KR102350320B1 - 전기 자극기를 이용한 개인 맞춤형 헬스 케어 시스템 및 그 방법 - Google Patents

전기 자극기를 이용한 개인 맞춤형 헬스 케어 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

실시예에 의한 전기 자극기를 이용한 개인 맞춤형 헬스 케어 시스템 및 그 방법이 개시된다. 상기 헬스 케어 시스템은 튜터링 프로그램을 실행하여 사용자의 자세 정보를 획득하고, 상기 획득된 사용자의 자세 정보를 이용하여 운동 프로그램과 음악을 선별하고, 상기 선별된 운동 프로그램을 실행하고 상기 음악을 재생하면서 상기 음악의 BPM 데이터를 추출하고, 상기 추출된 BPM 데이터를 미리 정해진 보정 파라미터를 이용하여 보정하는 사용자 단말; 및 상기 보정된 보정 파라미터에 동기화된 PWM 신호를 생성하고 상기 생성된 PWM 신호를 전극 패드에 인가하여 신체에 자극을 가하는 전기 자극기를 포함하고, 상기 사용자 단말은 상기 실행된 운동 프로그램에 따라 운동하는 사용자의 운동 정보를 획득하고, 상기 획득된 운동 정보를 분석하여 교정이나 지도가 필요한 부분에 대한 정보를 포함하는 코칭 정보를 생성하여 상기 생성된 코칭 정보를 출력한다.

Description

전기 자극기를 이용한 개인 맞춤형 헬스 케어 시스템 및 그 방법{CUSTOMIZED HEALTH CARE SYSTEM USING ELECTRIC STIMULATION DEVICE AND METHOD THEREOF}
실시예는 전기 자극기를 이용한 개인 맞춤형 헬스 케어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 건강에 대한 관심이 날로 증대되고 있으며, 그에 따라 건강 증진을 위한 각종 기기들이 다양하게 개발되어 보급되고 있다. 일례로 전기 자극 장치의 일종인 저주파 치료기는 저주파 발생장치에서 발생한 저주파 전류를 이용하여 인체 국소 부위를 자극하는 것으로, 비만이나 통증 등의 치료에 효과적인 것으로 알려져 있다.
일반적으로 피부를 통해 인체에 미약한 저주파 전기를 통하게 할 경우 근육을 운동시켜 기초대사량을 높일 수 있고, 지방 세포를 직접 자극하여 세포 수를 감소시키는 동시에 크기를 줄일 수 있다.
또한, 혈액 순환을 촉진하고 체내 온도를 상승시켜 에너지 소모량을 늘릴 수 있고, 피부를 자극하여 피부와 대장을 직접 운동시키고 장 운동을 활발하게 해주는 등 숙변 제거와 변비 치료에 효과적이다. 그 밖에 저주파는 인체에 흐르는 전류와 유사하여 인체를 쉽게 투과할 수 있으므로 신경과 근육을 자극하기에 적합하고, 근육을 자극하여 활동량과 혈액의 움직임을 증가시켜 근육 마비, 통증, 피로 등의 증상을 완화시킨다.
전기 자극 장치 중에 전기적 근육 자극(EMS, Electrical Muscle Stimulation)을 통해 근육을 운동시키는 EMS 기기가 시판되고 있고, 이를 이용한 EMS 운동법이 각광받고 있다. EMS 운동법은 저주파 또는 중주파 전기를 이용하여 근육을 자극함으로써 운동 효과를 극대화하는 마이크로 트레이닝으로도 불리는 운동법으로, 체내에서 가해지는 전기 자극으로 근육이 수축하는 현상을 응용하여 운동 시 신체 곳곳에 약한 전기 자극을 가함으로써 운동 효과를 높이는 운동법이다.
이러한 EMS 운동법에서는 저주파가 발생하는 단말을 사용자 신체에 직접 붙이거나, 단말이 설치된 의복 또는 밴드 등을 착용하여 단말을 신체에 간접적으로 밀착시킴으로써 단말을 통해 신체에 저주파 또는 중주파 전류를 인가한다.
다양한 형태의 EMS 기기나 장비들이 개발되어 사용되고 있지만 대부분의 EMS 기기나 장비들은 전기적 근육 자극의 단순 기능만 제공하고 있어, 헬스 케어와 관련하여 새롭고 보다 다양한 기능 및 효과를 제공할 수 있는 시스템 개발이 요구되고 있다.
실시예는, 전기 자극기를 이용한 개인 맞춤형 헬스 케어 시스템 및 그 방법을 제공할 수 있다.
실시예에 따른 헬스 케어 시스템은 튜터링 프로그램을 실행하여 사용자의 자세 정보를 획득하고, 상기 획득된 사용자의 자세 정보를 이용하여 운동 프로그램과 음악을 선별하고, 상기 선별된 운동 프로그램을 실행하고 상기 음악을 재생하면서 상기 음악의 BPM 데이터를 추출하고, 상기 추출된 BPM 데이터를 미리 정해진 보정 파라미터를 이용하여 보정하는 사용자 단말; 및 상기 보정된 보정 파라미터에 동기화된 PWM 신호를 생성하고 상기 생성된 PWM 신호를 전극 패드에 인가하여 상기 전극 패드가 부착된 신체에 자극을 가하는 전기 자극기를 포함하고, 상기 사용자 단말은 상기 실행된 운동 프로그램에 따라 운동하는 사용자의 운동 정보를 획득하고, 상기 획득된 운동 정보를 분석하여 교정이나 지도가 필요한 부분에 대한 정보를 포함하는 코칭 정보를 생성하여 상기 생성된 코칭 정보를 출력할 수 있다.
