KR20210029063A - 인체생리신호를 활용한 자가 운동모니터링 방법 및 이에 사용되는 의류 - Google Patents

인체생리신호를 활용한 자가 운동모니터링 방법 및 이에 사용되는 의류 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인체생리신호를 활용한 자가 운동모니터링 방법에 있어서, 운동기구별 관여 근육에 대한 개인정보 수집단계; 운동목표근육에 대한 운동강도 추정단계; 상기 추정된 운동강도 영역에서 개인별 운동수치와 기준데이터와 비교하여 운동자세의 적절성을 평가하는 단계; 관여근육별 지속시간에 대한 %RCV>Y를 통해 적절운동시간 추정단계(여기서 Y는 100이상의 정수임); 각 운동상태별 디스플레이단계를 포함하는 인체생리신호를 활용한 자가 운동모니터링 방법을 제공한다.

Description

인체생리신호를 활용한 자가 운동모니터링 방법 및 이에 사용되는 의류{Self-monitoring system using physiological signals of human body and clothing used therein}
본 발명은 인체생리신호를 활용한 자가 운동모니터링 방법 및 이에 사용되는 의류에 관한 것으로 운동기구에 적절히 사용될 신체부위의 생리신호를 분석하여 운동의 적정성을 판단 및 수정할 수 있는 인체생리신호를 활용한 자가 운동모니터링 방법 및 이에 사용되는 의류에 관한 것이다.
헬스장에서 운동을 할 때 경험하게 되는 가장 큰 문제는 기구들에 붙어있는 운동 방법 그림을 보며 동작을 따라하더라도 실제로 운동을 제대로 하고 있는지에 대해서는 확신할 수가 없다는 것이다. 이러한 문제가 발생하는 이유는 헬스장에서 머신을 이용한 근력운동에서 중요한 것은 단지 똑같은 자세를 취하는 것이 아닌, 목표하는 근육을 실제로 사용해서 운동을 해야 하는 것이기 때문이다. 목표하지 않은 근육을 사용하는 등 적절하지 않은 운동방법 및 기구의 사용은 기대하는 운동효과를 발생시키지 못하고 자칫 부상을 야기할 수 있다. 비숙련자들은 트레이너로부터 도움을 받기 위해 1:1 퍼스널 트레이닝(Personal Training, PT)으로 코칭을 받기도 하지만, 이러한 서비스는 사용자에게 큰 비용 부담하게 하며, 트레이너가 있을 때에만 코칭을 받을 수 있다는 한계가 있다.
운동 중 목표한 근육을 사용하는 것, 즉 대상근육의 사용은 특히 고립운동(Isolation exercises) 시 강조된다. 고립운동은 근력저항운동 방법의 일종이며 전신의 다양한 근육을 모두 활용하는 복합관절운동(compound exercises)과 대비되는 운동으로, 한 개 또는 최소한의 근육만을 사용하는 것을 목표로 한다. 예컨대, 덤벨을 양 손에 쥐고 양 팔을 벌려 어깨높이까지 올리는 운동인 래터럴 레이즈(lateral raise)는 고립운동의 대표적인 예로 본래 어깨에 위치한 삼각근을 단련하는 운동이나, 비숙련자의 경우 삼각근이 아닌 팔과 승모근의 힘만으로 덤벨의 무게를 지탱하는 경우가 빈번하다. 이와 비슷하게 가슴보다 넓게 바를 쥔 뒤에 가슴 위로 내리는 운동인 랫 풀 다운(lat pull down) 운동은 주로 등에 넓게 위치한 광배근을 단련하는 운동이나 비숙련자의 경우 광배근이 아닌 팔과 어깨의 힘을 사용한다. 이에 스스로 웨이트 트레이닝 중 대상근육의 사용을 점검하고 잘못된 운동자세를 교정할 수 있는 시스템이 있다면 비숙련자에게 큰 도움이 될 것이다.
