KR20130087201A - Apparatus for multi-sensor based wearable energy expenditure measurement device and method thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A multi sensor-based wearable energy consumption measuring device and a method thereof are provided to accurately calculate energy consumption by analyzing and detecting activity information. CONSTITUTION: An energy consumption measuring sensor detects two or more information signals. A bio information signal detecting unit (350) processes the information signals into analog signals. A digital signal processing unit (402) converts the analog signals into digital signals. An algorithm calculating unit calculates energy consumption. An application unit displays the energy consumption. [Reference numerals] (110) Acceleration sensor; (120) Altitude sensor; (130) Vibration sensor; (300) User; (310) Interface unit; (311) External device; (350) Bio information signal detecting unit; (401) A/D conversion unit; (402) Digital signal processing unit; (AA) Activity sensor unit; (BB) Control unit

Description

다 센서 기반 착용형 에너지 소모량 측정 장치 및 방법 {Apparatus for multi-sensor based wearable energy expenditure measurement device and method thereof}Apparatus for multi-sensor based wearable energy expenditure measurement device and method

본 발명은 에너지 소모량 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 사용자의 에너지 소모량을 보다 정확하게 계산하여 비만 및 다이어트 등을 포함한 건강관리에 적용할 수 있는 사용자의 에너지 소모량을 측정할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus and method for measuring energy consumption, and more particularly, to an apparatus and method for measuring energy consumption of a user that can be applied to health care, including obesity and diet, by more accurately calculating the energy consumption of a user. will be.

비만은 당뇨병, 고혈압, 이상 지질혈증 등의 성인병을 유발시키고, 이로 인한 심뇌혈관질환의 유병률과 사망률이 심각한 지경에 이르고 있다. 즉, 비만은 방치해 두어서는 안될 사회적인 문제로 여겨지고 있으다. 즉, 매년 1천 7백만 명의 사람이 비만의 주요 위험인자인 심혈관질환으로 죽는다고 알려져 있고, 2015년에는 지금보다 50% 증가한 세계 15억 명이 비만으로 심각한 고통을 받을 것으로 예측되고 있다. 이러한 비만 문제가 대두됨에 따라 다이어트에 대한 관심이 급증하고 있으며 한방다이어트, 헬스센터, 요가, 비만관리센터 등을 통하여 다양한 방법의 비만 관리 방법이 소개되고 있다. 최근 들어 평상시 일상생활을 유지하면서 활동량을 측정함으로써 비만 등 건강관리가 가능한 기기들이 개발되고 있으며, 사용자의 움직임에 의한 활동량을 근거로 에너지 소모량을 추정하는 방식을 사용하고 있다. Obesity causes adult diseases such as diabetes, hypertension and dyslipidemia, resulting in severe morbidity and mortality of cardiovascular disease. In other words, obesity is regarded as a social problem that should not be left unattended. In other words, 17 million people die each year from cardiovascular disease, a major risk factor for obesity, and in 2015, it is predicted that 1.5 billion people in the world will suffer severely from obesity, an increase of 50%. As the problem of obesity is on the rise, interest in diets is rapidly increasing, and various methods of obesity management are introduced through oriental diets, health centers, yoga, obesity management centers, and the like. Recently, devices that can manage health care such as obesity have been developed by measuring the amount of activity while maintaining daily life, and are using a method of estimating energy consumption based on the amount of activity caused by user's movement.

따라서 일상생활에서의 자가 적으로 사용자의 에너지 소모량을 계산하여 비만 및 다이어트 등을 포함한 건강관리에 적용할 수 있는 건강관련 기기의 개발이 필요한 시점이다.Therefore, it is time to develop a health-related device that can be applied to health care, including obesity and diet, by calculating the energy consumption of users by themselves in daily life.

에너지 소모량 측정은 조건에 따라 측정 방법이 다르고 측정 정도도 다르다. 우선, 움직임에 대한 측정은 걷기(평지, 비탈길), 뛰기(제자리 뛰기, 줄넘기, 빠른달리기, 장거리달리기), 구기종목 운동(축구, 농구), 높은 고도에서의 걷기 및 뛰기 등이 있고, 음성에 대한 측정은 대화, 책 읽기, 노래 등이 있다. 음성의 경우 소홀히 생각했던 부분이었는데, 노래할 때의 에너지 소모는 100미터를 전력 질주할 때의 에너지 소모량과 비슷하다. 따라서 음성에 대한 에너지 소모도 상당하다는 것을 알 수 있다.Energy consumption is measured differently depending on the conditions and the degree of measurement. First, measures of movement include walking (flat, slope), running (running in place, jumping rope, fast running, long distance running), ball sports (soccer, basketball), walking and running at high altitude, Measures include conversation, reading books, and singing. In the case of voice, it was a neglected part. The energy consumption when singing was similar to the energy consumption when sprinting 100 meters. Therefore, it can be seen that the energy consumption for voice is also significant.

