KR101008541B1 - 시, 청각 자극을 제공하는 인지능력 향상 장치 - Google Patents

시, 청각 자극을 제공하는 인지능력 향상 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시, 청각 자극을 제공하는 인지능력 향상 장치에 관한 것으로서, 미리 저장된 패턴에 따라 순차적으로 시각자극신호를 생성시키는 시각자극신호발생부와, 미리 저장된 패턴에 따라 순차적으로 청각자극신호를 생성시키는 청각자극신호발생부와, 상기 시, 청각자극신호에 대한 이용자의 반응신호를 분석한 후, 피드백으로 가이드신호를 생성시키는 가이드신호발생부를 포함하는 신호발생부와; 상기 시, 청각자극신호발생부 및 가이드신호발생부에서 생성된 시, 청각자극신호 및 가이드신호를 이용자에게 출력시키는 신호출력수단과; 센서를 포함하며, 상기 신호출력수단에서 출력된 시, 청각자극신호에 대한 이용자의 반응신호를 생성시키는 복수의 트리거와; 상기 트리거에서 생성된 반응신호와 상기 신호발생부에서 생성된 시, 청각자극신호를 비교하여 각 신호에 대한 시간차를 계산하며, 이에 따른 정보를 저장하는 매칭처리부;를 포함하며, 상기 청각자극신호는 상기 신호출력수단에 의해 이용자에게 출력될 경우, 좌, 우측에 출력되는 청각자극신호가 서로 상이한 주파수를 가지도록 마련되는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 이용자의 인지능력을 향상시킬 수 있으며, 뇌 기능 이상으로 인한 질환을 가지고 있는 환자들에게 치료, 예방, 재활목적으로 이용할 수 있다.
시청각자극, 인지능력, 트리거

Description

시, 청각 자극을 제공하는 인지능력 향상 장치{A INTENSIFYING POWER ENHANCEMENT DEVICE PROVIDING AUDITORY AND VISUAL STIMULUS}
본 발명은 시, 청각 자극을 제공하는 인지능력 향상 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 시, 청각 자극에 대해 이용자가 복수의 트리거를 조작하여 반응할 수 있도록 마련되어 발달장애, 학습장애, 난독증 등과 같은 뇌기능 이상 질환을 가지고 있는 환자들에게는 치료목적으로, 중풍, 치매 등과 같은 뇌의 기질적인 질환을 가지고 있는 환자들에게는 예방 및 재활 목적으로 사용됨은 물론, 일반인들의 뇌의 인지능력을 향상시킬 수 있는 시, 청각 자극을 제공하는 인지능력 향상 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 인간의 뇌는 외부 자극에 연속적으로 반응하는 시스템으로서, 집중력 등을 향상시킬 수 있는 자극 패턴이 의학적 연구에 의하여 알려져 있다.
뇌에서 기록되는 파형은 크게 나누어 자발적인 뇌파와, 청각, 시각 등의 외부 자극에 의하여 발생하는 사건관련전위(ERP: event related potential)로 구분될 수 있다.
상기 ERP는 자극 후 기계적으로 발생하는 외인적 ERP(extrinsic ERP)와, 같 은 자극에 대해서도 집중 상태나 심리 상태에 따라 가변적으로 나타나는 내인적 ERP(intrinsic ERP)로 구분된다.
한편, 상기 뇌파는 뇌 신경세포의 활동에 의하여 발생하는 전류로 머리표면에 전극을 부착하여 측정되는 전기적 신호이다.
일반적으로, 뇌파는 진동하는 주파수의 범위에 따라 델타파(4 Hz 미만), 쎄타파(4-8 Hz), 알파파(8-13 Hz), 베타파(13-30 Hz)로 구분되며, 베타파는 정신활동을 하고 있는 상태에서 주로 발생하고, 알파파는 이완 및 명상상태, 쎄타파는 좀 더 이완된 상태나 명상상태에서 주로 발생하는 등 뇌파와 의식상태는 상관관계를 가지고 있다.
이러한 상관관계가 있음이 밝혀진 가운데 사회생활을 하는 직장인이나 공부를 하는 학생들의 능률이 특정 뇌파의 상태에서 더욱 향상된다는 것이 많은 실험적 결과로부터 알려졌다.
따라서, 이용자에게 시, 청각 자극을 제공하여, 이용자의 뇌파를 인위적으로 특정 뇌파 상태로 유도하기 위한 장치들이 다수 개발되었다.
종래의 개발된 뇌파를 인위적으로 유도하는 장치는 크게 세가지로 분류될 수 있다.
첫째는 시, 청각 자극을 이용하여 뇌파를 변화시키는 장치가 있다. 이 형태의 장치는 특정 주파수의 광펄스 및 소리로써 이용자의 뇌파가 특정 주파수에 동조하도록 유도하여 원하는 뇌파를 발생시키는 방식이다.
