KR101546405B1 - 스마트 기기의 게임 화면을 이용하여 핀치 동작을 훈련시키는 손 재활 훈련 시스템 및 방법 - Google Patents

스마트 기기의 게임 화면을 이용하여 핀치 동작을 훈련시키는 손 재활 훈련 시스템 및 방법 Download PDF

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구정훈
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Abstract

본 발명은 스마트 기기의 게임 화면을 이용하여 핀치 동작을 훈련시키는 손 재활 훈련 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 영상 신호에 따라 영상을 표시하는 표시 스크린(120)과, 무선으로 데이터를 송수신하는 무선 통신부와, 상기 표시 스크린(120) 및 무선 통신부를 제어하는 제어부를 포함하는 휴대용 단말기(100); 사용자의 손에 착용되어 손가락들의 굽힘 정도를 감지하는 센싱 장갑(200); 상기 손가락들 중 엄지에 착용되어, 상기 엄지를 사용한 핀치 동작의 힘을 감지하는 센싱 부재(210); 및 상기 감지된 굽힘 정도 및 핀치 동작의 힘의 데이터를 상기 휴대용 단말기(100)의 무선 통신부에 전송하는 무선 통신 장치(300)를 포함하고, 상기 표시 스크린(120)은, 각각의 상기 손가락들에 대응하는 복수의 대응 이미지 객체들(121, 122, 123, 124); 및 적어도 하나의 타겟 이미지 객체(127)를 표시하며, 상기 제어부는, 상기 무선 통신 장치(300)로부터 상기 무선 통신부에 대해 전송되는 상기 굽힘 정도 및 핀치 동작의 힘의 데이터에 기초하여, 적어도 하나의 상기 대응 이미지 객체(121, 122, 123, 124)가 상기 타겟 이미지 객체(127)의 표시 위치를 향하여 이동되도록 제어하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 스마트 기기의 게임 화면을 이용하여 핀치 동작을 훈련시키는 손 재활 훈련 시스템 및 방법에 따르면, 사용자의 손에 착용된 센싱 장갑의 손가락들을 스마트 기기의 게임 화면에 표시되는 소정의 이미지 객체들에 대응시키고, 게임 화면에 타겟 이미지 객체를 더 표시하며, 손가락들의 굽힘 정도 및 센싱 부재가 착용된 엄지와 다른 손가락에 의해 형성되는 핀치 동작의 힘의 세기에 기초하여, 게임 화면 상에서 대응 이미지 객체들이 타겟 이미지 객체로 접근하도록 제어함으로써, 일상에서 쉽게 접근할 수 있는 스마트 기기를 통해 손 재활 훈련을 수행할 수 있고, 게임 화면에서 표시되는 이미지 객체들의 역동적인 변화를 이용하여 반복 훈련에 대한 사용자의 흥미를 지속시킬 수 있다.

Description

스마트 기기의 게임 화면을 이용하여 핀치 동작을 훈련시키는 손 재활 훈련 시스템 및 방법{HAND REHABILITATION TRAINING SYSTEM AND METHOD FOR TRAINING PINCH MOTION USING A GAME SCREEN IN A SMART DEVICE}
본 발명은 손 재활 훈련 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 스마트 기기의 게임 화면을 이용하여 핀치 동작을 훈련시키는 손 재활 훈련 시스템 및 방법에 관한 것이다.
인구의 고령화, 노령화 추세에 따라 노후질환의 발생도 증가하고 있다. 노후질환 중 하나인 뇌졸중이 발병할 경우, 뇌의 혈관이 막히거나 터짐으로써 혈액이 공급되지 않아 뇌의 일부가 손상되어 뇌 신경기능에 장애를 초래할 수 있다. 뇌졸중 환자의 상당수는 운동장애를 경험하며, 발병 후 5 년이 경과해도 편마비로 인해 불편함을 느낄 수 있다. 뇌졸중 환자들의 정상적인 생활을 위해서는 재활운동을 통한 치료가 중요하며, 특히, 일상적인 생활을 위해서는 손의 재활이 필수적이다.
손 재활(hand rehabilitation)은 손에 적당한 자극을 가하거나, 손의 움직임을 이용한 운동을 촉진하여 손의 기능 이상을 극복하도록 변화시키는 치료 방법이다. 손은 인체의 작은 일부이지만 수많은 섬세한 조직으로 형성된 해부학적 구조를 갖고 있고 운동기전이 매우 복잡하며 수행하는 기능도 다양하다. 예를 들어, 손은 움켜잡는 기능뿐만 아니라 세밀하게 감각을 수용하여 정교한 움직임을 수행할 수 있다. 일반적으로 정상적인 활동이 가능한 손의 움직임은, 비교적 간단하게 이루어지는, 물건을 잡는 동작(grasp) 및 손가락으로 집는 동작(pinch) 등으로부터 매우 복잡한 동작에까지 이를 수 있으며, 이러한 동작들은 중추신경에 의해서 자유자재로 수행될 수 있다.
