KR20170035586A - 심박수 통계량에 기초하여 운동 능력을 평가하는 방법 및 장치 - Google Patents

심박수 통계량에 기초하여 운동 능력을 평가하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

사용자로부터 측정된 심박수에 기초하여 생성된 심박수 분포도로부터 심박수 통계량을 산출하고, 심박수 통계량을 이용하여 사용자의 운동 능력을 평가하는 운동 능력을 평가하는 방법 및 장치를 제공할 수 있다.

Description

심박수 통계량에 기초하여 운동 능력을 평가하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS OF EVALUATING EXERCISE CAPABILITY BASED ON HEART RATE STATISTICS}
아래의 실시예들은 심박수 통계량에 기초하여 운동 능력을 평가하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적인 심폐 체력의 평가 방법으로 가스 분석기, 혈당 측정기 등과 같이 다양한 측정 장비들이 사용될 수 있으나, 측정 장비를 다룰 수 있는 전문 지식과 운동 부하 검사를 위한 의학 지식이 없는 일반인들이 사용하기에 어려움이 있다. 따라서, 일상 생활에서 간편하게 체력 또는 운동 능력을 측정하기 위한 다양한 방법들이 제안되었다.
생리학적 특성 중 하나인 심박수를 이용하는 경우, 심박수와 운동 강도(workload) 간의 선형 관계를 가정하여 체력 및 운동 능력을 평가하지만, 운동 강도의 증가와 대사적 요구량(metabolic demand) 간에는 비선형적인 관계가 성립된다. 이 경우, 운동 강도가 증가할수록 심박수로 추정되는 대사적 특성에는 오차가 크게 나타난다. 이러한 비선형적인 관계를 보완하기 위해 다양한 비대사적 지표들(예를 들어, 나이, 성별, 체중 등)이 사용되고 있지만, 이는 사용자의 대사적 특성을 직접 나타내는 정보가 아니므로 생리학적 근거와 측정 결과의 정확성에 여전히 한계가 있다.
일 측에 따르면, 운동 능력을 평가하는 방법은 사용자로부터 측정된 심박수에 기초하여 심박수 분포도를 생성하는 단계; 상기 심박수 분포도로부터 심박수 통계량(heart rate statistics)을 산출하는 단계; 및 상기 심박수 통계량을 이용하여 상기 사용자의 운동 능력을 평가하는 단계를 포함한다.
상기 심박수 통계량을 산출하는 단계는 상기 심박수 분포도로부터 상기 심박수의 왜도(skewness), 첨도(kurtosis), 및 분위수(quantiles) 중 적어도 하나를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 운동 능력을 평가하는 단계는 상기 심박수 통계량을 이용하여 상기 사용자의 최대 산소 섭취량, 환기 역치, 젖산 역치, 및 최대 심박수 중 적어도 하나를 추정하는 단계; 및 상기 추정된 결과를 기초로, 상기 사용자의 운동 능력을 평가하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 추정하는 단계는 상기 심박수 통계량을 추정 회귀식에 적용하여 상기 사용자의 최대 산소 섭취량, 환기 역치, 젖산 역치, 및 최대 심박수 중 적어도 하나를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 운동 능력을 평가하는 방법은 상기 사용자의 신체 정보를 수신하는 단계를 더 포함하고, 상기 사용자의 운동 능력을 평가하는 단계는 상기 심박수 통계량 및 상기 사용자의 신체 정보를 이용하여 상기 사용자의 운동 능력을 평가하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 사용자의 신체 정보는 상기 사용자의 성별, 나이, 신장, 체중, 복부지방률(WHR; waist-hip ratio), 및 체질량 지수(Body Mass Index; BMI) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 사용자의 운동 능력을 평가하는 방법은 상기 심박수를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 심박수를 측정하는 단계는 운동 부하가 증가하는 운동의 수행 중에 상기 사용자로부터 감지된 심박수를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 운동 능력을 평가하는 방법은 미리 저장된 운동 프로그램들 중 상기 사용자의 운동 능력에 맞는 운동 프로그램을 선택하는 단계; 상기 선택된 운동 프로그램에 따라 운동을 수행하는 상기 사용자로부터 운동 수행 결과를 피드백 받는 단계; 및 상기 피드백 받는 정보를 이용하여 상기 운동 프로그램을 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 운동 능력을 평가하는 방법은 상기 사용자의 운동 능력과 상기 사용자의 신체 정보에 따른 표준 운동 능력을 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과를 기초로, 상기 사용자의 