)로 16bit로 입력되어 20Hz로 샘플링 되고(S200), 임시보관여부를 첵크하여 감시함(버퍼)에 임시보관하고 bluetooth task로 데이터를 전송한다(S180).In case of skin temperature, when the temperature signal is started to be transmitted to I 2 C (S190), the skin temperature is inputted to the operation processor 300 in 16 bits by I2C communication provided by the sensor specification and sampled at 20 Hz (S200). Check whether the storage is temporarily stored in the watch box (buffer) and transmit the data to the bluetooth task (S180).

여기서 bluetooth task로 데이터를 전송되는 단계(S180)는, 경우에 따라서 유산소 운동기구로, 무선 전송되거나, 외부 컴퓨터 등으로 무선 전송되는 것으로 대치될 수 있다. Here, the step (S180) of transmitting data to the bluetooth task may be replaced by an aerobic exercise device, which may be wirelessly transmitted or wirelessly transmitted to an external computer.

도 3은 도 1의 연산처리부에서 컴퓨터로 전송하기위한 Bluetooth to RS232의 흐름도이다. 3 is a flow chart of Bluetooth to RS232 for transmission from the arithmetic processing unit of FIG. 1 to a computer.

태스크(Task)가 시작되고(S300), 컴퓨터(400)에서 블루투스를 이용해 전송된 데이타가 입력되면(S320), 제어 신호인지를 판단하여, 연산처리부(또는 단말기)의 제어신호이라면 USART1을 통해 연산처리부(200)로 신호를 전송한다(S330). When the task is started (S300) and the data transmitted from the computer 400 using Bluetooth is input (S320), it is determined whether it is a control signal, and if it is a control signal of the arithmetic processing unit (or terminal), it is calculated through USART1. The signal is transmitted to the processor 200 (S330).

전송된 신호를 제어할 기구의 baud-rate에 맞추기 위해 dip-switch를 검색하여(S380) baud-rate를 설정한다(S390). In order to match the baud-rate of the apparatus to control the transmitted signal, dip-switch is searched (S380) and baud-rate is set (S390).

설정된 baud-rate에 맞춰 데이터를 수신하며(S350), 수신된 신호가 운동기구의 제어 신호인지를 판단하여(S360), 운동기구의 제어 신호이라면, 상기 제어신호를 USART2를 통해 RS232 포트로 출력하여 운동기구(여기서는 트레드밀)로 전송하여(S370), 운동기구를 제어하게 된다.Receives data according to the set baud rate (S350), and determines whether the received signal is a control signal of the exercise equipment (S360), if the control signal of the exercise equipment, by outputting the control signal to the RS232 port through the USART2 By transmitting to the exercise equipment (here treadmill) (S370), to control the exercise equipment.

본 발명에서 115200bps로 전송되는 5개 채널의 블루투스 신호를 가상 시리얼 포트로 데이터를 전송받으며, 전송된 데이터는 심전도, RR interval, 활동도, 피부온도(가슴, 팔, 허벅지, 이마, 귀) 데이터를 전송받아 출력하며 도 4와 같이 각각 텍스트 파일로 저장한다.In the present invention, five channels of Bluetooth signals transmitted at 115200bps are transmitted to the virtual serial port, and the transmitted data is electrocardiogram, RR interval, activity, skin temperature (chest, arm, thigh, forehead, ear) data. Received and outputted and stored as a text file as shown in FIG.

도 4는 트레드밀 운동 중 4점법 평균 피부온도(Mean)와 가슴에서의 피부온도(Trunk)의 변화를 비교한 그래프의 일예이고, 도 5는 평균 피부온도(Mean)와 가슴 피부온도(Trunk)의 운동 시작 전 후의 비교한 그래프의 일예이다.4 is an example of a graph comparing the change of the four-point average skin temperature (Mean) and the skin temperature (Trunk) in the chest during the treadmill exercise, Figure 5 is a graph of the average skin temperature (Mean) and chest skin temperature (Trunk) An example of a comparison graph before and after the start of exercise.