둘째는 전기적 자극을 직접 인체에 가하는 장치가 있다. 이 형태의 장치는 인체에 전류를 흘려주고, 이로 인해 발생된 자장이 인체에 영향을 미치도록 유도하여 원하는 뇌파를 발생시키는 방식이다.
셋째는 바이오피드백형 장치가 있다. 이 형태의 장치는 이용자의 생리신호(뇌파, 피부전도도, 근전도, 심전도 등)를 측정하여 그 상태와 변화를 시각, 청각적으로 이용자에게 알려줌으로써 자신의 상태를 조절하는 훈련을 할 수 있도록 하는 장치이다.
그런데, 종래의 상기 시, 청각 자극을 이용하여 뇌파를 변화시키는 장치는 미리 설정된 자극신호만을 이용자에게 출력시켜 뇌파를 특정 주파수로 유도하는 단조로운 구성으로 마련되어, 이용자의 상태 및 훈련결과 등을 분석하여 인지능력을 향상시키는 효과가 미비하다는 문제점이 있었다.
또한, 주의력결핍 과다행동장애(Attention Deficit Hyperactivity Disorder: ADHD), 발달장애, 학습장애, 난독증 등과 같은 뇌기능 이상 질환을 가지고 있는 환자들에게 치료목적으로 이용할 수 없다는 문제점이 있었다.
또한, 중풍, 치매 등과 같은 뇌의 기질적인 질환을 가지고 있는 환자들에게 예방 및 재활 목적으로 이용할 수 없다는 문제점이 있었다.
또한, 자극에 의한 이용자의 반응 및 반응속도에 대한 훈련 및 결과를 측정하고 분석하는 기능이 미비하여 이용자의 운동능력 및 인지능력에 대한 전반적인 파악을 할 수 없다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은, 시, 청각자극신호를 발생시켜 이용자에게 전달하고, 자극신호를 받은 이용자의 반응신호를 분석 및 저장하여 효율적인 인지능력 향상 기능을 구비한 시, 청각자극을 제공하는 인지능력 향상 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 주의력결핍 과다행동장애(Attention Deficit Hyperactivity Disorder: ADHD), 발달장애, 학습장애, 난독증 등과 같은 뇌기능 이상 질환을 가지고 있는 환자들에게는 치료목적으로, 중풍, 치매와 같은 뇌의 기질적인 질환을 가지고 있는 환자들에게는 예방 및 재활 목적으로 이용할 수 있는 시, 청각자극을 제공하는 인지능력 향상 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 자극에 의한 이용자의 반응 및 반응속도에 대한 훈련 및 결과를 측정하고 분석하여 이용자의 운동능력 및 인지능력에 대한 정보를 일목요연하게 파악할 수 있는 시, 청각자극을 제공하는 인지능력 향상 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 미리 저장된 패턴에 따라 순차적으로 시각자극신호를 생성시키는 시각자극신호발생부와, 미리 저장된 패턴에 따라 순차적으로 청각자극신호를 생성시키는 청각자극신호발생부와 상기 시, 청각자극신호에 대한 이용자의 반응신호를 분석한 후, 피드백으로 가이드신호를 생성시키는 가이드신호 발생부를 포함하는 신호발생부와; 상기 시, 청각자극신호발생부 및 가이드신호발생부에서 생성된 시, 청각자극신호 및 가이드신호를 이용자에게 출력시키는 신호출력수단과; 센서를 포함하며, 상기 신호출력수단에서 출력된 시, 청각자극신호에 대한 이용자의 반응신호를 생성시키는 복수의 트리거와; 상기 트리거에서 생성된 반응신호와 상기 신호발생부에서 생성된 시, 청각자극신호를 비교하여 각 신호에 대한 시간차를 계산하며, 이에 따른 정보를 저장하는 매칭처리부;를 포함하며, 상기 청각자극신호는 상기 신호출력수단에 의해 이용자에게 출력될 경우, 좌, 우측에 출력되는 청각자극신호가 서로 상이한 주파수를 가지도록 마련되는 시, 청각자극을 제공하는 인지능력 향상 장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 매칭처리부는 상기 시, 청각자극신호에 대한 이용자의 반응신호를 비교하여 미리 설정된 범위에 따른 등급별 정보를 저장할 수 있다.
또한, 상기 트리거는 RH(Right Hand)트리거, LH(Left Hand)트리거, RF(Right Foot)트리거, LF(Left Foot)트리거로 구성되어 이용자에게 전달된 시, 청각자극신호에 대한 반응신호를 상기 매칭처리부로 전송하도록 마련될 수 있다.
