KR20140099569A - System for inspection and treatment of infant mental disease and Method for inspection and treatment of infant mental disease - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 소아정신질환 검사 및 치료 시스템 및 소아정신질환 검사 및 치료 방법에 관한 것으로, 상세하게는 가상현실상에서 환자 아바타와 가상감성 에이전트가 사회적 상호작용을 수행할 때 발생하는 환자의 생체정보를 검출하고 이를 이용하여 환자의 정서 상태를 정량화하여 환자의 검사 및 치료에 활용하는 소아정신질환 검사 및 치료 시스템 및 소아정신질환 검사 및 치료 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an examination and treatment system for pediatric psychiatric diseases and a method for testing and treating pediatric psychiatric diseases. More particularly, the present invention relates to a method and apparatus for detecting a patient's biomedical information The present invention relates to a pediatric mental disease examination and treatment system and a method for testing and treating a child's mental disease.
최근들어, 과학과 산업이 발전함에 따라 정신질환자의 수와 종류도 증가하는 추세이며, 이 중에서도 자폐 스펙트럼 장애(autistic spectrum disorder)나 주의력 결핍 및 과잉 행동 장애(attention deficit hyperactivity disorder)와 같은 소아정신질환 환자가 급격히 증가하고 있다. In recent years, as the science and industry have developed, the number and types of mental illnesses have also been increasing. Among them, autistic spectrum disorder, attention deficit hyperactivity disorder, attention deficit hyperactivity disorder Is rapidly increasing.
이와 같은 정신질환을 치료하기 위한 방법으로 전통적으로 약물치료와 행동치료기법이 활용되고 있으며, 최근에는 컴퓨터를 이용한 치료법과, 가상 현실 기술을 이용한 정신과 질환 치료법이 개발되고 있다. 예를 들면, 고소공포, 거미공포 등 두려움을 치료하는 데 있어서 가상현실 기술을 이용한 몇몇의 연구들이 성공적으로 수행되어 오고 있다. 그러나 이러한 종래의 방법은 치료의 효과를 극대화하기 위해서 가상환경을 구현할 경우에 요구되는 다양한 상황들을 증상에 맞게 변화시킬 수 있는 방법이 미흡하여 일반화되지 못한 문제점이 존재하였다. As a method for treating such mental disorders, drug therapy and behavior therapy techniques are traditionally used. Recently, computerized therapy and psychiatric disease therapy using virtual reality technology are being developed. For example, several studies using virtual reality technology have been successfully performed in treating fear such as fear of heights, fear of spiders, and the like. However, such a conventional method has a problem in that it is not generalized because it is insufficient to change various conditions required for implementing a virtual environment in order to maximize the effect of treatment.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.The above-described background technology is technical information that the inventor holds for the derivation of the present invention or acquired in the process of deriving the present invention, and can not necessarily be a known technology disclosed to the general public prior to the filing of the present invention.
본 발명은 가상현실상에서 환자 아바타와 가상감성 에이전트가 사회적 상호작용을 수행할 때 발생하는 환자의 생체정보를 검출하고 이를 이용하여 환자의 정서 상태를 정량화하여 환자의 검사 및 치료에 활용하는 소아정신질환 검사 및 치료 시스템 및 소아정신질환 검사 및 치료 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention relates to a method and apparatus for detecting a patient's biometric information that occurs when a patient avatar and a virtual emotional agent perform a social interaction in a virtual reality, quantifies the emotional state of the patient, An examination and treatment system, and a method for examination and treatment of childhood mental disorders.
본 발명은 가상환경을 객체화하여 환자 단말기에 가상현실을 제공하고, 상기 환자 단말기로부터 수신되는 입력신호에 의해 상기 가상현실상에 존재하는 환자 아바타를 조작할 수 있도록 제어하는 가상현실 구현부; 및 상기 가상현실상에서 상기 환자 아바타와 상호 작용을 수행하는 가상감성 에이전트를 제어하는 가상감성 에이전트 제어부;를 포함하는 검사 및 치료 서버와, 상기 환자 단말기에서 검출된 환자의 생체신호를 수신하고 이를 분석하는 검출 데이터 처리부;를 포함하는 소아정신질환 검사 및 치료 시스템을 제공한다. The present invention provides a virtual reality realization system for realizing a virtual reality in a patient terminal by objectizing a virtual environment and controlling the patient avatar existing on the virtual reality by an input signal received from the patient terminal, And a virtual emotion agent control unit for controlling the virtual emotion agent to interact with the patient avatar on the virtual reality, and a virtual emotion agent control unit for receiving and analyzing the bio signal of the patient detected by the patient terminal And a detection data processing unit.
본 발명에 있어서, 상기 가상감성 에이전트 제어부는, 상기 가상감성 에이전트에, 상기 환자 단말기로부터 입력되는 신호 또는 상기 가상현실 구현부에서 제공하는 소정의 자극 또는 이벤트가 주어질 때, 상기 가상감성 에이전트가 특정 정서 상태를 확률적으로 가질 수 있도록 제어할 수 있다. In the present invention, the virtual emotion agent control unit may be configured such that when the virtual emotion agent is given a signal input from the patient terminal or a predetermined stimulus or event provided by the virtual reality implementation unit, The state can be controlled to have a probability.
