KR20100110558A - 고지대 적응 훈련 시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 호흡 공기 중의 산소농도를 고도에 따라 변화시켜서 고지대나 고산지대의 저 산소 환경을 인위적으로 조성하여 고도적응 훈련이 가능하게 하는 저 산소 훈련 시스템에 관한 것이다. 외부의 공기로부터 산소와 질소의 비율을 인위적으로 조절하여 고도의 변화에 상응하는 호흡 공기 중의 산소농도를 공급하기 위한 산소 농도 제어부와, 호흡공기 중 산소농도와 이산화탄소 농도를 측정하는 센서 부를 포함한다. 본 고안은 기존의 저 산소 적응 훈련 실, 저 산소 훈련장비와 달리, 호흡공기 중의 산소농도를 고도에 따라 선택적으로 신속하게 변화시켜서 공급함으로써 여러 가지 고도 적응 훈련 방식에 적용할 수 있으며, 저 산소 훈련 간 측정한 산소와 이산화탄소 농도와, 측정한 산소와 이산화탄소의 농도로 계산한 고도에 따른 저 산소 환경에 대한 신체적 변화를 나타내는 RQ, PER, VCO₂, VO₂, 최대산소섭취량 등을 모니터링하고 분석하고, 싸이클, 싸이클론, 트레드밀 등의 유산소 운동기구 편리하게 적용할 수 있는 저산소 훈련 시스템을 제공 할 수 있다.

고지대, 적응훈련, 저산소, 호흡가스, 이산화탄소, 산소

Description

고지대 적응 훈련 시스템 {THE HIGH-ALTITUDE TRAINING SYSTEM}

본 발명은 고지대 조건에 상응하는 저산소 환경을 제공하고, 저산소 환경에서의 호흡하는 과정에서 호흡가스를 분석하는 장치와 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고도의 변화에 따라 공기의 조성이 변화하는 것을 구현하는 장치를 포함하고, 호흡가스의 산소 및 이산화탄소를 측정하여 신체적 변화를 분석하는 장치와 그 방법에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 사람이 고산지대로 올라가거나 저산소 환경에 노출이 되면 낮은 산소분압 때문에 저산소증(Hypoxia)이 발생한다. 이러한 배경에서 최근 유산소 운동능력을 필요로 하는 다양한 종목의 일류선수가 경기력 향상을 위하여 저산소 트레이닝을 연례적으로 실시하는 것을 시작으로 저산소 트레이닝의 효과가 각광받고 있다. 고산지대의 산소농도와 같은 낮은 산소농도를 평지 조건에서 유지시키며 트레이닝함으로써 유산소 작업능력을 향상시키는 효과뿐 아니라 체력증진에도 탁월한 효과를 나타내는 것으로 알려져 있다.

따라서, 저산소 환경을 제공함으로써 신체 조직으로 산소 전달이 감소되는 저산소증에 인위적인 노출을 통한 저산소 환경 적응에 의하여 운동능력과 관련한 인체 기능을 향상 시키는 트레이닝 환경을 제공한다.

종래의 기술에서는 밀폐된 공간의 기압을 인위적으로 조절함으로써 저산소 적응 훈련실을 제공하고 있다.

그러나 종래의 기술에서는 산소농도를 신속하게 자동으로 조절할 수 없고, 전체 공간을 폐쇄해야 하므로 시간적 제약을 따르며, 사용자의 편의에 따라 사용시간/빈도 등을 정할 수 없고, 일률적으로 제한된 인원이 사용하기 때문에 시설사용의 효율성이 떨어지고, 사용자가 밀폐된 공간에 격리되어 생활해야 하므로 공간 내부에 부수적으로 별도의 숙박시설, 화장실 등을 설치해야 하고, 운동기구 선택에 있어 공간의 제약이 있다.

또한, 저산소 적응훈련실 이용종료 시까지 저산소 환경 적응에 의한 사용자의 운동능력과 관련된 심폐기능과 지구력 강화 정도를 실시간으로 측정할 수 있는 장치가 구비되지 않아 트레이닝 종료후 심폐기능과 지구력 강화에 대한 검사를 추가로 실시하는 실정이다.