손 재활은 손의 움직임이 갖는 본연의 기능을 회복시키는 데에 초점을 맞추는데, 주로 손 운동의 세기 및 정확도를 향상시키도록 훈련된다. 이러한 손 운동의 세기 및 정확도 향상을 위해서는 적당한 강도를 갖는 적극적인 반복훈련이 필요하다. 예를 들어, 이러한 손 재활을 위해서 로봇 재활, 거울 치료(mirror therapy), FES(functional electrical simulation)등의 다양한 재활훈련 방법이 적용될 수 있다. 그러나 이러한 재활훈련 방법들은 복잡한 설비를 갖추거나 재활치료 전문가의 지도를 받을 수 있는 건강센터, 병원 등에 방문하여야만 이루어질 수 있는 불편함이 있으며, 단순 동작의 반복으로 인해 동기유발이 어려운 문제점이 있다. 한편, 최근에는 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 휴대용 단말기(이하, ‘스마트 기기’라 한다)들의 보급이 급증함에 따라, 이러한 스마트 기기의 다양한 기능을 활용하는 서비스들이 등장하고 있다.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 사용자의 손에 착용된 센싱 장갑의 손가락들을 스마트 기기의 게임 화면에 표시되는 소정의 이미지 객체들에 대응시키고, 게임 화면에 타겟 이미지 객체를 더 표시하며, 손가락들의 굽힘 정도 및 센싱 부재가 착용된 엄지와 다른 손가락에 의해 형성되는 핀치 동작의 힘의 세기에 기초하여, 게임 화면 상에서 대응 이미지 객체들이 타겟 이미지 객체로 접근하도록 제어함으로써, 일상에서 쉽게 접근할 수 있는 스마트 기기를 통해 손 재활 훈련을 수행할 수 있고, 게임 화면에서 표시되는 이미지 객체들의 역동적인 변화를 이용하여 반복 훈련에 대한 사용자의 흥미를 지속시킬 수 있는, 스마트 기기의 게임 화면을 이용하여 핀치 동작을 훈련시키는 손 재활 훈련 시스템 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 스마트 기기의 게임 화면을 이용하여 핀치 동작을 훈련시키는 손 재활 훈련 시스템은,
영상 신호에 따라 영상을 표시하는 표시 스크린과, 무선으로 데이터를 송수신하는 무선 통신부와, 상기 표시 스크린 및 무선 통신부를 제어하는 제어부를 포함하는 휴대용 단말기;
사용자의 손에 착용되어 손가락들의 굽힘 정도를 감지하는 센싱 장갑;
상기 손가락들 중 엄지에 착용되어, 상기 엄지를 사용한 핀치 동작의 힘을 감지하는 센싱 부재; 및
상기 감지된 굽힘 정도 및 핀치 동작의 힘의 데이터를 상기 휴대용 단말기의 무선 통신부에 전송하는 무선 통신 장치를 포함하고,
상기 표시 스크린은,
각각의 상기 손가락들에 대응하는 복수의 대응 이미지 객체들; 및
적어도 하나의 타겟 이미지 객체를 표시하며,
상기 제어부는,
상기 무선 통신 장치로부터 상기 무선 통신부에 대해 전송되는 상기 굽힘 정도 및 핀치 동작의 힘의 데이터에 기초하여, 적어도 하나의 상기 대응 이미지 객체가 상기 타겟 이미지 객체의 표시 위치를 향하여 이동되도록 제어하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 센싱 부재는 근전도를 이용한 생체신호 측정 센서 또는 압력 센서를 포함하도록 구성될 수 있다.
바람직하게는,
상기 대응 이미지 객체들은 상기 손가락들 중 검지, 중지, 약지 및 소지에 각각 대응하고,
상기 제어부는,
상기 검지, 중지, 약지 및 소지 중 적어도 어느 하나의 굽힘 정도에 따라, 상기 대응 이미지 객체들의 표시 위치가 일 방향으로 이동되도록 제어할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 제어부는,
상기 검지, 중지, 약지 및 소지 중 어느 하나의 제1 굽힘 정도, 상기 엄지의 제2 굽힘 정도 및 상기 핀치 동작의 힘의 세기가 모두 증가할 경우, 상기 대응 이미지 객체들의 표시 위치가, 상기 제1 굽힘 정도만 증가하는 경우에 비해 더 멀리 이동되도록 제어할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 제어부는,
상기 검지, 중지, 약지 및 소지 중 적어도 2 이상의 손가락들의 굽힘 정도가 증가하는 경우, 상기 굽힘 정도가 증가하는 손가락들의 상기 대응 이미지 객체들의 표시 위치가 동시에 이동되도록 제어할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 제어부는,
상기 이동된 대응 이미지 객체의 위치가 미리 설정된 거리 이내로 상기 타겟 이미지 객체의 표시 위치에 근접하는 경우, 목표 동작 수행 완료에 따른 이벤트 객체를 표시하도록 제어할 수 있다.
더욱더 바람직하게는,
상기 휴대용 단말기는 상기 제어부에 의해 제어되는 스피커를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 이동된 대응 이미지 객체의 위치가 미리 설정된 거리 이내로 상기 타겟 이미지 객체의 표시 위치에 근접하는 경우, 상기 스피커를 통해 미리 설정된 이벤트 음이 출력되도록 제어할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제어부는,
상기 타겟 이미지 객체의 표시 위치가 상기 표시 스크린상에서 연속적으로 이동되도록 제어할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제어부는,
상기 이동된 대응 이미지 객체의 위치가 미리 설정된 거리 이내로 상기 타겟 이미지 객체의 표시 위치에 근접하는 경우, 상기 타겟 이미지 객체를 포함하는 제1 폐곡선이 표시되도록 제어할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 제어부는,
상기 제1 폐곡선 내에 포함되고, 상기 타겟 이미지 객체의 표시 위치를 중심으로 하는 제2 폐곡선이 더 표시되도록 제어할 수 있다.