상기 사용자 단말은 상기 획득된 사용자의 자세 정보와 개인 정보를 분석하여 사용자의 신체 능력지수를 진단하고, 상기 사용자의 신체 능력지수를 이용하여 운동 프로그램과 음악을 선별할 수 있다.
상기 운동 프로그램의 전체 운동 구간은 준비 구간, 운동 구간, 마무리 구간으로 구분되고, 상기 사용자 단말은 상기 추출된 BPM 데이터가 A이고, 상기 보정 파라미터가 {p1, p2, p3}로 설정된 경우, 상기 준비 구간에서 상기 BPM 데이터를 (A×p1)로 보정하고, 상기 운동 구간에서 상기 BPM 데이터를 (A×p2)로 보정하고 상기 마무리 구간에서 상기 BPM 데이터를 (A×p3)으로 보정할 수 있다.
상기 전극 패드가 제1 전극 패드(pad1), 제2 전극 패드(pad2), 제3 전극 패드(pad3)를 포함하고, 상기 사용자 단말은 상기 추출된 BPM 데이터가 A이고, 상기 보정 파라미터가 {pad2=변경, p1, p2, p3}로 설정된 경우, 상기 제2 전극 패드에 인가되는 BPM 데이터를 (A×p1), (A×p2), (A×p3)의 순서에 따라 반복 보정할 수 있다.
상기 사용자 단말은 상기 제2 전극 패드가 부착된 신체 부위의 동작이 미리 정해진 횟수 이상으로 코칭 정보가 생성되는 경우 상기 BPM 데이터의 보정을 결정할 수 있다.
상기 전극 패드가 제1 전극 패드(pad1), 제2 전극 패드(pad2), 제3 전극 패드(pad3)를 포함하고, 상기 사용자 단말은 상기 추출된 BPM 데이터가 A이고, 상기 보정 파라미터가 {p1, p2, p3}로 설정된 경우, 상기 제1 전극 패드에 인가되는 BPM 데이터를 (A×p1)으로 보정하고, 상기 제2 전극 패드에 인가되는 BPM 데이터를 (A×p2)로 보정하고, 상기 제3 전극 패드에 인가되는 BPM 데이터를 (A×p3)으로 보정할 수 있다.
실시예에 따른 헬스 케어 방법은 사용자 단말이 튜터링 프로그램을 실행하여 사용자의 자세 정보를 획득하고, 상기 획득된 사용자의 자세 정보를 이용하여 운동 프로그램과 음악을 선별하는 단계; 상기 사용자 단말이 상기 선별된 운동 프로그램을 실행하고 상기 음악을 재생하면서 상기 음악의 BPM 데이터를 추출하고, 상기 추출된 BPM 데이터를 미리 정해진 보정 파라미터를 이용하여 보정하는 단계; 전기 자극기가 상기 보정된 보정 파라미터에 동기화된 PWM 신호를 생성하고 상기 생성된 PWM 신호를 전극 패드에 인가하여 상기 전극 패드가 부착된 신체에 자극을 가하는 단계; 및 상기 사용자 단말이 상기 실행된 운동 프로그램에 따라 운동하는 사용자의 운동 정보를 획득하고, 상기 획득된 운동 정보를 분석하여 교정이나 지도가 필요한 부분에 대한 정보를 포함하는 코칭 정보를 생성하여 상기 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 선별하는 단계에서는 상기 획득된 사용자의 자세 정보와 개인 정보를 분석하여 사용자의 신체 능력지수를 진단하고, 상기 사용자의 신체 능력지수를 이용하여 운동 프로그램과 음악을 선별할 수 있다.
상기 보정하는 단계에서는 상기 운동 프로그램의 전체 운동 구간은 준비 구간, 운동 구간, 마무리 구간으로 구분되고, 상기 사용자 단말은 상기 추출된 BPM 데이터가 A이고, 상기 보정 파라미터가 {p1, p2, p3}로 설정된 경우, 상기 준비 구간에서 상기 BPM 데이터를 (A×p1)로 보정하고, 상기 운동 구간에서 상기 BPM 데이터를 (A×p2)로 보정하고 상기 마무리 구간에서 상기 BPM 데이터를 (A×p3)으로 보정할 수 있다.
상기 보정하는 단계에서는 상기 전극 패드가 제1 전극 패드(pad1), 제2 전극 패드(pad2), 제3 전극 패드(pad3)를 포함하고, 상기 사용자 단말은 상기 추출된 BPM 데이터가 A이고, 상기 보정 파라미터가 {pad2=변경, p1, p2, p3}로 설정된 경우, 상기 제2 전극 패드에 인가되는 BPM 데이터를 (A×p1), (A×p2), (A×p3)의 순서에 따라 반복 보정할 수 있다.
상기 보정하는 단계에서는 상기 제2 전극 패드가 부착된 신체 부위의 동작이 미리 정해진 횟수 이상으로 코칭 정보가 생성되는 경우 상기 BPM 데이터의 보정을 결정할 수 있다.
