KR20160045438A - 무산소 역치를 추출하는 방법 및 장치 - Google Patents

무산소 역치를 추출하는 방법 및 장치 Download PDF

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고병훈
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Abstract

무산소 역치를 추출하는 방법 및 장치가 개시된다. 일 실시예에 따른 무산소 역치 추출 장치는 사용자에 대한 근전도(ElectroMyoGraphy: EMG) 신호를 획득하고, 근전도 신호의 변화를 이용하여 사용자의 무산소 역치(anaerobic threshold)를 추출할 수 있다.

Description

무산소 역치를 추출하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR EXTRACTING ANAEROBIC THRESHOLD}
아래의 실시 예들은 무산소 역치를 추출하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
생활 수준이 향상되면서 삶의 질 향상을 위한 건강 관리에 관심이 증대하여 건강 상태를 관리하는 의료 서비스가 급증하고 있다. 이러한 의료 서비스에 대한 수요 증대와 함께, IT 기술의 비약적인 발전으로 인해 의료기술과 IT기술을 결합한 헬스케어(health care)에 대한 관심이 높아지고 있다. 이에 따라, 사용자의 걸음 수, 사용자가 소모한 칼로리 양을 등의 건강 정보를 제공하는 등의 헬스케어 기능을 제공하는 IT 기기가 많이 보급되고 있다.
최근에는, 사용자의 건강 상태를 파악하여, 사용자에게 적합한 건강 정보를 제공하는 기술이 활발하게 연구되고 있다.
일 실시예에 따른 무산소 역치 추출 장치는 사용자에 대한 근전도(ElectroMyoGraphy: EMG) 신호를 획득하는 근전도 신호 획득부; 및 상기 근전도 신호의 변화를 이용하여 상기 사용자의 무산소 역치(anaerobic threshold)를 추출하는 무산소 역치 추출부를 포함할 수 있다.
상기 근전도 신호 획득부는, 상기 사용자의 근전도를 센싱하는 적어도 하나의 근전도 센서로부터 상기 근전도 신호를 획득할 수 있다.
상기 무산소 역치 추출부는, 미리 정해진 임계 운동 부하까지 점진적으로 증가되는 상기 사용자의 운동 부하에 따른 상기 근전도 신호의 변화를 이용하여 상기 무산소 역치를 추출할 수 있다.
상기 무산소 역치 추출부는, 상기 통신 인터페이스를 이용하여 상기 사용자의 운동 부하를 상기 미리 정해진 임계 운동 부하까지 점진적으로 증가하도록 제어하는 제어 신호를 상기 사용자가 운동하는 운동 기구에 전송할 수 있다.
상기 무산소 역치 추출부는, 시각적 인터페이스, 청각적 인터페이스 또는 촉각적 인터페이스 중 적어도 하나를 이용하여, 상기 미리 정해진 임계 운동 부하까지 상기 사용자의 운동 부하가 점진적으로 증가되도록 상기 사용자의 운동 부하에 대한 정보를 상기 사용자에게 제공할 수 있다.
상기 무산소 역치 추출부는, 미리 정해진 시간 간격으로 상기 근전도 신호의 주파수를 추출하고, 상기 주파수의 변화를 이용하여 상기 사용자의 근육 피로도(muscle fatigue)가 발생하는 시점인 상기 무산소 역치를 추출할 수 있다.
상기 무산소 역치 추출부는, 상기 사용자를 센싱하는 심박 센서로부터 획득한 심박 신호를 이용하여 시간에 따른 상기 사용자의 심박수를 식별하고, 상기 식별된 심박수 중 상기 무산소 역치에 대응하는 심박수를 무산소 역치 심박수로 추출할 수 있다.
상기 주파수는, 상기 근전도 신호의 중앙 주파수(median frequency) 또는 평균 주파수(mean frequency) 중 어느 하나일 수 있다.
상기 무산소 역치 추출부는, 상기 주파수가 미리 정해진 크기 이상 감소하는 시점을 상기 근육 피로도가 발생하는 시점으로 추출할 수 있다.
상기 무산소 역치 추출부는, 상기 근전도 신호를 FFT(Fast-Fourier Transform) 변환 또는 STFT(Short-Time Fourier Transform) 변환하고, 상기 변환된 근전도 신호로부터 상기 주파수를 추출할 수 있다.
상기 무산소 역치 추출부는, 미리 정해진 임계 시간 또는 상기 미리 정해진 임계 운동 부하까지의 상기 근전도 신호의 변화를 이용하여 상기 무산소 역치를 추출할 수 있다.
상기 무산소 역치 추출부는, 상기 근전도 센서가 복수개인 경우, 복수의 근전도 센서로부터 획득한 복수의 근전도 신호 중 상기 주파수의 감소량이 가장 큰 근전도 신호를 이용하여 상기 무산소 역치를 추출할 수 있다.
상기 무산소 역치 추출부는, 통신 인터페이스를 이용하여 상기 추출된 무산소 역치 또는 상기 무산소 역치 심박수 중 적어도 하나를 외부에 전송할 수 있다.
일 실시예에 따른 운동 정보 제공 장치는 사용자에 대한 근전도 신호의 변화를 기초로 추출된 상기 사용자의 무산소 역치 심박수를 획득하는 무산소 역치 심박수 획득부; 및 상기 무산소 역치 심박수에 상응하는 운동 부하에 대한 정보를 상기 사용자에게 제공하는 정보 제공부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 운동 정보 제공 장치는 심박 센서로부터 상기 사용자의 심박 신호를 수신하고, 상기 심박 신호를 이용하여 상기 사용자의 심박수를 식별하는 심박수 식별부를 더 포함할 수 있다.
상기 무산소 역치 심박수 획득부는, 통신 인터페이스를 이용하여 외부로부터 상기 무산소 역치 심박수를 수신할 수 있다.
상기 무산소 역치 심박수 획득부는, 통신 인터페이스를 이용하여 외부로부터 상기 사용자의 무산소 역치를 수신하고, 상기 식별된 심박수 중 상기 무산소 역치에 대응하는 심박수를 무산소 역치 심박수로 추출할 수 있다.
상기 정보 제공부는, 시각적 인터페이스, 청각적 인터페이스 또는 촉각적 인터페이스 중 적어도 하나를 이용하여 상기 무산소 역치 심박수에 상응하는 운동 부하에 대한 정보를 상기 사용자에게 제공할 수 있다.
상기 정보 제공부는, 상기 심박수가 상기 무산소 역치 심박수의 임계범위를 벗어나는 경우, 상기 심박수가 상기 임계범위에 포함되도록 유도하는 운동 부하에 대한 정보를 상기 사용자에게 제공할 수 있다.
일 실시예에 따른 운동 정보 제공 장치는 상기 사용자의 무산소 역치 심박수를 저장하는 저장부를 더 포함할 수 있다.
상기 정보 제공부는, 상기 무산소 역치 심박수와 상기 사용자의 심박수의 비율을 연산하여 상기 사용자의 운동 효율을 추출하고, 상기 운동 효율을 상기 사용자에게 제공할 수 있다.
