KR102050917B1 - 가상현실을 활용한 치매 재활 훈련 시스템 및 장치 - Google Patents

가상현실을 활용한 치매 재활 훈련 시스템 및 장치 Download PDF

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Abstract

가상현실을 활용한 치매 재활 훈련 시스템에 관한 것으로, 본원의 일 실시예에 따른 가상현실을 활용한 치매 재활 훈련 시스템은 가상현실 기반 치매 재활 콘텐츠를 출력하는 디스플레이와, 치매 환자의 생체 신호를 측정하는 센서를 구비하고, 상기 생체 신호로부터 인지 기능 지표를 산출하고, 상기 치매 재활 콘텐츠 시청에 따른 상기 인지 기능 지표의 변화에 기초하여 상기 치매 재활 콘텐츠의 출력을 제어하는 치매 재활 훈련 장치 및 상기 치매 재활 콘텐츠를 시청하는 상기 치매 환자로부터 신체 정보를 획득하는 훈련 보조 장치를 포함하되, 치매 재활 훈련 장치는 상기 훈련 보조 장치로부터 수신한 신체 정보와 상기 인지 기능 지표의 변화에 기초하여 상기 치매 재활 콘텐츠의 출력을 제어할 수 있다.

Description

가상현실을 활용한 치매 재활 훈련 시스템 및 장치{SYSTEM AND DEVICE FOR DEMENTIA REHABILITATION TRAINING USING VIRTUAL REALITY}
본원은 가상현실을 활용한 치매 재활 훈련 시스템 및 장치에 관한 것이다.
전 세계가 고령화 사회로 접어들면서 국내뿐만 아니라 선진국들을 중심으로도 치매 예방 및 재활의 중요성이 증가되고 있는 실정이다. 치매(dementia)는 지적 수준이 정상이던 사람이 뇌의 각종 질환으로 인하여, 정상인의 지정 능력을 상실한 상태를 일컫는다. 그러나 대부분의 치매 환자들은 주로 약물에 의한 의료 서비스에 의존하고 있다.
특히, 치매 환자가MRI, PET 상에 조직적 변화가 보이는 단계의 중증에 진입하면 이미 병을 호전시키기가 어려워 지원 인력과 가족의 돌봄으로 여생을 잘 관리할 수 밖에 없다. 그러나 아직 신경 조직적 변화까지는 일어나지 않았지만, 신경 기능적 노화/퇴화가 심화되는 경도 인지 장애나 경도 인지기능 저하 단계에서는 치료율도 높고 삶의 질과 경제적 비용 절감에 획기적으로 기여할 수 있다.
최근 디지털 뇌전도 측정기(예를 들어, 뇌파 센서)가 개발되면서 뇌파의 분석 및 적용을 통해, 비침습적으로 치매를 진단하는 기술이 개발되고 있다. 즉, 뇌파 분석을 통해 치매의 진행 수준 또는 재활 수준의 모니터링이 가능해진 실정이다. 따라서, 치매 환자의 재활을 위한 기술개발을 통해 치매 환자 본인뿐만 아니라 가족들이 감수하는 금전적 정신적 스트레스를 저감시킬 필요가 있다.
본원의 배경이 되는 기술은 한국공개특허공보 제 2002-0076829 호에 개시되어 있다.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 가상현실 기반의 치매 재활 콘텐츠를 통해 훈련하는 치매 환자의 뇌파를 분석하여 환자에게 적합한 치매 재활 콘텐츠를 선택적으로 출력할 수 있는 가상현실을 활용한 치매 재활 훈련 시스템 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 재활 훈련을 보조하는 장치와 연계하여 재활 훈련을 수행하는 치매 환자의 상태와 훈련 수준에 따라 환자의 재활 능률을 향상시킬 수 있는 치매 재활 콘텐츠를 제공하는 가상현실을 활용한 치매 재활 훈련 시스템 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들도 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 실시예에 따른 가상현실을 활용한 치매 재활 훈련 장치는, 가상현실 기반 치매 재활 콘텐츠를 출력하는 디스플레이와, 치매 환자의 생체 신호를 측정하는 센서를 구비한 헤드 마운트부, 상기 생체 신호로부터 인지 기능 지표를 산출하는 지표 산출부, 및 상기 치매 재활 콘텐츠 시청에 따른 상기 인지 기능 지표의 변화에 기초하여 상기 치매 재활 콘텐츠의 출력을 제어하는 제어부를 포함하되 상기 제어부는, 상기 인지 기능 지표의 변화에 따라 강화 훈련 콘텐츠 또는 보충 훈련 콘텐츠의 출력을 결정하되, 변화된 인지 기능 지표의 수준에 따라 상기 강화 훈련 콘텐츠 또는 상기 보충 훈련 콘텐츠의 훈련 난이도를 결정할 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 생체 신호는 뇌파 신호, 안전도 신호 및 맥파 신호를 포함하고, 상기 센서는 뇌파 신호, 안전도 신호 및 맥파 신호를 측정하는 복수의 전극을 포함할 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 인지 기능 지표는 기질적 노화수준, 뇌인지 기능 수준, 감각지각 기능 수준, 안근육 신경제어 노화수준, 자율 신경기능 노화수준 및 말초혈관 기능 노화수준을 포함하고, 상기 지표 산출부는, 치매 환자의 상기 치매 재활 콘텐츠 시청에 따른 상기 생체 신호의 변화에 기초하여 상기 인지 기능 지표를 실시간으로 갱신할 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 기억 기능, 운동 기능 및 일상 생활 기능 각각에 대해 미리 설정된 인지 기능 지표의 노화수준과 상기 생체 신호의 변화에 따라 갱신된 인지 기능 지표의 각 노화수준의 차이에 기초하여 상기 기억 기능, 상기 운동 기능 및 상기 일상 생활 기능 각각에 대해 상기 강화 훈련 콘텐츠 또는 상기 보충 훈련 콘텐츠의 출력을 결정할 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 기억 기능, 상기 운동 기능 및 상기 일상 생활 기능 각각에 대한 미리 설정된 치매 재활 난이도별 기준에 기초하여, 상기 갱신된 인지 기능 지표에 따라 각 기능의 강화 훈련 콘텐츠 또는 상기 보충 훈련 콘텐츠의 훈련 난이도를 결정할 수 있다.