상기 보정하는 단계에서는 상기 전극 패드가 제1 전극 패드(pad1), 제2 전극 패드(pad2), 제3 전극 패드(pad3)를 포함하고, 상기 사용자 단말은 상기 추출된 BPM 데이터가 A이고, 상기 보정 파라미터가 {p1, p2, p3}로 설정된 경우, 상기 제1 전극 패드에 인가되는 BPM 데이터를 (A×p1)으로 보정하고, 상기 제2 전극 패드에 인가되는 BPM 데이터를 (A×p2)로 보정하고, 상기 제3 전극 패드에 인가되는 BPM 데이터를 (A×p3)으로 보정할 수 있다.
실시예에 따르면, 사용자의 자세 정보에 따라 운동 프로그램과 음악을 선별하고 선별된 운동 프로그램을 실행하고 음악을 재생하면서 선별된 음악의 BPM 데이터에 전기 자극 장치의 PWM 신호를 동기화하도록 함으로써, 개인 맞춤형 헬스 케어 서비스를 제공할 수 있다.
실시예에 따르면, 전기 자극과 함께 음악이 제공되기 때문에 심리적 안정감을 줄 수 있고, 이로 인해 치료나 운동의 효과를 극대화할 수 있다.
실시예에 따르면, 사용자의 자세 정보에 따라 운동 프로그램을 추천하여 추천된 운동 프로그램에 따라 운동하는 사용자의 운동 방법 및 자세 교정이 가능할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 개인 맞춤형 헬스 케어 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 전기 자극기의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 사용자 단말의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 개인 맞춤형 헬스 케어 방법을 나타내는 도면이다.
도 5는 튜터링 프로그램이 실행되는 경우의 화면을 보여주는 도면이다.
도 6은 운동 프로그램이 실행되는 경우의 화면을 보여주는 도면이다.
도 7은 도 4에 도시된 BPM 데이터를 생성하는 제1 상세 과정을 나타내는 도면이다.
도 8은 도 4에 도시된 BPM 데이터를 생성하는 제2 상세 과정을 나타내는 도면이다.
도 9는 도 4에 도시된 BPM 데이터를 제공하는 제3 상세 과정을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’ 되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 “상(위) 또는 하(아래)”에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
실시예에서는, 사용자의 자세 정보를 분석하여 분석한 결과에 따라 운동 프로그램과 음악을 선별하고, 선별된 운동 프로그램을 실행하고 음악을 재생하면서 선별된 음악의 BPM(Beats Per Minute) 데이터를 추출하여 추출된 BPM 데이터에 전기 자극 장치의 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 동기화하도록 한, 새로운 방안을 제안한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 개인 맞춤형 헬스 케어 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 개인 맞춤형 헬스 케어 시스템은 전기 자극기(100), 사용자 단말(200), 서비스 서버(300), 데이터베이스(DB, Database)(400)를 포함할 수 있다.
전기 자극기(100)는 사용자의 신체에 부착되고, 전기적 자극을 인가할 수 있다. 전기 자극기(100)는 전극 패드를 포함하고, 미리 정해진 주기의 PWM 신호를 전기 패드에 인가하여 전기 패드가 부착된 근섬유 조직을 전기적으로 자극할 수 있다.
사용자 단말(200)은 헬스 케어 서비스를 제공하기 위한 어플리케이션을 실행하고 실행된 어플리케이션을 통해 재활이나 운동하고자 하는 사용자의 현재 자세 상태를 확인하기 위한 튜터링 프로그램을 실행하여 실행된 튜터링 프로그램을 통해 사용자의 자세 이미지를 획득하고 획득된 자세 이미지로부터 자세 정보를 획득할 수 있다.
예컨대, 사용자 단말(200)은 튜터링 프로그램이 실행되면 화면 상에 전문가의 자세 이미지가 디스플레이 되고, 전문자의 자세 이미지를 보고 사용자가 자세를 취하면 사용자의 자세 이미지를 획득하여 디스플레이할 수 있다.
사용자 단말(200)은 획득된 사용자의 자세 정보를 분석하여 그 분석한 결과에 따라 사용자에게 적합한 운동 프로그램과 음악을 선별하여 추천할 수 있다.
사용자 단말(200)은 선별된 음악의 음향 신호로부터 BPM 데이터를 추출하고, 운동 프로그램이 실행되면 이와 함께 BPM 데이터를 전기 자극기(100)에 제공할 수 있다.
이러한 사용자 단말(200)은 디스플레이와 카메라가 구비된 디지털 디바이스이거나 별개의 카메라와 연동 가능하고 디스플레이가 구비된 디지털 디바이스일 수 있는데, 예컨대, 스마트폰, 태블릿 PC(Personal Computer), 데스크탑 PC, VR(Virtual Reality) 기기, AR(Augmented Reality) 기기 등을 포함할 수 있다.
서비스 서버(300)는 적어도 하나의 사용자 단말(200)과 연동하고, 헬스 케어 서비스에 가입된 사용자 단말(200)에 튜터링 프로그램, 운동 프로그램, 음악 정보를 제공하고, 사용자 단말(200)로부터 사용자의 자세 정보, 운동 정보, 운동 결과 보고서를 제공받을 수 있다.
서비스 서버(300)는 헬스 케어 시스템을 이용하고 하는 사용자를 가입하고, 가입된 사용자의 개인 정보 예컨대, ID, 성별, 나이, 신장, 몸무게, 질병 등을 관리할 수 있다.