본 발명에 있어서, 상기 가상감성 에이전트 제어부는, 상기 가상감성 에이전트가 동일한 자극 또는 이벤트에 대해 상이한 정서 상태를 갖고, 이에 따라 상이한 액션을 취할 수 있도록 제어할 수 있다. In the present invention, the virtual emotional agent control unit can control the virtual emotional agent to have different emotional states for the same stimulus or event, and thus to take different actions.
본 발명에 있어서, 상기 생체신호는 뇌파(EEG, electroencephalogram), 심전도(ECG, electrocardiogram), 근전도(EMG, electromyograph), 피부전도도(skin conductance), 혈액량펄스(blood volume pulse), 체온(skin temparature) 중 하나 이상의 정보를 포함할 수 있다. In the present invention, the bio-signal may be an EEG, an electroencephalogram, an electrocardiogram, an EMG, a skin conductance, Lt; / RTI > information.
본 발명에 있어서, 상기 검출 데이터 처리부는 상기 환자 단말기 또는 상기 검사 및 치료 서버 중 어느 일 측에 구비될 수 있다. In the present invention, the detection data processing unit may be provided at one side of the patient terminal or the inspection and treatment server.
본 발명에 있어서, 상기 검출 데이터 처리부는 상기 검출된 환자의 생체신호로부터 환자의 정서 상태를 정량화할 수 있다. In the present invention, the detection data processing unit may quantify the emotional state of the patient from the detected biometric signal of the patient.
여기서, 상기 검출 데이터 처리부는 환자의 정서 상태를 정량화하기 위해, 상기 검출된 생체신호로부터 노이즈를 제거하고, 상기 노이즈가 제거된 생체신호로부터 환자의 정서와 관련된 소정의 특징값들을 추출하고, 상기 선택된 특징값들을 이용해 회귀 분석을 수행할 수 있다. Here, the detection data processing unit may be configured to remove noise from the detected bio-signal, to extract predetermined feature values related to the patient's emotion from the noise-removed bio-signal, to quantify the emotional state of the patient, Regression analysis can be performed using feature values.
본 발명에 있어서, 상기 소아정신질환 검사 및 치료 시스템은, 환자의 생체 신호를 추출하는 검출 부재; 및 환자로부터 상기 환자 아바타를 제어하기 위한 소정의 신호를 입력받아서 이를 상기 검사 및 치료 서버로 전송하고, 상기 검사 및 치료 서버부터 전송되는 신호를 수신하여 이를 환자에게 출력하는 입출력 장치;를 포함하는 환자 단말기를 더 포함할 수 있다. In the present invention, the pediatric psychiatric disease examination and treatment system comprises: a detection member for extracting a biological signal of a patient; And an input / output device that receives a predetermined signal for controlling the patient avatar from a patient and transmits the signal to the examination and treatment server, and receives a signal transmitted from the examination and treatment server and outputs the signal to the patient And may further include a terminal.
본 발명에 있어서, 상기 입출력 장치는 햅틱 디바이스를 포함할 수 있다. In the present invention, the input / output device may include a haptic device.
본 발명에 있어서, 상기 소아정신질환 검사 및 치료 시스템은, 치료사 아바타를 제어하기 위한 소정의 신호를 입력받아서 이를 상기 검사 및 치료 서버로 전송하고, 상기 검사 및 치료 서버로부터 전송되는 신호를 수신하여 이를 출력하는 치료사 단말기를 더 포함하고, 상기 가상현실 구현부는 상기 치료사 단말기로부터의 입력에 따라 상기 가상현실상에서 치료사 아바타를 제어할 수 있다. In the present invention, the pediatric psychiatric examination and treatment system receives a predetermined signal for controlling the therapist avatar and transmits the signal to the examination and treatment server, receives a signal transmitted from the examination and treatment server, And the virtual reality implementing unit may control the therapist avatar on the virtual reality according to an input from the therapist terminal.
다른 측면에 관한 본 발명은 검사 및 치료 서버에 의해 가상환경이 객체화되어 환자 단말기에 가상현실이 제공되는 단계; 상기 환자 단말기로부터 수신되는 입력신호에 의해 상기 가상현실상에 존재하는 환자 아바타가 제어되는 단계; 상기 가상현실상에서 상기 검사 및 치료 서버에 의해 제어되는 가상감성 에이전트가 상기 환자 아바타와 상호 작용을 수행하는 단계; 및 상기 가상감성 에이전트와 상기 환자 아바타가 상호 작용을 수행하는 중의 환자의 생체신호가 검출되고 분석되는 단계;를 포함하는 소아정신질환 검사 및 치료 방법을 제공한다. According to another aspect of the present invention, a virtual reality is provided to a patient terminal by objectizing a virtual environment by an inspection and treatment server; Controlling a patient avatar existing on the virtual reality by an input signal received from the patient terminal; Performing an interaction with a virtual emotional agent controlled by the inspection and treatment server on the virtual reality with the patient avatar; And a step of detecting and analyzing a biological signal of a patient while the virtual emotional agent and the patient avatar are interacting with each other.