바람직하게는,
상기 휴대용 단말기의 무선 통신부와 상기 무선 통신 장치는 블루투스 통신망을 통해 데이터를 송수신하도록 구성될 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 스마트 기기의 게임 화면을 이용하여 핀치 동작을 훈련시키는 손 재활 훈련 방법은,
표시 스크린과 무선 통신부를 포함한 휴대용 단말기, 센싱 장갑, 센싱 부재 및 무선 통신 장치를 포함하는 손 재활 훈련 시스템에서 수행되는 손 재활 훈련 방법으로서,
(1) 상기 센싱 장갑이 착용된 사용자의 손가락들에 대응하는 복수의 대응 이미지 객체들과 적어도 하나의 타겟 이미지 객체를 상기 표시 스크린상에 표시하는 단계;
(2) 상기 센싱 장갑에 의해 감지되는 상기 손가락들의 굽힘 정도의 데이터를 상기 무선 통신 장치를 통하여 상기 휴대용 단말기의 무선 통신부에 전송하는 단계; 및
(3) 상기 굽힘 정도의 데이터에 기초하여, 적어도 하나의 상기 대응 이미지 객체의 표시 위치를 상기 타겟 이미지 객체 쪽으로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는,
상기 대응 이미지 객체들은 상기 손가락들 중 검지, 중지, 약지 및 소지에 각각 대응하고,
상기 단계 (3)은,
(3-1) 상기 검지, 중지, 약지 및 소지 중 적어도 어느 하나의 굽힘 정도에 따라, 상기 대응 이미지 객체들 중 적어도 어느 하나의 표시 위치를 일 방향으로 이동시키는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.
더욱 바람직하게는,
상기 센싱 부재는 상기 사용자의 엄지에 착용되어, 상기 엄지를 사용한 핀치 동작의 힘을 감지하고, 근전도를 이용한 생체신호 측정 센서 또는 압력 센서를 포함하며,
상기 단계 (3)은,
(3-2) 상기 검지, 중지, 약지 및 소지 중 어느 하나의 제1 굽힘 정도, 상기 엄지의 제2 굽힘 정도 및 상기 핀치 동작의 힘의 세기가 모두 증가할 경우, 상기 제1 굽힘 정도만 증가하는 경우에 비해 상기 대응 이미지 객체들의 표시 위치를 더 멀리 이동시키는 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 단계 (3)은,
(3-3) 상기 검지, 중지, 약지 및 소지 중 적어도 2 이상의 손가락들의 굽힘 정도가 증가하는 경우, 상기 굽힘 정도가 증가하는 손가락들의 상기 대응 이미지 객체들의 표시 위치를 동시에 이동시키는 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
바람직하게는,
(4) 상기 타겟 이미지 객체의 표시 위치를 상기 표시 스크린 상에서 연속적으로 이동시키는 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
바람직하게는,
(5) 상기 이동된 대응 이미지 객체의 위치가 미리 설정된 거리 이내로 상기 타겟 이미지 객체의 표시 위치에 근접하는 경우, 목표 동작 수행 완료에 따른 이벤트 객체를 표시하는 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
바람직하게는,
상기 휴대용 단말기는 스피커를 더 포함하고,
(6) 상기 이동된 대응 이미지 객체의 위치가 미리 설정된 거리 이내로 상기 타겟 이미지 객체의 표시 위치에 근접하는 경우, 상기 스피커를 통해 미리 설정된 이벤트 음을 출력하는 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
바람직하게는,
(7) 상기 이동된 대응 이미지 객체의 위치가 미리 설정된 거리 이내로 상기 타겟 이미지 객체의 표시 위치에 근접하는 경우, 상기 타겟 이미지 객체를 포함하는 제1 폐곡선을 표시하는 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
더욱 바람직하게는,
(8) 상기 제1 폐곡선 내에 포함되고, 상기 타겟 이미지 객체의 표시 위치를 중심으로 하는 제2 폐곡선을 표시하는 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
바람직하게는,
상기 휴대용 단말기의 무선 통신부와 상기 무선 통신 장치는 블루투스 통신망을 통해 데이터를 송수신하도록 구성될 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는 스마트 기기의 게임 화면을 이용하여 핀치 동작을 훈련시키는 손 재활 훈련 시스템 및 방법에 따르면, 사용자의 손에 착용된 센싱 장갑의 손가락들을 스마트 기기의 게임 화면에 표시되는 소정의 이미지 객체들에 대응시키고, 게임 화면에 타겟 이미지 객체를 더 표시하며, 손가락들의 굽힘 정도 및 센싱 부재가 착용된 엄지와 다른 손가락에 의해 형성되는 핀치 동작의 힘의 세기에 기초하여, 게임 화면 상에서 대응 이미지 객체들이 타겟 이미지 객체로 접근하도록 제어함으로써, 일상에서 쉽게 접근할 수 있는 스마트 기기를 통해 손 재활 훈련을 수행할 수 있고, 게임 화면에서 표시되는 이미지 객체들의 역동적인 변화를 이용하여 반복 훈련에 대한 사용자의 흥미를 지속시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 기기의 게임 화면을 이용하여 핀치 동작을 훈련시키는 손 재활 훈련 시스템의 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 기기의 게임 화면을 이용하여 핀치 동작을 훈련시키는 손 재활 훈련 시스템이 적용된 모습을 도시한 도면.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 기기의 게임 화면을 이용하여 핀치 동작을 훈련시키는 손 재활 훈련 시스템을 사용하여 손 재활 훈련을 수행하는 모습을 도시한 도면들.