데이터베이스(400)는 헬스 케어 서비스에 관련된 정보 즉, 튜터링 프로그램, 운동 프로그램, 음악 정보, 사용자의 자세 정보, 운동 정보, 운동 결과 보고서뿐 아니라 개인 정보를 저장할 수 있다. 데이터베이스(400)는 물리적으로 결합된 하나의 장치로 구현될 수 있지만 반드시 이에 한정되지 않고 물리적으로 분리된 다수의 장치로 구현될 수 있다. 예컨대, 헬스 케어 서비스에 관련된 정보를 저장하는 제1 데이터베이스와 개인 정보를 저장하는 제2 데이터베이스로 구현될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 전기 자극기의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전기 자극기(100)는 통신부(110), 제어부(120), 전극 패드(electrode pad)(130)를 포함할 수 있다. 이러한 전기 자극기(100)는 예컨대, EMS(Electrical Muscle Stimulator) 기기를 포함할 수 있다.
통신부(110)는 사용자 단말(200)과 유선 또는 무선 연동하여 각종 데이터를 송수신할 수 있다. 예컨대, 통신부(110)는 사용자 단말(200)로부터 BPM 데이터를 수신할 수 있다.
제어부(120)는 수신된 BPM 데이터를 이용하여 PWM 신호를 생성할 수 있다. 즉, 제어부(120)는 수신된 BPM 데이터에 상응하는 주기를 갖는 PWM 신호를 생성할 수 있다.
BPM 데이터는 특정 수치이거나 특정 범위를 나타낼 수 있다. 예컨대, BPM 데이터는 제1 BPM 데이터, 제2 BPM 데이터, 제3 BPM 데이터를 포함하고, 제1 BMP 데이터는 80bpm 이하, 제2 BPM 데이터는 80 ~ 120bpm, 제3 BPM 데이터는 120bpm 이상을 나타낼 수 있다. 따라서 이러한 BPM 데이터의 수치가 높을수록 PWM 신호의 주기가 짧아지기 때문에 동일 시간에 신체에 인가되는 전기적 자극의 수는 많아질 수 있다.
제어부(120)는 소정의 주기를 갖는 PWM 신호를 전극 패드(130)에 인가할 수 있다.
전극 패드(130)는 사용자의 신체에 부착되어, PWM 신호에 따라 근육을 자극할 수 있다. 전극 패드(130)는 신체의 굴곡에도 불구하고 신체와의 밀접도를 높일 수 있는 재질로 형성될 수 있다. 예컨대, 전극 패드(130)는 실리콘 고무나 합성 수지 시트로 형성된 몸체에 탄소 소재 등의 도전성 물질이 코팅되어 형성될 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 사용자 단말의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 사용자 단말(200)은 통신부(210), 입력부(220), 오디오 출력부(230), 제어부(240), 촬영부(250), 표시부(260), 저장부(270)를 포함할 수 있다.
통신부(210)는 사용자 단말(200), 서비스 서버(300)와 유선 또는 무선 연동하여 각종 데이터를 송수신할 수 있다. 통신부(210)는 제1 통신부(211)와 제2 통신부(212)를 포함할 수 있다. 제1 통신부(211)는 사용자 단말(200)과 WiFi, 블루투스 등과 같은 근거리 무선 통신으로 연동하고, 제2 통신부(212)는 서비스 서버(300)와 RF 통신 등과 같은 원거리 무선 통신이나 유선 통신으로 연동할 수 있다.
입력부(220)는 사용자에 의한 메뉴 또는 키 조작에 따른 정보를 입력 받을 수 있다.
오디오 출력부(230)는 안내 음성이나 음악과 같은 오디오 신호를 출력할 수 있다.
제어부(240)는 헬스 케어 서비스를 제공하기 위한 어플리케이션을 실행하고 실행된 어플리케이션을 통해 튜터링 프로그램이 실행되면 화면 상에 적어도 하나의 전문가의 자세 이미지가 순차적으로 디스플레이 되고, 전문자의 자세 이미지를 보고 사용자가 자세를 취하면 사용자의 자세 이미지를 획득하여 디스플레이할 수 있다.
제어부(240)는 전문가의 자세 이미지와 사용자의 자세 이미지를 매칭시켜 매칭 정도를 추정하고 그 추정된 매칭 정도를 피드백 정보로 제공할 수 있다. 예컨대, 제어부(240)는 기계 학습 모델 또는 기계 학습 알고리즘을 이용하여 사용자의 자세 이미지를 분석하여 그 분석한 결과로 스켈레톤 정보(skeleton information)을 추출하고 추출된 스켈레톤 정보를 이용하여 매칭 정도를 추정할 수 있다.
여기서 기계 학습 모델(machine learning model)은 인공 신경망, CNN(Convolutional Neural Networks), RNN(Recurrent Neural Networks) 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기계 학습 모델이 CNN인 경우, 제어부(240)는 CNN 기반의 특징점 추출 및 유사도 기반(Part Affinity Fields)의 연속 트래킹(tracking) 시스템을 통해 실시간으로 2D 영상의 각 스켈레톤 정보를 추출할 수 있다. 여기서 특징점은 신체의 일부로서, 예컨대, 관절 부위를 포함할 수 있다.
제어부(240)는 적어도 하나의 사용자의 자세 이미지로부터 각각 추출한 스켈레톤 정보, 매칭 정도를 사용자의 자세 정보로 획득하고, 획득된 사용자의 자세 정보 및 개인 정보를 분석하여 사용자에게 적합한 운동 프로그램과 음악을 선별할 수 있다. 여기서 개인 정보는 헬스 케어 서비스를 이용하기 위해 미리 등록된 사용자 정보로서, 예컨대, 성별, 나이, 신장, 몸무게, 질병 등을 포함할 수 있다.