현재 여러 가지의 에너지 소모량 측정기기들이 있으며, 그 중 주로 알려져 있는 것이 3축 가속도 센서를 이용하여 걸음수, 속도에 따른 움직임에 대한 에너지 소모량 측정하는 대한민국 특허출원 제2005-0066178호(가속도 센서를 이용한 운동량 측정장치 및 방법) 이외에도 대한민국 특허출원 제2008-0125948호(멤스 가속도센서를 이용한 신체활동 자동 기록장치), 대한민국 특허출원 제2008-0124281호(운동량 측정장치, 운동량측정시스템 및 운동량 측정방법), 그리고 중력방향의 자동인식이 가능한 휴대형 단말기를 이용한 운동량 측정 방법, 움직임 감지센서를 이용한 집안 내 일상 생활에서의 무구속적 행동량 측정장치 및 그에 따른 무구속적 행동량 측정방법, 칼로리 소비량 계산 장치 및 상기 장치의 동작 방법 등이 개시되어 있다. 또한 논문 『최동운, 김진성, 송행숙, “3축 가속도 센서를 이용한 u-헬스케어 에이전트 시스템 개발”, 한국콘텐츠학회, Vol.10, No.4, pp.98-105, 2010.』등에서도 연구 결과가 발표되었다.Currently, there are various energy consumption measuring devices, and among them, the most known one is the Korean Patent Application No. 2005-0066178 (using the acceleration sensor) which measures the energy consumption of the movement according to the number of steps and the speed by using the 3-axis acceleration sensor. In addition to the momentum measuring device and method), Korean Patent Application No. 2008-0125948 (Automatic recording of physical activity using MEMS acceleration sensor), Korean Patent Application No. 2008-0124281 (Momentum measuring device, momentum measuring system and momentum measuring method), In addition, the exercise measurement method using a portable terminal capable of automatic recognition in the direction of gravity, a device for measuring unresponsive behavior in everyday life in the house using a motion sensor, and a method for measuring unresponsive behavior according to it, a calorie consumption calculation device and Disclosed are a method of operating the apparatus and the like. In addition, the papers `` Dong-Woon Choi, Jin-Sung Kim, Haeng-Sook Song, "Development of u-Health Agent System Using 3-axis Acceleration Sensor", Korean Contents Association, Vol.10, No.4, pp.98-105, 2010. The results were announced.

걷기, 제자리 걷기, 뛰기, 천천히 걷기 등의 각 상황별 걸음 수를 정밀하게 측정하기 위해 적응적인 임계값을 사용하는 보행 횟수 검출 알고리즘을 수립하고, 이를 이용해서 활동량으로 환산하는 논문 『유향미, 서재원, 차은종, 배현덕, “3축 가속도 센서를 이용한 보행 횟수 검출 알고리즘과 활동 모니터링”, 한국콘텐츠학회, Vol.8, No.8, pp.253-260, 2008.』, 그리고 3축 가속도센서 모듈을 허리에 착용함으로써 활동시간, 휴식시간, 사용자의 자세, 걷기, 뛰기 등을 파악하여 대사 에너지 소비량을 계산하는 논문 『 D. M. Karantonis, M. R. Narayanan, M. Mathie, N. H. Lovell and B. G. Celler, "Implementation of a Real-Time Human Movement Classifier Using a Triaxial Accelerometer for Ambulatory Monitoring", IEEE Trans. Inf. Technol. Biomed., Vol.10, No.1, pp.156-167, 2006.』 등이 개시되어 있다. 그러나 이러한 서비스는 몸의 움직임에 대한 활동량만을 측정하기 때문에 소모 에너지의 산출에 정확도가 떨어진다고 볼 수 있다.In order to precisely measure the number of steps for each situation such as walking, walking in place, running, and walking slowly, we establish an algorithm for detecting the number of walks using adaptive thresholds and convert them into activity. Won, Cha-Jong Cha, Hyun-Duk Bae, “Walking Detection Algorithm and Activity Monitoring Using 3-axis Acceleration Sensor”, The Korea Contents Association, Vol.8, No.8, pp.253-260, 2008. To calculate metabolic energy consumption by identifying activity time, resting time, user's posture, walking, running, etc. 『DM Karantonis, MR Narayanan, M. Mathie, NH Lovell and BG Celler,“ Implementation of a Real-Time Human Movement Classifier Using a Triaxial Accelerometer for Ambulatory Monitoring ", IEEE Trans. Inf. Technol. Biomed., Vol. 10, No. 1, pp. 156-167, 2006. However, these services measure only the amount of activity for the body's movements, which makes it less accurate in calculating energy consumption.

