KR102046745B1

KR102046745B1 - 스마트 스태킹 콘을 이용한 상지 재활 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR102046745B1
Application number: KR1020190034148A
Authority: KR
Inventors: 이성아
Original assignee: 순천향대학교 산학협력단
Priority date: 2019-02-18
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2019-11-21

Abstract

본 발명은 상지 재활 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스태킹 콘(Smart Stacking Cone)을 이용한 콘텐츠를 제공하여 재활운동을 유도하고, 스태킹 콘 안에 멀티센서인 압력센서를 구성하여 대상자가 스마트 스태킹 콘을 잡았을 때의 압력 및 스마트 스태킹 콘을 다른 스마트 스태킹 콘 위에 겹치게 놓았을 때의 압력을 측정하고, 스태킹 콘을 센서를 구비하는 다수의 홀이 구비된 스마트 패그(Pag)보드 위에 올려놓는 위치, 수 및 시간을 측정하여 재활 평가를 수행하는 스마트 스태킹 콘을 이용한 상지 재활 시스템 및 방법에 관한 것이다.

Description

스마트 스태킹 콘을 이용한 상지 재활 시스템 및 방법{Upper limb rehabilitation system and method using smart stacking cone}

본 발명은 상지 재활 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스태킹 콘(Smart Stacking Cone)을 이용한 콘텐츠를 제공하여 재활운동을 유도하고, 스태킹 콘 안에 멀티센서인 압력센서를 구성하여 대상자가 스마트 스태킹 콘을 잡았을 때의 압력 및 스마트 스태킹 콘을 다른 스마트 스태킹 콘 위에 겹치게 놓았을 때의 압력을 측정하고, 스태킹 콘을 센서를 구비하는 다수의 홀이 구비된 스마트 패그(Pag) 보드 위에 올려놓는 위치, 수 및 시간을 측정하여 재활 평가를 수행하는 스마트 스태킹 콘을 이용한 상지 재활 시스템 및 방법에 관한 것이다.

현재 국내 등록 장애인의 수가 전체 인구의 4.9%에 해당하며, 이 중 지체 장애는 52.9%에 해당하여 가장 높은 비율을 나타내고 있다.

지체 장애는 골격, 근육, 신경계 중 어느 부분에 질병이나 외상으로 인한 신체기능 장애가 영구적으로 남아있는 상태로서, 절단 장애, 관절 장애, 지체 기능 장애, 변형 등의 장애로 분류된다.

뇌졸중과 같은 중추신경계 장애에서 상지 기능의 손상은 가장 흔하게 나타나는 후유증 중의 하나로, 상지 기능을 주로 담당하는 중대뇌동맥의 손상이 전체 뇌졸중의 75%를 차지한다는 점과 일상생활 수행능력과의 관련성을 근거로 재활 단계에서 상지 기능에 대한 회복적 중재가 활발히 이루어지고 있다.

손을 포함한 상지는 일상생활에서 가장 많이 사용하는 부분으로, 의사소통을 위한 도구로도 활용될 뿐 아니라, 운동기능을 포함한 다양한 인지 활동에도 중요한 역할을 한다.

운동 장애 중 상지 기능의 장애는 회복 정도에 따라 일상생활 활동의 수행이나 삶의 질과의 연관성이 높다고 알려져 있고, 상지에서 먼 쪽에 해당하는 손은 음식 먹기, 물건 잡기, 문고리 돌리기, 글씨 쓰기 등 일상생활 활동을 가능하게 하며, 각 활동은 다양한 잡기 및 집기 능력을 요구한다.

일상생활 활동의 수행과 독립 정도는 상지 기능에 따라 다르므로 강직이나 마비 등에 의한 기능 제한 정도를 정확하게 파악하는 것이 중요하다.

상지 기능(Upper Extremity function), 경직(Spasticity), 근력(Strength) 등은 환자의 예후에 영향을 미치는 인자로 보고되고 있어, 다양한 도구들을 이용하여 환자의 상태를 객관적으로 평가하는 것은 치료적 중재 시 목표 설정만이 아니라 예후를 예측하기 위해서도 중요하다.

통상적으로 기존 상지 기능 훈련 및 평가를 위해 ICT 기반의 상지 기능 훈련 요도로써 상용화되어 있는 기기로 Neofect 사의 RAPAEL Smart Clove, Hocoma 사의 Armeo, Saebo 사의 Saebo 시리즈, MGsolutions의 Moti.i 등이 사용되고 있다. 상기 Armeo, Saebo는 장갑식 착용형 기기이고, Moti.i는 밴드식 착용형 기기이다.

장갑이나 밴드식 착용형 기기들은 실제 유형의 물건을 잡는 것이 아니기 때문에 형태를 유지하거나 손가락과 손바닥의 피부를 통해 인지되는 촉감, 고유수용성과 같은 감각 등을 직접 경험할 수 없는 문제점이 있었다.

상지 기능 제한을 보이는 뇌졸중 환자에게 공간에서 팔 뻗기를 훈련할 때 실제 물건을 사용하는 것은 뇌졸중과 같은 중추신경계 손상 환자의 상지 기능 향상에 도움을 준다.

또한, 재활현장에서 IT 기능이 없는 아날로그 훈련 도구가 아직도 많이 이용되고 있으나, 재활 치료에 있어 동일한 훈련 동작을 반복적으로 수행하는 데 있어 환자의 자발적 참여가 어려운 문제점이 있었다.

환자의 상지 기능을 평가하는 데 주로 쓰이는 도구로 Manual Function Test(MTF), Jebson-Taylor Hand Function Test(JTHFT), Nine-hole pegboard, Wolf Motor Function Test(WMFT), Action Research Arm Test(ARAT) 등이 있다.

이러한 평가들은 치료사가 환자의 수행정도를 관찰하고 과제 당 소요시간을 측정하여 결정된다.

상술한 바와 같이 기존의 평가도구들은 일상생활의 과제 수행에 직접적인 영향을 미치는 잡기 및 집기 능력에 대한 질적인 측면은 고려하지 않고 있는 문제점이 있다.

종래 평가도구들은 또한 아날로그 평가의 특성상 데이터의 수집, 보관, 분석 등의 관리가 어려우며, 치료사 간 평가 결과의 일관성이 높지 않다는 문제점이 있다.

또한, 종래 평가도구들은 ICT를 접목한 상지 기능 재활 훈련기기는 전통적인 치료방식과 비교하였을 때 장시간 동안 치료사의 체력적인 부담 없이 치료를 제공할 수 있으며, 한 개의 기기를 이용하여 다양한 방향과 부위의 접근이 가능하나, 기존의 재활 훈련기기나 재활 로봇은 큰 부피와 무거운 무게로 인하여 특정된 공간에서 사용해야 하는 제한이 있는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허 제10-2010-0072582호(2010.07.01. 공개)

따라서 본 발명의 목적은 스태킹 콘(Smart Stacking Cone)을 이용한 콘텐츠를 제공하여 재활운동을 유도하고, 스태킹 콘 안에 멀티센서인 압력센서를 구성하여 대상자가 스마트 스태킹 콘을 잡았을 때의 압력 및 스마트 스태킹 콘을 다른 스마트 스태킹 콘 위에 겹치게 놓았을 때의 압력을 측정하고, 스태킹 콘을 센서를 구비하는 다수의 홀이 구비된 스마트 패그(Pag) 보드 위에 올려놓는 위치, 수 및 시간을 측정하여 재활 평가를 수행하는 스마트 스태킹 콘을 이용한 상지 재활 시스템 및 방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스마트 스태킹 콘을 이용한 상지 재활 시스템은: 외측에서 가해지는 압력을 측정하고, 측정된 압력정보를 포함하는 스마트 스태킹 콘 정보를 송신하는 스마트 스태킹 콘; 상기 스마트 스태킹 콘이 놓이는 다수의 홀을 구비하고, 상기 홀에 스마트 스태킹 콘이 놓이면 상기 스마트 스태킹 콘이 놓인 홀의 위치 정보를 포함하는 보드정보를 송신하는 패그보드; 및 상기 스마트 스태킹 콘 및 패그보드를 이용한 콘텐츠를 제공하고, 상기 스마트 스태킹 콘으로부터 수신되는 스마트 스태킹 콘 정보 및 상기 패그보드로부터 수신되는 보드정보와 상기 콘텐츠를 비교하여, 제공된 콘텐츠에 대한 재활 대상자의 콘텐츠 수행 정도를 평가하여 재활 평가를 수행하는 제어 단말기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 스마트 스태킹 콘은, 상기 페그 보드의 홀에 대응하는 형상으로 형성되어 상기 홀에 놓이는 부분이 개방되는 개구부가 형성되고, 상기 개구부를 통해 내측으로 공간부가 형성되는 하우징; 상기 공간부의 벽면을 따라 넓게 설치되어 상기 하우징의 외측 측부에서 가해지는 압력에 따른 압력신호를 출력하는 압력센서; 및 상기 하우징의 공간부의 내측 천정에 구성되어 상기 압력센서로부터 입력되는 압력신호에 대한 압력정보를 포함하는 스마트 스태킹 콘 정보를 생성하여 상기 제어 단말기로 송신하는 콘 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 압력센서는, 플렉서블한 다채널 섬유 센서인 것을 특징으로 한다.

