KR101379666B1 - 유산소 운동기구 운동부하의 설정 및 설정된 운동부하에 따라 운동하는 운동자의 에너지 소모량 측정 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
유산소 운동 기구를 이용하여 운동하는 운동자가 자신이 선택한 운동 프로그램에서 설정된 운동부하를 유지할 수 있도록 자동으로 유산소 운동기구의 운동부하를 설정하여 운동자에게 제공할 수 있으며, 설정된 운동부하에 따른 운동자의 에너지 소모량을 연산할 수 있는 유산소 운동기구 운동부하의 설정 및 설정된 운동부하에 따라 운동하는 운동자의 에너지 소모량 측정 장치 및 방법이 개시된다. 상기 유산소 운동기구 운동부하의 설정 및 그에 따라 운동하는 운동자의 에너지 소모량 측정 장치는, 운동자의 연령, 성별, 체중 및 신장을 포함하는 신체정보를 입력 받고, 운동에 의한 목표 심박수를 설정하는 설정부; 상기 운동자의 심박수를 검출하는 심박수 센서; 상기 심박수 센서에서 검출된 심박수와, 상기 운동자의 신체정보 및 목표 심박수를 이용하여, 상기 목표 심박수를 달성하기 위한 유산소 운동 기구의 운동부하를 사전 설정된 주기로 연산하는 운동부하 연산부; 및 상기 운동부하 연산부에서 주기적으로 연산된 상기 운동부하를 상기 운동자에게 제공하도록 상기 유산소 운동 기구를 구동하는 유산소 운동 기구 구동부를 포함한다.
Description
본 발명은 유산소 운동기구 운동부하의 설정 및 설정된 운동부하에 따라 운동하는 운동자의 에너지 소모량 측정 장치 및 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 유산소 운동 기구를 이용하여 운동하는 운동자가 자신이 선택한 운동 프로그램에서 설정된 운동부하를 유지할 수 있도록 자동으로 유산소 운동기구의 운동부하를 설정하여 운동자에게 제공할 수 있으며, 설정된 운동부하에 따른 운동자의 에너지 소모량을 연산할 수 있는 유산소 운동기구 운동부하의 설정 및 설정된 운동부하에 따라 운동하는 운동자의 에너지 소모량 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 헬스 바이크 또는 트레드밀과 같은 유산소 운동 기구를 이용하여 운동함에 있어, 운동의 목적에 따라 운동자는 다양한 운동 프로그램을 선택하여 운동할 수 있다.
이러한 운동 프로그램은 운동의 목적에 따라 적절하게 운동부하를 설정할 수 있는데, 운동의 목적을 달성하기 위해서는 설정된 운동부하를 유지하면서 운동하는 것이 매우 중요하다.
한편, 운동자의 심박수는, 설계된 운동 프로그램의 체력 수준에 따른 운동 범위, 즉 운동 효과의 최소 범위와 최대 범위를 생체 신호로서 표현되게 할 수 있으며, 운동 강도를 설정함에 있어서 운동부하의 급속한 증가 등 위험 상황에 대한 범위를 정의할 수 있게 한다.
따라서, 유산소 운동 기구를 이용하는 운동자의 심박수 측정을 통해, 지속적으로 심박수를 피드백 받고 운동자의 심박수 변화를 고려하여 운동 부하를 조절할 수 있다면, 더욱 정확한 운동 효과를 얻을 수 있게 될 것이다.
더하여, 단순히 유산소 운동 기구에 의한 운동 거리나 속도만을 고려하여 에너지 소모량을 측정하는 종래 기술과 달리, 성별, 연령, 체중, 신장 운동부하를 고려하여 에너지 소모량을 추정할 수 있다면, 더욱 정확한 운동효과를 확인할 수 있게 될 것이다.
본 발명은, 유산소 운동을 수행하는 운동자의 심박수를 지속적으로 피드백 받고 운동자의 심박수 변화를 고려하여 운동부하를 조정하여 설정할 수 있는 유산소 운동기구 운동부하의 설정 및 설정된 운동부하에 따라 운동하는 운동자의 에너지 소모량 측정 장치 및 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 운동부하의 조정에 따른 운동자의 에너지 소모량을 연산할 수 있는 유산소 운동기구 운동부하의 설정 및 설정된 운동부하에 따라 운동하는 운동자의 에너지 소모량 측정 장치 및 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,
운동자의 연령, 성별, 체중 및 신장을 포함하는 신체정보를 입력 받고, 운동에 의한 목표 심박수를 설정하는 설정부;
상기 운동자의 심박수를 검출하는 심박수 센서;
상기 심박수 센서에서 검출된 심박수와, 상기 운동자의 신체정보 및 목표 심박수를 이용하여, 상기 목표 심박수를 달성하기 위한 유산소 운동 기구의 운동부하를 사전 설정된 주기로 연산하는 운동부하 연산부; 및
상기 운동부하 연산부에서 주기적으로 연산된 상기 운동부하를 상기 운동자에게 제공하도록 상기 유산소 운동 기구를 구동하는 유산소 운동 기구 구동부
를 포함하는 유산소 운동기구 운동부하의 설정 및 그에 따라 운동하는 운동자의 에너지 소모량 측정 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태는, 상기 심박수 센서에서 검출된 심박수와, 상기 운동부하 연산부에서 주기적으로 연산된 상기 운동부하와, 상기 운동자의 신체정보 및 목표 심박수를 이용하여 사전 설정된 주기로 상기 운동자의 에너지 소모량을 연산하는 에너지 소모량 연산부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 유산소 운동 기구가 헬스 바이크이고, 상기 운동자가 남성인 경우, 상기 운동부하 연산부는 하기 수학식 1에 의해 운동부하를 연산할 수 있다.
[수학식 1]
(L_bm: 남성의 헬스 바이크 운동 시 적용되는 운동부하, HR_t: 목표 심박수, HR_5: 5초전 심박수, HR_10: 10 초전 심박수, HR_15는 15초전 심박수이며, %HRmax: 부하 수준 = 현재 심박수/최대 심박수, Age: 운동자의 연령)
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 유산소 운동 기구가 헬스 바이크이고, 상기 운동자가 여성인 경우, 상기 운동부하 연산부는 하기 수학식 2에 의해 운동부하를 연산할 수 있다.
[수학식 2]
(L_bf: 여성의 헬스 바이크 운동 시 적용되는 운동부하, HR_t: 목표 심박수, HR_5: 5초전 심박수, HR_10: 10 초전 심박수, HR_15는 15초전 심박수이며, %HRmax: 부하 수준 = 현재 심박수/최대 심박수)
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 유산소 운동 기구가 트레드밀이고, 상기 운동자가 남성인 경우, 상기 운동부하 연산부는 하기 수학식 3에 의해 운동부하를 연산할 수 있다.