따라서 보다 정확한 에너지 소모량의 측정을 위해서는 움직임에 대한 에너지 소모량, 고도에 따른 에너지 소모량, 음성에 의한 에너지 소모량을 측정하여야 한다. 이러한 기술 실현을 위해서는 센서의 선정 및 배치 문제, 정확한 활동량 측정을 위한 센서 출력의 아날로그 처리 문제, 각 생체 정보를 이용한 에너지 소모량의 계산 알고리즘 수립 문제, 장기간 사용 가능한 전원 공급문제, 그리고 사용이 편리하고 신체 접촉 문제 등의 해결 요소를 안고 있다.
Therefore, in order to measure energy consumption more accurately, energy consumption for movement, energy consumption according to altitude, and energy consumption by voice should be measured. To realize this technology, problems such as sensor selection and placement, analog processing of sensor output for accurate activity measurement, energy consumption calculation algorithms using biometric information, long-term power supply problems, and ease of use It has a solution such as a contact problem.

따라서 본 발명은 기기에 다 센서 즉, 가속도 센서, 고도 센서, 진동 센서를 적용하는데 음성에 의한 에너지 소모량도 검출하기 위해 가슴형 밴드의 형태로 이루어져서 일상생활 하는 동안 검출된 센서들의 신호로 측정된 에너지 소모량 정보를 블루투스 통신으로 컴퓨터나 다른 통신 단말기에 전송받아 분석, 관리할 수 있는 다 센서 기반 착용형 에너지 소모량 측정 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
Therefore, the present invention is to apply the multi-sensor, that is, acceleration sensor, altitude sensor, vibration sensor to the device in the form of a chest band to detect the energy consumption by the voice energy measured by the signals of the sensors detected during daily life It is an object of the present invention to provide a multi-sensor based wearable energy consumption measuring apparatus and method that can receive and analyze consumption information transmitted to a computer or other communication terminal through Bluetooth communication.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 에너지 소모량 측정 장치는, 활동량 정보, 음성 정보 또는 고도 정보들 중에서 적어도 두 개 이상의 정보 신호를 검출하는 에너지 소모량 측정 센서부와; 상기 에너지 소모량 측정 센서부로부터 검출되는 정보 신호를 아날로그 신호 처리하는 생체 정보 신호 검출부; 상기 생체 정보 신호 검출부의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 디지털 신호처리부; 상기 디지털 신호를 근거로 에너지 소모량을 계산하는 알고리즘 연산부; 그리고, 상기 에너지 소모량을 디스플레이하고 저장, 관리할 수 있는 애플리케이션부를 포함하여 구성된다. In order to achieve the above object, the energy consumption measuring apparatus according to the present invention, the energy consumption measurement sensor unit for detecting at least two or more information signals from the activity information, voice information or altitude information; A biometric information signal detector configured to perform analog signal processing on the information signal detected from the energy consumption sensor; A digital signal processor for converting an analog signal of the biometric information signal detector into a digital signal; An algorithm calculation unit calculating an energy consumption amount based on the digital signal; And an application unit capable of displaying, storing and managing the energy consumption.

상기 에너지 소모량 측정 센서부는, 활동량 정보를 측정하기 위해서 가속도센서, 음성 정보를 검출하기 위해서 진동센서, 그리고 높이 정보를 검출하기 위해서 고도센서를 이용한다. The energy consumption measuring sensor unit uses an acceleration sensor to measure activity information, a vibration sensor to detect voice information, and an altitude sensor to detect height information.

상기 진동센서는, 음성에 의해 발생되는 진동이 신체를 따라 전달되는 가슴 또는 등의 뼈가 있는 체표면에 위치하는 것을 특징으로 한다. The vibration sensor is characterized in that the vibration generated by the voice is located on the body surface with the bones of the chest or back that is transmitted along the body.

상기 알고리즘 연산부는, 가속도센서의 출력을 처리한 후의 활동량에 대한 변수와, 음성 신호에 위한 진동센서의 출력을 신호처리 후에 추출된 전력 값을 독립변수로 하고, 에너지 소모량을 종속변수로 하여 에너지 소모량을 계산하는 회귀식을 포함하는 것을 특징으로 한다. The algorithm calculating unit uses the variable for the amount of activity after processing the output of the acceleration sensor and the power value extracted after the signal processing for the output of the vibration sensor for the voice signal as an independent variable, and the energy consumption as a dependent variable. It characterized in that it comprises a regression equation to calculate the.