본 발명자들에 의해 가슴 피부온도를 적용여부를 타진하기위한 실험을 행하였으며, 도 4 및 도 5에서와 같이, 평균 피부온도와 가슴 피부온도 두 신호는 운동 시작 전 후를 비교해 거의 비슷한 변화를 보이고 있다. Experiments were conducted to determine whether the skin temperature was applied by the present inventors, and as shown in FIGS. 4 and 5, the average skin temperature and the chest skin temperature showed two similar changes compared to before and after the exercise. have.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 피부온도 측정을 통한 운동효과 평가 시스템의 일예로, 도 1에서 생체신호 전처리부(200)와 연산처리부(300)는 통합되어 하나의 MCU(190)로 이루어지며, 심전도 측정부(110), 활동도 측정부(120)는 GPIO(General Purpose Input/Output)를 통해 MCU(190)로 신호를 전송하며, 피부온도 측정부(130)는 I2C를 통해 MCU(190)로 신호를 전송하며, 외부 컴퓨터 또는 유산소 운동기구로 Bluetooth SPP(Serial Port Profile)를 통해 신호의 송수신을 행할 수 있다.6 is an example of an exercise effect evaluation system using skin temperature measurement according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the biosignal preprocessor 200 and the operation processor 300 are integrated into one MCU 190. The electrocardiogram measuring unit 110 and the activity measuring unit 120 transmit a signal to the MCU 190 through a general purpose input / output (GPIO), and the skin temperature measuring unit 130 uses the MCU through I2C. A signal is transmitted to the device 190, and a signal can be transmitted and received to an external computer or an aerobic exercise device through a Bluetooth Serial Port Profile (SPP).

도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 피부온도 측정을 통한 운동효과 평가 시스템에서 제작된 단말기의 일예이며, 도 8은 도 7의 단말기가 장착된 체스트벨트의 일예이다. 도 8의 (a)에서와 같이 단말기의 양측에 장착된 직물전극을 사용할 수 있으며, 도 7의 (b)에서와 같이, 단말기를 체스트벨트에 장착시 스냅단추를 이용할 수 있다.7 is an example of a terminal manufactured in the exercise effect evaluation system by measuring the skin temperature according to an embodiment of the present invention, Figure 8 is an example of the chest belt equipped with the terminal of FIG. As shown in (a) of FIG. 8, fabric electrodes mounted on both sides of the terminal may be used. As shown in (b) of FIG. 7, a snap button may be used when the terminal is mounted on the chest belt.

이상에서와 같이 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나, 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 결정되어야 한다. As described above, the present invention has been described in connection with specific embodiments of the present invention. However, the present invention is not limited thereto and the scope of the present invention is not the described embodiments, but the claims and their equivalents. Must be determined by

100:생체신호 검출부 110:심전도 측정부 120:활동도 측정부
130:피부온도 측정부 200:생체신호 전처리부 300:연산처리부
400:컴퓨터100: biological signal detection unit 110: ECG measurement unit 120: activity measurement unit
130: skin temperature measurement unit 200: biological signal pre-processing unit 300: calculation processing unit
400: computer

Claims (11)