[수학식 3]
(L_tm: 남성의 트레드밀 운동 시 적용되는 운동부하, HR_c: 현재 심박수, HR_15: 15초전 심박수, HR_t: 목표 심박수, Height: 운동자의 신장, HRmax: 최대 심박수)
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 유산소 운동 기구가 트레드밀이고, 상기 운동자가 여성인 경우, 상기 운동부하 연산부는 하기 수학식 4에 의해 운동부하를 연산할 수 있다.
[수학식 4]
(L_tf: 여성의 트레드밀 운동 시 적용되는 운동부하, HR_c: 현재 심박수, HR_15: 15초전 심박수, HR_t: 목표 심박수, Height: 운동자의 신장, Weight: 운동자의 체중, HRmax: 최대 심박수)
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 유산소 운동 기구가 헬스 바이크이고, 상기 운동자가 남성인 경우, 상기 에너지 소모량 연산부는 하기 수학식 5에 의해 에너지 소모량을 연산할 수 있다.
[수학식 5]
(E_bm: 남성의 헬스 바이크 운동 시의 에너지 소모량, %HRmax: 부하 수준 = 현재 심박수/최대 심박수, HR_c: 현재 심박수, HR_5: 5초전 심박수, HR_15: 15초전 심박수, Load: 운동부하, Weight: 운동자의 체중, HRmax: 최대 심박수)
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 유산소 운동 기구가 헬스 바이크이고, 상기 운동자가 여성인 경우, 상기 에너지 소모량 연산부는 하기 수학식 6에 의해 에너지 소모량을 연산할 수 있다.
[수학식 6]
(E_bf: 여성의 헬스 바이크 운동 시의 에너지 소모량, %HRmax: 부하 수준 = 현재 심박수/최대 심박수, HR_c: 현재 심박수, HR_5: 5초전 심박수, HR_15: 15초전 심박수, Load: 운동부하, Weight: 운동자의 체중, HRmax: 최대 심박수)
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 유산소 운동 기구가 트레드밀이고, 상기 운동자가 남성인 경우, 상기 에너지 소모량 연산부는 하기 수학식 7에 의해 에너지 소모량을 연산할 수 있다.
[수학식 7]
(E_tm: 남성의 트레드밀 운동 시의 에너지 소모량, HR_c: 현재 심박수, HR_10: 10 초전 심박수, %HR_t: 목표부하량 = 목표 심박수/최대 심박수, Load: 운동부하, Height: 운동자의 신장, Weight: 운동자의 체중, HRmax: 최대 심박수)
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 유산소 운동 기구가 트레드밀이고, 상기 운동자가 여성인 경우, 상기 에너지 소모량 연산부는 하기 수학식 8에 의해 에너지 소모량을 연산할 수 있다.
[수학식 8]
(E_tf: 여성의 트레드밀 운동 시의 에너지 소모량, HR_c: 현재 심박수, HR_15: 15 초전 심박수, %HR_t: 목표부하량 = 목표 심박수/최대 심박수, Load: 운동부하, Height: 운동자의 신장, Weight: 운동자의 체중, HRmax: 최대 심박수)
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서 본 발명은,
운동자의 연령, 성별, 체중 및 신장을 포함하는 신체정보를 입력 받고, 운동에 의한 목표 심박수를 설정하는 단계;
유산소 운동기구를 통한 운동을 개시하고, 상기 운동자의 심박수를 사전 설정된 주기마다 검출하는 단계;
상기 검출하는 단계에서 검출된 심박수와, 상기 운동자의 신체정보 및 목표 심박수를 이용하여, 상기 사전 설정된 주기 마다 상기 목표 심박수를 달성하기 위한 상기 유산소 운동 기구의 운동부하를 연산하는 단계; 및
상기 운동부하를 연산하는 단계에서 연산된 상기 운동부하를 상기 운동자에게 제공하도록 상기 유산소 운동 기구를 구동하는 유산소 운동 기구 구동부
를 포함하는 유산소 운동기구 운동부하의 설정 및 설정된 운동부하에 따라 운동하는 운동자의 에너지 소모량 측정 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태는, 상기 검출하는 단계에서 검출된 심박수와, 상기 운동부하를 연산하는 단계에서 연산된 상기 운동부하와, 상기 운동자의 신체정보 및 목표 심박수를 이용하여 상기 사전 설정된 주기마다 상기 운동자의 에너지 소모량을 연산하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 운동 중의 심박수 측정을 통해 심박수를 지속적으로 피드백 받고 이를 통해 운동자의 심박수 변화를 고려하여 실시간으로 운동부하를 조절함으로써 더욱 정확한 운동효과를 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 종래의 거리 및 속도만을 고려한 에너지 소모량 측정을 벗어나, 성별, 연령, 체중, 신장, 및 운동부하를 고려한 에너지 소모량을 연산함으로써 더욱 정확한 운동효과를 운동자에게 피드백 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 유산소 운동기구 운동부하의 설정 및 설정된 운동부하에 따라 운동하는 운동자의 에너지 소모량 측정 장치를 도시한 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 유산소 운동기구 운동부하의 설정 및 설정된 운동부하에 따라 운동하는 운동자의 에너지 소모량 측정 방법을 도시한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 유산소 운동기구 운동부하의 설정 및 설정된 운동부하에 따라 운동하는 운동자의 에너지 소모량 측정 방법을 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 유산소 운동기구 운동부하의 설정 및 그에 따라 운동하는 운동자의 에너지 소모량 측정 장치를 도시한 블록 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 유산소 운동기구 운동부하의 설정 및 설정된 운동부하에 따라 운동하는 운동자의 에너지 소모량 측정 장치는, 설정부(11), 심박수 센서(15), 운동부하 연산부(12), 유산소 운동 기구 구동부(13)를 포함하여 구성될 수 있다. 이에 더하여, 본 발명의 일 실시형태는, 에너지 소모량 연산부(16)를 더 포함할 수 있다.
상기 설정부(11)는, 운동부하 설정에 필요한 각종 정보를 운동자로부터 입력 받고, 운동자가 선택한 운동 프로그램에 따른 목표 심박수 등을 설정하기 위한 요소이다.
운동자로부터 입력 받는 정보로는 운동자의 신체정보로서, 운동자의 연령, 성별, 체중 및 신장을 포함할 수 있다. 또한, 사용자는 설정부(11)를 통해 사전 저장된 운동 프로그램을 선택할 수 있는데, 이 운동 프로그램은 운동 시간대별로 목표 심박수를 설정한 형태로 저장될 수 있다. 또한, 운동 강도를 관리하는데 있어서, 운동부하의 수준이나 목표 운동부하 등을 표현하기 위해서는 최대 심박수에 대한 정보가 필요하므로, 설정부(11)는 운동자로부터 최대 심박수에 대한 정보를 입력 받을 수 있다. 만약, 운동자가 자신의 최대 심박수를 알지 못하는 경우에는, 설정부(11)에서 일반적으로 통용되는 최대 심박수 산출식인 ‘최대 심박수 = 220 - 나이’라는 식을 이용하여 운동자의 최대 심박수를 설정할 수 있다.
