KR102060063B1 - 치매 환자를 위한 인지 훈련 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 치매 환자를 위한 인지 훈련에 관한 것으로, 인지 훈련 장치는, 가족 구성원 각각에 대응하도록 설정된 복수 개의 블록(block), 가족 구성원의 가계도에 따라 전기 배선이 구비되어 블록이 가계도 상의 특정 위치에 결합될 수 있도록 형성된 가계도 보드(board), 가족 구성원에 대한 영상 또는 음성을 출력하되 출력된 인물을 인지한 사용자로 하여금 복수 개의 블록 중 대응하는 블록 하나를 선택하여 가계도 보드 상에 결합시키도록 유도하는 제시 수단 및 사용자에 의해 가계도 보드 상에 결합된 블록이 미리 설정된 가계도에 따른 정확한 선택인지 여부를 판단하는 처리부를 포함한다.

Description

치매 환자를 위한 인지 훈련 장치{Cognition training apparatus for dementia patients}

본 발명은 치매 환자나 알츠하이머 환자를 비롯한 인지 장애 환자의 증상을 개선하는 기술에 관한 것으로서, 특히 인지 장애 환자에게 장난감과 가족에 관한 기억을 활용한 다감각 자극을 제공하는 인지 훈련 장치에 관한 것이다.

치매는 노령 인구에서 주로 발견되는 뇌 질환의 일종으로, 노인과 부양가족이 가장 두려워하는 노인성 질환 중의 하나로 알려져 있다. 특히 고령화 사회로 접어들면서 노인성 치매 환자의 비율이 증가하고 있어, 이의 해결을 위한 정부 및 과학계의 관심이 높아지고 있다. 주요 증상으로 기억력을 비롯해 언어 능력, 시지각 및 시공간 구성 능력, 관리 기능 등의 인지 기능이 연령이나 교육 수준에 비해 유의하게 저하되고 이로 인해 대인 관계, 직업 기능 및 일상생활 기능에 현저한 지장을 초래하게 된다. 병의 원인에 따라 알츠하이머형 치매, 혈관성 치매, 전측두엽 치매, 두뇌 외상에 따른 치매 등이 있으며, 경도 인지 장애는 기억력을 비롯한 인지 기능이 연령, 교육 수준에 비해 유의하게 저하된 상태이나 치매에 비해서는 경미하며 일상 생활도 대체로 유지되는 치매 전 임상 단계를 일컫는다. 치매는 최근 기억부터 사라지기 때문에, 가족, 그리고 가족과의 추억은 환자가 가지고 있는 가장 오래된 기억이 되며, 치매 치료 프로그램에 도입 할 수 있는 가장 효율적인 테마가 될 수 있다.

따라서, 가족과의 추억을 인지 장애 환자의 증상 개선 내지 완화를 위해 활용하는 접근 방식을 현대의 기술을 이용하여 고도화할 필요성이 요구된다. 특히, 이러한 접근 방식의 임상적 근거로서, 이하의 선행기술문헌은 경도 인지 장애, 치매 환자에게 기억력, 공간구성 능력이 중증도에 비례하여 현저히 저하되었음이 소개되어 있고, 또한 치매 환자에게 다감각 자극이 기분, 인지 기능, 소통 능력, 일상 생활 기능 등에 전반적인 호전 효과가 있음을 밝힌 바 있다.

Flicker C, Bartus RT, Crook TH, Ferris SH., "Effects of aging and dementia upon recent visuospatial memory" Sanchez A., Millan-Calenti JC., Lorenzo-Lopez L., Maseda A., "Multisensory Stimulation for People With Dementia: A Review of the Literature"