상기 애플리케이션부는, 에너지 소모량 측정장치 내부, 개인용 컴퓨터 또는 모바일 장치에 설치되는 것이 바람직하다. The application unit is preferably installed in the energy consumption measuring device, a personal computer or a mobile device.

또한 본 발명은 상기 저장된 개인용 컴퓨터, 모바일 단말장치 등의 통신 단말기로 전송하는 인터페이스부를 더 포함하는 것이 바람직하다. In addition, the present invention preferably further comprises an interface unit for transmitting to the communication terminal such as the stored personal computer, mobile terminal device.

또한 본 발명에 따른 에너지 소모량 측정 장치는, 스트랩 또는 테이프 등을 이용하여 사용자의 인체에 부착할 수 있는 휴대용 장치인 것이 바람직하다.
In addition, the energy consumption measuring apparatus according to the present invention is preferably a portable device that can be attached to the human body using a strap or tape.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 에너지 소모량 측정 방법은, 활동량 정보, 음성 정보 또는 고도 정보들 중에서 적어도 두 개 이상의 정보 신호를 검출하는 단계와; 상기 에너지 소모량 측정 센서부로부터 검출되는 정보 신호를 아날로그 신호로 변환하는 단계와; 상기 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계와; 상기 디지털 신호를 근거로 에너지 소모량을 계산하는 단계와; 그리고 상기 에너지 소모량을 디스플레이하고 저장, 관리하는 단계를 포함하여 이루어진다. In order to achieve the above object, the energy consumption measuring method according to the present invention includes: detecting at least two or more information signals from activity information, voice information, or altitude information; Converting the information signal detected from the energy consumption measuring sensor to an analog signal; Converting the analog signal into a digital signal; Calculating an energy consumption amount based on the digital signal; And displaying, storing and managing the energy consumption.

상기 에너지 소모량을 계산하는 단계는, 가속도센서의 출력을 처리한 후의 활동량에 대한 변수와, 음성 신호에 위한 진동센서의 출력을 신호처리 후에 추출된 전력 값을 독립변수로 하고, 에너지 소모량을 종속변수로 하여 에너지 소모량을 계산하는 회귀식을 이용하는 것을 특징으로 한다.
The calculating of energy consumption may include a variable for the amount of activity after processing the output of the acceleration sensor and a power value extracted after the signal processing of the output of the vibration sensor for the voice signal as independent variables, and the energy consumption as a dependent variable. It is characterized by using a regression equation to calculate the energy consumption.

본 발명에 의한 기기는 일상생활 중 활동량 정보, 고도 정보, 음성신호를 검출하고 분석함으로써, 사용자의 에너지 소모량을 보다 정확하게 계산하여 비만 및 다이어트 등을 포함한 건강관리에 적용한다. 인체의 움직임에 따른 활동 정보만을 이용하여 에너지 소모량을 추정하는 기존 시스템의 부정확성을 개선하여, 자신의 평상시 운동 관리에 효과적이고 실용적으로 활용 가능한 건강관련 기기로 이용될 수 있다.The device according to the present invention detects and analyzes activity information, altitude information, and voice signals in daily life, and more accurately calculates energy consumption of a user and applies it to health care including obesity and diet. By improving the inaccuracy of the existing system for estimating energy consumption using only activity information according to the movement of the human body, it can be used as a health-related device that can be effectively and practically used for managing their own daily exercise.

사용자로부터 시간·장소에 제한 없이 운동량 및 칼로리 소모량을 측정함으로써 최적의 비만 관리 프로그램의 수립이 가능하다. 평상시의 활동 상태를 고려한 진단 및 처방이 가능하도록 하는 맞춤형 u-헬스케어 장치로 활용할 수 있고, 비만 환자 및 만성 질환자에 있어서 심장질환을 비롯한 혈관질환 등으로 합병증 진전 이전에 조기 발견하여 관리할 수 있다.
It is possible to establish an optimal obesity management program by measuring the amount of exercise and calorie consumption regardless of time and place from the user. It can be used as a customized u-health care device that enables diagnosis and prescription in consideration of the usual activity state, and can be detected and managed early before the development of complications such as heart disease and vascular disease in obese patients and chronic diseases. .