상기 심박수 센서(15)는 운동자의 신체에 부착하여 운동자의 심박수를 검출할 수 있다. 심박수 센서(15)는 주기적으로 운동자의 심박수를 검출한 정보를 출력할 수 있다. 예를 들어, 심박수 센서(15)는 운동이 개시된 이후 5 초 주기 마다 운동자의 심박수를 검출할 수 있으며, 이 주기 마다 검출된 운동자의 심박수는 운동부하 연산부(12) 및 에너지 소모량 연산부(16)로 제공되어 조정하고자 하는 운동부하 및 에너지 소모량이 연산될 수 있다.
상기 운동부하 연산부(12)는, 심박수 센서(15)에서 검출된 심박수와, 설정부(11)에서 제공받은 운동자의 신체정보 및 목표 심박수를 이용하여, 목표 심박수를 달성하기 위한 유산소 운동 기구의 운동부하를 사전 설정된 주기로 연산할 수 있다. 예를 들어, 운동부하 연산부(12)는, 5 초 주기로 유산소 운동 기구의 운동부하를 연산할 수 있다.
상기 운동부하 연산부(12)는, 하기 수학식 1 내지 수학식 4를 이용하여 유산소 운동 기구의 운동부하를 연산할 수 있다. 유산소 운동 기구(14)는 트레드밀(141) 및 헬스 바이크(142)를 포함할 수 있다.
[수학식 1]
[수학식 2]
[수학식 3]
[수학식 4]
상기 수학식 1 내지 수학식 4에서, L_bm은 남성의 헬스 바이크 운동 시 적용되는 운동부하를 나타내며, L_bf는 여성의 헬스 바이크 운동 시 적용되는 운동부하를 나타내며, L_tm은 남성의 트레드밀 운동 시 적용되는 운동부하를 나타내며, L_tf는 여성의 트레드밀 운동 시 적용되는 운동부하를 나타낸다. 헬스 바이크 운동 시 적용되는 운동부하는 헬스 바이크의 장력(Watt 단위)이며, 트레드밀의 운동 시 적용되는 운동부하는 트레드 밀의 속도(km/h*10)이다.
또한, 수학식 1 내지 수학식 4에서 HRmax는 운동자의 최대 심박수이고, HR_t는 목표 심박수이며, HR_c는 현재 심박수이고, HR_5는 5초전 심박수이며, HR_10은 10 초전 심박수이고, HR_15는 15초전 심박수이며, %HRmax는 부하 수준을 나타낸 것으로 ‘현재 심박수/최대 심박수’로 구할 수 있으며, Age는 운동자의 연령, Weight는 운동자의 체중, Height는 운동자의 신장을 나타낸다.
상기 수학식 1 내지 수학식 4는 다수의 운동자에게 목표 심박수가 결정된 운동 프로그램을 적용한 후 회귀 분석을 통해 도출된 회귀식으로서, 각 상수의 크기에 대한 오차 범위는 대략 5 % 내외로 볼 수 있다.
상기 수학식 1 내지 수학식 4의 도출 과정 및 검증 과정에 대해서는 후술하기로 한다.
상기 유산소 운동 기구 구동부(13)는 운동부하 연산부(12)에서 산출된 유산소 운동 기구의 운동부하에 따라 헬스 바이크(142)나 트레드밀(141)을 구동하여 운동자가 목표 심박수에 적절하게 조정된 운동부하로 운동할 수 있게 할 수 있다. 상기 유산소 운동 기구 구동부(13)는 트레드밀(141)을 회전 시키기 위한 모터나 헬스 바이크(142)의 장력을 조정하기 위한 장력 조정 수단 및 이들을 구동하기 위한 구동 회로 등을 모두 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.
상기 에너지 소모량 연산부(16)는 심박수 센서(15)에서 검출된 심박수와, 운동부하 연산부(12)에서 주기적으로 연산된 운동부하와, 설정부(11)로부터 제공된 운동자의 신체정보 및 목표 심박수를 이용하여 사전 설정된 주기로 운동자의 에너지 소모량을 연산할 수 있다.
상기 에너지 소모량 연산부(16)는, 하기 수학식 5 내지 수학식 8을 이용하여 유산소 운동 기구로 운동하는 운동자의 에너지 소모량을 연산할 수 있다.
[수학식 5]
[수학식 6]
[수학식 7]
[수학식 8]
상기 수학식 5 내지 수학식 8에서, E_bm은 남성의 헬스 바이크 운동 시의 에너지 소모량을 나타내며, E_bf는 여성의 헬스 바이크 운동 시의 에너지 소모량을 나타내고, E_tm은 남성의 트레드밀 운동 시의 에너지 소모량을 나타내며, E_tf는 여성의 트레드밀 운동 시의 에너지 소모량을 나타낸다.
또한, 상기 수학식 5 내지 수학식 8에서, HR_c는 현재 심박수이고, %HRmax는 부하 수준을 나타낸 것으로 ‘현재 심박수/최대 심박수’로 구할 수 있으며, HR_5는 5초전 심박수이고, HR_10은 10 초전 심박수이며, HR_15는 15초전 심박수이고, Weight는 운동자의 체중, Height는 운동자의 신장을 나타내며, %HR_t는 목표부하량을 나타낸 것으로 ‘목표 심박수/최대 심박수’로 구할 수 있고, Load는 수학식 1 내지 수학식 4에 의해 연산된 운동부하로서, 헬스 바이크 운동 시 적용되는 운동부하는 헬스 바이크의 장력(Watt 단위)이며, 트레드밀의 운동 시 적용되는 운동부하는 트레드 밀의 속도(km/h*10)이다.
상기 수학식 5 내지 수학식 8은 수학식 1 내지 수학식 4와 같이 다수의 운동자에게 목표 심박수가 결정된 운동 프로그램을 적용한 후 회귀 분석을 통해 도출된 회귀식으로서, 각 상수의 크기에 대한 오차 범위는 대략 5 % 내외로 볼 수 있다.
상기 수학식 5 내지 수학식 8의 도출 과정 및 검증 과정에 대해서는 후술하기로 한다.
본 발명의 일 실시형태는, 에너지 소모량 연산부(16)에 의해 연산된 에너지 소모량을 누적 저장하기 위한 저장부(17)를 더 포함할 수 있다. 저장부(17)는 에너지 소모량 연산부(16)에서 주기적으로 산출된 에너지 소모량을 누적 저장하고, 저장된 에너지 소모량을 운동자에게 제공하여 확인시킬 수 있어 운동자가 자신의 운동 이력을 관리 가능하게 할 수 있다.