도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 기기의 게임 화면을 이용하여 핀치 동작을 훈련시키는 손 재활 훈련 시스템을 사용하여 손 재활 훈련을 수행하는 모습을 도시한 도면들.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일 또는 유사한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 기기의 게임 화면을 이용하여 핀치 동작을 훈련시키는 손 재활 훈련 시스템의 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 기기의 게임 화면을 이용하여 핀치 동작을 훈련시키는 손 재활 훈련 시스템이 적용된 모습을 도시한 도면이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 기기의 게임 화면을 이용하여 핀치 동작을 훈련시키는 손 재활 훈련 시스템은 휴대용 단말기(100), 센싱 장갑(sensing glove)(200), 센싱 부재(210) 및 무선 통신 장치(300)를 포함하여 구성될 수 있다. 휴대용 단말기(100)는 표시 스크린(120), 무선 통신부 및 제어부를 포함하여 구성될 수 있다. 실시예에 따라, 휴대용 단말기(100)는 스피커를 더 포함하여 구성될 수 있다. 무선 통신 장치(300)는 센싱 장갑(200)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 기기의 게임 화면을 이용하여 핀치 동작을 훈련시키는 손 재활 훈련 시스템의 각각의 구성에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.
휴대용 단말기(100)는 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 스마트 기기로서, 영상을 표시하는 표시 스크린(120)과, 무선 통신망을 통해 데이터를 송신 및 수신하는 무선 통신부와, 이러한 표시 스크린(120) 및 무선 통신부를 제어하는 제어부를 포함하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 표시 스크린(120)은 정전용량 방식의 터치스크린을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어부는 어플리케이션 프로세서(application processor), 메모리 등을 포함할 수 있다. 휴대용 단말기(100)는 소리를 출력하는 스피커를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 제어부는 스피커의 출력 음을 더 제어하도록 구성될 수 있다.
센싱 장갑(200)은 사용자의 손가락의 구부림 정도(이하, ‘굽힘 정도’라 한다)을 검출할 수 있는 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센싱 장갑(200)은 사용자의 검지, 중지, 약지 및 소지의 굽힘 정도를 감지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 센싱 장갑(200)은 사용자의 엄지의 굽힘 정도를 더 감지하도록 구성될 수 있다.
센싱 부재(210)는 사용자의 엄지에 착용될 수 있다. 예를 들어, 센싱 부재(210)는 센싱 장갑(200)을 착용한 사용자의 엄지 부분에 부가적으로 착용될 수 있다. 이러한 센싱 부재(210)는 사용자의 엄지와 다른 손가락에 의해 형성되는 핀치 동작의 힘을 정밀하게 감지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 센싱 부재(210)는 압력 센서, 근전도를 이용한 생체신호 측정 센서 등을 포함할 수 있다.
이러한 센싱 장갑(200)은 소정의 회로기판(205)을 포함할 수 있다. 센싱 장갑(200)의 센싱 소자들은 회로기판(205)에 전기적으로 연결될 수 있다. 센싱 부재(210)는 회로기판(205)과 무선 통신망(11)을 통해 연결될 수 있다. 예를 들어, 센싱 부재(210)는 블루투스 통신망을 통해 회로기판(205)과 연결될 수 있다. 회로기판(205)은 센싱 장갑(200) 및 센싱 부재(210)를 통해 각각의 손가락으로부터 감지되는 굽힘 정도 및 엄지를 사용한 핀치 동작의 힘의 세기의 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들어, 회로기판(205)은 안드로이드 IOIO등과 같은 오픈 보드를 포함할 수 있다.
무선 통신 장치(300)는 회로기판(205)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 장치(300)는 회로기판(205)과 유선(13)으로 연결될 수 있다. 무선 통신 장치(300)는 휴대용 단말기(100)와 무선 통신망(15)을 통해 연결될 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 장치(300)는 블루투스 통신망을 통해 센싱 장갑(200) 및 센싱 부재(210)로부터 감지되는 굽힘 정도 및 엄지를 사용한 핀치 동작의 힘의 세기의 데이터를 휴대용 단말기(100)의 무선 통신부에 송신하도록 구성될 수 있다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 기기의 게임 화면을 이용하여 핀치 동작을 훈련시키는 손 재활 훈련 시스템을 사용하여 손 재활 훈련을 수행하는 모습을 도시한 도면들이다. 도 3 내지 도 5에서는, 휴대용 단말기(100)의 표시 스크린(120)에서 본 발명의 일실시예에 따른 게임 화면이 도시되는 모습(a)과, 손 재활 훈련을 수행하는 사용자의 모습(b)을 함께 도시하였다.