일 실시예에 따른 운동 정보 제공 장치는 사용자에 대한 근전도 신호를 획득하는 근전도 신호 획득부; 상기 근전도 신호의 변화를 이용하여 상기 사용자의 무산소 역치를 추출하는 무산소 역치 추출부; 상기 무산소 역치에 대응하는 상기 사용자의 심박수를 무산소 역치 심박수로 추출하는 무산소 역치 심박수 추출부; 및 상기 무산소 역치 심박수에 상응하는 운동 부하에 대한 정보를 상기 사용자에게 제공하는 정보 제공부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 무산소 역치 심박수 추출 장치는 사용자의 근육의 활동 전위를 센싱하여 근전도 신호를 획득하는 근전도 센서; 상기 사용자의 심박수를 센싱하여 심박 신호를 획득하는 심박 센서; 상기 근전도 신호의 변화를 이용하여 상기 사용자의 근육 피로도가 발생하는 시점을 상기 사용자의 무산소 역치로 추출하는 무산소 역치 추출부; 및 상기 심박 신호를 이용하여 상기 무산소 역치에 대응하는 심박수를 무산소 역치 심박수로 추출하는 무산소 역치 심박수 추출부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 무산소 역치 추출 방법은 사용자에 대한 근전도 신호를 획득하는 단계; 및 상기 근전도 신호의 변화를 이용하여 상기 사용자의 무산소 역치를 추출하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 운동 정보 제공 방법은 사용자에 대한 근전도 신호의 변화를 기초로 추출된 상기 사용자의 무산소 역치 심박수를 획득하는 단계; 및 상기 무산소 역치 심박수에 상응하는 운동 부하에 대한 정보를 상기 사용자에게 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 운동 정보 제공 방법은 사용자에 대한 근전도 신호를 획득하는 단계; 상기 근전도 신호의 변화를 이용하여 상기 사용자의 무산소 역치를 추출하는 단계; 상기 무산소 역치에 대응하는 상기 사용자의 심박수를 무산소 역치 심박수로 추출하는 단계; 및 상기 무산소 역치 심박수에 상응하는 운동 부하에 대한 정보를 상기 사용자에게 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 무산소 역치 추출 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 운동 정보 제공 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 무산소 역치를 추출하는 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 근전도 신호로부터의 주파수 추출을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 일 실시예에 따른 사용자의 근육이 수축하지 않은 경우와 근육이 수축한 경우의 근전도 신호를 비교한 도면이다.
도 7 및 도 8은 일 실시예에 따른 복수의 근전도 신호로부터 무산소 역치를 추출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 복수의 장치를 이용하여 사용자에게 운동 정보를 제공하는 실시예를 나타낸 블록도이다.
도 10은 다른 일 실시예에 따른 복수의 장치를 이용하여 사용자에게 운동 정보를 제공하는 실시예를 나타낸 블록도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 운동 정보 제공 장치의 피드백을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 운동 기록의 제공을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 다른 일 실시예에 따른 운동 정보 제공 장치를 나타낸 블록도이다.
도 14는 일 실시예에 따른 무산소 역치 심박수 추출 장치를 나타낸 블록도이다.
도 15는 다른 일 실시예에 따른 무산소 역치를 추출하는 방법을 나타낸 위한 동작 흐름도이다.
도 16은 일 실시예에 따른 운동 정보 제공 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 17은 다른 일 실시예에 따른 운동 정보 제공 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
아래 설명하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따른 장치는 통신 기능을 수행하는 장치일 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 장치는 모바일 장치, 웨어러블 장치, 태블릿 PC, HMD(Head Mount Display) 장치 등을 나타낼 수 있다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전자장치는 전술한 기기들에 한정되지 않음은 당업자에게 자명하다.
도 1은 일 실시예에 따른 무산소 역치 추출 장치를 나타낸 블록도이다. 도 1을 참조하면, 무산소 역치 추출 장치(100)는 근전도 신호 획득부(110) 및 무산소 역치 추출부(120)를 포함할 수 있다.
근전도 신호 획득부(110)는 사용자에 대한 근전도 신호를 획득할 수 있다. 근전도 신호 획득부(110)는 사용자의 근육의 활동전위를 센싱하는 적어도 하나의 근전도 센서로부터 실시간으로 사용자에 대한 근전도 신호를 수신할 수 있다. 이 때, 근전도 센서가 복수개인 경우, 근전도 신호 획득부(110)는 복수의 근전도 센서 각각으로부터 근전도 신호를 획득할 수 있다. 일 실시예에서, 근전도 신호 획득부(110)는 아날로그 디지털 컨버터(Analog-Digital Converter: ADC)를 포함할 수 있다. 아날로그 디지털 컨버터는 근전도 센서로부터 수신한 근전도 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다.
무산소 역치 추출부(120)는 근전도 신호의 변화를 이용하여 사용자의 무산소 역치를 추출할 수 있다. 여기서, 무산소 역치는 유산소 운동에서 무산소 운동으로 전환되는 시점을 나타낼 수 있다. 인체는 유산소 운동에서는 지방을 주로 소모하고, 무산소 운동에서는 탄수화물을 주로 소모할 수 있다. 이에 따라, 사용자가 유산소 운동에서 무산소 운동으로 전환되는 시점인 무산소 역치에서의 심박수를 유지하면서 운동을 할 경우, 지방이 가장 많이 소모될 수 있다.
무산소 역치 추출부(120)는 미리 정해진 임계 운동 부하까지 점진적으로 증가되는 사용자의 운동 부하에 따른 근전도 신호의 변화를 이용하여 무산소 역치를 추출할 수 있다. 무산소 역치는 유산소 운동에서 무산소 운동으로 전환되는 시점이므로, 무산소 역치 추출부(120)는 낮은 운동 부하에서 높은 운동 부하까지 점진적으로 운동 부하가 증가하는 상태에서 무산소 역치를 추출할 수 있다.
일 실시예에서, 무산소 역치 추출부(120)는 무산소 역치를 추출하기 위하여, 사용자가 이용하는 운동 기구를 제어할 수 있다. 예를 들어, 무산소 역치 추출부(120)는 통신 인터페이스를 이용하여 사용자의 운동 부하를 미리 정해진 임계 운동 부하까지 점진적으로 증가하도록 제어하는 제어 신호를 운동 기구에 전송할 수 있다. 여기서, 통신 인터페이스는 외부 장치와 통신을 수행하는 인터페이스를 나타낼 수 있다. 도 1 내지 도 17에 대한 설명에서, 통신 인터페이스는 WLAN(Wireless LAN), WiFi(Wireless Fidelity) Direct, DLNA(Digital Living Network Alliance), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등의 무선 인터넷 인터페이스와 블루투스(Bluetooth™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication) 등의 근거리 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 통신 인터페이스는 외부와 통신을 수행할 수 있는 모든 인터페이스(예를 들어, 유선 인터페이스)를 나타낼 수 있다.
예를 들어, 미리 정해진 임계 운동 부하가 12km/h인 경우, 무산소 역치 추출부(120)는 미리 정해진 시간(예를 들어, 20분) 동안, 1km/h의 운동 강도부터 12km/h의 운동 강도까지, 사용자가 운동하는 트레드 밀의 운동 강도를 점진적으로 증가시키는 제어 신호를 통신 인터페이스를 통하여 트레드 밀에 전송할 수 있다.
다른 일 실시예에서, 무산소 역치 추출부(120)는 무산소 역치를 추출하기 위하여, 시각적 인터페이스(예를 들어, 디스플레이), 청각적 인터페이스(예를 들어, 스피커, 오디오 출력 단자) 또는 촉각적 인터페이스(예를 들어, 진동 모터) 중 적어도 하나를 이용하여, 미리 정해진 임계 운동 부하까지 사용자의 운동 부하가 점진적으로 증가되도록, 운동 부하에 대한 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 예를 들어, 무산소 역치 추출 장치(100)가 웨어러블 장치인 경우, 무산소 역치 추출 장치(100)는 무산소 역치를 추출하기 위하여 사용자가 운동해야 할 운동 강도를 웨어러블 장치의 디스플레이에 표시할 수도 있고, 스피커를 통해 음성으로 출력할 수도 있으며, 운동 부하에 따라 웨어러블 장치의 진동 모터를 점점 세게 구동할 수도 있다.