체력 수준에 맞는 운동 정보를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 운동 능력을 평가하는 방법은 상기 사용자의 운동 능력을 기초로, 상기 사용자의 대사 질환 위험성을 예측하는 단계; 및 상기 대상 질환 위험성을 상기 사용자에게 경고하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 사용자의 대사 질환 위험성을 예측하는 단계는 상기 사용자의 운동 능력을 기초로, 상기 사용자의 건강 점수를 산출하는 단계; 및 상기 사용자의 건강 점수에 따른 사망 위험률을 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 운동 능력을 평가하는 방법은 상기 사용자의 대사 질환 위험성을 줄이기 위한 생활 습관 처방을 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 측에 따르면, 운동 능력을 평가하는 장치는 사용자로부터 감지된 심박수를 측정하는 측정부; 및 상기 측정된 심박수에 기초하여 생성된 심박수 분포도로부터 심박수 통계량을 산출하고, 상기 심박수 통계량을 이용하여 상기 사용자의 운동 능력을 평가하는 프로세서를 포함한다.
상기 운동 능력을 평가하는 장치는 상기 심박수, 상기 심박수 분포도 및 상기 심박수 통계량 중 적어도 하나를 저장하는 메모리를 더 포함할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 심박수 분포도로부터 상기 심박수의 왜도, 첨도, 및 분위수 중 적어도 하나를 산출할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 심박수 통계량을 추정 회귀식에 적용하여 상기 사용자의 최대 산소 섭취량, 환기 역치, 젖산 역치, 및 최대 심박수 중 적어도 하나를 추정하고, 상기 추정된 결과를 기초로, 상기 사용자의 운동 능력을 평가할 수 있다.
상기 운동 능력을 평가하는 장치는 상기 사용자의 신체 정보를 수신하는 수신부를 더 포함하고, 상기 프로세서는 상기 심박수 통계량 및 상기 사용자의 신체 정보를 이용하여 상기 사용자의 운동 능력을 평가할 수 있다.
상기 측정부는 운동 부하가 증가하는 운동의 수행 중에 상기 사용자로부터 감지된 심박수를 측정할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 심박수 통계량에 기초하여 운동 능력을 평가하는 원리를 설명하기 위한 도면.
도 2는 일 실시예에 따른 운동 능력을 평가하는 방법을 나타낸 흐름도.
도 3은 일 실시예에 따라 생성되는 심박수 분포도를 나타낸 도면.
도 4는 다른 실시예에 따른 운동 능력을 평가하는 방법을 나타낸 흐름도.
도 5는 다른 실시예에 따른 운동 능력을 평가하는 방법을 나타낸 흐름도.
도 6은 일 실시예에 따른 운동 능력을 평가하는 장치의 블록도.
본 명세서에서 개시되어 있는 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 실시예들은 다양한 다른 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 이해되어야 한다. 예를 들어 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "~간의에"와 "바로~간의에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 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 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
하기에서 설명될 실시예들은 사용자의 운동 능력을 평가하는 데에 사용될 수 있다. 실시예들은 퍼스널 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 스마트 폰, 텔레비전, 스마트 가전 기기, 지능형 자동차, 웨어러블 장치 등 다양한 형태의 제품으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들은 스마트 폰, 모바일 기기, 스마트 홈 시스템 등에서 사용자로부터 측정된 심박수를 이용하여 사용자의 운동 능력을 평가하고, 사용자에게 맞는 운동 프로그램을 제공하거나, 사용자의 대사 질환 위험성 등을 제공하는 데에 적용될 수 있다. 실시예들은 사용자의 건강 관리 서비스 등에 적용될 수 있다. 이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 일 실시예에 따른 심박수 통계량에 기초하여 운동 능력을 평가하는 원리를 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면, 정기적으로 운동을 수행하는 사람(이하, '운동인')과 운동을 수행하지 않는 사람(이하, '비운동인')이 점증 부하 운동을 실시한 경우의 심박수 변화가 도시된다. 도 1의 그래프에서, 운동인의 심박수는 채워진 원형 점(●)으로 표시되고, 비운동인의 심박수는 비워진 원형 점(○)으로 표시된다.