여기서, 상기 시각자극신호발생부는 상기 RH트리거, LH트리거, RF트리거, LF트리거에 대응되되, 이용자가 식별가능하도록 상이한 시각자극신호를 발생시키며, 상기 청각자극신호발생부는 상기 RH트리거, LH트리거, RF트리거, LF트리거에 대응되되, 이용자가 식별가능하도록 상이한 청각자극신호를 발생시키도록 마련될 수 있다.
여기서, 상기 트리거는 장갑 또는 신발 형태로 구비되어 이용자의 손과 발에 착용할 수 있도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 트리거는 좌, 우측 구역이 구분되는 터치패드 또는 마이크로 트리거 스위치로 마련될 수 있다.
한편, 상기 신호출력수단은 LCD 모니터, 광안경, 스피커, 헤드폰, 이어폰 중의 어느 하나 이상으로 마련될 수 있다.
또한, 상기 시, 청각자극을 제공하는 인지능력 향상 장치는 컴퓨터와 연동되어 네트워크 상의 서버와 통신가능하도록 마련될 수 있다.
여기서, 상기 시, 청각자극을 제공하는 인지능력 향상 장치는 시각자극모드와 청각자극모드 및 시, 청각자극모드로 구성되어 이용자가 선택적으로 채택하여 사용할 수 있도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 시, 청각자극을 제공하는 인지능력 향상 장치는 훈련모드와 랭킹모드로 구성되어 이용자가 선택적으로 채택하여 사용할 수 있도록 마련될 수 있다.
본 발명에 의해, 시, 청각자극신호를 발생시켜 이용자에게 전달하고, 자극신호를 받은 이용자의 반응신호를 분석 및 저장하여 효율적인 인지능력 향상 기능을 구비한 시, 청각자극을 제공하는 인지능력 향상 장치를 제공할 수 있다.
또한, 주의력결핍 과다행동장애(Attention Deficit Hyperactivity Disorder: ADHD), 발달장애, 학습장애, 난독증 등의 뇌 기능 이상으로 인한 질환을 가지고 있는 환자들에게 치료목적으로 이용할 수 있다.
또한, 중풍, 치매 등과 같은 뇌의 기질적인 질환을 가지고 있는 환자들에게 예방 및 재활목적으로 이용할 수 있다.
또한, 자극에 의한 이용자의 반응 및 반응속도에 대한 훈련 및 결과를 측정하고 분석하여 이용자의 운동능력 및 인지능력에 대한 정보를 일목요연하게 파악할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1 본 발명에 따른 시, 청각자극을 제공하는 인지능력 향상 장치의 블럭도이며, 도 2 본 발명에 따른 시, 청각자극을 제공하는 인지능력 향상 장치의 순서도이다.
도 1 내지 2 를 참조하면, 본 발명에 따른 시, 청각 자극을 제공하는 인지능력 향상 장치는, 미리 저장된 패턴에 따라 순차적으로 시각자극신호를 생성시키는 시각자극신호발생부(12)와, 미리 저장된 패턴에 따라 순차적으로 청각자극신호를 생성시키는 청각자극신호발생부(16)와, 상기 시, 청각자극신호에 대한 이용자의 반응신호를 분석한 후, 피드백으로 가이드신호를 생성시키는 가이드신호발생부(14)를 포함하는 신호발생부(10)와; 상기 시, 청각자극신호발생부(12, 16) 및 가이드신호발생부(14)에서 생성된 시, 청각자극신호 및 가이드신호를 이용자에게 출력시키는 신호출력수단(20)과; 센서를 포함하며, 상기 신호출력수단(20)에서 출력된 시, 청각자극신호에 대한 이용자의 반응신호를 생성시키는 복수의 트리거(30)와; 상기 트리거(30)에서 생성된 반응신호와 상기 신호발생부(10)에서 생성된 시, 청각자극신호를 비교하여 각 신호에 대한 시간차를 계산하며, 이에 따른 정보를 저장하는 매칭처리부(40);를 포함하며, 상기 청각자극신호는 상기 신호출력수단(20)에 의해 이용자에게 출력될 경우, 좌, 우측에 출력되는 청각자극신호가 서로 상이한 주파수를 가지도록 마련된다.
여기서, 상기 시각자극신호는 상기 신호출력수단(20)의 LCD 모니터 또는 광안경에 의해 이용자에게 출력되는 신호로서, 오른손, 왼손, 오른발, 왼발, 양손, 양발 등 이용자에게 식별가능하도록 처리된 신호로 마련될 수 있다.
또한, 상기 시각자극신호는 그래픽으로 처리된 신호이거나 식별가능한 다양한 색상을 가진 광펄스 신호로 마련될 수 있다.