도 3(b)에 도시된 바와 같이, 사용자는 재활 훈련을 수행하기 위한 손에 센싱 장갑(200)을 착용하고, 센싱 장갑(200)에 무선 통신 장치(300)를 연결시키며, 휴대용 단말기(100)를 시청하도록 준비할 수 있다. 재활 훈련을 수행하기 위한 사용자의 손은 기본적으로 손가락들이 모두 펼쳐진 상태일 수 있다.
이 경우, 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 휴대용 단말기(100)의 표시 스크린(120)에는, 사용자의 4개의 손가락들, 예컨대, 검지, 중지, 약지 및 소지에 대응하는 복수의 이미지 객체들(121, 122, 123, 124)이 표시될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 오른손의 재활 훈련을 수행하는 경우, 표시 스크린(120)에는, 우에서 좌 방향을 따라 사용자의 오른손 검지에 대응하는 이미지 객체(121), 사용자의 오른손 중지에 대응하는 이미지 객체(122), 사용자의 오른손 약지에 대응하는 이미지 객체(123), 사용자의 오른손 소지에 대응하는 이미지 객체(124)가 표시될 수 있다. 본 실시예에서는, 대응 이미지 객체들(121, 122, 123, 124)이 낚시 바늘 이미지인 것으로 도시되었지만, 실시예에 따라 얼마든지 다른 형태의 대응 이미지 객체들이 표시 스크린(120)의 게임 화면에 표시되도록 구성할 수 있다.
도 4(a)에 도시된 바와 같이, 표시 스크린(120)에는 사용자의 손 재활 훈련을 위한 타겟(target) 이미지 객체(127)가 더 표시될 수 있다. 이 경우, 타겟 이미지 객체(127)는 도 3(a)에 도시된 대응 이미지 객체들(121, 122, 123, 124)로부터 소정의 거리만큼 이격되어 표시될 수 있다.
이때, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 사용자가 표시 스크린(120) 상에 표시된 타겟 이미지 객체(127)를 획득하기 위하여, 오른손 중지(222)를 구부리는 경우, 표시 스크린(120)에서는 사용자의 오른손 중지에 대응하는 이미지 객체(122)가 소정의 방향으로 이동되어 표시될 수 있다. 즉, 사용자가 오른손 중지(222)를 구부리는 경우, 해당 손가락의 굽힘 정도가 센싱 장갑(200)에 의해 감지되고, 감지된 굽힘 정도의 데이터는 무선 통신 장치(300)를 통하여 휴대용 단말기(100)에 전송될 수 있다. 그에 따라, 휴대용 단말기(100)의 제어부는 표시 스크린(120) 상에서 대응 이미지 객체의 표시 위치가 변화되도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 사용자의 오른손 중지에 대응하는 이미지 객체(122)는 제1 방향(D1)을 따라 타겟 이미지 객체(127)에 더 근접하도록 이동될 수 있다. 도 4(a) 및 도 4(b)에서는, 사용자가 오른손 중지(222)를 구부리면서 오른손 약지를 함께 약간 구부림에 따라, 표시 스크린(120)에서 사용자의 오른손 약지에 대응하는 이미지 객체(123)가 상기 제1 방향(D1)을 따라 함께 이동되는 모습이 도시되었다. 예를 들어, 2 이상의 손가락들의 굽힘 정도가 증가함에 따라, 대응 이미지 객체들(121, 122, 123, 124)의 표시 위치가 동시에 이동되어 표시될 수 있다.
한편, 도 5(a) 및 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 타겟 이미지 객체(127)가 대응 이미지 객체들(121, 122, 123, 124)의 최초 위치로부터 멀리 이격되어 표시되는 경우에는, 사용자의 손가락들 중 엄지의 구부림을 더 요구하도록 게임 화면이 설계될 수 있다. 예를 들어, 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 타겟 이미지 객체(127)가 표시 스크린(120)의 하단에 근접하여 표시되는 경우, 타겟 이미지 객체(127)를 획득하기 위해서, 사용자는 오른손 엄지(220)와 오른손 약지(223)를 함께 구부려서 핀치(pinch) 동작을 수행해야할 수 있다. 즉, 사용자의 검지, 중지, 약지 및 소지 중 어느 하나의 손가락과 함께 엄지를 동시에 구부림으로써 핀치 동작을 완성하는 경우, 표시 스크린(120)에서는 대응 이미지 객체가 보다 더 멀리 이동되도록 구성될 수 있다. 이 경우, 사용자의 오른손 약지(223)의 제1 굽힘 정도 및 오른손 엄지(220)의 제2 굽힘 정도는 센싱 장갑(200)에 의해 감지되고, 사용자의 오른손 엄지(220)를 사용한 핀치 동작의 힘의 세기는 센싱 부재(210)에 의해 감지되며, 이렇게 감지된 제1 굽힘 정도, 제2 굽힘 정도 및 핀치 동작의 힘의 세기의 데이터가 무선 통신 장치(300)를 통하여 휴대용 단말기(100)에 전송될 수 있다. 휴대용 단말기(100)의 제어부는, 전송된 제1 굽힘 정도, 제2 굽힘 정도 및 핀치 동작의 힘의 세기의 데이터에 기초하여, 대응 이미지 객체들의 표시 위치가 변화되도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 표시 스크린(120)에서, 약지에 대응하는 이미지 객체(123)의 표시 위치가 최초 위치에서 더 멀리 이동될 수 있다.