본 발명에 있어서, 상기 가상현실상에서 상기 검사 및 치료 서버에 의해 제어되는 가상감성 에이전트가 상기 환자 아바타와 상호 작용을 수행하는 단계는, In the present invention, the step of the virtual emotion agent, which is controlled by the inspection and treatment server on the virtual reality, performs an interaction with the patient avatar,
상기 가상감성 에이전트에, 상기 환자 단말기로부터 입력되는 신호 또는 상기 검사 및 치료 서버에서 제공하는 소정의 자극 또는 이벤트가 주어질 때, 상기 가상감성 에이전트가 특정 정서 상태를 확률적으로 가질 수 있도록 제어될 수 있다. When the virtual emotional agent is given a signal input from the patient terminal or a predetermined stimulus or event provided by the examination and treatment server, the virtual emotional agent can be controlled to have a certain emotional state stochastically .
본 발명에 있어서, 상기 가상감성 에이전트가 동일한 자극 또는 이벤트에 대해 상이한 정서 상태를 갖고, 이에 따라 상이한 액션을 취할 수 있도록 제어될 수 있다. In the present invention, the virtual emotion agent may be controlled to have different emotional states for the same stimulus or event, and thus to take different actions.
본 발명에 있어서, 상기 생체신호는 뇌파(EEG, electroencephalogram), 심전도(ECG, electrocardiogram), 근전도(EMG, electromyograph), 피부전도도(skin conductance), 혈액량펄스(blood volume pulse), 체온(skin temparature) 중 하나 이상의 정보를 포함할 수 있다. In the present invention, the bio-signal may be an EEG, an electroencephalogram, an electrocardiogram, an EMG, a skin conductance, Lt; / RTI > information.
본 발명에 있어서, 상기 가상감성 에이전트와 상기 환자 아바타가 상호 작용을 수행하는 중의 환자의 생체신호가 검출되고 분석되는 단계는, 상기 검출된 환자의 생체신호로부터 환자의 정서 상태를 정량화될 수 있다. In the present invention, a step of detecting and analyzing a bio-signal of a patient while the virtual emotional agent and the patient avatar are performing an interaction may quantify the emotional state of the patient from the detected bio-signal of the patient.
여기서, 상기 환자의 정서 상태를 정량화하는 단계는, 상기 검출된 생체신호로부터 노이즈가 제거되는 단계; 상기 노이즈가 제거된 생체신호로부터 환자의 정서와 관련된 소정의 특징값들이 추출되는 단계; 및 상기 선택된 특징값들을 이용해 회귀 분석이 수행되는 단계를 포함할 수 있다. The step of quantifying the emotional state of the patient includes: removing noise from the detected bio-signal; Extracting predetermined characteristic values related to a patient's emotion from the noise-removed bio-signal; And performing a regression analysis using the selected feature values.
이와 같은 본 발명에 의해서, 가상현실상에서 환자 아바타와 가상감성 에이전트가 사회적 상호작용을 수행할 때 발생하는 환자의 생체정보를 검출하고 이를 이용하여 환자의 정서 상태를 정량화하여 환자의 검사 및 치료에 활용하는 효과를 얻을 수 있다. According to the present invention, biometric information of a patient, which occurs when a patient avatar and a virtual emotional agent perform a social interaction on a virtual reality, is detected, and the emotional state of the patient is quantified using the information The effect can be obtained.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소아정신질환 검사 및 치료 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 소아정신질환 검사 및 치료 시스템의 검사 및 치료 서버(100)를 상세하게 나타내는 도면이다.
도 3은 환자 단말기(200) 또는 치료사 단말기(300)에 디스플레이되는 가상현실을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 가상감성 에이전트가 가지는 정서상태를 결정하는 valence(긍정적으로 느껴지는 정도), arousal(각성된 정도), dominance(통제감과 관련된 정도)를 결정하는 방법을 도시한 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소아정신질환 검사 및 치료 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다. 1 is a view schematically showing a child psychiatric disease examination and treatment system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a detailed view of the examination and
3 is a view schematically showing a virtual reality displayed on the
FIG. 4 is a diagram showing a method for determining a valence (a degree of positivity), arousal (a degree of arousal), and a dominance (a degree related to feeling of control) that determine emotion states of a virtual emotion agent.
