KR102619341B1 - 가상 현실을 이용하는 간호 실습 교육 방법 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
몰입감과 현존감이 향상된, 가상 현실을 이용하는 간호 실습 교육 방법 및 시스템이 개시된다. 개시된, 가상 현실을 이용하는 간호 실습 교육 방법은 간호 실습을 위한 가상 현실 콘텐츠를 사용자에게 제공하는 단계; 상기 사용자의 손에 대한 이미지 및 상기 사용자의 음성을 이용하여, 상기 가상 현실 콘텐츠에 포함된 가상 객체에 대한 상기 사용자의 간호 술기 동작을 인식하는 단계; 및 상기 사용자에게 상기 간호 술기 동작에 따른 피드백을 제공하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 가상 현실을 이용하는 간호 실습 교육 방법 및 시스템에 관한 것이다.
현실 세계에서 이루어지는 실습 교육은 물리적인 제약 조건 등에 의해, 자유롭게 수행되기 쉽지 않다. 이에 따라, 인터넷이나 가상 현실을 이용하는 실습 교육 방법 등이 개발되고 있다.
하지만, 웹기반 시뮬레이션은 단순 평면 스크린 상에서 단순 클릭 등 마우스 조작을 통해 프로그램이 진행되기 때문에, 사용자의 몰입감과 현존감(presence)이 상당히 떨어지는 단점이 있으며, 가상 현실 기술의 급속한 발전에 따라 가상 현실 기반의 실습 교육 방법이 각광받고 있다.
현재 가상 현실 기반의 실습 교육 방법은, 사용자가 손에 잡고 동작하는 컨트롤러를 통해 이루어지는데, 컨트롤러의 조작이 직관적이지 않아, 몰입감과 현존감이 떨어지는 문제가 있다. 이에 가상 현실 기반의 실습 교육 방법의 몰입감과 현존감을 높이기 위한 연구 개발이 이루어지고 있다.
관련 선행문헌으로, 대한민국 공개특허 제2015-0117165호, 제2020-0046958호, 제2020-0081540호가 있다.
본 발명은, 몰입감과 현존감이 향상된, 가상 현실을 이용하는 간호 실습 교육 방법 및 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명은, 사용자의 간호 술기 동작에 대한 다양한 피드백을 통해, 교육 효과가 높아질 수 있는, 간호 실습 교육 방법 및 시스템을 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 간호 실습을 위한 가상 현실 콘텐츠를 사용자에게 제공하는 단계; 상기 사용자의 손에 대한 이미지 및 상기 사용자의 음성을 이용하여, 상기 가상 현실 콘텐츠에 포함된 가상 객체에 대한 상기 사용자의 간호 술기 동작을 인식하는 단계; 및 상기 사용자에게 상기 간호 술기 동작에 따른 피드백을 제공하는 단계를 포함하는 가상 현실을 이용하는 간호 실습 교육 방법이 제공된다.
또한 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 의료 실습을 위한 가상 현실 콘텐츠를 사용자에게 제공하는 단계; 상기 사용자의 손에 대한 이미지 및 상기 사용자의 음성을 이용하여, 상기 가상 현실 콘텐츠에 포함된 가상 객체에 대한 상기 사용자의 의료 술기 동작을 인식하는 단계; 및 상기 사용자에게 상기 의료 술기 동작에 따른 피드백을 제공하는 단계를 포함하는 가상 현실을 이용하는 의료 실습 교육 방법이 제공된다.
또한 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 간호 실습을 위한 가상 현실 콘텐츠를 표시하며, 사용자의 간호 술기 동작에 따른 피드백이 제공되는 HMD; 상기 HMD를 착용한 상기 사용자의 손에 대한 이미지를 생성하는 카메라; 및 상기 이미지 또는 상기 사용자의 음성을 이용하여, 상기 가상 현실 콘텐츠에 포함된 가상 객체에 대한 상기 간호 술기 동작을 인식하고, 상기 피드백을 결정하는 간호 실습 교육 장치를 포함하는 가상 현실을 이용하는 간호 실습 시스템이 제공된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 직관적인 손동작을 이용하여 사용자가 가상 객체를 조작할 수 있도록 지원함으로써, 몰입감과 현존감이 향상된 간호 실습 교육이 이루어질 수 있다.
또한 본 발명의 일실시예에 따르면, 손동작 뿐만 아니라 음성이 함께 입력 모달로 이용되는 멀티 모달 방식을 지원함으로써, 몰입감과 현존감이 향상될 뿐만 아니라 교육 효과 역시 향상될 수 있다.
또한 본 발명의 일실시예에 따르면, 가상 객체의 인터랙션, 간호 술기 동작에 대한 평가 등의 피드백 뿐만 아니라, 퀴즈, 추가 미션 등의 다양한 형태의 피드백을 사용자에게 제공함으로써, 교육 효과가 향상될 수 있다.