근전도, 심전도 등 인체에서 발생시키는 다양한 생리신호들은 인체의 움직임에 대한 정보를 제공한다. 과거에는 이러한 생리신호의 측정이 별도의 장비를 이용하여 측정 가능한 것이었지만, 최근 스마트 웨어러블 기술의 발전으로 단지 인체에 착용하는 의복 형태의 장비에서 획득하는 기술이 구현되고 있다. 의복에 내장된 다양한 전기신호를 추출함으로써 심장 및 근육의 활동을 모니터링하고 흉부의 용적변화를 측정함으로써 호흡 수 등 호흡정보를 획득하는 것이 가능하다. 하지만 근전도를 활용할 때에는 운동종류 및 운동 단계에 따라 사용되는 근육과 각 근육의 활성도가 상이하므로 단지 인체신호만을 획득하는 것으로는 올바른 운동방법으로 운동을 수행했는지 평가하기 어렵다. 이에 생리신호를 측정하는 스마트 웨어와 운동기구의 연동 환경을 구현하고 실시간 운동정보와 실시간 생리정보를 함께 분석함으로써 각 운동종류와 상태에 따라서 근육 및 호흡 등의 사용과 조절을 스스로 점검할 수 있는 시스템이 요청되었다.
대한민국 공개특허 제2013-0034896호는 근전도 피드백 기반의 능동형 상지 재활 훈련 시스템에 관한 것으로 상완의 이두근으로부터 근전도를 검출하는 근전도 검출부; 상기 검출된 근전도 신호(x)를 이용하되, a는 0.8 내지 1.2의 실수이며, b는 0.4 내지 1.2의 실수로 하여, 모터 토르크(y)를 y=axb 에 의해 구하여 모터 제어신호를 생성하는 제어부; 상기 제어부의 모터 제어신호에 의해 구동되며, 상완을 거치하는 상완 외골격부와 하완을 거치하는 하완 외골격부의 사이에 힌지 결합된 부분에 장착되어, 팔꿈치 관절의 굽힘/폄 운동이 가능하도록 이루어진 모터를 포함하는 근전도 피드백 기반의 능동형 상지 재활 훈련 시스템이 제안되었다.
또 대한민국 공개특허2015-0131554호에서는 관절 운동을 하는 경우의 근전도 신호 및 관절 운동학 정보에 기초하여, 다중 선형 모델의 관절 운동학 파라미터 추정기를 생성하는 단계; 실시간으로 근전도 신호를 측정하는 단계; 및 상기 실시간으로 측정된 근전도 신호를 상기 관절 운동학 파라미터 추정기에 적용하여 관절 운동학 정보를 추정하는 단계를 포함하고, 상기 다중 선형 모델의 관절 운동학 파라미터 추정기를 생성하는 단계는, 관절을 움직이면서, 해당 관절의 운동과 관련된 근육에 부착된 근전도 센서로부터 측정하는 근전도의 포락선 신호 및 모션캡쳐 센서를 사용하여 측정하는 관절 운동학 정보를 동시에 측정하는 단계; 상기 근전도 신호를 입력으로 설정하고, 각 운동 모드에서 기록된 관절 운동학 정보를 출력으로 설정한 다중 선형 모델을 구성하는 단계; 및 상기 다중 선형 모델의 가중치를 계산하는 단계를 포함하는, 신체 관절 운동학 정보 추출 방법이 제안되었다.
상기 제안들은 근전도와 같은 생체정보를 이용한 운동정보를 분석 제어한다는 측면에서는 새로운 제안이기는 하나 서로 다른 운동기구에서 사용되는 근육이 1 이상인 점에서 어떤 근육의 사용이 사용되었을 때 적절한 운동인지 판단하는 기준이 제시되지 못한 문제가 있다.