무산소 역치 추출부(120)는 미리 정해진 시간 간격으로 근전도 신호의 주파수를 추출하고, 주파수의 변화를 이용하여 사용자의 근육 피로도가 발생하는 시점을 추출할 수 있다. 무산소 역치 추출부(120)는 근육 피로도가 발생하는 시점을 무산소 역치로 설정할 수 있다. 여기서, 주파수는 근전도 신호의 중앙 주파수(median frequency) 또는 평균 주파수(mean frequency) 중 어느 하나를 의미할 수 있다. 일 실시예에서, 무산소 역치 추출부(120)는 근전도 신호를 FFT 변환 또는 STFT 변환하고, 변환된 근전도 신호로부터 주파수를 추출할 수 있다. 예를 들어, 무산소 역치 추출부(120)는 해밍 윈도우를 적용하여, 미리 정해진 시간 간격(예를 들어, 200ms) 마다 근전도 신호를 FFT 변환하고, 변환된 근전도 신호로부터 주파수를 추출할 수 있다. 또한, 무산소 역치 추출부(120)는 주파수가 미리 정해진 크기 이상 감소하는 지점을 근육 피로도가 발생하는 지점으로 추출할 수 있다. 예를 들어, 무산소 역치 추출부(120)는 주파수의 크기가 50Hz이상 감소하는 지점을 근육 피로도가 발생하는 지점으로 추출할 수 있다. 무산소 역치 추출부(120)는 근육 피로도가 발생하는 지점을 추출할 수 있다. 인체의 근육을 구성하는 근섬유는 타입 1 근섬유(Slow oxidative fiber)와 타입 2 근섬유(Fast oxidative fiber, Fast glycolytic fiber)로 분류될 수 있다. 타입 1 근섬유는 근육이 작은 힘을 낼 때 수축하고, 타입 2 근섬유는 근육이 큰 힘을 낼 때 수축할 수 있다. 이 중 타입 2 근섬유는 수축할 때, 글루코스(glucose)를 ATP(adenosine triphosphate) 에너지와 젖산으로 분해할 수 있다. 이에 따라, 타입 1 근섬유가 수축하는 경우, 근육은 피로해지지 않으나, 타입 2 근섬유가 수축하는 경우, 타입 2 근섬유는 젖산을 방출하고, 이에 따라, 근육은 피로해질 수 있다. 또한, 근전도 신호의 주파수가 미리 정해진 크기 이상 감소하는 것은 타입 2 근섬유가 젖산을 방출하는 것에 기인할 수 있다. 따라서, 무산소 역치 추출부(120)는 타입 2 근섬유가 젖산을 방출하는 시점, 즉, 주파수가 미리 정해진 크기 이상 감소하는 지점을 근육 피로도가 발생하는 지점인 무산소 역치로 추출할 수 있다. 이에 따라, 무산소 역치 추출 장치(100)는 사용자의 혈액을 이용하지 않고, 근전도 신호만을 이용하여 무산소 역치를 추출할 수 있다.
일 실시예에서, 무산소 역치 추출부(120)는 근전도 센서가 복수개인 경우, 복수의 근전도 센서로부터 획득한 복수의 근전도 신호 중 주파수의 감소량이 가장 큰 근전도 신호를 이용하여 무산소 역치를 추출할 수 있다.
또한, 무산소 역치 추출부(120)는 무산소 역치에 대응하는 사용자의 심박수인 무산소 역치 심박수를 추출할 수 있다. 일 실시예에서, 무산소 역치 추출부(120)는 심박 센서(예를 들어, PPG(PhotoPlethysmoGraphy) 센서)로부터 사용자의 심박 신호를 획득할 수 있다. 무산소 역치 추출부(120)는 심박 신호를 이용하여 운동 시간에 따른 사용자의 심박수를 식별할 수 있고, 식별된 심박수 중 무산소 역치에 대응하는 심박수를 무산소 역치 심박수로 추출할 수 있다. 예를 들어, 무산소 역치가 운동을 시작한 시점으로부터 11분이고, 운동을 시작한 시점으로부터 11분일 때의 사용자의 심박수가 120인 경우, 무산소 역치 추출부(120)는 무산소 역치 심박수를 120으로 추출할 수 있다.
또한, 무산소 역치 추출부(120)는 통신 인터페이스를 이용하여 추출된 무산소 역치 또는 무산소 역치 심박수 중 적어도 하나를 외부에 전송할 수 있다. 예를 들어, 무산소 역치 추출부(120)는 추출된 무산소 역치 또는 무산소 역치 심박수 중 적어도 하나를 후술할 도 2의 운동 정보 제공 장치(200)에 전송할 수 있다. 또한, 무산소 역치 추출부(120)는 추출된 무산소 역치 또는 무산소 역치 심박수 중 적어도 하나를 무산소 역치 추출 장치가 장착된 웨어러블 장치 또는 웨어러블 장치와 통신을 수행하는 서버에 전송할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 운동 정보 제공 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 운동 정보 제공 장치(200)는 무산소 역치 심박수 획득부(210) 및 정보 제공부(220)를 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 운동 정보 제공 장치(200)는 심박수 식별부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 심박수 식별부(미도시)는 심박 센서로부터 사용자의 심박 신호를 수신하고, 심박 신호를 이용하여 사용자의 심박수를 식별할 수 있다.
무산소 역치 심박수 획득부(210)는 사용자에 대한 근전도 신호의 변화를 기초로 추출된 상기 사용자의 무산소 역치 심박수를 획득할 수 있다. 일 실시예에서, 무산소 역치 심박수 획득부(210)는 통신 인터페이스를 이용하여 외부로부터 무산소 역치 심박수를 수신할 수 있다. 예를 들어, 무산소 역치 심박수 획득부(210)는 상술한 도 1의 무산소 역치 추출 장치(100)로부터 무산소 역치 심박수를 수신할 수 있다. 다른 일 실시예에서, 무산소 역치 심박수 획득부(210)는 통신 인터페이스를 이용하여 외부로부터 사용자의 무산소 역치를 수신하고, 무산소 역치를 이용하여 무산소 역치 심박수를 추출할 수 있다. 예를 들어, 심박수 식별부는 사용자가 심박수 역치를 추출할 때 사용자의 심박 신호를 획득할 수 있고, 획득한 심박 신호를 이용하여 운동 시간에 따른 사용자의 심박수를 식별할 수 있으며, 식별된 심박수 중 무산소 역치에 대응하는 심박수를 무산소 역치 심박수로 추출할 수 있다.
정보 제공부(220)는 무산소 역치 심박수에 상응하는 운동 부하에 대한 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 이 때, 정보 제공부(220)는 시각적 인터페이스, 청각적 인터페이스 또는 촉각적 인터페이스 중 적어도 하나를 이용하여 무산소 역치 심박수에 상응하는 운동 부하에 대한 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 예를 들어, 무산소 역치 심박수에 따른 운동 부하가 9km/h인 경우, 정보 제공부(220)는 9km/h의 속도로 운동하라는 메시지를 웨어러블 장치의 디스플레이에 표시할 수도 있고, 웨어러블 장치의 스피커를 통하여 음성으로 출력할 수도 있다. 또한, 정보 제공부(220)는 9km/h의 속도로 운동할 때의 발걸음에 상응하는 리듬에 상응하게 웨어러블 장치의 진동 모터를 구동할 수 있다. 이에 따라, 무산소 역치 심박수에 상응하는 운동 부하로 운동을 할 수 있음에 따라, 운동 선수뿐만 아니라, 일반 사용자도 운동 효율을 최대로 할 수 있는 운동을 할 수 있다.
일 실시예에서, 정보 제공부(220)는 사용자의 심박수가 무산소 역치 심박수의 임계범위를 벗어나는 경우, 심박수가 임계범위에 포함되도록 유도하는 운동 부하에 대한 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 예를 들어, 사용자의 무산소 역치 심박수가 110인 경우, 무산소 역치 심박수의 임계범위는 105 내지 115로 설정될 수 있다. 이 때, 운동을 하는 사용자의 심박수가 100인 경우, 정보 제공부(220)는 더 빨리 뛰라는 메시지를 시각적 인터페이스, 청각적 인터페이스 또는 촉각적 인터페이스 중 적어도 하나를 이용하여 피드백 할 수 있다. 또한, 운동을 하는 사용자의 심박수가 120인 경우에는, 정보 제공부(220)는 느리게 뛰라는 메시지를 사용자에게 피드백할 수 있다.