또한 본 발명의 일실시예에 따르면, 사용자의 단편적인 세부 간호 술기 동작에 대한 즉각적 피드백뿐 아니라 사용자의 세부 간호 술기 동작에 대한 누적 결과값에 대한 통합 피드백을 사용자에게 제공함으로써, 사용자의 통합적인 간호역량을 촉진하는 학습 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 가상 현실을 이용하는 간호 실습 교육 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가상 현실을 이용하는 간호 실습 교육 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 사용자의 정맥 주사 간호 술기 동작에 대한 피드백을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 간호 술기 동작을 인식하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 간호 술기 동작의 섬세함 여부를 판단하기 위한 주변 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 간호 술기 동작을 인식하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 간호 술기 동작을 인식하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가상 현실을 이용하는 간호 실습 교육 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 사용자의 정맥 주사 간호 술기 동작에 대한 피드백을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 간호 술기 동작을 인식하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 간호 술기 동작의 섬세함 여부를 판단하기 위한 주변 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 간호 술기 동작을 인식하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 간호 술기 동작을 인식하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
본 발명은, 가상 현실을 이용하는 간호 실습 교육 방법에 관한 발명으로서, 가상 환경에서, 사용자의 몰입감과 현존감을 높일 수 있는 간호 실습 교육 방법을 제안한다.
전술된 바와 같이, 사용자가 손에 파지하는 컨트롤러를 이용하여 가상 환경의 가상 객체를 조작하는 방법은, 사용자의 몰입감과 현존감을 방해하기 때문에, 본 발명의 일실시예는 사용자의 몰입감과 현존감을 높이기 위해, 사용자의 손동작을 이용한다. 본 발명의 일실시예는 컨트롤러에 비해 직관적인 손동작을 이용하여 사용자가 가상 객체를 조작할 수 있도록 지원함으로써, 간호 실습 교육 과정에서 사용자의 몰입감과 현존감이 높아질 수 있다.
또한 본 발명의 일실시예는 손동작 뿐만 아니라, 사용자의 음성이 함께 입력 모달로 이용되는, 멀티 모달(multi modal) 방식을 지원한다. 간호 실습 과정의 간호 술기(nursing skill)에는, 사용자의 손동작을 이용하는 술기 뿐만 아니라, 특정 상황에서 사용자가 음성을 이용해 내용을 전달하는 술기도 포함되기 때문에, 손동작과 함께 음성을 이용해 간호 실습 교육을 제공함으로써, 사용자의 몰입감과 현존감이 더욱 높아질 수 있을 뿐만 아니라, 교육 효과도 높아질 수 있다.
이외 본 발명의 일실시예는 사용자의 몰입감과 현존감을 높일 수 있는 다양한 피드백 방법이나, 인터랙션 방법을 제안한다.
본 발명의 일실시예에 따른 가상 현실을 이용하는 간호 실습 교육 방법은 프로세서 및 메모리를 포함하는 컴퓨팅 장치에서 수행될 수 있으며, 보다 구체적으로 메모리와 전기적으로 연결된 프로세서에서 수행될 수 있다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 가상 현실을 이용하는 간호 실습 교육 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 간호 실습 교육 시스템은 HMD(110), 카메라(120) 및 간호 실습 교육 장치(130)를 포함한다.
사용자가 착용하는 HMD(110)는, 간호 실습을 위한 가상 현실 콘텐츠를 표시하며, 사용자의 간호 술기 동작에 따른 피드백을 사용자에게 제공한다. 가상 현실 콘텐츠는 간호 실습에 필요한 다양한 가상 객체를 포함하며, 가상 객체는 가상 병원, 가상 환자, 가상 보호자, 가상 의사, 가상 주사기, 가상 약물, 가상 의료 기기 등을 포함할 수 있다.
피드백은, 간호 술기 동작에 대한 평가 결과나, 가상 현실 콘텐츠에 포함된 가상 객체의 인터랙션일 수 있다. 이러한 피드백은 시각 데이터 형태로 사용자가 시청하는 화면에 표시되거나, 청각 데이터 형태로 HMD(110)의 스피커를 통해 사용자에게 제공될 수 있다.
카메라(120)는 사용자의 손에 대한 이미지를 생성한다. 카메라(120)는 HMD(110)에 부착되거나 또는 HMD(110)와 별도로 교육 장소에 설치될 수 있다.
전술된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에서는 사용자가 손동작을 이용하여, 가상 객체를 조작하기 때문에, 사용자의 손동작을 인식하기 위해 사용자의 손에 대한 이미지가 획득된다. 획득된 손에 대한 이미지는, 가상 이미지 형태로 가상 현실 콘텐츠와 함께 HMD(110)에 표시되며, 인식된 손동작에 대응되도록 가상 이미지가 표시된다.