제어부(240)는 선별된 음악으로부터 BPM 데이터를 추출하고, 운동 프로그램이 실행되면 이와 함께 BPM 데이터를 전기 자극기(100)에 제공할 수 있다. 이때, BPM 데이터는 공지된 다양한 BPM 측정 프로그램을 이용하여 추출될 수 있다.
이때, BPM 데이터는 모든 전기 자극기(100)에 동일하게 적용될 수 있지만, 반드시 이에 한정되지 않고 사용자의 자세 정보, 개인 정보 등에 따라 서로 다르게 적용될 수 있다.
전기 자극기(100)가 팔에 착용된 제1 전기 자극기, 허리에 착용된 제2 전기 자극기, 다리에 착용된 제3 전기 자극기를 포함하고, BPM 데이터가 100bpm이라고 가정한다.
그 일예로, 제어부(240)는 사용자의 자세 정보, 개인 정보 고려없이 제1 전기 자극기, 제2 전기 자극기, 제3 전기 자극기에 모두 100bpm의 BPM 데이터를 제공할 수 있다.
다른 예로, 제어부(240)는 허리 디스크로 정상적인 허리 운동에 제약이 있는 사용자의 자세 정보, 개인 정보 고려하여 제1 전기 자극기, 제3 전기 자극기에는 100bpm의 BPM 데이터를 제공하고, 제2 전기 자극기에는 80bpm의 BPM 데이터를 제공할 수 있다.
촬영부(250)는 튜터링 프로그램이나 운동 프로그램이 실행되는 경우 전문가의 자세를 보면서 사용자가 자세를 취하면 사용자의 자세 이미지를 획득할 수 있다.
표시부(260)는 튜터링 프로그램이나 운동 프로그램이 실행되는 경우 실행된 튜터링 프로그램이나 운동 프로그램과 관련된 정보를 화면 상에 표시할 수 있다.
저장부(270)는 튜터링 프로그램, 운동 프로그램, 사용자의 자세 이미지와 자세 정보, 음악, 전기 자극기별 BPM 데이터, 개인 정보 등을 저장하고 갱신할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 개인 맞춤형 헬스 케어 방법을 나타내는 도면이고, 도 5는 튜터링 프로그램이 실행되는 경우의 화면을 보여주는 도면이고, 도 6은 운동 프로그램이 실행되는 경우의 화면을 보여주는 도면이다.
도 4를 참조하면, 실시예에 따른 사용자 단말은 사용자의 메뉴 또는 키 조작에 따라 헬스 케어 서비스를 제공하기 위한 어플리케이션을 실행하고 실행된 어플리케이션을 통해 튜터링 프로그램을 실행하는 경우(S401), 전문가의 자세 이미지가 디스플레이될 수 있다.
다음으로, 사용자 단말은 전문자의 자세 이미지를 보고 사용자가 자세를 취하면 사용자의 자세 이미지를 획득하고, 획득된 사용자의 자세 이미지로부터 자세 정보를 획득할 수 있다(S402).
도 5를 참조하면, 사용자 단말은 사용자의 자세 이미지(520)로부터 스켈레톤 정보를 추출하여 추출된 스켈레톤 정보를 이용하여 전문가 자세 이미지(510)와의 매칭 정도를 추정하여 스켈레톤 정보와 매칭 정보를 포함하는 사용자의 자세 정보로 획득할 수 있다.
다음으로, 사용자 단말은 획득된 사용자의 자세 정보 및 개인 정보를 분석하여(S403) 사용자의 신체 능력지수를 진단할 수 있다(S404). 여기서 신체 능력지수는 사용자의 신체 능력의 정도를 나타내는 지수로, 예컨대, 상, 중, 하로 나타낼 수 있다.
다음으로, 사용자 단말은 진단한 사용자의 신체 능력지수를 이용하여 사용자에게 적합한 운동 프로그램과 음악을 선별할 수 있다(S405). 이때, 사용자 단말은 신체 능력지수에 따라 운동 프로그램과 음악이 매칭된 매칭 테이블을 이용하여 사용자에게 적합한 운동 프로그램과 음악을 선별할 수 있다.
이때, 음악은 재생하고자 하는 음원 파일과 BPM 데이터를 포함할 수 있다.
다음으로, 사용자 단말은 사용자의 메뉴 또는 키 조작에 따라 운동 프로그램이 실행되면서 음악이 재생되는 경우(S406), 전문가의 운동 이미지가 디스플레이될 수 있다.
다음으로, 사용자 단말은 전문자의 운동 이미지를 보고 사용자가 동작을 취하면 사용자의 운동 이미지를 획득하고, 획득된 사용자의 운동 이미지로부터 사용자의 운동 정보를 획득할 수 있다(S407).
도 6을 참조하면, 사용자 단말은 사용자의 운동 이미지(530)로부터 스켈레톤 정보를 추출하여 추출된 스켈레톤 정보를 이용하여 전문가 동작과의 매칭 정도를 추정하여 스켈레톤 정보와 매칭 정보를 포함하는 사용자의 운동 정보로 획득할 수 있다.
다음으로, 사용자 단말은 획득한 사용자의 운동 정보를 분석하여 교정이나 지도가 필요한 부분에 대한 코칭 정보 예컨대, 음성, 텍스트를 포함하는 정보를 생성하고, 생성된 코칭 정보를 출력, 즉, 음성을 재생하고 텍스트를 화면 상에 표시할 수 있다(S408).