도 1의 그래프에서 심박수는 운동 강도와 비례하여 증가하고, AT 지점(AT point)에 도달하면서부터 증가율이 급격히 감소하는 것을 볼 수 있다. AT 지점은 무산소성 역치(Anaerobic Threshold; AT) 지점을 나타낸다. 사람이 수행하는 운동 강도(workload)가 높아질수록 근육(활동근)은 더욱 많은 산소를 소비하게 된다. 이때, 일정 운동 강도 이상에서는 유산소성 대사 과정 이외에 무산소성 대사 과정을 통해서도 에너지가 공급되다. 무산소성 대사의 결과로서 젖산이라는 부산물이 축적되기 시작하고, 이산화탄소의 생산량이 증가된다. 이때, 증가된 이산화탄소를 배출하기 위해서 인체의 환기량 또한 과도하게 증가하게 된다. 이와 같은 현상이 나타나기 시작하는 시점의 운동 강도 또는 산소 소비량을 무산소성 역치라고 부른다. 무산소성 역치의 일 예로는 젖산 역치(lactate threshold) 또는 환기 역치(ventilatory threshold)가 있다. 젖산 역치는 운동 강도와 젖산 농도 간의 관계에서 운동 부하의 증가에 대해 젖산 농도가 급격히 증가되는 지점을 나타낸다.
무산소성 역치는 일반적으로 최대 운동 강도의 50~60% 정도이나, 장거리 선수의 경우 최대 운동 강도의 80% 수준까지 증가하기도 한다. 이와 같이 무산소성 역치에서의 심박수는 체력 또는 운동 능력을 나타내는 최대 산소 섭취량, 젖산 역치 등과 유의한 상관 관계를 가질 수 있다.
도 1을 참조하면, 운동인은 비운동인에 비해 상대적으로 낮은 안정 상태 심박수(resting heart rate)를 가지고, 점증 부하 운동 시에 심박수가 더 천천히 증가하는 것을 볼 수 있다.
또한, 운동인은 운동 강도 12에서 젖산 역치에 도달하고, 비운동인은 운동 강도 7.5에서 젖산 역치에 도달하는 것을 볼 수 있다. 운동인은 비운동인에 비해 더 높은 운동 강도에서 젖산 역치 또는 환기 역치에 도달할 수 있고, 이로부터 운동인이 비운동인에 비해 더 높은 운동 강도에서 최대 심박수(maximal heart rate) 및 최대 산소 섭취량에 도달함을 파악할 수 있다. 이와 같은 운동인과 비운동인 간의 심박수 변화 차이는 도 1에 도시된 심박수의 변화 추이뿐만 아니라 심박수 통계량(heart rate statistics)으로도 표현될 수 있다.
운동인은 비운동인에 비해 상대적으로 낮은 최소 심박수를 가지므로 낮은 안정 상태 심박수를 가질 수 있고, 점증 부하 운동 시에 비운동인에 비해 상대적으로 높은 최대 심박수 및 긴 운동 지속 시간을 가질 수 있다.
운동인은 점증 부하 운동 시에 비운동인에 비해 상대적으로 높은 최대 심박수를 가지므로 비운동인에 비해 높은 체력 및 운동 수준을 가질 수 있다.
또한, 운동인은 낮은 심박수 증가 속도 및 높은 체력 수준으로 인해 점증 부하 운동 시 비운동인에 비해 상대적으로 낮은 왜도(skewness) 및 상대적으로 높은 첨도(kurtosis)를 가질 수 있다.
일 실시예에서는 상술한 이론에 기초하여 점증 부하 운동 시에 측정된 심박 통계량을 바탕으로 예를 들어, 최대 산소 섭취량, 환기 역치, 젖산 역치, 최대 심박수 등으로 표현되는 사용자의 체력 및 운동 능력을 평가할 수 있다.