FIG. 5 is a flowchart schematically illustrating a method for testing and treating a childhood mental disease according to an embodiment of the present invention.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예의 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이러한 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시예로부터 다른 실시예로 변경되어 구현될 수 있다. 또한, 각각의 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 구성요소를 나타낸다.The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings, which are given by way of illustration of specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, the specific shapes, structures, and characteristics described herein may be implemented by changing from one embodiment to another without departing from the spirit and scope of the invention. It should also be understood that the location or arrangement of individual components within each embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the following detailed description is not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention should be construed as encompassing the scope of the appended claims and all equivalents thereof. In the drawings, like reference numbers designate the same or similar components throughout the several views.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 여러 실시예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to facilitate a person skilled in the art to which the present invention pertains.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소아정신질환 검사 및 치료 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다. 1 is a view schematically showing a child psychiatric disease examination and treatment system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 소아정신질환 검사 및 치료 시스템(1)은, 환자 측에 구비되는 복수 개의 환자 단말기(200)들, 치료사 측에 구비되는 복수 개의 치료사 단말기(300)들, 환자 단말기(200) 및 치료사 단말기(300)에 소정의 가상환경을 객체화하여 제공하고, 환자 단말기(200) 및 치료사 단말기(300)로부터 수신되는 입력신호에 의해 가상현실상에 존재하는 환자 아바타 및 치료사 아바타를 조작할 수 있도록 제어하며, 가상현실상에서 환자 아바타 및 치료사 아바타와 상호 작용을 수행하는 가상감성 에이전트를 제어하는 검사 및 치료 서버(100) 및 상기 복수 개의 치료사 단말기(300)들과 상기 복수 개의 환자 단말기(200)들과 상기 검사 및 치료 서버(100)를 상호 연결하는 통신망(400)을 포함한다. Referring to FIG. 1, a pediatric psychiatric disease examination and
상세히, 본 발명의 일 실시예에 따른 소아정신질환 검사 및 치료 시스템은 아동의 정신질환의 검사 및 치료를 위한 가상현실을 제공하여, 1인 이상의 정신 질환자 및 1인 이상의 치료사가 동시에 접속하여, 환자가 제어하는 환자 아바타와 치료사가 제어하는 치료사 아바타가 가상현실상에서 사회적 상호 작용을 수행하는 것을 일 특징으로 한다. 나아가, 본 발명은 가상현실상에서 환자 아바타 및 치료사 아바타와 상호 작용을 수행하는 가상감성 에이전트를 제공하며, 이때 가상감성 에이전트는 환자 아바타 또는 치료사 아바타 등으로부터 소정의 자극 또는 이벤트가 주어질 때, 특정 정서 상태를 확률적으로 가질 수 있으며, 따라서 동일한 자극 또는 이벤트에 대해 상이한 액션을 취하도록 제어되는 것을 일 특징으로 한다. 이에 대해서는 도 2 이하에서 상세히 설명하도록 한다. In detail, the pediatric psychiatric examination and treatment system according to one embodiment of the present invention provides a virtual reality for the examination and treatment of a mental disease of a child, so that one or more psychiatric patients and one or more therapists simultaneously access the patient A patient avatar controlled by a therapist and a therapist avatar controlled by a therapist perform social interaction on a virtual reality. Furthermore, the present invention provides a virtual emotional agent that interacts with a patient avatar and a therapist avatar on a virtual reality, wherein the virtual emotional agent is associated with a particular emotional state when given a predetermined stimulus or event from a patient avatar, therapist avatar, , And is thus controlled to take different actions for the same stimulus or event. This will be described later in detail with reference to FIG.