또한, 사용자 단말은 음악이 재생될 때, 음악에 포함된 BPM 데이터를 추출하여 추출된 BPM 데이터를 전기 자극기에 제공할 수 있다(S409).
다음으로, 전기 자극기는 BPM 데이터를 이용하여 PWM 신호를 생성할 수 있다(S410). 예컨대, 전기 자극기는 BPM 데이터에 동기화된 주기를 갖는 PWM 신호를 생성할 수 있다.
다음으로, 전기 자극기는 동기화된 PWM 신호를 이용하여 신체에 자극을 인가할 수 있다(S411). 즉, 전기 자극기는 동기화된 PWM 신호를 전극 패드에 인가하여 전극 패드를 통해 신체에 자극을 인가할 수 있다.
다음으로, 사용자 단말은 운동 프로그램이 종료되는 경우, 사용자의 운동 결과에 대한 정보를 포함하는 운동 결과 보고서를 생성하여(S412) 화면 상에 표시할 수 있다(S413). 여기서, 운동 결과 보고서는 수행 날짜, 개선 정도 등에 정보를 포함할 수 있다.
일반적으로 운동에 도움이 되는 음악은 120~140bpm의 곡인데, 준비 운동을 할 때는 100bpm 내외, 마무리 운동을 할 때는 심장 박동과 비슷한 70bpm 내외인 것이 바람직하기 때문에 본 발명에서는 이러한 음악 효과를 적용하여 구현하고자 한다.
도 7은 도 4에 도시된 BPM 데이터를 제공하는 제1 상세 과정을 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 실시예에 따른 사용자 단말은 음악 정보에 포함된 BPM 데이터를 추출하고(S701), 추출된 BPM 데이터를 보정하기 위한 보정 파라미터가 존재하는지를 확인할 수 있다(S702). 여기서, BPM 데이터는 A=120bpm인 경우를 가정하여 설명한다.
이때, 보정 파라미터는 구간에 따라 변경되는 비율일 수 있다. 예컨대, 보정 파라미터가 {p1=0.8, p2=1.0, p3=0.6}으로 설정된 경우, 0.8, 1.0, 0.6은 전체 운동 구간에서 준비 구간, 운동 구간, 마무리 구간에 적용할 BPM 데이터에 대한 비율이다. 여기서 각 구간은 전체 운동 구간에서 미리 정해진 시간으로 구분될 수 있다.
다음으로, 사용자 단말은 제1 구간인 경우(S703) 보정 파라미터의 제1값에 따라 BPM 데이터를 보정하여 제1 BPM 데이터(A×p1=96bpm)를 생성하고, 생성된 제1 BPM 데이터를 전기 자극기에 제공할 수 있다(S704).
다음으로, 사용자 단말은 제2 구간인 경우(S705) 보정 파라미터의 제2값에 따라 BPM 데이터를 보정하여 제2 BPM 데이터(A×p2=120bpm)를 생성하고 생성된 제2 BPM 데이터를 전기 자극기에 제공할 수 있다(S706).
다음으로, 사용자 단말은 제3 구간인 경우(S705) 보정 파라미터의 제3값에 따라 BPM 데이터를 보정하여 제3 BPM 데이터(A×p3=72bpm)를 생성하고 생성된 제3 BPM 데이터를 전기 자극기에 제공할 수 있다(S707).
반면, 사용자 단말은 보정 파라미터가 존재하지 않는 경우, 전체 운동 구간에서 BPM 데이터의 보정없이 추출된 BPM 데이터를 전기 자극기에 제공할 수 있다(S708).
이상의 과정은 운동 프로그램에서 제공하는 영상 프레임마다 반복 수행될 수 있다.
또한, BPM 데이터는 음악에 따라 정해진 값이기 때문에 음악이 재생되는 동안에는 동일한 BPM 데이터에 동기화된 PWM 신호가 인가되는데, 본 실시예에서는 자세 교정이 필요한 부분에는 그렇지 않은 부분과 차별화된 PWM 신호를 인가하고자 한다.
도 8은 도 4에 도시된 BPM 데이터를 제공하는 제2 상세 과정을 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 실시예에 따른 사용자 단말은 음악 정보에 포함된 BPM 데이터를 추출하고(S801), 추출된 BPM 데이터를 보정하기 위한 보정 파라미터가 존재하는지를 확인할 수 있다(S802). 여기서, BPM 데이터는 A=120bpm인 경우를 가정하여 설명한다.
이때, 보정 파라미터는 모드와 변경되는 값일 수 있다. 예컨대, 보정 파라미터가 {Pad_n=변경, p1=-10, p2=+0, p3=+10}으로 설정된 경우, 모드는 변경 모드이고, 변경 모드의 전기 자극기의 BPM 데이터는 110bpm, 120bpm, 130bpm의 순서로 순차적으로 반복 변경되는 데이터를 나타낼 수 있다. 즉, 변경 모드에서 BPM 데이터는 110, 120, 130, 110, 120, 130, ??의 순서로 반복 변경된다.
반면, 변경 모드를 제외한 나머지 전기 가극기의 BPM 데이터는 120bpm으로 고정될 수 있다.
다음으로, 사용자 단말은 변경 모드인 전기 자극기를 확인하고(S803), 보정 파라미터의 값에 따라 BPM 데이터를 보정하여 그 보정된 BPM 데이터를 전기 자극기에 제공할 수 있다(S805).
