KR102692922B1 - Respiratory detecting device and rehabilitation training method using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 호흡 검출 장치와 연계된 호흡훈련 시스템 및 방법에 관한 것이다. 상기 재활 훈련 방법은, 사용자 단말기에 호흡훈련 컨텐츠를 제공하는 단계, 사용자가 상기 호흡훈련 컨텐츠를 수행하는 동안 상기 호흡 검출 장치에서 측정된, 사용자의 들숨 또는 날숨에 대한 호흡 데이터를 수신하는 단계, 상기 사용자 단말기로부터 상기 호흡훈련 컨텐츠에 대한 수행 데이터를 수신하는 단계, 상기 호흡 데이터를 기초로 사용자의 호흡패턴을 산출하고, 산출된 상기 호흡패턴이 미리 설정된 기준범위 이내인지 여부를 판단하는 단계, 및 상기 호흡패턴이 상기 미리 설정된 기준범위를 벗어나는 경우, 상기 사용자의 호흡 조절을 위해 상기 호흡 검출 장치의 들숨저항 또는 날숨저항을 조절하는 단계를 포함하되, 상기 호흡 데이터는, 상기 호흡 검출 장치의 내측에 설치되고, 밀폐된 외면의 일면이 탄성물질로 구성되며, 내부에 압력센서를 구비하는 호흡 검출 모듈에서 측정된다.The present invention relates to a breathing training system and method linked to a breathing detection device. The rehabilitation training method comprises the steps of: providing breathing training content to a user terminal; receiving breathing data on the user's inhalation or exhalation measured by the breathing detection device while the user performs the breathing training content; receiving performance data on the breathing training content from the user terminal; calculating a breathing pattern of the user based on the breathing data and determining whether the calculated breathing pattern is within a preset reference range; and adjusting the inhalation resistance or expiratory resistance of the breathing detection device in order to control the user's breathing when the breathing pattern deviates from the preset reference range, wherein the breathing data is measured by a breathing detection module which is installed inside the breathing detection device, has one surface of a sealed outer surface made of an elastic material, and has a pressure sensor inside.
Description
본 발명은 호흡 검출 장치와 연계되어 사용자에게 맞는 증상개선을 위한 컨텐츠를 제공하는 재활 훈련 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a rehabilitation training method that provides content for symptom improvement tailored to a user in conjunction with a breathing detection device.
만성폐쇄성 폐질환(Chronic Obstructive Pulmonary Disease, 이하 'COPD')은 만성 기관지염(chronic bronchitis) 또는 폐포 구조의 손상을 보이는 폐기종(emphysema), 또는 두 질환이 혼합되어 나타나고, 기관지에서 폐포에 이르는 기도가 폐쇄되는 질환이다. 증상으로 장기간 객담을 동반하는 기침이 계속되고, 기도 폐쇄증상으로 기류의 속도가 감소하여 호흡이 곤란하며, 감기와 같은 호흡기 감염이 빈발한다. 이 질환은 세계적으로 높은 사망의 원인이 되고 있으며, 흡연, 대기오염 등으로 급격히 늘고 있는 추세이다. Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is a disease that occurs due to chronic bronchitis, emphysema that damages the alveolar structure, or a combination of the two diseases, and the airway from the bronchial tubes to the alveoli is obstructed. Symptoms include a cough with sputum that continues for a long time, difficulty breathing due to reduced airflow speed caused by airway obstruction, and frequent respiratory infections such as colds. This disease is a cause of high mortality worldwide, and the number is rapidly increasing due to smoking, air pollution, etc.
COPD는 발병되더라도 급속한 악화는 지속적인 치료를 통해 억제할 수 있으나, 약물 복용의 불규칙성, 미세 먼지의 급격한 증가, COPD로 인한 직접적인 관련 증상의 늦은 발견, 호흡기 바이러스의 갑작스러운 발생, 급격한 온도 변화 등으로 인하여, COPD 환자는 급격히 약화되어 단시간에 사망에 이를 수 있다.Even if COPD develops, rapid worsening can be suppressed through continuous treatment, but due to irregular medication intake, rapid increase in fine dust, delayed discovery of symptoms directly related to COPD, sudden occurrence of respiratory viruses, rapid temperature changes, etc., COPD patients can rapidly weaken and die in a short period of time.
따라서, 악화의 발생을 예측하여 악화 발생을 예방하거나 조기에 증상을 치료하는 치료를 시작함으로써, 악화에 의해 발생하는 손해를 경감시키는 것이 바람직하다.Therefore, it is desirable to reduce the damage caused by deterioration by predicting the occurrence of deterioration and starting treatment to prevent the occurrence of deterioration or treat symptoms early.
더욱이, COPD 환자는 병원 방문 후에 상술한 요인들에 의해 급성 악화의 가능성에 노출될 수 있음에도, 스스로 급성 악화의 가능성을 예측할 수 없으므로, 환자가 급성 악화 후에 병원을 방문하면 예상치 않는 결과를 초래할 수 있다. 따라서, 병원 방문 전 급성 악화의 가능성을 스스로 예측하고, 가정에서도 쉽게 재활치료에 접근할 수 있는 가정용 의료기기에 대한 니즈가 증가되고 있다.Furthermore, COPD patients may be exposed to the possibility of acute exacerbation due to the above-mentioned factors after visiting a hospital, but since they cannot predict the possibility of acute exacerbation by themselves, if patients visit a hospital after an acute exacerbation, unexpected results may occur. Therefore, there is an increasing need for home medical devices that can predict the possibility of acute exacerbation by themselves before visiting a hospital and easily access rehabilitation treatment at home.
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본 발명의 목적은, 사용자의 호흡패턴을 감지하고, 감지된 호흡패턴을 이용하여 사용자에게 맞는 재활치료를 위한 호흡훈련 컨텐츠를 제공하는 재활 훈련 방법을 제공하는 것이다.The purpose of the present invention is to provide a rehabilitation training method that detects a user's breathing pattern and provides breathing training content for rehabilitation treatment tailored to the user using the detected breathing pattern.
또한, 본 발명의 목적은, 사용자에게 제공되는 호흡훈련 컨텐츠와 연동되어 사용자의 호흡패턴이 조절될 수 있도록 호흡 검출 장치의 들숨 및 날숨에 대한 저항을 제어하는 재활 훈련 방법을 제공하는 것이다.In addition, an object of the present invention is to provide a rehabilitation training method that controls resistance to inhalation and exhalation of a breathing detection device so that the user's breathing pattern can be adjusted in conjunction with breathing training content provided to the user.
또한, 본 발명의 목적은, 호흡 검출 장치를 착용한 사용자의 움직임을 감지하여, 호흡훈련 컨텐츠와 연동되어 제공되는 아바타의 움직임을 조작할 수 있는 재활 훈련 방법을 제공하는 것이다.In addition, an object of the present invention is to provide a rehabilitation training method capable of detecting the movement of a user wearing a breathing detection device and manipulating the movement of an avatar provided in conjunction with breathing training content.
또한, 본 발명의 목적은, 게임화되어 사용자에게 제공되는 호흡훈련 컨텐츠를 통하여 사용자의 운동능력 개선율을 평가하고, 이를 기초로 사용자에게 맞춘 호흡훈련 컨텐츠를 제공할 수 있는 재활 훈련 방법을 제공하는 것이다.In addition, the purpose of the present invention is to provide a rehabilitation training method capable of evaluating the rate of improvement in a user's exercise ability through breathing training content provided to the user in a gamified form and providing breathing training content tailored to the user based on the evaluation result.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The purposes of the present invention are not limited to the purposes mentioned above, and other purposes and advantages of the present invention which are not mentioned can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. In addition, it will be easily understood that the purposes and advantages of the present invention can be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 재활 훈련 방법은, 사용자 단말기에 호흡훈련 컨텐츠를 제공하는 단계, 사용자가 상기 호흡훈련 컨텐츠를 수행하는 동안 상기 호흡 검출 장치에서 측정된, 사용자의 들숨 또는 날숨에 대한 호흡 데이터를 수신하는 단계, 상기 사용자 단말기로부터 상기 호흡훈련 컨텐츠에 대한 수행 데이터를 수신하는 단계, 상기 호흡 데이터를 기초로 사용자의 호흡패턴을 산출하고, 산출된 상기 호흡패턴이 미리 설정된 기준범위 이내인지 여부를 판단하는 단계, 및 상기 호흡패턴이 상기 미리 설정된 기준범위를 벗어나는 경우, 상기 사용자의 호흡 조절을 위해 상기 호흡 검출 장치의 들숨저항 또는 날숨저항을 조절하는 단계를 포함하되, 상기 호흡 데이터는, 상기 호흡 검출 장치의 내측에 설치되고, 밀폐된 외면의 일면이 탄성물질로 구성되며, 내부에 압력센서를 구비하는 호흡 검출 모듈에서 측정된다.According to some embodiments of the present invention, a rehabilitation training method includes the steps of: providing breathing training content to a user terminal; receiving breathing data regarding the user's inhalation or exhalation measured by a breathing detection device while the user performs the breathing training content; receiving performance data regarding the breathing training content from the user terminal; calculating a breathing pattern of the user based on the breathing data and determining whether the calculated breathing pattern is within a preset reference range; and adjusting inhalation resistance or expiratory resistance of the breathing detection device in order to control the user's breathing when the breathing pattern deviates from the preset reference range, wherein the breathing data is measured by a breathing detection module which is installed inside the breathing detection device, has one surface of a sealed outer surface made of an elastic material, and has a pressure sensor inside.
또한, 상기 들숨저항 또는 날숨저항을 조절하는 단계는, 상기 호흡패턴으로부터 정상호흡 비율 또는 정상호흡 유지율을 산출하고, 상기 수행 데이터를 기초로 상기 사용자의 인지능력 개선율을 산출하고, 상기 정상호흡 비율 또는 상기 정상호흡 유지율과, 상기 인지능력 개선율을 기초로 상기 호흡훈련 컨텐츠의 종류 또는 레벨을 변경하고, 변경된 상기 호흡훈련 컨텐츠의 종류 또는 레벨을 기초로 상기 호흡 검출 장치의 들숨저항 또는 날숨저항을 조절하는 것을 포함할 수 있다.In addition, the step of controlling the inhalation resistance or expiratory resistance may include calculating a normal breathing rate or a normal breathing maintenance rate from the breathing pattern, calculating a cognitive ability improvement rate of the user based on the performance data, changing the type or level of the breathing training content based on the normal breathing rate or the normal breathing maintenance rate and the cognitive ability improvement rate, and controlling the inhalation resistance or expiratory resistance of the breathing detection device based on the changed type or level of the breathing training content.
또한, 상기 호흡훈련 컨텐츠의 종류 또는 레벨에 따라, 상기 호흡 검출 장치의 상기 들숨저항 또는 상기 날숨저항을 조절하는 제어신호를 생성하는 단계와, 상기 제어신호를 이용하여 상기 호흡 검출 장치의 상기 들숨저항 또는 상기 날숨저항이 조절되는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, depending on the type or level of the breathing training content, the method may further include a step of generating a control signal for controlling the inhalation resistance or the expiratory resistance of the breathing detection device, and a step of controlling the inhalation resistance or the expiratory resistance of the breathing detection device using the control signal.
또한, 상기 호흡훈련 컨텐츠는, 서로 다른 호흡패턴을 유도하는 각각의 미션을 포함하고, 상기 미션에 따라, 상기 호흡 검출 장치의 상기 들숨저항 또는 상기 날숨저항의 크기가 조절될 수 있다.In addition, the breathing training content includes each mission that induces a different breathing pattern, and depending on the mission, the size of the inhalation resistance or the expiratory resistance of the breathing detection device can be adjusted.
또한, 상기 미션에서 유도하는 호흡패턴은, 기준치보다 강한 들숨 또는 날숨, 기준치보다 약한 들숨 또는 날숨, 기준치보다 짧게 끊어 내뱉는 들숨 또는 날숨, 규칙 또는 비규칙적으로 내뱉는 들숨 또는 날숨을 포함할 수 있다.Additionally, the breathing pattern induced in the above mission may include an inhalation or exhalation that is stronger than the reference value, an inhalation or exhalation that is weaker than the reference value, an inhalation or exhalation that is shorter than the reference value, or an inhalation or exhalation that is regular or irregular.
또한, 상기 들숨저항 또는 상기 날숨저항은, 적어도 둘 이상의 저항 단계로 구분될 수 있다.Additionally, the inspiratory resistance or expiratory resistance can be divided into at least two resistance stages.
또한, 상기 호흡훈련 컨텐츠는, 아바타에 대한 조작을 기초로 미션을 수행하는 것을 포함하고, 상기 아바타에 대한 조작은, 상기 호흡 검출 장치 또는 상기 사용자 단말기에 구비된 동작센서에서 측정된 동작 데이터를 이용하여 수행될 수 있다.In addition, the breathing training content includes performing a mission based on manipulation of an avatar, and the manipulation of the avatar can be performed using motion data measured by a motion sensor equipped in the breathing detection device or the user terminal.
또한, 상기 호흡 검출 장치는, 표면 상에 표시된 특정 패턴을 포함하되, 상기 인지능력훈련 시스템과 연결된 별도의 카메라를 통해 촬영된 영상을 분석함으로써, 상기 호흡 검출 장치 상의 상기 특정 패턴을 인식하는 단계와, 상기 특정 패턴의 움직임을 추출하며, 추출된 상기 특정 패턴의 움직임을 기초로 상기 아바타에 대한 조작을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the breathing detection device may further include a step of recognizing the specific pattern on the breathing detection device by analyzing an image captured through a separate camera connected to the cognitive ability training system, wherein the image includes a specific pattern displayed on a surface, and a step of extracting movement of the specific pattern and performing manipulation on the avatar based on the extracted movement of the specific pattern.