가슴 피부온도를 검출하는 피부온도 검출부를 포함하는 생체신호 검출부;
상기 생체신호 검출부로부터 가슴 피부온도 신호를 포함하는 생체신호를 수신하여 컴퓨터로 무선전송하는 연산처리부;
상기 연산처리부로 부터 가슴 피부온도 신호를 포함하는 생체신호를 수신하며, 가슴 피부온도 신호로부터 심폐지구력을 추정하여 출력하는 컴퓨터;
를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 피부온도 측정을 통한 운동효과 평가 시스템.A biosignal detector comprising a skin temperature detector for detecting a breast skin temperature;
An arithmetic processor configured to receive a biosignal including a breast skin temperature signal from the biosignal detector and wirelessly transmit the biosignal to a computer;
A computer for receiving a biosignal including a breast skin temperature signal from the computing processor and estimating cardiopulmonary endurance from the breast skin temperature signal;
Exercise effect evaluation system through the skin temperature measurement, characterized in that consisting of. 가슴 피부온도를 검출하는 피부온도 검출부;
상기 피부온도 검출부로부터 가슴 피부온도 신호를 수신하여 컴퓨터로 무선전송하는 연산처리부;
상기 연산처리부로 부터 가슴 피부온도 신호를 수신하며, 가슴 피부온도 신호로부터 심폐지구력을 추정하여 출력하는 컴퓨터;
를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 피부온도 측정을 통한 운동효과 평가 시스템.A skin temperature detector for detecting a breast skin temperature;
An arithmetic processor configured to receive a chest skin temperature signal from the skin temperature detector and wirelessly transmit the signal to a computer;
A computer receiving a chest skin temperature signal from the computing processor and estimating cardiopulmonary endurance from the chest skin temperature signal;
Exercise effect evaluation system through the skin temperature measurement, characterized in that consisting of. 가슴 피부온도를 검출하는 피부온도 검출부를 포함하는 생체신호 검출부;
상기 생체신호 검출부로부터 가슴 피부온도 신호를 포함하는 생체신호를 수신하여 컴퓨터로 무선전송하는 연산처리부;
상기 연산처리부로 부터 가슴 피부온도 신호를 포함하는 생체신호를 수신하며, 가슴 피부온도 신호로부터 심폐지구력을 추정하고, 추정된 심폐지구력에 따라 유산소 운동기구의 제어신호를 생성하는 컴퓨터;
상기 컴퓨터로부터 수신된 유산소 운동기구의 제어신호에 따라 구동되는 유산소 운동기구;
를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 피부온도 측정을 통한 운동효과 평가 시스템.A biosignal detector comprising a skin temperature detector for detecting a breast skin temperature;
An arithmetic processor configured to receive a biosignal including a breast skin temperature signal from the biosignal detector and wirelessly transmit the biosignal to a computer;
A computer for receiving a biosignal including a breast skin temperature signal from the computing processor, estimating cardiopulmonary endurance from the chest skin temperature signal, and generating a control signal of an aerobic exercise apparatus according to the estimated cardiopulmonary endurance;
An aerobic exercise machine driven according to a control signal of the aerobic exercise machine received from the computer;
Exercise effect evaluation system through the skin temperature measurement, characterized in that consisting of. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피부온도 검출부는 체스트 벨트에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 피부온도 측정을 통한 운동효과 평가 시스템.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The skin temperature detection unit is an exercise effect evaluation system through skin temperature measurement, characterized in that mounted to the chest belt. 제1항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 생체신호 검출부는,
심전도 센서를 구비하여 심전도를 검출하는 심전도 측정부;
가속도 센서 또는 자이로 센서를 구비하여 활동도를 검출하는 활동도 측정부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피부온도 측정을 통한 운동효과 평가 시스템.The biosignal detection unit of claim 1 or 3,
An electrocardiogram measuring unit including an electrocardiogram sensor and detecting an electrocardiogram;
An activity measuring unit including an acceleration sensor or a gyro sensor to detect activity;
Exercise effect evaluation system through the skin temperature measurement, characterized in that it further comprises. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피부온도 검출부는,
온도센서로 적외선 체온센서를 사용하는 것을 특징으로 하는 피부온도 측정을 통한 운동효과 평가 시스템.The skin temperature detection unit of claim 1, wherein the skin temperature detection unit comprises:
Exercise effect evaluation system through skin temperature measurement, characterized in that using the infrared temperature sensor as a temperature sensor. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
가슴 피부온도 신호는 컴퓨터로 I2C로 전송하는 것을 특징으로 하는 피부온도 측정을 통한 운동효과 평가 시스템.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Chest skin temperature signal is transmitted to the computer I 2 C, the exercise effect evaluation system through the skin temperature measurement. 제5항에 있어서,
상기 심전도 측정부에서 검출된 심전도 신호는, 연산처리부에서, 8Hz의 고역통과 필터, 30Hz의 저역통과 필터를 순차적으로 거치며 R peak를 검출하고, 상기 R peak에 의해 RR간격을 구하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 피부온도 측정을 통한 운동효과 평가 시스템.The method of claim 5,