먼저, 사용자 단말은 보정 파라미터의 제1값에 따라 BPM 데이터를 보정하여 제1 BPM 데이터를 생성하여, 생성된 제1 BPM 데이터를 전기 자극기에 제공할 수 있다(S805-1).
그리고 사용자 단말은 제2값에 따라 보정 파라미터의 BPM 데이터를 보정하여 제2 BPM 데이터를 생성하여, 생성된 제2 BPM 데이터를 전기 자극기에 제공할 수 있다(S805-2).
그리고 사용자 단말은 제3값에 따라 보정 파라미터의 BPM 데이터를 보정하여 제3 BPM 데이터를 생성하여, 생성된 제3 BPM 데이터를 전기 자극기에 제공할 수 있다(S805-3).
한편, 사용자 단말은 보정 파라미터가 존재하지 않는 경우, 전체 운동 구간에서 BPM 데이터의 보정없이 추출된 BPM 데이터를 전기 자극기에 제공할 수 있다(S804).
이상의 과정은 운동 프로그램에서 제공하는 영상 프레임마다 반복 수행될 수 있다.
또한, BPM 데이터는 음악에 따라 정해진 값이기 때문에 음악이 재생되는 동안에는 동일한 BPM 데이터가 다수의 전기 자극기에 인가되는데, 본 실시예에서는 사용자의 자세 정보와 개인 정보를 고려하여 서로 다른 BPM 데이터를 인가하고자 한다.
도 9는 도 4에 도시된 BPM 데이터를 제공하는 제3 상세 과정을 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 실시예에 따른 사용자 단말은 음악 정보에 포함된 BPM 데이터를 추출하고(S901), 추출된 BPM 데이터를 보정하기 위한 보정 파라미터가 존재하는지를 확인할 수 있다(S902). 여기서, BPM 데이터는 A=120bpm인 경우를 가정하여 설명한다.
이때, 보정 파라미터는 기기에 따라 변경되는 비율일 수 있다. 예컨대, 보정 파라미터가 {p1=1.0, p2=0.8, p3=1.0}으로 설정된 경우, 1.0, 0.8, 1.0은 팔에 착용된 전기 자극기, 허리에 착용된 전기 자극기, 다리에 착용된 전기 자극기에 적용할 BPM 데이터에 대한 비율이다. 여기서 전기 자극기의 순서는 사용자에 의해 설정될 수 있다.
다음으로, 사용자 단말은 보정 파라미터에 설정된 다수의 값에 따라 BPM 데이터를 보정하여 그 보정된 BPM 데이터를 해당 전기 자극기에 제공할 수 있다(S903).
먼저, 사용자 단말은 보정 파라미터의 제1값에 따라 BPM 데이터를 보정하여 제1 BPM 데이터(A×p1=120bpm)를 생성하여, 생성된 제1 BPM 데이터를 제1 전기 자극기에 제공할 수 있다(S903-1).
그리고 사용자 단말은 제2값에 따라 보정 파라미터의 BPM 데이터를 보정하여 제2 BPM 데이터(A×p2=96bpm)를 생성하여, 생성된 제2 BPM 데이터를 제2 전기 자극기에 제공할 수 있다(S903-2).
그리고 사용자 단말은 제3값에 따라 보정 파라미터의 BPM 데이터를 보정하여 제3 BPM 데이터(A×p3=120bpm)를 생성하여, 생성된 제3 BPM 데이터를 제3 전기 자극기에 제공할 수 있다(S903-3).
한편, 사용자 단말은 보정 파라미터가 존재하지 않는 경우, 전체 운동 구간에서 BPM 데이터의 보정없이 추출된 BPM 데이터를 전기 자극기에 제공할 수 있다(S904).
이상의 과정은 운동 프로그램에서 제공하는 영상 프레임마다 반복 수행될 수 있다.