상기와 같은 문제점을 극복하기 위하여 본 발명은 운동종류 및 운동 단계에 따라 사용되는 근육과 각 근육의 활성도가 상이함을 반영하여 모니터링할 수 있는 인체생리신호 활용한 자가 운동모니터링 시스템을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 운동종류 등의 상이점에서 적용될 수 있는 자가 운동모니터링에 대한 새로운 알고리즘이 반영된 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명은 인체생리신호를 활용한 자가 운동모니터링 방법에 있어서, 운동기구별 관여 근육에 대한 개인정보 수집단계; 운동목표근육에 대한 운동강도 추정단계; 상기 추정된 운동강도 영역에서 개인별 운동수치와 기준데이터와 비교하여 운동자세의 적절성을 평가하는 단계; 관여근육별 지속시간에 대한 %RCV>Y를 통해 적절운동시간 추정단계(여기서 Y는 100이상의 정수임); 각 운동상태별 디스플레이단계를 포함하는 인체생리신호를 활용한 자가 운동모니터링 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 운동강도 추정에 있어서 1회 동작 중 피크 값 RVC대비 비율(%RVC)와 1회 동작 중 피크(peak)값의 근육별 비중에서 목표근육 값이 타 근육에 비해 가장 높은 영역에서 결정되는 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 기준데이터에 있어서 정상 운동상태의 생체정보와 의도적 잘못된 운동상태의 생체정보에 관한 데이터인 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 개인별 운동수치가 관여 근육들의 %RVC와 근육비중인 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 기준데이터와 개인별% RVC와 근육비중 편차가 N%일 때, 상기 N%는 목표근육의 기준데이터와 편차로 최초 결정될 수 있고 이러한 편차가 목표근육 및 관여근육의 비율에 대한 편차와 동일 또는 수렴해가면 적합, 이와 반대의 경향을 나타내면 비적합자세로 판단할 수 있는 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 개인정보 수집단계가 관여근육이 삼각근의 경우 좌우로 양 팔을 어깨와 수평하게 올렸다가 내리기; 또는 승모근의 경우, 양 어깨를 최대한 위로 올렸다가 내리기; 또는 이두근의 경우 윗팔을 어깨와 수평하게 올린 자세에서 팔꿈치를 최대한 접은 자세에서 이두근에 힘을 주기 또는 광배근의 경우 어깨를 활짝 편 상태에서 팔꿈치를 최대한 접은 뒤 윗팔이 어깨와 평행이되는 자세에서 시작해서 윗팔을 등뒤로 보내기로 과정에서 획득되는 생체정보로 수집되는 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 근전도를 측정하기 위한 의류로서, 전극이 형성되되 승모근의 경우 뒷목에서 어깨로 이어져 내려오는 위치에 측정점을 위치시키고, 상완이두근의 경우 아래팔을 굽혔을 때 윗팔 안쪽에서 가장 볼록 튀어나온 지점에 측정점을 위치시키며, 광배근의 경우 척추선과 인체의 측면선의 중간이 되는 지점에서 날개뼈의 도드라진 부분으로부터 아랫방향으로 약 4cm 가량 떨어진 지점에 측정점을 위치시키고, 측면 삼각근의 경우 어깨 봉우리 끝과 삼각근결절의 중간지점 측정점을 위치시키고, 대흉근의 경우 쇄골 아래 4개 손가락 너비가량 아래부분에 배치되어 전방 겨드랑이 경계의 중간에 측정점을 위치시키고, 대둔근의 경우 대퇴골 대전자(greater trochanter)와 천골(sacrum)을 가상으로 연결했을 때 중간이 되는 지점에 측정점을 위치시킬 수 있으며, 대퇴직근의 경우 넓적다리 전면부의 중간부분에 위치되며 대퇴이두근은 넓적다리 뒷면의 중간정도 위치에서 살짝 1시방향으로 기울어진 형태로 전극이 부착되며, 외측광근은 무릎뼈 위에서 대퇴 외측으로 손가락 5개 정도의 너비만큼 벗어난 지점에서 측정위치가 부착된 전극으로 이루어진 군에서 1이상 전극들이 형성된 근전도 측정용 의류를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 전극은 2이상 형성된 의류를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 각 전극에서 측정된 전기신호를 전달하기 위한 회로가 구현될 때 인체 움직임에 영향을 주지 않기 위해 인체구조의 비신장라인을 통해 도선패턴이 형성된 의류를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 의한 인체생리신호를 활용한 자가 운동모니터링 방법 및 이에 사용되는 의류는 해당 근력운동으로 인해 기대되는 운동효과를 발생시키기 위해 적절한 운동자세와 운동량을 개인별 ??춤형으로 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 일실시예에 의한 인체생리신호를 활용한 자가 운동모니터링 방법 및 이에 사용되는 의류는 잘못된 근력운동으로 인한 허리 등 주요 인체 부위의 부상이나 의도치 않은 근육의 발달 등을 예방하여 보다 건강하고 지속가능한 운동을 수행할 수 있도록 돕는 효과가 있다.
