KR102033939B1 - 기억력과 인지능력 및 신체근력 향상용 훈련장치 및 이를 이용한 훈련방법 - Google Patents

기억력과 인지능력 및 신체근력 향상용 훈련장치 및 이를 이용한 훈련방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기억력과 인지능력 및 신체근력 향상용 훈련장치 및 이를 이용한 훈련방법에 관한 것으로서, 특히 사용자의 하지근력 훈련을 위한 페달 및/또는 주행 방향 설정을 위한 핸들을 포함하는 하지근력 운동모듈; 상기 사용자의 기억력 훈련을 위해 가상공간 주행을 구현할 수 있는 디스플레이부; 및 상기 하지근력 운동모듈의 구동데이터를 기반으로 상기 사용자의 지각능력 및/또는 근력 향상을 위한 훈련부를 포함하여, 재활환자, 치매 및/또는 인지 손상 환자의 기억력 훈련, 하지근력운동 및/또는 상지근력운동을 복합적으로 지원할 수 있는 기억력과 인지능력 및 신체근력(상하지 근력) 향상용 훈련장치에 관한 것이다.

Description

기억력과 인지능력 및 신체근력 향상용 훈련장치 및 이를 이용한 훈련방법 {Training equipment to improve the ability of Cognition and Memory and the muscle power of Upper and Lower Limb and Training method thereof}
본 발명은 고령자의 운동용 또는 신체 재활 및/또는 기억력 회복 등이 요구되는 재활환자 치료 목적의 의료기 및 질병 예방 등의 목적으로 사용될 수 있는 기억력과 인지능력 및 신체근력 향상용 훈련장치 및 이를 이용한 훈련방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 하지의 근력 향상 및 기억력 훈련 등에 사용될 수 있는 하지 운동, 인지 훈련 및 상지 운동 등에 복합적으로 사용될 수 있는 기억력과 인지능력 및 신체근력 향상용 훈련장치 및 이를 이용한 훈련방법에 관한 것이다.
일반적으로, 나이가 65세 이상 노인의 경우 낙상 방지를 위한 하지 근력강화 운동과 상지 근력 운동 그리고 치매예방과 지연을 위한 기억력 훈련과 인지능력향상 훈련은 매우 필요하다. 또한 뇌졸중과 같은 질병으로 상하지 편마비가 온 환자의 경우는 상하지 근력 향상 훈련이 재활을 위하여 매우 필요하다.
환자는 재활을 통해 자신의 활동 중 일부를 되찾을 수 있다. 의료계에서 재활은, 활동에 대한 장애물 또는 제한 및 사회 생활 참여에 대한 방해의 물리적 결과, 정신적 결과, 사회적 결과를 최소한으로 감소시키려는 수단의 적용과 효과를 의미한다.
최근 고령자가 급증하는 상황에서 치매 환자의 발생 증가와 낙상 등으로 인하여 요양 보험 혜택을 받는 고령자의 증가로 공적 자금의 증가를 막고 고령자의 복지 차원에서도 상기 언급된 장치의 개발과 보급은 매우 필요한 시기이다.
본 기술은 고령자 등을 대상으로 하지 근력과 상지 근력 향상이 가능하고, 인지능력 향상 훈련과 치매 예방 및 지연에 필요한 종합적인 훈련 장치의 개발에 관한 것이다.
대한민국 등록 특허 제10-1498569호 대한민국 공개 특허 제10-2015-0121753호
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 인출된 것으로, 하지 근력이 약한 환자나 치매환자, 고령자를 대상으로 안전하게 앉아서 자전거(또는 앉아서 페달을 발로 저으며 하지근력향상을 할 수 있는 운동기구)를 타면서 하지 근력 운동을 하는 동시에, 방문 경험(또는 기존에 거주, 살았던 장소 등)이 있는 장소를 선택하여 실제 그 도로를 여행하면서 기억력 훈련을 동시에 하는 것과 또한 인지 훈련을 머리로만 하는 것이 아니라 팔과 상체 운동을 동시에 할 수 있는 훈련장치 및 이를 이용한 훈련방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
전술한 본 발명의 목적은 사용자의 하지근력 훈련을 위한 페달 및/또는 주행 방향 설정을 위한 핸들을 포함하는 하지근력 운동모듈; 상기 사용자의 기억력 훈련을 위해 가상공간 주행을 구현할 수 있는 디스플레이부; 및 상기 하지근력 운동모듈로부터 전달되는 구동데이터를 기반으로 상기 사용자의 기억력과 인지능력 및 신체근력 향상을 지원하는 훈련부;를 포함하는 기억력과 인지능력 및 신체근력 향상용 훈련장치에 있어서, 상기 디스플레이부는, 상기 사용자가 입력한 주소 정보에 대응되는 실제 공간에 대한 이미지 정보를 통신부를 통해 전송받아 화면 상에 구현하며, 상기 훈련부는, 상기 구동테이터에 기반하여 가상의 주행 상태 이미지를 생성하되, 상기 디스플레이부에 구현된 상기 이미지 정보에 상기 구동데이터에 기반하여 생성된 상기 가상의 주행 상태 이미지를 결합하여 실제 주소 정보에 대응되는 이미지 공간 내에서 사용자가 주행하는 것과 같은 체험을 구현하도록 함으로써 상기 사용자의 기억력 향상 훈련을 지원할 수 있도록 하는 기억력훈련부;를 포함하여, 재활환자, 치매 및/또는 인지 손상 환자의 기억력 훈련, 하지근력운동을 복합적으로 지원할 수 있는 기억력과 인지능력 및 신체근력 향상용 훈련장치의 제공을 통해서도 달성 가능하게 된다.