상기 제어 단말기는, 상기 스마트 스태킹 콘 및 패그보드를 이용한 재활운동을 유도하는 적어도 하나 이상의 콘텐츠를 저장하는 재활 저장부; 상기 스마트 스태킹 콘이 송신한 스마트 스태킹 콘 정보 및 상기 패그보드가 송신한 보드정보를 수신하여 출력하는 통신부; 상기 콘텐츠에 따른 재활운동을 유도하기 위한 콘텐츠 정보를 출력하고, 상기 재활 평가에 대한 평가정보를 출력하는 출력부; 및 선택된 하나의 콘텐츠를 상기 출력부를 통해 출력하고, 상기 스마트 스태킹 콘 정보 및 보드정보와 상기 콘텐츠를 비교하여, 제공된 콘텐츠에 대한 재활 대상자의 콘텐츠 수행 정도를 평가하고, 평가된 평가정보를 상기 출력부를 통해 출력하는 재활 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 출력부는, 상기 콘텐츠 및 평가정보를 텍스트, 그래픽, 정지영상 및 동영상 중 어느 하나 이상으로 표시하는 디스플레이부; 및 상기 콘텐츠 및 평가정보를 음성으로 출력하는 오디오 처리부 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어 단말기는, 상기 스마트 스태킹 콘 및 패그보드를 이용한 재활운동을 유도하는 적어도 하나 이상의 콘텐츠를 저장하는 재활 저장부; 상기 스마트 스태킹 콘이 송신한 스마트 스태킹 콘 정보 및 상기 패그보드가 송신한 보드정보를 수신하여 출력하는 통신부; 상기 콘텐츠에 따른 재활운동을 유도하기 위한 콘텐츠 정보를 출력하고, 상기 재활 평가에 대한 평가정보를 출력하는 출력부; 및 선택된 하나의 콘텐츠를 상기 출력부를 통해 출력하고, 상기 통신부를 통해 수신되는 상기 스마트 스태킹 콘 정보 및 보드정보와 상기 콘텐츠를 비교하여, 제공된 콘텐츠에 대한 재활 대상자의 콘텐츠 수행 정도를 평가하고, 평가된 평가정보를 상기 출력부를 통해 출력하는 재활 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 재활 제어부는, 선택된 하나의 콘텐츠를 상기 출력부를 통해 출력하는 콘텐츠 제공부; 상기 통신부를 통해 스마트 스태킹 콘으로부터 스마트 스태킹 콘 정보를 수신하는 스태킹 콘 정보 수집부 및 상기 패그보드로부터 보드정보를 수신하는 보드정보 수집부를 포함하는 재활정보 수집부; 및 상기 스마트 스태킹 콘 정보 및 보드정보와 상기 콘텐츠를 비교하여, 제공된 콘텐츠에 대한 재활 대상자의 콘텐츠 수행 정도를 평가하고, 평가된 평가정보를 상기 출력부를 통해 출력하는 평가부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 스마트 스태킹 콘은, 상기 압력정보와 함께 자신의 콘 식별정보를 더 포함하여 상기 스마트 스태킹 콘 정보를 생성하고, 상기 콘텐츠 제공부는, 상기 콘텐츠를 통해 패그보드의 홀 위에 놓은 스마트 스태킹 콘의 수 및 시간을 통지하고, 상기 평가부는, 상기 스마트 스태킹 콘 정보에 포함된 상기 스마트 스태킹 콘을 상기 재활 대상자가 손으로 쥐었을 때의 압력정보, 상기 스마트 스태킹 콘 정보의 콘 식별정보에 의해 상기 스마트 스태킹 콘 정보의 수신 시부터 상기 스마트 스태킹 콘이 상기 패그보드의 홀 위에 놓이고 재활 대상자가 손을 놓아 상기 압력정보가 0이 될 때까지의 시간을 측정하여 상기 재활 대상자가 하나의 스마트 스태킹 콘을 옮기는 데 소요되는 시간 및 상기 콘텐츠에 지시된 수의 스마트 스태킹 콘을 모두 옮기는 데 소요되는 시간을 측정하고, 미리 설정된 각각의 기준 시간들과 비교하여 상기 평가정보를 생성하는 것을 특징으로 한다.

상기 스마트 스태킹 콘은, 다른 스마트 스태킹 콘 위에 겹쳐지는 경우 상기 공간부 내측에 구성되는 다채널 압력센서에 의해 상기 다른 스마트 스태킹 콘에 의해 눌리는 힘에 의한 압력을 측정하고, 측정된 압력에 대한 콘 겹침 압력정보를 상기 스마트 스태킹 콘 정보에 포함하여 전송하고, 상기 재활 제어부는, 상기 콘 겹침 압력정보 및 상기 스마트 스태킹 콘이 임의의 패그보드의 홀 위에 놓인 다른 스마트 스태킹 콘 위에 겹쳐져 올려질 때의 상기 홀의 위치를 재인식하여 어떤 홀에 놓인 상기 다른 스마트 스태킹 콘 위에 상기 스마트 스태킹 콘이 겹쳐져 놓였음을 판단하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스마트 스태킹 콘을 이용한 상지 재활 방법은: 스마트 스태킹 콘이 외측에서 가해지는 압력을 측정하고, 측정된 압력정보를 포함하는 스마트 스태킹 콘 정보를 송신하는 콘 정보 송신 과정; 패그보드가 홀에 스마트 스태킹 콘이 놓이면 상기 스마트 스태킹 콘이 놓인 홀의 위치정보를 포함하는 보드정보를 송신하는 보드정보 송신 과정; 및 제어 단말기가 상기 스마트 스태킹 콘 및 패그보드를 이용한 콘텐츠를 제공하고, 상기 스마트 스태킹 콘으로부터 수신되는 스마트 스태킹 콘 정보 및 상기 패그보드로부터 수신되는 보드정보와 상기 콘텐츠를 비교하여, 제공된 콘텐츠에 대한 재활 대상자의 콘텐츠 수행 정도를 평가하여 재활 평가를 수행하는 재활 평가 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 콘 정보 송신 과정은, 외측에서 압력이 가해지면 압력을 측정하여 압력정보를 생성하는 압력정보 생성 단계; 상기 압력이 가해진 압력 개시 시간 및 압력이 해제된 압력 해제 시간 중 어느 하나를 획득하는 압력 개시/해제 시간 획득 단계; 상기 압력정보, 상기 압력 개시 시간 및 압력 해제 시간 중 어느 하나 및 자신의 고유 식별정보인 콘 식별정보를 포함하는 상기 스마트 스태킹 콘 정보 생성 단계; 및 상기 스마트 스태킹 콘 정보를 근거리 무선통신을 통해 송신하는 콘 정보 송신 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