한편, 상기 청각자극신호는 상기 신호출력수단(20)의 이어폰, 헤드폰, 스피커에 의해 이용자에게 출력되는 신호로서, 오른손, 왼손, 오른발, 왼발, 양손, 양발 등 이용자에게 식별가능하도록 처리된 신호로 마련될 수 있다.
또한, 상기 청각자극신호는 음성신호이거나 이용자가 식별가능한 여러 주파수의 비트신호로 마련될 수 있다.
또한, 상기 청각자극신호는 상기 신호출력수단(20)에 의해 이용자에게 출력될 경우, 좌, 우측에 출력되는 청각자극신호가 서로 상이한 주파수를 가지도록 마련될 수 있다.
여기서, 상기 청각자극신호의 주파수는 서로 상이하도록 마련되지만, 이용자에게 출력되는 좌, 우측의 청각자극신호의 크기(dB)는 동일하여야 하며, 이용자의 볼륨조절에 의해 출력되는 청각자극신호의 크기는 조절될 수 있다.
상기와 같이, 이용자의 양쪽 귀에 서로 다른 주파수를 가진 청각자극신호를 전달하면, 이용자의 뇌에서는 상이 주파수가 상쇄된 신호음으로 판단하며, 이러한 상쇄된 신호음이 뇌에 전달될 때, 대뇌와 소뇌 사이에 있는 올리브 신경핵이 자극되고, 여기에 동조된 신호를 대뇌피질로 보냄으로써, 기존에 발생되는 뇌파패턴과 융합되어 현저한 뇌의 상태변화를 일으키게 되는 바이놀 비트 현상을 이용한 것이다.
상기와 같은, 바이놀 비트 현상을 이용하여 알파파의 뇌파상태를 유지하도록 마련됨으로써, 이용자에게 보다 향상된 집중력을 제공할 수 있다.
한편, 상기 가이드신호는 상기 시, 청각자극신호와 함께 이용자에게 출력되는 신호로서, 시각적으로는 시각자극신호에 대한 이용자의 반응신호를 분석한 후, 피드백으로 출력되는 점멸신호로 마련될 수 있으며, 청각적으로는 청각자극신호에 대한 이용자의 반응신호를 분석한 후, 피드백으로 출력되는 일정한 주파수의 비트 신호로 마련될 수 있다.
상기 가이드신호는 이용자의 트리거(30) 조작에 의한 반응신호가 상기 시, 청각자극신호와 비교하여 일정범위보다 느리거나 빠르게 입력될 경우, 이용자에 의한 상기 반응신호의 보정을 유도하기 위하여 출력되며, 예를 들어, 자극신호에 대한 반응신호가 미리 설정된 수치범위보다 느리게 입력될 경우, 상기 가이드신호는 점멸신호 또는 비트신호를 자극신호와는 상이한 신호로 출력됨으로써, 이용자의 반응신호가 상기 시, 청각자극신호와 매칭될 수 있도록 유도할 수 있다.
또한, 상기 가이드신호는 이용자의 반응신호가 정확한 범위 내에서 입력될 경우, 자극신호와 함께 상이한 신호로 출력되어, 이용자에 의한 반응신호 입력이 정상적으로 진행됨을 알림과 동시에 반응신호 입력의 리듬감 또는 타이밍을 이용자에게 숙지시키는 역할을 수행한다.
여기서, 상기 상이한 신호는 반응신호의 매우느림, 느림, 정확, 빠름, 매우빠름에 대해 이용자가 인식할 수 있는 각각 다른 신호라는 의미로써, 이용자에게 시, 청각적으로 구분될 수 있는 신호로 마련될 수 있다.
전술한 상기 시, 청각자극신호 및 가이드신호는 상기 신호발생부(10)에서 생성되어 상기 신호출력수단(20)에 의해서 이용자에게 전달되며, 이용자는 전달된 시, 청각자극신호에 대응되는 트리거(30)를 접촉시킴으로써 반응신호를 생성시킨다.
여기서, 상기 트리거(30)는 RH(Right Hand)트리거(32), LH(Left Hand)트리거(34), RF(Right Foot)트리거(36), LF(Left Foot)트리거(38)로 구성되어 이용자에 게 전달된 시, 청각자극신호에 대한 반응신호를 상기 매칭처리부(40)로 전송하도록 마련될 수 있다.
여기서, 상기 시각자극신호발생부(12)는 상기 RH트리거(32), LH트리거(34), RF트리거(36), LF트리거(38)에 대응되되, 이용자가 식별가능하도록 상이한 시각자극신호를 발생시키며, 상기 청각자극신호발생부(16)는 상기 RH트리거(32), LH트리거(34), RF트리거(36), LF트리거(38)에 대응되되, 이용자가 식별가능하도록 상이한 청각자극신호를 발생시키도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 트리거(30)는 센서를 포함하는 장갑 또는 신발 형태로 구비되어 이용자의 손과 발에 착용할 수 있도록 마련될 수 있으며, 좌, 우측 구역이 구분되는 2개의 터치패드 또는 마이크로 트리거 스위치로 마련될 수 있다.