다시 도 1을 참조하면, 환자 단말기(200)는 유무선 통신 환경에서 웹 서비스를 이용할 수 있는 통신 단말기를 의미하며, 검사 및 치료 서버(100)로부터 제공되는 가상환경을 환자에게 디스플레이하는 역할을 수행한다. 이를 위해, 도면에는 도시되지 않았지만, 환자 단말기(200)는 실감나는 가상환경을 구성하기 위한 3차원 사운드 재생기, 가상환경의 디스플레이를 가능하게 하는 그래픽 가속카드 등을 구비할 수 있다. Referring again to FIG. 1, the
또한, 환자 단말기(200)는 바이오 센서와 같은 검출 부재(210)를 구비하여 환자의 생체신호, 예를 들어 뇌파(EEG, electroencephalogram), 심전도(ECG, electrocardiogram), 근전도(EMG, electromyograph), 피부전도도(skin conductance), 혈액량펄스(blood volume pulse), 체온(skin temparature) 중 하나 이상의 정보를 환자로부터 검출할 수 있다. The
또한, 환자 단말기(200)는 키보드, 마우스, 햅틱 디바이스(haptic device)와 같은 입출력 장치(220)를 구비하여, 환자로부터 환자 아바타를 제어하기 위한 소정의 신호를 입력받아서 이를 검사 및 치료 서버(100)로 전송하고, 검사 및 치료 서버(100)로부터 전송되는 신호를 수신하여 이를 햅틱 디바이스(haptic device)와 같은 입출력 장치(220)를 통해 환자에게 출력하는 역할을 수행할 수 있다. The
치료사 단말기(300)는 유무선 통신 환경에서 웹 서비스를 이용할 수 있는 통신 단말기를 의미하며, 검사 및 치료 서버(100)로부터 제공되는 가상환경을 환자에게 디스플레이하는 역할을 수행한다. 이를 위해, 도면에는 도시되지 않았지만, 환자 단말기(200)는 실감나는 가상환경을 구성하기 위한 3차원 사운드 재생기, 가상환경의 디스플레이를 가능하게 하는 그래픽 가속카드 등을 구비할 수 있다. The
또한, 치료사 단말기(300)는 키보드, 마우스, 햅틱 디바이스(haptic device)와 같은 입출력 장치(미도시)를 구비하여, 치료사로부터 치료사 아바타를 제어하기 위한 소정의 신호를 입력받아서 이를 검사 및 치료 서버(100)로 전송하고, 검사 및 치료 서버(100)로부터 전송되는 신호를 수신하여 이를 햅틱 디바이스(haptic device)와 같은 입출력 장치(미도시)를 통해 치료사에게 출력하는 역할을 수행할 수 있다. The
한편, 통신망(400)은 복수 개의 환자 단말기(200)들 및 치료사 단말기(300)들과 검사 및 치료 서버(100)를 연결하는 역할을 수행한다. 즉, 통신망(400)은 치료사 단말기(300)들 및 환자 단말기(200)들이 검사 및 치료 서버(100)에 접속한 후 패킷 데이터를 송수신할 수 있도록 접속 경로를 제공하는 통신망을 의미한다.The
한편, 검사 및 치료 서버(100)는 환자 단말기(200) 및 치료사 단말기(300)에 소정의 가상환경을 제공하고, 환자 단말기(200) 및 치료사 단말기(300)로부터 수신되는 입력신호에 의해 가상현실상에 존재하는 환자 아바타 및 치료사 아바타를 조작할 수 있도록 제어하며, 가상현실상에서 환자 아바타 및 치료사 아바타와 상호 작용을 수행하는 가상감성 에이전트를 제어하는 역할을 수행한다. 이하에서는 이와 같은 검사 및 치료 서버(100)에 대하여 보다 상세히 설명하도록 한다.
The examination and
도 2는 도 1의 소아정신질환 검사 및 치료 시스템의 검사 및 치료 서버(100)를 상세하게 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 소아정신질환 검사 및 치료 시스템의 검사 및 치료 서버(100)는 인터페이스부(110), 가상현실 구현부(121), 가상감성 에이전트 제어부(122), 검출 데이터 처리부(123) 및 데이터베이스(150)를 포함한다. FIG. 2 is a detailed view of the examination and
상세히, 인터페이스부(110)는 통신망(400)과 연동하여 검사 및 치료 서버(100)와 환자 단말기(200) 및 치료사 단말기(300)간의 송수신 신호를 패킷 데이터 형태로 제공하는 데 필요한 통신 인터페이스를 제공한다.In detail, the
가상현실 구현부(121)는 가상환경을 객체화하여 환자 단말기(200) 및 치료사 단말기(300)에 가상현실을 제공하고, 환자 단말기(200) 및 치료사 단말기(300)로부터 수신되는 입력신호에 의해 가상현실상에 존재하는 환자 아바타 및 치료사 아바타를 조작할 수 있도록 제어하는 역할을 수행한다. The virtual
상세히, 가상현실은 사용자로 하여금 컴퓨터가 만드는 세계에 몰입하도록 하여 시각, 청각 및 촉각을 통하여 컴퓨터와 상호 작용하게 하는 기술이다. 가상현실은 컴퓨터 그래픽과 다양한 디스플레이, 입력 테크놀로지들이 통합되어 사용자에게 존재감 또는 몰입을 제공한다는 점에서 기존의 전통적인 디스플레이와는 구분된다. 이와 같은 가상현실은 새로운 인간과 컴퓨터 간의 상호 작용의 패러다임을 제공하며, 사용자는 더 이상 컴퓨터 화면상의 정보나 이미지를 단순히 외적으로 관찰하는 존재가 아니라, 본인의 아바타를 조작하는 것과 같은 방식으로 컴퓨터가 생산한 3차원 가상 세계에 적극적으로 참여하는 존재가 된다. Specifically, virtual reality is a technology that allows a user to immerse himself in the world created by a computer and interact with the computer through visual, auditory, and tactile senses. Virtual reality is different from traditional display in that computer graphics, various displays, and input technologies are integrated to provide users with presence or immersion. Such a virtual reality provides a paradigm of interaction between a new human and a computer, and the user is no longer simply observing the information or image on the computer screen externally, but in the same way as manipulating his or her avatar It becomes an active participant in the produced 3D virtual world.