한편, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 호흡 검출 장치는, 중앙부에 개구부를 갖는 마스크 몸체, 상기 마스크 몸체의 상기 개구부에 결합되는 마스크 커버, 상기 마스크 몸체의 일측에 연결되어 사용자의 얼굴의 일부를 덮는 실링부, 상기 마스크 몸체와 상기 마스크 커버 사이에 형성되는 흡입홀, 상기 마스크 커버의 내측에 설치되어 상기 흡입홀의 개방면적을 조절함으로써, 상기 호흡 검출 장치의 들숨저항 또는 날숨저항을 조절하는 호흡저항 조절 모듈, 및 상기 마스크 커버의 내측에 설치되어 사용자의 들숨 또는 날숨에 대한 호흡 데이터를 측정하는 호흡 검출 모듈을 포함하되, 상기 호흡 검출 모듈은, 밀폐된 외면의 일면이 탄성물질로 구성되며, 내부에 압력센서가 구비되는 것을 포함한다.Meanwhile, a respiration detection device according to some embodiments of the present invention includes a mask body having an opening in the central portion, a mask cover coupled to the opening of the mask body, a sealing portion coupled to one side of the mask body and covering a portion of a user's face, a suction hole formed between the mask body and the mask cover, a respiratory resistance control module installed on the inside of the mask cover to control the inhalation resistance or exhalation resistance of the respiration detection device by controlling the open area of the suction hole, and a respiration detection module installed on the inside of the mask cover to measure respiration data for the user's inhalation or exhalation, wherein the respiration detection module includes one surface of a sealed outer surface formed of an elastic material and a pressure sensor provided therein.
또한, 상기 호흡 검출 모듈은, 상기 호흡 검출 장치를 착용한 사용자의 안면과 대향되는 위치의 일면이 상기 탄성물질로 구성되고, 내부가 밀폐되도록 형성되어 상기 탄성물질의 움직임에 따라 내부의 압력이 변동되며, 상기 탄성물질과 대향되는 타면의 내측에 상기 압력센서가 설치되고, 상기 타면의 외측에는 상기 압력센서와 연결되어 데이터 또는 전력 송수신이 가능한 포트가 구비되는 것을 포함할 수 있다.In addition, the respiration detection module may include a side facing the face of a user wearing the respiration detection device made of the elastic material, the inside of which is formed to be sealed so that the pressure inside changes according to the movement of the elastic material, the pressure sensor is installed on the inside of the other side facing the elastic material, and a port capable of transmitting and receiving data or power and connected to the pressure sensor is provided on the outside of the other side.
본 발명에 따른 재활 훈련 방법은, 사용자에게 재활치료를 위한 호흡훈련 컨텐츠를 제공하여 호흡재활치료와 IT를 융합함으로써, 재활치료에 대한 사용자의 집중도와 재활치료훈련의 순응도를 높일 수 있다.The rehabilitation training method according to the present invention can increase the user's concentration on rehabilitation treatment and compliance with rehabilitation treatment training by providing the user with respiratory training content for rehabilitation treatment and integrating respiratory rehabilitation treatment with IT.
또한, 본 발명은, 사용자가 컨텐츠를 수행하는 동안 호흡 검출 장치의 들숨 및 날숨에 대한 저항을 제어함으로써, 사용자의 호흡패턴을 자연스레 가이드할 수 있고, 이를 통해 사용자의 호흡 및 COPD 관련 증상을 개선시킬 수 있다.In addition, the present invention can naturally guide the user's breathing pattern by controlling the resistance to inhalation and exhalation of the breathing detection device while the user is performing content, thereby improving the user's breathing and COPD-related symptoms.
또한, 본 발명은, 가상현실 또는 증강현실 등에서 호흡 검출 장치를 착용한 사용자의 움직임을 기초로, 호흡훈련 컨텐츠 내에서 제공되는 아바타의 움직임을 조작함으로써, 사용자의 컨텐츠에 대한 집중도를 높일 수 있다.In addition, the present invention can increase the user's concentration on content by manipulating the movement of an avatar provided within breathing training content based on the movement of a user wearing a breathing detection device in virtual reality or augmented reality.
또한, 본 발명은, 사용자가 컨텐츠를 수행하는 동안에 사용자의 운동능력 개선율을 평가하고, 사용자의 개선율을 높이기 위한 호흡훈련 컨텐츠를 선택하여 제공함으로써, 사용자의 재활치료에 대한 부담감과 거부감을 최소화할 수 있다.In addition, the present invention can minimize the user's burden and resistance to rehabilitation treatment by evaluating the user's rate of improvement in exercise ability while the user is performing content and selecting and providing breathing training content to increase the user's rate of improvement.
또한, 본 발명은, 재활프로그램이 융합된 순응율 높은 게임화 컨텐츠를 활용해 사용자의 상태를 데이터화하여 저장하고, 차후에 다양한 재활 컨텐츠 선택에 활용할 수 있도록 구성할 수 있다. 또한, 사용자의 호흡 개선 데이터를 기초로 사용자에게 가장 적합한 프로그램 추천 및 리마인더 제공 등의 서비스를 제공함으로써, 사용자의 재활치료서비스 이용에 대한 편의성을 극대화할 수 있다.In addition, the present invention can be configured to store the user's status as data by utilizing gamified content with a high compliance rate that is integrated with a rehabilitation program, and to use it for selecting various rehabilitation contents in the future. In addition, by providing services such as recommending the most suitable program for the user and providing reminders based on the user's breathing improvement data, the convenience of the user's use of rehabilitation treatment services can be maximized.
상술한 내용과 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.In addition to the above-described contents, the specific effects of the present invention are described together with the specific matters for carrying out the invention below.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 호흡훈련 시스템을 나타내는 블럭도이다.
도 2는 도 1의 호흡훈련 시스템의 구성요소를 설명하기 위한 블럭도이다.
도 3 내지 도 8은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 호흡 검출 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 재활 훈련 방법의 일 예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 재활 훈련 방법의 다른 예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 재활 훈련 방법의 또 다른 예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 호흡훈련 시스템에서 대상자에게 맞는 훈련 프로세스를 제공하는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.Figure 1 is a block diagram showing a breathing training system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a block diagram illustrating components of the breathing training system of Figure 1.
FIGS. 3 to 8 are drawings for explaining a respiration detection device according to some embodiments of the present invention.
Figure 9 is a flowchart illustrating an example of a rehabilitation training method according to an embodiment of the present invention.
Figure 10 is a flowchart illustrating another example of a rehabilitation training method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a flowchart illustrating another example of a rehabilitation training method according to an embodiment of the present invention.
Figure 12 is a flowchart illustrating a process of providing a training process suitable for a subject in a breathing training system according to an embodiment of the present invention.
본 명세서 및 특허청구범위에서 사용된 용어나 단어는 일반적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니된다. 발명자가 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어나 단어의 개념을 정의할 수 있다는 원칙에 따라, 본 발명의 기술적 사상과 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. 또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명이 실현되는 하나의 실시예에 불과하고, 본 발명의 기술적 사상을 전부 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 및 응용 가능한 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms or words used in this specification and the claims should not be interpreted as limited to their general or dictionary meanings. In accordance with the principle that the inventor can define the concept of a term or word in order to best explain his or her invention, they should be interpreted as meanings and concepts that are consistent with the technical idea of the present invention. In addition, the embodiments described in this specification and the configurations illustrated in the drawings are only one embodiment in which the present invention is realized, and do not represent the entire technical idea of the present invention, so it should be understood that there may be various equivalents, modifications, and applicable examples that can replace them at the time of this application.
본 발명의 호흡훈련 시스템 및 방법은 전술한 만성폐쇄성 폐질환(이하, COPD) 환자 뿐만 아니라, 현재의 질병분류체계(DSM-V)상의 자폐범주와 경도 인지장애(MCI), 치매 환자에 적용하여 활용할 수 있으며, 본인의 고급 운동정보를 알고자 하는 일반인, 자녀의 호흡을 향상시키고 싶은 일반인이 활용할 수 있다. 이하에서는, The breathing training system and method of the present invention can be applied and utilized not only to patients with chronic obstructive pulmonary disease (hereinafter, COPD) as mentioned above, but also to patients with autism spectrum disorder and mild cognitive impairment (MCI) and dementia in the current disease classification system (DSM-V), and can be utilized by the general public who want to know their own advanced exercise information and the general public who want to improve their children's breathing. Hereinafter,
또한, 본 발명의 호흡훈련 시스템은 사용자의 증상정보, 연령정보, 성별정보, 증상에 대한 처방정보, 소프트웨어 활용정보 등 수집 가능한 모든 정보를 이용할 수 있다. 본 발명의 호흡훈련 시스템은, 수집된 정보를 빅데이터화함으로써, 증상, 연령, 치료방법, 성별, 특성별 개선 정도에 대한 최적의 시나리오를 도출하거나, 관련 통계 및 주요 연관데이터를 도출하기 위한 인공지능 분석에 이용할 수 있다.In addition, the breathing training system of the present invention can utilize all information that can be collected, such as the user's symptom information, age information, gender information, prescription information for symptoms, and software utilization information. The breathing training system of the present invention can derive the optimal scenario for the degree of improvement by symptom, age, treatment method, gender, and characteristic by converting the collected information into big data, or can utilize it for artificial intelligence analysis to derive related statistics and key related data.
이하에서는, 호흡 검출 장치와 연계되어 사용자에게 맞는 호흡개선을 위한 컨텐츠를 제공하기 위한 호흡훈련 시스템 및 방법에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, a breathing training system and method for providing content for improving breathing that is tailored to the user in conjunction with a breathing detection device will be described in detail with reference to drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 호흡훈련 시스템을 나타내는 블럭도이다.Figure 1 is a block diagram showing a breathing training system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 호흡훈련 시스템은, 진단 치료 서버(100), 호흡 검출 장치(200), 사용자 단말기(300)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a breathing training system according to an embodiment of the present invention includes a diagnostic treatment server (100), a breathing detection device (200), and a user terminal (300).
진단 치료 서버(100)는 사용자의 호흡과 관련된 데이터를 저장 및 관리하고, 사용자에게 맞는 호흡개선을 위한 컨텐츠(이하, 호흡훈련 컨텐츠)를 선택하여 제공할 수 있다.The diagnostic treatment server (100) can store and manage data related to the user's breathing, and select and provide content for improving breathing (hereinafter, breathing training content) tailored to the user.
이때, 진단 치료 서버(100)는 다양한 사용자로부터 수집한 빅데이터를 기초로 사용자에게 맞는 최적의 호흡훈련 컨텐츠를 선택하여 제공할 수 있다. At this time, the diagnostic treatment server (100) can select and provide optimal breathing training content suited to the user based on big data collected from various users.
또한, 진단 치료 서버(100)는 수집된 빅데이터를 기초로 학습된 머신러닝모듈을 이용하여, 사용자의 호흡을 최대한 개선시킬 수 있는 호흡훈련 컨텐츠를 선정하여 추천할 수 있다.In addition, the diagnostic treatment server (100) can select and recommend breathing training content that can improve the user's breathing as much as possible by using a machine learning module learned based on the collected big data.
예를 들어, 진단 치료 서버(100)는 사용자의 호흡상태, 환경정보, 과거 호흡훈련 컨텐츠의 수행이력 및 개선율 등을 입력 파라미터로 입력받고, 현재 호흡훈련 컨텐츠와, 현재 수행중인 호흡훈련 컨텐츠의 성취율을 출력 파라미터로 입력받아 머신러닝을 훈련시킬 수 있다. For example, the diagnostic treatment server (100) can receive the user's breathing condition, environmental information, performance history and improvement rate of past breathing training content as input parameters, and the current breathing training content and the achievement rate of the breathing training content currently being performed as output parameters to train machine learning.
이어서, 진단 치료 서버(100)는 사용자의 호흡상태, 환경정보, 현재 호흡훈련 컨텐츠의 수행이력 및 개선율을 기초로, 사용자에게 제공 가능한 호흡훈련 컨텐츠의 후보군과 호흡의 예상개선율을 산출하여, 후보군 중에서 가장 높은 예상개선율을 나타내는 호흡훈련 컨텐츠를 추천 컨텐츠로 선정하여 사용자에게 제공할 수 있다.Next, the diagnostic treatment server (100) calculates a candidate group of breathing training contents that can be provided to the user and an expected improvement rate of breathing based on the user's breathing condition, environmental information, performance history of the current breathing training contents, and improvement rate, and selects breathing training contents with the highest expected improvement rate among the candidates as recommended contents and provides them to the user.
진단 치료 서버(100)는 사용자 단말기(300)에 호흡훈련 컨텐츠를 제공할 수 있다. 여기에서, 호흡훈련 컨텐츠는 증강현실(AR) 또는 가상현실(VR)을 구현할 수 있는 컨텐츠를 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 사용자 단말기(300)에서 제공하는 가상현실(VR) 컨텐츠 내의 아바타를 조정함으로써, 특정 질환치료를 위한 미션(mission)을 수행할 수 있다.The diagnosis treatment server (100) can provide breathing training content to the user terminal (300). Here, the breathing training content can include content that can implement augmented reality (AR) or virtual reality (VR). For example, the user can perform a mission for treating a specific disease by adjusting an avatar within the virtual reality (VR) content provided by the user terminal (300).
이때, 사용자 단말기(300)는 호흡 검출 장치(200)와 연결되어, 상호 동기화될 수 있다.At this time, the user terminal (300) can be connected to the respiration detection device (200) and synchronized with each other.
사용자 단말기(300)에 호흡훈련 컨텐츠가 제공되는 동안, 진단 치료 서버(100)는 호흡 검출 장치(200)에서 측정한 호흡 데이터를 수신한다. While breathing training content is provided to the user terminal (300), the diagnostic treatment server (100) receives breathing data measured by the breathing detection device (200).
진단 치료 서버(100)는 수신된 호흡 데이터를 기초로 호흡패턴의 변화를 감지하고, 사용자가 수행중인 호흡훈련 컨텐츠에 대한 호흡훈련 컨텐츠에 대한 수행 데이터를 수신할 수 있다. 이때, 수행 데이터는 사용자의 미션수행에 따른 반응시간을 포함할 수 있다. The diagnostic treatment server (100) can detect changes in breathing patterns based on the received breathing data and receive performance data on breathing training content for breathing training content being performed by the user. At this time, the performance data can include the response time according to the user's mission performance.