한편, 상기 매칭처리부(40)는 상기 시, 청각자극신호에 대한 이용자의 반응신호를 비교하여 미리 설정된 범위에 따른 등급별 정보를 저장할 수 있다.
예를 들어, 상기 매칭처리부(40)는 오른손에 대한 시각자극신호가 생성되어 이용자에게 출력된 시간과 상기 시각자극신호에 대한 RF트리거를 접촉시킨 이용자의 반응시간을 비교하여 산출된 등급별 정보를 저장한다.
또한, 상기 등급별 정보는 자극신호의 출력시간과 본 자극신호에 대한 반응시간의 시간차이가 0.3(sec) 이내이면 1 등급, 0.3(sec)에서 0.7(sec)의 범위이면 2 등급, 0.7(sec)에서 1(sec)의 범위이면 3 등급으로 마련되어 저장될 수 있다.
여기서, 상기 등급별 정보는 전체적으로 점수화되어 이용자의 개인정보에 저장될 수 있으며, 이용자의 나이, 성별, 개인별 신체특성에 따라 점수산출방법이 차 등화되어 적용될 수도 있다.
상기 개인별 신체특성은 시, 청각자극에 대한 개인별 반응능력을 점수산출에 반영하기 위한 것으로서, 기초검사를 통하여 이용자의 시각 또는 청각자극에 대한 우열성을 파악하고, 이에 대해 부여되는 점수의 가중치를 조절하도록 한다.
예를 들면, 기초검사를 통하여 이용자의 시각자극에 대한 반응능력이 80% 로 파악되고, 청각자극에 대한 반응능력이 50% 로 파악되면, 상기 이용자가 시각자극에 대한 훈련을 할 경우에는 가중치를 감소시켜 점수를 반영하고, 상기 이용자가 청각자극에 대한 훈련을 할 경우에는 가중치를 증가시켜 점수를 반영하도록 적용시킨다.
상기와 같은 가중치 조절은, 열성인 반응능력에 대한 훈련을 반복적으로 수행하도록 독려시키는 효과가 있으며, 이에 의해 이용자의 시, 청각자극에 대한 반응능력을 균형화, 향상화 시킬 수 있다.
여기서, 상기 시간차이에 따른 등급결정 및 점수산출방법은 전술한 바에 한정되지 않으며, 필요에 따라 설정된 여러 가지 범위의 등급 및 점수로 설정될 수 있음은 물론이다.
한편, 상기와 같이 구성되는 시, 청각자극을 제공하는 인지능력 향상 장치는 시각자극모드와 청각자극모드 및 시, 청각자극모드로 구성되어 이용자가 선택적으로 채택하여 사용할 수 있도록 마련될 수 있다.
상기 시각자극모드는 시각자극신호만을 이용자에게 생성시키며, 상기 청각자극모드는 청각자극신호만을 이용자에게 생성시키고, 상기 시, 청각자극모드는 시, 청각자극신호를 복합적으로 이용자에게 생성시키도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 시, 청각자극을 제공하는 인지능력 향상 장치는 컴퓨터와 연동되어 네트워크 상의 서버와 통신가능하도록 마련될 수 있다.
여기서, 상기 서버는 상기 신호발생부(10)의 자극신호의 패턴을 여러 종류로 마련하여 상기 시, 청각자극을 제공하는 인지능력 향상 장치로 전송할 수 있도록 하며, 서버 내의 데이터베이스에 이용자 정보 및 이용자의 등급 및 훈련성과가 저장될 수 있다.
또한, 상기 시, 청각자극을 제공하는 인지능력 향상 장치는 훈련모드와 랭킹모드로 구성되어 이용자가 선택적으로 채택하여 사용할 수 있도록 마련될 수 있다.
여기서, 상기 훈련모드는 일반적으로 이용자가 플레이하게 되는 연습형 운동모드로써, 이용자가 독립적으로 훈련을 진행할 수 있도록 마련되며, 자극신호에 대한 반응신호의 점수, 사용시간, 연속된 정확한 반응신호에 대한 보너스의 수치가 저장될 수 있다.
또한, 상기 점수 및 반응신호에 대한 보너스의 수치는 이용자의 계급을 향상시키기 위하여 이용되는 수치이며, 상기 계급은 이용자의 숙련도를 나타내는 기준으로서, 미리 설정된 여러 계급으로 나뉠 수 있다.
상기 랭킹모드는 이용자가 타 이용자와 동시에 같은 패턴의 훈련을 대결형식으로 진행하거나, 서버에 의해 미리 저장된 패턴의 훈련을 수행하고 이에 따른 점수를 랭킹화시키도록 마련될 수 있다.