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 종래의 치매나 알츠하이머 질환을 앓고 있는 인지 장애 환자의 치료에 있어서 전통적인 약물이나 훈련을 이용한 접근 방식에 머무르고 있는 한계를 극복하고, 경도의 질환을 앓고 있는 환자 스스로가 능동적으로 인지 훈련에 임하지 못하는 문제를 해결하고자 한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 인지 훈련 장치는, 가족 구성원 각각에 대응하도록 설정된 복수 개의 블록(block); 상기 가족 구성원의 가계도에 따라 전기 배선이 구비되어 상기 블록이 가계도 상의 특정 위치에 결합될 수 있도록 형성된 가계도 보드(board); 상기 가족 구성원에 대한 영상 또는 음성을 출력하되, 출력된 인물을 인지한 사용자로 하여금 상기 복수 개의 블록 중 대응하는 블록 하나를 선택하여 상기 가계도 보드 상에 결합시키도록 유도하는 제시 수단; 및 상기 사용자에 의해 상기 가계도 보드 상에 결합된 블록이 미리 설정된 가계도에 따른 정확한 선택인지 여부를 판단하는 처리부를 포함한다.

일 실시예에 따른 인지 훈련 장치에서, 상기 블록은, 사용자의 촉각 운동에 의한 조작을 감지하는 입력 버튼; 및 입력 버튼을 통해 사용자의 조작이 감지된 경우 자신의 블록 식별자를 상기 처리부에 전송하는 통신 수단을 포함할 수 있다. 또한, 상기 처리부는, 상기 가족 구성원 중 상기 블록으로부터 수신된 상기 블록 식별자에 대응하는 인물을 특정하고, 특정된 인물에 대한 영상 또는 음성을 출력할 수 있다.

일 실시예에 따른 인지 훈련 장치에서, 상기 처리부는, 가족 구성원, 상기 가족 구성원에 대응하는 블록 식별자, 가계도 보드 상의 블록의 위치 및 상기 가족 구성원에 대한 영상 또는 음성을 서로 매칭(matching)하여 미리 저장할 수 있다. 또한, 상기 처리부는, 상기 사용자에 의해 상기 가계도 보드 상에 결합된 블록의 블록 식별자와 상기 가계도 보드 상에서 상기 블록이 결합된 위치에 대한 정보에 기초하여 상기 미리 설정된 가계도에 따른 대응 관계가 일치하였는지 여부를 검사할 수 있다. 나아가, 상기 처리부는, 상기 사용자의 과거 경험 또는 추억에 관한 자료들 중에서 치매에 관한 감성자극요법 및 기억력훈련요법에 따라 선택된 영상 또는 음성을 미리 저장할 수 있다.

일 실시예에 따른 인지 훈련 장치에서, 상기 가계도 보드는, 상기 가계도 상에서 블록이 결합되도록 마련된 위치마다 상기 전기 배선에 연결되어 배치된 조도 센서를 포함할 수 있다. 또한, 상기 처리부는, 상기 조도 센서를 통해 상기 사용자의 선택에 의한 블록의 결합을 감지하고, 감지된 블록의 위치가 상기 제시 수단을 통해 출력된 인물과 일치하는지 여부 및 미리 설정된 가계도에 부합하는지 여부를 검사할 수 있다.

일 실시예에 따른 인지 훈련 장치에서, 상기 처리부는, 상기 사용자로 하여금 상기 가계도 보드 상의 모든 위치에 가족 구성원에 대응하는 블록 모두가 결합시키도록 유도할 수 있다.

일 실시예에 따른 인지 훈련 장치에서, 상기 처리부는, 상기 사용자에 의한 블록 선택이 오답인 경우, 해당 인물에 대한 다른 영상 또는 음성을 상기 제시 수단을 통해 출력함으로써 문제의 재해결을 유도할 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 블록 장난감을 활용한 촉각 자극 및 운동 요법과 가족의 추억을 이용한 감정 자극 요법, 그리고 추억을 회상하여 문제를 해결하게 하는 기억력 훈련 요법 등, 인지 장애 환자에게 유용하다고 알려진 적어도 세 가지 요법을 동시에 수행함으로써 뇌의 다양한 부분을 자극하며, 가족이라는 친밀성과 추억 회상, 환자가 가장 잘 아는 분야에 기반하여 훈련 집중도를 향상시킴으로써 효과적인 인지 훈련을 가능하게 한다.