이와 같이, 타겟 이미지 객체(127)에 대하여 소정의 대응 이미지 객체(121, 122, 123, 124)가 접근하는 경우, 사용자의 손가락 굽힘 정도를 더욱더 요구할 수 있도록, 게임 화면에서는 타겟 이미지 객체(127)를 포함하는 제1 폐곡선(131)이 표시될 수 있다. 즉, 타겟 이미지 객체(127)에 대하여 미리 설정된 거리 이내로 대응 이미지 객체들(121, 122, 123, 124)이 위치하는 경우, 사용자에게 목표물 근접을 알리기 위한 소정의 이미지 객체가 표시 스크린에 더 표시될 수 있다. 나아가, 목표물을 획득하기 위하여 사용자가 얼마나 손가락을 더 굽혀야 하는지 예측할 수 있도록, 게임 화면에서 타겟 이미지 객체(127)의 표시 위치를 중심으로 하는 제2 폐곡선(130)이 더 표시될 수 있다. 예를 들어, 제2 폐곡선(130)은 제1 폐곡선(131)의 내부에 포함되어 표시될 수 있다. 도 5(a) 및 도 5(b)에서는, 사용자가 오른손 엄지(220) 및 약지(223)를 함께 구부려 핀치 동작을 완성함으로써, 휴대용 단말기(100)의 표시 스크린(120)에서 대응 이미지 객체(123)가 타겟 이미지 객체(127)에 근접된 게임 화면이 도시되었다.
이와 같이, 어느 하나의 대응 이미지 객체(121, 122, 123, 124)가 타겟 이미지 객체(127)에 미리 설정된 거리 이내로 근접하는 경우, 예컨대, 대응 이미지 객체(121, 122, 123, 124)가 타겟 이미지 객체(127)에 중첩되는 경우에는, 목표 동작 수행 완료에 따른 이벤트 객체가 게임 화면상에 더 표시될 수 있다. 예를 들어, 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 낚시 바늘 형태의 대응 이미지 객체(123)가 어류 형태의 타겟 이미지 객체(127)에 중첩하는 경우, 목표물 획득에 따른 이벤트 객체가 표시 스크린(120)에 표시될 수 있다. 이러한 이벤트 객체는 소정의 크기, 모양 또는 색을 가질 수 있다.
한편, 휴대용 단말기(100)가 스피커를 더 포함하는 경우에는, 이러한 목표물 획득에 대한 반응으로서, 미리 설정된 이벤트 음이 스피커를 통해 출력될 수 있다. 예를 들어, 이벤트 음으로서 소정의 음정, 박자 또는 음색을 가진 소리가 스피커를 통해 출력될 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 기기의 게임 화면을 이용하여 핀치 동작을 훈련시키는 손 재활 훈련 시스템을 사용하여 손 재활 훈련을 수행하는 모습을 도시한 도면들이다. 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 휴대용 단말기(100)의 게임 화면에는 복수의 타겟 이미지 객체들이 표시될 수 있다. 예를 들어, 이러한 게임 화면에는 연속적으로 움직이는 타겟 이미지 객체들이 표시될 수 있다. 이 경우, 어느 하나의 대응 이미지 객체를 타겟 이미지 객체에 접근시키기 위하여, 예컨대, 엄지(220)와 약지(223)의 굽힘 정도를 증가시킬 수 있다. 그에 따라, 엄지(220) 및 약지(223)에 의해 핀치 동작(2230)이 완성되는 경우, 대응 이미지 객체가 타겟 이미지 객체에 충분히 근접할 수 있고, 목표물 근접에 따른 폐곡선(131)이 게임 화면상에 표시될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에서 제안하고 있는 스마트 기기의 게임 화면을 이용하여 핀치 동작을 훈련시키는 손 재활 훈련 시스템 및 방법에 따르면, 사용자의 손에 착용된 센싱 장갑의 손가락들을 스마트 기기의 게임 화면에 표시되는 소정의 이미지 객체들에 대응시키고, 게임 화면에 타겟 이미지 객체를 더 표시하며, 손가락들의 굽힘 정도 및 센싱 부재가 착용된 엄지와 다른 손가락에 의해 형성되는 핀치 동작의 힘의 세기에 기초하여, 게임 화면상에서 대응 이미지 객체들이 타겟 이미지 객체로 접근하도록 제어함으로써, 일상에서 쉽게 접근할 수 있는 스마트 기기를 통해 손 재활 훈련을 수행할 수 있고, 게임 화면에서 표시되는 이미지 객체들의 역동적인 변화를 이용하여 반복 훈련에 대한 사용자의 흥미를 지속시킬 수 있다.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허 청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 휴대용 단말기(스마트 기기) 120: 표시 스크린
200: 센싱 장갑 205: 회로 기판
210: 센싱 부재 300: 무선 통신 장치
121, 122, 123, 124: 대응 이미지 객체
127: 타겟 이미지 객체

Claims (21)

  1. 손 재활 훈련 시스템으로서,
    영상 신호에 따라 영상을 표시하는 표시 스크린(120)과, 무선으로 데이터를 송수신하는 무선 통신부와, 상기 표시 스크린(120) 및 무선 통신부를 제어하는 제어부를 포함하는 휴대용 단말기(100);
    사용자의 손에 착용되어 손가락들의 굽힘 정도를 감지하는 센싱 장갑(200);
    상기 손가락들 중 엄지에 착용되어, 상기 엄지를 사용한 핀치 동작의 힘을 감지하는 센싱 부재(210); 및
    상기 감지된 굽힘 정도 및 핀치 동작의 힘의 데이터를 상기 휴대용 단말기(100)의 무선 통신부에 전송하는 무선 통신 장치(300)를 포함하고,