따라서, 본 발명의 가상현실 구현부(121)는 환자 단말기(200) 및 치료사 단말기(300)에 가상현실을 제공하여, 각자가 조작하는 아바타가 활동할 수 있는 가상의 공간을 제공하는 역할을 수행한다. 또한, 가상현실 구현부(121)는 환자 단말기(200) 및 치료사 단말기(300)로부터 수신되는 입력신호에 의해 가상현실상에 존재하는 환자 아바타 및 치료사 아바타를 조작할 수 있도록 제어하는 역할을 수행한다. 나아가 가상현실 구현부(121)는 햅틱 디바이스와 같은 환자 단말기(200)의 입출력 장치(220)를 통해, 가상현실상에서의 아바타에 주어지는 자극을 환자가 역감이나 촉감을 통해 느낄 수 있도록 하는 역할을 수행한다. 이와 같은 가상현실 구현부(121)에서 2차원 또는 3차원의 가상현실을 환자 단말기(200) 및 치료사 단말기(300)에 제공하고, 환자 단말기(200) 및 치료사 단말기(300)로부터 입력되는 신호에 의해 가상현실상에 존재하는 아바타를 조작할 수 있도록 제어하는 구체적인 구성에 대해서는 그 상세한 설명은 생략하도록 한다. Accordingly, the virtual
환자 단말기(200) 또는 치료사 단말기(300)에 디스플레이되는 가상현실을 개략적으로 도시한 도 3을 참조하면, 가상현실상에는 치료사 단말기(300)로부터 수신되는 입력신호에 의해 제어되며 선생님 역할을 수행하는 치료사 아바타(TA)와, 환자 단말기(200)로부터 수신되는 입력신호에 의해 제어되며 학생 역할을 수행하는 환자 아바타(PA)와, 가상현실상에서 환자 아바타(PA)와 상호 작용을 수행하는 가상감성 에이전트(VA)가 배치될 수 있다. 이와 같은 가상 현실상에서 치료사 아바타(TA), 환자 아바타(PA), 가상감성 에이전트(VA)는 상호 작용을 수행하면서, 이때 환자로부터 발생하는 생체신호를 환자 단말기(200)의 검출 부재(210)가 검출하고, 이를 이용하여 소아정신질환의 검사 및 치료를 수행하는 것이다. Referring to FIG. 3, which schematically shows a virtual reality displayed on the
다시 도 2를 참조하면, 가상감성 에이전트 제어부(122)는 가상현실상에서 환자 아바타와 상호 작용을 수행하는 가상감성 에이전트를 제어하는 역할을 수행한다. Referring again to FIG. 2, the virtual emotion
상세히, 본 발명에서 지칭하는 가상감성 에이전트란 가상감성 에이전트 제어부(122)에 의해 제어되어 가상현실에서 활동하는 가상의 아바타를 의미한다. 본 발명에서는 이와 같은 가상현실에서 가상감성 에이전트와 환자 아바타가 정해진 시나리오에 의해 사회적 상호 작용을 하며, 치료사는 치료사 아바타를 통해 가상환경에서 진행되는 시나리오를 진행 및 통제하고, 환자 아바타에게 피드백을 주는 것을 특징으로 한다. In detail, the virtual emotion agent referred to in the present invention means a virtual avatar that is controlled by the virtual emotion
여기서, 가상감성 에이전트는 인간의 정서생성 프로세스를 모방한 정서모델을 가지고 있어, 자극 또는 이벤트가 주어지면 정서모델을 통하여 특정 정서상태를 확률적으로 가질 수 있다. 이와 같이 특정 정서상태를 확률적으로 가지므로, 동일한 자극 또는 이벤트에 대하여 가상감성 에이전트는 상이한 정서상태를 가질 수 있으며, 발현된 정서상태에 따라 상호작용에 있어서 다른 액션을 취할 수 있다. Here, the virtual emotion agent has an emotion model that imitates a human emotion generation process, and when a stimulus or an event is given, the emotion state can have a certain emotion state stochastically. Since the specific emotion state is stochastically thus, the virtual emotion agent can have a different emotion state for the same stimulus or event, and can take other actions in the interaction according to the emotion state expressed.
이와 같은 가상감성 에이전트 기술의 접목은, 소아정신질환 검사 및 치료에 있어서, 미리 정해진 시나리오대로 진행되는 것이 아니라 동적으로 변하는 시나리오가 가능하도록 하여, 보다 현실감 있는 치료가 가능하도록 하는 효과를 가진다. The combination of such a virtual emotional agent technology has the effect of enabling a more realistic treatment by enabling dynamically changing scenarios in a pediatric psychiatric disease examination and treatment, rather than according to a predetermined scenario.
본 발명에서 가상감성 에이전트를 위한 정서 모델은 인간의 정서 발현 모델 (심리학적 측면의 모델) 중 하나인 셰러(Scherer)의 'component process model of emotion'에 퍼지 로직을 적용하여 구성하였으며, 이와 같은 정서모델의 출력은 first valence & arousal, second valence & arousal, dominance 일 수 있다. In the present invention, the emotion model for the virtual emotional agent is constructed by applying fuzzy logic to Scherer's 'component process model of emotion', which is one of the emotional expression models of the human (psychological aspects) The output of the model can be first valence & arousal, second valence & arousal, dominance.