도 1은 본 발명의 실시예들이 구현하고자 하는 인지 훈련 시스템의 개요를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인지 장애 환자를 위한 인지 훈련 장치를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인지 훈련 장치에서 블록의 구조 및 구현예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인지 훈련 장치를 구현한 프로토타입(prototype)을 예시한 도면이다.
도 5는 가족 구성원에 대응하는 블록과 가계도 보드와의 상호 작용을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 가계도 보드가 어플리케이션 및 가족 구성원에 대응하는 블록과 통신하는 과정을 예시한 흐름도이다.
도 7은 스마트폰을 통해 구동되는 어플리케이션의 처리 과정을 예시한 흐름도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명하도록 한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명에서 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 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

특별히 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

치매 치료를 위한 훈련 프로그램들에는 운동 요법, 감성 자극 요법, 기억력 훈련 요법 등의 접근 방식이 존재한다. 특히, 효과적인 치매 훈련 프로그램들의 특징은 이러한 요법들을 동시에 진행하여 뇌의 다양한 부분을 동시에 자극시켜 훈련 효율을 높이도록 발전하여 왔다. 본 발명의 실시예들에서는 효과적인 치매 훈련 프로그램의 개발을 위하여 세 가지 요법을 동시에 진행할 수 있도록 기술적 수단을 제안하였다.

첫째, 간단한 손동작 등의 운동을 통해서 대뇌의 두정엽 및 소뇌를 자극시킬 수 있음을 고려하였다. 이를 가능하게 하는 블록 놀이 제품 중에 레고(LEGO^TM)는 손동작이 많이 필요하고, 창의적인 결과물 제작을 가능하게 함으로써 실제로도 치매 예방에 활용되고 있다. 또한 시각/청각을 동시에 활용할 수 있는 방법을 고안하여, 보다 많은 부위의 뇌를 자극시킬 수 있는 방법을 고려하였다.

둘째, 환자의 감성을 자극시킬 수 있는 가족이라는 테마를 활용하였다. 일반인에게도 가족은 따뜻함, 편안함, 안정감, 소속감 등의 감정을 불러 일으켜 환자의 정신적 스트레스를 감소시키는 역할을 할 수 있다. 특히 가족은 환자가 가장 좋아할 수 있는 대상임과 동시에 환자가 가장 잘 아는 대상으로, 환자의 훈련 집중도를 높이고 주어진 문제에 자신있게 답변할 수 있는 분야일 것으로 판단된다.

셋째, 기억력 향상을 위하여 환자가 과거에 경험하였던 일을 회상하는 형태의 개발을 고려하였다. 특히 가족과 함께 했던 추억이나 가족들의 이름, 얼굴, 목소리 등을 반복하여 기억할 수 있도록 계획하였다.

도 1은 본 발명의 실시예들이 구현하고자 하는 인지 훈련 시스템의 개요를 도시한 도면으로서, 앞서 제시한 기술적 수단을 실현할 수 있도록 태블릿 PC 또는 휴대폰, 가계도 보드, 그리고 스마트 블록의 3가지 구성 요소를 갖는다.

본 발명의 실시예들은 인지 훈련의 진행을 태블릿 PC와 같은 기기를 통해 수행하되, 블록 놀이판에 해당하는 가계도 보드 상에 지시에 따라 스마트 블록을 배치/결합하는 훈련을 유도한다. 가계도 보드는 전기적인 배선이 마련되어 블록이 결합된는 위치나 결합되는 블록의 고유 식별자를 인지할 수 있으며, 블록 역시 내측에 버튼 입력 내지 자신의 고유 식별자를 전달하기 위한 통신 모듈을 구비한다. 이때, 스마트 블록은 가족 구성원 각각에 1:1로 맵핑(mapping)되며, 태블릿 PC를 통해 가족 구성원 중 한명에 대한 정보(예를 들어, 목소리 내지 사진)가 제공되면, 이를 인지한 환자가 가족 구성원과 1:1 맵핑된 스마트 블록을 집어 가계도 보드 상의 알맞은 위치에 결합시킴으로써 인지 훈련을 수행한다.