일 실시예에서는 심박수 통계량을 사용하여 사용자의 운동 능력을 평가함으로써 심박수 정보에 포함된 잡음 성분으로 인한 오류를 최소화하여 사용자의 운동 능력을 정확하게 평가할 수 있다. 또한, 상대적으로 계산량이 적은 심박수 통계량을 사용하여 운동 능력을 평가함으로써 예를 들어, 모바일 또는 웨어러블 디바이스 등과 같은 저전력 장치들에 적용할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 운동 능력을 평가하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 운동 능력을 평가하는 장치(이하, '평가 장치')는 사용자로부터 측정된 심박수에 기초하여 심박수 분포도를 생성한다(210). 평가 장치가 생성하는 심박수 분포도의 일 예를 도 3을 참고하여 설명한다.
평가 장치는 단계(210)에서 생성된 심박수 분포도로부터 심박수 통계량을 산출한다(220). 평가 장치는 심박수 분포도로부터 예를 들어, 최대 심박수와 최소 심박수의 중간값, 심박수의 평균값(mean), 중간값(median), 최빈도값(mode), 표준 편차, 심박수의 왜도, 첨도, 및 분위수(quantiles) 등과 같은 적어도 하나의 심박수 통계량을 산출할 수 있다. 예를 들어, 분위수는 심박수 분포도에서 전체 심박수 분포의 25% 또는 75%에 해당하는 지점의 값으로 이해될 수 있다. 평가 장치는 심박수 분포도에서 예를 들어, 특정 시간 간격(1 분)으로 평균화된 심박수 신호를 이용하여 심박수 통계량을 산출할 수 있다.
평가 장치는 예를 들어, 아래의 <수학식 1> 및 <수학식 2>에 의해 심박수 분포도로부터 심박수의 왜도(Skewness) 및 첨도(Kurtosis)를 산출할 수 있다.
Figure pat00001
Figure pat00002
여기서, μ는 평균(mean)을 나타내고, σ는 표준 편차(standard deviation)를, E 는 기대 연산자(expectation operator)를 나타낸다.
평가 장치는 심박수 분포에 정렬 알고리즘을 적용하여 심박수 데이터를 정렬한 후 임의의 분포(예를 들어, 25% 수준에 있는 심박수 값)를 선택함으로써 분위수를 산출할 수 있다. 정렬 알고리즘은 예를 들어 선택 정렬(selection sort), 버블 정렬(bubble sort), 삽입 정렬(insertion sort), 병합 정렬(merge sort), 퀵 정렬(quick sort), 및 힙 정렬(heap sort) 등을 포함할 수 있다.
평가 장치는 심박수 통계량을 이용하여 사용자의 운동 능력을 평가한다(230). 평가 장치는 심박수 통계량을 이용하여 사용자의 최대 산소 섭취량, 환기 역치, 젖산 역치, 최대 심박수 중 적어도 하나를 추정하고, 추정된 결과를 기초로, 사용자의 운동 능력을 평가할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따라 생성되는 심박수 분포도를 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 평가 장치는 예를 들어, 히스토그램(histogram) 형태의 심박수 분포도를 생성할 수 있다.
도 3에 도시된 심박수 분포도에서 가로축은 심박수를 나타내고, 세로축은 분포 확률(또는 빈도(frequency))를 나타낸다.
도 4는 다른 실시예에 따른 운동 능력을 평가하는 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 평가 장치는 운동의 수행 중에 사용자로부터 감지된 심박수를 측정한다(410). 평가 장치는 예를 들어, 트레드 밀(treadmill), 자전거 에르고미터(bicycle ergometer), 벤치 스텝(bench step) 등과 같은 점증 부하 운동 또는 달리기, 조깅, 걷기, 계단 오르기 등과 같이 운동 부하가 증가하는 일상 운동의 수행 중에 사용자로부터 감지된 심박수를 측정할 수 있다.
평가 장치는 예를 들어, 시계형, 팔찌형, 체스트형, 패치형, 또는 귓속형 등 다양한 형태의 심박수 감지기(또는 심박계)를 포함한 웨어러블 디바이스(Wearable Device)이거나 웨어러블 디바이스와 유, 무선 통신을 통해 연결된 모바일 디바이스(Mobile Device)일 수 있다. 심박수 감지기는 예를 들어, PPG(PhotoPlethysmoGram) 센서를 포함할 수 있다. 평가 장치는 다양한 형태의 심박수 감지기(또는 심박계)에 의해 사용자의 심박수를 측정할 수 있다.