간호 실습 교육 장치(130)는 HMD(110)로 가상 현실 콘텐츠를 전송하며, 손에 대한 이미지 및 사용자의 음성을 이용하여, 가상 현실 콘텐츠에 의한 가상 환경에서, 가상 객체에 대한 간호 술기 동작을 인식한다. 간호 실습 교육 장치(130)는 손에 대한 이미지에서 사용자의 손을 검출하고, 검출된 손을 가상 환경에서 가상 이미지 형태로 표시하며, 사용자는 자신의 손에 대한 가상 이미지를 보면서, 자신의 손을 이용하여 가상 객체를 조작할 수 있다.
사용자가 간호 실습 과정에서 간호 술기를 수행하기 위해 손동작을 취하면, 간호 실습 교육 장치(130)는 손에 대한 이미지를 통해 사용자의 손동작을 인식한다. 인식된 손동작은, 가상 객체에 대한 간호 술기 동작에 대응될 수 있으며, 손동작 인식은, 다양한 모션 인식 알고리즘이나 인공 신경망을 통해 수행될 수 있다.
그리고 간호 실습 교육 장치(130)는 간호 술기 동작에 따른 피드백을 결정한다. 결정된 피드백은 전술된 HMD(110)를 통해 사용자에게 제공된다. 또한 간호 실습 교육 장치(130)는 HMD의 마이크 등을 통해 입력되는 사용자의 음성을 분석하여, 입력된 음성에 따른 피드백을 HMD(110)를 통해 사용자에게 제공할 수 있다.
한편, 간호 실습 교육 장치(130)는 실시예에 따라서, 전술된 피드백 뿐만 아니라 교육 효과를 높이기 위해, 사용자의 답변을 요구하는 퀴즈나 추가 미션을 HMD(110)를 통해 사용자에게 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가상 현실을 이용하는 간호 실습 교육 방법을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 사용자의 정맥 주사 간호 술기 동작에 대한 피드백을 나타내는 도면이다. 도 2에서는 간호 실습 교육 장치에서 수행되는 간호 실습 교육 방법이 일실시예로서 설명된다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 간호 실습 교육 장치는 간호 실습을 위한 가상 현실 콘텐츠를 사용자에게 제공(S210)한다. 가상 현실 콘텐츠는 HMD를 통해 사용자에게 제공될 수 있다.
그리고 간호 실습 교육 장치는, 사용자의 손에 대한 이미지 및 사용자의 음성을 이용하여, 가상 현실 콘텐츠에 포함된 가상 객체에 대한 사용자의 간호 술기 동작을 인식(S220)하며, 사용자에게 간호 술기 동작에 따른 피드백을 제공(S230)한다.
단계 S220에서 간호 실습 교육 장치는 사용자의 손에 대한 이미지를 이용하여 손동작을 인식하고, 인식된 손동작을 통해, 가상 객체에 대한 간호 술기 동작을 인식할 수 있다.
또한 단계 S230에서 간호 실습 교육 장치는 간호 술기 동작에 대한 평가 결과 및 간호 술기 동작에 따른 가상 객체의 인터랙션을 HMD를 통해 사용자에게 제공할 수 있다. 이 때, 가상 객체의 인터랙션은 간호 술기 동작에 따른 가상 객체의 반응으로서, 가상 환자, 가상 보호자 또는 가상 의사의 신체 반응 또는 행동 반응 등을 포함할 수 있다.
예컨대, 사용자가 손으로 주사기를 파지하여, 가상 환자에게 주사액을 주입하는 동작을 취할 경우, 간호 실습 교육 장치는 사용자의 손 동작을, 정맥 주사라는 간호 술기를 수행하는 동작으로 인식할 수 있다. 그리고 도 3에 도시된 바와 같이, 간호 실습 교육 장치는 사용자의 손 동작에 따라서, 사용자의 손을 나타내는 가상 이미지와 함께 가상 주사기를 가상 환자로 이동시키고, 가상 주사기의 가상 주사액을 가상 환자로 주입하는 인터랙션과, 주사액의 주입에 따른 가상 환자의 신체 반응이나 가상 보호자의 행동 반응과 같은 인터랙션 등을, HMD를 통해 사용자에게 제공할 수 있다. 도 3(a)는 손을 소독하는 세부 간호 술기 동작 및 피드백, 도 3(b)는 토니켓을 부착하는 세부 간호 술기 동작 및 피드백, 도 3(c)는 카테터를 삽입하는 세부 간호 술기 동작 및 피드백, 도 3(d)는 고정 테이프를 부착하는 세부 간호 술기 동작 및 피드백을 나타내는 도면이다. 만일 사용자의 정맥 주사 간호 술기 동작이 부적절하다고 평가된 경우, 간호 실습 교육 장치는, 가상 환자가 비명을 지르거나, 가상 보호자와 가상 의사가 놀라는 인터랙션을 HMD를 통해 사용자에게 제공할 수 있다.