즉, 도 1의 인지 훈련 장치는, 태블릿 PC를 통해서 가족과 관계된 문제를 환자에게 제출하여 인지 훈련을 진행하고, 가족 구성원을 암시하는 가계도 보드에 스마트 블록을 끼워 맞춤으로써 인지훈련 게임을 완료하게 된다. 예를 들어, 도 1의 인지 훈련 장치를 통해 진행 가능한 인지 훈련 시나리오는 다음과 같다.

주체	행위
태블릿 PC	"깜빡이는 스마트 블록을 눌러주세요."
환자	(깜빡이는 스마트 블록의 버튼을 누른다.)
태블릿 PC	(녹음된 실제 목소리) "엄마 저에요~ 제가 누구일까요?" (녹음된 목소리의 주인공이 화면에 표시됨.)
태블릿 PC	"사진 속의 우리 가족을 가계도 보드에 배치해 보세요."
환자	(해당 블록을 가계도 보드 상의 특정 위치에 결합한다.)
가계도 보드	(정답일 경우, 가계도 보드의 LED를 점등하여 정답임을 표시) (오답일 경우, 태블릿 PC에서 문제를 다시 풀도록 유도)
... 반복 ...
태블릿 PC	(가계도 보드를 전부 완성하면, 가족 앨범을 보여주며 추억 회상)
태블릿 PC	보고 싶은 가족 전화를 연결해 주는 등 감성 자극 치료를 진행

도 1에 예시된 시스템을 구현하기 위해서는 각 파트 간의 무선 통신이 필수적이다. 또한 태블릿 PC에서 훈련을 진행하기 위한 소프트웨어가 필요하다. 최근 IoT(Internet of Things) 기술이 보급되면서 일반인들도 쉽게 IoT 기술을 접할 수 있도록 다양한 프로그램이 개발되어 왔다. 본 발명의 실시예들은 프로토타입의 제작을 위해 MIT에서 개발된 앱 인벤터(App Inventor for Android)를 사용하여 인지 훈련 장치를 구현하였으나, 이러한 구현 수단은 단지 예시의 관점에서 도입되었으며 권리범위를 한정하기 위한 것이 아님을 밝혀둔다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인지 장애 환자를 위한 인지 훈련 장치를 도시한 블록도이다.

블록(block)(10)은, 가족 구성원 각각에 대응하도록 설정되며, 가족 구성원 수만큼 복수 개 구비될 수 있다.

가계도 보드(board)(20)는, 상기 가족 구성원의 가계도에 따라 전기 배선이 구비되어 상기 블록이 가계도 상의 특정 위치에 결합될 수 있도록 형성되며, 블록(10)과의 통신을 위한 적어도 한 종류 이상의 통신 수단(21), 프로세서(processor)를 구비하여 일련의 연산을 처리함으로써 상기 사용자에 의해 상기 가계도 보드 상에 결합된 블록이 미리 설정된 가계도에 따른 정확한 선택인지 여부를 판단하는 처리부(23) 및 미리 조직화된 가계도 정보를 저장하는 가계도 데이터베이스(25)를 포함한다. 또한, 블록의 결합 여부 내지 위치를 인지하기 위한 수단으로서, 조도 센서(27)를 구비할 수 있다.

제시 수단(30)은, 상기 가족 구성원에 대한 영상 또는 음성을 출력하되, 출력된 인물을 인지한 사용자로 하여금 상기 복수 개의 블록 중 대응하는 블록 하나를 선택하여 상기 가계도 보드 상에 결합시키도록 유도하는 장치로서, 태블릿 PC 내지 스마트폰과 같은 기기들과 그에 설치된 인지 훈련 어플리케이션이 활용될 수 있다.