이어서, 진단 치료 서버(100)는, 상기 호흡패턴으로부터 사용자의 정상호흡 비율 또는 정상호흡 유지율을 추출하고, 이를 기초로 사용자의 호흡을 개선율을 높이기 위한 다음 호흡훈련 컨텐츠를 선정할 수 있다. Next, the diagnostic treatment server (100) can extract the user's normal breathing rate or normal breathing maintenance rate from the breathing pattern, and select the next breathing training content to increase the user's breathing improvement rate based on this.
또한, 진단 치료 서버(100)는, 호흡훈련 컨텐츠의 수행 데이터를 수신하고, 수신된 상기 수행 데이터를 기초로 운동능력 개선율을 추출하며, 이를 기초로 사용자의 운동능력 개선율을 높이기 위한 다음 호흡훈련 컨텐츠를 선정할 수 있다.In addition, the diagnostic treatment server (100) can receive performance data of breathing training content, extract an exercise ability improvement rate based on the received performance data, and select the next breathing training content to increase the user's exercise ability improvement rate based on the data.
이와 동시에, 진단 치료 서버(100)는 사용자의 특정 질환 치료(예를 들어, COPD)를 위한 호흡 검출 장치(200)의 동작을 제어하는 제어신호를 생성하여 호흡 검출 장치(200)에 전달할 수 있다. 호흡 검출 장치(200)는 제어신호를 기초로 사용자의 호흡패턴을 가이드할 수 있다. At the same time, the diagnostic treatment server (100) can generate a control signal for controlling the operation of the breathing detection device (200) for treating a specific disease of the user (e.g., COPD) and transmit it to the breathing detection device (200). The breathing detection device (200) can guide the user's breathing pattern based on the control signal.
여기에서, 호흡 검출 장치(200)가 가이드하는 호흡패턴은, 기준치보다 강한 들숨 또는 날숨, 기준치보다 약한 들숨 또는 날숨, 기준치보다 짧게 끊어 내뱉는 들숨 또는 날숨, 규칙 또는 비규칙적으로 내뱉는 들숨 또는 날숨을 포함할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하도록 한다.Here, the breathing pattern guided by the breathing detection device (200) may include an inhalation or exhalation stronger than the reference value, an inhalation or exhalation weaker than the reference value, an inhalation or exhalation that is cut short than the reference value, and an inhalation or exhalation that is regularly or irregularly exhaled. A detailed description thereof will be provided later.
추가적으로, 호흡훈련 시스템은 별도로 구비된 카메라(400)를 더 포함할 수 있다.Additionally, the breathing training system may further include a separately equipped camera (400).
카메라(400)는 별도로 연동되어 호흡 검출 장치(200)를 착용한 사용자의 화상을 촬영하고, 촬영된 화상을 진단 치료 서버(100)에 전달한다. 진단 치료 서버(100)는 수신된 화상의 변화를 감지하여 사용자의 움직임(예를 들어, 흉부 또는 복수)을 분석하고, 분석된 사용자의 움직임을 사용자 단말기(300)에 제공되는 호흡훈련 컨텐츠에 반영할 수 있다.The camera (400) is separately linked to capture an image of a user wearing a respiration detection device (200) and transmits the captured image to a diagnosis and treatment server (100). The diagnosis and treatment server (100) detects changes in the received image to analyze the user's movement (e.g., chest or ascites) and can reflect the analyzed user's movement in the breathing training content provided to the user terminal (300).
또한, 진단 치료 서버(100)는 미리 판단된 발달장애진단에 관한 정보와 의료기관서버(500)으로부터 수신하여 참조할 수 있다. In addition, the diagnosis treatment server (100) can receive and reference information on a pre-determined developmental disorder diagnosis from the medical institution server (500).
추가적으로, 호흡훈련 시스템에서 수집되는 호흡 평가데이터는, 개선 프로세스 및 호흡훈련 컨텐츠에 대한 사용자의 수행 데이터와 동기되어 수집될 수 있다. 즉, 특정 호흡 평가데이터가 수집될 때, 사용자가 제공받고 있는 호흡훈련 컨텐츠와 미션 수행 상황이 함께 동기되어 저장됨으로써 정확한 호흡 평가데이터 분석이 이루어지도록 할 수 있다.Additionally, the breathing evaluation data collected in the breathing training system can be collected in synchronization with the user's performance data for the improvement process and breathing training content. That is, when specific breathing evaluation data is collected, the breathing training content and mission performance situation provided to the user are synchronized and stored together, thereby enabling accurate breathing evaluation data analysis.
이하에서는, 호흡훈련 시스템의 구체적인 구성에 대해 자세히 설명하도록 한다.Below, we will describe in detail the specific configuration of the breathing training system.
도 2는 도 1의 호흡훈련 시스템의 구성요소를 설명하기 위한 블럭도이다.Figure 2 is a block diagram illustrating components of the breathing training system of Figure 1.
도 2을 참조하면, 본 발명의 호흡훈련 시스템의 진단 치료 서버(100)은 호흡패턴 분석부(110), 상태 판단부(120), 컨텐츠 제공부(130), 제어신호 생성부(140), 데이터베이스부(150)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the diagnostic treatment server (100) of the respiratory training system of the present invention may include a respiratory pattern analysis unit (110), a status determination unit (120), a content provision unit (130), a control signal generation unit (140), and a database unit (150).
호흡패턴 분석부(110)는 호흡 검출 장치(200)에서 수신된 호흡 데이터를 기초로 사용자의 호흡패턴을 분석한다. 또한, 호흡패턴 분석부(110)는 상기 호흡패턴으로부터 상기 사용자의 정상호흡 비율 또는 정상호흡 유지율을 추출할 수 있다.The breathing pattern analysis unit (110) analyzes the user's breathing pattern based on the breathing data received from the breathing detection device (200). In addition, the breathing pattern analysis unit (110) can extract the user's normal breathing rate or normal breathing maintenance rate from the breathing pattern.
상태 판단부(120)는 분석된 호흡패턴과, 호흡훈련 컨텐츠의 수행 데이터를 기초로 사용자의 상태 및 반응의 변화를 감지하고, 사용자 단말기(300)에 제공된 호흡훈련 컨텐츠에 대한 미션수행 정도 및 반응속도 등을 기초로 사용자의 호흡상태를 평가할 수 있다.The status judgment unit (120) detects changes in the user's status and response based on the analyzed breathing pattern and performance data of the breathing training content, and can evaluate the user's breathing status based on the degree of mission performance and response speed for the breathing training content provided to the user terminal (300).
컨텐츠 제공부(130)는 평가된 호흡상태를 기초로, 사용자에게 가장 적합한 호흡훈련 컨텐츠를 선정하고, 해당 호흡훈련 컨텐츠를 사용자 단말기(300)에 제공할 수 있다. The content provider (130) can select the breathing training content most suitable for the user based on the evaluated breathing condition and provide the breathing training content to the user terminal (300).
구체적으로, 컨텐츠 제공부(130)는 호흡패턴 분석부(110)가 추출한 정상호흡 비율 또는 정상호흡 유지율을 기초로, 상기 호흡훈련 컨텐츠의 종류 또는 레벨을 변경할 수 있다.Specifically, the content provider (130) can change the type or level of the breathing training content based on the normal breathing rate or normal breathing maintenance rate extracted by the breathing pattern analysis unit (110).
컨텐츠 제공부(130)는 사용자가 호흡훈련 컨텐츠를 수행하는 동안, 수신된 수행 데이터를 기초로 평가된 사용자의 호흡이 정상범주에 포함되지 여부를 판단한다. 컨텐츠 제공부(130)는 사용자의 호흡이 정상범주에 포함되는 경우, 상기 호흡훈련 컨텐츠의 수행을 종료할 수 있다.The content provider (130) determines whether the user's breathing, evaluated based on the received performance data while the user is performing the breathing training content, is within the normal range. If the user's breathing is within the normal range, the content provider (130) can terminate the performance of the breathing training content.
제어신호 생성부(140)는 사용자 단말기(300)에 제공되는 호흡훈련 컨텐츠에 연동하여 호흡 검출 장치(200)의 동작을 제어할 수 있는 제어신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제어신호는 호흡 검출 장치(200)의 들숨저항 및 날숨저항의 크기를 변화시킬 수 있다.The control signal generation unit (140) can generate a control signal that can control the operation of the breathing detection device (200) in conjunction with the breathing training content provided to the user terminal (300). For example, the control signal can change the size of the inhalation resistance and exhalation resistance of the breathing detection device (200).
데이터베이스부(150)는 사용자에 대한 호흡상태정보, 환경정보, 병력정보, 증상정보, 호흡훈련 컨텐츠 수행내역 및 성취도 등을 저장 및 관리할 수 있다. 전술한 컨텐츠 제공부(130)는 데이터베이스부(150)에 저장된 사용자의 데이터를 종합적으로 분석하여 사용자에게 가장 맞는 호흡훈련 컨텐츠를 선정하여 제공할 수 있다.The database unit (150) can store and manage the user's breathing status information, environmental information, medical history information, symptom information, breathing training content performance history and achievement level, etc. The content provision unit (130) described above can comprehensively analyze the user's data stored in the database unit (150) and select and provide breathing training content that best suits the user.
보다 구체적으로, 컨텐츠 제공부(130)는 대상자가 안정적인 날숨과 들숨을 유지할 수 있도록 훈련이 가능한 콘텐츠를 제공할 수 있다.More specifically, the content provider (130) can provide content that enables training so that the subject can maintain stable exhalation and inhalation.
예를 들어, 컨텐츠 제공부(130)는 사용자의 상태에 따라, 1) 강한 날숨, 얇고 긴 날숨, 강한 들숨, 얇고 긴 들숨 훈련이 가능한 콘텐츠, 2) 짧게 끊어 내뱉는 들숨, 날숨 훈련이 가능한 콘텐츠(끊어 내뱉는 경우 규칙적/비규칙적으로 나뉠 수 있으며, 문장의 음소 단위로 훈련이 가능) 등을 제공할 수 있다.For example, the content provider (130) may provide, depending on the user's condition, 1) content that enables training for strong exhalation, thin and long exhalation, strong inhalation, and thin and long inhalation, 2) content that enables training for short, interrupted inhalation and exhalation (in the case of interrupted exhalation, it can be divided into regular/irregular, and training is possible by phoneme unit of a sentence).
추가적으로, 진단 치료 서버(100)는 사용자 단말기(300)가 카메라(400)와 연동될 경우 호흡 검출 장치(200)의 색, 모양, 또는 외부패턴을 인식하여 AR, VR, MR의 아바타를 움직임 제어에 이용할 수 있다. 또한, 진단 치료 서버(100)는 카메라(400)로부터 수신된 영상을 분석하여, 사용자의 팔과 다리의 움직임을 추출하고, 이를 아바타와 연동시켜 표현하는 것도 가능하다. Additionally, the diagnostic treatment server (100) can recognize the color, shape, or external pattern of the respiration detection device (200) when the user terminal (300) is linked with the camera (400) and use the avatar of AR, VR, or MR for movement control. In addition, the diagnostic treatment server (100) can analyze the image received from the camera (400) to extract the movement of the user's arms and legs and express it by linking it with the avatar.
진단 치료 서버(100)에서 제공되어 호흡 검출 장치(200)를 통해 제어되는 호흡훈련 컨텐츠는 다양한 호흡 관련 검사 및 훈련을 포함하고 있으며, 난이도 단계(즉, 레벨)가 존재하여, 특정 레벨의 미션을 다수의 완료시(예를 들어, 최소 3회 이상) 다음 레벨의 미션으로 이동할 수 있다.The breathing training content provided by the diagnostic treatment server (100) and controlled through the breathing detection device (200) includes various breathing-related tests and training, and has difficulty levels (i.e., levels), so that when a number of missions of a specific level are completed (for example, at least three times), the user can move on to the next level of mission.
호흡훈련 컨텐츠를 수행하는 도중에 수집되는 정보로, 사용자의 고유 정보(ID), 대상자 병력 및 환경정보, 현재 상태 정보(자폐검사, 지능검사 등의 대상자 수행결과 정보), 초기/훈련기간/현재의 호흡정보(들숨/날숨 시간, 규칙적/비규칙적 호흡정보, 호흡시간 및 빈도), 콘텐츠 활용 기간 설정 정보(치료사/학부모), 난이도 단계별 수행결과, 미션 실패 시 실패 패턴정보/빈도정보, 치료사 개입정보, 치료패턴 입력정보(게임화 콘텐츠 커리큘럼 생성 및 수행 정보), 게임화 콘텐츠 수행에 따른 단계별 수행 성공 및 증상 개선율 정보, 설정기간 중간검사정보, 설정기간 종료후 검사 정보(COPD, 자폐검사, 지능검사, 협응력 검사, 뚜렛증후군, ADHD 검사 등)등이 포함될 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시에 불과하고 본 발명에서 수집되는 정보들은 다양하게 수집이 가능하다.Information collected while performing breathing training content, including the user's unique information (ID), subject's medical history and environmental information, current status information (subject performance result information such as autism test, intelligence test, etc.), initial/training period/current breathing information (inhalation/exhalation time, regular/irregular breathing information, breathing time and frequency), content utilization period setting information (therapist/parent), performance results by difficulty level, failure pattern information/frequency information in case of mission failure, therapist intervention information, treatment pattern input information (gamified content curriculum creation and performance information), step-by-step performance success and symptom improvement rate information according to gamified content performance, mid-test information during the setting period, test information after the setting period ends (COPD, autism test, intelligence test, coordination test, Tourette syndrome, ADHD test, etc.). However, this is only one example, and the information collected in the present invention can be collected in various ways.
호흡 검출 장치(200)는 호흡 검출 모듈(201), 호흡저항 조절 모듈(202), 컨트롤러(203), 배터리(204)를 포함할 수 있다.The respiration detection device (200) may include a respiration detection module (201), a respiratory resistance control module (202), a controller (203), and a battery (204).