보드정보 송신 과정은, 상기 스마트 스태킹 콘이 상기 홀에 놓이는지를 모니터링하는 모니터링 단계; 상기 스마트 스태킹 콘이 임의의 홀에 놓이면 홀의 위치정보를 생성하는 위치정보 생성 단계; 상기 홀에 놓인 콘 놓임 시간을 획득하는 콘 놓임 시간 획득 단계; 상기 위치정보 및 콘 놓임 시간을 포함하는 보드정보를 생성하는 보드정보 생성단계; 및 상기 보드정보를 근거리 무선통신을 통해 상기 제어 단말기로 송신하는 보드정보 제공 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 재활 평가 과정은, 제어 단말기가 상기 스마트 스태킹 콘 및 패그보드를 이용한 콘텐츠를 제공하는 콘텐츠 제공 단계; 상기 제어 단말기가 상기 스마트 스태킹 콘으로부터 근거리 무선통신을 통해 스마트 스태킹 콘 정보를 수집하는 콘 정보 수집 단계; 상기 제어 단말기가 상기 패그보드로부터 근거리 무선통신을 통해 보드정보를 수집하는 보드정보 수집 단계; 및 상기 콘 정보 및 보드정보와 상기 콘텐츠를 비교하여, 제공된 콘텐츠에 대한 재활 대상자의 콘텐츠 수행 정도를 평가하여 재활 평가를 수행하는 재활 평가 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 재활 평가 과정은, 제어 단말기가 상기 스마트 스태킹 콘 및 패그보드를 이용한 콘텐츠를 제공하는 콘텐츠 제공 단계; 상기 제어 단말기가 상기 스마트 스태킹 콘으로부터 근거리 무선통신을 통해 스마트 스태킹 콘 정보를 수집하는 콘 정보 수집 단계; 상기 제어 단말기가 상기 패그보드로부터 근거리 무선통신을 통해 보드정보를 수집하는 보드정보 수집 단계; 및 상기 콘 정보 및 보드정보와 상기 콘텐츠를 비교하여, 제공된 콘텐츠에 대한 재활 대상자의 콘텐츠 수행 정도를 평가하여 재활 평가를 수행하는 재활 평가 단계를 포함하되, 상기 재활 평가 단계는, 일정 주기로 수신되는 상기 스마트 스태킹 콘 정보에 포함된 상기 스마트 스태킹 콘을 상기 재활 대상자가 손으로 쥐었을 때의 압력정보인 그립 압력정보를 획득하는 그립 압력정보 획득 단계; 상기 재활 대상자가 상기 스마트 스태킹 콘을 잡았다 놓았을 때의 압력정보인 그립 해제 압력 정보를 획득하는 그립 해제 압력정보 획득 단계; 일정 주기로 수신되는 보드정보에 의해 상기 스마트 스태킹 콘이 상기 패그보드의 홀 위에 놓이는지의 여부 및 놓이는 시간을 획득하는 보드정보 획득 단계; 상기 스마트 스태킹 콘 정보의 콘 식별정보에 의해 재활 대상자가 상기 스마트 스태킹 콘을 손으로 집어 상기 스마트 스태킹 콘 정보가 수신될 때부터 상기 스마트 스태킹 콘이 상기 패그보드의 홀 위에 놓이고 재활 대상자가 상기 스마트 스태킹 콘에서 손을 놓아 상기 압력정보가 0이 될 때까지의 시간을 측정하여 상기 재활 대상자가 하나의 스마트 스태킹 콘을 옮기는 데 소요되는 시간 및 상기 콘텐츠에 지시된 수의 스마트 스태킹 콘을 모두 옮기는 데 소요되는 시간을 측정하고, 미리 설정된 각각의 기준 시간들과 비교하여 상기 평가정보를 생성하는 평가 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 콘 정보 송신 과정은, 다른 스마트 스태킹 콘 위에 겹쳐지는 경우 하우징의 개구부를 통해 내측으로 형성되는 공간부 내측에 구성되는 다채널 압력센서에 의해 상기 다른 스마트 스태킹 콘에 의해 눌리는 힘에 의한 압력을 측정하는 콘 눌림 압력정보 획득 단계를 더 포함하되, 상기 콘 정보 생성 단계에서 상기 콘 눌림 압력정보를 더 포함하는 스마트 스태킹 콘 정보를 생성하고, 상기 재활 평가 과정은, 상기 콘 겹침 압력정보 및 상기 스마트 스태킹 콘이 임의의 패그보드의 홀 위에 놓인 다른 스마트 스태킹 콘 위에 겹쳐져 올려질 때의 상기 홀의 위치를 재 인식하여 어떤 홀에 놓인 상기 다른 스마트 스태킹 콘 위에 상기 스마트 스태킹 콘이 겹쳐져 놓였음을 판단하는 스마트 스태킹 콘 겹침 판단 단계를 더 포함하되, 상기 평가단계에서 상기 스마트 스태킹 콘 겹침이 상기 콘텐츠에 따른 것인지의 여부를 판단하는 평가를 더 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 재활 치료 대상자가 스마트 스태킹 콘을 손으로 잡은 압력을 스마트 스태킹 콘 내부에 장착된 압력센서를 통해 측정함으로써 보다 객관적이고 정확하게 대상자의 손가락, 손힘을 측정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 스태킹 콘 내측에 삽입되는 섬유형 다채널 압력센서를 적용함으로써 외부 압력인지 내부 압력인지를 판단할 수 있으므로 손에 의한 눌림 뿐만 아니라 스태킹 콘의 겹침에 의한 압력을 구분하여 측정할 수 있으므로 좀 더 다양한 콘텐츠를 제공할 수 있으며, 그에 따른 정확한 평가를 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 스마트 패그보드의 다수의 홀에 복수의 스태킹 콘을 일정 시간 내에 올려놓는 재활 훈련을 수행함과 동시에 대상자가 지시된 개수의 스태킹 콘을 스마트 패그보드의 홀에 홀려놓는 시간을 정확하게 측정할 수 있으므로 대상자에 대한 보다 정확한 평가를 수행할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 스마트 스태킹 콘을 이용한 상지 재활 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 상지 재활 시스템의 스마트 스태킹 콘의 기구적 구성을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 상지 재활 시스템의 스마트 스태킹 콘의 기구적 구성을 나타낸 단면도 및 저면도를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 상지 재활 시스템의 스마트 스태킹 콘에 적용되는 다중센서의 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 상지 재활 시스템의 콘 제어모듈의 구성을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 상지 재활 시스템의 보드 제어모듈의 구성을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 상지 재활 시스템의 제어 단말기의 상세 구성을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 스마트 스태킹 콘을 이용한 상지 재활 방법을 나타낸 절차도이다.
도 9는 본 발명에 따른 스마트 스태킹 콘에서의 스마트 스태킹 콘 정보 제공 방법을 나타낸 흐름도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 스마트 스태킹 콘을 이용한 상지 재활 시스템의 구성 및 동작을 상세히 설명하고, 상기 시스템에서의 상지 재활 방법 및 평가 방법을 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 스마트 스태킹 콘을 이용한 상지 재활 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 스마트 스태킹 콘을 이용한 상지 재활 시스템은 스마트 스태킹 콘 시스템(100) 및 제어 단말기(200)를 포함하고, 실시예에 따라 유무선 데이터통신망(350)을 통해 연결되어 상기 제어 단말기(200)와 데이터 통신을 수행하는 재활 대상자 관리 서버(300)를 더 포함할 수 있을 것이다.

상기 유무선 데이터통신망(350)은 와이파이(WiFi)망 및 로컬망(Local Area Network: LAN)을 포함하는 광대역(Wide Area Network: WAN), 3세대(3 Generation: 3G), 4G, 5G 등을 포함하는 이동통신망, 와이브로망, 전용망 등 중 적어도 어느 하나 이상이 결합되어 있는 통신망일 수 있을 것이다.

스마트 스태킹 콘 시스템(100)은 스마트 스태킹 콘(400) 및 패그보드(500)를 포함한다.

스마트 스태킹 콘(400)은 재활 대상자가 손 또는 손가락으로 잡을 수 있도록 구성되고, 하부에서 내측으로 공간부가 형성되며, 상기 공간부의 내측면을 따라 압력센서가 구비된다.

상기 스마트 스태킹 콘(400)은 재활 대상자가 손 또는 손가락으로 잡았을 때, 상기 압력센서에 의해 손 또는 손가락의 쥠에 의한 압력을 검출하고, 검출된 압력에 대한 그립 압력정보를 포함하는 스마트 스태킹 콘 정보를 제어 단말기로 송신한다.