또한, 사용자의 하지근력 훈련을 위한 페달 및/또는 주행 방향 설정을 위한 핸들을 포함하는 하지근력 운동모듈; 상기 사용자의 기억력 훈련을 위해 가상공간 주행을 구현할 수 있는 디스플레이부; 상지 근력 향상 및 인지능력 훈련을 위해 상기 사용자의 모션을 감지할 수 있는 모션감지 센서; 및 상기 하지근력 운동모듈로부터 전달되는 구동데이터 및/또는 상기 모션감지 센서로부터 전달되는 모션데이터를 기반으로 상기 사용자의 기억력과 인지능력 및 신체근력 향상을 지원하는 훈련부;를 포함하는 기억력과 인지능력 및 신체근력 향상용 훈련장치에 있어서, 상기 디스플레이부는, 상기 사용자가 입력한 주소 정보에 대응되는 실제 공간에 대한 이미지 정보를 통신부를 통해 전송받아 화면 상에 구현하며, 상기 훈련부는, 상기 구동테이터에 기반하여 가상의 주행 상태 이미지를 생성하되, 상기 디스플레이부에 구현된 상기 이미지 정보에 상기 구동데이터에 기반하여 생성된 상기 가상의 주행 상태 이미지를 결합하여 실제 주소 정보에 대응되는 이미지 공간 내에서 사용자가 주행하는 것과 같은 체험을 구현하도록 함으로써 상기 사용자의 기억력 향상 훈련을 지원할 수 있도록 하는 기억력훈련부; 및 전송받은 상기 모션데이터가 상기 디스플레이부 상에 미리 설정된 좌표 위치와 일치하는지 여부에 대한 평가를 통한 게임 진행을 통해 상기 사용자의 인지력에 대한 평가 및 훈련을 진행할 수 있는 인지력훈련부;를 포함하여, 재활환자, 치매 및/또는 인지 손상 환자의 기억력 훈련, 하지근력운동 및/또는 상지근력운동을 복합적으로 지원할 수 있는 기억력과 인지능력 및 신체근력 향상용 훈련장치 또는(이와 함께) 상지 근력 향상 및 인지능력 훈련을 위해 상기 사용자의 모션을 감지할 수 있는 모션감지 센서를 더 포함하여, 재활환자, 치매 및/또는 인지 손상 환자의 기억력 훈련, 인지력 훈련, 하지근력운동 및/또는 상지근력운동을 복합적으로 지원할 수 있는 기억력과 인지능력 및 신체근력(상지 및/또는 하지근력) 향상용 훈련장치의 제공을 통해서도 달성 가능하게 된다.
또한, 상기 훈련부는, 상기 하지근력 운동모듈로부터 전송된 상기 구동데이터를 기반으로 상기 디스플레이부에서 구현되는 가상공간을 주행함으로써 기억력 향상 훈련을 할 수 있도록 하는 기억력훈련부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기억력과 신체근력 향상용 훈련장치의 제공을 통해서도 달성 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 훈련부는, 상기 모션감지 센서를 통해 상기 사용자의 팔의 최대 상승각도 및/또는 설정된 각도로 안정적으로 팔을 들고 있는 상태의 지속 가능 시간을 센싱하여 상기 사용자의 상지근의 상태를 실시간 평가할 수 있는 재활평가부;를 더 포함하여, 재활환자, 치매 및/또는 인지 손상 환자의 기억력 훈련, 하지근력운동 및/또는 상지근력운동을 복합적으로 지원할 수 있는 기억력과 인지능력 및 신체근력 향상용 훈련장치.의 제공을 통해서도 달성 가능하게 된다.