호흡 검출 모듈(201)은 호흡 검출 장치(200)의 내측에 배치되며, 사용자의 들숨 또는 날숨의 확인을 위한 압력센서가 하나 이상 사용된다. 이때, 호흡 검출 모듈(201)은 내부가 밀폐되도록 구성되고, 호흡 검출 모듈(201)의 밀폐된 외면 중 일면은 신축성을 지닌 탄성물질로 구성될 수 있다. 또한, 호흡 검출 모듈(201)의 내부에는 압력센서가 포함되어 호흡 검출 모듈(201)의 내부 압력을 측정할 수 있고, 압력센서에서 측정된 데이터는 사용자의 들숨 또는 날숨에 대한 호흡 데이터로써 이용될 수 있다. The respiration detection module (201) is arranged inside the respiration detection device (200), and at least one pressure sensor is used to confirm the user's inhalation or exhalation. At this time, the respiration detection module (201) is configured so that the interior is sealed, and one of the sealed outer surfaces of the respiration detection module (201) may be composed of an elastic material having elasticity. In addition, the respiration detection module (201) may include a pressure sensor inside to measure the internal pressure of the respiration detection module (201), and data measured by the pressure sensor may be used as respiration data for the user's inhalation or exhalation.
호흡저항 조절 모듈(202)은, 호흡 검출 장치(200)의 내측에 설치되어 호흡 검출 장치(200)의 외부와 내부를 연결하는 흡입홀의 개방면적을 조절함으로써, 호흡 검출 장치(200)의 들숨저항 또는 날숨저항을 조절하는 기능을 수행한다. The respiratory resistance control module (202) is installed inside the respiratory detection device (200) and controls the open area of the suction hole connecting the outside and inside of the respiratory detection device (200), thereby controlling the inhalation resistance or exhalation resistance of the respiratory detection device (200).
호흡저항 조절 모듈(202)은, 사용자가 호흡을 들이마실때의 들숨저항의 크기를 조절하고, 사용자가 호흡을 내쉴때의 날숨저항의 크기를 조절하는 방식으로 동작할 수 있다. 호흡저항 조절 모듈(202)에서 조절하는 들숨저항과 날숨저항은 최소 5단계 이상으로 세분화하여 자동 또는 수동으로 조절될 수 있으며, 바람직하게는 10단계로 조절할 수 있다.The respiratory resistance control module (202) can operate in a manner of controlling the size of the inhalation resistance when the user inhales, and controlling the size of the expiratory resistance when the user exhales. The inhalation resistance and expiratory resistance controlled by the respiratory resistance control module (202) can be automatically or manually controlled by dividing them into at least 5 stages, and preferably, can be controlled into 10 stages.
컨트롤러(203)는 호흡 검출 모듈(201)에서 측정된 호흡 데이터를 기초로 호흡저항 조절 모듈(202)의 들숨저항 및 날숨저항을 조절할 수 있다. 또한, 컨트롤러(203)는 호흡 검출 모듈(201)에서 측정된 호흡 데이터를 진단 치료 서버(100)에 전송하고, 진단 치료 서버(100)로부터 수신한 컨텐츠에 따라 호흡저항 조절 모듈(202)의 들숨저항 및 날숨저항을 실시간으로 조절할 수 있다.The controller (203) can adjust the inhalation resistance and expiratory resistance of the respiratory resistance control module (202) based on the respiratory data measured by the respiration detection module (201). In addition, the controller (203) can transmit the respiratory data measured by the respiration detection module (201) to the diagnosis treatment server (100) and adjust the inhalation resistance and expiratory resistance of the respiratory resistance control module (202) in real time according to the content received from the diagnosis treatment server (100).
추가적으로, 호흡 검출 장치(200)는 충전 및 디버깅, 업데이트 단자(디버깅 및 업데이트 무선 활용 가능), 충전형 또는 1회용 배터리(204)가 포함될 수 있으며, 블루투스 및 2.4Ghz, 3G, 4G, 5G 등을 적용하여 무선 연동이 가능한 통신모듈(205)을 더 포함할 수 있다.Additionally, the breathing detection device (200) may include a charging and debugging, update terminal (wireless debugging and update possible), a rechargeable or disposable battery (204), and may further include a communication module (205) capable of wireless connection using Bluetooth and 2.4Ghz, 3G, 4G, 5G, etc.
다른 실시예로, 호흡 검출 장치(200)는 위치 센서(206)를 더 포함할 수 있다. 위치 센서(206)는 호흡 검출 장치(200)를 이용하는 사용자의 움직임을 감지할 수 있다. 이때, 위치 센서(206)는 6축센서 또는 9축센서를 이용할 수 있다. 예를 들어, 호흡 검출 장치(200)의 내부에는 6축 센서가 장착되어, 사용자의 움직임에 대한 각속도와 가속도를 알 수 있게 된다. 위치 센서(206)에서 측정된 데이터는 재활 및 훈련 전용 소프트웨어를 제어하는데 이용될 수 있다. 다른 예로, 위치 센서(206)는 6축 센서에서 지자기 센서가 추가된 모델로, 이동 방향의 추적이 가능하며, 3D 모델링을 통해 호흡 검출 장치(200)의 위치를 추적함으로써, 사용자의 머리 위치를 파악할 수 있다.In another embodiment, the respiration detection device (200) may further include a position sensor (206). The position sensor (206) may detect the movement of a user using the respiration detection device (200). At this time, the position sensor (206) may use a 6-axis sensor or a 9-axis sensor. For example, a 6-axis sensor may be mounted inside the respiration detection device (200) so as to detect the angular velocity and acceleration of the user's movement. The data measured by the position sensor (206) may be used to control rehabilitation and training software. As another example, the position sensor (206) is a model in which a geomagnetic sensor is added to a 6-axis sensor, and is capable of tracking the direction of movement, and by tracking the position of the respiration detection device (200) through 3D modeling, the position of the user's head may be identified.
진단 치료 서버(100)와 연계되는 소프트웨어는 주로 호흡관련 기능성 게임으로 구현되는 비주얼 소프트웨어 기반의 인지훈련 소프트웨어이다. 즉, 본 발명은 소프트웨어를 통하여 사용자의 호흡패턴를 가이드할 수 있다.The software linked to the diagnostic treatment server (100) is a visual software-based cognitive training software mainly implemented as a breathing-related functional game. That is, the present invention can guide a user's breathing pattern through software.
사용자 단말기(300)는 디스플레이부(310)와 사운드출력부(320)를 포함할 수 있다. 사용자 단말기(300)는 진단 치료 서버(100)에서 제공되는 호흡훈련 컨텐츠를 디스플레이부(310)에 표시하고, 사운드출력부(320)를 통해 소리를 출력할 수 있다.The user terminal (300) may include a display unit (310) and a sound output unit (320). The user terminal (300) may display breathing training content provided from the diagnosis and treatment server (100) on the display unit (310) and output sound through the sound output unit (320).
이때, 호흡훈련 컨텐츠는 단계별 게임화 컨텐츠로 구성될 수 있다.At this time, breathing training content can be composed of step-by-step gamification content.
예를 들어, 1단계 게임화 컨텐츠는 편한 호흡을 통한 집중력 향상과 호흡 향상, 심리 안정을 위한 훈련 호흡에 따라 동물 캐릭터가 즐거운 표정으로 활발하게 장애물을 피해 최종 목적지로 이동하는 것을 포함할 수 있다.For example, level 1 gamification content may include improving concentration through easy breathing, improving breathing, and training breathing for psychological stability, with animal characters actively avoiding obstacles with a happy expression and moving to the final destination.
또한, 2단계 게임화 컨텐츠는 균일한 압력으로 들이쉬고 내쉬는 시간을 조절하는 훈련 컨텐츠와, 들숨과 날숨의 균일한 압력을 통해 대상 동물캐릭터에 바람을 불며 기분좋은 환경을 구축해주는 게임형태로 구현될 수 있다.In addition, the second stage gamification content can be implemented in the form of a game that creates a pleasant environment by blowing wind on the target animal character through uniform pressure of inhalation and exhalation, as well as training content that controls the time of inhalation and exhalation with uniform pressure.
또한, 3단계 게임화 컨텐츠는 풍선불기 둥의 고압력이 필요한 게임화 컨텐츠로 구성될 수 있다.Additionally, the 3-stage gamification content can be composed of gamification content that requires high pressure of a balloon column.
다만, 이는 호흡훈련 컨텐츠의 하나의 예시에 불과하며, 본 발명의 호흡훈련 컨텐츠가 이에 한정되는 것은 아니다.However, this is only one example of breathing training content, and the breathing training content of the present invention is not limited to this.
정리하면, 본 발명에 따른 호흡훈련 시스템은, 사용자에게 특정 질환치료(예를 들어, COPD)를 위한 호흡훈련 컨텐츠를 제공하여 호흡재활치료와 IT를 융합함으로써, 호흡재활치료에 대한 사용자의 집중도와 재활치료훈련의 순응도를 높일 수 있다.In summary, the respiratory training system according to the present invention can provide users with respiratory training content for the treatment of a specific disease (e.g., COPD) and thereby integrate respiratory rehabilitation treatment with IT, thereby increasing users' concentration on respiratory rehabilitation treatment and compliance with rehabilitation treatment training.
또한, 본 발명은, 사용자가 컨텐츠를 수행하는 동안 호흡 검출 장치(200)의 들숨 및 날숨에 대한 저항을 제어함으로써, 사용자의 호흡패턴을 자연스레 가이드할 수 있고, 이를 통해 사용자의 호흡을 개선시킬 수 있다..In addition, the present invention can naturally guide the user's breathing pattern by controlling the resistance to inhalation and exhalation of the breathing detection device (200) while the user is performing content, thereby improving the user's breathing.
이하에서는, 호흡훈련 시스템과 연계되는 호흡 검출 장치(200)에 대한 몇몇 실시예에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.Below, several embodiments of a breathing detection device (200) linked to a breathing training system will be specifically described.
도 3 내지 도 8은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 호흡 검출 장치를 설명하기 위한 도면이다. 여기에서, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 호흡 검출 장치의 사시도를 나타내고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 호흡 검출 장치의 평면도 및 정면도를 나타내고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 호흡 검출 장치의 측면도를 나타낸다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 호흡 검출 장치의 마스크 몸체와 마스크 커버의 결합관계를 나타내는 도면이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 호흡 검출 장치의 내부 구성을 설명하기 위한 개략도이다. 도 8은 도 7의 호흡 검출 모듈을 나타내는 도면이다. FIGS. 3 to 8 are drawings for explaining a respiration detection device according to some embodiments of the present invention. Here, FIG. 3 shows a perspective view of a respiration detection device according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 shows a plan view and a front view of a respiration detection device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 shows a side view of a respiration detection device according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a drawing showing a coupling relationship between a mask body and a mask cover of a respiration detection device according to an embodiment of the present invention. FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the internal configuration of a respiration detection device according to an embodiment of the present invention. FIG. 8 is a drawing showing a respiration detection module of FIG. 7.
우선, 도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 호흡 검출 장치(200)는, 마스크부(210) 및 스트랩부(220)를 포함한다.First, referring to FIGS. 3 to 5, a respiration detection device (200) according to some embodiments of the present invention includes a mask portion (210) and a strap portion (220).
마스크부(210)는 사용자의 얼굴의 코 및 입 주위를 덮을 수 있도록 구성될 수 있다. 스트랩부(220)는 길이를 조절할 수 있는 끈 형상으로 형성되어, 마스크부(210)를 사용자의 얼굴에 고정시킬 수 있도록 하나 이상의 스트랩으로 구성될 수 있다.The mask portion (210) may be configured to cover the nose and mouth area of the user's face. The strap portion (220) may be formed in a string shape whose length can be adjusted, and may be configured with one or more straps to secure the mask portion (210) to the user's face.
구체적으로, 마스크부(210)는 마스크 커버(211), 마스크 몸체(213) 및 실링부(215)로 구성된 하우징을 가질 수 있다. Specifically, the mask portion (210) may have a housing composed of a mask cover (211), a mask body (213), and a sealing portion (215).
마스크 몸체(213)는 중앙에 개구부를 갖도록 형성되고, 사용자 얼굴의 코 및 입 주의를 덮도록 내측에 공간이 마련된 구조로 형성될 수 있다. 마스크 몸체(213)의 중앙에 형성된 개구부에는 마스크 커버(211)가 결합될 수 있으며, 마스크 몸체(213)와 마스크 커버(211)의 결합구조 사이에는 호흡 검출 장치(200)와 외부 간의 공기의 순환이 가능한 흡입홀(212)이 형성될 수 있다.The mask body (213) may be formed to have an opening in the center and may be formed to have a structure with a space provided on the inside to cover the nose and mouth of the user's face. A mask cover (211) may be coupled to the opening formed in the center of the mask body (213), and an intake hole (212) may be formed between the coupling structure of the mask body (213) and the mask cover (211) to enable air circulation between the breathing detection device (200) and the outside.
이때, 흡입홀(212)은 마스크 커버(211)의 외주면을 따라 배치되도록 형성될 수 있으며, 하나 이상의 유로를 형성할 수 있다. 또한, 흡입홀(212)의 유로 구조는 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 물론이다.At this time, the suction hole (212) may be formed so as to be arranged along the outer surface of the mask cover (211) and may form one or more flow paths. In addition, it goes without saying that the flow path structure of the suction hole (212) may be implemented in various ways.
도면에 명확히 도시되지는 않았으나, 흡입홀(212)은 이하에서 설명할 호흡저항 조절 모듈(202)에 연결되도록 형성될 수 있으며, 호흡 검출 모듈(201)에 의해 흡입홀(212)의 단면적의 크기는 변화될 수 있다. 이를 통해, 호흡 검출 모듈(201)은 사용자에게 제공되는 컨텐츠의 호흡 난이도에 관여하는 들숨저항 및 날숨저항의 단계를 조절할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 7을 참조하여 후술하도록 한다.Although not clearly shown in the drawing, the suction hole (212) may be formed to be connected to a respiratory resistance control module (202) to be described below, and the size of the cross-sectional area of the suction hole (212) may be changed by the respiratory detection module (201). Through this, the respiratory detection module (201) may control the stages of inhalation resistance and expiratory resistance involved in the respiratory difficulty of the content provided to the user. A detailed description thereof will be described later with reference to FIG. 7.