즉, 상기 랭킹모드는 대결형식 또는 훈련 점수에 따른 랭킹화에 의해 이용자 들 사이에 경쟁을 유도함으로써, 이용자들에게 흥미를 부여함과 동시에 인지능력 향상 효과 극대화를 유도할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 시, 청각자극을 제공하는 인지능력 향상 장치의 작동과정을 상세히 설명한다.
먼저, 이용자는 필요에 따라 훈련모드 또는 랭킹모드를 선택한다.(S10, S50) 여기서, 이용자가 랭킹모드를 선택한 경우에는 서버와의 온라인 연결을 확인한다.
다음, 시각자극훈련, 청각자극훈련, 시, 청각자극훈련을 선택한다.(S20, S60)
다음, 선택된 프로세스에 따라 훈련을 실행한다.(S30, S70)
다음, 훈련이 종료되면 훈련결과값을 데이터베이스에 저장한다.(S40, S80) 여기서, 훈련모드일 경우에는 장치 내부의 저장공간에 훈련결과값을 저장하며(S40), 랭킹모드일 경우에는 서버의 데이터베이스에 이용자의 훈련결과값을 저장한다.(S80) 여기서, S80 단계 이후에는 이용자의 등급을 산출하는 단계(S90)를 추가할 수 있다.
도 3 은 본 발명에 따른 시, 청각자극을 제공하는 인지능력 향상 장치의 템플릿구성화면이며, 도 4 는 본 발명에 따른 시, 청각자극을 제공하는 인지능력 향상 장치의 음계형 UI(User Interface)의 출력화면이며, 도 5 는 본 발명에 따른 시, 청각자극을 제공하는 인지능력 향상 장치의 실로폰형 UI(User Interface)의 출력화면이다.
도 3 을 참조하면, 본 발명에 따른 시, 청각자극을 제공하는 인지능력 향상 장치는 이용자가 본인의 훈련성향 및 취향에 따라 훈련을 선택할 수 있는 템플릿 생성장치를 제공한다.
여기서, 상기 템플릿은 한 주기의 운동레벨 단위 집합체로서, 이용자에 의해 선택적으로 생성될 수 있으며, 관리자에 의해 저장된 지정 템플릿을 이용하거나 서버에 저장된 템플릿을 다운로드 받아 훈련을 수행할 수 있다.
여기서, 훈련모드(1)는 훈련성향에 따라 구분된 모드별 운동모음을 선택하는 메뉴로서, 이용자에 의해서 설정될 수 있으며, 서버를 통해 다운로드 된 운동모음을 설정할 수도 있다.
또한, 동작(2)은 자극신호에 의해 정의된 동작을 선택하는 메뉴로서, 왼손, 오른손, 왼발, 오른발, 양손, 양발 등 중에서 선택적으로 채택될 수 있다.
여기서, 박자(3)는 분당 출력되는 자극신호의 횟수를 선택하는 메뉴로서, 도 3 에서와 같이 54 로 설정되면, 1 분에 54 번의 자극신호가 출력된다.
또한, 반복횟수(4)는 한 주기 동안에 반복될 동작 횟수를 선택하는 메뉴로서, 도 3 에서와 같이 23 으로 설정되면, 한 주기 동안 23 번의 자극신호가 반복된다.
여기서, 시각/청각(5)은 시각자극신호 또는 청각자극신호의 출력을 선택하는 메뉴로서, 이용자에 의해 설정될 수 있다.
또한, 시간(6)은 플레이 시간을 설정하는 메뉴이며, 가이드사운드(7)는 가이드신호출력의 여부를 선택하는 메뉴이다.
여기서, 버스트시초값(8)은 정확한 반응신호가 연속되어 입력되었을 경우, 보너스 점수를 부가하기 위한 설정값으로써, 도 3 에서와 같이, 4 로 설정되면, 이용자의 트리거 조작에 의해 연속된 4 회 이상의 정확한 반응신호가 발생되었을 경우, 설정된 보너스 점수를 부가하여 훈련 결과에 반영된다.
설명(9)은 상기 훈련모드(1)에 관한 설명으로서 훈련에 대한 기본 정보를 문자열로 저장하여 어떠한 내용의 훈련이 템플릿에 반영되었는지를 용이하게 파악할 수 있도록 하는 메뉴이다.
전술한 바와 같이, 생성된 템플릿은 도 4, 5 와 같이 이용자 UI 를 통하여 출력될 수 있다.
상기 이용자 UI 는, 이용자의 나이, 성별, 신체조건에 따라서 차등적으로 적용할 수 있으며, 바람직하게는 도 4 와 같은 음계형 UI 는 만 10 세 이상의 이용자에게 적용될 수 있으며, 도 5 와 같은 실로폰형 UI 는 만 10 세 미만의 이용자에게 적용될 수 있다.