또한, 상기 기억력훈련부는 상기 하지근력 운동모듈로부터 상기 페달의 구동 신호를 전송받아 가상공간 속 도로가 앞으로 진행되도록 화면을 구성하되, 상기 가상공간 속 도로는, 상기 페달의 회전 속도에 따라 상기 가상공간 속 도로의 진행 속도를 조절하고, 상기 핸들의 구동 방향에 따라 상기 가상공간 속 도로의 진행 방향을 변경하여, 상기 사용자가 상기 하지근력 운동모듈의 구동을 통해 가상공간 속 도로를 주행하는 것과 같은 체험을 할 수 있도록 하는 기억력과 인지능력 및 신체근력 향상용 훈련장치의 제공을 통해서도 달성 가능하게 된다.
또한, 상기 훈련부는, 상기 페달의 회전 속도 및/또는 상기 핸들의 구동 방향을 포함하는 구동데이터 및 상기 사용자의 손 및/또는 팔의 움직임에 대한 모션데이터를 상기 훈련부로 전송할 수 있는 통신부를 더 포함하여, 상기 디스플레이부에서 구현되는 가상 공간 속 주행을 통해 하지 근력향상 및 기억력 향상 훈련을 동시에 할 수 있는 것을 특징으로 하는 기억력과 신체근력 향상용 훈련장치의 제공을 통해서도 달성 가능하게 된다.
또한, 본 발명에 따른 모션감지 센서는,상기 사용자의 시선 방향에 대응되는 실제 공간 정보를 상기 디스플레이부에 구현되도록 하고, 상기 시선 방향을 따라 상기 구동테이터에 기반하여 가상의 주행 상태 이미지를 생성하도록 하는 것을 통해, 보다 현실감 있게 재활환자, 치매 및/또는 인지 손상 환자의 기억력 훈련, 하지근력운동 및/또는 상지근력운동을 복합적으로 지원할 수 있는 기억력과 인지능력 및 신체근력 향상용 훈련장치의 제공을 통해서도 달성 가능하게 된다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 훈련장치를 이용한 훈련방법은, 기억력과 인지능력 및 신체근력 향상용 훈련장치를 이용하는 기억력과 인지능력 및 신체근력 향상용 훈련방법에 관한 것으로써, 하지근력 운동모듈 및 모션감지 센서를 통해 사용자의 하지근육 및/또는 상지근육의 상태를 평가하는 평가단계; 상기 평가를 통한 결과에 따라 훈련 난이도를 설정하는 난이도 설정단계; 디스플레이부를 통해 가상 공간을 구현시키는 가상 공간 구현단계; 상기 사용자가 하지근력 운동모듈의 페달 및/또는 핸들을 구동하여 가상 공간 속 도로를 주행하는 주행단계; 및 상기 가상 공간 속 도로 주행완료시 주행 상태를 평가하여 재활상태를 점검할 수 있는 재활평가단계;를 포함하되, 상기 주행단계는, 상기 모션감지 센서에서 센싱한 모션데이터를 기반으로 하는 인지능력 향상게임을 통해 상지근 및 인지력 향상 훈련단계; 및 상기 인지능력 향상게임을 통한 상기 사용자의 인지력 훈련 및 상지근 훈련 결과를 평가하여 재활상태를 점검할 수 있는 인지력재활평가단계를 더 포함하여, 재활환자, 치매 및 인지 손상 환자 등의 인지력 훈련 및 상지근력운동을 복합적으로 지원할 수 있는 것을 특징으로 하는 기억력과 인지능력 및 신체근력 향상용 훈련방법의 단계로 수행 지원할 수 있다.
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또한, 상기 인지능력 향상게임은, 산술연산 게임 및/또는 퍼즐게임을 포함하되, 상기 산술연산 게임 실행 방법은, 화면상에 표시되는 산술연산의 정답에 해당하는 숫자를 화면에서 찾아 팔을 이용하여 화면상 숫자를 잡는 단계; 및 잡은 상기 숫자를 화면상에 정해진 위치로 이동시키기 위해 팔의 위치를 이동하는 단계를 포함하여, 재활환자, 치매 및 인지 손상 환자 등의 인지력 훈련 및 상지근력운동을 복합적으로 지원할 수 있는 것을 특징으로 하는 기억력과 인지능력 및 신체근력 향상용 훈련방법의 제공을 통해서도 달성 가능하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 훈련장치 및 훈련방법은 고령자, 재활환자, 치매 및 인지 손상 환자 등의 훈련장치 사용자의 각종 재활치료와 치매 등 질병 예방에 도움이 되고, 회복 효과를 기대할 수 있는 것으로써, 특히 훈련장비 하나의 종합적인 시스템으로 기억력 훈련, 인지능력 향상 훈련, 신체근력(하지근력 및/또는 상지근력)운동, 집중력훈련의 복합적으로 지원 가능한 특징이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기억력과 인지능력 및 신체근력 향상용 훈련장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기억력과 인지능력 및 신체근력 향상용 훈련장치의 훈련부의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 인지력훈련부에서 실행되는 인지능력 향상게임을 실행하고 있는 일 실시예이다.