또한 스마트 스태킹 콘(400)은 상기 개구된 단부 및 내측 공간부가 형성되므로 다른 스마트 스태킹 콘(400)의 외측에 겹쳐질 수 있으며, 다른 스마트 스태킹 콘(400)에 겹쳐지는 경우, 상기 압력센서에 의해 다른 스마트 스태킹 콘(400)의 상부에 겹쳐짐에 의한 압력을 검출하고, 콘 겹침 압력정보를 포함하는 스마트 스태킹 콘 정보를 제어 단말기(200)로 송신한다.

상기 다른 스마트 스태킹 콘(400) 또한 상부에 스마트 스태킹 콘(400)이 겹쳐짐으로 이에 의한 압력을 측정하고, 콘 겹침 압력정보를 포함하는 스마트 스태킹 콘 정보를 제어 단말기(200)로 송신할 수도 있을 것이다.

상기 스마트 스태킹 콘 정보는 해당 스마트 스태킹 콘(400)의 고유 식별정보를 포함하고 실시예에 따라 압력이 검출된 시간 정보를 더 포함할 수 있을 것이다.

스마트 스태킹 콘(400)의 전자적인 상세 구성은 도 5를 참조하여 후술한다.

패그보드(500)는 넓게 형성된 보드(40)의 상부에 다수의 홀(41)을 구비한다. 도 1에서 패그보드(500)는 4*5=20개의 홀(41)이 구성되어 있다.

도 1에서 보드(40)의 형태는 직사각형으로 나타내었으나, 원형, 삼각형, 육각형 등과 같이 다양한 형태로 구성될 수 있을 것이다.

상기 홀(41)은 스마트 스태킹 콘(400)의 개구된 단부의 일부가 삽입될 수 있도록 홈이 구성되며, 상기 홈에는 콘 인식 센서(미도시)가 구비된다. 상기 콘 인식 센서는 압력센서, 접촉센서 등이 적용될 수 있을 것이다.

패그보드(500)는 홀(41)들 중 스마트 스태킹 콘(400)이 놓인 홀(41)의 위치를 콘 인식 센서를 통해 확인하고, 스마트 스태킹 콘(400)이 삽입된 홀(41)의 위치정보를 포함하는 보드정보를 제어 단말기(200)로 송신한다.

상기 패그보드(500)의 전자적인 구조는 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.

제어 단말기(200)는 스마트 스태킹 콘 시스템(100)과 무선통신을 수행하여 상기 스마트 스태킹 콘 시스템(100)의 스마트 스태킹 콘(400)으로부터 스마트 스태킹 콘 정보를 수신하고, 상기 패그보드(500)로부터 보드정보를 수신한다.

제어 단말기(200)는 스마트 스태킹 콘 정보 및 보드정보가 수신되면 미리 정의된 압력, 미리 정의된 홀 위치, 홀 순서, 시간 등에 의해 재활 평가를 수행한다.

특히, 본 발명의 제어 단말기(200)는 재활 대상자의 재활운동을 유도하기 위한 적어도 하나 이상의 콘텐츠를 저장하고 있으며, 콘텐츠의 선택 시 선택된 콘텐츠에 대한 재활운동을 유도하는 정보를 화면 및 소리 중 어느 하나 이상으로 출력하고, 그에 따라 수신되는 스마트 스태킹 콘 정보 및 보드정보와 콘텐츠에 미리 정의된 압력, 홀 위치, 홀 순서, 시간과 재활 대상자가 콘텐츠에 따라 스마트 스태킹 콘(400)을 이용하여 실행한 행동에 대한 압력, 홀 위치, 홀 순서, 시간 등을 비교 판단하여 재활 평가를 수행한다.

제어 단말기(200)의 전자적인 상세 구성은 도 7을 참조하여 후술한다.

재활 대상자 관리 서버(300)는 다수의 제어 단말기(200)로부터 각각 수행된 재활 대상자 평가정보를 수신받아 제어 단말기(200)별로 저장하여 관리한다.

재활 대상자 관리 서버(300)는 다수의 제어 단말기(200)에 대한 재활 대상자들에 대한 통계정보를 생성하여 제공할 수 있을 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 상지 재활 시스템의 스마트 스태킹 콘의 기구적 구성을 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 상지 재활 시스템의 스마트 스태킹 콘의 기구적 구성을 나타낸 단면도 및 저면도를 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 상지 재활 시스템의 스마트 스태킹 콘에 적용되는 다중센서의 구성을 나타낸 도면이다. 이하 도 2 내지 도 4를 참조하여 스마트 스태킹 콘(400)의 기구적인 상세 구성을 설명한다.

스마트 스태킹 콘(400)의 하우징(10)은 상부(1)와 상부(1)의 외곽을 따라 형성되는 측면부(2)로 구성되며, 상기 측면부(2)의 하부에는 개구부(3)가 형성되며 내측에는 공간부(4)가 형성된다. 일예를 들어 상기 스마트 스태킹 콘(400)은 컵을 뒤집어 놓은 형태로 구성될 수 있을 것이다.

상기 상부(1)의 아랫면, 즉, 공간부(4)의 상측에는 콘 제어모듈(30)이 고정 배치되고, 측면부(2)의 내측면을 따라서 도 3의 401 및 402에서 보이는 바와 같이 압력센서(20)가 구성된다. 단, 압력센서(20)는 도 3에서 보이는 바와 같이 패그보드(500)의 홀(41)에 삽입되는 개구부(3) 측의 일부분에는 구성되지 않는 것이 바람직할 것이다.

상기 압력센서(20)는 도 4에서 보이는 바와 같이 다수의 채널(Channel)을 가지는 다채널 압력센서로, 섬유센서가 적용될 수 있을 것이다. 도 4의 403은 다채널 압력센서를 폈을 때의 평면 단면도이고, 404는 스마트 스태킹 콘(400)이 원형의 컵 형상으로 형성되는 경우 공간부(4)에 삽입되고 다른 스마트 스태킹 콘(400) 위에 겹쳐질 수 있도록 공간부(22)가 형성되도록 둥글게 말린 경우의 평면 단면도를 나타낸 것이다.

압력센서(20)는 다채널로 구성되므로 스마트 스태킹 콘(400)의 외부에서의 압력과 공간부(22)의 내부에서의 압력을 구분할 수 있으며, 외부의 압력에 따른 그립 압력신호, 내부의 압력에 따른 콘 겹침 압력 신호를 출력할 것이다. 물론 이를 구분하는 것은 콘 제어모듈(30)에 의해 이루어질 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 상지 재활 시스템의 콘 제어모듈의 구성을 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 콘 제어모듈(30)은 배터리(410), 전원부(420), 콘 저장부(430), 콘 근거리 무선통신부(440), 압력측정부(450) 및 콘 제어부(461)를 포함한다.

상기 배터리(410)는 콘 제어모듈(30)에 소스전원을 공급한다. 상기 배터리(410)는 코인 배터리, 충전 배터리 등이 될 수 있으며, 소형인 것이 바람직할 것이다.

전원부(420)는 상기 배터리(410)로부터 소스전원을 공급받아 콘 제어모듈(30)의 각 구성들이 필요로 하는 구동전원으로 변환하여 출력하고, 상기 배터리(410)가 충전 배터리인 경우 외부전원을 인가받아 상기 배터리(410)를 충전할 수 있는 충전전원을 생성하여 배터리(410)로 출력한다.

콘 저장부(430)는 본 발명에 따른 콘 제어모듈(30)의 동작을 제어하기 위한 제어프로그램을 저장하는 프로그램 저장영역 및 상기 제어프로그램 수행 중에 발생되는 데이터를 일시 저장하는 임시영역을 포함할 수 있을 것이다.

콘 근거리 무선통신부(440)는 상기 제어 단말기(200)와 근거리 무선통신으로 연결되어 정보를 송수신한다. 상기 콘 근거리 무선통신부(440)는 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 다이렉트 와이파이, 광대역무선통신(Ultra Wide Band: UWB) 등이 될 수 있으나, 블루투스인 것이 바람직할 것이다. 또한, 상기 블루투스가 적용되는 경우 상기 콘 근거리 무선통신부(440)는 자신이 측정한 압력정보 및 콘 식별정보를 포함하고 실시예에 따라 압력이 측정된 시간을 포함하는 스마트 스태킹 콘 정보를 포함하는 비콘신호를 주기적으로 방송하는 블루투스의 비콘 송신기가 적용될 수도 있을 것이다.