본원의 일 실시예에 따른 가상현실을 활용한 치매 재활 훈련 시스템은, 가상현실 기반 치매 재활 콘텐츠를 출력하는 디스플레이와, 치매 환자의 생체 신호를 측정하는 센서를 구비하고, 상기 생체 신호로부터 인지 기능 지표를 산출하고, 상기 치매 재활 콘텐츠 시청에 따른 상기 인지 기능 지표의 변화에 기초하여 상기 치매 재활 콘텐츠의 출력을 제어하는 치매 재활 훈련 장치 및 상기 치매 재활 콘텐츠를 시청하는 상기 치매 환자로부터 신체 정보를 획득하는 훈련 보조 장치를 포함하되, 치매 재활 훈련 장치는 상기 훈련 보조 장치로부터 수신한 신체 정보와 상기 인지 기능 지표의 변화에 기초하여 상기 치매 재활 콘텐츠의 출력을 제어할 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 치매 재활 훈련 장치는, 상기 신체 정보에 따른 상기 치매 환자의 건강 상태에 기초하여 상기 치매 재활 콘텐츠의 진행 여부를 결정할 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 치매 재활 훈련 장치는, 상기 치매 환자의 상기 신체 정보와 상기 치매 재활 콘텐츠를 연계하여 상기 치매 환자의 재활 훈련 성취도를 평가할 수 있다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 가상현실 기반의 치매 재활 콘텐츠를 통해 훈련하는 치매 환자의 뇌파를 분석하여 환자에게 적합한 치매 재활 콘텐츠를 선택적으로 출력할 수 있는 가상현실을 활용한 치매 재활 훈련 시스템 및 장치를 제공할 수 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 재활 훈련을 보조하는 장치와 연계하여 재활 훈련을 수행하는 치매 환자의 상태와 훈련 수준에 따라 환자의 재활 능률을 향상시킬 수 있는 치매 재활 콘텐츠를 제공하는 가상현실을 활용한 치매 재활 훈련 시스템 및 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 가상현실을 활용한 치매 재활 훈련 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 치매 재활 훈련 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 치매 재활 훈련 장치의 헤드 마운트부의 구성을 도시한 도면이다.
도 4 내지 도 6은 본원의 일 실시예에 따른 가상현실을 활용한 치매 재활 훈련 시스템의 훈련 보조 장치의 예를 도시한 도면이다.
도 7은 본원의 일 실시예에 따른 가상현실을 활용한 치매 재활 훈련 시스템의 치매 재활 콘텐츠의 예를 도시한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 가상현실을 활용한 치매 재활 훈련 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 치매 재활 훈련 시스템(10)은 치매 재활 훈련 장치(100) 및 훈련 보조 장치(200)를 포함할 수 있다. 치매 훈련 장치(100)는 치매 재활 콘텐츠를 가상현실(Virtual Reality) 환경에서 제공할 수 있으며, 가상현실 기반의 치매 재활 콘텐츠를 시청하는 치매 환자(이하, 환자)의 뇌파, 안전도, 맥파 등의 생체 신호를 모니터링하여 치매 재활 콘텐츠의 난이도를 변경하거나, 다른 종류의 치매 재활 콘텐츠로 변경할 수 있다.