도 4a 및 4b는 본발명의 재활평가부에서 재활환자의 상지근을 평가하는 예시도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기억력과 인지능력 및 상하지 근력 향상용 훈련방법을 나타내는 흐름도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
참고로, 이하에서 설명될 본 발명의 구성들 중 종래기술과 동일한 구성에 대해서는 전술한 종래기술을 참조하기로 하고 별도의 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기억력과 인지능력 및 신체근력 향상용 훈련장치(100)를 나타내는 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기억력과 인지능력 및 신체근력(상지 및/또는 하지근력) 향상용 훈련장치(100)의 훈련부(200)를 나타내는 블럭도이다.
본 발명에 따른 기억력과 인지능력 및 신체근력 향상용 훈련장치(100)는 사용자(재활환자 등)의 하지근력향상과 기억력 훈련을 지원하는 하지근력 운동모듈(110, 일 예로 자전거와 같은 형태 또는 유사한 형태로 제공될 수 있다) 및 모션감지 센서(120)와 연동(유선 또는 무선)되는 디스플레이부(130)를 통해 사용자의 인지능력향상과 상지운동 지원 및 상지 등 상기 사용자의 신체근력(상지 및/또는 하지근력)운동에 대한 평가를 지원할 수 있는 것을 특징으로 한다.
보다 구체적으로는 본 발명에 따른 기억력과 인지능력 및 신체근력 향상용 훈련장치(100)는 재활환자, 노약자 및/또는 인지손상 환자 등 본 발명에 따른 훈련장치(100) 사용자의 치료(재활치료 등) 및 예방(치매 등의 질환) 목적의 재활훈련장치에 관한 것이다. 이를 위해 기억력과 인지능력 및 신체근력 향상용 훈련장치(100)는 하지근력 운동모듈(110), 모션감지 센서(120), 디스플레이부(130), 훈련부(200) 및 통신부(210)를 포함할 수 있으며, 재활환자, 치매 및 인지 손상 환자(사용자)의 기억력 훈련, 인지능력 향상 훈련, 신체근력운동(하지근력운동 및/또는 상지근력운동)을 복합적으로 지원할 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하지근력 운동모듈(110)은 하지의 근력 향상을 위한 운동 기기로, 사용자의 하지근력 훈련을 위한 페달(111) 및/또는 주행 방향 설정을 위한 핸들(112)을 포함할 수 있다. 예를들어, 상기 사용자가 페달(111)을 구름으로써 상기 사용자의 하지근력 훈련이 가능한 자전거 일 수 있으며, 또한, 상기 사용자가 실제 자전거를 구동하는 것과 같이 방향전환을 위한 핸들(112)을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 하지근력 운동모듈(110)은 상기 사용자의 신체근육(하지근육 및/또는 상지근육)의 상태에 따라 훈련이 과도하게 진행되는 경우 하지근력 운동모듈(110)의 페달(111) 회전 속도를 제어할 수 있는 부하조절기(113)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모션감지 센서(120)는 상지근력 향상 및 인지 능력 훈련을 위해 상기 사용자의 모션을 감지할 수 있는 것으로, 보다 구체적으로 상기 사용자의 손 및/또는 팔의 움직임에 대한 모션데이터를 생성할 수 있다. 예를들어, 상기 모션데이터는 상기 사용자가 팔을 들어올리는 각도, 손의 위치 및 특정위치로 이동되는 속도에 대한 정보를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이부(130)는, 상기 사용자의 기억력 훈련을 위해 실제 또는 가상공간을 구현할 수 있다. 일 예로 상기 실제 또는 가상공간은 상기 통신부(210)를 통해 상기 사용자가 설정한 주소에 해당하는 3차원 지도를 전송받아 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 디스플레이부(130)는, 상기 사용자가 하지근력 훈련을 위해 하지근력 운동모듈(110)을 구동하는 경우, 구글프로그램 등과 같이 실제 또는 가상의 지도, 2차원 또는 3차원 공간에 대한 정보 및/또는 이미지 정보를 생성 제공할 수 있으며, 이와 함께 또는 별도로 기존 공간지리정보 시스템(외부 상용 GPS나 GIS 정보 서비스 등을 포함 이용 가능)을 이용하여 설정, 제공되는 주소에 해당되는 실제 또는 가상공간(일 예로 보도나 도로 등 주행 도로 및/또는 거리, 주택가, 상점 등이 있는 번화가 등이 될 수 있다)을 디스플레이(실제 공간 정보 및/또는 이미지를 구현, 재생 및/또는 재연하거나 가상의 공간을 이미지로 생성, 구현) 할 수 있다. 즉, 상기 디스플레이부(130)는 상기 사용자가 상기 설정된 장소에 해당되는 실제 또는 가상공간 속(본 발명에 따른 디스플레이부(130)에서 구현되는 “가상공간”은 미리 저장된 또는 외부의 공간지리정보 서비스업체 등에서 제공되는 실사 공간 이미지 또는 Augmented Reality 또는 Virtual Reality, Mixed Reality 이미지 등이 될 수 있다)에서 하지근력 운동모듈(110)을 이용하여 주행하는 것으로 느낄 수 있도록 디스플레이 할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 디스플레이부(130)는 상기 모션데이터를 기반으로 한 인지능력 향상을 위한 산술연산게임 및 퍼즐게임들을 실행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 훈련부(200)는 상기 하지근력 운동모듈(110) 및 모션감지 센서(120)의 데이터를 기반으로 상기 사용자의 신체건강 향상을 위한 훈련을 지원한다.