압력측정부(450)는 상기 압력센서(20)를 포함하여 측정되는 압력신호를 압력정보로 변환하여 콘 제어부(460)로 출력한다.

콘 제어부(460)는 압력정보 획득부(461), 중첩 판단부(462) 및 정보 전송부(463)를 포함하여 콘 제어모듈(30)의 전반적인 동작을 제어한다.

상기 압력정보 획득부(461)는 전원부(420)로부터 구동전원이 공급되면 압력측정부(450)를 통해 압력정보가 획득되는지를 모니터링하고, 압력정보가 획득되면 중첩 판단부(462)로 제공한다.

압력정보 획득부(461)는 실시예에 따라 상기 압력정보가 획득되는 시간정보를 획득하여 출력할 수도 있을 것이다.

중첩 판단부(462)는 압력센서(20)가 다채널 센서인 경우 구성되어 다채널 중 외측에 구성되는 채널에 대한 압력이 큰 경우 외부에서 재활 대상자가 손으로 누른 압력에 의한 압력정보인 것으로 판단하여 상기 압력정보를 그립 압력정보로 식별하여 정보 전송부(463)로 제공하고, 내측 채널에 대한 압력이 큰 경우 다른 스마트 스태킹 콘(400)에 중첩됨에 의해 발생된 압력인 것으로 판단하여 상기 압력정보를 콘 겹침 압력정보로 식별하여 정보 전송부(463)로 출력한다.

정보 전송부(463)는 중첩 판단부(462)로부터 출력되는 압력정보 및 콘 식별정보를 포함하고, 실시예에 따라 압력 검출 시간 정보를 더 포함하는 스마트 스태킹 콘 정보를 생성하여 콘 근거리 무선통신부(440)를 통해 제어 단말기(200)로 송신한다.

도 6은 본 발명에 따른 상지 재활 시스템의 보드 제어모듈의 구성을 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면 보드 제어모듈(50)은 배터리(510), 보드 전원부(520), 보드 저장부(530), 보드 근거리 무선통신부(540) 및 보드 제어부(560)를 포함한다.

배터리(510)는 보드 제어모듈(50)에 소스전원을 제공한다.

상기 보드 전원부(520)는 상기 소스전원을 공급받아 보드 제어모듈(50)의 각 구성에 필요한 구동전원을 생성하여 해당 구성으로 공급한다.

보드 저장부(530)는 보드 제어모듈(50)의 동작을 제어하기 위한 제어프로그램을 저장하는 프로그램 영역, 상기 제어프로그램 수행 중에 발생되는 데이터를 일시 저장하는 임시영역 및 상기 제어프로그램 수행 중에 발생되는 데이터 및 상기 제어프로그램이 필요로 하는 데이터를 반영구적으로 저장하는 데이터 영역을 포함할 수 있을 것이다. 상기 데이터 영역에는 센서 식별정보별 위치정보를 저장하는 위치 테이블을 저장할 수 있을 것이다.

상기 보드 근거리 무선통신부(540)는 상기 콘 근거리 무선통신부(440)와 동일한 무선통신 방식이 적용될 수도 있고, 다른 무선통신 방식이 적용될 수도 있으며, 적용된 무선통신 방식을 통해 제어 단말기(200)로 보드정보를 송신한다.

콘 인식 어레이부(550)는 각 홀(41)의 콘 인식 센서와 연결되어 임의의 홀(41)에 스마트 스태킹 콘(400)이 놓이면 상기 스마트 스태킹 콘(400)이 놓인 콘 인식 센서로부터 센서신호를 수신하고, 수신된 센서신호를 센서정보로 변환하여 보드 제어부(560)로 제공한다. 스마트 스태킹 콘(400)이 놓인 홀(41) 모두로부터 센서신호가 수신되므로 콘 인식 어레이부(550)는 홀(41) 수에 대응하는 센서신호를 동시에 처리할 수 있도록 구성되는 것이 바람직할 것이다. 상기 센서정보는 입력되는 센서신호에 대한 센서 식별정보가 될 수 있을 것이다.

보드 제어부(560)는 콘 배치정보 획득부(561) 및 정보 전송부(563)를 포함하여 보드 제어모듈(50)의 전반적인 동작을 제어한다.

상기 콘 배치정보 획득부(561)는 콘 인식 어레이부(550)를 통해 센서 식별정보가 입력되면 저장부의 위치 테이블을 참조하여 상기 센서 식별정보에 대응하는 홀의 위치정보를 획득하여 정보 전송부(562)로 제공한다. 상기 콘 배치정보 획득부(562)는 센서 식별정보가 입력되는 시간, 즉 스마트 스태킹 콘(400)이 상기 센서 식별정보에 대응하는 홀(41)에 놓인 시간을 측정하여 정보 전송 전송부(562)로 출력할 수도 있을 것이다.

정보 전송부(562)는 콘 배치정보 획득부(561)로부터 위치정보 및 실시예에 따른 시간정보가 입력되면 상기 위치정보, 시간정보 및 보드 식별정보를 포함하는 보드정보를 생성하여 보드 근거리 무선통신부(540)를 통해 제어 단말기(200)로 송신한다.

도 7은 본 발명에 따른 상지 재활 시스템의 제어 단말기의 상세 구성을 나타낸 도면이다.

도 7을 참조하면, 제어 단말기(200)는 재활 저장부(210), 출력부(220), 입력부(230), 통신부(240) 및 재활 제어부(260)를 포함한다.

재활 저장부(210)는 본 발명에 따른 제어 단말기(200)의 전반적인 동작을 제어하기 위한 제어프로그램을 저장하는 프로그램 영역, 상기 제어프로그램 실행 중 발생되는 데이터를 일시 저장하는 임시영역, 상기 제어프로그램 실행에 필요한 데이터 또는 발생되는 데이터를 반영구적으로 저장하는 데이터 영역을 포함한다. 상기 데이터영역에는 재활 대상자의 재활운동을 유도하기 위한 적어도 하나 이상의 콘텐츠를 저장하고, 재활 대상자가 실행한 재활운동에 대한 평가정보가 저장될 수 있으며, 재활운동별 평가정보들에 근거한 통계정보 등이 저장될 수 있을 것이다.

출력부(220)는 재활 제어부(260)의 제어를 받아 다양한 정보를 출력하는 것으로, 정보를 텍스트, 그래픽, 정지영상, 동영상 등 중 어느 하나 이상으로 제공하는 디스플레이부(221) 및 정보를 오디오로 스피커를 통해 출력하고, 마이크를 통해 입력되는 오디오에 대한 오디오 데이터를 출력하는 오디오 처리부(222)를 포함한다.

입력부(230)는 다수의 기능을 선택 및 조절하는 버튼 입력장치, 다수의 기능을 선택 및 조절하고 다양한 문자를 입력할 수 있는 키입력장치, 상기 디스플레이부(221)의 화면과 일체로 구성되어 터치되는 화면의 위치에 대응하는 위치신호를 출력하는 터치패드, 화면에 커서를 표시하고 커서가 이동하는 화면상의 위치정보를 제공하는 마우스 등 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있을 것이다.

통신부(240)는 상기 콘 제어모듈(30) 및 보드 제어모듈(40)과 근거리 무선통신을 수행하는 근거리 무선통신부(241) 및 유무선 데이터통신망(350)에 무선으로 접속하여 유무선 데이터통신망(350)에 연결되어 있는 재활 대상자 관리 서버(300)와 데이터 통신을 수행한다.

재활 제어부(260)는 콘텐츠 제공부(261), 재활정보 수집부(262), 평가부(265) 및 통계화부(266)를 포함하여 본 발명에 따른 제어 단말기(200)의 전반적인 동작을 제어한다.

구체적으로 콘텐츠 제공부(261)는 입력부(230) 및 출력부(220)를 통해 재활 저장부(210)에 저장된 콘텐츠 중 하나가 선택되면 선택된 콘텐츠를 출력부(220)를 통해 출력하여 재활 대상자가 콘텐츠에 따라 재활운동을 하도록 유도한다.

재활정보 수집부(262)는 통신부(240)의 근거리 무선통신부(241)를 통해 스마트 스태킹 콘(400)으로부터 스마트 스태킹 콘 정보를 수신하여 재활 저장부(210)에 저장하는 스태킹 콘 정보 수집부(263) 및 상기 근거리 무선통신부(241)를 통해 패그보드(500)로부터 보드정보를 수신하여 재활 저장부(210)에 저장하는 보드정보 수집부(264)를 포함한다.