도 1에서, 처리부(23)는 가계도 보드 상에 도시되었으나, 구현의 편의에 따라 정답 여부의 판정과 같은 일부 기능은 제시 수단(30)의 프로세서와 물리적으로 동일한 장치를 활용하는 처리하는 것도 가능하다. 또한, 상기 처리부(23)는, 가족 구성원, 상기 가족 구성원에 대응하는 블록 식별자, 가계도 보드 상의 블록의 위치 및 상기 가족 구성원에 대한 영상 또는 음성을 서로 매칭(matching)하여 가계도 데이터베이스(25)에 미리 저장하는 것이 바람직하다. 특히, 상기 처리부(23)는, 상기 사용자의 과거 경험 또는 추억에 관한 자료들 중에서 치매에 관한 감성자극요법 및 기억력훈련요법에 따라 선택된 영상 또는 음성을 가계도 데이터베이스(25)에 미리 저장하는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 기반하여, 상기 처리부(23)는, 상기 사용자에 의해 상기 가계도 보드(20) 상에 결합된 블록의 블록 식별자와 상기 가계도 보드(20) 상에서 상기 블록이 결합된 위치에 대한 정보에 기초하여 가계도 데이터베이스(25)를 참조하여 상기 미리 설정된 가계도에 따른 대응 관계가 일치하였는지 여부를 검사할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인지 훈련 장치에서 블록의 구조 및 구현예를 도시한 도면이다.

[A]는 앞서 도 2에 도시되었던 블록(10)의 구조로서, 입력 버튼(11)과 통신 수단(13)을 구비한다. 또한 필요에 따라 인지 훈련 장치가 블록(10)을 지시하거나 라벨링(labeling)하기 위해 LED(미도시) 내지 스피커(미도시)를 더 포함할 수도 있을 것이다.

[B]는 [A]를 블록에 직접 구현한 예로서, 사용자의 촉각 운동에 의한 조작을 감지하는 입력 버튼(11)과 입력 버튼(11)을 통해 사용자의 조작이 감지된 경우 자신의 블록 식별자를 처리부에 전송하는 통신 수단(미도시)을 내측에 포함한다. 따라서, 처리부는, 가족 구성원 중 블록(10)으로부터 수신된 블록 식별자에 대응하는 인물을 특정하고, 특정된 인물에 대한 영상 또는 음성을 출력하게 된다.

한편, 최근 코딩 교육의 필요성이 대두됨에 따라 초등고 학생들의 코딩 교육용 프로그램들이 많이 개발되어 왔다. 특히, 코딩 프로그램들이 실제 제품에 적용될 수 있음을 보여주기 위해서 대부분의 코딩 프로그램들은 아두이노(Arduino)라는 훈련용 회로 보드와의 연동을 지원하고 있다. 이 아두이노는 컴퓨터, 스위치, 또는 각종 센서로부터 명령(입력 값)을 받아들여, 주어진 명령을 LED, 모터 등을 통해 수행(출력)하도록 하는 제어 장치를 말한다.

본 발명의 프로토타입에서는 가장 보편적으로 사용되는 아두이노 MEGA 보드 내지 아두이노 나노 보드가 활용 가능하다. 아두이노 MEGA 보드의 경우 많은 수의 핀을 지원함으로써 아두이노 나노 보드에 비해 많은 입출력 모듈을 제어할 수 있어 인지 훈련 시스템 전체를 제어하기 위해 사용될 수 있으며, 아두이노 나노 보드는 작은 크기의 스마트 블록을 고려하여 선정되었으며, 버튼과 LED 제어 등의 몇 가지 기능만을 제어하기 위해 사용될 수 있다.