또한 본 발명의 일실시예에 의한 인체생리신호를 활용한 자가 운동모니터링 방법 및 이에 사용되는 의류는 1:1 퍼스널 트레이닝을 꺼리거나 이러한 프로그램의 사용이 가능하지 않은 상태에서 시간의 구애 없이 스스로의 운동을 점검하고 잘못된 운동을 지속하는 것을 제지할 수 있다.
또한 본 발명의 일실시예에 의한 인체생리신호를 활용한 자가 운동모니터링 방법 및 이에 사용되는 의류는 홈트레이닝 상황에서 활용될 수 있다. 아울러 근육의 활성도 등이 육안으로 직접 실시간 확인하기 어려운 정보임을 고려할 때 이러한 시스템이 1:1 퍼스널 트레이닝 시에도 보다 정확한 운동 상태 점검을 위해 활용될 수 있다.
또한 본 발명의 일실시예에 의한 인체생리신호를 활용한 자가 운동모니터링 방법 및 이에 사용되는 의류는 아울러 근육의 활성도 등이 육안으로 직접 실시간 확인하기 어려운 정보임을 고려할 때 이러한 시스템이 1:1 퍼스널 트레이닝 시에도 보다 정확한 운동 상태 점검을 위해 활용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 시스템 요약도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 근전도 측정 위치를 나타낸 개념도.
도 3 및 4는 근육 종류 및 위치 개념도.
도 5 및 6은 본 발명의 일실시예에 의한 Force distribution을 통한 운동자세 적합성 판별 개념도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 랫 풀 다운의 운동강도 별 1회 동작 중 피크값 RVC대비 비율(%RVC)을 나타낸 그래프.
도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 랫 풀 다운의 운동강도 별 1회 동작 중 피크값의 근육별 비중(ratio)을 나타낸 그래프.
도 9은 본 발명의 일실시예에 의한 레터럴레이즈의 운동강도 별 1회 동작 중 피크값 RVC대비 비율(%RVC) 및 운동강도 별 1회 동작 중 피크값의 근육별 비중(ratio)을 나타낸 그래프.
도 10은 본 발명의 일실시예에 의한 랫 풀 다운의 운동강도별 %RVC>100 지속 시간을 나타낸 그래프.
도 11은 본 발명의 일실시예에 의한 랫 풀 다운의 운동강도별 %RVC>200 지속 시간을 나타낸 그래프.