평가부(265)는 상기 재활정보 수집부(260)를 통해 스마트 스태킹 콘 정보 및 보드정보가 수집되면 스마트 스태킹 콘 정보의 그립 압력정보 및 콘 겹침 압력정보 중 어느 하나 이상, 각 압력에 대한 시간, 각 스마트 스태킹 콘 정보의 콘 식별정보, 보드정보의 위치정보, 시간정보 등에 의해 재활 대상자가 제공되는 콘텐츠에서 지시되는 시간 내에 지시되는 행동(스마트 스태킹 콘(400)을 지시한 위치의 홀(41)에 놓는 시간, 다수의 스마트 스태킹 콘(400)을 정의된 다수의 홀(41)들에 놓는 순서, 겹침 등)에 대해 얼마나 일치하도록 수행했는지의 여부를 평가한다.

평가는 그립 압력도, 정확도, 속도 등과 같이 다양한 속성들에 대해 이루어질 수 있으며, 점수로 표현될 수 있을 것이다.

통계화부(266)는 재활 저장부(210)에 저장된 재활 대상자 및 콘텐츠 중 어느 하나 이상별로 평가정보를 통계화하여 재활 저장부(210)에 저장한다.

상기 설명에서는 제어 단말기(200)가 콘텐츠를 출력하는 경우를 나타내었으나, 콘텐츠 출력은 치료사가 할 수도 있을 것이다.

평가 또한, 제어 단말기(200)가 재활정보를 수집하여 표시하면 표시된 재활정보에 의해 치료사가 수행할 수도 있을 것이다.

도 8은 본 발명에 따른 스마트 스태킹 콘을 이용한 상지 재활 방법을 나타낸 절차도이다.

도 8을 참조하면, 우선, 제어 단말기(200)는 재활 대상자 또는 치료사의 제어를 받아 하나의 콘텐츠가 선택되면 출력부(220)를 통해 콘텐츠를 출력한다(S111).

콘텐츠가 출력되기 시작하면, 재활 대상자는 콘텐츠의 지시에 따라 스마트 스태킹 콘(400)을 손으로 집어 패그보드(500)로 옮기기 시작할 것이다.

상기 재활 대상자가 집은 임의의 스마트 스태킹 콘(400)의 콘 제어모듈(10)은 압력센서를 통해 압력이 검출되는지를 모니터링 중에 압력이 검출되면 스마트 스태킹 콘 정보를 생성하여(S113) 제어 단말기(200)로 전송한다(S115).

보드 제어모듈(50)은 홀(41)에 스마트 스태킹 콘(400)이 놓이는지를 모니터링하고(S117), 스마트 스태킹 콘(400)이 홀(41)에 놓여 감지되면 상기 홀(41)의 위치정보를 포함하는 보드정보를 생성하여(S119) 제어 단말기(200)로 전송한다(S121).

제어 단말기(200)의 재활 제어부(260)는 콘텐츠의 출력 후 스마트 스태킹 콘 정보가 수신되는지(S123), 보드정보가 수신되는지를 검사한다(S125).

상기 스마트 스태킹 콘 정보의 수신 여부 및 보드정보의 수신 여부 검사 중에 스마트 스태킹 콘 정보의 수신 전에 보드정보가 먼저 수신되면 재활 제어부(260)는 에러로 판단하고 에러가 발생했음을 출력부(220)를 통해 출력한다(S127).반면, 스마트 스태킹 콘 정보가 먼저 수신되면 재활 제어부(260)는 수신된 스마트 스태킹 콘 정보로부터 압력정보 및 콘 식별정보를 추출하고(S129), 압력정보에 근거하여 손 및 손가락 압력에 따른 재활운동 평가를 수행한다(S131).

스마트 스태킹 콘 정보의 압력정보에 의한 재활운동 평가를 수행한 후, 재활 제어부(260)는 보드정보가 수신되는지를 검사하고(S133), 보드정보가 수신되면 보드정보에서 스마트 스태킹 콘(400)이 놓인 홀(41)의 위치정보를 추출한다(S135).

위치정보가 추출되면 재활 제어부(260)는 이전 스마트 스태킹 콘(400)의 압력정보 및 콘 식별정보와, 패그보드(500)의 위치정보를 종합적으로 분석하여 스마트 스태킹 콘(400)이 이미 임의의 홀(41)에 놓인 다른 스마트 스태킹 콘(400)에 겹쳐져 올려졌는지를 판단한다(S137).

스마트 스태킹 콘(400)이 다른 스마트 스태킹 콘(400)에 중첩되지 않았으면 재활 제어부(260)는 보드 위치에 따른 콘텐츠에 대한 재활 평가를 수행하고(S141), 중첩된 것으로 판단되면 콘텐츠에 대한 스태킹 콘 중첩 평가를 수행한(S139) 후 보드 위치에 따른 콘텐츠 재활 평가를 수행한다(S141).

도 9는 본 발명에 따른 스마트 스태킹 콘에서의 스마트 스태킹 콘 정보 제공 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 9를 참조하면, 콘 제어모듈(30)의 콘 제어부(460)는 전원이 공급되면(S211) 압력센서(20)를 통해 압력이 감지되는지를 검사한다(S213).

압력이 감지되면 콘 제어부(460)는 채널별 압력 세기에 의해 외측 압력, 즉 재활 대상자의 손에 의해 발생된 압력인지(S215), 내측 압력, 즉 다른 스마트 스태킹 콘(400)에 겹쳐 놓임에 의해 발생된 압력인지(S217)를 판단한다.

판단결과, 외측 압력인 것으로 판단되면 콘 제어부(460)는 그립 압력정보를 생성하고(S219), 내측 압력인 것으로 판단되면 콘 겹침 압력정보를 생성한다(S221).

콘 겹침 압력정보를 생성한 경우 콘 제어부(460)는 인접한 다른 스마트 스태킹 콘(400)들이 송신하는 스마트 스태킹 콘 정보를 콘 근거리 무선통신부(440)를 통해 수신하고, 그 수신신호전계(Received Signal Strength Indicator: RSSI)를 측정한다(S223). 이는 콘 근거리 무선통신부(440)가 신호 수신 기능을 포함하고, 수신되는 신호의 RSSI를 측정하여 콘 제어부(460)로 출력하도록 구성되어야 할 것이다.

RSSI가 측정되면 콘 제어부(460)는 가장 큰 수신신호전계강도를 갖는 스마트 스태킹 콘 정보의 겹침 콘 식별정보를 검출하고(S225), 상기 겹침 콘 식별정보를 포함하는 스태킹 콘 겹친 정보를 생성한다(S227).

상기 그립 압력정보가 생성되면 콘 제어부(460)는 그립 압력정보를 포함하는 스마트 스태킹 콘 정보를 생성하고(S229), 스태킹 콘 겹침 정보가 생성되면 콘 겹침 압력정보, 현재 임의의 홀(41)의 다른 스마트 스태킹 콘(400) 위에 올려진 스마트 스태킹 콘(40))의 콘 식별정보, 상기 다른 스마트 스태킹 콘(400)의 콘 식별정보인 겹침 콘 식별정보를 포함하는 스태킹 콘 겹침 정보를 포함하는 스마트 스태킹 콘 정보를 생성한다(S229). 상기 생성된 스마트 스태킹 콘 정보는 콘 근거리 무선통신부(440)를 통해 제어 단말기(200)로 송신될 것이다.

한편, 본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시예에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.