도 3의 [B]에 예시된 실제 블록의 구현에 사용된 부품은 아두이노 나노, LED 전구 2개, nRF24L01, 기본 버튼, 1.5V 건전지 3개가 사용되었다. 스마트 블록은 각 부품들의 크기를 고려하여 가로세로 7cm X 7cm의 크기로 제작되었으며, 기존 레고 제품의 정육각형 기본 블록 8개가 합쳐진 크기로 제작되었다. 앞에서 언급하였듯이 스마트 블록의 크기를 작게 만들기 위하여, 아두이노 MEGA 보다 작은 아두이노 나노를 사용하였으며, 다중 통신이 가능한 nRF 모듈이 장착되었다. 스마트 블록의 아두이노 나노는 대부분 가계도 보드의 아두이노로부터 명령을 전달받아 이행하는 역할을 하게 된다.

예를 들어, 태블릿 PC를 통해 인지 훈련이 시작되면 스마트 블록(10)이 깜빡이고, 사용자가 스마트 블록(11)의 버튼을 누르면 태블릿 PC로부터 문제가 출제된다. 사용자는 태블릿 PC로부터 주어진 문제를 듣고, 스마트 블록(10)을 가계도 보드의 정확한 위치에 배치시키면 주어진 하나의 과제가 완료된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인지 훈련 장치를 구현한 프로토타입(prototype)을 예시한 도면이다.

도 4의 프로토타입에 사용된 무선 통신 모듈은 블루투스 모듈인 HC-06과 다채널 통신이 가능한 nRF24L01 모듈을 사용하였다. HC-06 모듈은 태블릿 PC와 가계도 보드에 설치되는 아두이노 MEGA 간의 통신에 사용되며, nRF24L01 모듈은 스마트 블록과 가계도 보드의 아두이노 MEGA 간의 통신에 사용되게 된다. 특히 nRF24L01 모듈은 가계도 보드와 각각의 스마트 블록에 설치되게 되며, 가계도 보드에 설치될 한 개의 nRF 모듈과 여러 개의 스마트 블록이 동시에 통신하기 위해서는 다중 통신이 가능한 nRF 모듈이 필수적이다.

도 4의 프로토타입에서는 주변 빛의 세기에 따라 저항 값을 변화시키는 센서인 조도 센서가 활용되었으며, 빛의 세기가 높을수록 저항의 값이 증가하며, 반대로 빛의 세기가 낮으면 저항이 낮아지는 CDS 계열의 조도센서가 채택되었다. 조도센서는 가계도 보드에 배치되며, 사용자가 스마트 블록으로 가계도 보드에 배치된 조도 센서를 가릴 경우 태블릿 PC로 신호를 전달해 준다. 이는 사용자가 옳은 위치에 스마트 블록을 배치하였는지에 대한 정답 유무를 태블릿 PC가 판별할 수 있도록 설계하였다.

도 4의 프로토타입에서는 2가지 형태의 LED가 사용되었다. 우선 가계도 보드에 배치되어 정답 유무 및 가족 간의 관계를 표현해 줄 목적으로 전선 형태의 LED를 사용하였다. 전선 형태의 LED는 추후 활용을 고려하여 빨강, 초록, 파랑색을 출력할 수 있는 RGB LED를 사용하였다. 전구 형태의 LED는 작은 크기의 스마트 블록에 배치되며, 스마트 블록에 깜빡임 효과를 주기 위해 선정되었다.

도 4를 참조하면, 가계도 보드는, 가계도 상에서 블록이 결합되도록 마련된 위치마다 전기 배선에 연결되어 배치된 조도 센서를 더 포함하였다. 따라서, 본 발명의 실시예들이 제안하는 인지 훈련 장치에서 처리부는, 조도 센서를 통해 사용자의 선택에 의한 블록의 결합을 감지하고, 감지된 블록의 위치가 제시 수단(태블릿 PC 내지 스마트폰 등)을 통해 출력된 인물과 일치하는지 여부 및 미리 설정된 가계도에 부합하는지 여부를 검사할 수 있다.