평가 장치는 단계(410)에서 측정된 심박수를 기초로 심박수 분포도를 생성한다(420).
평가 장치는 심박수 분포도로부터 심박수 통계량을 산출한다(430). 평가 장치는 예를 들어, 심박수 분포도로 표현된 전체 심박수 데이터에 대하여 심박수 통계량을 산출함으로써 특징점 추출을 위한 전처리 과정을 필요로 하지 않을 뿐만 아니라, 운동 중 발생하기 쉬운 잡음의 영향을 최소화할 수 있다.
평가 장치는 단계(430)에서 산출한 심박수 통계량을 이용하여 사용자의 최대 산소 섭취량, 환기 역치, 젖산 역치, 최대 심박수 중 적어도 하나를 추정할 수 있다(440). 평가 장치는 예를 들어, 심박수 통계량을 선형 추정 회귀식에 대입하여 사용자의 최대 산소 섭취량, 젖산 역치, 환기 역치, 최대 심박수 등의 대사 지표를 추정할 수 있다.
평가 장치는 심박수 통계량을 추정 회귀식 1(예를 들어, Y = α× X + β)에 대입하여 최대 산소 섭취량, 젖산 역치, 환기 역치 또는 최대 심박수 등 사용자의 대사 지표를 추정할 수 있다. 이때, 추정 회귀식 1에서 X에 대입되는 값을 심박수 통계량에 대응되는 심박수(HR)의 값일 수 있다.
추정 회귀식에서 심박수 통계량(X)으로는 왜도, 첨도 및 분위수 이외에도 최빈도(mode) 값 등이 이용될 수 있다. 이때, 추정 회귀식의 계수(α,β)는 추정하고자 하는 대사 지표(Y)와 심박수 통계량(X)에 따라 달리 결정될 수 있다. 예를 들어, 추정하고자 하는 대사 지표(Y)가 최대 산소 섭취량인 경우와 추정하고자 하는 대사 지표(Y)가 최대 심박수인 경우에 추정 회귀식 1의 계수(α,β)는 각각 달라질 수 있다.
평가 장치는 단계(440)에서 추정된 결과, 다시 말해 추정된 사용자의 대사 지표를 기초로, 사용자의 운동 능력을 평가할 수 있다(450). 평가 장치는 예를 들어, 추정된 사용자의 최대 산소 섭취량이 일정 기준보다 높은 경우, 사용자의 운동 능력이 높은 것으로 평가할 수 있다. 또한, 평가 장치는 추정된 사용자의 최대 심박수가 일정 기준보다 낮은 경우, 사용자의 운동 능력이 낮은 것으로 평가할 수 있다.
평가 장치는 미리 저장된 운동 프로그램들 중 단계(450)에서 평가된 사용자의 운동 능력에 맞는 운동 프로그램을 선택할 수 있다(460). 또한, 평가 장치는 선택된 운동 프로그램에서 사용자의 운동 능력에 맞는 레벨을 선택할 수 있다. 평가 장치는 선택된 운동 프로그램(선택된 레벨)을 사용자에게 제공할 수 있다.
평가 장치는 단계(460)에서 선택된 운동 프로그램에 따라 운동을 수행하는 사용자로부터 운동 수행 결과를 피드백 받을 수 있다(470).
평가 장치는 단계(470)에서 피드백 받는 정보를 이용하여 운동 프로그램을 조절할 수 있다(480). 평가 장치는 단계(470)에서 피드백 받는 정보를 기초로, 운동 프로그램을 변경하거나 운동의 레벨을 조절할 수 있다. 단계(480)에서 조절된 운동 프로그램 또는 운동 강도에 대한 정보는 단계(460)으로 전달되어 평가 장치가 운동 프로그램을 선택하는 데에 이용될 수 있다.
도 5는 다른 실시예에 따른 운동 능력을 평가하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 평가 장치는 사용자의 신체 정보를 수신할 수 있다(510). 이때, 사용자의 신체 정보는 사용자로부터 직접 입력받을 수도 있고, 미리 저장된 값일 수도 있다. 사용자의 신체 정보는 갱신될 수 있다. 사용자의 신체 정보는 예를 들어, 사용자의 성별, 나이, 신장, 체중, 복부지방률(WHR; waist-hip ratio), 및 체질량 지수(Body Mass Index; BMI) 등을 포함할 수 있다. 체질량 지수(BMI)는 체중(kg)을 키의 제곱(㎡)으로 나눈 값에 의해 구할 수 있다.