또한, 훈련 보조 장치(200)는 환자가 착용할 수 있는 마스크, 장갑, 신발 등으로 구현될 수 있으며, 훈련 보조 장치(200)에 구비된 센서를 통해 치매 재활 콘텐츠와 연계된 환자의 동작을 감지하고, 이에 기초하여 신체 정보를 획득할 수 있다. 치매 재활 훈련 장치(100)는 훈련 보조 장치(200)에서 수집된 신체 정보를 통해 환자의 건강 상태를 파악하고, 신체 정보와 치매 재활 훈련 장치(100)에 의해 모니터링되는 환자의 생체 신호를 연계하여 환자의 재활 훈련 성취도 및 다양한 인지 기능의 지표를 제공할 수 있다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 치매 재활 훈련 장치의 구성을 도시한 도면이고, 도 3은 본원의 일 실시예에 따른 치매 재활 훈련 장치의 헤드 마운트부의 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 치매 재활 훈련 장치는 헤드 마운트부(110), 지표 산출부(120) 및 제어부(130)를 포함할 수 있다. 도 3을 참조하면, 헤드 마운트부(110)는 가상현실 기반 치매 재활 콘텐츠를 출력하는 디스플레이(111)와 치매 환자의 생체 신호를 측정하는 센서(112)를 구비할 수 있다. 헤드 마운트부(110)는 HMD(Head Mount Display) 형태로 마련될 수 있으며, 두피와 접촉하는 부분에는 센서(112)가 마련될 수 있다.
센서(112)는 환자의 뇌파 신호, 안전도 신호 및 맥파 신호를 포함하는 생체 신호를 측정하는 복수의 전극을 포함하며, 각 전극은 환자의 대뇌 조직으로부터 미세 전류인 이온 전류를 감지할 수 있다. 또한, 상기 전극은 환자의 안근육으로부터 감지되는 안전도 신호를 측정하고, 환자의 두피, 목 부위 등의 피부로부터 맥파 신호를 측정할 수 있다.
지표 산출부(120)는 생체 신호로부터 인지 기능 지표를 산출할 수 있다. 인지 기능 지표는 환자의 인지 기능의 수준을 정량화한 것으로서, 인지 기능 지표는 기질적 노화수준, 뇌인지 기능 수준, 감각지각 기능 수준, 안근육 신경제어 노화수준, 자율 신경기능 노화수준 및 말초혈관 기능 노화수준을 포함할 수 있다. 지표 산출부(120)는 뇌파 신호를 이용하여 안정시의 배경뇌파 분석 지표를 연산하여 뇌 신경망 리듬의 기질적 노화수준을 정량화할 수 있고, 숫자, 도형 등을 기억하는 행위시 뇌파 신호의 감마대역 인지유발뇌파로부터 뇌인지 기능 수준 및 감각지각 기능 수준을 정량화할 수 있다. 또한, 지표 산출부(120)는 안전도 신호를 통한 경련성 불안정성에 기초하여 안근육 신경제어 노화수준을 정량화 하며, 맥파 신호를 통한 맥박간격 변이도에 기초하여 자율 신경기능 노화수준을 정량화 할 수 있고, 맥파 신호의 가속도 맥파를 통해 말초 혈관기능 노화수준을 정량화 할 수 있다.
환자가 치매 재활 콘텐츠를 시청하거나, 치매 재활 콘텐츠에 따른 동작을 수행하는 경우, 뇌, 안근육 등의 신체 작용에 의해 뇌파 신호, 안전도 신호, 맥파 신호가 발생할 수 있다. 이때, 신체 작용의 기능(기억 기능, 감각 기능, 운동 기능 등)에 따라 생체 신호의 세기, 주기와 같은 특성이 상이하게 발생될 수 있으며, 각 기능에 따른 생체 신호에 따른 인지 기능 지표에 기초하여 치매 재활 훈련을 수행하는 환자의 신체 기능별 재활 진행도, 재활 수준을 판단할 수 있다. 또한, 지표 산출부(120)는 치매 환자의 상기 치매 재활 콘텐츠 시청에 따른 생체 신호의 변화에 기초하여 인지 기능 지표를 실시간으로 갱신할 수 있다. 따라서, 치매 재활 훈련을 수행하는 환자의 신체 기능별 재활 진행도, 재활 수준의 변화 또한 실시간으로 모니터링 될 수 있다.
제어부(130)는 치매 재활 콘텐츠 시청에 따른 상기 인지 기능 지표의 변화에 기초하여 상기 치매 재활 콘텐츠의 출력을 제어할 수 있다. 치매 재활 콘텐츠는 헤드 마운트부(110)의 디스플레이(111)를 통해 출력될 수 있다. 환자의 인지 기능 지표가 실시간으로 모니터링 됨에 따라, 치매 재활 콘텐츠의 시청을 통해 치매 재활 훈련을 수행하는 환자의 신체 기능별 재활 진행도, 재활 수준의 변화 또한 실시간으로 관측될 수 있다. 이에, 재활 훈련의 효율을 보다 향상시킬 수 있도록, 환자의 인지 기능 지표의 절대적인 수치와, 인지 기능 지표의 변화량에 따라 훈련의 난이도를 조절하여 치매 재활 콘텐츠를 변경할 수 있다. 예시적으로, 정상인의 인지 기능 지표를 기준으로 환자의 인지 기능 지표에 따라 치매의 수준이 판별될 수 있다. 특히, 치매 환자 개인에 따라 취약한 기능 및 취약한 정도가 상이할 수 있으므로, 상기 노화수준 및 기능수준 별로 치매의 수준이 판별될 수 있다. 치매의 재활을 위해 다양한 기능을 향상시킬 수 있겠으나, 본원에서는 크게 기억 기능, 운동 기능 및 일생 생활 기능을 중심으로 치매 재활의 진척도를 확인하고자 한다.