도 1은 본 발명에 따른 에너지 소모량 측정 장치의 실시 예를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 에너지 소모량 측정 장치의 정면도이다.
도 3은 도 1의 에너지 소모량 측정 장치의 배면도이다.
도 4는 도 1의 에너지 소모량 측정 장치의 우측면도이다.
도 5는 도 1의 에너지 소모량 측정 장치의 저면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 에너지 소모량 측정 장치의 개념을 나타낸 블록도이다.
도 7은 본 발명에 따른 에너지 소모량 측정 방법을 나타낸 순서도이다.
도 8 ~ 도 10은 본 발명에 따른 외부 기기 애플리케이션 예제이다. 1 is a perspective view showing an embodiment of an energy consumption measuring apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a front view of the energy consumption measuring apparatus of FIG. 1.
3 is a rear view of the energy consumption measuring apparatus of FIG. 1.
4 is a right side view of the energy consumption measuring apparatus of FIG. 1.
5 is a bottom view of the energy consumption measuring apparatus of FIG. 1.
6 is a block diagram showing the concept of an energy consumption measuring apparatus according to the present invention.
7 is a flowchart illustrating a method of measuring energy consumption according to the present invention.
8 to 10 are examples of an external device application according to the present invention.

이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 에너지 소모량 측정 장치 및 방법에 관해서 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, an energy consumption measuring apparatus and method according to the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 다 센서 기반 착용형 에너지 소모량 측정 장치의 실시 예를 나타낸 사시도이다. 1 is a perspective view showing an embodiment of a multi-sensor based wearable energy consumption measuring apparatus according to the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 사용자가 센서가 내장되어 가슴에 착용할 수 있는 센싱 모듈(100)을 포함하는 스트랩(200)을 착용하며, 상기 에너지 소모량 측정장치(100)를 통해서 검출되는 신호는 활동량, 고도, 음성 신호로서, 상기 에너지 소모량 측정장치(100)의 활동량 센서(110), 고도센서(120), 진동센서(130)를 통해 측정되고, 상기 에너지 소모량 측정장치(100)의 내부 메모리에 저장되며, 저장된 신호는 블루투스를 이용하여 외부 PC나 통신 단말기로 전송할 수 있다.
As shown in FIG. 1, a user wears a strap 200 including a sensing module 100 that a sensor is built into and wears on a chest, and a signal detected through the energy consumption measuring apparatus 100 is Activity amount, altitude, voice signal, is measured through the activity sensor 110, the altitude sensor 120, the vibration sensor 130 of the energy consumption measuring device 100, the internal memory of the energy consumption measuring device 100 The stored signal can be transmitted to an external PC or a communication terminal using Bluetooth.

도 2 ~ 도 5는 본 발명에 의한 도 1의 에너지 소모량 측정장치(100)의 정면도, 배면도, 우측면도, 저면도로서, 도 1에서 게시한 내용을 포함하며, 에너지 소모량 측정장치(100)를 이용해 활동량, 고도, 음성 신호를 측정하기 위해서는 상기 에너지 소모량 측정장치(100)의 전원 버튼(140)을 눌러, 상기 에너지 소모량 측정장치(100)에 전원을 인가한다. 에너지 소모량 측정장치(100)를 몸에 착용하고, 신체활동을 통하여 측정된 활동량, 고도, 음성 신호는 측정장치 내부의 메모리에 저장된다. 저장된 데이터들은 일련의 과정을 통해 연산 처리되어 에너지 소모량 값으로 계산된 후 개인용 컴퓨터나 모발일 단말기 등의 통신 단말기로의 전송을 위해 블루투스 프로토콜을 이용할 수 있다.2 to 5 are front, rear, right and bottom views of the energy consumption measuring apparatus 100 of FIG. 1 according to the present invention, including the contents posted in FIG. 1, and the energy consumption measuring apparatus 100. In order to measure the activity, altitude, and voice signal by using the power button 140 of the energy consumption measuring device 100, power is applied to the energy consumption measuring device 100. The energy consumption measuring device 100 is worn on the body, and the amount of activity, altitude, and voice signals measured through physical activity are stored in a memory inside the measuring device. The stored data can be computed through a series of processes, calculated as energy consumption values, and then used the Bluetooth protocol for transmission to communication terminals such as personal computers or mobile terminals.

본 발명에서 센서의 착용 위치는 활동량을 측정하기 위한 가속도 센서, 사용자가 있는 현재 위치의 상대적인 고도를 측정하기 위한 고도센서, 음성 신호를 검출하기 위한 진동센서를 동일한 위치에서 측정하기 위해 가슴 밴드 형태로 적용되어야 측정에 바람직한 구성이라 할 수 있다. Wearing position of the sensor in the present invention in the form of a chest band to measure the acceleration sensor for measuring the amount of activity, the altitude sensor for measuring the relative altitude of the current position with the user, the vibration sensor for detecting a voice signal at the same position It should be applied to be a preferred configuration for the measurement.