평가 장치는 운동 부하가 증가하는 운동의 수행 중에 사용자로부터 감지된 심박수를 측정할 수 있다(520).
평가 장치는 단계(520)에서 측정된 심박수를 기초로 심박수 분포도를 생성할 수 있다(530).
평가 장치는 심박수 분포도로부터 심박수 통계량을 산출한다(540).
평가 장치는 단계(540)에서 산출한 심박수 통계량 및 단계(510)에서 수신한 사용자의 신체 정보를 이용하여 사용자의 최대 산소 섭취량, 환기 역치, 젖산 역치, 최대 심박수 중 적어도 하나를 추정할 수 있다(550).
평가 장치는 예를 들어, 심박수 통계량(X1: 심박수의 첨도)와 사용자의 신체 정보(X2: 체질량 지수)를 추정 회귀식 2(예를 들어, Y = α1 ×X1 + α2 ×X2 + β)에 대입하여 사용자의 최대 산소 섭취량, 젖산 역치, 환기 역치 또는 최대 심박수를 추정할 수 있다. 추정 회귀식 1에서와 마찬가지로, 추정 회귀식 2의 계수(α1, α2, β)는 추정하고자 하는 대사 지표(Y)와 사용하는 심박수 통계량(X1) 및 사용자의 신체 정보(X2)에 따라 각각 달리 결정될 수 있다.
또한, 평가 장치는 예를 들어, 심박수 통계량(X1: 심박수의 첨도)와 사용자의 신체 정보(X2: 나이, X3: 체질량 지수)를 추정 회귀식 3(예를 들어, Y = α1×X1 + α2×X2 + α3×X3 + β)에 대입하여 사용자의 대사 지표를 추정할 수 있다. 추정 회귀식 3의 계수(α1, α2, α3, β)는 추정하고자 하는 대사 지표(Y)와 사용하는 파라미터(즉, 심박수 통계량(X1) 및 사용자의 신체 정보(X2, X3))에 따라 달리 결정될 수 있다.
평가 장치는 단계(550)에서 추정된 결과를 기초로, 사용자의 운동 능력을 평가할 수 있다(560).
평가 장치는 단계(560)에서 평가된 사용자의 운동 능력을 기초로, 사용자의 대사 질환 위험성을 예측할 수 있다(570). 단계(570)에서, 평가 장치는 사용자의 운동 능력을 기초로, 사용자의 건강 점수를 산출하고, 사용자의 건강 점수에 따른 사망 위험률을 추정할 수 있다.
평가 장치는 대상 질환 위험성을 사용자에게 경고할 수 있다(580). 평가 장치는 예를 들어, "당신은 현재 대사 증후군의 위험이 있습니다."와 같은 문구를 화면에 표시하거나 음성으로 경고할 수 있다.
평가 장치는 사용자에게, 사용자의 대사 질환 위험성을 줄이기 위한 생활 습관 처방을 제공할 수 있다(590). 이때, 생활 습관 처방은 예를 들어, 운동, 영양 처방 등을 포함하는 의미로 이해될 수 있다.
이 밖에도, 평가 장치는 단계(560)에서 평가된 사용자의 운동 능력을 기초로, 사용자의 운동 능력과 사용자의 신체 정보에 따른 성별, 연령별 표준 운동 능력을 비교하여 사용자의 체력 수준에 맞는 운동 정보를 제공할 수도 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 운동 능력을 평가하는 장치의 블록도이다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 평가 장치(600)는 측정부(610), 프로세서(620), 메모리(630), 및 수신부(640)를 포함한다. 평가 장치(600)는 경고부(660), 및 제공부(670)를 더 포함할 수 있다.
측정부(610), 프로세서(620), 메모리(630), 수신부(640), 경고부(660), 및 제공부(670)는 버스(650)를 통하여 서로 통신할 수 있다.
측정부(610)는 사용자로부터 감지된 심박수를 측정한다. 측정부(610)는 운동 부하가 증가하는 운동의 수행 중에 사용자로부터 감지된 심박수를 측정할 수 있다.