실링부(215)는 마스크 몸체(213)와 사용자의 얼굴 사이의 유격을 막는 기능을 수행할 수 있다. 실링부(215)는 탄성을 가지는 재질로 구성될 수 있다. 실링부(215)는 사용자 얼굴의 형상 또는 피부의 유연성에 대응하여 형상이 변화됨에 따라, 사용자 안면과 호흡 검출 장치(200) 사이에 밀폐된 공간을 형성할 수 있다.The sealing portion (215) can perform a function of preventing a gap between the mask body (213) and the user's face. The sealing portion (215) can be made of an elastic material. The sealing portion (215) can form a sealed space between the user's face and the respiration detection device (200) by changing its shape in response to the shape of the user's face or the flexibility of the skin.
스트랩부(220)는 마스크부(210)를 사용자의 안면에 밀착시켜, 호흡 검출 장치(200) 내부로 외기가 인입되는 틈새가 발생하지 않도록 한다. The strap part (220) adheres the mask part (210) to the user's face, preventing a gap from forming through which outside air enters the respiration detection device (200).
스트랩부(220)는 하나 이상의 끈으로 구성될 수 있다. 이때, 스트랩부(220)는 탄성을 가지는 재질로 구성될 수도 있다. 스트랩부(220)의 양 끝은 마스크부(210) 양 측에 결합될 수 있다. 또한, 스트랩부(220)는 사용자의 머리를 감싸도록 형성되어 마스크부(210)를 사용자의 얼굴 쪽으로 압박하도록 기능할 수 있다. 즉, 스트랩부(220)는 마스크부(210)를 사용자의 얼굴로 압박하여 호흡 검출 장치(200)의 밀폐효율이 증대되도록 할 수 있다. 나아가 스트랩부(220)는 호흡훈련 컨텐츠에서 요구하는 사용자의 신체적 활동으로부터 호흡 검출 장치(200)의 위치가 변화되지 않도록 기능할 수 있다.The strap part (220) may be composed of one or more strings. At this time, the strap part (220) may be composed of an elastic material. Both ends of the strap part (220) may be coupled to both sides of the mask part (210). In addition, the strap part (220) may be formed to wrap around the user's head and may function to press the mask part (210) toward the user's face. That is, the strap part (220) may press the mask part (210) toward the user's face to increase the sealing efficiency of the respiration detection device (200). Furthermore, the strap part (220) may function to prevent the position of the respiration detection device (200) from changing due to the user's physical activity required in the breathing training content.
일 예로, 스트랩부(220)는 제1 스트랩부(221)와 제2 스트랩부(223)로 이루어진 두 개의 끈으로 구성됨으로써, 호흡 검출 장치(200)가 사용자 얼굴에 안정적으로 안착되어 내부공간이 밀폐되도록 할 수 있다.For example, the strap part (220) is composed of two straps, a first strap part (221) and a second strap part (223), so that the breathing detection device (200) can be stably placed on the user's face and the internal space can be sealed.
다른 예로, 스트랩부(220)는 제3 스트랩부(225)를 추가로 포함하도록 구성될 수 있으며, 이때, 제3 스트랩부(225)는 제2 스트랩부(223)에 연결되어 사용자의 후두부가 지지되도록 기능할 수 있다.As another example, the strap portion (220) may be configured to additionally include a third strap portion (225), wherein the third strap portion (225) may be connected to the second strap portion (223) to function to support the back of the user's head.
다만, 전술한 설명 및 도면에 개시된 스트랩부(220)는 본 발명의 몇몇 예시에 불과하며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. However, the strap portion (220) disclosed in the above-described description and drawings are only some examples of the present invention, and the present invention is not limited thereto.
도 6 및 도 7을 참조하면, 마스크 커버(211)는 마스크 몸체(213)에 구비된 개구부와 결합되며, 탈착 가능한 구조로 형성될 수 있다. Referring to FIGS. 6 and 7, the mask cover (211) is coupled with an opening provided in the mask body (213) and can be formed into a detachable structure.
이때, 마스크 커버(211)의 내측에는 호흡 검출 모듈(201) 및 호흡저항 조절 모듈(202)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 호흡 검출 모듈(201) 및 호흡저항 조절 모듈(202)은 마스크 커버(211)의 내면에 고정되는 형태로 설치될 수 있다.At this time, a respiration detection module (201) and a respiration resistance control module (202) may be placed on the inner side of the mask cover (211). For example, the respiration detection module (201) and the respiration resistance control module (202) may be installed in a form fixed to the inner side of the mask cover (211).
구체적으로 도 8을 참조하면, 호흡 검출 모듈(201)은 마스크 커버(211)의 내측에 설치되어 사용자의 들숨 또는 날숨에 대한 호흡 데이터를 측정할 수 있다. 호흡 검출 모듈(201)은 내부에 압력센서(10)를 포함할 수 있으며, 외부와 공기가 통하지 않는 밀폐된 공간을 형성할 수 있다. Specifically, referring to FIG. 8, the breathing detection module (201) is installed on the inside of the mask cover (211) and can measure breathing data for the user's inhalation or exhalation. The breathing detection module (201) can include a pressure sensor (10) inside and can form a sealed space that does not allow air to pass through to the outside.
이때, 호흡 검출 모듈(201)에서 호흡 검출 장치(200)를 착용한 사용자의 안면에 대향되는 일면은 탄성물질(RS)로 구성될 수 있고, 나머지 면은 일면과 다른 물질로 구성될 수 있다. 즉, 호흡 검출 모듈(201)의 외면 중 일부는 탄성물질로 형성되고 나머지 일부는 탄성이 없는 물질로 구성될 수 있다. At this time, one side of the respiration detection module (201) facing the face of the user wearing the respiration detection device (200) may be composed of an elastic material (RS), and the remaining side may be composed of a material different from the first side. That is, a part of the outer surface of the respiration detection module (201) may be formed of an elastic material, and the remaining part may be composed of a non-elastic material.
예를 들어, 호흡 검출 모듈(201)이 육면체로 구성된 경우, 사용자의 안면에 대향되는 일면은 탄성물질(RS)(예를 들어, 고무재질)로 구성되고, 다른 나머지 면(SS1, SS2, SS3, SS4)들은 탄성이 없는 물질로 구성될 수 있다. 다만, 이는 본 발명의 일 예에 해당하고, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.For example, if the respiration detection module (201) is configured as a hexahedron, one side facing the user's face may be configured with an elastic material (RS) (e.g., rubber material), and the other remaining sides (SS1, SS2, SS3, SS4) may be configured with an inelastic material. However, this is only an example of the present invention, and the present invention is not limited thereto.
호흡 검출 장치(200)가 동작하는 과정에서, 탄성물질(RS)은 호흡 검출 장치(200)의 내부공간(즉, 사용자의 안면과 호흡 검출 장치(200) 사이에 형성된 내부공간)의 압력의 변화에 따라 위치가 변화된다. During the operation of the respiration detection device (200), the elastic material (RS) changes position according to the change in pressure in the internal space of the respiration detection device (200) (i.e., the internal space formed between the user's face and the respiration detection device (200).
예를 들어, 흡기에서는 호흡 검출 장치(200)의 내부공간의 압력이 호흡 검출 모듈(201)의 내부압력보다 낮으므로, 탄성물질(RS)은 호흡 검출 모듈(201)의 내부공간의 크기를 증가시키는 방향으로 이동할 수 있다. 반대로, 호기에서는 호흡 검출 장치(200)의 내부공간의 압력이 호흡 검출 모듈(201)의 내부압력보다 높으므로, 탄성물질(RS)은 호흡 검출 모듈(201)의 내부공간의 크기를 감소시키는 방향으로 이동할 수 있다. For example, during inhalation, since the pressure in the internal space of the respiration detection device (200) is lower than the internal pressure of the respiration detection module (201), the elastic material (RS) can move in a direction that increases the size of the internal space of the respiration detection module (201). Conversely, during exhalation, since the pressure in the internal space of the respiration detection device (200) is higher than the internal pressure of the respiration detection module (201), the elastic material (RS) can move in a direction that decreases the size of the internal space of the respiration detection module (201).
이렇게 사용자의 호흡에 따라 탄성물질(RS)의 위치가 변화하는 경우, 탄성물질(RS)의 위치 변화가 변화되고, 이에 따라 호흡 검출 모듈(201)의 내부압력도 함께 변화될 수 있다. In this way, when the position of the elastic material (RS) changes according to the user's breathing, the change in position of the elastic material (RS) changes, and accordingly, the internal pressure of the breathing detection module (201) may also change.
이때, 호흡 검출 모듈(201)의 내부에 위치한 압력센서(10)는 호흡 검출 모듈(201)의 내부 압력의 변화를 측정하고 이를 기초로 호흡 데이터를 생성할 수 있다. 여기에서, 호흡 데이터는 사용자의 들숨 또는 날숨에 대한 호흡 검출 장치(200)의 내부압력변화와 동일한 패턴 및 크기를 갖도록 측정될 수 있다.At this time, the pressure sensor (10) located inside the respiration detection module (201) can measure the change in internal pressure of the respiration detection module (201) and generate respiration data based on this. Here, the respiration data can be measured to have the same pattern and size as the change in internal pressure of the respiration detection device (200) for the user's inhalation or exhalation.
압력센서(10)에서 측정된 호흡 데이터는 호흡 검출 모듈(201)의 타면(SS4)에 형성되어 압력센서(10)와 전기적으로 연결되는 포트(201c)를 통해 다른 구성요소(예를 들어, 컨트롤러(203) 또는 통신모듈(205))로 전달될 수 있다. 예를 들어, 압력센서(10)에서 측정된 호흡 데이터는 통신모듈(205)을 통해 진단 치료 서버(100) 또는 사용자 단말기(300)로 전달될 수 있다.Respiration data measured by the pressure sensor (10) may be formed on the other surface (SS4) of the respiration detection module (201) and transmitted to another component (e.g., a controller (203) or a communication module (205)) through a port (201c) electrically connected to the pressure sensor (10). For example, respiration data measured by the pressure sensor (10) may be transmitted to a diagnosis treatment server (100) or a user terminal (300) through the communication module (205).
포트(201c)는 호흡 검출 모듈(201)의 타면(SS4)의 외측에 형성되고, 포트(201c)에 대향되는 타면(SS4)의 내측에는 압력센서(10)가 설치될 수 있다. 따라서, 압력센서(10)는 포트(201c)와 전기적으로 연결되어, 포트(201c)를 통해 외부로부터 전력을 제공받거나, 측정된 데이터(즉, 호흡 데이터)를 송수신할 수 있다. The port (201c) is formed on the outer side of the other side (SS4) of the respiration detection module (201), and a pressure sensor (10) can be installed on the inner side of the other side (SS4) facing the port (201c). Accordingly, the pressure sensor (10) is electrically connected to the port (201c), and can receive power from the outside through the port (201c) or transmit and receive measured data (i.e., respiration data).
다시, 도 6 및 도 7을 참조하면, 호흡저항 조절 모듈(202)은 마스크 커버(211)의 내측에 설치되어 흡입홀(212)의 개방면적을 조절함으로써, 호흡 검출 장치(200)의 들숨저항 또는 날숨저항을 조절하는 기능을 수행한다. Again, referring to FIGS. 6 and 7, the respiratory resistance control module (202) is installed on the inside of the mask cover (211) and performs the function of controlling the inhalation resistance or exhalation resistance of the respiration detection device (200) by controlling the open area of the suction hole (212).
구체적으로, 호흡저항 조절 모듈(202)는, 외부와 연통하여 사용자의 호흡이 가능하도록 하는 유로의 크기를 조절한다. 호흡저항 조절 모듈(202)은 사용자 호흡의 들숨에 필요로 하는 공기를 흡입홀(212)을 통하여 마스크부(210)의 외부에서 유입되도록 하고, 날숨에 발생하는 공기를 흡입홀(212)을 통하여 마스크부(210)의 외부로 배출되도록 할 수 있다. 즉, 호흡저항 조절 모듈(202)은 사용자의 호흡에 필요한 공기의 이동 경로를 제공한다. 다만, 도 7에 도시된 흡입홀(212)의 위치는 임의로 표현한 것으로, 본 발명의 실시예가 이에 해당되는 것은 아니다.Specifically, the respiratory resistance control module (202) controls the size of the path that allows the user to breathe by communicating with the outside. The respiratory resistance control module (202) can allow air required for the user's inhalation to be introduced from the outside of the mask part (210) through the inhalation hole (212), and can allow air generated during exhalation to be discharged to the outside of the mask part (210) through the inhalation hole (212). That is, the respiratory resistance control module (202) provides a path for the air required for the user's breathing. However, the position of the inhalation hole (212) illustrated in FIG. 7 is expressed arbitrarily, and the embodiment of the present invention does not correspond thereto.
컨트롤러(203)는 전술한 호흡저항 조절 모듈(202)의 동작을 제어할 수 있다. 컨트롤러(203)는 진단 치료 서버(100)에서 생성된 제어신호를 통신모듈(205)을 통해 수신하며, 수신된 제어신호를 기초로 호흡저항 조절 모듈(202)의 들숨저항 또는 날숨저항의 크기를 조절할 수 있다. 다른 예로, 상기 제어신호는 사용자 단말기(300)를 통해 전달받거나, 또는 진단 치료 서버(100)로부터 직접 수신할 수 있다. The controller (203) can control the operation of the aforementioned respiratory resistance control module (202). The controller (203) receives a control signal generated from the diagnosis treatment server (100) through the communication module (205), and can adjust the size of the inhalation resistance or exhalation resistance of the respiratory resistance control module (202) based on the received control signal. As another example, the control signal can be transmitted through the user terminal (300) or received directly from the diagnosis treatment server (100).