도 12는 본 발명의 일실시예에 의한 분석 알고리즘 개념도
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 약, 실질적으로 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본 발명은 다양한 인체생리신호(심전도, 근전도, 호흡 정보 등)를 수집하는 스마트웨어를 통해 2개 이상의 근육의 사용을 측정하고 그 결과를 이용하여 스스로 운동 상태를 점검하고 교정하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인체생리신호를 획득하는 스마트 웨어에서 해당 근력운동기구에서 목표하는 대상근육이 활용되는지를 평가하고, 이를 바탕으로 대상근육의 활성도가 목표수준에 도달하였는지, 대상근육이 아닌 근육이 활성화되었는지, 운동 강도는 적절하였는지에 따라 사용자 맞춤 운동방법 개선 방법을 코칭하거나 운동부하를 증감하는 피드백을 제공하는 등의 자동화된 자가 운동점검 운용 방법에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위해, 실시간 변동되는 운동기구의 상태와 운동부하에 따른 각 단계별 요구되는 활성화 근육의 부위 데이터와 실시간 사용자의 인체생리데이터를 비교하여 각 운동기구별 특정되는 대상근육(목표근육)과 비대상근육에 대해 대상근육의 목표 근활성도와 해당 근육의 실제 근활성도의 차이를 산출하여 잘못된 근육의 사용을 확인하고 대상근육을 목표치만큼 사용할 수 있도록 유도하는 피드백을 생성하고, 운동기구 혹은 모바일 어플리케이션에 내장된 소프트웨어를 활용한 시각적 디스플레이를 통해 사용자가 실시간으로 확인할 있는 시스템을 제안한다. 내장된 소프트웨어에는 각 고립운동 별 활성화되어야하는 근육과 활성화되지 않아야하는 근육, 운동부하별 각 근육의 근활성화도 기준에 대한 데이터베이스가 내장되어 있으며, 실시간 측정된 근전도를 바탕으로 운동상태에 대한 판단과 피드백을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 시스템 요약도로서 사용자의 의복으로서 생체정보를 측정하는 인체부위별 개별적으로 형성된 생체정보 신호 측정부와 상기 측정된 신호를 유무선에 의해 송신하는 통신부, 상기 측정된 신호를 데이터화하여 연산처리하는 데이터 처리부, 상기 처리된 테이터를 표시하는 사용자 디바이스로 구성될 수 있다.
상기 생체정보를 측정함에 있어 측정될 수 있는 생체정보는 근전도, 호흡, 심박수 등 다양하게 존재할 수 있으며, 본 명세서에서는 근전도를 예로서 설명한다.
본 발명에서 운동 상태 모니터링을 위해 자주 측정이 되는 근육은 주로 표면에 위치한 크기가 비교적 큰 근육들일 수 있으며, 각 근육의 위치, 명칭, 근전도 측정 위치는 비제한적인 예로서 도 2에 도시된 바와 같다. 근전도를 모니터링하기 위해 해당 위치에 전도성 소재를 활용한 전극이 약 1~2cm 간격을 두고 쌍으로 나란히 위치할 수 있다.
보다 상세히 비제한적인 예로서 설명하면 승모근의 경우 뒷목에서 어깨로 이어져 내려오는 위치에 측정점을 위치시키며, 상완이두근의 경우 아래팔을 굽혔을 때 윗팔 안쪽에서 가장 볼록 튀어나온 지점에 측정점을 위치시킬 수 있다. 일반적으로 위팔 중간에 상응한다. 광배근의 경우 척추선과 인체의 측면선의 중간이 되는 지점에서 날개뼈의 도드라진 부분으로부터 아랫방향으로 약 4cm 가량 떨어진 지점에 측정점을 위치시킬 수 있다. 삼각근, 그 중에서도 측면 삼각근의 경우 어깨 봉우리 끝과 삼각근결절의 중간지점 측정점을 위치시킬 수 있다. 대흉근의 경우 쇄골 아래 4개 손가락 너비가량 아래부분에 배치되어 전방 겨드랑이 경계의 중간에 측정점을 위치시킬 수 있다.
하체에서 가장 많이 측정되는 근육 중 하나인 대둔근의 경우 대퇴골 대전자(greater trochanter)와 천골(sacrum)을 자연스럽게 가상으로 연결했을 때 중간이 되는 지점에 측정점을 위치시킬 수 있으며, 대퇴직근의 경우 일반적으로 넓적다리 전면부의 중간부분에 위치되며 대퇴이두근은 넓적다리 뒷면의 중간정도 위치에서 살짝 1시방향으로 기울어진 형태로 전극이 부착될 수 있다. 외측광근은 무릎뼈 위에서 대퇴 외측으로 손가락 5개 정도의 너비만큼 벗어난 지점에서 측정위치가 정해질 수 있다.