또한, 단계 S220 및 S230에서 간호 실습 교육 장치는 사용자의 음성을 분석하고, 음성에 따른 피드백을 HMD를 통해 사용자에게 제공할 수 있다.
예컨대, 사용자는 정맥 주사를 시행하는 과정에서, 주사액의 효과나 부작용 등을 가상 보호자에게 설명하는 간호 술기 동작을 수행할 수 있으며, 간호 실습 교육 장치는 이러한 설명 내용의 음성이 적절한지 평가한다. 그리고, 평가 결과를 HMD를 통해 사용자에게 제공하거나, 이러한 설명을 청취하는 가상 보호자의 반응을 포함하는 인터랙션을 HMD를 통해 사용자에게 제공할 수 있다.
이 때, 간호 실습 교육 장치는 단계 S220에서 사용자의 음성으로부터, 정보 제공 언어와 정서 표현 언어를 인식하고, 단계 S230에서 정보 제공 언어의 정확성 및 음성에 정서 표현 언어가 포함되었는지 여부에 따라서, 사용자에게 피드백을 제공할 수 있다.
간호사가 간호 술기를 실행하는 과정에서 환자나 보호자에게 전달하는 내용에는, 정보 전달을 위한 내용과, 정서를 표현하는 내용이 포함될 수 있다. 예컨대, 처방된 약을 환자에게 전달하는 간호 술기 과정에서, 간호사는 "이 약은 항생제로, 하루에 3번 식후에 드시면 됩니다"와 같은 정보 전달을 위한 내용 뿐만 아니라, "이 약을 드시면 곧 나으실 테니 불안해하지 않으셔도 됩니다"와 같은 정서를 표현하는 내용이 포함된 전달 사항을, 환자나 보호자에게 전달할 수 있다.
환자나 보호자에게 전달되는 내용에 포함된 정보는 정확해야 하며, 정서가 표현된 내용이 포함된 경우, 간호 효과가 높아질 수 있으므로, 컴퓨팅 장치는 사용자의 음성에 포함된 정보 제공 언어가 정확한 정보를 전달하며, 정서 표현 언어가 사용자의 음성에 포함된 경우, 사용자의 간호 술기 동작이 우수하다는 피드백을 사용자에게 제공할 수 있다.
단계 S230에서 간호 실습 교육 장치는 미리 설정된 동작 조건과 간호 술기 동작을 비교하여, 사용자의 간호 술기 동작을 평가할 수 있다. 예컨대, 정맥 주사 실습 과정에서, 가상 주사기와 가상 환자 사이의 각도가 임계 각도 이하이거나, 가상 주사기의 이동 속도가 임계 속도 이하인 경우, 사용자의 간호 술기 동작이 우수한 것으로 평가될 수 있다.
한편, 가상 현실 콘텐츠는 복수의 타겟 간호 술기의 실습을 위한 콘텐츠를 포함할 수 있으며, 단계 S230에서 간호 실습 교육 장치는 실습 대상인 타겟 간호 술기의 특성에 따라서, 피드백의 제공 시점을 조절할 수 있다.
예컨대, 전체적인 프로세스의 이해가 중요한 타겟 간호 술기의 실습 과정에서 간호 실습 교육 장치는, 타겟 간호 술기의 실습 과정에 복수의 세부 간호 술기의 실습 과정이 포함되더라도, 세부 간호 술기 각각의 실습 과정이 종료된 이후에 피드백을 제공하지 않고, 타겟 간호 술기의 실습 과정이 종료된 이후, 사용자의 간호 술기 동작이 타겟 간호 술기의 프로세스에 대응되도록 수행되었는지 여부를 나타내는 평가 결과의 피드백을 제공할 수 있다. 또는 세부 간호 술기 각각의 학습이 중요한 타겟 간호 술기의 실습 과정에서 간호 실습 교육 장치는, 세부 간호 술기 각각의 실습 과정이 종료된 이후, 사용자의 간호 술기 동작이 세부 간호 술기에 대응되도록 수행되었는지 여부를 나타내는 평과 결과의 피드백을 제공할 수 있다.
또한 피드백 방법 역시 실시예에 따라서 다양한 형태로 사용자에게 제공될 수 있다. 전술된 가상 객체의 반응을 사용자에게 인터랙션하는 형태 뿐만 아니라, 퀴즈나 추가 미션 또는 텍스트 형태로 사용자에게 피드백이 제공될 수 있다. 이를 위해, 가상 현실 콘텐츠는, 랜덤한 시점에 가상 보호자 등의 아바타가 사용자에게 제시하는 돌발 질문이나, 사용자의 간호 술기 동작과 관련된 퀴즈를 포함할 수 있다.