또한, 컨트롤러(203)는 사용자 단말기(300)와 페어링되며, 사용자 단말기(300)에서 수행되는 호흡훈련 컨텐츠에 동기화되어 호흡 검출 장치(200)의 동작을 제어할 수 있다.In addition, the controller (203) is paired with the user terminal (300) and can control the operation of the breathing detection device (200) in synchronization with the breathing training content performed on the user terminal (300).
컨트롤러(203)는 통상의 PCB로 구성될 수 있다. 컨트롤러(203)는 호흡 검출 모듈(201) 및 호흡저항 조절 모듈(202)과 전기적으로 연결될 수 있다. 컨트롤러(203)는 호흡 검출 모듈(201)에서 감지된 호흡 데이터를 다양한 소프트웨어에서 요구하는 인터페이스 신호로 변환하여, 외부 장치로 전달할 수 있다.The controller (203) may be composed of a conventional PCB. The controller (203) may be electrically connected to the respiration detection module (201) and the respiration resistance control module (202). The controller (203) may convert respiration data detected by the respiration detection module (201) into interface signals required by various software and transmit them to an external device.
호흡 검출 장치(200)의 각 구성요소에서 필요한 에너지는 별도 구비된 배터리(204)를 통해 공급될 수 있다.The energy required for each component of the breathing detection device (200) can be supplied through a separately provided battery (204).
추가적으로, 호흡 검출 장치(200)는 위치센서(206)를 더 포함할 수 있다. 위치센서(206)는 통상의 자이로센서로 구성될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 위치센서(206)는 사용자의 위치정보를 측정할 수 있는 다양한 모듈이 이용될 수 있다. 위치센서(206)는 호흡 검출 모듈(201)와 같이 컨트롤러(203)와 연결되어 구성될 수 있다. 또한, 위치센서(206)는 본 발명의 실시예에 따라 선택적으로 호흡 검출 장치(200)에 구비될 수 있다.Additionally, the respiration detection device (200) may further include a position sensor (206). The position sensor (206) may be configured as a typical gyro sensor. However, the present invention is not limited thereto, and the position sensor (206) may utilize various modules capable of measuring the user's position information. The position sensor (206) may be configured to be connected to the controller (203) like the respiration detection module (201). In addition, the position sensor (206) may be optionally provided in the respiration detection device (200) according to an embodiment of the present invention.
호흡 검출 장치(200)는 위치센서(206)에 의해서 사용자의 얼굴 또는 머리의 움직임을 감지할 수 있는 바, 컨트롤러(203)는 통신모듈(205)을 통해서 위치센서(206)에서 감지된 호흡 검출 장치(200)의 움직임 신호를 다양한 장치에 제공할 수 있다.The breathing detection device (200) can detect the movement of the user's face or head by the position sensor (206), and the controller (203) can provide the movement signal of the breathing detection device (200) detected by the position sensor (206) to various devices through the communication module (205).
나아가, 위치센서(206)는 사용자의 얼굴 또는 머리의 위치를 측정할 수 있는 바, 머리 위치에 따른 호흡의 상태 등을 파악할 수 있음으로써, 사용자의 건강상태 등을 검사 또는 재활하는 소프트웨어에 사용자의 상태 정보를 제공해줄 수 있다.Furthermore, the position sensor (206) can measure the position of the user's face or head, and can determine the state of breathing, etc. according to the head position, thereby providing the user's state information to software that examines or rehabilitates the user's health condition, etc.
추가적으로, 통신 모듈(205)은 무선 인터넷 기술 및 근거리 통신 기술에을 이용하여 진단 치료 서버(100) 및 사용자 단말기(300)와 데이터를 교환할 수 있다.Additionally, the communication module (205) can exchange data with the diagnostic treatment server (100) and the user terminal (300) using wireless Internet technology and short-range communication technology.
여기에서, 무선 인터넷 기술은 예를 들어, 무선랜(Wireless LAN: WLAN), DMNA(Digital Living Network Alliance), 와이브로(Wireless Broadband: Wibro), 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access: Wimax), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), IEEE 802.16, 롱 텀 에볼루션(Long Term Evolution: LTE), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced), 광대역 무선 이동 통신 서비스(Wireless Mobile Broadband Service: WMBS) 및 5G NR(New Radio) 기술 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.Here, the wireless Internet technology may include at least one of, for example, Wireless LAN (WLAN), Digital Living Network Alliance (DMNA), Wireless Broadband (Wibro), World Interoperability for Microwave Access (Wimax), High Speed Downlink Packet Access (HSDPA), High Speed Uplink Packet Access (HSUPA), IEEE 802.16, Long Term Evolution (LTE), Long Term Evolution-Advanced (LTE-A), Wireless Mobile Broadband Service (WMBS), and 5G NR (New Radio) technologies. However, the present embodiment is not limited thereto.
근거리 통신 기술은 예를 들어, 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association: IrDA), UWB(Ultra-Wideband), 지그비(ZigBee), 인접 자장 통신(Near Field Communication: NFC), 초음파 통신(Ultra Sound Communication: USC), 가시광 통신(Visible Light Communication: VLC), 와이 파이(Wi-Fi), 와이 파이 다이렉트(Wi-Fi Direct), 5G NR (New Radio) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.The short-range communication technology may include at least one of, for example, Bluetooth, RFID (Radio Frequency Identification), Infrared Data Association (IrDA), Ultra-Wideband (UWB), ZigBee, Near Field Communication (NFC), Ultra Sound Communication (USC), Visible Light Communication (VLC), Wi-Fi, Wi-Fi Direct, and 5G NR (New Radio). However, the present embodiment is not limited thereto.
네트워크를 통해서 통신하는 통신 모듈(205)은 이동통신을 위한 기술표준 및 표준 통신 방식을 준수할 수 있다. 예를 들어, 표준 통신 방식은 GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), CDMA2000(Code Division Multi Access 2000), EV-DO(Enhanced Voice-Data Optimized or Enhanced Voice-Data Only), WCDMA(Wideband CDMA), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTEA(Long Term Evolution-Advanced) 및 5G NR(New Radio) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.The communication module (205) communicating through a network may comply with technical standards and standard communication methods for mobile communication. For example, the standard communication method may include at least one of GSM (Global System for Mobile communication), CDMA (Code Division Multi Access), CDMA2000 (Code Division Multi Access 2000), EV-DO (Enhanced Voice-Data Optimized or Enhanced Voice-Data Only), WCDMA (Wideband CDMA), HSDPA (High Speed Downlink Packet Access), HSUPA (High Speed Uplink Packet Access), LTE (Long Term Evolution), LTEA (Long Term Evolution-Advanced), and 5G NR (New Radio). However, the present embodiment is not limited thereto.
이하에서는, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 재활 훈련 방법에 대해 구체적으로 살펴보도록 한다.Below, we will specifically look at rehabilitation training methods according to some embodiments of the present invention.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 재활 훈련 방법의 일 예를 설명하기 위한 순서도이다.Figure 9 is a flowchart illustrating an example of a rehabilitation training method according to an embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 본 발명의 재활 훈련 방법에서, 우선 사용자 단말기(300)와 호흡 검출 장치(200)는 상호 간에 페어링을 수행한다(S110). 이때, 호흡 검출 장치(200)와 사용자 단말기(300)는 유무선으로 상호 간에 연결되어 데이터를 교환할 수 있다.Referring to Fig. 9, in the rehabilitation training method of the present invention, first, the user terminal (300) and the respiration detection device (200) perform pairing with each other (S110). At this time, the respiration detection device (200) and the user terminal (300) can be connected to each other wired or wirelessly to exchange data.
이어서, 진단 치료 서버(100)는 미리 입력된 사용자 데이터를 기초로, 호흡훈련 컨텐츠를 사용자 단말기(300)에 제공한다(S121). 이때, 사용자 단말기(300)에 제공되는 제1 호흡훈련 컨텐츠는 호흡 검출 장치(200)에 연동되어 동작할 수 있다.Next, the diagnostic treatment server (100) provides breathing training content to the user terminal (300) based on the pre-entered user data (S121). At this time, the first breathing training content provided to the user terminal (300) can operate in conjunction with the breathing detection device (200).
이어서, 사용자 단말기(300)는 사용자가 제1 호흡훈련 컨텐츠를 수행하는 동안 사용자에 대한 수행 데이터를 진단 치료 서버(100)에 전달한다(S123). 여기에서, 수행 데이터는, 사용자의 입력패턴, 반응시간, 미션 성공률 등을 포함할 수 있다. Next, the user terminal (300) transmits performance data about the user to the diagnostic treatment server (100) while the user performs the first breathing training content (S123). Here, the performance data may include the user's input pattern, reaction time, mission success rate, etc.
이와 동시에, 호흡 검출 장치(200)는 사용자가 제1 호흡훈련 컨텐츠를 수행하는 동안, 사용자의 호흡 데이터를 측정한다(S125). 측정된 호흡 데이터는 진단 치료 서버(100)에 전달된다(S127).At the same time, the breathing detection device (200) measures the user's breathing data while the user performs the first breathing training content (S125). The measured breathing data is transmitted to the diagnosis treatment server (100) (S127).
이어서, 진단 치료 서버(100)는 수신된 수행 데이터 및 호흡 데이터를 기초로, 사용자의 제1 호흡훈련 컨텐츠에 대한 평가항목별 개선율을 계산한다.Next, the diagnostic treatment server (100) calculates an improvement rate for each evaluation item of the user's first breathing training content based on the received performance data and breathing data.
구체적으로, 진단 치료 서버(100)는 호흡 데이터를 기초로 정상호흡 비율 또는 정상호흡 유지율을 산출하고, 수행 데이터를 기초로 운동능력 개선율을 산출한다(S131). Specifically, the diagnostic treatment server (100) calculates a normal breathing rate or normal breathing maintenance rate based on breathing data, and calculates an exercise ability improvement rate based on performance data (S131).
이어서, 진단 치료 서버(100)는 산출된 데이터를 기초로, 제1 호흡훈련 컨텐츠의 종류 또는 레벨을 변경한다(S133).Next, the diagnostic treatment server (100) changes the type or level of the first breathing training content based on the generated data (S133).
또한, 진단 치료 서버(100)는 산출된 데이터를 기초로, 호흡 검출 장치(200)의 호흡저항을 변경한다(S135). 구체적으로, 진단 치료 서버(100)는 호흡 검출 장치(200)의 들숨저항 또는 상기 날숨저항을 조절하는 제어신호를 생성한다.In addition, the diagnostic treatment server (100) changes the respiratory resistance of the respiration detection device (200) based on the generated data (S135). Specifically, the diagnostic treatment server (100) generates a control signal that adjusts the inhalation resistance or the expiratory resistance of the respiration detection device (200).
이어서, 진단 치료 서버(100)는 변경된 제2 호흡훈련 컨텐츠를 사용자 단말기(300)에 제공한다(S141).Next, the diagnostic treatment server (100) provides the changed second breathing training content to the user terminal (300) (S141).
이와 동시에, 진단 치료 서버(100)는 생성된 제어신호를 호흡 검출 장치(200)에 전달한다(S143). 호흡 검출 장치(200)는 수신된 제어신호를 기초로 들숨저항 또는 날숨저항을 조절한다.At the same time, the diagnostic treatment server (100) transmits the generated control signal to the respiration detection device (200) (S143). The respiration detection device (200) adjusts the inhalation resistance or exhalation resistance based on the received control signal.
이어서, 전술한 S123 내지 S143 단계는 반복해서 수행된다. Next, steps S123 to S143 described above are performed repeatedly.
이를 통해, 본 발명의 호흡훈련 시스템은 점진적으로 사용자의 호흡이 향상될 수 있도록 하는 최적의 호흡훈련 컨텐츠와 호흡저항을 선정하여, 사용자에게 해당 호흡훈련 컨텐츠를 제공할 수 있다.Through this, the breathing training system of the present invention can select optimal breathing training content and breathing resistance that can gradually improve the user's breathing, and provide the user with the corresponding breathing training content.
이하에서는, 다른 측면에서 바라본 본 발명의 재활 훈련 방법에 대해 설명하도록 한다.Below, the rehabilitation training method of the present invention from another perspective will be described.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 재활 훈련 방법의 다른 예를 설명하기 위한 순서도이다.Figure 10 is a flowchart illustrating another example of a rehabilitation training method according to an embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 재활 훈련 방법에 따르면, 진단 치료 서버(100)는 사용자 단말기(300)에 호흡훈련 컨텐츠를 제공한다(S210). 전술한 바와 같이, 호흡 검출 장치(200)는 사용자 단말기(300)와 페어링되며, 사용자 단말기(300) 상에서 수행되는 호흡훈련 컨텐츠에 동기화되어 동작할 수 있다. 이때, 호흡 검출 장치(200)는 호흡훈련 컨텐츠에 따라 들숨저항 또는 날숨저항을 조절되며, 이를 통하여 사용자의 호흡패턴을 가이드할 수 있다.Referring to Fig. 10, according to the rehabilitation training method according to the embodiment of the present invention, the diagnostic treatment server (100) provides breathing training content to the user terminal (300) (S210). As described above, the breathing detection device (200) is paired with the user terminal (300) and can operate in synchronization with the breathing training content performed on the user terminal (300). At this time, the breathing detection device (200) adjusts the inhalation resistance or the expiratory resistance according to the breathing training content, thereby guiding the user's breathing pattern.
이어서, 사용자가 호흡훈련 컨텐츠를 수행하는 동안, 진단 치료 서버(100)는 호흡 검출 장치(200) 및 사용자 단말기(300)로부터, 호흡 데이터 및 컨텐츠에 대한 수행 데이터를 수신한다(S220). 여기에서, 호흡 데이터는 사용자의 들숨 또는 날숨에 대한 데이터를 포함하고, 수행 데이터는 사용자의 입력패턴, 반응시간, 미션 성공률 등을 포함할 수 있다.Next, while the user performs the breathing training content, the diagnostic treatment server (100) receives breathing data and performance data for the content from the breathing detection device (200) and the user terminal (300) (S220). Here, the breathing data includes data for the user's inhalation or exhalation, and the performance data may include the user's input pattern, reaction time, mission success rate, etc.