여기서, 상기 음계형 UI 및 실로폰형 UI 는 우측편에 이용자의 계급, 실시간 점수, 사용시간 등이 표시되며, 상부측에 템플릿 네임, 서버와의 연결상태, 현재 순위 등의 정보가 표시된다.
여기서, 상기 음계형 UI 는 오선으로 이루어진 음계에 음표를 표기하여 트리거(30)에 의해 입력된 반응신호의 결과값을 이용자가 식별할 수 있도록 마련될 수 있다.
여기서, 상기 오선계 중앙라인은 입력된 반응신호의 정확성을 표시하는 기준라인으로써, 1, 2 라인은 반응신호의 매우빠름과 빠름을 나타내며, 4, 5 라인은 반 응신호의 느림과 매우느림을 나타낸다.
또한, 트리거의 정확한 입력 여부를 나타내기 위하여 음표의 위치 또는 음표의 색상을 상이하게 구성할 수 있으며, 도 4 와 같이 오선계의 하부에 입력된 반응신호에 대한 결과를 실시간으로 출력하도록 구성할 수 있다.
한편, 상기 실로폰형 UI 는 각기 다른 색상을 가지는 실로폰바의 움직임을 출력함으로써, 트리거(30)에 의해 입력된 반응신호의 결과값을 이용자가 실별할 수 있도록 마련될 수 있다.
상기 실로폰바는 5 개로 구성되며, 중앙 실로폰바는 입력된 반응신호의 정확성을 표시하는 기준바로 설정되며, 오른편으로 갈수록 반응신호의 느림을 나타내며, 왼편으로 갈수로 반응신호의 빠름을 나타낸다.
또한, 트리거의 정확한 입력 여부를 나타내기 위하여 음표를 추가하고, 본 음표의 색상 및 음표가 출력되는 실로폰바의 위치를 통하여 입력된 반응신호에 대한 결과를 표현할 수 있다.
또한, 도 4 및 5 와 같이 실로폰형 UI 및 음계형 UI 에서, 하부좌측편에는 입력된 반응신호에 대한 결과를 실시간으로 출력하도록 구성할 수 있으며, 하부우측편에는 왼손, 오른손, 왼발, 오른발에 대한 아이콘을 추가시켜 정확한 트리거의 입력을 유도할 수 있다.
여기서, 본 발명에 따른 시, 청각자극을 제공하는 인지능력 향상 장치는 상기 아이콘을 이용하여 시퀀스훈련모드를 추가적으로 채택할 수 있다.
상기 시퀀스훈련모드는 적용되는 훈련에 대한 자극신호를 미리 설정된 순서 에 따라 순차적으로 출력시키는 것으로써, 훈련모드의 난이도 및 단계에 따라 다수의 자극신호를 순차적으로 출력시키도록 마련되며, 이와 같은 시퀀스가 반복됨으로써, 시퀀스에 반응하는 이용자의 단기기억, 작업기억 등의 능력이 향상될 수 있다.
예를 들어, 적용되는 훈련이 양손, 오른발으로 설정될 경우, 상기 시퀀스훈련모드는 오른손, 오른손, 왼손, 양손, 오른발, 왼손, 양손, 오른발의 순서로 시, 청각자극신호를 출력시키며, 상기와 같은 순서가 훈련의 한 사이클 동안 4 번 반복되도록 설정될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 시, 청각 자극을 제공하는 인지능력 향상 장치는, 시, 청각자극신호를 발생시켜 이용자에게 전달하고, 자극신호를 받은 이용자의 반응신호를 분석 및 저장하며, 이용자의 리듬, 타이밍, 집중력, 운동계획에 관한 자극을 제공하여 반복적으로 훈련시킴으로써, 이용자의 신경학적 변화가 신경계의 세포 내에 형성되도록 유도할 수 있다.
또한, 주의력결핍 과다행동장애(Attention Deficit Hyperactivity Disorder: ADHD), 발달장애, 학습장애, 난독증 등의 뇌 기능 이상으로 인한 질환을 가지고 있는 환자들에게 치료목적으로, 중풍, 치매 등과 같은 뇌의 기질적인 질환을 가지고 있는 환자들에게 예방 및 재활목적으로 이용할 수 있으며, 자극에 의한 이용자의 반응 및 반응속도에 대한 훈련 및 결과를 측정하고 분석하여 이용자의 운동능력 및 인지능력에 대한 정보를 일목요연하게 파악할 수 있다.
이상, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.
첨부의 하기 도면들은, 전술한 발명의 실시를 위한 구체적인 내용과 함께 본 발명의 기술적 사상을 이해시키기 위한 것이므로, 본 발명은 하기 도면에 도시된 사항에 한정해석되어서는 아니 된다.