한편, 본 발명은 유산소 운동기구 운동부하의 설정 및 설정된 운동부하에 따라 운동하는 운동자의 에너지 소모량 측정 방법도 제공한다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 유산소 운동기구 운동부하의 설정 및 설정된 운동부하에 따라 운동하는 운동자의 에너지 소모량 측정 방법을 도시한 흐름도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 유산소 운동기구 운동부하의 설정 및 설정된 운동부하에 따라 운동하는 운동자의 에너지 소모량 측정 방법은, 운동자의 신체정보를 입력하고 운동 프로그램 설정을 통한 목표 심박수를 설정하는 단계(S11)로부터 시작될 수 있다. 이 단계(S11)에서 운동자는 설정부(11)를 통해 자신의 연령, 성별, 체중 및 신장 정보를 입력할 수 있으며, 사전에 저장된 운동 프로그램을 선택하여 선택된 운동 프로그램에 따라 설정된 목표 심박수를 설정하게 된다. 이에 더하여, 이 단계(S11)에서, 운동자는 자신의 최대 심박수를 알고 있는 경우, 설정부(11)를 통해 최대 심박수를 입력할 수 있다. 운동자가 자신의 최대 심박수를 모르는 경우에는, 이 단계(S11)에서 설정부(11)가 ‘220-나이’라는 통상적인 최대심박수 산출 공식을 이용하여 최대 심박수를 설정할 수 있다.
이어, 유산소 운동기구에 의한 운동이 개시되며(S12), 운동자의 심박수가 심박수 검출 센서(15)를 통해 검출된다(S13).
이어, 검출된 심박수와 단계(S11)에서 입력되고 설정된 사용자 신체정보 및 목표 심박수를 이용하여 유산소 운동 기구의 운동 부하가 연산된다(S14).
이 단계(S14)에서, 유산소 운동 기구(14)는 사용자가 입력한 운동 프로그램에 따라 적절하게 운동자에게 운동을 제공하기 시작하며, 운동이 개시된 이후 운동자의 신체에 설치된 심박수 센서(15)는 사전 설정된 주기(예를 들어, 5초 간격)로 운동자의 심박수를 검출하여 운동부하 연산부(12)로 제공한다. 운동부하 연산부(12)는 설정부(11)에서 입력받고 설정된 사용자 신체정보 및 목표 심박수와, 심박수 센서(15)에서 검출된 운동자의 심박수(현재 검출된 심박수 및 이전 검출된 심박수)를 이용하여 유산소 운동기구의 운동부하를 연산한다.
단계(S14)에서 이루어지는 운동부하의 연산은 유산소 운동기구의 종류 및 운동자의 성별에 따라 전술한 식 1 내지 식 4를 이용하여 이루어질 수 있다.
이어, 단계(S14)에서 연산된 운동부하에 따라 유산소 운동기구를 구동할 수 있다(S15). 이 단계(S15)에서, 유산소 운동기구가 헬스 바이크(142)인 경우 유산소 운동기구 구동부(13)는 연산된 운동부하에 따라 헬스 바이크(142)의 장력을 조정할 수 있으며, 유산소 운동기구가 트레드밀(141)인 경우 유산소 운동기구 구동부(13)는 연산된 운동부하에 따라 트레드밀(141)의 속도를 조정할 수 있다.
연산된 운동부하에 따른 유산소 운동기구의 구동 단계(S15)는 사전 설정된 심박수 검출 주기 동안 유지될 수 있으며, 사전 설정된 심박수 검출 주기가 되고(S16) 운동 프로그램에 따른 운동 프로그램이 종료되지 않으면(S17), 다시 운동자의 심박수를 검출하는 단계(S13)와 운동부하를 연산하는 단계(S14) 및 연산된 운동부하에 따라 유산소 운동기구를 구동하여 운동자에게 운동을 제공하는 단계(S15)가 다시 수행될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시형태는, 사전 설정된 일정 검출 주기 마다 운동자의 심박수를 검출하고 이 검출된 심박수를 이용하여 운동부하를 연산한 후 연산된 운동부하에 따라 유산소 운동기구를 구동할 수 있다.
한편, 운동자의 심박수를 검출하는 검출 주기마다 연산된 운동부하로 운동하는 운동자의 에너지 소모량을 연산하는 단계(S18)가 수행될 수 있다. 에너지 소모량을 연산하는 단계(S18)는, 설정부(11)를 통해 입력된 운동자의 신체정보와 심박수 센서(15)에서 주기적으로 검출되는 운동자의 현재 심박수 및 이전 주기의 심박수 및 운동부하 연산부(12)에서 연산된 운동부하를 이용하여 전술한 식 5 내지 식 8에 의해 에너지 소모량을 연산하는 단계이다. 이 단계(S18)는 에너지 소모량을 연산하는 것뿐만 아니라, 추후 운동자의 운동량 확인을 위해 연산된 에너지 소모량을 누적 저장하는 과정을 포함할 수 있다.
이하에서는, 상기 수학식 1 내지 수학식 8의 회귀식을 도출하고 검증하는 과정에 대해 상세하게 설명하기로 한다. 이하의 설명에서, 두 가지 유산소 운동기구인 헬스 바이크와 트레드밀 각각의 경우에 대해 운동부하를 연산하는 수학식과 에너지 소모량을 연산하는 수학식의 도출 및 검증 과정을 나누어 설명하기로 한다.
[헬스 바이크의 운동부하 연산 및 에너지 소모량 연산에 대해]
헬스 바이크의 운동부하 및 에너지 소모량을 각각 연산하기 위한 수학식 1, 수학식 2, 수학식 5 및 수학식 6을 도출하고 이를 검증하기 위해, 운동 프로그램 설계, 데이터 수집, 분석 및 검증으로 이루어진 일련의 과정을 수행하였다.
먼저, 헬스 바이크의 운동부하를 연산하기 위한 수학식 1 및 수학식 2를 도출하고 검증하는 과정에 대해 설명한다.
- 운동 프로그램 설계 -
미국 대학 스포츠 의학회(ACSM: American College of Sports Medicine) 지침에 따른 운동 프로그램을 설계하였다. 이 운동 프로그램은 최대 심박수의 60% 수준으로 5분씩 웜업(warm-up), 쿨다운(cool-down)을 수행하고, 그 사이에 유산소 운동으로 1분간 최대 심박수의 70 내지 75% 수준의 운동과 2분간 최대 심박수의 50 내지 60% 수준의 운동을 5회 반복하여, 총 25분간 운동을 수행하도록 설계되었다.