도 6은 본 발명에 따른 에너지 소모량 측정장치(100)의 블록도를 나타낸다.6 shows a block diagram of the energy consumption measuring apparatus 100 according to the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이, 에너지 소모량 측정 센서부는 가속도 센서(110)로부터의 활동량, 고도센서(120)로부터의 고도정보, 그리고 진동센서(130)로부터의 음성 신호를 검출한다. 상기 검출된 활동량, 고도, 음성 신호는 생체신호 검출부(350)에 해당하는 아날로그 신호처리부에 의해 전원 노이즈를 비롯한 분석에 필요하지 않은 신호 성분들을 제거하고, 신호가 포화되지 않을 정도로 증폭한다. 이렇게 아날로그 신호처리 된 활동량, 고도, 음성 신호는 제어부(400)에 있는 A/D 변환부(401)의 아날로그 입력 단자에 입력되어 디지털 신호로 변환되고, RAM(403)에 저장된다. RAM(403)에 저장된 신호가ROM(404)에 저장되어 있는 분석 프로그램에 의해 디지털 신호처리(402)를 거치게 되는데, 검출된 활동량, 음성, 고도 정보를 독립변수로 사용하고 에너지 소모량을 종속변수로 하는 회귀식에 의해 에너지 소모량 값을 계산하게 되며, 그 결과가 Flash Memory(405)에 저장된다. 저장된 활동량, 고도, 음성 신호 및 분석 결과값은 USB 단자 등의 인터페이스부(310)를 이용해 개인용 컴퓨터 또는 통신 단말기 등과 같은 외부기기(311)에 전송이 가능하다.As shown in FIG. 6, the energy consumption measuring sensor unit detects an activity amount from the acceleration sensor 110, altitude information from the altitude sensor 120, and a voice signal from the vibration sensor 130. The detected amount of activity, altitude, and voice signal are removed by the analog signal processing unit corresponding to the biosignal detection unit 350 to remove signal components, which are not necessary for analysis, such as power supply noise, and amplify the signal so that the signal is not saturated. The amount of activity, altitude, and voice signal processed by the analog signal are input to the analog input terminal of the A / D converter 401 in the controller 400, converted into digital signals, and stored in the RAM 403. The signal stored in the RAM 403 passes through the digital signal processing 402 by an analysis program stored in the ROM 404. The detected activity, voice, and altitude information are used as independent variables and energy consumption is used as dependent variables. The energy consumption value is calculated by a regression equation, and the result is stored in the flash memory 405. The stored activity amount, altitude, voice signal and analysis result value may be transmitted to an external device 311 such as a personal computer or a communication terminal using the interface unit 310 such as a USB terminal.

도 4는 본 발명에 따른 에너지 소모량 측정장치(100)의 측정 및 분석 방법을 나타낸 흐름도이다. 4 is a flowchart illustrating a method of measuring and analyzing the energy consumption measuring apparatus 100 according to the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 에너지 소모량 측정 방법은, 본 발명에 따른 에너지 소모량 측정장치(100)의 전원버튼(140)에 의해 전원이 인가되어, 가속도 센서(110)로부터의 활동량(520a), 고도센서(120)로부터의 고도정보(520b), 그리고 진동 센서(130)로부터의 음성 신호(520c)로 생체정보를 검출(520)한다. 활동량, 고도, 음성 신호의 아날로그 신호처리 과정(530)을 수행한다. 아날로그 신호 처리된 활동량, 고도, 음성 신호는 제어부(도 3의 400)의 A/D 변환부(도 3의 401)의 아날로그 입력 단자에 입력되어 디지털 신호로 변환된다(540).As shown in FIG. 4, in the energy consumption measuring method according to the present invention, power is applied by the power button 140 of the energy consumption measuring apparatus 100 according to the present invention, and the amount of activity from the acceleration sensor 110 ( 520a), biometric information is detected 520 by the altitude information 520b from the altitude sensor 120, and the voice signal 520c from the vibration sensor 130. An analog signal processing process 530 of the activity amount, the altitude, and the voice signal is performed. The amount of activity, altitude, and voice signal processed by the analog signal are input to an analog input terminal of the A / D converter (401 of FIG. 3) of the controller (400 of FIG. 3) and converted into a digital signal (540).