구체적으로, 제어부(130)는 기억 기능, 운동 기능 및 일상 생활 기능 각각에 대해 미리 설정된 인지 기능 지표의 노화수준과 생체 신호의 변화에 따라 갱신된 인지 기능 지표의 각 노화수준의 차이에 기초하여 기억 기능, 상기 운동 기능 및 상기 일상 생활 기능 각각에 대해 강화 훈련 콘텐츠 또는 상기 보충 훈련 콘텐츠의 출력을 결정할 수 있다. 상기 미리 설정된 인지 기능 지표는 정상인의 인지 기능 지표에 기초하여 설정될 수 있다. 강화 훈련 콘텐츠는 치매 환자의 신체 기능을 정상인에 준하는 수준으로 향상시킬 수 있도록 치매 재활 콘텐츠 중에서도 고강도의 훈련 콘텐츠를 의미하며, 보충 훈련 콘텐츠는 치매 재활 훈련을 시작하는 재활 초기의 환자를 대상으로 하거나, 환자의 인지 기능 지표가 정상인의 인지 기능 지표와 차이가 큰 경우(미리 설정된 차이 이상)와 같이, 기초적인 수준부터 재활 훈련이 필요한 환자를 대상으로 하는 훈련 콘텐츠로서, 치매 재활 콘텐츠 중 기초적인 수준의 난이도를 갖는 훈련 콘텐츠를 의미한다. 예시적으로, 제어부(130)는 환자의 인지 기능 지표와 정상인의 인지 기능 지표의 차이가 미리 설정된 차이 미만이거나, 환자의 인지 기능 지표의 변화량이 미리 설정된 수준 이상인 경우 강화 훈련 콘텐츠를 출력할 수 있다. 상기 미리 설정된 차이의 경우, 강화 훈련 콘텐츠 출력을 결정하는 절대적인 기준일 수 있고, 인지 기능 지표의 변화량의 경우, 환자마다 초기의 인지 기능 지표가 상이하므로, 치매 재활 콘텐츠를 시청하는 환자 개인의 인지 기능 지표에 따라 결정되는 지표일 수 있다. 예시적으로, 제어부(130)는 환자 개인의 인지 기능 지표에서 향상된 인지 기능 지표의 변화량을 퍼센테이지로 환산하여, 상기 환자의 인지 기능 지표의 변화량이 미리 설정된 변화량 이상이면 강화 훈련 콘텐츠의 출력을 결정할 수 있다.
치매 재활 콘텐츠는 기억 기능 훈련, 운동 기능 훈련, 일상 생활 기능 훈련에 따라 상이할 수 있다. 예를 들어, 기억 기능 훈련은 환자에게 사물을 영상으로 제시하면, 환자가 음성으로 답변하고, 음성 인식을 통해 정답을 판별하는 콘텐츠를 포함할 수 있으며, 이외에도 일상 생활에서 사용하는 단어(식사, 배변, 감정, 가족 등), 장소, 숫자 모양 등을 제시하고 환자가 음성으로 답변하여 정답을 판별하는 콘텐츠를 포함할 수 있다. 이때, 환자의 음성을 수신하는 마이크 모듈 및 음성 인식 모듈은 헤드 마운트부(110)에 구비될 수 있다. 운동 기능 훈련은 얼굴 두드리기, 눈 돌리기, 눈감고 씹기, 소리내기, 볼 혀, 쓰기, 온몸 자극하기 등 뇌신경 체조와 박수, 주먹 쥐기 팔돌리기 등 치매 예방 체조에 대한 콘텐츠를 포함할 수 있다. 일상 생활 기능 훈련은 식사, 배설, 목욕, 옷 갈아입기, 보행등의 일상생활의 기본동작에 대한 콘텐츠를 포함할 수 있다.
또한, 강화 훈련 콘텐츠 및 보충 훈련 콘텐츠는 복수의 난이도로 구분될 수 있으며, 환자의 인지 기능 지표에 따라, 복수의 난이도 중 환자에게 적합한 난이도로 설정된 훈련 콘텐츠를 제공하여, 훈련 효율을 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 제어부(130)는 기억 기능, 운동 기능 및 일상 생활 기능 각각에 대한 미리 설정된 치매 재활 난이도별 기준에 기초하여, 갱신된 인지 기능 지표에 따라 각 기능의 강화 훈련 콘텐츠 또는 보충 훈련 콘텐츠의 훈련 난이도를 결정할 수 있다.