The ECG signal detected by the ECG measurement unit is configured to sequentially pass through the high pass filter of 8Hz, the low pass filter of 30Hz in the operation processing unit to detect the R peak, and to obtain the RR interval by the R peak. Exercise effect evaluation system by measuring skin temperature. MCU에서, 심전도 신호와 활동도 신호를 A/D 변환기를 통해 디지탈신호로 변환을 시작하며, 피부 온도신호를 I2C로 송신을 시작하는 시작단계;
심전도의 경우, 상기 시작단계에서 A/D 변환이 종료되면, 심전도인지를 확인하여 심전도 신호이면, 8Hz의 고역통과 필터, 30Hz의 저역통과 필터를 순차적으로 거치며, R 피크(peak)를 검출하고, 전에 검출된 R 피크와 차에 의해 RR간격을 구하여 블루투스 태스크(bluetooth task)로 데이터를 전송하는 심전도신호 전송단계;
활동도의 경우, 상기 시작단계에서 A/D 변환이 종료되면 활동도인지를 확인하여 활동도이면, 활동도신호를 블루투스 태스크(bluetooth task)로 데이터를 전송하는 활동도신호 전송단계;
피부온도의 경우, 상기 시작단계 후, 피부 온도신호를 센서 스펙에서 제공하는 I2C 통신으로 16bit, 20Hz로 샘플링 되어, 임시보관여부를 첵크하여 감시함(버퍼)에 임시보관하고 블루투스 태스크(bluetooth task)로 데이터를 전송하는 피부온도신호 전송단계;
를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 피부온도 측정을 통한 운동효과 평가 시스템의 구동방법.Starting from the MCU, converting the ECG signal and the activity signal into the digital signal through the A / D converter, and starting to transmit the skin temperature signal to the I2C;
In the case of electrocardiogram, when A / D conversion is completed in the start step, it is checked whether the electrocardiogram is an electrocardiogram signal, and sequentially passes through a high pass filter of 8 Hz and a low pass filter of 30 Hz, and detects an R peak. An ECG signal transmitting step of obtaining an RR interval based on a previously detected R peak and a difference and transmitting data to a Bluetooth task;
In the case of activity, the activity signal transmission step of transmitting data to the Bluetooth task (A Bluetooth task), if activity is determined by checking whether the activity activity when the A / D conversion is finished in the start step;
In the case of skin temperature, after the start step, the skin temperature signal is sampled at 16bit, 20Hz by I2C communication provided by the sensor specification, and it is temporarily stored in the monitor (buffer) by checking whether it is temporarily stored and the Bluetooth task. Skin temperature signal transmission step of transmitting data to the;
Method of driving the exercise effect evaluation system by measuring the skin temperature, characterized in that made. 제9항에 있어서,
상기 블루투스 태스크(bluetooth task)는, 유산소 운동기구 또는 외부 컴퓨터로 피부온도신호, 심전도 신호, 활동도 신호가 무선 전송되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 피부온도 측정을 통한 운동효과 평가 시스템의 구동방법.10. The method of claim 9,
The Bluetooth task is a method for driving an exercise effect evaluation system using skin temperature measurement, characterized in that the skin temperature signal, electrocardiogram signal, activity signal is wirelessly transmitted to an aerobic exercise apparatus or an external computer. 가슴 피부온도 신호를 검출하는 피부온도 검출부를 포함하는 생체신호 검출부, 생체신호를 수신하여 컴퓨터로 무선전송하는 단말기, 상기 단말기로 부터 생체신호를 수신하여 심폐지구력을 추정하여 출력하는 컴퓨터를 포함하는 운동효과 평가 시스템의 구동방법에 있어서,
컴퓨터에서 블루투스를 이용해 제어 신호가 입력되면, USART1을 통해 단말기로 신호를 전송하는 제1단계;
전송된 신호를 제어할 기구의 baud-rate에 맞추기 위해 dip-switch를 검색하여 baud-rate를 설정하는 제2단계;
설정된 baud-rate에 맞춰 데이터를 수신하며, 수신된 신호가 운동기구의 제어 신호인지를 판단하여, 운동기구의 제어 신호이라면, 운동기구의 제어신호를 USART2를 통해 RS232 포트로 출력하여 운동기구로 전송하는 제3단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 피부온도 측정을 통한 운동효과 평가 시스템의 구동방법.A biosignal detection unit including a skin temperature detection unit for detecting a breast skin temperature signal, a terminal for receiving a biosignal and wirelessly transmitting the biosignal to a computer, and a computer receiving the biosignal from the terminal to estimate and output cardiopulmonary endurance In the driving method of the effect evaluation system,
A first step of transmitting a signal to the terminal through USART1 when a control signal is input from the computer using Bluetooth;
A second step of searching for dip-switch and setting baud-rate to match the baud-rate of the apparatus to control the transmitted signal;
Receives data according to the set baud-rate, and judges whether the received signal is a control signal of an exercise device, and if the control signal of the exercise device, outputs the control signal of the exercise device to the RS232 port through USART2 and transmits it to the exercise device. A third step of doing;
Driving method of the exercise effect evaluation system by measuring the skin temperature comprising a.
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