10: 스마트 스태킹 콘의 하우징 20: 압력센서
30: 콘 제어모듈 40: 패그보드의 보드
41: 홀 50: 보드 제어모듈
100: 스마트 스태킹 콘 시스템 200: 제어 단말기
210: 재활 저장부 220: 출력부
221: 디스플레이부 222: 오디오 처리부
230: 입력부 240: 통신부
241: 근거리 무선통신부 242: 원거리 무선통신부
260: 재활 제어부 261: 콘텐츠 제공부
262: 재활정보 수집부 263: 스태킹 콘 정보 수집부
264: 보드정보 수집부 265: 평가부
266: 통계화부 300: 재활 대상자 관리 서버
400: 스마트 스태킹 콘 410: 배터리
420: 전원부 430: 콘 저장부
440: 콘 근거리 무선통신부 450: 압력 측정부
460: 콘 제어부 461: 압력정보 획득부
462: 중첩 판단부 463: 정보 전송부
500: 패그보드 510: 배터리
520: 보드 전원부 530: 보드 저장부
540: 보드 근거리 무선통신부 550: 콘 인식 어레이부
560: 보드 제어부 561: 콘 배치정보 획득부
562: 정보 전송부

Claims

외측에서 가해지는 압력을 측정하고, 측정된 압력정보를 포함하는 스마트 스태킹 콘 정보를 송신하는 스마트 스태킹 콘;
상기 스마트 스태킹 콘이 놓이는 다수의 홀을 구비하고, 상기 홀에 스마트 스태킹 콘이 놓이면 상기 스마트 스태킹 콘이 놓인 홀의 위치 정보를 포함하는 보드정보를 송신하는 패그보드; 및
상기 스마트 스태킹 콘 및 패그보드를 이용한 콘텐츠를 제공하고, 상기 스마트 스태킹 콘으로부터 수신되는 스마트 스태킹 콘 정보 및 상기 패그보드로부터 수신되는 보드정보와 상기 콘텐츠를 비교하여, 제공된 콘텐츠에 대한 재활 대상자의 콘텐츠 수행 정도를 평가하여 재활 평가를 수행하는 제어 단말기를 포함하되,
상기 스마트 스태킹 콘은,
상기 페그 보드의 홀에 대응하는 형상으로 형성되어 상기 홀에 놓이는 부분이 개방되는 개구부가 형성되고, 상기 개구부를 통해 내측으로 공간부가 형성되는 하우징;
상기 공간부의 벽면을 따라 넓게 설치되어 상기 하우징의 외측 측부에서 가해지는 압력에 따른 압력신호를 출력하는 압력센서; 및
상기 하우징의 공간부의 내측 천정에 구성되어 상기 압력센서로부터 입력되는 압력신호에 대한 압력정보를 포함하는 스마트 스태킹 콘 정보를 생성하여 상기 제어 단말기로 송신하는 콘 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 스태킹 콘을 이용한 상지 재활 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 압력센서는,
플렉서블한 다채널 섬유 센서인 것을 특징으로 하는 스마트 스태킹 콘을 이용한 상지 재활 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어 단말기는,
상기 스마트 스태킹 콘 및 패그보드를 이용한 재활운동을 유도하는 적어도 하나 이상의 콘텐츠를 저장하는 재활 저장부;
상기 스마트 스태킹 콘이 송신한 스마트 스태킹 콘 정보 및 상기 패그보드가 송신한 보드정보를 수신하여 출력하는 통신부;
상기 콘텐츠에 따른 재활운동을 유도하기 위한 콘텐츠 정보를 출력하고, 상기 재활 평가에 대한 평가정보를 출력하는 출력부; 및
선택된 하나의 콘텐츠를 상기 출력부를 통해 출력하고, 상기 스마트 스태킹 콘 정보 및 보드정보와 상기 콘텐츠를 비교하여, 제공된 콘텐츠에 대한 재활 대상자의 콘텐츠 수행 정도를 평가하고, 평가된 평가정보를 상기 출력부를 통해 출력하는 재활 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 스태킹 콘을 이용한 상지 재활 시스템.
제4항에 있어서,
상기 출력부는,
상기 콘텐츠 및 평가정보를 텍스트, 그래픽, 정지영상 및 동영상 중 어느 하나 이상으로 표시하는 디스플레이부; 및
상기 콘텐츠 및 평가정보를 음성으로 출력하는 오디오 처리부 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 스태킹 콘을 이용한 상지 재활 시스템.
제3항에 있어서,
상기 제어 단말기는,
상기 스마트 스태킹 콘 및 패그보드를 이용한 재활운동을 유도하는 적어도 하나 이상의 콘텐츠를 저장하는 재활 저장부;
상기 스마트 스태킹 콘이 송신한 스마트 스태킹 콘 정보 및 상기 패그보드가 송신한 보드정보를 수신하여 출력하는 통신부;
상기 콘텐츠에 따른 재활운동을 유도하기 위한 콘텐츠 정보를 출력하고, 상기 재활 평가에 대한 평가정보를 출력하는 출력부; 및
선택된 하나의 콘텐츠를 상기 출력부를 통해 출력하고, 상기 통신부를 통해 수신되는 상기 스마트 스태킹 콘 정보 및 보드정보와 상기 콘텐츠를 비교하여, 제공된 콘텐츠에 대한 재활 대상자의 콘텐츠 수행 정도를 평가하고, 평가된 평가정보를 상기 출력부를 통해 출력하는 재활 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 스태킹 콘을 이용한 상지 재활 시스템.
제6항에 있어서,
상기 재활 제어부는,
선택된 하나의 콘텐츠를 상기 출력부를 통해 출력하는 콘텐츠 제공부;
상기 통신부를 통해 스마트 스태킹 콘으로부터 스마트 스태킹 콘 정보를 수신하는 스태킹 콘 정보 수집부 및 상기 패그보드로부터 보드정보를 수신하는 보드정보 수집부를 포함하는 재활정보 수집부; 및
상기 스마트 스태킹 콘 정보 및 보드정보와 상기 콘텐츠를 비교하여, 제공된 콘텐츠에 대한 재활 대상자의 콘텐츠 수행 정도를 평가하고, 평가된 평가정보를 상기 출력부를 통해 출력하는 평가부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 스태킹 콘을 이용한 상지 재활 시스템.
제7항에 있어서,
상기 스마트 스태킹 콘은,
상기 압력정보와 함께 자신의 콘 식별정보를 더 포함하여 상기 스마트 스태킹 콘 정보를 생성하고,
상기 콘텐츠 제공부는,
상기 콘텐츠를 통해 패그보드의 홀 위에 놓은 스마트 스태킹 콘의 수 및 시간을 통지하고,
상기 평가부는,
상기 스마트 스태킹 콘 정보에 포함된 상기 스마트 스태킹 콘을 상기 재활 대상자가 손으로 쥐었을 때의 압력정보, 상기 스마트 스태킹 콘 정보의 콘 식별정보에 의해 상기 스마트 스태킹 콘 정보의 수신 시부터 상기 스마트 스태킹 콘이 상기 패그보드의 홀 위에 놓이고 재활 대상자가 손을 놓아 상기 압력정보가 0이 될 때까지의 시간을 측정하여 상기 재활 대상자가 하나의 스마트 스태킹 콘을 옮기는 데 소요되는 시간 및 상기 콘텐츠에 지시된 수의 스마트 스태킹 콘을 모두 옮기는 데 소요되는 시간을 측정하고, 미리 설정된 각각의 기준 시간들과 비교하여 상기 평가정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 스마트 스태킹 콘을 이용한 상지 재활 시스템.
제8항에 있어서,
상기 스마트 스태킹 콘은,
다른 스마트 스태킹 콘 위에 겹쳐지는 경우 상기 공간부 내측에 구성되는 다채널 압력센서에 의해 상기 다른 스마트 스태킹 콘에 의해 눌리는 힘에 의한 압력을 측정하고, 측정된 압력에 대한 콘 겹침 압력정보를 상기 스마트 스태킹 콘 정보에 포함하여 전송하고,
상기 재활 제어부는,
상기 콘 겹침 압력정보 및 상기 스마트 스태킹 콘이 임의의 패그보드의 홀 위에 놓인 다른 스마트 스태킹 콘 위에 겹쳐져 올려질 때의 상기 홀의 위치를 재 인식하여 어떤 홀에 놓인 상기 다른 스마트 스태킹 콘 위에 상기 스마트 스태킹 콘이 겹쳐져 놓였음을 판단하는 것을 특징으로 하는 스마트 스태킹 콘을 이용한 상지 재활 시스템.