전술된 인터랙션은 세부 간호 술기 각각의 실습 과정이 종료된 이후 바로 사용자에게 제공되거나, 또는 세부 간호 술기의 실습 과정에서 수행된, 사용자의 간호 술기 동작이 모두 누적된 상황에 대한 결과를 나타내는 형태로 사용자에게 제공될 수 있다. 예컨대, 도 3과 같은 정맥 주사에 대한 실습 과정에서, 간호 실습 교육 장치는 도 3(a) 내지 도 3(b) 각각의 세부 간호 술기 실습 과정에서의 단편적인 간호 술기 동작이 수행될 때마다 즉각적인 피드백을 사용자에게 제공하거나 또는 도 3(a) 내지 도 3(b)의 세부 간호 술기 동작이 모두 종료된 이후, 도 3(a) 내지 도 3(b) 과정의 누적된 세부 간호 술기 동작에 대한 피드백을 사용자에게 제공할 수 있다. 이 때, 간호 실습 교육 장치는, 도 3(a) 내지 도 3(b)의 세부 간호 술기 동작의 누적된 결과값에 대한 사용자의 간호 수행력을 추정하고, 추정된 간호 수행력에 대한 가상 객체의 반응을, 사용자에게 피드백할 수 있다. 이를 통해, 사용자의 세부 간호 술기에 대한 간호 역량과 함께 통합적인 간호 역량을 높일 수 있는 학습 효과가 제공될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 간호 술기 동작을 인식하는 방법을 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 간호 술기 동작의 섬세함 여부를 판단하기 위한 주변 영역을 설명하기 위한 도면이다.
간호 술기 중에서, 주사기와 같은 위험한 의료 기기가 사용되는 간호 술기를 수행하기 위해서는, 보다 섬세한 동작이 요구된다. 이에 본 발명의 일실시예는, 사용자가 섬세한 간호 술기 동작을 학습할 수 있도록, 사용자의 간호 술기 동작의 섬세함 여부를 판단한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 간호 실습 교육 장치는 가상 객체에 대한 제1 및 제2주변 영역(510, 520)에서, 손의 평균 가속도를 계산(S410)한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 가상 객체(500)의 주변 영역은 제1 및 제2주변 영역(510, 520)으로 구분될 수 있으며, 제1주변 영역(510)은 가상 객체(500)에 인접한 영역이며, 제2주변 영역(520)은, 제1주변 영역(510)과 가상 객체(500)의 사이에 위치하는 영역이다.
제1 및 제2주변 영역(510, 520)에서, 사용자의 손은 가상 이미지 형태로 표현되며, 간호 실습 교육 장치는 제1 및 제2주변 영역(510, 520)에서 손에 대응되는 가상 이미지의 이동 궤적을 검출하여, 손의 평균 가속도를 계산할 수 있다. 손의 평균 가속도는 제1 및 제2주변 영역(510, 520) 각각에서 손이 이동하는데 소요되는 시간과, 손의 평균 속도로부터 계산될 수 있다.
제1주변 영역(510)은 실시예에 따라서 가상 객체(500)에 접촉한 상태이거나 이격된 상태일 수 있으며, 가상 객체에서 제1 및 제2주변 영역(510, 520) 까지의 거리는 실시예에 따라서 다양하게 결정될 수 있다. 예컨대, 가상 객체가 소아로서 주사를 위한 정맥을 찾기 어려운 실습 환경에서는, 보다 섬세한 동작을 유도하기 위해, 가상 객체(500)에서 제1 및 제2주변 영역(510, 520) 까지의 거리가 증가할 수 있으며, 가상 객체가 성인으로서 상대적으로 주사를 위한 정맥을 찾기 쉬운 환경에서는, 가상 객체(500)에서 제1 및 제2주변 영역(510, 520) 까지의 거리가 감소할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 간호 실습 교육 장치는 제1주변 영역(510)에서의 제1평균 가속도와, 제2주변 영역(520)에서의 제2평균 가속도를 비교(S420)하고, 단계 S420의 비교 결과에 따라서, 간호 술기 동작의 섬세함 여부를 판단(S430)할 수 있다. 일실시예로서, 간호 실습 교육 장치는 제1평균 가속도가 제2평균 가속도보다 작은 경우, 간호 술기 동작을 섬세한 간호 술기 동작으로 판단하며, 제1평균 가속도가 제2평균 가속도 이상인 경우, 간호 술기 동작을 섬세하지 않은 간호 술기 동작으로 판단할 수 있다.