각 가족의 관계를 알려주는 연결선 위치에 전선 형태의 LED를 배치하여, 정답/오답 유무를 LED On/Off로 알려줄 수 있게 하였다. 예를 들어 할아버지-할머니의 연결이 완성되면 할아버지-할머니 위치 사이에 LED 불이 켜지게 되어 정답임을 알려주고, 반대의 경우 LED 불이 켜지지 않고 태블릿 PC에서 오답임을 음성으로 알려주게 된다. 사용된 전자 모듈의 양이 늘어남에 따라, 원활한 회로 연결을 위하여 브레드 보드를 가계도 보드 중앙에 위치시켜 전기 배선을 연결하였다. 각 가족 위치의 중앙에 조도 센서를 배치시켜, 사용자가 스마트 블록을 가계도 보드에 연결 시켰는지, 그리고 옳은 위치에 배치시켰는지의 유무를 태블릿 PC에 알려주게 된다.

도 5는 가족 구성원에 대응하는 블록과 가계도 보드와의 상호 작용을 설명하기 위한 흐름도로서, 가족 구성원과 1:1로 맵핑된 블록의 동작을 보여준다.

먼저, S510 단계에서는 가계도 보드를 통해 블록 식별자가 전송된다. 패킷의 구조는 주소와 블록 식별자(번호)로 구성될 수 있다. S520 단계에서 블록 내에 구비된 NRF2401 모듈을 통해 수신된 무선 데이터를 처리하고, S530 단계에서 수신된 여부를 판단한다. 정상적으로 패킷이 수신되었다면, S540 단계에서 해당 블록에 구비된 LED를 점등하여 사용자로 하여금 블록을 조작(클릭)할 것을 요구/유도한다. S550 단계에서 사용자가 블록의 버튼을 조작하면, S560 단계에서 해당 버튼을 확인하여 블록 식별자를 NRF2401 모듈에 전달한다.

도 6은 가계도 보드가 어플리케이션 및 가족 구성원에 대응하는 블록과 통신하는 과정을 예시한 흐름도로서, 가계도 보드는 어플리케이션과는 블루투스 통신을 수행(S610)하고, 블록과는 NRF 통신을 수행(S630)한다. S620 단계에서는 어플리케이션의 제어에 따라 제시 수단을 통해 컨텐츠를 표시하고, S640 단계에서는 조도 센서를 통해 블록의 결합 여부를 인식함으로써 적절한 결합 여부에 따라 S650 단계를 통해 LED를 점등할 수 있다.

도 7은 스마트폰을 통해 구동되는 어플리케이션의 처리 과정을 예시한 흐름도로서, 사용자에게 인지 재활 컨텐츠를 제공하여 재활 진행을 유도한다.

S710 단계에서 컨텐츠가 표시되면, 사용자는 컨텐츠의 인물을 인지하고, 그에 대응하는 블록을 선택하여 가계도 보드 상의 특정 위치에 결합시킨다. 이때, S720 단계에서는 NRF 통신을 통해 블록 식별자를 전송하고 이를 수신한 인지 훈련 장치의 처리부는 정답 여부에 따라 LED를 점등한다. 또한, 처리부는 S730 단계를 통해 사용자에 의한 블록 선택이 오답인 경우 S740 단계로 진행하여 해당 인물에 대한 다른 영상 또는 음성을 제시 수단을 통해 출력함으로써 문제의 재해결을 유도할 수 있다. 또한, 이상과 흐름에 따라 처리부는 사용자로 하여금 가계도 보드 상의 모든 위치에 가족 구성원에 대응하는 블록 모두가 결합시키도록 유도할 수 있다.

상기된 본 발명의 실시예들에 따르면, 블록 장난감을 활용한 촉각 자극 및 운동 요법과 가족의 추억을 이용한 감정 자극 요법, 그리고 추억을 회상하여 문제를 해결하게 하는 기억력 훈련 요법 등, 인지 장애 환자에게 유용하다고 알려진 적어도 세 가지 요법을 동시에 수행함으로써 뇌의 다양한 부분을 자극하며, 가족이라는 친밀성과 추억 회상, 환자가 가장 잘 아는 분야에 기반하여 훈련 집중도를 향상시킴으로써 효과적인 인지 훈련을 가능하게 한다.