도 1 본 발명에 따른 시, 청각자극을 제공하는 인지능력 향상 장치의 블럭도이며,
도 2 본 발명에 따른 시, 청각자극을 제공하는 인지능력 향상 장치의 순서도이며,
도 3 은 본 발명에 따른 시, 청각자극을 제공하는 인지능력 향상 장치의 템플릿구성화면이며,
도 4 는 본 발명에 따른 시, 청각자극을 제공하는 인지능력 향상 장치의 음계형 UI(User Interface)의 출력화면이며,
도 5 는 본 발명에 따른 시, 청각자극을 제공하는 인지능력 향상 장치의 실로폰형 UI(User Interface)의 출력화면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 신호발생부 20 : 신호출력수단
30 : 트리거 32 : RH트리거
34 : LH트리거 36 : RF트리거
38 : LF트리거 40 : 매칭처리부

Claims (10)

  1. 미리 저장된 패턴에 따라 순차적으로 시각자극신호를 생성시키는 시각자극신호발생부와, 미리 저장된 패턴에 따라 순차적으로 청각자극신호를 생성시키는 청각자극신호발생부와, 상기 시, 청각자극신호에 대한 이용자의 반응신호를 분석한 후, 피드백으로 가이드신호를 생성시키는 가이드신호발생부를 포함하는 신호발생부와;
    상기 시, 청각자극신호발생부 및 가이드신호발생부에서 생성된 시, 청각자극신호 및 가이드신호를 이용자에게 출력시키는 신호출력수단과;
    센서를 포함하며, 상기 신호출력수단에서 출력된 시, 청각자극신호에 대한 이용자의 반응신호를 생성시키는 복수의 트리거와;
    상기 트리거에서 생성된 반응신호와 상기 신호발생부에서 생성된 시, 청각자극신호를 비교하여 각 신호에 대한 시간차를 계산하며, 이에 따른 정보를 저장하는 매칭처리부;를 포함하며,
    상기 청각자극신호는 상기 신호출력수단에 의해 이용자에게 출력될 경우, 좌, 우측에 출력되는 청각자극신호가 서로 상이한 주파수를 가지도록 마련되며,
    상기 매칭처리부는 상기 시, 청각자극신호에 대한 이용자의 반응신호를 비교하여 미리 설정된 범위에 따른 등급별 정보를 저장하며,
    상기 트리거는 RH(Right Hand)트리거, LH(Left Hand)트리거, RF(Right Foot)트리거, LF(Left Foot)트리거로 구성되어 이용자에게 전달된 시, 청각자극신호에 대한 반응신호를 상기 매칭처리부로 전송하며,
    상기 시각자극신호발생부는 상기 RH트리거, LH트리거, RF트리거, LF트리거에 대응되되, 이용자가 식별가능하도록 상이한 시각자극신호를 발생시키며,
    상기 청각자극신호발생부는 상기 RH트리거, LH트리거, RF트리거, LF트리거에 대응되되, 이용자가 식별가능하도록 상이한 청각자극신호를 발생시키고,
    상기 트리거는 장갑 또는 신발 형태로 구비되어 이용자의 손과 발에 착용할 수 있도록 마련되며,
    상기 신호출력수단은 LCD 모니터, 광안경, 스피커, 헤드폰, 이어폰 중의 어느 하나 이상으로 마련되고,
    상기 시, 청각자극을 제공하는 인지능력 향상 장치는 컴퓨터와 연동되어 네트워크 상의 서버와 통신가능하도록 마련되며,
    상기 시, 청각자극을 제공하는 인지능력 향상 장치는 시각자극모드와 청각자극모드 및 시, 청각자극모드로 구성되어 이용자가 선택적으로 채택하여 사용할 수 있도록 마련되며,
    상기 시, 청각자극을 미리 설정된 순서에 따라 순차적으로 출력시킬 수 있는 시퀀스훈련모드를 선택할 수 있도록 구성되며,
    상기 시, 청각자극에 대해 정확한 반응신호가 연속적으로 입력될 경우 보너스 점수를 부가할 수 있도록 구성되며,
    상기 시, 청각자극에 대한 이용자의 반응에 대해 가중치를 적용할 수 있도록 구성되며,
    상기 시, 청각자극을 제공하는 인지능력 향상 장치는 훈련모드와 랭킹모드로 구성되어 이용자가 선택적으로 채택하여 사용할 수 있도록 마련되는 것을 특징으로 하는 시, 청각자극을 제공하는 인지능력 향상 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
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  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 트리거는 터치패드 또는 마이크로 트리거 스위치로 마련되는 것을 특징으로 하는 시, 청각자극을 제공하는 인지능력 향상 장치.
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