한편, 실시예에 따라서 평균 가속도가 생성되는 주변 영역은 2개 이상일 수 있으며, 이 경우, 가상 객체로부터 가장 먼 주변 영역에서 가상 객체와 가까운 주변 영역으로 손이 이동하면서, 주변 영역에서의 손의 평균 가속도가 지속적으로 감소하는 경우, 간호 술기 동작이 섬세한 간호 술기 동작으로 판단될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 간호 술기 동작을 인식하는 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 도 6에서는 가상 주사기의 각도를 계산하는 방법이 설명된다.
전술된 바와 같이, 정맥 주사 간호 술기 동작은, 가상 주사기와 가상 환자 사이의 각도가 임계 각도 이하이거나, 가상 주사기의 이동 속도가 임계 속도 이하인 경우, 우수한 동작으로 평가될 수 있다. 이에 본 발명의 일실시예에 따른 간호 실습 교육 장치는 정맥 주사 간호 술기 동작에 대한 피드백을 위해, 가상 주사기의 이동 속도와, 가상 환자에 대한 가상 주사기의 각도를 계산할 수 있다.
간호 실습 교육 장치는 가상 주사기에 결합된 가상 바늘이 가상 환자에 접촉된 이후, 가상 주사기의 이동 속도를 계산한다. 가상 환경에서 사용자가 가상 주사기를 손으로 파지하여 가상 주사기를 이동시키는 상황에서, 간호 실습 교육 장치는 가상 바늘이 가상 환자에 접촉된 시점부터 주사액이 주입되는 시점까지의 가상 주사기의 이동 궤적을 검출하여, 가상 주사기의 이동 속도를 계산할 수 있다.
그리고 간호 실습 교육 장치는 가상 주사기에 결합된 가상 바늘이 가상 환자에 접촉된 이후, 가상 환자에 대한 가상 주사기의 각도를 계산한다. 가상 환자에 대한 가상 주사기의 각도는 가상 바늘의 접촉 지점을 포함하는 가상 평면과, 가상 바늘의 각도에 대응된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 가상 환자의 팔에 정맥 주사를 시행하는 간호 술기 동작에 대해, 간호 실습 교육 장치는 가상 바늘(620)이 결합되는 가상 주사기의 일단(611)과 가상 평면 사이의 수선(630), 가상 바늘(620)에 대응되는 직선 및 가상 바늘의 일단(611)과 수선(630)의 일단을 잇는 가상 평면 상의 직선(640)으로 이루어진 직각 삼각형을 형성하여, 가상 주사기(610)의 각도를 계산할 수 있다. 여기서, 가상 평면은 가상 환자의 팔 표면에 대응된다.
간호 실습 교육 장치는 가상 주사기(610)의 이동 속도가 제1임계값 이하이며, 가상 주사기(610)의 각도가 제2임계값 이하인 경우, 미리 설정된 인터랙션을 사용자에게 제공할 수 있으며, 일실시예로서 주사액이 주입되는 인터랙션을 사용자에게 제공할 수 있다. 만일, 가상 주사기(610)의 이동 속도가 제1임계값보다 크며, 가상 주사기(610)의 각도가 제2임계값보다 큰 경우, 간호 실습 교육 장치는 주사액이 주입되지 않거나, 가상 환자가 고통스러워하는 인터랙션을 사용자에게 제공할 수 있다.
제1 및 제2임계값은 실시예에 따라서 다양하게 설정될 수 있으며, 일예로서 제1임계값은 1cm/s, 제2임계값은 30도로 설정될 수 있다.
한편, 주사액의 주입과 같은 간호 술기를 위해 약물을 혼합해야하는 경우가 필요하며, 본 발명의 일실시예는 약물을 혼합하는 간호 술기 동작을 인식할 수 있다.
간호 실습 교육 장치는 제1 및 제2가상 약물의 접촉 여부에 따라, 제1 및 제2가상 약물의 혼합 동작을 판단할 수 있다. 가상 환경에서 사용자가 제1 및 제2가상 약물을 손으로 파지하여 접촉시킬 경우, 간호 실습 교육 장치는 사용자의 간호 술기 동작을 제1 및 제2가상 약물의 혼합 동작으로 판단할 수 있다.
그리고 간호 실습 교육 장치는 처방전에 따라서, 사용자가 제1 및 제2가상 약물을 접촉시킨 경우, 제1가상 약물의 용량을 증가시키는 피드백을 사용자에게 제공할 수 있다. 즉 처방전에 표시된 약물을 사용자가 접촉시킨 경우, 제2가상 약물이 제1가상 약물에 더해져 혼합된 것과 같이, 제1가상 약물의 용량이 증가하며, 이 때, 제1가상 약물의 용량은, 제1 및 제2가상 약물의 접촉 횟수 또는 접촉 시간에 비례하여 증가할 수 있다.