또한, 정보 제공부(220)는 무산소 역치 심박수와 사용자의 심박수의 비율을 연산하여 사용자의 운동 효율을 추출하고, 추출한 운동 효율을 사용자에게 제공할 수 있다. 예를 들어, 무산소 역치 심박수가 100이고, 사용자가 운동을 수행한 시간인 1시간 동안의 평균 심박수가 94인 경우, 운동 효율은 약 94%가 될 수 있으며, 운동 효율이 약 94%라는 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.
또한, 정보 제공부(220)는 사용자의 무산소 역치 심박수를 저장하는 저장부를 더 포함할 수 있다. 정보 제공부(220)는 저장부에 저장된 무산소 역치 심박수를 이용하여 사용자에게 시간에 따른 무산소 역치 심박수의 변화에 대한 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 1월에 획득된 무산소 역치 심박수가 102이고, 2월에 획득된 무산소 역치 심박수가 108이고, 3월에 획득된 무산소 역치 심박수가 112이고, 1월 내지 3월에 획득된 무산소 역치 심박수가 저장부에 저장된 경우, 정보 제공부(220)는 저장부에 저장된 무산소 역치 심박수를 추출하여, 사용자에게 1월 내지 3월 동안의 무산소 역치 심박수의 변화에 대한 정보를 제공할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 무산소 역치를 추출하는 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 무산소 역치 추출 장치는 사용자에 대한 근전도 신호를 획득할 수 있다(310). 무산소 역치 추출 장치는 적어도 하나의 근전도 센서로부터 실시간으로 사용자에 대한 근전도 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 후술할 도 7과 같이, 무산소 역치 추출 장치는 사용자의 다리 근육의 활동 전위를 센싱하는 5개의 근전도 센서들(711 내지 715)로부터 각각 근전도 신호를 획득할 수 있다.
또한, 무산소 역치 추출 장치는 근전도 신호의 중앙 주파수 또는 평균 주파수를 계산할 수 있다(320). 무산소 역치 추출 장치는 실시간으로 획득하는 근전도 신호에 FFT 변환 또는 STFT 변환을 수행하여 근전도 신호를 시간 영역에서 주파수 영역으로 변환시킬 수 있다. 예를 들어, 무산소 역치 추출 장치가 200ms마다 근전도 센서로부터 근전도 신호를 수신하는 경우, 수신한 근전도 신호에 FFT 변환 또는 STFT 변환을 수행하고, 50ms 간격으로 중앙 주파수 또는 평균 주파수를 계산할 수 있다.
또한, 무산소 역치 추출 장치는 계산된 중앙 주파수 또는 평균 주파수를 저장할 수 있다(330).
또한, 무산소 역치 추출 장치는 획득된 근전도 신호가 미리 정해진 임계 시간 또는 미리 정해진 임계 운동부하까지의 근전도 신호인지 여부를 판단한다(340). 단계 340에서, 획득된 근전도 신호가 미리 정해진 임계 시간 또는 미리 정해진 임계 운동부하까지의 근전도 신호인 것으로 판단된 경우, 무산소 역치 추출 장치는 단계 310 내지 단계 340을 반복하여 수행할 수 있다. 또한, 단계 340에서, 획득된 근전도 신호가 미리 정해진 임계 시간 또는 미리 정해진 임계 운동 부하까지의 근전도 신호가 아닌 것으로 판단된 경우, 무산소 역치 추출 장치는 저장된 중앙 주파수 또는 평균 주파수를 이용하여 무산소 역치를 계산할 수 있다(350). 단계 350에서, 무산소 역치 추출 장치는 중앙 주파수 또는 평균 주파수가 미리 정해진 크기 이상 감소하는 지점을 근육 피로도가 발생하는 지점으로 추출할 수 있고, 근육 피로도가 발생하는 시점을 무산소 역치로 설정할 수 있다. 예를 들어, 무산소 역치 추출 장치가 15분 동안의 근전도 신호를 이용하여 무산소 역치를 추출하는 것으로 설정된 경우, 무산소 역치 추출 장치는 획득된 근전도 신호가 운동 시작 시점부터 15분까지의 근전도 신호인지 여부를 판단할 수 있다. 획득된 근전도 신호가 운동 시작 시점부터 10분 후의 근전도 신호인 경우, 무산소 역치 추출 장치는 계속하여 근전도 신호를 획득하여 단계 310 내지 단계 340을 반복하여 수행할 수 있다. 또한, 획득된 근전도 신호가 운동 시작 시점부터 15분 이후의 근전도 신호인 경우, 무산소 역치 추출 장치는 운동 시작 시점부터 15분 동안의 근전도 신호의 중앙 주파수 또는 평균 주파수를 이용하여 무산소 역치를 계산할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 근전도 신호로부터의 주파수 추출을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 그래프(410)는 사용자에 대한 근전도 신호를 나타낼 수 있다. 그래프(410)의 가로축은 시간을 나타내고, 세로축은 근전도 신호의 크기(mV)를 나타낼 수 있다. 그래프(410)에서, Tav(411)는 근전도 신호의 한 주기를 나타낼 수 있다.
일 실시예에서, 무산소 역치 추출 장치는 근전도 신호의 시간 영역을 주파수 영역으로 변환하고, 추출된 주파수의 중앙 주파수 또는 평균 주파수를 추출할 수 있다. 예를 들어, 무산소 역치 추출 장치는 Tav(411) 동안의 근전도 신호에 STFT 변환을 수행하여 주파수를 추출할 수 있다. 이 때, 무산소 역치 추출 장치는 하기 수학식 1을 이용하여 근전도 신호를 STFT 변환할 수 있다.
[수학식 1]
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여기서, t는 시간 파라미터, u는 주파수 파라미터, f(t)는 근전도 신호, W(t-t')는 윈도우(예를 들어, 해밍 윈도우)를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 무산소 역치 추정 장치는 샘플링 레이트를 1000Hz로 설정하고, 윈도우의 길이를 Tav(411)의 10%인 70ms로 설정하고, 윈도우의 오버랩 길이를 윈도우의 길이의 90%인 63ms로 설정하여 근전도 신호를 STFT 변환할 수 있다.
무산소 역치 추출 장치는 주파수 영역으로 변환된 근전도 신호의 중앙 주파수 또는 평균 주파수를 계산할 수 있고, 계산된 중앙 주파수 또는 평균 주파수를 이용하여 무산소 역치를 추출할 수 있다.
도 5 및 도 6은 일 실시예에 따른 사용자의 근육이 수축하지 않은 경우와 근육이 수축한 경우의 근전도 신호를 비교한 도면이다.
도 5를 참조하면, 전체 근전도 신호(510)에서, 근전도 신호(511)는 근육이 수축하지 않는 부분을 나타낸다. 그래프(520)는 근전도 신호(511)를 나타낸 것으로, 그래프(520)의 가로축은 시간을 나타내고, 그래프(520)의 세로축은 근전도 신호(511)의 크기(mV)를 나타낼 수 있다. 또한, 그래프(530)는 FFT 변환된 근전도 신호(511)를 나타낸 것으로, 그래프(530)의 가로축은 주파수를 나타내고, 그래프(530)의 세로축은 근전도 신호(511)의 크기(mV)를 나타낼 수 있다.