데이터 수집을 하기 이전에 운동부하 연산 모델 개발의 타당성을 검증하기 위해 예비실험을 진행하였다. 예비실험 과정에서, 10초 주기의 심박수 검출을 통해 남녀 실험 대상자 각 3명에게 전술한 운동 프로그램을 수행한 결과, 유산소 운동 구간 중 1분간 최대 심박수의 70 내지 75% 수준의 운동을 수행하는 구간에서 주어진 부하에 대한 반응이 약 1분 이상 늦게 나타나며, 대부분의 구간에서 목표 심박수보다 측정 심박수가 약간 높게 형성되고 있으며 그 현상은 운동경과 시간이 지날수록 증가한다는 것을 확인하였다. 또한, 유산소 운동 구간 중 2분간 최대 심박수의 50 내지 60% 수준의 운동을 수행하는 구간에서 주어진 부하에 대한 반응이 약 1분 이상 늦게 나타나며 대부분의 구간에서 목표 심박수보다 측정 심박수가 약 10% 이상 높게 나타남을 확인하였다. 또한, 웜업 구간과 쿨다운 구간에서 모든 실험대상자가 목표 심박수에 도달하고 목표 심박수의 범위 내에 들어옴을 확인하였다.
예비실험 과정의 데이터를 이용하여 회귀분석을 통해, 운동부하 연산 모델 개발의 타당성을 검증하였다. 회귀분석의 종속 변수는 운동부하, 독립변수는 목표심박수, 10초전 심박수, 20초전 심박수, 나이, 체중, 신장, 최대심박수로 하였으며, 다중공선성 분석을 통해 최대 심박수, 신장은 다른 변수들과의 높은 상관관계로 인해 제거되었다.
예비실험 과정에 의한 검증 결과, 운동 프로그램에 대한 심박수 및 에너지 소모 현황 분석 및 확인이 가능하였다. 또한, 목표 심박수, 10초전 및 20 초전 심박수, 연령, 체중이 유의한 변수로 선정될 수 있었으며, 20초전 심박수 대비 10초전 심박수가 운동부하 연산 모델의 정확성을 높이는데 기여도가 높음을 확인하였다. 이는 5 초 단위로 심박수를 검출하는 것이 더욱 정확한 연산 모델의 개발이 가능함을 의미한 것으로, 심박수 검출 주기를 5초로 설정하는 것이 바람직함을 확인하였다. 또한, 대부분 85% 이상의 결정계수 R2가 나타냄을 확인함으로써 유의한 연산 모델 개발이 가능함을 확인하였다.
- 데이터 수집 -
데이터 수집을 위해 신체 건강한 20 대 남녀 50 명이 실험에 참가하였다. 실험 참가자의 정보는 하기 표 1과 같다.
| 성별 | 인원 | 연령(세) | 체중(kg) | 신장(cm) |
| 남 | 40 | 21.3±2.1 | 67.7±11.8 | 171.9±8.8 |
| 여 | 10 | 19.7±1.3 | 59.1±8.0 | 161.4±6.2 |
실험 참가자를 대상으로, 1분간 안정 상태에서 심박수를 측정하고, 헬스 바이크의 RPM은 60 이상으로 고정하며, 전술한 운동 프로그램에 따른 운동을 수행하도록 하였다. 이 때, 운동처방사가 실험 참가자의 심박수 현황을 지속적으로 모니터링 하였으며, 운동강도의 변화에 따라 실험참가자가 해당 운동강도를 유지할 수 있도록 운동부하를 임의로 조정하였다. 또한, 주행 중 변화하는 운동부하는 변화 시점과 부하량을 별도로 기록하였다. 또한, 실험 참가자의 심박수 검출 주기는 5초로 하였다.
- 분석 -
위 실험을 통해, 각 실험참가자에 대해 5초 단위로 검출한 심박수와 그 때의 운동부하를 함께 저장하여 통계 자료를 분석하였다.
통계 자료에 대해서는 회귀 분석을 수행하였는데, 이 회귀 분석의 종속 변수는 운동부하(L_bm: 남성의 헬스 바이크 운동 시 적용되는 운동부하, L_bf: 여성의 헬스 바이크 운동시 적용되는 운동부하, 단위는 Watt)이고, 독립 변수는 목표 심박수(HR_t), 부하수준(%HRmax = 현재 심박수/최대 심박수), 5초전 심박수(HR_5), 10 초전 심박수(HR_10), 15 초전 심박수(HR_15), 연령(Age)이다.
이러한 회귀분석을 통해 다음과 같은 수학식 1 및 수학식 2와 같은 헬스 바이크 운동시 운동부하를 연산하는 식을 도출하였다.
[수학식 1]
[수학식 2]
- 검증 -
상기 수학식 1 및 수학식 2의 검증을 위해 정확도를 산출하였다. 정확도는 운동 프로그램 수행 시 운동강도 조절을 위해 운동처방 전문가에 의해 주어진 운동부하량과, 상기 수학식 1 및 수학식 2를 통해 연산된 운동부하의 비교를 통해 오차율을 산출하는 방식으로 이루어졌다. 그 결과 종합적인 평균 정확도는 남자의 경우 84.04%였고, 여자의 경우 91.82%로 나타났다.
다음으로, 헬스 바이크를 이용하여 운동하였을 때 에너지 소모량을 연산하는 수학식 5 및 수학식 6의 도출 및 검증 과정에 대해 설명한다.
- 운동 프로그램 설계 -
전술한 헬스 바이크를 이용한 운동부하 모델 산출 및 검증 실험에 사용된 것과 동일한 운동 프로그램을 적용하였다.
데이터 수집 이전, 전술한 헬스 바이크를 이용한 운동부하 모델 산출 및 검증 실험과 동일한 예비실험을 통해 유의한 독립변수로, 측정심박수, 10초전 심박수, 20초전 심박수, 체중, 신장, 최대 심박수, 연령, 체중을 선정하였으며, 20초전 심박수 대비 10초전 심박수가 운동부하 연산 모델의 정확성을 높이는데 기여도가 높음을 확인하였다. 또한, 대부분 85% 이상의 결정계수 R2가 나타냄을 확인함으로써 유의한 연산 모델 개발이 가능함을 확인하였다.
- 데이터 수집 -
전술한 헬스 바이크의 운동부하 연산을 위한 연산 모델 도출 및 검증을 위한 데이터 수집 과정과 동일한 절차를 적용하였다.
- 분석 -
전술한 헬스 바이크의 운동부하 연산을 위한 연산 모델 도출 및 검증을 위한 분석 과정과 동일한 실험 참가자를 대상으로 5초 주기로 검출한 결과를 추출하여 운동부하와 함께 저장하여 통계자료를 분석하였다.
통계 자료에 대해서는 회귀 분석을 수행하였는데, 이 회귀 분석의 종속 변수는 에너지 소모량(5초 단위당 소모 에너지량, E_bm: 남성의 헬스 바이크 운동 시의 에너지 소모량, E_bf: 여성의 헬스 바이크 운동 시의 에너지 소모량)이고, 독립 변수는 부하수준(%HRmax = 현재 심박수/최대 심박수), 5초전 심박수(HR_5), 10 초전 심박수(HR_10), 15 초전 심박수(HR_15), 부하량(Load, 단위는 Watt), 체중(Weight), 최대 심박수(HRmax)이다.