    상기 표시 스크린(120)은,
    각각의 상기 손가락들에 대응하는 복수의 대응 이미지 객체들(121, 122, 123, 124); 및
    적어도 하나의 타겟 이미지 객체(127)를 표시하며,
    상기 제어부는,
    상기 무선 통신 장치(300)로부터 상기 무선 통신부에 대해 전송되는 상기 굽힘 정도 및 핀치 동작의 힘의 데이터에 기초하여, 적어도 하나의 상기 대응 이미지 객체(121, 122, 123, 124)가 상기 타겟 이미지 객체(127)의 표시 위치를 향하여 이동되도록 제어하며,
    상기 센싱 부재(210)는 근전도를 이용한 생체신호 측정 센서를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 이동된 대응 이미지 객체(121, 122, 123, 124)의 위치가 미리 설정된 거리 이내로 상기 타겟 이미지 객체(127)의 표시 위치에 근접하는 경우, 상기 타겟 이미지 객체(127)를 포함하는 제1 폐곡선(131)이 표시되도록 제어하며, 상기 제1 폐곡선(131) 내에 포함되고, 상기 타겟 이미지 객체(127)의 표시 위치를 중심으로 하는 제2 폐곡선(130)이 더 표시되도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 스마트 기기의 게임 화면을 이용하여 핀치 동작을 훈련시키는 손 재활 훈련 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 대응 이미지 객체들(121, 122, 123, 124)은 상기 손가락들 중 검지, 중지, 약지 및 소지에 각각 대응하고,
    상기 제어부는,
    상기 검지, 중지, 약지 및 소지 중 적어도 어느 하나의 굽힘 정도에 따라, 상기 대응 이미지 객체들(121, 122, 123, 124)의 표시 위치가 일 방향(D1)으로 이동되도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 스마트 기기의 게임 화면을 이용하여 핀치 동작을 훈련시키는 손 재활 훈련 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 검지, 중지, 약지 및 소지 중 어느 하나의 제1 굽힘 정도, 상기 엄지의 제2 굽힘 정도 및 상기 핀치 동작의 힘의 세기가 모두 증가할 경우, 상기 대응 이미지 객체들(121, 122, 123, 124)의 표시 위치가, 상기 제1 굽힘 정도만 증가하는 경우에 비해 더 멀리 이동되도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 스마트 기기의 게임 화면을 이용하여 핀치 동작을 훈련시키는 손 재활 훈련 시스템.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 검지, 중지, 약지 및 소지 중 적어도 2 이상의 손가락들의 굽힘 정도가 증가하는 경우, 상기 굽힘 정도가 증가하는 손가락들의 상기 대응 이미지 객체들(121, 122, 123, 124)의 표시 위치가 동시에 이동되도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 스마트 기기의 게임 화면을 이용하여 핀치 동작을 훈련시키는 손 재활 훈련 시스템.
  6. 제3항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 이동된 대응 이미지 객체(121, 122, 123, 124)의 위치가 미리 설정된 거리 이내로 상기 타겟 이미지 객체(127)의 표시 위치에 근접하는 경우, 목표 동작 수행 완료에 따른 이벤트 객체를 표시하도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 스마트 기기의 게임 화면을 이용하여 핀치 동작을 훈련시키는 손 재활 훈련 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 휴대용 단말기(100)는 상기 제어부에 의해 제어되는 스피커를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 이동된 대응 이미지 객체(121, 122, 123, 124)의 위치가 미리 설정된 거리 이내로 상기 타겟 이미지 객체(127)의 표시 위치에 근접하는 경우, 상기 스피커를 통해 미리 설정된 이벤트 음이 출력되도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 스마트 기기의 게임 화면을 이용하여 핀치 동작을 훈련시키는 손 재활 훈련 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 타겟 이미지 객체(127)의 표시 위치가 상기 표시 스크린(120) 상에서 연속적으로 이동되도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 스마트 기기의 게임 화면을 이용하여 핀치 동작을 훈련시키는 손 재활 훈련 시스템.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 휴대용 단말기(100)의 무선 통신부와 상기 무선 통신 장치(300)는 블루투스 통신망을 통해 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 하는, 스마트 기기의 게임 화면을 이용하여 핀치 동작을 훈련시키는 손 재활 훈련 시스템.