이어서, 진단 치료 서버(100)는 수신된 호흡 데이터를 기초로 호흡패턴을 추출한다(S230). 여기에서, 호흡패턴은 사용자의 정상호흡 비율 또는 정상호흡 유지율을 포함할 수 있다.Next, the diagnostic treatment server (100) extracts a breathing pattern based on the received breathing data (S230). Here, the breathing pattern may include the user's normal breathing rate or normal breathing maintenance rate.
이어서, 진단 치료 서버(100)는 추출된 호흡패턴을 기초로 호흡 특이점이 발견되는지 여부를 판단한다(S240). Next, the diagnostic treatment server (100) determines whether a respiratory singularity is found based on the extracted breathing pattern (S240).
만약, 호흡패턴에서 호흡 특이점이 발견되는 경우, 진단 치료 서버(100)는 들숨저항 또는 날숨저항의 크기를 조절하기 위한 제어신호를 생성한다. 생성된 제어신호는 호흡 검출 장치(200)에 전달되어 들숨저항 또는 날숨저항의 크기를 조절하는데 이용될 수 있다(S245).If a breathing singularity is found in the breathing pattern, the diagnostic treatment server (100) generates a control signal to adjust the size of the inspiratory resistance or expiratory resistance. The generated control signal is transmitted to the breathing detection device (200) and can be used to adjust the size of the inspiratory resistance or expiratory resistance (S245).
한편, 호흡패턴에서 호흡 특이점이 발견되지 않는 경우, 진단 치료 서버(100)는, 수신된 수행 데이터를 기초로 운동능력 개선율 및 개선 특이점을 추출한다(S250).Meanwhile, if no breathing singularity is found in the breathing pattern, the diagnostic treatment server (100) extracts the exercise ability improvement rate and improvement singularity based on the received performance data (S250).
이어서, 진단 치료 서버(100)는 추출된 데이터를 기초로, 사용자의 호흡 진단평가를 수행한다(S260). 이때, 진단 치료 서버(100)는 추출된 데이터를 기초로 사용자의 특정 질환(예를 들어, COPD)의 진단 및 개선에 대한 평가를 수행할 수 있다.Next, the diagnosis treatment server (100) performs a respiratory diagnosis evaluation of the user based on the extracted data (S260). At this time, the diagnosis treatment server (100) can perform an evaluation for diagnosis and improvement of a specific disease (e.g., COPD) of the user based on the extracted data.
이어서, 진단 치료 서버(100)는 평가된 사용자의 호흡이 정상범주 이내에 포함되는지 여부를 판단한다(S270).Next, the diagnostic treatment server (100) determines whether the evaluated user's breathing is within a normal range (S270).
만약, 사용자의 호흡이 정상범주 이내에 포함되는 경우, 진단 치료 서버(100)는 호흡훈련 컨텐츠의 수행을 종료시킨다.If the user's breathing is within the normal range, the diagnostic treatment server (100) terminates the execution of the breathing training content.
반면, 사용자의 호흡이 정상범주 이내에 포함되지 않는 경우, 진단 치료 서버(100)는 제공되는 호흡훈련 컨텐츠의 종류 또는 레벨을 변경한다(S275). 또한, 변경된 호흡훈련 컨텐츠의 종류 또는 레벨에 따라, 호흡 검출 장치(200)의 들숨저항 또는 날숨저항의 크기도 함께 조절할 수 있다.On the other hand, if the user's breathing is not within the normal range, the diagnostic treatment server (100) changes the type or level of the breathing training content provided (S275). In addition, depending on the type or level of the changed breathing training content, the size of the inhalation resistance or exhalation resistance of the breathing detection device (200) can also be adjusted.
이를 통해, 본 발명은, 사용자가 컨텐츠를 수행하는 동안 호흡 검출 장치의 들숨 및 날숨에 대한 저항을 제어함으로써, 사용자의 호흡패턴을 자연스레 가이드할 수 있고, 사용자의 호흡을 개선시킬 수 있다.Through this, the present invention can naturally guide the user's breathing pattern and improve the user's breathing by controlling the resistance to inhalation and exhalation of the breathing detection device while the user is performing content.
이하에서는, 본 발명의 호흡훈련 시스템에 대한 전반적인 동작 순서에 대해 설명하도록 한다.Below, the overall operation sequence of the breathing training system of the present invention will be described.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 재활 훈련 방법의 또 다른 예를 설명하기 위한 순서도이다.FIG. 11 is a flowchart illustrating another example of a rehabilitation training method according to an embodiment of the present invention.
도 11을 참조하면, 본 발명의 호흡훈련 시스템에서, 사용자는 검사 대상자의 개인정보, 병력정보, 환경정보, 증상정보, 각종 검사정보(질환정보, 신체능력, 지능, 발달장애, 성격검사 등)를 진단 치료 서버(100)에 입력한다(S310). 이때, 사용자는 자신이 직접 자신의 데이터를 입력할 수 있으나, 사용자가 스스로 입력할 수 없는 경우 전문가 또는 보호자가 필요정보를 대신 입력할 수 있다. Referring to Fig. 11, in the breathing training system of the present invention, the user inputs the personal information, medical history information, environmental information, symptom information, and various test information (disease information, physical ability, intelligence, developmental disability, personality test, etc.) of the test subject into the diagnosis and treatment server (100) (S310). At this time, the user can input his/her own data, but if the user cannot input it himself/herself, an expert or guardian can input the necessary information on his/her behalf.
여기에서, 개인정보는 상기 사용자의 성별, 나이, 또는 가족력을 포함하고, 병력정보는 상기 사용자가 전문기관에서 진단받은 병리증상 또는 진단코드를 포함하며, 검사정보는 COPD, 자폐증, 호흡, 협응력, 뚜렛증후군, 및 ADHD 중 어느 하나에 대한 검사결과를 포함할 수 있다.Here, personal information may include the user's gender, age, or family history, medical history information may include pathological symptoms or diagnosis codes diagnosed by the user at a specialized institution, and test information may include test results for any one of COPD, autism, breathing, coordination, Tourette syndrome, and ADHD.
이어서, 진단 치료 서버(100)는 입력정보 확인, 추천 활용 콘텐츠, 및 예상결과 리포팅을 사용자 단말기(300)를 통해 사용자 또는 보호자에게 제공한다(S320). 즉, 진단 치료 서버(100)는 수신된 사용자의 데이터를 기초로 사용자에게 가장 적합한 호흡훈련 컨텐츠를 선정할 수 있다.Next, the diagnostic treatment server (100) provides input information confirmation, recommended utilization content, and expected result reporting to the user or guardian through the user terminal (300) (S320). That is, the diagnostic treatment server (100) can select the breathing training content most suitable for the user based on the received user data.
이어서, 사용자는 사용자 단말기(300)를 통해 추천받은 재활/개선 프로세스를 설정하거나(추천 콘텐츠 설정 또는 변경 가능), 수행 프로세스에 대한 리마인더를 설정할 수 있다(S330). Next, the user can set a recommended rehabilitation/improvement process (recommended content can be set or changed) or set a reminder for the performance process through the user terminal (300) (S330).
또한, 사용자 단말기(300)는 호흡 검출 장치(200)와 연동된 호흡훈련 컨텐츠(예를 들어, 게임화 콘텐츠)를 이용하여, 사용자에 대한 정보 수집 및 호흡개선을 위한 활동을 수행한다(S340). In addition, the user terminal (300) collects information about the user and performs activities to improve breathing by using breathing training content (e.g., gamified content) linked to the breathing detection device (200) (S340).
이때, 사용자 단말기(300)는 호흡훈련 컨텐츠의 수행정보를 수집하고, 수집된 정보를 기초로 각 단계별 호흡검사를 수행하며, 이의 결과를 진단 치료 서버(100)에 제공할 수 있다. 또한, 사용자 단말기(300)는 호흡 검출 장치(200)에서 수집된 호흡 데이터를 함께 이용할 수 있으며, 수집된 호흡 데이터를 진단 치료 서버(100)에 함께 전달할 수 있다.At this time, the user terminal (300) can collect performance information of the breathing training content, perform a breathing test for each step based on the collected information, and provide the results thereof to the diagnosis and treatment server (100). In addition, the user terminal (300) can also use the breathing data collected from the breathing detection device (200) and transmit the collected breathing data to the diagnosis and treatment server (100).
한편, 진단 치료 서버(100)는 사용자 단말기(300)로부터 수집된 데이터를 기초로, 검사정보, 수행정보, 증상 개선율, 수정 필요 프로세스 도출, 및 예상 개선결과 리포팅을 수행하여 사용자 단말기(300)에 제공할 수 있다(S350). 또한, 진단 치료 서버(100)는 향후 발생가능 문제점을 예상 또는 도출하여 사용자 단말기(300)에 제공할 수 있다.Meanwhile, the diagnosis treatment server (100) can perform inspection information, performance information, symptom improvement rate, derivation of a process requiring modification, and expected improvement result reporting based on data collected from the user terminal (300) and provide the results to the user terminal (300) (S350). In addition, the diagnosis treatment server (100) can predict or derive problems that may occur in the future and provide the results to the user terminal (300).
이어서, 사용자 단말기(300)에서는 프로세스를 수정하여 설정하거나, 호흡훈련 컨텐츠의 활용/수행정보 입력할 수 있으며, 증상 목표율 도달 시 해당 세션을 종료할 수 있다(S360).Next, the user terminal (300) can modify and set the process, input utilization/performance information of breathing training content, and end the session when the symptom target rate is reached (S360).
즉, 본 발명은, 사용자가 컨텐츠를 수행하는 동안에 사용자의 운동능력 개선율을 평가하고, 사용자의 개선율을 높이기 위한 호흡훈련 컨텐츠를 선택하여 제공함으로써, 사용자의 호흡재활치료에 대한 부담감과 거부감을 최소화할 수 있다.That is, the present invention can minimize the user's burden and resistance to respiratory rehabilitation treatment by evaluating the user's rate of improvement in exercise ability while the user is performing content and selecting and providing breathing training content to increase the user's rate of improvement.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 호흡훈련 시스템에서 대상자에게 맞는 훈련 프로세스를 제공하는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.Figure 12 is a flowchart illustrating a process of providing a training process suitable for a subject in a breathing training system according to an embodiment of the present invention.
도 12를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 호흡훈련 시스템은, 회원가입단계에서 회원유형과 개인정보를 입력받을 수 있다.Referring to FIG. 12, the breathing training system according to some embodiments of the present invention can receive member type and personal information at the member registration stage.
여기에서, 회원유형은 사용자, 보호자, 전문치료사, 재활전문기관으로 구분될 수 있다. 또한, 회원가입시 입력되는 개인정보에는 성별, 연령-개월, 가족력, 환경, 병리증상, 기존 증상정보, 소속정보(재활전문기관/병원/중소기업)가 포함될 수 있다.Here, the membership types can be categorized into users, guardians, professional therapists, and rehabilitation specialist institutions. In addition, personal information entered during membership registration may include gender, age-months, family history, environment, pathological symptoms, existing symptom information, and affiliation information (rehabilitation specialist institution/hospital/small and medium-sized enterprise).
우선 회원유형이 사용자인 경우, 진단 치료 서버(100)는 호흡초기검사 및 인지기능초기검사를 수행한다(S411). First, if the member type is a user, the diagnostic treatment server (100) performs an initial respiratory examination and an initial cognitive function examination (S411).
이어서, 사용자는 진단 치료 서버(100)에서 추천하는 호흡훈련 컨텐츠를 이용하여 호흡 개선훈련을 수행한다(S413). Next, the user performs breathing improvement training using breathing training content recommended by the diagnosis treatment server (100) (S413).
이어서, 진단 치료 서버(100)는 호흡훈련 컨텐츠의 수행과정에서 사용자의 호흡 개선여부에 대한 검사를 수행한다(S415). Next, the diagnostic treatment server (100) performs a test to determine whether the user's breathing has improved during the process of performing breathing training content (S415).
이어서, 진단 치료 서버(100)는 사용자의 호흡이 개선되었는지 여부를 판단한다(S417)Next, the diagnostic treatment server (100) determines whether the user's breathing has improved (S417).
이어서, 사용자의 호흡이 개선된 경우, 진단 치료 서버(100)는 호흡 개선훈련을 종료하고, 최종기록을 확인 및 저장한다(S419, S439).Next, if the user's breathing has improved, the diagnostic treatment server (100) terminates the breathing improvement training and confirms and saves the final record (S419, S439).
반면, 사용자의 호흡이 개선된 경우, 진단 치료 서버(100)는 피드백을 통해 사용자가 수행하는 프로세스를 수정하고, 이에 따른 리마인더도 함께 수정한다(S425).On the other hand, if the user's breathing has improved, the diagnostic treatment server (100) modifies the process performed by the user through feedback and also modifies the reminder accordingly (S425).
한편, 회원유형이 보호자(혹은, 치료사 또는 사용자 본인)인 경우, 보호자는 사용자에게 제공되는 재활치료의 프로세스 설정 및 리마인더를 설정할 수 있다(S421). Meanwhile, if the member type is a guardian (or therapist or the user himself/herself), the guardian can set up the process and reminders for rehabilitation treatment provided to the user (S421).
다른 한편, 회원유형이 재활전문기관인 경우, 진단 치료 서버(100)는 재활전문기관에서 입력된 검사데이터를 확인하고(S431), 호흡개선을 위한 추천 프로세스를 확인 및 수정한다(S433). On the other hand, if the member type is a rehabilitation specialist institution, the diagnosis treatment server (100) checks the examination data entered by the rehabilitation specialist institution (S431) and checks and modifies the recommendation process for improving breathing (S433).