예시적으로, 강화 훈련 콘텐츠 및 보충 훈련 콘텐츠의 훈련 난이도는 상급, 중급, 하급으로 구분될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 정상인의 기억 기능에 대한 인지 기능 지표가 100이라 가정하면, 강화 훈련 콘텐츠의 재활 난이도별 기준은 상급은 80, 중급은 75, 하급은 70으로 설정될 수 있고, 보충 훈련 콘텐츠의 재활 난이도별 기준은 상급은 45, 중급은 40, 하급은 35로 설정될 수 있다. 따라서, 제어부(130)는 환자의 기억 기능에 대한 인지 기능 지표에 따라 강화 훈련 콘텐츠 또는 보충 훈련 콘텐츠를 결정하고 난이도를 결정할 수 있다.
또한, 제어부(130)는 환자의 특성에 따라 인지 기능 지표에 가중치를 부여하여 기억 기능 훈련, 운동 기능 훈련, 일상 생활 기능 훈련 별로 강화 훈련 콘텐츠 또는 보충 훈련 콘텐츠를 결정하고, 콘텐츠의 난이도를 결정할 수 있다. 제어부(130)는 미리 학습된 머신 러닝 모듈에 기초하여 콘텐츠의 결정 및 난이도를 결정할 수 있다. 상기 머신 러닝 모듈은 본 장치에 구비되거나 본 장치와 연계된 별도의 서버 등에 마련될 수 있다. 제어부(130)는 머신 러닝 모듈에 환자의 나이, 성별, 치매 관련 기능 중 취약 부분 등 개인 특성 정보를 입력으로 하여 학습을 수행하며, 개인 특성 정보의 각 성분마다의 가중치를 다르게 하여 콘텐츠의 결정 및 난이도를 결정하여 결과를 산출할 수 있다. 환자의 나이, 성별, 치매 관련 기능 중 취약 부분에 따라 인지 기능 지표에 가중치를 부여할 수 있으며, 예시적으로, 환자의 나이대에 따라 적은 나이일수록 기질적 노화수준 및 뇌인지 기능 수준에 가중치를 부여할 수 있고, 또한, 치매 관련 기능 중 취약 부분과 관련하여, 기억 기능은 준수하나 뇌혈관성 치매인 환자의 경우, 자율 신경기능 노화수준 및 말초혈관 기능 노화수준에 음의 가중치를 부여할 수 있다. 이와 같이, 환자의 특성에 따른 가중치를 고려함으로써, 치매 재활 콘텐츠를 결정하는 판단이 획일화되지 않고, 환자의 상태 및 조건을 고려하여 환자 개인에게 적합한 치매 재활 콘텐츠가 제공될 수 있다.
도 4 내지 도 6은 본원의 일 실시예에 따른 가상현실을 활용한 치매 재활 훈련 시스템의 훈련 보조 장치의 예를 도시한 도면이다.
전술한 바와 같이, 치매 재활 훈련 장치(100)는 환자의 뇌파뿐만 아니라, 환자가 착용하여 치매 재활 콘텐츠와 연계되는 훈련 보조 장치(200)에서 수집된 신체 정보를 더 활용하여 치매 재활 콘텐츠를 변경하거나 치매 재활 콘텐츠의 출력을 제어할 수 있다. 구체적으로, 치매 재활 훈련 장치(100)는 훈련 보조 장치(200)로부터 수신한 신체 정보와 인지 기능 지표의 변화에 기초하여 치매 재활 콘텐츠의 출력을 제어할 수 있다. 예시적으로 훈련 보조 장치(200)는 마스크(210), 장갑(220) 및 신발(230)을 포함할 수 있으나, 이에 한정하지 않고, 지팡이, 휠체어, 의수, 의족 등 환자가 제어할 수 있는 다양한 기구를 포함할 수 있다. 도 4를 참조하면, 마스크(210)는 환자의 타액을 검출하는 수분 감지 센서(211)를 포함할 수 있다. 치매 재활 콘텐츠를 시청하는 환자가 치매 재활 콘텐츠에 거부감을 느끼거나, 훈련이 힘든 경우, 다량의 타액이 발생될 수 있다. 이때, 수분 감지 센서(211)에서 미리 설정된 양 이상의 수분(타액)이 감지되면, 제어부(130)는 치매 재활 콘텐츠의 재생을 중지시킬 수 있다. 즉, 제어부(130)는 치매 재활 콘텐츠를 시청하는 환자의 신체 정보(타액 감지의 양)에 따른 환자의 건강 상태에 기초하여 치매 재활 콘텐츠의 진행 여부 또는 난이도를 결정할 수 있다.