상세히, 감정은 인간의 내적인 관점에서 발생하는 특징을 가진다면, 감성은 사물의 외적인 측면에서 발생하는 특징을 가진다. 예를 들어 '기쁘다', '신난다' 라는 인간 내적인 특징은 감정인 반면, '매력적이다', '고급스럽다' 라는 사물 외적인 특징은 감성에 속한다. 이에 감정의 경우, 사물이 없을 경우에도 발생할 수 있는 데에 반해 감성은 사물과 상호작용하는 과정에서만 발생하는 특징을 가진다. 감정과 관련된 가장 유명한 이론에는 에크만(Ekman, 1972)의 기본적 감정(love, joy, surprise, anger, sadness, and fear)이 있다. 이 5종류의 기본적 감정이 서로 결합하여 인간이 가지는 다양한 감정이 발생한다. 또한 러셀(Russell, 2003)에 의하면 인간의 모든 감정은 valence(긍정적으로 느껴지는 정도) & arousal(각성된 정도)의 축으로 설명이 가능하다.In detail, emotion has characteristics that occur in the external aspect of things, if emotions have characteristics that arise from the human internal point of view. For example, while the human characteristics of 'glad' and 'anxious' are emotions, emotions are characteristic of externalities such as 'attractive' and 'luxurious'. In the case of emotions, emotions have characteristics that occur only in the process of interacting with objects, while they may occur in the absence of objects. The most famous theories related to emotion are the basic feelings (love, joy, surprise, anger, sadness, and fear) of Ekman (1972). These five kinds of basic emotions are combined with each other, and various emotions that humans have are generated. According to Russell (2003), all human emotions can be explained by the axes of valence & arousal.
이와 같은 valence(긍정적으로 느껴지는 정도)와 arousal(각성된 정도)의 두 가지 축에 의해, 가상감성 에이전트가 가지는 정서상태가 확률적으로 결정된다. 또한, 가상감성 에이전트가 가지는 이 정서상태로부터 가상감성 에이전트가 취하는 액션이 확률적으로 결정된다. The emotional state of a virtual emotion agent is determined stochastically by two axes such as valence and arousal. Also, the action taken by the virtual emotion agent is stochastically determined from the emotion state of the virtual emotion agent.
이하에서는, 가상감성 에이전트가 가지는 정서상태를 결정하는 valence(긍정적으로 느껴지는 정도)와 arousal(각성된 정도)과 dominance(통제감과 관련된 정도)를 결정하는 방법을, 도 4를 참조하여 더욱 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, a method for determining valence (a degree of positivity), arousal (a degree of awakening), and dominance (degree of feeling of control) that determine the emotional state of a virtual emotional agent will be described in more detail with reference to FIG. 4 do.
먼저, 도 4의 우측의 감정 상태(Emotion State)에 기재된 세 개의 출력 중, First valence의 출력을 결정하기 위해서는 Goal/Need Relevance 및 Intrinsic Pleasantness을 입력으로 한다. 여기서, 입력인 Goal/Need Relevance의 경우 VeryLow, Low, Medium, High, VeryHigh의 5개 퍼지 집합으로 구분되며, Intrinsic Pleasantness의 경우 VeryLow, Low, Medium, High, VeryHigh로 구분된다. 한편, 출력인 valence는 VeryLow, Low, Medium, High, VeryHigh의 5개 퍼지 집합으로 구분된다.First, among the three outputs described in the emotion state on the right side of FIG. 4, Goal / Need Relevance and Intrinsic Pleasantness are input in order to determine the output of the first valence. In the case of Goal / Need Relevance, input is classified into five fuzzy sets of VeryLow, Low, Medium, High and Very High. Intrinsic Pleasantness is divided into VeryLow, Low, Medium, High and Very High. The output valence is divided into five fuzzy sets: Very Low, Low, Medium, High, and Very High.
이를 바탕으로 목표 G, 이벤트 E에 대하여 Goal/Need Relevance 및 Intrinsic Pleasantness로부터 first valence를 결정하기 위한 퍼지 규칙은 아래와 같은 형태로 구성된다.Based on this, the fuzzy rule for determining the first valence from Goal / Need Relevance and Intrinsic Pleasantness for goal G and event E is as follows.
IF Goal/Need Relevance(G, E) is A AND Intrinsic Pleasantness(G, E) is BIF Goal / Need Relevance (G, E) is A AND Intrinsic Pleasantness (G, E) is B
THEN FirstValence(E) is CTHEN FirstValence (E) is C
여기서 A, B, C는 각각 Goal/Need Relevance, Intrinsic Pleasantness, first valence의 퍼지 집합을 의미한다. Here, A, B, and C are fuzzy sets of Goal / Need Relevance, Intrinsic Pleasantness, and first valence respectively.
예를 들면 블록을 가지고 노는 아이의 블록을 다른 친구가 와서 빼앗을 경우, 상기 수식은 아래와 같다.For example, if another friend comes and takes a block of a child playing with a block, the formula is as follows.
IF Goal/Need Relevance(Play with a block, taken away the block by a friend) is VeryHighRelevanceIF Goal / Need Relevance (Play with a block, is taken away by the block) is VeryHighRelevance
AND Intrinsic Pleasantness(Play with a block, taken away the block by a friend) is LowIntrinsic PleasantnessAND Intrinsic Pleasantness (Play with a block, is taken away by the block) is LowIntrinsic Pleasantness
THEN FirstValence(E) is LowValenceTHEN FirstValence (E) is LowValence
Goal/Need Relevance 및 Intrinsic Pleasantness의 입력으로부터 first valence 출력을 결정하는 퍼지 규칙(FirstValence(E))은 아래 표 1과 같이 정의한다.The fuzzy rule (FirstValence (E)) that determines the first valence output from the inputs of Goal / Need Relevance and Intrinsic Pleasantness is defined as shown in Table 1 below.