도 6을 참조하면, 전체 근전도 신호(610)에서, 근전도 신호(611)는 근육이 수축하는 부분을 나타낸다. 그래프(620)는 근전도 신호(611)를 나타낸 것으로, 그래프(620)의 가로축은 시간을 나타내고, 그래프(620)의 세로축은 근전도 신호(611)의 크기(mV)를 나타낼 수 있다. 또한, 그래프(630)는 FFT 변환된 근전도 신호(611)를 나타낸 것으로, 그래프(630)의 가로축은 주파수를 나타내고, 그래프(630)의 세로축은 근전도 신호(611)의 크기(mV)를 나타낼 수 있다.
그래프(520)와 그래프(620)을 비교할 때, 시간 영역에서, 근육이 수축하지 않은 경우의 근전도 신호(511)의 크기는 ±0.05mV 내외로 비교적 작은 반면, 근육이 수축한 경우의 근전도 신호(611)의 크기는 ±2mV 내외로 비교적 크다. 또한, 그래프(530)과 그래프(630)을 비교할 때, 주파수 영역에서, 근육이 수축하지 않은 경우의 근전도 신호(511)의 크기는 0.02 mV 이하로 비교적 작은 반면, 근육이 수축한 경우의 근전도 신호(611)의 크기는 0.4mV 내외로 비교적 크다. 또한, 근육이 수축하지 않은 경우의 근전도 신호(511)는 주로 0Hz 내지 100Hz 대역에서 나타나지만, 근육이 수축한 경우의 근전도 신호(611)는 주로 60Hz 내지 200Hz 대역에서 나타날 수 있다.
이와 같이, 근육이 수축하지 않는 경우의 근전도 신호(510)와 근육이 수축하는 경우의 근전도 신호(610)는 신호의 크기와 주파수 대역에서 차이가 있을 수 있다. 이에 따라, 무산소 역치 추출 장치는 근육이 수축하는 경우의 근전도 신호(610)를 식별할 수 있으며, 근육이 수축하는 경우의 근전도 신호(610)를 대상으로 무산소 역치를 추출할 수 있다.
도 7 및 도 8은 일 실시예에 따른 복수의 근전도 신호로부터 무산소 역치를 추출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 무산소 역치를 추출하기 위해, 사용자의 다리 근육에 복수의 근전도 센서(711 내지 715)가 붙여질 수 있다. 복수의 근전도 센서(711 내지 715)는 복수의 근전도 센서(711 내지 715)가 붙여진 각각의 근육의 활동전위를 센싱하여 근전도 신호를 생성하고, 생성된 근전도 신호를 무산소 역치 추출 장치에 전송할 수 있다.
도 8을 참조하면, 그래프들(810 내지 850)은 도 7의 복수의 근전도 센서(711 내지 715) 각각으로부터 수신한, 운동 시작 시점부터 20분까지의 근전도 신호들을 나타낼 수 있다. 그래프들(810 내지 850)의 가로축은 시간을 나타내고, 그래프들(810 내지 850)의 세로축은 중앙 주파수의 크기를 나타낼 수 있다.
무산소 역치 추출 장치는 도 7의 복수의 근전도 센서(711 내지 715) 중 어느 하나의 근전도 센서로부터 획득한 근전도 신호를 이용하여 무산소 역치를 추출할 수 있다. 일 실시예에서, 무산소 역치 추출 장치는 복수의 근전도 센서(711 내지 715)로부터 획득한 복수의 근전도 신호 중 주파수의 감소량이 가장 큰 근전도 신호를 이용하여 무산소 역치를 추출할 수 있다. 도 8의 예에서, 그래프들(810 내지 850)에서, 근전도 신호의 중앙 주파수의 감소량은 그래프(840)가 가장 클 수 있다. 이에 따라, 무산소 역치 추출 장치는 도 7의 근전도 센서(714)로부터 획득한 근전도 신호를 이용하여 사용자의 무산소 역치를 추출할 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 복수의 장치를 이용하여 사용자에게 운동 정보를 제공하는 실시예를 나타낸 블록도이다.
도 9를 참조하면, 제1 장치(910)는 근전도 센서(911), 아날로그 디지털 컨버터(ADC)(912), 프로세서(913) 및 통신 인터페이스(914)를 포함할 수 있고, 제2 장치(920)는 통신 인터페이스(921), 프로세서(922), 피드백부(923), 아날로그 디지털 컨버터(924) 및 심박 센서(925)를 포함할 수 있다.
제1 장치(910)에서, 근전도 센서(911)는 사용자의 근육에 부착되어, 사용자의 근육의 활동 전위를 센싱하여 근전도 신호를 생성하고, 생성한 근전도 신호를 아날로그 디지털 컨버터(912)에 전송할 수 있다. 아날로그 디지털 컨버터(912)는 근전도 센서(911)로부터 수신한 근전도 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 프로세서(913)는 디지털 신호로 변환된 근전도 신호의 변화를 이용하여 사용자의 무산소 역치를 추출할 수 있다.
프로세서(913)는 미리 정해진 시간 간격으로, 미리 정해진 임계 운동 부하까지 점진적으로 증가되는 사용자의 운동 부하에 따른 근전도 신호를 FFT 변환 또는 STFT 변환하여 주파수를 추출하고, 주파수의 변화를 이용하여 사용자의 근육 피로도가 발생하는 시점인 무산소 역치를 추출할 수 있다. 이 때, 주파수는 중앙 주파수 또는 표준 주파수를 나타낼 수 있으며, 프로세서(913)는 중앙 주파수 또는 표준 주파수가 미리 정해진 크기 이상 감소하는 지점을 무산소 역치로 추출할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 장치(910)은 무산소 역치에 대응하는 사용자의 심박수인 무산소 역치 심박수를 추출할 수 있다. 예를 들어, 제2 장치(920)의 심박 센서(925)는 무산소 역치를 추정하기 위하여 사용자가 운동을 시작한 시점부터 사용자의 심박을 센싱하여 심박 신호를 생성할 수 있고, 프로세서(922)는 심박 신호를 통신 인터페이스(921)를 통하여 제1 장치(910)에 전송할 수 있다. 프로세서(913)는 제2 장치(920)로부터 수신한 심박 신호를 이용하여 운동 시간에 따른 사용자의 심박수를 식별할 수 있고, 식별된 심박수 중 무산소 역치에 대응하는 심박수를 무산소 역치 심박수로 추출할 수 있다.
프로세서(913)는 근전도 신호, 무산소 역치 또는 무산소 역치 심박수 중 적어도 하나를 통신 인터페이스(914)를 이용하여 제2 장치(920)에 전송할 수 있다.
제2 장치(920)에서, 심박 센서(925)는 사용자의 심박을 센싱하여 심박 신호를 생성할 수 있고, 아날로그 디지털 컨버터(924)는 심박 신호를 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환할 수 있다. 프로세서(922)는 심박 신호를 이용하여 사용자의 심박수를 식별할 수 있다.
또한, 프로세서(922)는 통신 인터페이스(921)를 통하여, 제1 장치(910)로부터 근전도 신호, 무산소 역치 또는 무산소 역치 심박수 중 적어도 하나를 수신할 수 있다.
일 실시예에서, 프로세서(922)가 제1 장치(910)로부터 근전도 신호를 수신한 경우, 프로세서(922)는 근전도 신호를 이용하여 무산소 역치를 추출할 수 있다. 예를 들어, 제1 장치(910)에서, 프로세서(913)는 아날로그 디지털 컨버터(912)에서 디지털 신호로 변환된 근전도 신호를 통신 인터페이스(914)를 이용하여 전송할 수 있고, 제2 장치(920)에서, 프로세서(922)는 제1 장치(910)로부터 수신된 근전도 신호의 변화를 이용하여 사용자의 무산소 역치를 추출할 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 프로세서(922)가 무산소 역치를 추출하거나, 제1 장치(910)로부터 무산소 역치를 수신한 경우, 프로세서(922)는 무산소 역치 심박수를 추출할 수 있다. 예를 들어, 심박 센서(925)는 무산소 역치를 추정하기 위하여 사용자가 운동을 시작한 시점부터 사용자의 심박을 센싱하여 심박 신호를 생성할 수 있다. 프로세서(922)는 심박 신호를 이용하여 운동 시간에 따른 사용자의 심박수를 식별할 수 있고, 식별된 심박수 중 무산소 역치에 대응하는 심박수를 무산소 역치 심박수로 추출할 수 있다.