보다 구체적으로 상기 훈련부(200)는 상기 하지근력 운동모듈(110) 및 상기 모션감지 센서(120)의 데이터를 기반으로 상기 사용자의 지각, 인지능력 및/또는 근력 향상을 지원할 수 있는 기억력훈련부(220) 및 인지력훈련부(230)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 기억력훈련부(220)는 상기 하지근력 운동모듈(110)로부터 전송된 구동데이터를 기반으로 디스플레이부(130)에서 구현되는 가상 현실 속 주행을 통해 기억력을 훈련할 수 있도록 한다. 여기서 구동데이터란, 상기 사용자가 상기 하지근력 운동모듈(110)의 페달(111)의 구름 속도 즉, 페달(111)의 회전 속도, 페달(111)구름 지속 시간, 상기 핸들(112)의 구동 방향에 대한 정보 및/또는 총 훈련시간에 대한 정보를 포함할 수 있다. 이때, 구동데이터는 상기 통신부(210)를 통해서 상기 기억력훈련부(220)로 전송될 수 있으며, 상기 기억력훈련부(220)는 상기 구동데이터를 기반으로 총 주행거리, 평균 속도, 주행 시간 등을 측정하여 훈련 결과 데이터를 생성할 수도 있다.
보다 구체적으로 상기 기억력훈련부(220)는 전송받은 구동데이터를 기반으로 상기 설정된 장소의 도로를 따라 구동데이터의 속도 및 방향으로 주행하는 화면이 디스플레이 되도록 할 수 있다. 또한, 상기 핸들(112)을 이용하여 원하는 방향으로 주행을 할 수도 있다.
즉, 이러한 화면을 통해 상기 사용자는 상기 설정된 가상 공간에서 실제 주행하는 것과 같은 체험을 할 수 있게 된다. 또한, 보다 실감나는 주행화면을 구현하기 위해 상기 모션감지 센서(120)는 상기 사용자의 시선을 감지하여 상기 사용자의 시선방향에 대응되도록 화면을 구성하여 디스플레이 할 수도 있다.
이하에서는 도 3을 참조하여 인지력훈련부(230)에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도3은 본 발명의 인지력훈련부(230)에서 실행되는 인지능력 향상게임을 실행하고 있는 일 실시예이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 훈련부(200)는, 상기 모션감지 센서(120)로부터 전송된 상기 사용자의 손 및/또는 팔의 움직임에 대한 모션데이터를 기반으로 산술연산게임 및/또는 퍼즐 게임을 통해 인지능력을 훈련 할 수 있는 인지력훈련부(230)를 포함하여, 상기 사용자의 상지근력 향상 훈련과 인지능력 향상 훈련을 동시에 하도록 할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 인지력훈련부(230)는 통신부(210)를 통해 상기 모션데이터를 전송받아 이를 기반으로 인지능력 훈련 게임을 실행할 수 있다. 여기서, 모션데이터는 상기 사용자가 팔을 들어올리는 각도, 손의 위치 및 특정위치로 이동되는 속도에 대한 정보를 포함할 수 있다. 즉 상기 사용자의 팔이 화면에 지시된 정확한 좌표에 위치되었는지, 해당 좌표까지 이동하는데 소비된 시간 등 상기 사용자의 팔과 손에 움직임에 대한 모든 정보가 포함될 수 있다. 또한, 인지능력 훈련 게임은 산술연산게임, 퍼즐게임 및 각종 인지능력을 테스트 할 수 있는 게임을 의미할 수 있다. 즉, 낱말 맞추기, 단어연상 게임 등도 이에 해당될 수 있다.