이러한 회귀분석을 통해 수학식 5 및 수학식 6과 같은 에너지 소모량 연산식을 도출하였다.
[수학식 5]
[수학식 6]
- 검증 -
실시간 에너지 소모량 연산을 위한 상기 수학식 5 및 수학식 6의 검증을 위해 정확도를 산출하였다. 운동 프로그램 수행 시 호흡가스 분석에 의한 직접 측정법에서의 총 에너지 소모량과, 상기 수학식 5 및 수학식 6을 통해 연산된 총 에너지 소모량을 이용하여 직접 측정한 값과 수학식 5 및 수학식 6을 통해 연산된 값의 차이를 비교하여 정확도를 평가하였다. 그 결과 종합적인 평균 정확도는 남자의 경우 88.75%, 여자의 경우 95.68%로서 이는 평가 목표인 85% 이상을 달성함을 의미한다.
[트레드밀의 운동부하 연산 및 에너지 소모량 연산에 대해]
전술한 헬스 바이크의 경우와 유사하게, 트레드밀의 운동부하 및 에너지 소모량을 각각 연산하기 위한 수학식 3, 수학식 4, 수학식 7 및 수학식 8을 도출하고 이를 검증하기 위해, 운동 프로그램 설계, 데이터 수집, 분석 및 검증으로 이루어진 일련의 과정을 수행하였다.
먼저, 트레드밀의 운동부하를 연산하기 위한 수학식 3 및 수학식 4를 도출하고 검증하는 과정에 대해 설명한다.
- 운동 프로그램 설계 -
헬스 바이크의 운동부하 연산 모델을 산출하는 실험과 동일한 운동 프로그램을 적용하였다.
- 데이터 수집 -
신체 건강한 20 대 남녀 60명의 실험 참가자를 대상으로, 운동 프로그램을 실시하였다. 실험 참가자의 신체정보는 다음 표 2와 같다.
| 성별 | 인원 | 연령(세) | 체중(kg) | 신장(cm) |
| 남 | 30 | 22.43±1.50 | 71.77±7.93 | 173.55±6.22 |
| 여 | 30 | 20.67±1.15 | 56.08±7.74 | 160.10±5.74 |
이 때 운동처방사는 실험 참가자의 심박수 현황을 지속적으로 모니터링 하였으며, 운동강도의 변화에 따라 실험참가자가 해당 운동강도를 유지할 수 있도록 운동부하를 임의로 조정하였다. 단 운동부하는 트레드밀의 경사도를 고정한 상태에서 트레드밀의 속도를 조절되었다. 또한, 주행 중 변화하는 운동부하는 변화 시점과 부하량을 별도로 기록하였다. 또한, 실험 참가자의 심박수 검출 주기는 5초로 하였다.
- 분석 -
위 실험을 통해, 각 실험참가자에 대해 5초 단위로 검출한 심박수와 그 때의 운동부하를 함께 저장하여 통계 자료를 분석하였다.
통계 자료에 대해서는 회귀 분석을 수행하였는데, 이 회귀 분석의 종속 변수는 운동부하(L_tm: 남성의 트레드밀 운동 시 적용되는 운동부하, L_tf: 여성의 트레드밀 운동시 적용되는 운동부하, 단위는 km/h)이고, 독립 변수는 현재 심박수(HR_c), 목표 심박수(HR_t), 5초전 심박수(HR_5), 10 초전 심박수(HR_10), 15 초전 심박수(HR_15), 목표 부하량(%HR_t = 목표 심박수/최대 심박수), 신장(Height), 연령(Age)이다.
이러한 회귀분석을 통해 다음과 같은 수학식 3 및 수학식 4와 같은 트레드밀 운동시 운동부하를 연산하는 식을 도출하였다.
[수학식 3]
[수학식 4]
- 검증 -
상기 수학식 3 및 수학식 4의 검증을 위해 정확도를 산출하였다. 정확도는 운동 프로그램 수행 시 운동강도 조절을 위해 운동처방 전문가에 의해 주어진 운동부하량과, 상기 수학식 1 및 수학식 2를 통해 연산된 운동부하의 비교를 통해 오차율을 산출하는 방식으로 이루어졌다. 그 결과 종합적인 평균 정확도는 남자의 경우 94.1%였고, 여자의 경우 91.1%로 나타났다.
다음으로, 트레드밀을 이용하여 운동하였을 때 에너지 소모량을 연산하는 수학식 7 및 수학식 8의 도출 및 검증 과정에 대해 설명한다.
- 운동 프로그램 설계 -
전술한 트레드밀을 이용한 운동부하 모델 산출 및 검증 실험에 사용된 것과 동일한 운동 프로그램을 적용하였다.
데이터 수집 이전, 예비실험을 통해 유의한 독립변수로, 측정심박수, 10초전 심박수, 20초전 심박수, 연령, 체중을 선정하였으며, 20초전 심박수 대비 10초전 심박수가 운동부하 연산 모델의 정확성을 높이는데 기여도가 높음을 확인하였다. 또한, 대부분 85% 이상의 결정계수 R2가 나타냄을 확인함으로써 유의한 연산 모델 개발이 가능함을 확인하였다.
- 데이터 수집 -
전술한 트레드밀의 운동부하 연산을 위한 연산 모델 도출 및 검증을 위한 데이터 수집 과정과 동일한 절차를 적용하였다.
- 분석 -
전술한 트레드밀의 운동부하 연산을 위한 연산 모델 도출 및 검증을 위한 분석 과정과 동일한 실험 참가자를 대상으로 5초 주기로 검출한 결과를 추출하여 운동부하와 함께 저장하여 통계자료를 분석하였다.
통계 자료에 대해서는 회귀 분석을 수행하였는데, 이 회귀 분석의 종속 변수는 에너지 소모량(5초 단위당 소모 에너지량, E_tm: 남성의 헬스 바이크 운동 시의 에너지 소모량, E_tf: 여성의 헬스 바이크 운동 시의 에너지 소모량)이고, 독립 변수는 현재 심박수(HR_c), 5초전 심박수(HR_5), 10 초전 심박수(HR_10), 15 초전 심박수(HR_15), 목표 심박수(HR_t), 목표 부하량(%HR_t = 목표심박수/최대심박수), 신장(Height), 최대 심박수(HRmax), 연령(Age)이다.
이러한 회귀분석을 통해 수학식 7 및 수학식 8과 같은 에너지 소모량 연산식을 도출하였다.