피드백부(923)은 시각적 인터페이스, 청각적 인터페이스 또는 촉각적 인터페이스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 예에서, 시각적 인터페이스는 제2 장치(920)의 디스플레이를 나타낼 수 있고, 청각적 인터페이스는 제2 장치(920)의 스피커 또는 오디오 출력 단자를 나타낼 수 있고, 촉각적 인터페이스는 제2 장치(920)의 진동 모터를 나타낼 수 있다.
일 실시예에서, 프로세서(922)는 피드백부(923)를 통하여 무산소 역치 심박수에 상응하는 운동 부하에 대한 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(922)는 사용자가 운동을 하는 동안, 심박 센서(925)로부터 심박 신호를 수신할 수 있고, 수신한 심박 신호를 이용하여 운동 시간 동안의 사용자의 심박수를 식별할 수 있다. 사용자의 심박수가 무산소 역치 심박수의 임계범위를 벗어나는 경우, 프로세서(922)는 피드백부(923)에 포함된 시각적 인터페이스, 청각적 인터페이스 또는 촉각적 인터페이스 중 적어도 하나를 이용하여, 심박수가 임계범위에 포함되도록 유도하는 운동 부하에 대한 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.
도 10은 다른 일 실시예에 따른 복수의 장치를 이용하여 사용자에게 운동 정보를 제공하는 실시예를 나타낸 블록도이다.
도 10을 참조하면, 제1 장치(1010)는 근전도 센서(1011), 아날로그 디지털 컨버터(1012), 프로세서(1013) 및 통신 인터페이스(1014)를 포함할 수 있고, 제2 장치(1020)는 통신 인터페이스(1021), 프로세서(1022), 아날로그 디지털 컨퍼터(1023) 및 심박 센서(1024)를 포함할 수 있고, 제3 장치(1030)는 통신 인터페이스(1031), 프로세서(1032) 및 피드백부(1033)를 포함할 수 있다.
제1 장치(1010)에서, 근전도 센서(1011)는 사용자의 근육에 부착되어, 사용자의 근육의 활동 전위를 센싱하여 근전도 신호를 생성하고, 생성한 근전도 신호를 아날로그 디지털 컨버터(1012)에 전송할 수 있다. 아날로그 디지털 컨버터(1012)는 근전도 센서(1011)로부터 수신한 근전도 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 프로세서(1013)는 통신 인터페이스(1014)를 통하여 근전도 신호를 제2 장치 또는 제3 장치에 전송할 수 있다.
제2 장치(1020)에서, 심박 센서(1024)는 사용자의 심박을 센싱하여 심박 신호를 생성할 수 있고, 아날로그 디지털 컨버터(1023)는 심박 신호를 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환할 수 있다. 일 실시예에서, 무산소 역치를 추출하기 위하여 사용자가 운동을 하는 경우뿐만 아니라, 무산소 역치의 추출과 상관없이 사용자가 운동을 하는 경우에도 사용자의 심박을 센싱할 수 있다. 프로세서(1022)는 심박 신호를 이용하여 사용자의 심박수를 식별할 수 있다. 또한, 프로세서(1022)는 통신 인터페이스(1021)를 통하여 사용자의 심박수(또는, 심박 신호)를 제1 장치(1010) 또는 제3 장치(1030)에 전송할 수 있다.
제3 장치(1030)에서, 프로세서(1032)는 통신 인터페이스(1031)를 통하여, 제1 장치(1010)로부터 근전도 신호를 수신하고, 제2 장치(1020)로부터 사용자의 심박수(또는, 심박 신호)를 수신할 수 있다.
프로세서(1032)는 미리 정해진 시간 간격으로, 미리 정해진 임계 운동 부하까지 점진적으로 증가되는 사용자의 운동 부하에 따른 근전도 신호를 FFT 변환 또는 STFT 변환하여 주파수를 추출하고, 주파수의 변화를 이용하여 사용자의 근육 피로도가 발생하는 시점인 무산소 역치를 추출할 수 있다. 이 때, 주파수는 중앙 주파수 또는 표준 주파수를 나타낼 수 있으며, 프로세서(1032)는 중앙 주파수 또는 표준 주파수가 미리 정해진 크기 이상 감소하는 지점을 무산소 역치로 추출할 수 있다.
또한, 프로세서(1032)는 무산소 역치에 대응하는 사용자의 심박수인 무산소 역치 심박수를 추출할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(1032)는 통신 인터페이스(1031)를 통하여 제2 장치(1020)로부터 사용자의 심박수를 수신하여, 운동 시간에 따른 사용자의 심박수를 식별할 수 있고, 식별된 심박수 중 무산소 역치에 대응하는 심박수를 무산소 역치 심박수로 추출할 수 있다.
피드백부(1033)은 시각적 인터페이스, 청각적 인터페이스 또는 촉각적 인터페이스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 예에서, 시각적 인터페이스는 제3 장치(1030)의 디스플레이를 나타낼 수 있고, 청각적 인터페이스는 제3 장치(1030)의 스피커 또는 오디오 출력 단자를 나타낼 수 있고, 촉각적 인터페이스는 제3 장치(1030)의 진동 모터를 나타낼 수 있다.
일 실시예에서, 프로세서(1032)는 피드백부(1033)를 통하여 무산소 역치 심박수에 상응하는 운동 부하에 대한 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(1032)는 사용자가 운동을 하는 동안, 통신 인터페이스(1021)를 통하여 제2 장치(1020)로부터 사용자의 심박수를 수신하여 운동 시간 동안의 사용자의 심박수를 식별할 수 있다. 사용자의 심박수가 무산소 역치 심박수의 임계범위를 벗어나는 경우, 프로세서(1032)는 피드백부(1033)에 포함된 시각적 인터페이스, 청각적 인터페이스 또는 촉각적 인터페이스 중 적어도 하나를 이용하여, 심박수가 임계범위에 포함되도록 유도하는 운동 부하에 대한 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 운동 정보 제공 장치의 피드백을 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 운동 정보 제공 장치들(1110 내지 1130)은 사용자가 무산소 역치 심박수에 맞춰 운동을 할 수 있도록, 사용자에게 운동 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 제1 운동 정보 제공 장치(1110)는 HMD 장치를 나타낼 수 있고, 제2 운동 정보 제공 장치(1120)는 웨어러블 장치를 나타낼 수 있고, 제3 운동 정보 제공 장치(1130)는 모바일 단말을 나타낼 수 있다.
예를 들어, 사용자의 제어에 따라, 운동 정보 제공 장치들(1110 내지 1130)의 동작 모드가 운동 모드로 전환될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 제3 운동 정보 제공 장치(1130)의 동작 모드를 운동 모드로 전환하면, 제3 운동 정보 제공 장치(1130)는 제1 운동 정보 제공 장치(1110), 제2 운동 정보 제공 장치(1120)에 제어 신호를 전송하여, 제1 운동 정보 제공 장치(1110), 제2 운동 정보 제공 장치(1120)의 동작 모드를 운동 모드로 전환시킬 수 있다. 이 때, 운동 정보 제공 장치들(1110 내지 1130) 중 적어도 하나는 사용자의 무산소 역치 심박수를 미리 저장할 수 있다.
운동 모드에서, 제2 운동 정보 제공 장치(1120) 또는 제3 운동 정보 제공 장치(1130)는 각각 후면에 있는 심박 센서(1121, 1131)를 이용하여 사용자의 심박수를 식별할 수 있다.