도3을 참고하여 인지능력 훈련 게임 실행 방법을 보다 자세하게 설명하면, 인지능력 훈련 게임은 상기 사용자의 양팔을 이용하여 화면에 표시되는 문제의 답을 맞히는 콘텐츠이다. 상기 사용자는 인지력훈련부(230)를 통해 실행되는 산술연산게임을 함에 있어서, 화면에서 지시하는 사칙연산(ex. 3+4=?)의 정답에 해당되는 숫자(ex.7)를 화면에서 찾아 해당 숫자의 위치에 손을 갖어다 대는 것으로 정답을 맞출 수 있다. 예를 들어, 화면에 배치된 숫자 중 정답인 숫자를 이동하고자 할 경우, 도3과 같이, 해당 숫자에 손을 대고 자세를 유지하여 노란색 원을 완성시켜야 한다. 노란색 원이 완성되면, 해당 숫자는 손 위치에 따라 이동될 수 있다. 다만, 옮겨진 숫자가 오답일 경우 해당 숫자는 원래 위치로 자동 되돌아 간다. 이때, 상기 게임에서 요구하는 연산 값에 대한 정확도, 정답을 맞추는데 소비되는 시간 및 팔 또는 손을 정확하게 해당 숫자 위치에 놓는지를 측정하는 위치 정확도를 측정하여 훈련결과 데이터를 생성할 수도 있다.
도 4a및 4b는 본발명의 재활평가부(250)에서 사용자의 상지근을 평가하는 예시도면이다.
도4a및 4b 를 참고하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 훈련부(200)는 재활평가부(250)를 더 포함하여 상기 모션감지 센서(120)를 통해 상기 사용자의 팔의 최대 상승각도를 센싱하여 상기 사용자의 상지근의 상태를 평가할 수 있다. 예를 들어, 재활평가부(250)는 도4a와 같이 평가전 초기화면의 상태에서 상기 사용자가 모션감지 센서(120)의 이격된 거리에 위치하여, 팔을 든 상태로 일정시간 동안 자세를 유지하면, 도 4b 와 같이 센싱된 팔의 위치 정보(ex. 팔의 각도)를 기반으로 하여 상기 사용자의 상지근의 상태를 평가할 수 있다, 또한, 재활평가부(250)는 재활평가부(250)에서 생성한 데이터와 상기 기억력훈련부(220) 및 인지력훈련부(230)에서 생성한 훈련결과 데이터를 함께 도식화한 데이터를 생성할 수 있다.
이하에서는 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 훈련장치(100)를 이용한 훈련방법에 대해 보다 자세하게 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기억력과 인지능력 및 상하지 근력 향상용 훈련장치(100)를 이용한 훈련방법의 단계를 나타내는 흐름도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 훈련장치(100)를 이용한 훈련방법은 사용자의 신체근육(하지근육 및/또는 상지근육)의 상태를 평가하는 평가단계(S410), 난이도 설정단계(S420), 가상 공간 구현단계(S430), 주행단계(S440) 및 재활평가단계(S450)를 포함하여, 재활환자, 치매 및 인지 손상 환자 등 사용자의 기억력 훈련, 하지근력운동 및 상지근력운동을 복합적으로 지원할 수 있는 것을 특징으로 하는 기억력과 인지능력 및 신체근력 향상용 훈련방법을 제공할 수 있다.
보다 구체적으로 본 발명의 일 실시예에 따른 기억력과 인지능력 및 상하지 근력 향상용 훈련방법은 하지근력 운동모듈(110) 및 모션감지 센서(120)를 통해 사용자의 신체근육(하지근육 및/또는 상지근육)의 상태를 평가하는 평가단계(S410)를 포함할 수 있다. 상기 사용자는 상기 하지근력 운동모듈(110)의 페달(111) 구름을 통해 하지근력의 정도를 측정할 수 있다. 또한, 상기 모션감지 센서(120)를 통하여 사용자의 팔의 최대 상승각도를 센싱하여 상기 사용자의 상지근의 상태를 평가할 수 있다.
다음으로, 기억력과 인지능력 및 상하지 근력 향상용 훈련방법은 상기 평가단계의 결과를 통해 훈련 난이도를 설정하는 난이도 설정단계(S420)를 포함할 수 있다. 상기 난이도를 통해 상기 하지근력 운동모듈(110)의 속도 및 구동 시간이 설정될 수 있으며, 하지근력 운동모듈(110)은 부하조절기(113)를 통해 상기 사용자의 하지근육 및/또는 상지근력의 상태에 비해 훈련이 과도하게 진행되는 경우 하지근력 운동모듈(110)의 페달(111) 회전 속도를 제어할 수 있다.
기억력과 인지능력 및 상하지 근력 향상용 훈련방법은 디스플레이부(130)를 통해 가상 공간을 구현시키는 가상 공간 구현단계(S430)를 포함할 수 있다. 또한, 가상공간 구현 단계는 상기 사용자가 원하는 가상공간을 설정하기 위해 원하는 주소를 설정하는 단계 및 설정된 주소에 해당하는 3차원 지도를 전송받는 단계를 더 포함할 수 있다. 다만 전술한 바와 같이 본 발명에 따른 가상 공간 구현은 훈련장치(100) 내 설정된 공간(또는 장치, 모듈)에 미리 저장되어 있거나 외부의 공간지리정보 서비스 업체 등으로부터 전송(유선 또는 무선 데이터 통신을 통해)받은 실제 또는 가상(AR, VR, MR 등이 될 수 있다)의 공간, 지리 정보가 될 수 있다.