또한 본 발명은 의류상 각 전극에서 측정된 전기신호를 전달하기 위한 회로가 구현될 때 인체 움직임에 영향을 주지 않기 위해 인체구조의 비신장라인(Lines of Nonextension)을 통해 도선패턴을 형성할 수 있다.
본 발명에서 적정운동상태와 비적정운동상태에 대한 기준데이터는 숙련된 운동자에 의해 바람직한 운동상태의 생체정보와 의도적 잘못된 운동상태의 생체정보를 데이터화하여 기준화할 수 있다. 또 각 운동기구나 운동에서 목적하는 운동효과(예시적으로 삼각근을 활성화하기 위한 운동 등)가 제시되는 경우에는 목적하는 운동효과가 달성되는 지 여부에 따라 운동목적 근육이 설정될 수도 있다.
본 발명에서는 수신된 근전도 신호를 분석하여 운동자세의 적합성을 판별하기 위해 측정된 근전도 신호를 최대수의근수축(MVC, Maximum voluntary contraction) 또는 RVC(reference voluntary contraction)에 대한 상대수치(%MVC 또는 %RVC)로 변환할 수 있다(도 5, 6 참조). RVC의 경우 근육별 다음과 같은 동작을 활용할 수 있다.
삼각근의 경우 좌우로 양 팔을 어깨와 수평하게 올렸다가 내리기, 승모근의 경우, 양 어깨를 최대한 위로 올렸다가 내리기, 이두근의 경우 윗팔을 어깨와 수평하게 올린 자세에서 팔꿈치를 최대한 접은 자세에서 이두근에 힘을 주기, 광배근의 경우 어깨를 활짝 편 상태에서 팔꿈치를 최대한 접은 뒤 윗팔이 어깨와 평행이되는 자세에서 시작해서 윗팔을 등뒤로 보내면서 내리기를 할 수 있다. 최초 사용자마다 다른 운동능력에 대한 기준치를 상기 방식으로 측정할 수도 있다.(개인정보수집)
본 발명은 운동기구별 근활성도가 높은 근육을 도출 후, 사용자의 근전도 신호를 입력받아 %RVC를 평가하여 적정운동강도를 도출 및 1RM을 제시하고, %RVC의 지속시간을 평가하여 운동적정성을 모니터링할 수 있다. 이로서 운동기구 사용자의 개별적 근력과 자세특성을 반영하여 개인 맞춤형 적정 운동량과 운동 적정성을 제시 및 계속적 모니터링을 통해 최적은 운동효과를 제시할 수 있다.
여기서 RM(Repetition Maximum)은 1회 최대 수축을 통해 생성되는 힘이며 사용자가 최대로 들 수 있는 무게를 말하는데 정확한 동작으로 한 번 들어 올릴 수 있는 무게를 의미한다.
본 발명의 일실시예에 의한 시스템은 운동기구별 관여 근육에 대한 개인정보 수집단계, 운동목표근육에 대한 운동강도 추정단계; 상기 추정된 운동강도 영역에서 %RVC와 근육비중을 기준데이터와 비교하여 운동자세의 적절성을 평가하는 단계, 관여근육별 지속시간에 대한 %RCV>Y를 통해 적절운동시간 추정단계(여기서 Y는 100이상의 정수임), 각 운동상태별 디스플레이단계로 이루어질 수 있다.
보다 상세히 설명하면 상기 운동수행자의 개인정보 수집은 상기 삼각근 등의 기본적인 운동동작을 통해 각 개인별 운동능력 정보가 수집될 수 있다.
이후 각 운동기구나 운동동작의 개인별 적절성 및 운동강도를 평가할 수 있는데, 랫 풀 다운(lat pull down) 기구를 이용한 운동을 예로서 설명하기로 한다.
랫 풀 다운은 광배근을 주위적으로 발달시키는 운동이란 가정하에, 적절한 자세나 비적절한 자세에 따라 광배근, 이두근, 감각근, 승모근 등이 주위적으로 작용하게 된다.