운동 정보 제공 장치들(1110 내지 1130)은 무산소 역치 심박수에 상응하는 운동 부하에 대한 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 예를 들어, 무산소 역치 심박수에 따른 운동 부하가 8km/h인 경우, 제1 운동 정보 제공 장치(1110)는 디스플레이(1111)에 사용자의 현재 속도 및 무산소 역시 심박수에 상응하는 속도를 표시할 수 있고, 음성 출력 단자를 통하여 음성으로 사용자의 현재 속도를 알릴 수 있다. 또한, 제2 운동 정보 제공 장치(1120)는 디스플레이(1122)에 사용자의 심박수를 표시할 수도 있고, 제3 운동 정보 제공 장치(1130)는 디스플레이(1132)에 현재 동작 모드가 운동 모드라는 정보를 표시할 수 있다.
일 실시예에서, 운동 정보 제공 장치들(1110 내지 1130)은 사용자의 심박수가 무산소 역치 심박수의 임계범위를 벗어나는 경우, 심박수가 임계범위에 포함되도록 유도하는 운동 부하에 대한 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 예를 들어, 사용자의 무산소 역치 심박수가 120인 경우, 무산소 역치 심박수의 임계범위는 115 내지 125으로 설정될 수 있다. 이 때, 운동을 하는 사용자의 심박수가 100인 경우, 제1 운동 정보 제공 장치(1110)는 디스플레이(1111)에 더 빨리 뛰라는 메시지를 표시할 수 있고, 제2 운동 정보 제공 장치(1120)는 심박수 120에 상응하는 리듬에 맞춰서 제2 운동 정보 제공 장치(1120)의 진동 모터를 구동할 수 있고, 제3 운동 정보 제공 장치(1130)는 스피커를 통하여 더 빨리 뛰라는 메시지를 출력할 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 운동 기록의 제공을 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 운동 정보 제공 장치는 사용자의 무산소 역치 심박수와 사용자가 운동할 경우의 사용자의 심박수를 저장할 수 있다. 또한, 운동 정보 제공 장치는 무산소 역치 심박수와 사용자의 심박수의 비율을 연산하여 사용자의 운동 효율을 추출하고, 추출한 운동 효율을 사용자에게 제공할 수 있다. 예를 들어, 무산소 역치 심박수가 126이고, 사용자가 운동을 수행한 시간인 1시간 동안의 평균 심박수가 125인 경우, 운동 효율은 약 99%가 될 수 있다. 도 12의 예에서와 같이, 운동 정보 제공 장치는 사용자에게 일별 또는 월별로 사용자의 운동 효율을 제공할 수 있다. 또한, 운동 정보 제공 장치는 무산소 역치 심박수 및 사용자가 운동할 때의 운동 기록(예를 들어, 운동 시간, 사용자가 운동할 경우의 사용자의 심박수 및 운동 효율)을 저장하고, 이를 기초로 사용자에 대한 데이터베이스를 구축할 수도 있다.
도 13은 다른 일 실시예에 따른 운동 정보 제공 장치를 나타낸 블록도이다. 도 13을 참조하면, 운동 정보 제공 장치(1300)는 근전도 신호 획득부(1310), 무산소 역치 추출부(1320), 무산소 역치 심박수 추출부(1330) 및 정보 제공부(1340)를 포함할 수 있다.
근전도 신호 획득부(1310)는 사용자에 대한 근전도 신호를 획득할 수 있다.
또한, 무산소 역치 추출부(1320)는 근전도 신호의 변화를 이용하여 사용자의 무산소 역치를 추출할 수 있다.
또한, 무산소 역치 심박수 추출부(1330)는 무산소 역치에 대응하는 상기 사용자의 심박수를 무산소 역치 심박수로 추출할 수 있다.
또한, 정보 제공부(1340)는 무산소 역치 심박수에 상응하는 운동 부하에 대한 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.
도 13에 도시된 다른 일 실시예에 따른 운동 정보 제공 장치에는 도 1 내지 도 12를 통해 설명된 내용이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.
도 14는 일 실시예에 따른 무산소 역치 심박수 추출 장치를 나타낸 블록도이다. 도 14를 참조하면, 무산소 역치 심박수 추출 장치(1400)는 근전도 센서(1410), 심박 센서(1420), 무산소 역치 추출부(1430) 및 무산소 역치 심박수 추출부(1440)를 포함할 수 있다.
근전도 센서(1410)는 사용자의 근육의 활동 전위를 센싱하여 근전도 신호를 획득할 수 있다.
또한, 심박 센서(1420)는 사용자의 심박수를 센싱하여 심박 신호를 획득할 수 있다.
또한, 무산소 역치 추출부(1430)는 근전도 신호의 변화를 이용하여 사용자의 근육 피로도가 발생하는 시점을 사용자의 무산소 역치로 추출할 수 있다.
또한, 무산소 역치 심박수 추출부(1440)는 심박 신호를 이용하여 무산소 역치에 대응하는 심박수를 무산소 역치 심박수로 추출할 수 있다.
도 14에 도시된 일 실시예에 따른 무산소 역치 심박수 추출 장치에는 도 1 내지 도 12를 통해 설명된 내용이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.
도 15는 다른 일 실시예에 따른 무산소 역치를 추출하는 방법을 나타낸 위한 동작 흐름도이다.
도 15를 참조하면, 무산소 역치 추출 장치는 사용자에 대한 근전도 신호를 획득할 수 있다(1510). 또한, 무산소 역치 추출 장치는 근전도 신호의 변화를 이용하여 사용자의 무산소 역치를 추출할 수 있다(1520).
도 15에 도시된 다른 일 실시예에 따른 무산소 역치를 추출하는 방법에는 도 1 내지 도 12를 통해 설명된 내용이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.
도 16은 일 실시예에 따른 운동 정보 제공 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 16을 참조하면, 운동 정보 제공 장치는 사용자에 대한 근전도 신호의 변화를 기초로 추출된 사용자의 무산소 역치 심박수를 획득할 수 있다(1610). 또한, 운동 정보 제공 장치는 무산소 역치 심박수에 상응하는 운동 부하에 대한 정보를 사용자에게 제공할 수 있다(1620).
도 16에 도시된 일 실시예에 따른 운동 정보 제공 방법에는 도 1 내지 도 12를 통해 설명된 내용이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.
도 17은 다른 일 실시예에 따른 운동 정보 제공 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 17을 참조하면, 운동 정보 제공 장치는 사용자에 대한 근전도 신호를 획득할 수 있다(1710). 또한, 운동 정보 제공 장치는 근전도 신호의 변화를 이용하여 사용자의 무산소 역치를 추출할 수 있다(1720). 또한, 운동 정보 제공 장치는 무산소 역치에 대응하는 사용자의 심박수를 무산소 역치 심박수로 추출할 수 있다(1730). 또한, 운동 정보 제공 장치는 무산소 역치 심박수에 상응하는 운동 부하에 대한 정보를 사용자에게 제공할 수 있다(1740).