다음으로, 기억력과 인지능력 및 상하지 근력 향상용 훈련방법은 사용자가 하지근력 운동모듈(110)의 페달(111) 및/또는 핸들(112)을 구동하여 가상 공간 속 도로를 주행하는 주행단계(S440)를 포함할 수 있다. 이러한 주행은 상기 재활평가부(250)의 평가결과에 따른 하지근력 상태를 고려하여 거리 및 속도가 설정될 수 있으며, 하지근력 운동모듈(110)은 부하조절기(113)를 통해 상기 사용자의 하지근육 및/또는 상지근력의 상태에 비해 훈련이 과도하게 진행되는 경우 하지근력 운동모듈(110)의 페달(111) 회전 속도를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기억력과 인지능력 및 상하지 근력 향상용 훈련방법의 상기 주행단계(S440)는, 상기 모션감지 센서(120)에서 센싱한 모션데이터를 이용하여 산술연산게임 또는 퍼즐게임을 통해 상지근력 및 인지력 향상 훈련단계(S450)를 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 하지근력 운동모듈(110)을 이용하여 가상공간 속 도로를 주행하는 과정에서 일정 거리를 주행할 때 마다, 산술연산게임 또는 퍼즐게임과 같은 인지력 향상 게임 퀘스트가 실행될 수 있다. 따라서, 이러한 인지력 향상 게임 퀘스트가 실행될 경우 상기 사용자는 디스플레이부(130)를 통해 실행되는 사칙연산 게임을 수행할 수 있게 된다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 훈련방법은 상기 사칙연산 게임 등 미리 설정된 게임의 수행결과를 통해 상기 사용자의 인지력 훈련 및 상지근 훈련 결과를 평가하여 재활상태를 점검할 수 있는 인지력재활평가단계(S460)를 더 포함할 수도 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 기억력과 인지능력 및 상하지 근력 향상용 훈련방법은 상기 가상 공간 속 도로 주행완료시 주행 상태를 평가하여 재활상태를 점검할 수 있는 재활평가단계(S470)를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
100: 기억력과 인지능력 및 신체근력 향상용 훈련장치
110: 하지근력 운동모듈
111: 페달
112: 핸들
113: 부하조절기
120: 모션감지 센서
130: 디스플레이부
200: 훈련부
210: 통신부
220: 기억력훈련부
230: 인지력훈련부
240: 제어부
250: 재활평가부

Claims (10)

  1. 사용자의 하지근력 훈련을 위한 페달 및/또는 주행 방향 설정을 위한 핸들을 포함하는 하지근력 운동모듈; 상기 사용자의 기억력 훈련을 위해 가상공간 주행을 구현할 수 있는 디스플레이부; 및 상기 하지근력 운동모듈로부터 전달되는 구동데이터를 기반으로 상기 사용자의 기억력과 인지능력 및 신체근력 향상을 지원하는 훈련부;를 포함하는 기억력과 인지능력 및 신체근력 향상용 훈련장치에 있어서,
    상기 디스플레이부는,
    상기 사용자가 입력한 주소 정보에 대응되는 실제 공간에 대한 이미지 정보를 통신부를 통해 전송받아 화면 상에 구현하며,
    상기 훈련부는,
    상기 구동데이터에 기반하여 가상의 주행 상태 이미지를 생성하되,
    상기 디스플레이부에 구현된 상기 이미지 정보에 상기 구동데이터에 기반하여 생성된 상기 가상의 주행 상태 이미지를 결합하여 실제 주소 정보에 대응되는 이미지 공간 내에서 사용자가 주행하는 것과 같은 체험을 구현하도록 함으로써 상기 사용자의 기억력 향상 훈련을 지원할 수 있도록 하는 기억력훈련부;를 포함하여,
    재활환자, 치매 및/또는 인지 손상 환자의 기억력 훈련, 하지근력운동을 복합적으로 지원할 수 있는 기억력과 인지능력 및 신체근력 향상용 훈련장치.