반면, 사용자가 접촉한 제1 및 제2가상 약물이 처방전에 표시된 약물이 아닐 경우, 간호 실습 교육 장치는 적절한 가상 약물을 선택하라는 메시지를 사용자에게 피드백할 수 있다.
또한 혼합되는 가상 약물이 3개 이상인 경우, 간호 실습 교육 장치는 미리 설정된 가상 약물의 혼합 순서에 따라 가상 약물을 접촉시킨 경우, 혼합된 가상 약물의 용량을 증가시킬 수 있다. 예컨대, 제1가상 약물과 제2가상 약물이 혼합된 약물에, 제3혼합 약물을 혼합하는 순서로, 가상 약물이 혼합되어야 하는 경우, 컴퓨팅 장치는, 사용자가 제1 및 제2가상 약물을 접촉시킨 후, 제2가상 약물이 더해진 제1가상 약물을 제3가상 약물과 접촉시키는 경우, 제1가상 약물의 용량을 증가시키는 피드백을 사용자에게 제공할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 간호 술기 동작을 인식하는 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 사용자가 의사 소통하는 간호 술기 동작을 인식하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 간호 실습 교육 장치는 가상 환경에서의 사용자의 현재 위치(710)에서, 사용자의 전방 방향으로 미리 설정된 시야각 범위(720)내에 위치한 아바타(730, 740) 중 적어도 하나와 의사 소통하는 사용자의 간호 술기 동작을 인식할 수 있다. 여기서, 사용자와 의사 소통하는 아바타는, 사용자로부터의 미리 설정된 이격 거리(750) 내에 포함되는 아바타로 결정될 수 있으며, 이격 거리는 사용자의 음성의 크기 또는 사용자의 손동작에 따라 결정될 수 있다. 또한 가상 환경에서의 사용자의 현재 위치는, 사용자가 착용한 HMD의 위치에 따라 결정될 수 있다.
이격 거리는 사용자의 음성의 크기에 비례하여 증가할 수 있으며, 다양한 이격 거리에 대응되는 손동작 중 하나를 사용자가 취할 경우, 사용자가 취한 손동작에 대응되는 이격 거리가 설정될 수 있다.
한편, 전술된 실시예에서는 간호 실습에 대한 교육 방법이 설명되었으나, 본 발명의 일실시예는 간호 실습과 유사한 수술, 진료 등과 같은 의료 실습에도 용이하게 적용될 수 있다. 이러한 가상 현실을 이용하는 의료 실습 교육 방법은 컴퓨팅 장치에서 수행될 수 있으며, 의료 실습을 위한 가상 현실 콘텐츠를 사용자에게 제공하는 단계; 사용자의 손에 대한 이미지 및 사용자의 음성을 이용하여, 가상 현실 콘텐츠에 포함된 가상 객체에 대한 사용자의 의료 술기 동작을 인식하는 단계; 및 사용자에게 의료 술기 동작에 따른 피드백을 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
앞서 설명한 기술적 내용들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예들을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 하드웨어 장치는 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
Claims (15)
- 간호 실습을 위한 가상 현실 콘텐츠를 사용자에게 제공하는 단계;
상기 사용자의 손에 대한 이미지 및 상기 사용자의 음성을 이용하여, 상기 가상 현실 콘텐츠에 포함된 가상 객체에 대한 상기 사용자의 간호 술기 동작을 인식하는 단계; 및
상기 사용자에게 상기 간호 술기 동작에 따른 피드백을 제공하는 단계를 포함하며,
상기 간호 술기 동작을 인식하는 단계는
상기 가상 객체에 대한 제1 및 제2주변 영역에서, 상기 손의 평균 가속도를 계산하는 단계;
상기 제1주변 영역에서의 제1평균 가속도와, 상기 제2주변 영역에서의 제2평균 가속도를 비교하는 단계; 및
상기 비교 결과에 따라서, 상기 간호 술기 동작의 섬세함 여부를 판단하는 단계를 포함하며,
상기 제2주변 영역은, 상기 제1주변 영역과 상기 가상 객체의 사이에 위치하는
가상 현실을 이용하는 간호 실습 교육 방법.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 간호 술기 동작의 섬세함 여부를 판단하는 단계는
상기 제1평균 가속도가 상기 제2평균 가속도보다 작은 경우, 상기 간호 술기 동작을 섬세한 간호 술기 동작으로 판단하는
가상 현실을 이용하는 간호 실습 교육 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 간호 술기 동작을 인식하는 단계는
가상 주사기에 결합된 가상 바늘이 가상 환자에 접촉된 이후, 상기 가상 주사기의 이동 속도와, 상기 가상 환자에 대한 상기 가상 주사기의 각도를 계산하며,
상기 가상 환자에 대한 상기 가상 주사기의 각도는
상기 가상 바늘의 접촉 지점을 포함하는 가상 평면과, 상기 가상 바늘의 각도인
가상 현실을 이용하는 간호 실습 교육 방법.