디지털 신호로 변환된 활동량, 고도, 음성 신호에 디지털 필터를 적용하고, 각 정보에 대한 변수를 추출하고, 이들을 독립변수로 사용하고 에너지소모량을 종속변수로 사용하는 회귀식에 대입함으로써 에너지 소모량을 계산한다. 에너지 소모량 계산이 완료되면, 통신 단말기로 전송하기 위하여 USB 단자나 블루투스 프로토콜을 이용하여 외부기기(311)로 전송한다. 전송받은 소모 에너지를 디스플레이하고, 애플리케이션을 이용하여 저장, 관리할 수 있다.Calculate energy consumption by applying digital filters to active, altitude, and speech signals converted to digital signals, extracting variables for each information, and substituting them into regression equations that use them as independent variables and energy consumption as dependent variables. do. When the energy consumption calculation is completed, to transmit to the communication terminal to the external device 311 using a USB terminal or Bluetooth protocol. The consumed energy can be displayed and stored and managed using the application.

도 5는 본 발명에 따른 외부기기 애플리케이션 예제이다.5 is an example of an external device application according to the present invention.

USB 단자나 블루투스 프로토콜을 이용하여 외부기기(311)와 접속하여 전송한 후 애플리케이션의 예로서,As an example of an application after connecting and transmitting to an external device 311 using a USB terminal or a Bluetooth protocol,

사용자가 외부기기(311)로부터 사용자를 설정할 수 있으며, 도 8은 사용자가 설정된 화면(600)이다. 기록을 선택한 화면(610)에서는 활동 에너지 소모량, 음성 에너지 소모량, 전체 에너지 소모량의 계산된 데이터를 볼 수 있으며, 일별, 주별, 월별로 소모된 에너지량을 관리할 수 있다. 저장된 데이터에서 1주를 선택한 화면(620)에서는 저장된 수치들을 그래프화 하여 한눈에 알아볼 수 있다. 이러한 결과로 인해 사용자는 전송받은 데이터를 애플리케이션을 이용하여 저장, 관리할 수 있다.
The user may set the user from the external device 311, and FIG. 8 is a screen 600 in which the user is set. On the screen 610 in which the record is selected, the calculated data of the active energy consumption, the voice energy consumption, and the total energy consumption can be viewed, and the daily, weekly and monthly energy consumption can be managed. On the screen 620 in which one week is selected from the stored data, the stored values may be graphed to recognize at a glance. As a result, the user can store and manage the received data using an application.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로, 본 발명의 구체적인 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims.

상기 기술적 과제들은 기존에 가속도 센서만을 적용하였던 장치에 고도 및 음성 신호를 추가하여 검출함으로써 정확한 에너지 소모량의 산출이 가능할 수 있고, 시간과 장소에 제한 없이 운동량 및 칼로리 소모량을 측정함으로써 최적의 건강 관리 시스템에 적용할 수 있다. 다이어트 관리 또는 비만, 심장질환 환자들 건강 관리에 효과적으로 이용되어 다양한 의료 환경 및 가정용 의료기 산업에 적용 가능한 산업적 가치 또한 포함하고 있다.
The technical problems can be calculated by adding the altitude and voice signal to the device that previously applied only the acceleration sensor, it is possible to calculate the exact energy consumption, the optimal health care system by measuring the amount of exercise and calorie consumption without restriction of time and place Applicable to It also includes industrial values that can be effectively used in diet management, health care for obese or heart disease patients, and applicable to various medical environments and home medical device industries.

100 : 본체
110 : 가속도 센서(내장)
120 : 고도 센서(내장)
130 : 진동 센서(내장)
140 : 전원 버튼
150 : 리셋 키
160 : 블루투스 버튼
170 : USB 단자
200 : 밴드
251, 252 : 고정용 고리100:
110: acceleration sensor (built-in)
120: altitude sensor (built-in)
130: vibration sensor (built-in)
140: power button
150: reset key
160: Bluetooth button
170: USB terminal
200: band
251, 252: retaining ring

Claims (9)