도 5를 참조하면 장갑(220)은 환자의 손의 움직임을 감지하는 손 감지 센서(221)를 포함할 수 있다. 상기 손 감지 센서(221)는 손가락의 구부림을 감지하는 벤딩 센서와 손의 움직이는 감지하는 가속도 센서를 포함할 수 있다. 치매 재활 콘텐츠에서 제시하는 훈련에 따라 환자가 손가락을 구부리거나 손을 움직이면, 벤딩 센서 및 가속도 센서는 이를 감지하여 손의 움직임에 대한 신체 정보를 획득할 수 있다. 치매 재활 훈련 장치(100)는 상기 벤딩 센서 및 가속도 센서의 결과를 수신하고 해당 결과에 기초하여 사용자에게 제공된 콘텐츠의 난이도가 사용자에게 적절한지 판단할 수 있다. 또한, 치매 재활 훈련 장치(100)는 난이도의 적절성 판단 결과에 기초하여 콘텐츠의 결정 및 난이도 결정을 업데이트하여 조정할 수 있다. 또한, 상기 신체 정보는 도 6에 도시된 신발(230)에 구비된 감압 센서(231)를 통해서도 획득될 수 있다. 예시적으로, 감압 센서(231)는 환자의 거동(걷기, 뛰기)에 따른 하중을 감지하여 환자의 거동에 대한 신체 정보를 획득할 수 있다. 또한, 치매 재활 훈련 장치(100)는 감압 센서(231)의 결과를 수신하고, 해당 결과에 기초하여 사용자에게 제공된 콘텐츠의 난이도가 사용자에게 적절한지 판단할 수 있다. 또한, 치매 재활 훈련 장치(100)는 난이도의 적절성 판단 결과에 기초하여 콘텐츠의 결정 및 난이도 결정을 업데이트하여 조정할 수 있다.
또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 치매 재활 훈련 장치(100)는 마스크(210), 장갑(220) 및 신발(230) 각각의 센싱 결과 모두에 기초하여 기억 기능 훈련, 운동 기능 훈련, 일상 생활 기능 훈련 별로 강화 훈련 콘텐츠 또는 보충 훈련 콘텐츠를 결정하고, 콘텐츠의 난이도를 결정할 수 있다. 본원의 일 실시예에 따르면, 치매 재활 훈련 장치(100)는 마스크(210), 장갑(220) 및 신발(230) 각각의 센싱 결과와 미리 설정된 기준치를 비교하고, 기준치에서 벗어난 정도에 따라 순위를 결정한다. 상기 기준치는 마스크(210), 장갑(220) 및 신발(230) 각각에 따라 다르게 설정될 수 있다. 또한, 기준치에서 벗어난 정도가 가장 심한 것이 마스크(210), 장갑(220) 및 신발(230) 중 어느 것인가에 기초하여 기억 기능 훈련, 운동 기능 훈련, 일상 생활 기능 훈련 별로 강화 훈련 콘텐츠 또는 보충 훈련 콘텐츠를 결정하고, 콘텐츠의 난이도를 결정할 수 있다. 예를 들어, 마스크(210)의 센싱 결과가 미리 설정된 기준치에서 가장 크게 벗어난 경우, 치매의 정도가 가장 심한 것으로 판단하여 기억 기능 훈련의 콘텐츠를 제공하는 것으로 결정하고, 장갑(220)의 센싱 결과가 미리 설정된 기준치에서 가장 크게 벗어난 경우, 치매의 정도가 보통인 것으로 판단하여 일상 생활 기능 훈련의 콘텐츠를 제공하는 것으로 결정하고, 신발(230)의 센싱 결과가 미리 설정된 기준치에서 가장 크게 벗어난 경우, 치매의 정도가 가장 심각하지 않으며 운동 훈련이 필요한 것으로 판단하여 운동 기능 훈련의 콘텐츠를 제공하는 것으로 결정할 수 있다.
도 7은 본원의 일 실시예에 따른 가상현실을 활용한 치매 재활 훈련 시스템의 치매 재활 콘텐츠의 예를 도시한 도면이다.
제어부(130)는 환자의 신체 정보와 치매 재활 콘텐츠를 연계하여 상기 치매 환자의 재활 훈련 성취도를 평가할 수 있다. 구체적으로, 손가락의 움직임에 기초한 신체 정보와 현재 출력되는 치매 재활 콘텐츠와의 정확도를 고려하여 재활 훈련 성취도의 점수가 산출될 수 있다.