운동목표근육에 대한 운동강도를 추정하는 것은 1회 동작 중 피크(peak) 값 RVC대비 비율(%RVC)와 1회 동작 중 피크(peak)값의 근육별 비중에서 목표근육 값이 타 근육에 비해 가장 높은 영역에서 결정될 수 있다. 도 7 및 8을 참조하면 목표근육인 광배근에 대하여 %RVC와 근육비중이 가장 높은 구간은 50% 1RM으로 측정되는데 이 경우 이 운동수행자의 적절한 운동강도는 1RM의 50%인 것으로 결정될 수 있다. 이 운동수행자가 1RM의 30%, 80% 강도에서는 오히려 삼각근의 결과가 더 크므로 부적절한 운동강도로 판단될 수 있다. 마찬가지로 다른 운동수행자는 자신의 운동능력에 따라 1RM의 30% 또는 80%일 수 있다.
이렇게 운동강도가 결정되면 해당 운동강도 영역에서 %RVC와 근육비중을 기준데이터와 비교하여 운동자세의 적절성을 평가할 수 있다. 여기서 기준데이터와 의 편차는 N%일 수 있는데, 이는 개별 운동수행자의 운동능력 편차가 매우 다양할 수 있고, 최초 운동자인지 숙련된 운동자인지에 따라서도 차이가 있을 수 있으므로 상기 기준데이터에서 각 근육별 %RVC와 근육비중에 수렴하거나 추세가 일치해가는지 여부에 따라 적절자세여부를 판단할 수 있다.
비제한적 예로서 상기 N%는 목표근육인 광배근의 기준데이터와 편차로 최초 결정될 수 있고 이러한 편차가 관여근육의 비율에 대한 편차와 동일 또는 수렴해가면 적합, 이와 반대의 경향을 나타내면 비적합자세로 판단될 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 일실시예에 의한 레터럴레이즈의 %RVC와 근육별 비중을 예시한 것인데, 레터럴레이즈는 주로 삼각근을 발달시키는 운동이라 알려져 있는데, 적절/비적절 자세에 따라 관여하는 근육은 삼각근과 승모근일 수 있다.
이 경우 목표근육인 목표근육인 삼각근에 대하여 %RVC와 근육비중이 가장 높은 구간은 50% 1RM으로 측정되는데 이 경우 이 운동수행자의 적절한 운동강도는 1RM의 50%인 것으로 결정될 수 있다. 이 운동수행자가 1RM의 80% 강도에서는 오히려 승모근의 결과가 더 크므로 부적절한 운동강도로 판단될 수 있다.
도 10 및 11은 %RVC>100 또는 200으로 설정하여 연속동작시 피크값 사이의 간격을 이용하여 1회 운동에 소요되는 시간을 나타낸 것인데, 개별 운동수행자의 운동 중 지속적인 근수축여부 및 근수축 지속시간을 통하여 적절한 운동시간을 제시할 수 있다. 예시로 %RVC>100조건에서 50% 1RM 영역에서 광배근의 피크간 시간은 약 2.1초인 경우 10회 반복시 약 21초의 운동시간을 제시할 수 있다.