활동량 정보, 음성 정보 또는 고도 정보들 중에서 적어도 두 개 이상의 정보 신호를 검출하는 에너지 소모량 측정 센서부와;
상기 에너지 소모량 측정 센서부로부터 검출되는 정보 신호를 아날로그 신호 처리하는 생체 정보 신호 검출부;
상기 생체 정보 신호 검출부의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 디지털 신호처리부;
상기 디지털 신호를 근거로 에너지 소모량을 계산하는 알고리즘 연산부; 그리고,
상기 에너지 소모량을 디스플레이하고 저장, 관리할 수 있는 애플리케이션부를 포함하는 에너지 소모량 측정 장치.
An energy consumption measurement sensor unit configured to detect at least two or more information signals from activity information, voice information, or altitude information;
A biometric information signal detector configured to perform analog signal processing on the information signal detected from the energy consumption sensor;
A digital signal processor for converting an analog signal of the biometric information signal detector into a digital signal;
An algorithm calculation unit calculating an energy consumption amount based on the digital signal; And,
An energy consumption measuring device including an application unit for displaying, storing and managing the energy consumption.
제 1항에 있어서,
상기 에너지 소모량 측정 센서부는,
활동량 정보를 측정하기 위해서 가속도센서, 음성 정보를 검출하기 위해서 진동센서, 그리고 높이 정보를 검출하기 위해서 고도센서를 이용하는 것을 특징으로 하는 에너지 소모량 측정 장치.
The method of claim 1,
The energy consumption measuring sensor unit,
An energy consumption measuring device comprising an acceleration sensor for measuring activity information, a vibration sensor for detecting voice information, and an altitude sensor for detecting height information.
제 2항에 있어서,
상기 진동센서는,
주위의 소음 환경에서도 사용자의 음성 신호만을 검출하기 위해 사용자의 음성에 의해 발생되는 진동이 신체를 따라 전달되는 가슴 또는 등의 뼈가 있는 체표면에 위치하는 것을 특징으로 하는 에너지 소모량 측정 장치.
The method of claim 2,
The vibration sensor,
Energy consumption measuring device, characterized in that the vibration generated by the user's voice is located on the body surface with the bones of the chest or back that is transmitted along the body in order to detect only the user's voice signal even in the ambient noise environment.
제 1항에 있어서,
상기 알고리즘 연산부는,
가속도센서의 출력을 처리한 후의 활동량에 대한 변수와, 음성 신호에 위한 진동센서의 출력을 신호처리 후에 추출된 전력 값을 독립변수로 하고, 에너지 소모량을 종속변수로 하여 에너지 소모량을 계산하는 회귀식을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 소모량 측정 장치.
The method of claim 1,
The algorithm operation unit,
A regression equation that calculates energy consumption using the variable for the amount of activity after processing the acceleration sensor output and the power value extracted after signal processing for the output of the vibration sensor for the voice signal, and the energy consumption as a dependent variable. Energy consumption measuring device comprising a.
제 1항에 있어서,
상기 저장된 개인용 컴퓨터, 모바일 단말장치 등의 통신 단말기로 전송하는 인터페이스부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 소모량 측정 장치.
The method of claim 1,
Energy consumption measuring device further comprises an interface unit for transmitting to the communication terminal, such as the stored personal computer, mobile terminal device.
제 1항에 있어서,
에너지 소모량 측정 장치는,
스트랩 또는 테이프 등을 이용하여 사용자의 인체에 부착할 수 있는 휴대용 장치인 것을 특징으로 하는 에너지 소모량 측정 장치.
The method of claim 1,
Energy consumption measuring device,
Energy consumption measuring device, characterized in that the portable device that can be attached to the user's body using a strap or tape.
제 1항에 있어서
상기 애플리케이션부는,
에너지 소모량 측정장치 내부, 개인용 컴퓨터 또는 모바일 장치에 설치되는 것을 특징으로 하는 에너지 소모량 측정 장치.
The method of claim 1, wherein
The application unit,
Energy consumption measuring device, characterized in that installed in the personal computer or mobile device.
활동량 정보, 음성 정보 또는 고도 정보들 중에서 적어도 두 개 이상의 정보 신호를 검출하는 단계와;
상기 에너지 소모량 측정 센서부로부터 검출되는 정보 신호를 아날로그 신호로 변환하는 단계와;
상기 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계와;
상기 디지털 신호를 근거로 에너지 소모량을 계산하는 단계와; 그리고
상기 에너지 소모량을 디스플레이하고 저장, 관리하는 단계를 포함하는 에너지 소모량 측정 방법.
Detecting at least two information signals from activity information, voice information, or altitude information;
Converting the information signal detected from the energy consumption measuring sensor to an analog signal;
Converting the analog signal into a digital signal;
Calculating an energy consumption amount based on the digital signal; And
And displaying, storing, and managing the energy consumption.
제 8항에 있어서,
상기 에너지 소모량을 계산하는 단계는,
가속도센서의 출력을 처리한 후의 활동량에 대한 변수와, 음성 신호에 위한 진동센서의 출력을 신호처리 후에 추출된 전력 값을 독립변수로 하고, 에너지 소모량을 종속변수로 하여 에너지 소모량을 계산하는 회귀식을 이용하는 것을 특징으로 하는 에너지 소모량 측정 방법.
The method of claim 8,
The step of calculating the energy consumption,
A regression equation that calculates energy consumption using the variable for the amount of activity after processing the acceleration sensor output and the power value extracted after signal processing for the output of the vibration sensor for the voice signal, and the energy consumption as a dependent variable. Energy consumption measurement method characterized in that using.
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