[수학식 7]
[수학식 8]
- 검증 -
실시간 에너지 소모량 연산을 위한 상기 수학식 7 및 수학식 8의 검증을 위해 정확도를 산출하였다. 운동 프로그램 수행 시 호흡가스 분석에 의한 직접 측정법에서의 총 에너지 소모량과, 상기 수학식 7 및 수학식 8을 통해 연산된 총 에너지 소모량을 이용하여 직접 측정한 값과 수학식 7 및 수학식 8을 통해 연산된 값의 차이를 비교하여 정확도를 평가하였다. 그 결과 종합적인 평균 정확도는 남자의 경우 88.4%, 여자의 경우 86.0%로서 이는 평가 목표인 85% 이상을 달성함을 의미한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 유산소 운동기구 운동부하의 설정 및 설정된 운동부하에 따라 운동하는 운동자의 에너지 소모량 측정 장치 및 방법은, 운동 중의 심박수 측정을 통해 심박수를 지속적으로 피드백 받고 이를 통해 운동자의 심박수 변화를 고려하여 운동부하를 조절함으로써 더욱 정확한 운동효과를 확보할 수 있다.
더하여, 종래의 거리 및 속도만을 고려한 에너지 소모량 측정을 벗어나, 성별, 연령, 체중, 신장, 및 운동부하를 고려한 에너지 소모량을 연산함으로써 더욱 정확한 운동효과를 운동자에게 피드백 할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위 및 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
11: 설정부 12: 운동부하 연산부
13: 유산소 운동기구 구동부 14: 유산소 운동기구
141: 트레드밀 142: 헬스 바이크
15: 심박수 센서 16: 에너지 소모량 연산부
17: 저장부
13: 유산소 운동기구 구동부 14: 유산소 운동기구
141: 트레드밀 142: 헬스 바이크
15: 심박수 센서 16: 에너지 소모량 연산부
17: 저장부
Claims (20)
- 운동자의 연령, 성별, 체중 및 신장을 포함하는 신체정보를 입력 받고, 운동에 의한 목표 심박수를 설정하는 설정부;
상기 운동자의 심박수를 검출하는 심박수 센서;
상기 심박수 센서에서 검출된 심박수와, 상기 운동자의 신체정보 및 목표 심박수를 이용하여, 상기 목표 심박수를 달성하기 위한 유산소 운동 기구의 운동부하를 사전 설정된 주기로 연산하는 운동부하 연산부; 및
상기 운동부하 연산부에서 주기적으로 연산된 상기 운동부하를 상기 운동자에게 제공하도록 상기 유산소 운동 기구를 구동하는 유산소 운동 기구 구동부를 포함하며,
상기 운동부하 연산부는, 상기 운동자의 성별 및 상기 유산소 운동 기구의 종류에 따라 하기 식 1 내지 식 4 중 하나를 선택하여 운동부하를 연산하는 것을 특징으로 하는 유산소 운동기구 운동부하의 설정 및 그에 따라 운동하는 운동자의 에너지 소모량 측정 장치.
[수학식 1]
(L_bm: 남성의 헬스 바이크 운동 시 적용되는 운동부하, HR_t: 목표 심박수, HR_5: 5초전 심박수, HR_10: 10 초전 심박수, HR_15는 15초전 심박수이며, %HRmax: 부하 수준 = 현재 심박수/최대 심박수, Age: 운동자의 연령)
[수학식 2]
(L_bf: 여성의 헬스 바이크 운동 시 적용되는 운동부하, HR_t: 목표 심박수, HR_5: 5초전 심박수, HR_10: 10 초전 심박수, HR_15는 15초전 심박수이며, %HRmax: 부하 수준 = 현재 심박수/최대 심박수)
[수학식 3]
(L_tm: 남성의 트레드밀 운동 시 적용되는 운동부하, HR_c: 현재 심박수, HR_15: 15초전 심박수, HR_t: 목표 심박수, Height: 운동자의 신장, HRmax: 최대 심박수)
[수학식 4]
(L_tf: 여성의 트레드밀 운동 시 적용되는 운동부하, HR_c: 현재 심박수, HR_15: 15초전 심박수, HR_t: 목표 심박수, Height: 운동자의 신장, Weight: 운동자의 체중, HRmax: 최대 심박수) - 제1항에 있어서,
상기 심박수 센서에서 검출된 심박수와, 상기 운동부하 연산부에서 주기적으로 연산된 상기 운동부하와, 상기 운동자의 신체정보 및 목표 심박수를 이용하여 사전 설정된 주기로 상기 운동자의 에너지 소모량을 연산하는 에너지 소모량 연산부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유산소 운동기구 운동부하의 설정 및 그에 따라 운동하는 운동자의 에너지 소모량 측정 장치. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제2항에 있어서,
상기 유산소 운동 기구가 헬스 바이크이고, 상기 운동자가 남성인 경우,
상기 에너지 소모량 연산부는 하기 수학식 5에 의해 에너지 소모량을 연산하는 것을 특징으로 하는 유산소 운동기구 운동부하의 설정 및 그에 따라 운동하는 운동자의 에너지 소모량 측정 장치.
[수학식 5]
(E_bm: 남성의 헬스 바이크 운동 시의 에너지 소모량, %HRmax: 부하 수준 = 현재 심박수/최대 심박수, HR_c: 현재 심박수, HR_5: 5초전 심박수, HR_15: 15초전 심박수, Load: 운동부하, Weight: 운동자의 체중, HRmax: 최대 심박수) - 제2항에 있어서,
상기 유산소 운동 기구가 헬스 바이크이고, 상기 운동자가 여성인 경우,
상기 에너지 소모량 연산부는 하기 수학식 6에 의해 에너지 소모량을 연산하는 것을 특징으로 하는 유산소 운동기구 운동부하의 설정 및 그에 따라 운동하는 운동자의 에너지 소모량 측정 장치.
[수학식 6]
(E_bf: 여성의 헬스 바이크 운동 시의 에너지 소모량, %HRmax: 부하 수준 = 현재 심박수/최대 심박수, HR_c: 현재 심박수, HR_5: 5초전 심박수, HR_15: 15초전 심박수, Load: 운동부하, Weight: 운동자의 체중, HRmax: 최대 심박수) - 제2항에 있어서,
상기 유산소 운동 기구가 트레드밀이고, 상기 운동자가 남성인 경우,
상기 에너지 소모량 연산부는 하기 수학식 7에 의해 에너지 소모량을 연산하는 것을 특징으로 하는 유산소 운동기구 운동부하의 설정 및 그에 따라 운동하는 운동자의 에너지 소모량 측정 장치.
[수학식 7]
E_tm = 4.404 + 0.114×HR_c + 0.046×HR_10 - 16.722×%HR_t + 0.096×Load + 0.027×Height + 0.115×Weight - 0.105×HRmax
(E_tm: 남성의 트레드밀 운동 시의 에너지 소모량, HR_c: 현재 심박수, HR_10: 10 초전 심박수, %HR_t: 목표부하량 = 목표 심박수/최대 심박수, Load: 운동부하, Height: 운동자의 신장, Weight: 운동자의 체중, HRmax: 최대 심박수) - 제2항에 있어서,
상기 유산소 운동 기구가 트레드밀이고, 상기 운동자가 여성인 경우,
상기 에너지 소모량 연산부는 하기 수학식 8에 의해 에너지 소모량을 연산하는 것을 특징으로 하는 유산소 운동기구 운동부하의 설정 및 그에 따라 운동하는 운동자의 에너지 소모량 측정 장치.