본 발명은, 일 관점에 따라, 저산소 발생을 제어하는 시스템으로서, 작동 제어 신호에 따라서 저산소를 발생시키는 산소 분리 블록과 상기 산소 분리 블록으로부터, 저산소 유로를 통해 유입되는 저산소를 운반하는 저산소 공급라인과 기설정된 고도의 선택에 따라서 저산소의 농도를 조절하는 제어부와 저산소를 사용자에게 공급하는 저산소 배출수단 사용자의 감지하는 호흡가스를 샘플링하여 산소/이산화탄소 농도를 감지하는 센서부와 상기 센서부로 부터 전달되는 신호를 외부로 나타내는 표시부를 포함하는 고도별 저산소 공급 트레이닝 시스템을 제공한다.

본 발명은, 일 관점에 따라, 고도에 따른 저산소 환경에서의 트레이닝 방법에 관한 것으로, 잘 알려진 바와 같이, 고도가 변화함에 따라서 산소의 농도가 변화하는 것을 구현하기 위하여, 기체분리막을 이용한 저산소를 발생하는 과정과, 사용자가 고도를 선택함에 따라서 산소의 농도를 조절하는 과정과, 저산소 환경에서 사용자의 트레이닝에 따라 배출되는 호흡가스를 샘플링하여 측정하고 이를 분석하는 과정을 포함하는 고도별 저산소 공급 트레이닝 시스템을 제공한다.

본 발명은 저산소 발생장치를 이용하여 고도에 따른 산소의 농도를 제어부에서 기억해 두었다가 사용자의 선택에 따라서 해당 고도의 저산소 공기가 사용자에게 배출되도록함으로써, 저산소에 의한 트레이닝을 구현할 수 있으며, 트레이닝중 호흡가스를 분석함으로써, 저산소에 의한 트레이닝 효과의 확인과 신체 상태를 점검할 수 있으며, 이를 통하여 저산소 트레이닝에 의한 인간의 건강 증진과 특정 운동선수의 기량을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 요지는, 별도의 저산소 적응훈련실을 구비하여 사용자가 그안에서 일정 시간동안 생활하여 저산소 환경에 적응하는 종래의 방식과는 달리, 고도의 변 화에 따라 산소 농도의 변화를 기 설정하여 고도의 선택에 따른 저산소를 사용자에게 직접적으로 공급하는 장치와 방법을 포함한다.

또한, 저산소를 호흡하면서 트레이닝을 수행하는 경우 사용자로부터 배출되는 호흡가스를 샘플링하여 산소와 이산화탄소 센서가 구비된 센서부에서 호흡과정에서 가스성분의 농도 변화를 계측하여 제어부로 신호를 보내고, 제어부에서 가스성분의 농도와 저 산소 환경에 대한 신체적 변화를 나타내는 RQ, PER, VCO₂, VO₂, 최대산소섭취량 등을 표시하고 데이터를 전송하는 고도별 저산소 공급 트레이닝 시스템을 실현할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 고지대 적응 훈련 시스템을 도시한 사시도이다. 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 산소발생수단(110)은 외부 공기 유입하는 펌프(110c)와 유입된 공기에서 산소와 질소를 산소 분리기(110a)와, 조작부(114)에 연결되는 산소공급라인(111)과, 산소와 질소의 분리 배출 비율을 조절하는 밸브(110b)와, 배출관(110d)을 포함한다.

산소발생수단(110)은 외부 공기를 유입하여 필터링을 통해서 산소와 질소를 분리하고, 산소와 질소의 분리 배출 비율을 조절하는 밸브(110b)를 통해 산소공급 라인(111)에 공급할 산소농도를 정하고 공급한다.

산소분리기(110a)는 압렵 흡착형 산소분리기 또는 내부에 중공사막을 가지는 중공사막형의 산소분리기 또는 평막을 가지는 평막형 산소분리기가 사용 될 수 있으며, 이러한 압력흡착형 또는 중공사막형 또는 평막형 산소분리기는 공지의 것으로서 외부로부터 공급된 공기를 통과시키면서 공기 중의 산소와 산소이외의 기체를 서로 분리시킨다.

산소발생수단(110)은 하나 이상의 산소분리기(110a)를 도2와 같이 결함하여 산소분리기(110a)로부터 조절밸브(110b)를 통해 배출 되는 저 산소 공기를 산소공급라인(111)을 통해 조작부(114)에 연결되고 산소 이외의 기체를 각각 외부로 배출관(110d)을 통해 배출된다.

제어부(112)는 컴퓨터(113)에 의해 사전에 입력된 프로그램에 따라 사용자가 제어부(112)의 버튼이나 스위치 등을 통해서 도3a와 같은 제어화면에서 고도를 선택하고, 버튼 조작에 따른 신호를 감지하여 입력된 프로그램에 따라 아래의 표와 같이 고도에 맞는 산소농도가 조절되도록 자동으로 조작부(114)에 신호를 보냄으로서 조작부(114)의 온-오프제어를 통해 고도에 해당하는 저 산소 공기는 센서부(117)에 연결된 산소공급라인(115)을 따라 이동한다.