  12. 표시 스크린(120)과 무선 통신부를 포함한 휴대용 단말기(100), 센싱 장갑(200), 센싱 부재(210) 및 무선 통신 장치(300)를 포함하는 손 재활 훈련 시스템에서 수행되는 손 재활 훈련 방법으로서,
    (1) 상기 센싱 장갑(200)이 착용된 사용자의 손가락들에 대응하는 복수의 대응 이미지 객체들(121, 122, 123, 124)과 적어도 하나의 타겟 이미지 객체(127)를 상기 표시 스크린(120) 상에 표시하는 단계;
    (2) 상기 센싱 장갑(200)에 의해 감지되는 상기 손가락들의 굽힘 정도의 데이터를 상기 무선 통신 장치(300)를 통하여 상기 휴대용 단말기(100)의 무선 통신부에 전송하는 단계; 및
    (3) 상기 굽힘 정도의 데이터에 기초하여, 적어도 하나의 상기 대응 이미지 객체(121, 122, 123, 124)의 표시 위치를 상기 타겟 이미지 객체(127) 쪽으로 이동시키는 단계를 포함하고,
    상기 센싱 부재(210)는 상기 사용자의 엄지에 착용되어, 상기 엄지를 사용한 핀치 동작의 힘을 감지하고, 근전도를 이용한 생체신호 측정 센서를 포함하며,
    상기 단계 (3)은,
    (3-2) 검지, 중지, 약지 및 소지 중 어느 하나의 제1 굽힘 정도, 상기 엄지의 제2 굽힘 정도 및 상기 핀치 동작의 힘의 세기가 모두 증가할 경우, 상기 제1 굽힘 정도만 증가하는 경우에 비해 상기 대응 이미지 객체들(121, 122, 123, 124)의 표시 위치를 더 멀리 이동시키는 단계를 더 포함하고,
    제어부는,
    상기 이동된 대응 이미지 객체(121, 122, 123, 124)의 위치가 미리 설정된 거리 이내로 상기 타겟 이미지 객체(127)의 표시 위치에 근접하는 경우, 상기 타겟 이미지 객체(127)를 포함하는 제1 폐곡선(131)을 표시하는 단계와, 상기 제1 폐곡선(131) 내에 포함되고, 상기 타겟 이미지 객체(127)의 표시 위치를 중심으로 하는 제2 폐곡선(130)을 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 스마트 기기의 게임 화면을 이용하여 핀치 동작을 훈련시키는 손 재활 훈련 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 대응 이미지 객체들(121, 122, 123, 124)은 상기 손가락들 중 검지, 중지, 약지 및 소지에 각각 대응하고,
    상기 단계 (3)은,
    (3-1) 상기 검지, 중지, 약지 및 소지 중 적어도 어느 하나의 굽힘 정도에 따라, 상기 대응 이미지 객체들(121, 122, 123, 124) 중 적어도 어느 하나의 표시 위치를 일 방향(D1)으로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 스마트 기기의 게임 화면을 이용하여 핀치 동작을 훈련시키는 손 재활 훈련 방법.
  14. 삭제
  15. 제13항에 있어서, 상기 단계 (3)은,
    (3-3) 상기 검지, 중지, 약지 및 소지 중 적어도 2 이상의 손가락들의 굽힘 정도가 증가하는 경우, 상기 굽힘 정도가 증가하는 손가락들의 상기 대응 이미지 객체들(121, 122, 123, 124)의 표시 위치를 동시에 이동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 스마트 기기의 게임 화면을 이용하여 핀치 동작을 훈련시키는 손 재활 훈련 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    (4) 상기 타겟 이미지 객체(127)의 표시 위치를 상기 표시 스크린(120) 상에서 연속적으로 이동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 스마트 기기의 게임 화면을 이용하여 핀치 동작을 훈련시키는 손 재활 훈련 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    (5) 상기 이동된 대응 이미지 객체(121, 122, 123, 124)의 위치가 미리 설정된 거리 이내로 상기 타겟 이미지 객체(127)의 표시 위치에 근접하는 경우, 목표 동작 수행 완료에 따른 이벤트 객체를 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 스마트 기기의 게임 화면을 이용하여 핀치 동작을 훈련시키는 손 재활 훈련 방법.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 휴대용 단말기(100)는 스피커를 더 포함하고,
    (6) 상기 이동된 대응 이미지 객체(121, 122, 123, 124)의 위치가 미리 설정된 거리 이내로 상기 타겟 이미지 객체(127)의 표시 위치에 근접하는 경우, 상기 스피커를 통해 미리 설정된 이벤트 음을 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 스마트 기기의 게임 화면을 이용하여 핀치 동작을 훈련시키는 손 재활 훈련 방법.
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 제12항에 있어서,
    상기 휴대용 단말기(100)의 무선 통신부와 상기 무선 통신 장치(300)는 블루투스 통신망을 통해 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 하는, 스마트 기기의 게임 화면을 이용하여 핀치 동작을 훈련시키는 손 재활 훈련 방법.
KR1020140087555A 2014-07-11 2014-07-11 스마트 기기의 게임 화면을 이용하여 핀치 동작을 훈련시키는 손 재활 훈련 시스템 및 방법 KR101546405B1 (ko)

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