프로세서(620)는 측정부(610)에서 측정된 심박수에 기초하여 생성된 심박수 분포도로부터 심박수 통계량을 산출하고, 심박수 통계량을 이용하여 사용자의 운동 능력을 평가한다. 프로세서(620)는 심박수 분포도로부터 심박수의 왜도, 첨도, 및 분위수 중 적어도 하나를 산출할 수 있다.
프로세서(620)는 심박수 통계량을 추정 회귀식에 적용하여 사용자의 최대 산소 섭취량, 환기 역치, 젖산 역치, 최대 심박수 중 적어도 하나를 추정할 수 있다. 프로세서(620)는 추정된 결과를 기초로, 사용자의 운동 능력을 평가할 수 있다.
메모리(630)는 측정부(610)로부터 수신한 심박수, 프로세서(620)로부터 수신한 심박수 분포도 및 심박수 통계량 중 적어도 하나를 저장할 수 있다.
수신부(640)는 사용자로부터 사용자의 신체 정보를 수신할 수 있다.
프로세서(620)는 심박수 통계량 및 사용자의 신체 정보를 이용하여 사용자의 운동 능력을 평가할 수 있다.
경고부(660)는 프로세서(620)에서 평가된 사용자의 운동 능력을 기초로, 사용자의 대사 질환 위험성을 예측하고, 대상 질환 위험성을 사용자에게 경고할 수 있다. 경고부(660)는 예를 들어, 사용자의 운동 능력을 기초로, 사용자의 건강 점수를 산출하고, 사용자의 건강 점수를 기초로 대사 질환으로 사망 위험률을 추정하여 사용자에게 경고할 수 있다.
제공부(670)는 사용자에게, 사용자의 대사 질환 위험성을 줄이기 위한 생활 습관 처방을 제공할 수 있다. 생활 습관 처방은 예를 들어, 생활 습관에 대한 조언과 함께 운동 처방, 및 식단 등을 포함하는 영양 처방을 포함하는 의미로 이해될 수 있다.
이 밖에도, 프로세서(620)는 도 1 내지 도 5를 통하여 전술한 적어도 하나의 방법을 수행할 수 있다. 프로세서(620)는 프로그램을 실행하고, 평가 장치(600)를 제어할 수 있다. 프로세서(620)에 의하여 실행되는 프로그램 코드는 메모리(630)에 저장될 수 있다. 평가 장치(600)는 입출력 장치(도면 미 표시)를 통하여 외부 장치(예를 들어, 퍼스널 컴퓨터 또는 네트워크)에 연결되고, 데이터를 교환할 수 있다.
도 1 내지 도 6을 통하여 전술한 적어도 하나의 방법은 테블릿, 스마트 폰, 또는 웨어러블 디바이스 내의 프로세서에서 동작하는 앱 형태로도 구현되거나, 칩 형태로 구현되어 스마트 폰, 또는 웨어러블 디바이스 내에 내장될 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate 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 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 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 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 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.
600: 평가 장치
610: 측정부
620: 프로세서
630: 메모리
640: 수신부
650: 버스
660: 경고부
670: 제공부

Claims (20)

  1. 사용자로부터 측정된 심박수에 기초하여 심박수 분포도를 생성하는 단계;
    상기 심박수 분포도로부터 심박수 통계량(heart rate statistics)을 산출하는 단계; 및
    상기 심박수 통계량을 이용하여 상기 사용자의 운동 능력을 평가하는 단계
    를 포함하는, 운동 능력을 평가하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 심박수 통계량을 산출하는 단계는
    상기 심박수 분포도로부터 상기 심박수의 왜도(skewness), 첨도(kurtosis), 및 분위수(quantiles) 중 적어도 하나를 산출하는 단계
    를 포함하는, 운동 능력을 평가하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 사용자의 운동 능력을 평가하는 단계는
    상기 심박수 통계량을 이용하여 상기 사용자의 최대 산소 섭취량, 환기 역치, 젖산 역치, 최대 심박수 중 적어도 하나를 추정하는 단계; 및
    상기 추정된 결과를 기초로, 상기 사용자의 운동 능력을 평가하는 단계
    를 포함하는, 운동 능력을 평가하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 추정하는 단계는
    상기 심박수 통계량을 추정 회귀식에 적용하여 상기 사용자의 최대 산소 섭취량, 환기 역치, 젖산 역치, 최대 심박수 중 적어도 하나를 추정하는 단계
    를 포함하는, 운동 능력을 평가하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 사용자의 신체 정보를 수신하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 사용자의 운동 능력을 평가하는 단계는