예시적으로, 도 7을 참조하면, 재활 훈련을 수행중인 환자가 치매 재활 콘텐츠의 지시에 따라 재활 훈련을 수행하면(구체를 보드의 올린 경우), 제어부(130)는 손 감지 센서(220)를 통해 감지된 환자가 구체를 이동시키는 손의 움직임의 정도와 손가락의 굽힘의 정도를 인식하고, 치매 재활 콘텐츠와의 정확도를 통해 환자의 손 및 손가락의 움직임이 훈련이 의도한 움직임인지 판단하여 성취도의 점수를 산출할 수 있다. 예시적으로, 상기 정확도는 정상인이 훈련을 수행하여 감지된 신체 정보와 환자의 신체 정보를 비교하여 산출될 수 있다. 신발(230)을 활용한 치매 재활 훈련의 경우에도, 치매 재활 콘텐츠의 지시에 따라 이동하는 환자의 하중에 기초하여 감지된 신체 정보에 기초한 정확도에 따라 성취도 점수가 산출될 수 있다. 즉, 상기 정확도를 통해 환자가 훈련함에 있어서 불필요한 움직임이 있거나, 의도치 않은 움직임이 있음을 인지할 수 있으며, 정상인의 움직임과의 비교를 통해 산출된 것이므로, 환자의 재활 수준 판단의 근거로 활용될 수 있다. 또한, 환자에게 현재 재활 훈련에 대한 성취도를 제공함으로써, 재활 훈련에 따른 동기부여가 이루어질 수 있다.
또한, 제어부(130)는 환자의 재활 훈련시의 생체 신호 및 신체 정보에 기초하여 치매 재활 콘텐츠의 출력을 제어할 수 있다. 예시적으로, 환자가 재활 훈련을 수행하면서 생성된 신체 정보를 통해 높은 성취도 점수가 산출되었으나, 훈련 중 생체 신호를 통한 인지 기능 지표의 변화가 없거나 매우 낮은 경우, 해당 훈련에는 숙달된 것으로 판단할 수 있다. 따라서 다음 훈련시 이전 훈련보다 난이도가 상승된 치매 재활 콘텐츠가 출력될 수 있다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 치매 재활 훈련 시스템
100: 치매 재활 훈련 장치
110: 헤드 마운트부
111: 디스플레이
112: 센서
120: 지표 산출부
130: 제어부
200: 훈련 보조 장치
210:마스크
211: 수분 감지 센서
220: 장갑
221: 손 감지 센서
230: 신발
231: 감압 센서

Claims (8)

  1. 가상현실을 활용한 치매 재활 훈련 장치에 있어서,
    가상현실 기반 치매 재활 콘텐츠를 출력하는 디스플레이와, 치매 환자의 생체 신호를 측정하는 센서를 구비한 헤드 마운트부;
    상기 생체 신호로부터 인지 기능 지표를 산출하는 지표 산출부; 및
    상기 치매 재활 콘텐츠 시청에 따른 상기 인지 기능 지표의 변화에 기초하여 상기 치매 재활 콘텐츠의 출력을 제어하는 제어부,
    를 포함하되
    상기 제어부는,
    상기 인지 기능 지표의 변화에 따라 강화 훈련 콘텐츠 또는 상기 강화 훈련 콘텐츠보다 상대적으로 저강도인 보충 훈련 콘텐츠의 출력을 결정하되,
    변화된 인지 기능 지표의 수준에 따라 상기 강화 훈련 콘텐츠 또는 상기 보충 훈련 콘텐츠의 훈련 난이도를 결정하고,
    기억 기능, 운동 기능, 일상 생활 기능 각각에 대해 상기 강화 훈련 콘텐츠의 치매 재활 복수의 난이도별 기준 및 상기 강화 훈련 콘텐츠보다 상대적으로 저강도인 보충 훈련 콘텐츠의 치매 재활 복수의 난이도별 기준을 각각 설정하고,
    상기 강화 훈련 콘텐츠와 상기 보충 훈련 콘텐츠 각각의 치매 재활 난이도별 기준에 따른 갱신된 인지 기능 지표에 따라 상기 기억 기능, 운동 기능, 일상 생활 기능 각각의 상기 강화 훈련 콘텐츠 또는 상기 보충 훈련 콘텐츠의 출력을 결정하고, 출력되는 콘텐츠의 복수의 훈련 난이도를 결정하고,
    상기 치매 환자의 나이, 성별, 치매 관련 기능을 포함하는 개인 특성 정보를 입력으로 하여, 미리 학습된 머신 러닝 모듈을 통해, 상기 개인 특성 정보의 수준에 따라 상기 인지 기능 지표의 가중치를 결정하되, 나이가 적을수록 기질적 노화수준 및 뇌인지 기능수준에 양의 가중치를 부여하고, 치매 관련 기능 중 뇌혈관성 치매를 포함하는 경우, 자율 신경기능 노화수준 및 말초혈관 기능 노화수준에 음의 가중치를 부여하고,
    상기 가중치가 부여된 상기 인지 기능 지표에 기초하여 상기 강화 훈련 콘텐츠 또는 상기 보충 훈련 콘텐츠의 출력을 결정하고, 출력되는 콘텐츠의 난이도를 결정하는 것인, 가상현실을 활용한 치매 재활 훈련 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 생체 신호는 뇌파 신호, 안전도 신호 및 맥파 신호를 포함하고,