[수학식 8]
(E_tf: 여성의 트레드밀 운동 시의 에너지 소모량, HR_c: 현재 심박수, HR_15: 15 초전 심박수, %HR_t: 목표부하량 = 목표 심박수/최대 심박수, Load: 운동부하, Height: 운동자의 신장, Weight: 운동자의 체중, HRmax: 최대 심박수) - 운동자의 연령, 성별, 체중 및 신장을 포함하는 신체정보를 입력 받고, 운동에 의한 목표 심박수를 설정하는 단계;
유산소 운동기구를 통한 운동을 개시하고, 상기 운동자의 심박수를 사전 설정된 주기마다 검출하는 단계;
상기 검출하는 단계에서 검출된 심박수와, 상기 운동자의 신체정보 및 목표 심박수를 이용하여, 상기 사전 설정된 주기 마다 상기 목표 심박수를 달성하기 위한 상기 유산소 운동 기구의 운동부하를 연산하는 단계; 및
상기 운동부하를 연산하는 단계에서 연산된 상기 운동부하를 상기 운동자에게 제공하도록 상기 유산소 운동 기구를 구동하는 단계를 포함하며,
상기 운동부하를 연산하는 단계는, 상기 운동자의 성별 및 상기 유산소 운동 기구의 종류에 따라 하기 식 1 내지 식 4 중 하나를 선택하여 운동부하를 연산하는 것을 특징으로 하는 유산소 운동기구 운동부하의 설정 및 설정된 운동부하에 따라 운동하는 운동자의 에너지 소모량 측정 방법.
[수학식 1]
(L_bm: 남성의 헬스 바이크 운동 시 적용되는 운동부하, HR_t: 목표 심박수, HR_5: 5초전 심박수, HR_10: 10 초전 심박수, HR_15는 15초전 심박수이며, %HRmax: 부하 수준 = 현재 심박수/최대 심박수, Age: 운동자의 연령)
[수학식 2]
(L_bf: 여성의 헬스 바이크 운동 시 적용되는 운동부하, HR_t: 목표 심박수, HR_5: 5초전 심박수, HR_10: 10 초전 심박수, HR_15는 15초전 심박수이며, %HRmax: 부하 수준 = 현재 심박수/최대 심박수)
[수학식 3]
(L_tm: 남성의 트레드밀 운동 시 적용되는 운동부하, HR_c: 현재 심박수, HR_15: 15초전 심박수, HR_t: 목표 심박수, Height: 운동자의 신장, HRmax: 최대 심박수)
[수학식 4]
(L_tf: 여성의 트레드밀 운동 시 적용되는 운동부하, HR_c: 현재 심박수, HR_15: 15초전 심박수, HR_t: 목표 심박수, Height: 운동자의 신장, Weight: 운동자의 체중, HRmax: 최대 심박수) - 제11항에 있어서,
상기 검출하는 단계에서 검출된 심박수와, 상기 운동부하를 연산하는 단계에서 연산된 상기 운동부하와, 상기 운동자의 신체정보 및 목표 심박수를 이용하여 상기 사전 설정된 주기마다 상기 운동자의 에너지 소모량을 연산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유산소 운동기구 운동부하의 설정 및 그에 따라 운동하는 운동자의 에너지 소모량 측정 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제12항에 있어서,
상기 유산소 운동 기구가 헬스 바이크이고, 상기 운동자가 남성인 경우,
상기 에너지 소모량을 연산하는 단계는 하기 수학식 5에 의해 에너지 소모량을 연산하는 단계인 것을 특징으로 하는 유산소 운동기구 운동부하의 설정 및 그에 따라 운동하는 운동자의 에너지 소모량 측정 방법.
[수학식 5]
(E_bm: 남성의 헬스 바이크 운동 시의 에너지 소모량, %HRmax: 부하 수준 = 현재 심박수/최대 심박수, HR_c: 현재 심박수, HR_5: 5초전 심박수, HR_15: 15초전 심박수, Load: 운동부하, Weight: 운동자의 체중, HRmax: 최대 심박수) - 제12항에 있어서,
상기 유산소 운동 기구가 헬스 바이크이고, 상기 운동자가 여성인 경우,
상기 에너지 소모량을 연산하는 단계는 하기 수학식 6에 의해 에너지 소모량을 연산하는 단계인 것을 특징으로 하는 유산소 운동기구 운동부하의 설정 및 그에 따라 운동하는 운동자의 에너지 소모량 측정 방법.
[수학식 6]
(E_bf: 여성의 헬스 바이크 운동 시의 에너지 소모량, %HRmax: 부하 수준 = 현재 심박수/최대 심박수, HR_c: 현재 심박수, HR_5: 5초전 심박수, HR_15: 15초전 심박수, Load: 운동부하, Weight: 운동자의 체중, HRmax: 최대 심박수) - 제12항에 있어서,
상기 유산소 운동 기구가 트레드밀이고, 상기 운동자가 남성인 경우,
상기 에너지 소모량을 연산하는 단계는 하기 수학식 7에 의해 에너지 소모량을 연산하는 단계인 것을 특징으로 하는 유산소 운동기구 운동부하의 설정 및 그에 따라 운동하는 운동자의 에너지 소모량 측정 방법.
[수학식 7]
E_tm = 4.404 + 0.114×HR_c + 0.046×HR_10 - 16.722×%HR_t + 0.096×Load + 0.027×Height + 0.115×Weight - 0.105×HRmax
(E_tm: 남성의 트레드밀 운동 시의 에너지 소모량, HR_c: 현재 심박수, HR_10: 10 초전 심박수, %HR_t: 목표부하량 = 목표 심박수/최대 심박수, Load: 운동부하, Height: 운동자의 신장, Weight: 운동자의 체중, HRmax: 최대 심박수) - 제12항에 있어서,
상기 유산소 운동 기구가 트레드밀이고, 상기 운동자가 여성인 경우,
상기 에너지 소모량을 연산하는 단계는 하기 수학식 8에 의해 에너지 소모량을 연산하는 단계인 것을 특징으로 하는 유산소 운동기구 운동부하의 설정 및 그에 따라 운동하는 운동자의 에너지 소모량 측정 방법.
[수학식 8]
(E_tf: 여성의 트레드밀 운동 시의 에너지 소모량, HR_c: 현재 심박수, HR_15: 15 초전 심박수, %HR_t: 목표부하량 = 목표 심박수/최대 심박수, Load: 운동부하, Height: 운동자의 신장, Weight: 운동자의 체중, HRmax: 최대 심박수)
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