스마트 스태킹 콘이 외측에서 가해지는 압력을 측정하고, 측정된 압력정보를 포함하는 스마트 스태킹 콘 정보를 송신하는 콘 정보 송신 과정;
패그보드가 홀에 스마트 스태킹 콘이 놓이면 상기 스마트 스태킹 콘이 놓인 홀의 위치정보를 포함하는 보드정보를 송신하는 보드정보 송신 과정; 및
제어 단말기가 상기 스마트 스태킹 콘 및 패그보드를 이용한 콘텐츠를 제공하고, 상기 스마트 스태킹 콘으로부터 수신되는 스마트 스태킹 콘 정보 및 상기 패그보드로부터 수신되는 보드정보와 상기 콘텐츠를 비교하여, 제공된 콘텐츠에 대한 재활 대상자의 콘텐츠 수행 정도를 평가하여 재활 평가를 수행하는 재활 평가 과정을 포함하되,
상기 콘 정보 송신 과정은,
외측에서 압력이 가해지면 압력을 측정하여 압력정보를 생성하는 압력정보 생성 단계;
상기 압력이 가해진 압력 개시 시간 및 압력이 해제된 압력 해제 시간 중 어느 하나를 획득하는 압력 개시/해제 시간 획득 단계;
상기 압력정보, 상기 압력 개시 시간 및 압력 해제 시간 중 어느 하나 및 자신의 고유 식별정보인 콘 식별정보를 포함하는 상기 스마트 스태킹 콘 정보 생성 단계; 및
상기 스마트 스태킹 콘 정보를 근거리 무선통신을 통해 송신하는 콘 정보 송신 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 스태킹 콘을 이용한 상지 재활 방법.
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스마트 스태킹 콘이 외측에서 가해지는 압력을 측정하고, 측정된 압력정보를 포함하는 스마트 스태킹 콘 정보를 송신하는 콘 정보 송신 과정;
패그보드가 홀에 스마트 스태킹 콘이 놓이면 상기 스마트 스태킹 콘이 놓인 홀의 위치정보를 포함하는 보드정보를 송신하는 보드정보 송신 과정; 및
제어 단말기가 상기 스마트 스태킹 콘 및 패그보드를 이용한 콘텐츠를 제공하고, 상기 스마트 스태킹 콘으로부터 수신되는 스마트 스태킹 콘 정보 및 상기 패그보드로부터 수신되는 보드정보와 상기 콘텐츠를 비교하여, 제공된 콘텐츠에 대한 재활 대상자의 콘텐츠 수행 정도를 평가하여 재활 평가를 수행하는 재활 평가 과정을 포함하되,
보드정보 송신 과정은,
상기 스마트 스태킹 콘이 상기 홀에 놓이는지를 모니터링하는 모니터링 단계;
상기 스마트 스태킹 콘이 임의의 홀에 놓이면 홀의 위치정보를 생성하는 위치정보 생성 단계;
상기 홀에 놓인 콘 놓임 시간을 획득하는 콘 놓임 시간 획득 단계;
상기 위치정보 및 콘 놓임 시간을 포함하는 보드정보를 생성하는 보드정보 생성단계; 및
상기 보드정보를 근거리 무선통신을 통해 상기 제어 단말기로 송신하는 보드정보 제공 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 스태킹 콘을 이용한 상지 재활 방법.
제10항에 있어서,
보드정보 송신 과정은,
상기 스마트 스태킹 콘이 상기 홀에 놓이는지를 모니터링하는 모니터링 단계;
상기 스마트 스태킹 콘이 임의의 홀에 놓이면 홀의 위치정보를 생성하는 위치정보 생성 단계;
상기 홀에 놓인 콘 놓임 시간을 획득하는 콘 놓임 시간 획득 단계;
상기 위치정보 및 콘 놓임 시간을 포함하는 보드정보를 생성하는 보드정보 생성단계; 및
상기 보드정보를 근거리 무선통신을 통해 상기 제어 단말기로 송신하는 보드정보 제공 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 스태킹 콘을 이용한 상지 재활 방법.
제10항에 있어서,
상기 재활 평가 과정은,
제어 단말기가 상기 스마트 스태킹 콘 및 패그보드를 이용한 콘텐츠를 제공하는 콘텐츠 제공 단계;
상기 제어 단말기가 상기 스마트 스태킹 콘으로부터 근거리 무선통신을 통해 스마트 스태킹 콘 정보를 수집하는 콘 정보 수집 단계;
상기 제어 단말기가 상기 패그보드로부터 근거리 무선통신을 통해 보드정보를 수집하는 보드정보 수집 단계; 및
상기 콘 정보 및 보드정보와 상기 콘텐츠를 비교하여, 제공된 콘텐츠에 대한 재활 대상자의 콘텐츠 수행 정도를 평가하여 재활 평가를 수행하는 재활 평가 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 스태킹 콘을 이용한 상지 재활 방법.
제13항에 있어서,
상기 재활 평가 과정은,
제어 단말기가 상기 스마트 스태킹 콘 및 패그보드를 이용한 콘텐츠를 제공하는 콘텐츠 제공 단계;
상기 제어 단말기가 상기 스마트 스태킹 콘으로부터 근거리 무선통신을 통해 스마트 스태킹 콘 정보를 수집하는 콘 정보 수집 단계;
상기 제어 단말기가 상기 패그보드로부터 근거리 무선통신을 통해 보드정보를 수집하는 보드정보 수집 단계; 및
상기 콘 정보 및 보드정보와 상기 콘텐츠를 비교하여, 제공된 콘텐츠에 대한 재활 대상자의 콘텐츠 수행 정도를 평가하여 재활 평가를 수행하는 재활 평가 단계를 포함하되,
상기 재활 평가 단계는,
일정 주기로 수신되는 상기 스마트 스태킹 콘 정보에 포함된 상기 스마트 스태킹 콘을 상기 재활 대상자가 손으로 쥐었을 때의 압력정보인 그립 압력정보를 획득하는 그립 압력정보 획득 단계;
상기 재활 대상자가 상기 스마트 스태킹 콘을 잡았다 놓았을 때의 압력정보인 그립 해제 압력 정보를 획득하는 그립 해제 압력정보 획득 단계;
일정 주기로 수신되는 보드정보에 의해 상기 스마트 스태킹 콘이 상기 패그보드의 홀 위에 놓이는지의 여부 및 놓이는 시간을 획득하는 보드정보 획득 단계;
상기 스마트 스태킹 콘 정보의 콘 식별정보에 의해 재활 대상자가 상기 스마트 스태킹 콘을 손으로 집어 상기 스마트 스태킹 콘 정보가 수신될 때부터 상기 스마트 스태킹 콘이 상기 패그보드의 홀 위에 놓이고 재활 대상자가 상기 스마트 스태킹 콘에서 손을 놓아 상기 압력정보가 0이 될 때까지의 시간을 측정하여 상기 재활 대상자가 하나의 스마트 스태킹 콘을 옮기는 데 소요되는 시간 및 상기 콘텐츠에 지시된 수의 스마트 스태킹 콘을 모두 옮기는 데 소요되는 시간을 측정하고, 미리 설정된 각각의 기준 시간들과 비교하여 평가정보를 생성하는 평가 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 스태킹 콘을 이용한 상지 재활 방법.
제15항에 있어서,
상기 콘 정보 송신 과정은,
다른 스마트 스태킹 콘 위에 겹쳐지는 경우 하우징의 개구부를 통해 내측으로 형성되는 공간부 내측에 구성되는 다채널 압력센서에 의해 상기 다른 스마트 스태킹 콘에 의해 눌리는 힘에 의한 압력을 측정하는 콘 눌림 압력정보 획득 단계를 더 포함하되,
상기 콘 정보 생성 단계에서 상기 콘 눌림 압력정보를 더 포함하는 스마트 스태킹 콘 정보를 생성하고,
상기 재활 평가 과정은,
상기 콘 겹침 압력정보 및 상기 스마트 스태킹 콘이 임의의 패그보드의 홀 위에 놓인 다른 스마트 스태킹 콘 위에 겹쳐져 올려질 때의 상기 홀의 위치를 재 인식하여 어떤 홀에 놓인 상기 다른 스마트 스태킹 콘 위에 상기 스마트 스태킹 콘이 겹쳐져 놓였음을 판단하는 스마트 스태킹 콘 겹침 판단 단계를 더 포함하되,
상기 평가단계에서 상기 스마트 스태킹 콘 겹침이 상기 콘텐츠에 따른 것인지의 여부를 판단하는 평가를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 스마트 스태킹 콘을 이용한 상지 재활 방법.