- 제 4항에 있어서,
상기 피드백을 제공하는 단계는
상기 이동 속도가 제1임계값 이하이며, 상기 각도가 제2임계값 이하인 경우, 미리 설정된 인터랙션을 상기 사용자에게 제공하는
가상 현실을 이용하는 간호 실습 교육 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 간호 술기 동작을 인식하는 단계는
제1 및 제2가상 약물의 접촉 여부에 따라, 상기 제1 및 제2가상 약물의 혼합 동작을 판단하는
가상 현실을 이용하는 간호 실습 교육 방법.
- 제 6항에 있어서,
상기 피드백을 제공하는 단계는
처방전에 따라서, 상기 사용자가 상기 제1 및 제2가상 약물을 접촉시킨 경우, 상기 제1가상 약물의 용량을 증가시키며,
상기 제1가상 약물의 용량은
상기 제1 및 제2가상 약물의 접촉 횟수 또는 접촉 시간에 비례하여 증가하는
가상 현실을 이용하는 간호 실습 교육 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 간호 술기 동작을 인식하는 단계는
상기 사용자의 현재 위치에서, 상기 사용자의 전방 방향으로 미리 설정된 시야각 범위내에 위치한 아바타 중 적어도 하나와 의사 소통하는 간호 술기 동작을 인식하며,
상기 사용자와 의사 소통하는 아바타는
상기 음성의 크기 또는 상기 사용자의 손동작에 따라 결정되는, 상기 사용자로부터의 이격 거리 내에 포함되는 아바타인,
가상 현실을 이용하는 간호 실습 교육 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 사용자의 간호 술기 동작을 인식하는 단계는
상기 음성으로부터, 정보 제공 언어와 정서 표현 언어를 인식하며,
상기 피드백을 제공하는 단계는
상기 정보 제공 언어의 정확성 및 상기 음성에 상기 정서 표현 언어가 포함되었는지 여부에 따라서, 상기 피드백을 제공하는
가상 현실을 이용하는 간호 실습 교육 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 피드백을 제공하는 단계는
상기 간호 술기 동작에 대한 평가 결과 및 상기 간호 술기 동작에 따른 상기 가상 객체의 인터랙션을 상기 사용자에게 제공하며,
상기 가상 객체의 인터랙션은
상기 간호 술기 동작에 따른 가상 환자, 가상 보호자 또는 가상 의사의 신체 반응 또는 행동 반응을 포함하는
가상 현실을 이용하는 간호 실습 교육 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 피드백을 제공하는 단계는
복수의 세부 간호 술기의 실습 과정을 포함하는 타겟 간호 술기의 실습 과정이 종료된 이후, 상기 간호 술기 동작이 상기 타겟 간호 술기의 프로세스에 대응되도록 수행되었는지 여부를 나타내는 피드백을 제공하거나,
세부 간호 술기 각각의 실습 과정이 종료된 이후, 상기 간호 술기 동작이 상기 세부 간호 술기에 대응되도록 수행되었는지 여부를 나타내는 피드백을 제공하는
가상 현실을 이용하는 간호 실습 교육 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 피드백을 제공하는 단계는
상기 간호 술기 동작 각각에 대한 피드백을 상기 사용자에게 제공하거나, 누적된 간호 술기 동작에 대한 피드백을 상기 사용자에게 제공하는
가상 현실을 이용하는 간호 실습 교육 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 가상 현실 콘텐츠는
랜덤한 시점에 아바타가 상기 사용자에게 제시하는 돌발 질문
을 포함하는 가상 현실을 이용하는 간호 실습 교육 방법.
- 삭제
- 간호 실습을 위한 가상 현실 콘텐츠를 표시하며, 사용자의 간호 술기 동작에 따른 피드백이 제공되는 HMD;
상기 HMD를 착용한 상기 사용자의 손에 대한 이미지를 생성하는 카메라; 및
상기 이미지 또는 상기 사용자의 음성을 이용하여, 상기 가상 현실 콘텐츠에 포함된 가상 객체에 대한 상기 간호 술기 동작을 인식하고, 상기 피드백을 결정하는 간호 실습 교육 장치를 포함하며,
상기 간호 실습 교육 장치는
상기 가상 객체에 대한 제1 및 제2주변 영역에서, 상기 손의 평균 가속도를 계산하고, 상기 제1주변 영역에서의 제1평균 가속도와, 상기 제2주변 영역에서의 제2평균 가속도를 비교하며, 상기 비교 결과에 따라서, 상기 간호 술기 동작의 섬세함 여부를 판단하며,
상기 제2주변 영역은, 상기 제1주변 영역과 상기 가상 객체의 사이에 위치하는
가상 현실을 이용하는 간호 실습 교육 시스템.
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