도 17에 도시된 다른 일 실시예에 따른 운동 정보 제공 방법에는 도 1 내지 도 12를 통해 설명된 내용이 그대로 적용될 수 있으므로, 보다 상세한 설명은 생략한다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (27)

  1. 사용자에 대한 근전도(ElectroMyoGraphy: EMG) 신호를 획득하는 근전도 신호 획득부; 및
    상기 근전도 신호의 변화를 이용하여 상기 사용자의 무산소 역치(anaerobic threshold)를 추출하는 무산소 역치 추출부
    를 포함하는,
    무산소 역치 추출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 근전도 신호 획득부는,
    상기 사용자의 근전도를 센싱하는 적어도 하나의 근전도 센서로부터 상기 근전도 신호를 획득하는,
    무산소 역치 추출 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 무산소 역치 추출부는,
    미리 정해진 임계 운동 부하까지 점진적으로 증가되는 상기 사용자의 운동 부하에 따른 상기 근전도 신호의 변화를 이용하여 상기 무산소 역치를 추출하는,
    무산소 역치 추출 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 무산소 역치 추출부는,
    통신 인터페이스를 이용하여 상기 사용자의 운동 부하를 상기 미리 정해진 임계 운동 부하까지 점진적으로 증가하도록 제어하는 제어 신호를 상기 사용자가 운동하는 운동 기구에 전송하는,
    무산소 역치 추출 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 무산소 역치 추출부는,
    시각적 인터페이스, 청각적 인터페이스 또는 촉각적 인터페이스 중 적어도 하나를 이용하여, 상기 미리 정해진 임계 운동 부하까지 상기 사용자의 운동 부하가 점진적으로 증가되도록 상기 사용자의 운동 부하에 대한 정보를 상기 사용자에게 제공하는,
    무산소 역치 추출 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 무산소 역치 추출부는,
    미리 정해진 시간 간격으로 상기 근전도 신호의 주파수를 추출하고,
    상기 주파수의 변화를 이용하여 상기 사용자의 근육 피로도(muscle fatigue)가 발생하는 시점인 상기 무산소 역치를 추출하는,
    무산소 역치 추출 장치.
  7. 제6항에 있어서
    상기 무산소 역치 추출부는,
    상기 사용자를 센싱하는 심박 센서로부터 획득한 심박 신호를 이용하여 시간에 따른 상기 사용자의 심박수를 식별하고,
    상기 식별된 심박수 중 상기 무산소 역치에 대응하는 심박수를 무산소 역치 심박수로 추출하는,
    무산소 역치 추출 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 주파수는,
    상기 근전도 신호의 중앙 주파수(median frequency) 또는 평균 주파수(mean frequency) 중 어느 하나인,
    무산소 역치 추출 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 무산소 역치 추출부는,
    상기 주파수가 미리 정해진 크기 이상 감소하는 시점을 상기 근육 피로도가 발생하는 시점으로 추출하는,
    무산소 역치 추출 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 무산소 역치 추출부는,
    상기 근전도 신호를 FFT(Fast-Fourier Transform) 변환 또는 STFT(Short-Time Fourier Transform) 변환하고,
    상기 변환된 근전도 신호로부터 상기 주파수를 추출하는,
    무산소 역치 추출 장치.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 무산소 역치 추출부는,
    미리 정해진 임계 시간 또는 상기 미리 정해진 임계 운동 부하까지의 상기 근전도 신호의 변화를 이용하여 상기 무산소 역치를 추출하는,
    무산소 역치 추출 장치.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 무산소 역치 추출부는,
    상기 근전도 센서가 복수개인 경우,
    복수의 근전도 센서로부터 획득한 복수의 근전도 신호 중 상기 주파수의 감소량이 가장 큰 근전도 신호를 이용하여 상기 무산소 역치를 추출하는,
    무산소 역치 추출 장치.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 무산소 역치 추출부는,
    통신 인터페이스를 이용하여 상기 추출된 무산소 역치 또는 상기 무산소 역치 심박수 중 적어도 하나를 외부에 전송하는,
    무산소 역치 추출 장치.
  14. 사용자에 대한 근전도 신호의 변화를 기초로 추출된 상기 사용자의 무산소 역치 심박수를 획득하는 무산소 역치 심박수 획득부; 및
    상기 무산소 역치 심박수에 상응하는 운동 부하에 대한 정보를 상기 사용자에게 제공하는 정보 제공부
    를 포함하는,
    운동 정보 제공 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    심박 센서로부터 상기 사용자의 심박 신호를 수신하고, 상기 심박 신호를 이용하여 상기 사용자의 심박수를 식별하는 심박수 식별부
    를 더 포함하는,
    운동 정보 제공 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 무산소 역치 심박수 획득부는,
    통신 인터페이스를 이용하여 외부로부터 상기 무산소 역치 심박수를 수신하는,
    운동 정보 제공 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 무산소 역치 심박수 획득부는,
    통신 인터페이스를 이용하여 외부로부터 상기 사용자의 무산소 역치를 수신하고,
    상기 식별된 심박수 중 상기 무산소 역치에 대응하는 심박수를 무산소 역치 심박수로 추출하는,
    운동 정보 제공 장치.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 정보 제공부는,
    시각적 인터페이스, 청각적 인터페이스 또는 촉각적 인터페이스 중 적어도 하나를 이용하여 상기 무산소 역치 심박수에 상응하는 운동 부하에 대한 정보를 상기 사용자에게 제공하는,
    운동 정보 제공 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 정보 제공부는,
    상기 심박수가 상기 무산소 역치 심박수의 임계범위를 벗어나는 경우, 상기 심박수가 상기 임계범위에 포함되도록 유도하는 운동 부하에 대한 정보를 상기 사용자에게 제공하는,
    운동 정보 제공 장치.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 사용자의 무산소 역치 심박수를 저장하는 저장부
    를 더 포함하는,
    운동 정보 제공 장치.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 정보 제공부는,
    상기 무산소 역치 심박수와 상기 사용자의 심박수의 비율을 연산하여 상기 사용자의 운동 효율을 추출하고, 상기 운동 효율을 상기 사용자에게 제공하는,
    운동 정보 제공 장치.
  22. 사용자에 대한 근전도 신호를 획득하는 근전도 신호 획득부;
    상기 근전도 신호의 변화를 이용하여 상기 사용자의 무산소 역치를 추출하는 무산소 역치 추출부;
    상기 무산소 역치에 대응하는 상기 사용자의 심박수를 무산소 역치 심박수로 추출하는 무산소 역치 심박수 추출부; 및
    상기 무산소 역치 심박수에 상응하는 운동 부하에 대한 정보를 상기 사용자에게 제공하는 정보 제공부
    를 포함하는,
    운동 정보 제공 장치.
  23. 사용자의 근육의 활동 전위를 센싱하여 근전도 신호를 획득하는 근전도 센서;
    상기 사용자의 심박수를 센싱하여 심박 신호를 획득하는 심박 센서;
    상기 근전도 신호의 변화를 이용하여 상기 사용자의 근육 피로도가 발생하는 시점을 상기 사용자의 무산소 역치로 추출하는 무산소 역치 추출부; 및
    상기 심박 신호를 이용하여 상기 무산소 역치에 대응하는 심박수를 무산소 역치 심박수로 추출하는 무산소 역치 심박수 추출부
    를 포함하는,
    무산소 역치 심박수 추출 장치.
  24. 사용자에 대한 근전도 신호를 획득하는 단계; 및
    상기 근전도 신호의 변화를 이용하여 상기 사용자의 무산소 역치를 추출하는 단계
    를 포함하는,
    무산소 역치 추출 방법.
  25. 사용자에 대한 근전도 신호의 변화를 기초로 추출된 상기 사용자의 무산소 역치 심박수를 획득하는 단계; 및
    상기 무산소 역치 심박수에 상응하는 운동 부하에 대한 정보를 상기 사용자에게 제공하는 단계
    를 포함하는,
    운동 정보 제공 방법.
  26. 사용자에 대한 근전도 신호를 획득하는 단계;
    상기 근전도 신호의 변화를 이용하여 상기 사용자의 무산소 역치를 추출하는 단계;
    상기 무산소 역치에 대응하는 상기 사용자의 심박수를 무산소 역치 심박수로 추출하는 단계; 및
    상기 무산소 역치 심박수에 상응하는 운동 부하에 대한 정보를 상기 사용자에게 제공하는 단계
    를 포함하는,
    운동 정보 제공 방법.
  27. 제24항 내지 제26항의 방법을 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
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