본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 전기 자극기
200: 사용자 단말
300: 서비스 서버
400: 데이터베이스

Claims (12)

  1. 튜터링 프로그램을 실행하여 사용자의 자세 정보를 획득하고, 상기 획득된 사용자의 자세 정보를 이용하여 운동 프로그램과 음악을 선별하고, 상기 선별된 운동 프로그램을 실행하고 상기 음악을 재생하면서 상기 음악의 BPM 데이터를 추출하고, 상기 추출된 BPM 데이터를 미리 정해진 보정 파라미터를 이용하여 보정하는 사용자 단말; 및
    상기 보정된 보정 파라미터에 동기화된 PWM 신호를 생성하고 상기 생성된 PWM 신호를 전극 패드에 인가하여 상기 전극 패드가 부착된 신체에 자극을 가하는 전기 자극기를 포함하고,
    상기 사용자 단말은,
    상기 실행된 운동 프로그램에 따라 운동하는 사용자의 운동 정보를 획득하고, 상기 획득된 운동 정보를 분석하여 교정이나 지도가 필요한 부분에 대한 정보를 포함하는 코칭 정보를 생성하여 상기 생성된 코칭 정보를 출력하고,
    상기 운동 프로그램의 전체 운동 구간은 준비 구간, 운동 구간, 마무리 구간으로 구분되고,
    상기 사용자 단말은 상기 추출된 BPM 데이터가 A이고, 상기 보정 파라미터가 {p1, p2, p3}로 설정된 경우, 상기 준비 구간에서 상기 BPM 데이터를 (A×p1)로 보정하고, 상기 운동 구간에서 상기 BPM 데이터를 (A×p2)로 보정하고 상기 마무리 구간에서 상기 BPM 데이터를 (A×p3)으로 보정하는, 헬스 케어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 사용자 단말은,
    상기 획득된 사용자의 자세 정보와 개인 정보를 분석하여 사용자의 신체 능력지수를 진단하고,
    상기 사용자의 신체 능력지수를 이용하여 운동 프로그램과 음악을 선별하는, 헬스 케어 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전극 패드가 제1 전극 패드(pad1), 제2 전극 패드(pad2), 제3 전극 패드(pad3)를 포함하고,
    상기 사용자 단말은 상기 추출된 BPM 데이터가 A이고, 상기 보정 파라미터가 {pad2=변경, p1, p2, p3}로 설정된 경우, 상기 제2 전극 패드에 인가되는 BPM 데이터를 (A×p1), (A×p2), (A×p3)의 순서에 따라 반복 보정하는, 헬스 케어 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 사용자 단말은,
    상기 제2 전극 패드가 부착된 신체 부위의 동작이 미리 정해진 횟수 이상으로 코칭 정보가 생성되는 경우 상기 BPM 데이터의 보정을 결정하는, 헬스 케어 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전극 패드가 제1 전극 패드(pad1), 제2 전극 패드(pad2), 제3 전극 패드(pad3)를 포함하고,
    상기 사용자 단말은 상기 추출된 BPM 데이터가 A이고, 상기 보정 파라미터가 {p1, p2, p3}로 설정된 경우, 상기 제1 전극 패드에 인가되는 BPM 데이터를 (A×p1)으로 보정하고, 상기 제2 전극 패드에 인가되는 BPM 데이터를 (A×p2)로 보정하고, 상기 제3 전극 패드에 인가되는 BPM 데이터를 (A×p3)으로 보정하는, 헬스 케어 시스템.
  7. 사용자 단말이 튜터링 프로그램을 실행하여 사용자의 자세 정보를 획득하고, 상기 획득된 사용자의 자세 정보를 이용하여 운동 프로그램과 음악을 선별하는 단계;
    상기 사용자 단말이 상기 선별된 운동 프로그램을 실행하고 상기 음악을 재생하면서 상기 음악의 BPM 데이터를 추출하고, 상기 추출된 BPM 데이터를 미리 정해진 보정 파라미터를 이용하여 보정하는 단계; 및
    전기 자극기가 상기 보정된 보정 파라미터에 동기화된 PWM 신호를 생성하고 상기 생성된 PWM 신호를 전극 패드에 인가하여 상기 전극 패드가 부착된 신체에 자극을 가하는 단계; 및
    상기 사용자 단말이 상기 실행된 운동 프로그램에 따라 운동하는 사용자의 운동 정보를 획득하고, 상기 획득된 운동 정보를 분석하여 교정이나 지도가 필요한 부분에 대한 정보를 포함하는 코칭 정보를 생성하여 출력하는 단계를 포함하고,
    상기 보정하는 단계에서는,
    상기 운동 프로그램의 전체 운동 구간은 준비 구간, 운동 구간, 마무리 구간으로 구분되고,
    상기 사용자 단말은 상기 추출된 BPM 데이터가 A이고, 상기 보정 파라미터가 {p1, p2, p3}로 설정된 경우, 상기 준비 구간에서 상기 BPM 데이터를 (A×p1)로 보정하고, 상기 운동 구간에서 상기 BPM 데이터를 (A×p2)로 보정하고 상기 마무리 구간에서 상기 BPM 데이터를 (A×p3)으로 보정하는, 헬스 케어 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 선별하는 단계에서는,
    상기 획득된 사용자의 자세 정보와 개인 정보를 분석하여 사용자의 신체 능력지수를 진단하고,
    상기 사용자의 신체 능력지수를 이용하여 운동 프로그램과 음악을 선별하는, 헬스 케어 방법.
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서,
    상기 보정하는 단계에서는,
    상기 전극 패드가 제1 전극 패드(pad1), 제2 전극 패드(pad2), 제3 전극 패드(pad3)를 포함하고,
    상기 사용자 단말은 상기 추출된 BPM 데이터가 A이고, 상기 보정 파라미터가 {pad2=변경, p1, p2, p3}로 설정된 경우, 상기 제2 전극 패드에 인가되는 BPM 데이터를 (A×p1), (A×p2), (A×p3)의 순서에 따라 반복 보정하는, 헬스 케어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 보정하는 단계에서는,
    상기 제2 전극 패드가 부착된 신체 부위의 동작이 미리 정해진 횟수 이상으로 코칭 정보가 생성되는 경우 상기 BPM 데이터의 보정을 결정하는, 헬스 케어 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 보정하는 단계에서는,
    상기 전극 패드가 제1 전극 패드(pad1), 제2 전극 패드(pad2), 제3 전극 패드(pad3)를 포함하고,
    상기 사용자 단말은 상기 추출된 BPM 데이터가 A이고, 상기 보정 파라미터가 {p1, p2, p3}로 설정된 경우, 상기 제1 전극 패드에 인가되는 BPM 데이터를 (A×p1)으로 보정하고, 상기 제2 전극 패드에 인가되는 BPM 데이터를 (A×p2)로 보정하고, 상기 제3 전극 패드에 인가되는 BPM 데이터를 (A×p3)으로 보정하는, 헬스 케어 방법.
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