결국 운동강도 별 1회 동작 중 피크값 RVC대비 비율(%RVC) 및 운동강도 별 1회 동작 중 피크값의 근육별 비중에 따라 운동강도가 추정되며, 기준데이터의 운동강도 별 1회 동작 중 피크값 RVC대비 비율(%RVC) 및 운동강도 별 1회 동작 중 피크값의 근육별 비중에 대한 개별 운동수행자의 비교를 통해 운동자세의 적절성이 판단되며, 운동강도별 %RVC>Y에 따라 운동 중 지속적인 근수축의 여부 및 근수축 지속시간과 그 적절성이 평가될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

Claims (9)

  1. 인체생리신호를 활용한 자가 운동모니터링 방법에 있어서,
    운동기구별 관여 근육에 대한 개인정보 수집단계;
    운동목표근육에 대한 운동강도 추정단계;
    상기 추정된 운동강도 영역에서 개인별 운동수치와 기준데이터와 비교하여 운동자세의 적절성을 평가하는 단계;
    관여근육별 지속시간에 대한 %RCV>Y를 통해 적절운동시간 추정단계(여기서 Y는 100이상의 정수임)
    각 운동상태별 디스플레이단계를 포함하는 인체생리신호를 활용한 자가 운동모니터링 방법
  2. 제1항에 있어서,
    상기 운동강도 추정은 1회 동작 중 피크 값 RVC대비 비율(%RVC)와 1회 동작 중 피크(peak)값의 근육별 비중에서 목표근육 값이 타 근육에 비해 가장 높은 영역에서 결정되는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기준데이터는 정상 운동상태의 생체정보와 의도적 잘못된 운동상태의 생체정보에 관한 데이터인 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 개인별 운동수치는 관여 근육들의 %RVC와 근육비중인 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    기준데이터와 개인별% RVC와 근육비중 편차가 N%일 때,
    상기 N%는 목표근육의 기준데이터와 편차로 최초 결정될 수 있고 이러한 편차가 목표근육 및 관여근육의 비율에 대한 편차와 동일 또는 수렴해가면 적합, 이와 반대의 경향을 나타내면 비적합자세로 판단할 수 있는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 개인정보 수집단계는 관여근육이 삼각근의 경우 좌우로 양 팔을 어깨와 수평하게 올렸다가 내리기; 또는 승모근의 경우, 양 어깨를 최대한 위로 올렸다가 내리기; 또는 이두근의 경우 윗팔을 어깨와 수평하게 올린 자세에서 팔꿈치를 최대한 접은 자세에서 이두근에 힘을 주기 또는 광배근의 경우 어깨를 활짝 편 상태에서 팔꿈치를 최대한 접은 뒤 윗팔이 어깨와 평행이되는 자세에서 시작해서 윗팔을 등뒤로 보내기로 과정에서 획득되는 생체정보로 수집되는 방법.
  7. 근전도를 측정하기 위한 의류로서, 전극이 형성되되
    승모근의 경우 뒷목에서 어깨로 이어져 내려오는 위치에 측정점을 위치시키고,
    상완이두근의 경우 아래팔을 굽혔을 때 윗팔 안쪽에서 가장 볼록 튀어나온 지점에 측정점을 위치시키며,
    광배근의 경우 척추선과 인체의 측면선의 중간이 되는 지점에서 날개뼈의 도드라진 부분으로부터 아랫방향으로 약 4cm 가량 떨어진 지점에 측정점을 위치시키고,
    측면 삼각근의 경우 어깨 봉우리 끝과 삼각근결절의 중간지점 측정점을 위치시키고,
    대흉근의 경우 쇄골 아래 4개 손가락 너비가량 아래부분에 배치되어 전방 겨드랑이 경계의 중간에 측정점을 위치시키고,
    대둔근의 경우 대퇴골 대전자(greater trochanter)와 천골(sacrum)을 가상으로 연결했을 때 중간이 되는 지점에 측정점을 위치시킬 수 있으며,
    대퇴직근의 경우 넓적다리 전면부의 중간부분에 위치되며 대퇴이두근은 넓적다리 뒷면의 중간정도 위치에서 살짝 1시방향으로 기울어진 형태로 전극이 부착되며,
    외측광근은 무릎뼈 위에서 대퇴 외측으로 손가락 5개 정도의 너비만큼 벗어난 지점에서 측정위치가 부착된 전극으로 이루어진 군에서 1이상 전극들이 형성된 근전도 측정용 의류.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전극은 2이상 형성된 의류.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 각 전극에서 측정된 전기신호를 전달하기 위한 회로가 구현될 때 인체 움직임에 영향을 주지 않기 위해 인체구조의 비신장라인을 통해 도선패턴이 형성된 의류.



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