    상기 심박수 통계량 및 상기 사용자의 신체 정보를 이용하여 상기 사용자의 운동 능력을 평가하는 단계
    를 포함하는, 운동 능력을 평가하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 사용자의 신체 정보는
    상기 사용자의 성별, 나이, 신장, 체중, 복부 지방률(WHR; waist-hip ratio), 및 체질량 지수(BMI) 중 적어도 하나를 포함하는, 운동 능력을 평가하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 심박수를 측정하는 단계
    를 더 포함하는, 운동 능력을 평가하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 심박수를 측정하는 단계는
    운동 부하가 증가하는 운동의 수행 중에 상기 사용자로부터 감지된 심박수를 측정하는 단계
    를 포함하는, 운동 능력을 평가하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    미리 저장된 운동 프로그램들 중 상기 사용자의 운동 능력에 맞는 운동 프로그램을 선택하는 단계;
    상기 선택된 운동 프로그램에 따라 운동을 수행하는 상기 사용자로부터 운동 수행 결과를 피드백 받는 단계; 및
    상기 피드백 받는 정보를 이용하여 상기 운동 프로그램을 조절하는 단계
    를 더 포함하는, 운동 능력을 평가하는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 사용자의 운동 능력과 상기 사용자의 신체 정보에 따른 표준 운동 능력을 비교하는 단계; 및
    상기 비교 결과를 기초로, 상기 사용자의 체력 수준에 맞는 운동 정보를 제공하는 단계
    를 더 포함하는, 운동 능력을 평가하는 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 사용자의 운동 능력을 기초로, 상기 사용자의 대사 질환 위험성을 예측하는 단계; 및
    상기 대상 질환 위험성을 상기 사용자에게 경고하는 단계
    를 더 포함하는, 운동 능력을 평가하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 사용자의 대사 질환 위험성을 예측하는 단계는
    상기 사용자의 운동 능력을 기초로, 상기 사용자의 건강 점수를 산출하는 단계; 및
    상기 사용자의 건강 점수에 따른 사망 위험률을 추정하는 단계
    를 포함하는, 운동 능력을 평가하는 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 사용자의 대사 질환 위험성을 줄이기 위한 생활 습관 처방을 제공하는 단계
    를 더 포함하는, 운동 능력을 평가하는 방법.
  14. 하드웨어와 결합되어 제1항 내지 제13항 중에서 어느 하나의 항의 방법을 실행시키기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
  15. 사용자로부터 감지된 심박수를 측정하는 측정부; 및
    상기 측정된 심박수에 기초하여 생성된 심박수 분포도로부터 심박수 통계량을 산출하고, 상기 심박수 통계량을 이용하여 상기 사용자의 운동 능력을 평가하는 프로세서
    를 포함하는, 운동 능력을 평가하는 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 심박수, 상기 심박수 분포도 및 상기 심박수 통계량 중 적어도 하나를 저장하는 메모리
    를 더 포함하는, 운동 능력을 평가하는 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 심박수 분포도로부터 상기 심박수의 왜도, 첨도, 및 분위수 중 적어도 하나를 산출하는, 운동 능력을 평가하는 장치.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 심박수 통계량을 추정 회귀식에 적용하여 상기 사용자의 최대 산소 섭취량, 환기 역치, 젖산 역치, 최대 심박수 중 적어도 하나를 추정하고, 상기 추정된 결과를 기초로, 상기 사용자의 운동 능력을 평가하는, 운동 능력을 평가하는 장치.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 사용자의 신체 정보를 수신하는 수신부
    를 더 포함하고,
    상기 프로세서는
    상기 심박수 통계량 및 상기 사용자의 신체 정보를 이용하여 상기 사용자의 운동 능력을 평가하는, 운동 능력을 평가하는 장치.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 측정부는
    운동 부하가 증가하는 운동의 수행 중에 상기 사용자로부터 감지된 심박수를 측정하는, 운동 능력을 평가하는 장치.
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