    상기 센서는 뇌파 신호, 안전도 신호 및 맥파 신호를 측정하는 복수의 전극을 포함하는 것인, 가상현실을 활용한 치매 재활 훈련 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 인지 기능 지표는 기질적 노화수준, 뇌인지 기능 수준, 감각지각 기능 수준, 안근육 신경제어 노화수준, 자율 신경기능 노화수준 및 말초혈관 기능 노화수준을 포함하고,
    상기 지표 산출부는,
    치매 환자의 상기 치매 재활 콘텐츠 시청에 따른 상기 생체 신호의 변화에 기초하여 상기 인지 기능 지표를 실시간으로 갱신하는 것인, 가상현실을 활용한 치매 재활 훈련 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    기억 기능, 운동 기능 및 일상 생활 기능 각각에 대해 미리 설정된 인지 기능 지표의 노화수준과 상기 생체 신호의 변화에 따라 갱신된 인지 기능 지표의 각 노화수준의 차이에 기초하여 상기 기억 기능, 상기 운동 기능 및 상기 일상 생활 기능 각각에 대해 상기 강화 훈련 콘텐츠 또는 상기 보충 훈련 콘텐츠의 출력을 결정하는 것인, 가상현실을 활용한 치매 재활 훈련 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 기억 기능, 상기 운동 기능 및 상기 일상 생활 기능 각각에 대한 미리 설정된 치매 재활 난이도별 기준에 기초하여, 상기 갱신된 인지 기능 지표에 따라 각 기능의 강화 훈련 콘텐츠 또는 상기 보충 훈련 콘텐츠의 훈련 난이도를 결정하는 것인, 가상현실을 활용한 치매 재활 훈련 장치.
  6. 가상현실을 활용한 치매 재활 훈련 시스템에 있어서,
    가상현실 기반 치매 재활 콘텐츠를 출력하는 디스플레이와, 치매 환자의 생체 신호를 측정하는 센서를 구비하고, 상기 생체 신호로부터 인지 기능 지표를 산출하고, 상기 치매 재활 콘텐츠 시청에 따른 상기 인지 기능 지표의 변화에 기초하여 상기 치매 재활 콘텐츠의 출력을 제어하는 치매 재활 훈련 장치; 및
    상기 치매 재활 콘텐츠를 시청하는 상기 치매 환자로부터 신체 정보를 획득하는 훈련 보조 장치를 포함하되,
    치매 재활 훈련 장치는 상기 훈련 보조 장치로부터 수신한 신체 정보와 상기 인지 기능 지표의 변화에 기초하여 상기 치매 재활 콘텐츠의 출력을 제어하고,
    상기 인지 기능 지표의 변화에 따라 강화 훈련 콘텐츠 또는 상기 강화 훈련 콘텐츠보다 상대적으로 저강도인 보충 훈련 콘텐츠의 출력을 결정하고,
    기억 기능, 운동 기능, 일상 생활 기능 각각에 대해 상기 강화 훈련 콘텐츠의 치매 재활 난이도별 기준 및 보충 훈련 콘텐츠의 치매 재활 난이도별 기준을 각각 설정하고,
    상기 강화 훈련 콘텐츠와 상기 보충 훈련 콘텐츠 각각의 치매 재활 난이도별 기준에 따른 갱신된 인지 기능 지표에 따라 상기 기억 기능, 운동 기능, 일상 생활 기능 각각의 상기 강화 훈련 콘텐츠 또는 상기 보충 훈련 콘텐츠의 출력을 결정하고, 출력되는 콘텐츠의 훈련 난이도를 결정하고,
    상기 치매 환자의 나이, 성별, 치매 관련 기능을 포함하는 개인 특성 정보를 입력으로 하여, 미리 학습된 머신 러닝 모듈을 통해, 상기 개인 특성 정보의 수준에 따라 상기 인지 기능 지표의 가중치를 결정하되, 나이가 적을수록 기질적 노화수준 및 뇌인지 기능수준에 양의 가중치를 부여하고, 치매 관련 기능 중 뇌혈관성 치매를 포함하는 경우, 자율 신경기능 노화수준 및 말초혈관 기능 노화수준에 음의 가중치를 부여하고,
    상기 가중치가 부여된 상기 인지 기능 지표에 기초하여 상기 강화 훈련 콘텐츠 또는 상기 보충 훈련 콘텐츠의 출력을 결정하고, 출력되는 콘텐츠의 난이도를 결정하는 것인, 가상현실을 활용한 치매 재활 훈련 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 치매 재활 훈련 장치는,
    상기 신체 정보에 따른 상기 치매 환자의 건강 상태에 기초하여 상기 치매 재활 콘텐츠의 진행 여부를 결정하는 것인, 가상현실을 활용한 치매 재활 훈련 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 치매 재활 훈련 장치는,
    상기 치매 환자의 상기 신체 정보와 상기 치매 재활 콘텐츠를 연계하여 상기 치매 환자의 재활 훈련 성취도를 평가하는 것인, 가상현실을 활용한 치매 재활 훈련 시스템.
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