한편, 본 발명의 실시예들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.

이상에서 본 발명에 대하여 그 다양한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명에 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 블록
11: 입력 버튼 13: (블록의) 통신 수단
20: 가계도 보드
21: (가계도 보드의) 통신 수단 23: 처리부
25: 가계도 데이터베이스 27: 조도 센서
30: 제시 수단

Claims (10)

1. 가족 구성원 각각에 대응하도록 설정된 복수 개의 블록(block);
   상기 가족 구성원의 가계도에 따라 전기 배선이 구비되어 상기 블록이 가계도 상의 특정 위치에 결합될 수 있도록 형성된 가계도 보드(board);
   상기 가족 구성원에 대한 영상 또는 음성을 출력하되, 출력된 인물을 인지한 사용자로 하여금 상기 복수 개의 블록 중 대응하는 블록 하나를 선택하여 인지 장애에 관한 운동요법에 따라 상기 가계도 보드 상에 결합시키도록 유도하는 제시 수단; 및
   가족 구성원, 상기 가족 구성원에 대응하는 블록 식별자, 가계도 보드 상의 블록의 위치 및 상기 가족 구성원에 대한 영상 또는 음성을 서로 매칭(matching)하여 미리 저장하되, 상기 사용자의 과거 경험 또는 추억에 관한 가장 오래된 기억인 가족에 관한 자료들 중에서 인지 장애에 관한 감성자극요법 및 기억력훈련요법에 따라 선택된 영상 또는 음성을 미리 저장하고, 상기 사용자에 의해 상기 가계도 보드 상에 결합된 블록이 미리 설정된 가계도에 따른 정확한 선택인지 여부를 판단하는 처리부를 포함하는 인지 훈련 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 블록은,
   사용자의 촉각 운동에 의한 조작을 감지하는 입력 버튼; 및
   입력 버튼을 통해 사용자의 조작이 감지된 경우 자신의 블록 식별자를 상기 처리부에 전송하는 통신 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 인지 훈련 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 처리부는,
   상기 가족 구성원 중 상기 블록으로부터 수신된 상기 블록 식별자에 대응하는 인물을 특정하고, 특정된 인물에 대한 영상 또는 음성을 출력하는 것을 특징으로 하는 인지 훈련 장치.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 처리부는,
   상기 사용자에 의해 상기 가계도 보드 상에 결합된 블록의 블록 식별자와 상기 가계도 보드 상에서 상기 블록이 결합된 위치에 대한 정보에 기초하여 상기 미리 설정된 가계도에 따른 대응 관계가 일치하였는지 여부를 검사하는 것을 특징으로 하는 인지 훈련 장치.
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 가계도 보드는,
   상기 가계도 상에서 블록이 결합되도록 마련된 위치마다 상기 전기 배선에 연결되어 배치된 조도 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 인지 훈련 장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 처리부는,
   상기 조도 센서를 통해 상기 사용자의 선택에 의한 블록의 결합을 감지하고,
   감지된 블록의 위치가 상기 제시 수단을 통해 출력된 인물과 일치하는지 여부 및 미리 설정된 가계도에 부합하는지 여부를 검사하는 것을 특징으로 하는 인지 훈련 장치.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 처리부는,
   상기 사용자로 하여금 상기 가계도 보드 상의 모든 위치에 가족 구성원에 대응하는 블록 모두가 결합시키도록 유도하는 것을 특징으로 하는 인지 훈련 장치.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리부는,
    상기 사용자에 의한 블록 선택이 오답인 경우, 해당 인물에 대한 다른 영상 또는 음성을 상기 제시 수단을 통해 출력함으로써 문제의 재해결을 유도하는 것을 특징으로 하는 인지 훈련 장치.

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