  2. 사용자의 하지근력 훈련을 위한 페달 및/또는 주행 방향 설정을 위한 핸들을 포함하는 하지근력 운동모듈; 상기 사용자의 기억력 훈련을 위해 가상공간 주행을 구현할 수 있는 디스플레이부; 상지 근력 향상 및 인지능력 훈련을 위해 상기 사용자의 모션을 감지할 수 있는 모션감지 센서; 및 상기 하지근력 운동모듈로부터 전달되는 구동데이터 및/또는 상기 모션감지 센서로부터 전달되는 모션데이터를 기반으로 상기 사용자의 기억력과 인지능력 및 신체근력 향상을 지원하는 훈련부;를 포함하는 기억력과 인지능력 및 신체근력 향상용 훈련장치에 있어서,
    상기 디스플레이부는,
    상기 사용자가 입력한 주소 정보에 대응되는 실제 공간에 대한 이미지 정보를 통신부를 통해 전송받아 화면 상에 구현하며,
    상기 훈련부는,
    상기 구동데이터에 기반하여 가상의 주행 상태 이미지를 생성하되,
    상기 디스플레이부에 구현된 상기 이미지 정보에 상기 구동데이터에 기반하여 생성된 상기 가상의 주행 상태 이미지를 결합하여 실제 주소 정보에 대응되는 이미지 공간 내에서 사용자가 주행하는 것과 같은 체험을 구현하도록 함으로써 상기 사용자의 기억력 향상 훈련을 지원할 수 있도록 하는 기억력훈련부; 및
    전송받은 상기 모션데이터가 상기 디스플레이부 상에 미리 설정된 좌표 위치와 일치하는지 여부에 대한 평가를 통한 게임 진행을 통해 상기 사용자의 인지력에 대한 평가 및 훈련을 진행할 수 있는 인지력훈련부;를 포함하여,
    재활환자, 치매 및/또는 인지 손상 환자의 기억력 훈련, 하지근력운동 및/또는 상지근력운동을 복합적으로 지원할 수 있는 기억력과 인지능력 및 신체근력 향상용 훈련장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 훈련부는,
    상기 모션감지 센서를 통해 상기 사용자의 팔의 최대 상승각도 및/또는 설정된 각도로 안정적으로 팔을 들고 있는 상태의 지속 가능 시간을 센싱하여 상기 사용자의 상지근의 상태를 실시간 평가할 수 있는 재활평가부;를 더 포함하여,
    재활환자, 치매 및/또는 인지 손상 환자의 기억력 훈련, 하지근력운동 및/또는 상지근력운동을 복합적으로 지원할 수 있는 기억력과 인지능력 및 신체근력 향상용 훈련장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 모션감지 센서는,
    상기 사용자의 시선 방향에 대응되는 실제 공간 정보를 상기 디스플레이부에 구현되도록 하고, 상기 시선 방향을 따라 상기 구동데이터에 기반하여 가상의 주행 상태 이미지를 생성하도록 하는 것을 통해,
    보다 현실감 있게 재활환자, 치매 및/또는 인지 손상 환자의 기억력 훈련, 하지근력운동 및/또는 상지근력운동을 복합적으로 지원할 수 있는 기억력과 인지능력 및 신체근력 향상용 훈련장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 기억력과 인지능력 및 신체근력 향상용 훈련장치를 이용하는 기억력과 인지능력 및 신체근력 향상용 훈련방법에 있어서,
    하지근력 운동모듈 및 모션감지 센서를 통해 사용자의 하지근육 및/또는 상지근육의 상태를 평가하는 평가단계; 상기 평가를 통한 결과에 따라 훈련 난이도를 설정하는 난이도 설정단계; 디스플레이부를 통해 가상 공간을 구현시키는 가상 공간 구현단계; 상기 사용자가 하지근력 운동모듈의 페달 및/또는 핸들을 구동하여 가상 공간 속 도로를 주행하는 주행단계; 및 상기 가상 공간 속 도로 주행완료시 주행 상태를 평가하여 재활상태를 점검할 수 있는 재활평가단계;를 포함하되,
    상기 주행단계는,
    상기 모션감지 센서에서 센싱한 모션데이터를 기반으로 하는 인지능력 향상게임을 통해 상지근 및 인지력 향상 훈련단계; 및
    상기 인지능력 향상게임을 통한 상기 사용자의 인지력 훈련 및 상지근 훈련 결과를 평가하여 재활상태를 점검할 수 있는 인지력재활평가단계를 더 포함하여,
    재활환자, 치매 및 인지 손상 환자 등의 인지력 훈련 및 상지근력운동을 복합적으로 지원할 수 있는 것을 특징으로 하는 기억력과 인지능력 및 신체근력 향상용 훈련방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 인지능력 향상게임은,
    산술연산 게임 및/또는 퍼즐게임을 포함하되,
    상기 산술연산 게임의 실행 방법은,
    화면상에 표시되는 산술연산의 정답에 해당하는 숫자를 화면에서 찾아 팔을 이용하여 화면상 숫자를 잡는 단계; 및
    잡은 상기 숫자를 화면상에 정해진 위치로 이동시키기 위해 팔의 위치를 이동하는 단계를 포함하여,
    상기 사용자의 인지력 훈련 및 상지근력운동을 복합적으로 지원할 수 있는 것을 특징으로 하는 기억력과 인지능력 및 신체근력 향상용 훈련방법.

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