센서부(117)는 제어부(112)의 사용자의 고도 선택에 따른 저 산소 공기의 산소와 이산화탄소 농도를 측정하여 도3b와 같이 제어부(112)의 디스플레이에 표시하고 사용자와 연결된 산소공급라인(118)에 저 산소 공기를 공급한다.

사용자는 센서부(117)와 연결된 산소공급라인(118)을 통하여 저 산소 공기를 호흡하고 센서부(117)와 연결된 배기관(119)을 통해 배출하며 센서부(117)는 배출된 공기에 산소와 이산화탄소 농도를 측정하고 연결선(116)을 통하여 제어부(112)에 신호를 보내고 제어부(112)의 디스플레이에 도3b와 같이 표시된다.

제어부(112)는 실시간 연속적으로 측정되는 센서부(117)의 호흡과정에서 측정되는 산소와 이산화탄소의 농도를 디스플레이에 표시하고 연동된 컴퓨터(113)로 데이터가 실시간 연속적으로 아래와 같이 저장된다.

이상의 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 것을 쉽게 알 수 있을 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 고지대 적은 훈련 시스템을 도시한 사시도이다.

도 2는 본 고안에 따른 산소 발생 수단의 예시도이다.

도 3a는 본 고안에 따라 터치스크린 기능을 갖고 제어부의 고도를 선택할 수 있는 디스플레이의 메뉴 화면의 예시도이다.

도 3b는 본 고안에 따라 사용자의 고지대 적응 훈련 시스템 사용간 디스플레이 패널 상에 표시되는 데이터 표시 화면의 예시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

110 : 저산소발생수단

110a : 산소분리기

110b : 산소와 질소 분리 배출 비율 조절 밸브

110c : 공기 유입 펌프

110d : 배출관

111 : 산소공급라인

112 : 제어부

113 : 컴퓨터

114 : 조작부

115 : 산소공급라인

116 : 연결선

117 : 센서부

118 : 산소공급라인

119 : 배기관

Claims (7)

1. 고지대 환경에 상응하는 저산소 트레이닝 시스템으로서,

   제어 신호에 따른 작동을 통해서 저산소를 발생시키고, 정지에어 신호에 응답하여 작동을 정지하는 저산소 발생 블록과,

   상기의 저산소 발생 블록으로부터 산소를 이동시키기 위한 산소유로와,

   저산소 환경에서의 트레이닝에 따른 호흡가스의 산소/이산화탄소의 농도를 측정하는 센서부와,

   상기의 저산소 발생 장치의 제어와 고도에 따른 산소농도의 변화를 선택적으로 수행하는 제어수단

   을 포함하는 고지대 적응 훈련 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기의 저산소 발생 수단은 압력흡착형 산소 분리기 또는 내부에 중공사막을 갖는 산소분리기 또는 평막을 갖는 산소분리기중 어느 하나의 산소분리기를 이용하는

   것을 특징으로 하는 고지대 적응 훈련 시스템.
3. 제 1항에 있어서,

   제어부는 기 설정된 고도별 산소농도를 구현하기 위하여 산소분리 수단으로부터 배출되는 산소와 질소의 비율을 조절하는 하나이상의 개폐식 밸브를 갖는

   것을 특징으로 하는 고지대 적응 훈련 시스템.
4. 제 3항에 있어서,

   제어부의 디스플레이 수단은 터치스크린 기능을 갖는 디스플레이 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 고지대 적응 훈련 시스템.
5. 제 4항에 있어서,

   해당하는 고도를 터치 스크린으로 입력하면 그 고도에 상응하는 산소농도가 배출되는 저산소 발생 시스템.
6. 제 4항에 있어서,

   제어부는 실시간으로 센서부에서 측정된 산소와 이산화탄소의 농도를 디스플레이를 통하여 표시하고, 이를 자동으로 컴퓨터에 저장하는 기능을 갖는

   것을 특징으로 하는 고지대 적응 훈련 시스템.
7. 제 1항에 있어서,

   센서부는 호흡과정에서 배출되는 호흡가스의 산소와 이산화탄소 성분을 분석할 수 있는 것으로, 전기화학식, 고체전해질방식, 분광식의 가스센서중 어느 하나를 갖는 것을 특징으로 하는 고지대 적응 훈련 시스템.

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