이어서, 보호자는 재활전문기관으로부터 수신한 재활치료의 추천 프로세스를 설정하고 및 해당 프로세스에 대한 리마인더를 설정할 수 있다(S421). 이때, 진단 치료 서버(100)는 설정된 프로세스에 대응되는 호흡훈련 컨텐츠를 사용자의 사용자 단말기(300)에 제공할 수 있다.Next, the guardian can set a recommended rehabilitation treatment process received from a rehabilitation specialist institution and set a reminder for the process (S421). At this time, the diagnosis treatment server (100) can provide breathing training content corresponding to the set process to the user terminal (300).
이어서, 진단 치료 서버(100)는 사용자의 호흡훈련 컨텐츠의 수행이력을 기초로 개선기록부를 작성하고(S423), 해당 개선기록부를 보호자 또는 재활전문기관에서 열람할 수 있도록 개선기록부를 관리할 수 있다(S435).Next, the diagnostic treatment server (100) can create an improvement record book based on the performance history of the user's breathing training content (S423) and manage the improvement record book so that the improvement record book can be viewed by a guardian or a rehabilitation specialist institution (S435).
이어서, 진단 치료 서버(100)는 사용자의 호흡의 개선여부에 따라 설정된 프로세스를 수정하거나 리마인더를 자동으로 수정하여, 사용자에게 수정된 프로세스에 따른 호흡훈련 컨텐츠를 제공할 수 있다(S425). 이때, 프로세스의 수정은 보호자 또는 재활전문기관에서 수행될 수 있다(S437).Next, the diagnostic treatment server (100) can modify the set process or automatically modify the reminder depending on whether the user's breathing has improved, and provide the user with breathing training content according to the modified process (S425). At this time, the modification of the process can be performed by a guardian or a rehabilitation specialist (S437).
이러한 과정을 통해, 호흡훈련 시스템은 사용자의 호흡재활 치료과정을 보호자 및 재활전문기관에 공유할 수 있으며, 사용자의 호흡을 개선할 수 있도록 다양한 피드백을 반영하여 사용자에게 제공되는 호흡재활 치료 프로세스를 수정할 수 있다.Through this process, the respiratory training system can share the user's respiratory rehabilitation treatment process with guardians and rehabilitation specialists, and can modify the respiratory rehabilitation treatment process provided to the user by reflecting various feedback so as to improve the user's breathing.
이를 통해, 호흡훈련 시스템는 사용자에게 가장 적합한 프로그램 추천 및 리마인더 제공 등의 서비스를 제공할 수 있으며, 사용자의 재활치료서비스 이용에 대한 편의성을 극대화할 수 있다. Through this, the breathing training system can provide services such as recommending the most suitable program for the user and providing reminders, and can maximize the convenience of the user's use of rehabilitation treatment services.
전술된 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위로 나타날 것이다. 그리고 후술될 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론이고, 그 등가개념에서 파생되는 모든 변경 및 변형이 가능한 형태까지 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It should be understood that the above-described embodiments are illustrative in all respects and not restrictive, and the scope of the present invention will be indicated by the claims set forth later rather than by the detailed description set forth above. In addition, the meaning and scope of the claims set forth later, as well as all changes and modifications derived from the equivalent concept thereof, should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
100 : 진단 치료 서버
200 : 호흡 검출 장치
300 : 사용자 단말기100 : Diagnosis and Treatment Server
200 : Respiration detection device
300 : User terminal
Claims (10)
상기 사용자 단말기에 호흡훈련 컨텐츠를 제공하는 단계;
사용자가 상기 호흡훈련 컨텐츠를 수행하는 동안 상기 호흡 검출 장치에서 측정된, 사용자의 들숨 또는 날숨에 대한 호흡 데이터를 수신하는 단계;
상기 사용자 단말기로부터 상기 호흡훈련 컨텐츠에 대한 수행 데이터를 수신하는 단계;
상기 호흡 데이터를 기초로 사용자의 호흡패턴을 산출하고, 산출된 상기 호흡패턴이 미리 설정된 기준범위 이내인지 여부를 판단하는 단계; 및
상기 호흡패턴이 상기 미리 설정된 기준범위를 벗어나는 경우, 상기 사용자의 호흡 조절을 위해 상기 호흡 검출 장치의 들숨저항 또는 날숨저항을 조절하는 단계를 포함하되,
상기 호흡 데이터는, 상기 호흡 검출 장치의 내측에 설치된 호흡 검출 모듈에서 측정되고,
상기 호흡 검출 모듈은,
내부 공간을 밀폐 구조로 형성하는 일면과 타면 및 상기 내부 공간에 배치된 압력센서를 포함하되,
상기 일면은 탄성물질로 구성되고,
상기 압력센서는,
상기 호흡 검출 장치의 내부공간의 압력 변화에 따라 상기 탄성물질의 위치가 변화되고, 상기 탄성물질의 위치 변화에 따라 상기 호흡 검출 모듈의 내부 압력이 변화되면, 상기 호흡 검출 모듈의 내부 압력 변화를 측정하고, 상기 측정된 호흡 검출 모듈의 내부 압력 변화에 기초하여 상기 호흡 데이터를 생성하는
재활 훈련 방법.
In a rehabilitation training method performed on a diagnostic treatment server linked to a user terminal and a breathing detection device,
A step of providing breathing training content to the user terminal;
A step of receiving breathing data for the user's inhalation or exhalation measured by the breathing detection device while the user performs the breathing training content;
A step of receiving performance data for the breathing training content from the user terminal;
A step of calculating a user's breathing pattern based on the above breathing data and determining whether the calculated breathing pattern is within a preset standard range; and
Including a step of adjusting the inhalation resistance or exhalation resistance of the breathing detection device to control the breathing of the user when the breathing pattern is out of the preset reference range,
The above breathing data is measured by a breathing detection module installed inside the breathing detection device,
The above breathing detection module,
Including one side and the other side forming an internal space as a sealed structure and a pressure sensor arranged in the internal space,
The above surface is composed of an elastic material,
The above pressure sensor,
When the position of the elastic material changes according to the pressure change in the internal space of the respiration detection device, and the internal pressure of the respiration detection module changes according to the change in the position of the elastic material, the internal pressure change of the respiration detection module is measured, and the respiration data is generated based on the measured internal pressure change of the respiration detection module.
Rehabilitation training methods.
상기 들숨저항 또는 날숨저항을 조절하는 단계는,
상기 호흡패턴으로부터 정상호흡 비율 또는 정상호흡 유지율을 산출하고,
상기 수행 데이터를 기초로 상기 사용자의 인지능력 개선율을 산출하고,
상기 정상호흡 비율 또는 상기 정상호흡 유지율과, 상기 인지능력 개선율을 기초로 상기 호흡훈련 컨텐츠의 종류 또는 레벨을 변경하고,
변경된 상기 호흡훈련 컨텐츠의 종류 또는 레벨을 기초로 상기 호흡 검출 장치의 들숨저항 또는 날숨저항을 조절하는 것을 포함하는 재활 훈련 방법.
In the first paragraph,
The step of controlling the above inspiratory or expiratory resistance is:
From the above breathing pattern, the normal breathing rate or normal breathing maintenance rate is calculated,
Based on the above performance data, the user's cognitive ability improvement rate is calculated,
The type or level of the breathing training content is changed based on the normal breathing rate or the normal breathing maintenance rate and the cognitive ability improvement rate.
A rehabilitation training method including adjusting the inspiratory resistance or expiratory resistance of the breathing detection device based on the type or level of the changed breathing training content.
상기 호흡훈련 컨텐츠의 종류 또는 레벨에 따라, 상기 호흡 검출 장치의 상기 들숨저항 또는 상기 날숨저항을 조절하는 제어신호를 생성하는 단계와,
상기 제어신호를 이용하여 상기 호흡 검출 장치의 상기 들숨저항 또는 상기 날숨저항이 조절되는 단계를 더 포함하는 재활 훈련 방법.
In the first paragraph,
A step of generating a control signal for adjusting the inhalation resistance or the exhalation resistance of the breathing detection device according to the type or level of the breathing training content,
A rehabilitation training method further comprising a step of controlling the inspiratory resistance or expiratory resistance of the respiration detection device using the control signal.
상기 호흡훈련 컨텐츠는, 서로 다른 호흡패턴을 유도하는 각각의 미션을 포함하고,
상기 미션에 따라, 상기 호흡 검출 장치의 상기 들숨저항 또는 상기 날숨저항의 크기가 조절되는 재활 훈련 방법.
In the first paragraph,
The above breathing training content includes each mission that induces different breathing patterns.
A rehabilitation training method in which the size of the inspiratory resistance or the expiratory resistance of the breathing detection device is adjusted according to the above mission.
상기 미션에서 유도하는 호흡패턴은, 기준치보다 강한 들숨 또는 날숨, 기준치보다 약한 들숨 또는 날숨, 기준치보다 짧게 끊어 내뱉는 들숨 또는 날숨, 규칙 또는 비규칙적으로 내뱉는 들숨 또는 날숨을 포함하는 재활 훈련 방법.
In the fourth paragraph,
The breathing pattern induced in the above mission is a rehabilitation training method that includes an inhalation or exhalation that is stronger than the reference value, an inhalation or exhalation that is weaker than the reference value, an inhalation or exhalation that is shorter than the reference value, and an inhalation or exhalation that is regular or irregular.
상기 들숨저항 또는 상기 날숨저항은, 적어도 둘 이상의 저항 단계로 구분되는 재활 훈련 방법.
In the first paragraph,
A rehabilitation training method in which the above inspiratory resistance or expiratory resistance is divided into at least two resistance stages.
상기 호흡훈련 컨텐츠는, 아바타에 대한 조작을 기초로 미션을 수행하는 것을 포함하고,
상기 아바타에 대한 조작은, 상기 호흡 검출 장치 또는 상기 사용자 단말기에 구비된 동작센서에서 측정된 동작 데이터를 이용하여 수행되는 재활 훈련 방법.
In the first paragraph,
The above breathing training content includes performing missions based on manipulation of the avatar,
A rehabilitation training method in which manipulation of the above avatar is performed using motion data measured from the breathing detection device or the motion sensor provided in the user terminal.
상기 호흡 검출 장치는, 표면 상에 표시된 특정 패턴을 포함하되,
상기 진단 치료 서버와 연동된 별도의 카메라를 통해 촬영된 영상을 분석함으로써, 상기 호흡 검출 장치 상의 상기 특정 패턴을 인식하는 단계와,
상기 특정 패턴의 움직임을 추출하며, 추출된 상기 특정 패턴의 움직임을 기초로 상기 아바타에 대한 조작을 수행하는 단계를 더 포함하는 재활 훈련 방법.
In Article 7,
The above breathing detection device comprises a specific pattern displayed on the surface,
A step of recognizing the specific pattern on the respiration detection device by analyzing an image captured through a separate camera linked to the above diagnostic treatment server,
A rehabilitation training method further comprising the step of extracting the movement of the specific pattern and performing manipulation on the avatar based on the extracted movement of the specific pattern.
중앙에 개구부를 갖는 마스크 몸체;
상기 마스크 몸체의 상기 개구부에 결합되는 마스크 커버;
상기 마스크 몸체의 일측에 연결되어 사용자의 얼굴의 일부를 덮는 실링부;
상기 마스크 몸체와 상기 마스크 커버 사이에 형성되는 흡입홀;
상기 마스크 커버의 내측에 설치되어 상기 흡입홀의 개방면적을 조절함으로써, 상기 호흡 검출 장치의 들숨저항 또는 날숨저항을 조절하는 호흡저항 조절 모듈; 및
상기 마스크 커버의 내측에 설치되어 사용자의 들숨 또는 날숨에 대한 호흡 데이터를 측정하는 호흡 검출 모듈을 포함하되,
상기 호흡 검출 모듈은,
내부 공간을 밀폐 구조로 형성하는 일면과 타면 및 상기 내부 공간에 배치된 압력센서를 포함하되,
상기 일면은 탄성물질로 구성되고,
상기 압력센서는,
상기 호흡 검출 장치의 내부공간의 압력 변화에 따라 상기 탄성물질의 위치가 변화되고, 상기 탄성물질의 위치 변화에 따라 상기 호흡 검출 모듈의 내부 압력이 변화되면, 상기 호흡 검출 모듈의 내부 압력 변화를 측정하고, 상기 측정된 호흡 검출 모듈의 내부 압력 변화에 기초하여 상기 호흡 데이터를 생성하는
호흡 검출 장치.
In a respiration detection device that operates in conjunction with a diagnostic treatment server,
A mask body having an opening in the center;
A mask cover coupled to the opening of the mask body;
A sealing portion connected to one side of the mask body and covering a part of the user's face;
A suction hole formed between the mask body and the mask cover;
A breathing resistance control module installed on the inside of the mask cover to control the inhalation resistance or exhalation resistance of the breathing detection device by controlling the open area of the suction hole; and
Including a breathing detection module installed on the inside of the above mask cover to measure breathing data for the user's inhalation or exhalation,
The above breathing detection module,
Including one side and the other side forming an internal space as a sealed structure and a pressure sensor arranged in the internal space,
The above surface is composed of an elastic material,
The above pressure sensor,
When the position of the elastic material changes according to the pressure change in the internal space of the respiration detection device, and the internal pressure of the respiration detection module changes according to the change in the position of the elastic material, the internal pressure change of the respiration detection module is measured, and the respiration data is generated based on the measured internal pressure change of the respiration detection module.
Breath detection device.
상기 일면은 상기 호흡 검출 장치를 착용한 사용자의 안면과 대향되는 위치의 면이고,
상기 호흡 검출 모듈은,
상기 압력센서와 연결되어 데이터 또는 전력 송수신이 가능한 포트가 구비되는 것을 포함하는 호흡 검출 장치.In Article 9,
The above-mentioned side is a side facing the face of a user wearing the above-mentioned breathing detection device,
The above breathing detection module,
A respiration detection device including a port connected to the pressure sensor and capable of transmitting and receiving data or power.
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