Need
RelevanceGoal /
Need
Relevance
즉, 상기 퍼지 규칙(FirstValence(E))에 의하면, 블록을 가지고 노는 아이의 블록을 다른 친구가 와서 빼앗을 경우, Goal/Need Relevance는 VeryHigh이고, Intrinsic Pleasantness는 Low 이므로, 출력값인 FirstValence는 상기 퍼지 규칙에서 두 개의 입력값이 만나는 Low Valence가 되는 것이다. That is, according to the fuzzy rule (FirstValence (E)), when another friend comes and takes a block of a child playing with a block, Goal / Need Relevance is Very High and Intrinsic Pleasantness is Low, The low value of the two input values will be the same.
각 경우(예를 들면 블록을 가지고 노는 아이의 블록을 다른 친구가 와서 빼앗을 경우)에 있어서의 Goal/Need Relevance와 Intrinsic Pleasantness의 값은 사전 실험데이터에 의해 결정될 수 있다. 또한, 출력값인 first valence, first arousal, second valence, second arousal 및 Dominance를 결정하는 퍼지 규칙도 사전 실험데이터에 의해 결정된다. The value of Goal / Need Relevance and Intrinsic Pleasantness in each case (for example, when a buddy of a child playing with a block comes and takes it away) can be determined by preliminary experimental data. The fuzzy rules for determining the output values first valence, first arousal, second valence, second arousal, and dominance are also determined by the preliminary experimental data.
이와 같은 방법을 동일하게 적용하여, First arousal의 출력을 결정하기 위해서는 Goal/Need Relevance 및 Novelty을 입력으로 한다. 그리고, Second valence의 출력을 결정하기 위해서는 First valence 및 Conduciveness을 입력으로 한다. 그리고, Second arousal의 출력을 결정하기 위해서는 first arousal 및 urgency을 입력으로 한다. 그리고, Dominance의 출력을 결정하기 위해서는 Control 및 Power를 입력으로 한다. Applying the same method as above, enter Goal / Need Relevance and Novelty to determine the output of First arousal. To determine the output of the second valence, input First valence and Conduciveness. To determine the output of the second arousal, input first arousal and urgency. To determine the output of the Dominance, input Control and Power.
이와 같은 방법으로, 가상감성 에이전트가 인간의 정서생성 프로세스를 모방한 정서모델을 갖도록 하여, 동일한 자극 또는 이벤트에 대하여 가상감성 에이전트가 상이한 정서상태를 가질 수 있으며, 발현된 정서상태에 따라 상호작용에 있어서 다른 액션을 취할 수 있도록 하여, 소아정신질환 검사 및 치료에 있어서, 미리 정해진 시나리오대로 진행되는 것이 아니라 동적으로 변하는 시나리오가 가능하도록 하여, 보다 현실감 있는 치료가 가능하도록 하는 효과를 가진다.In this way, the virtual emotional agent can have a emotional model that mimics the human emotional generation process, so that the virtual emotional agent can have a different emotional state for the same stimulus or event, So that it is possible not only to carry out a predetermined scenario but also to enable a scenario that changes dynamically in the examination and treatment of childhood mental disorders, thereby enabling a more realistic treatment to be possible.
검출 데이터 처리부(123)는 환자 단말기(200)에서 검출된 환자의 생체신호를 수신하고 이를 분석하는 역할을 수행한다. The detection
상세히, 가상현실에서 시나리오 중 환자 아바타에게 자극 또는 이벤트(예를 들면 가상감성 에이전트 중 하나가 환자 아바타의 물건을 빼앗아 가는 등)가 주어졌을 때, 환자 단말기(200)의 검출 부재(210)는 환자의 생체신호를 검출한다. 그리고, 검출 데이터 처리부(123)는 이와 같이 검출된 환자의 생체신호를 분석하여 환자의 정서상태를 valence-arousal 또는 valence-arousal-dominance 차원에서 정량화하는 역할을 수행한다. In detail, when a stimulus or an event (for example, one of the virtual emotional agents takes away the patient avatar) is given to the patient avatar in the scenario in the virtual reality, Of the living body. The detection
여기서 환자 단말기(200)의 검출 부재(210)가 검출하는 환자의 생체신호에는 뇌파(EEG, electroencephalogram), 심전도(ECG, electrocardiogram), 근전도(EMG, electromyograph), 피부전도도(skin conductance), 혈액량펄스(blood volume pulse), 체온(skin temparature) 등이 포함될 수 있다. Here, the bio-signals of the patient detected by the detecting
그리고, 검출 데이터 처리부(123)는 기 실험 데이터를 바탕으로, 검출한 환자의 생체신호로부터 환자의 정서상태를 valence-arousal 또는 valence-arousal-dominance 차원에서 정량화하는 역할을 수행하는 것이다. The detection
상세히, 환자 단말기(200)에서 검출된 생체 신호를 통해서 검출 데이터 처리부(123)에서 정량화된 정서 값을 구하는 과정은 회귀 분석(Regression analysis)을 이용할 수 있다. In detail, the process of obtaining the emotion value quantified by the detection
먼저, 검출 데이터 처리부(123)는 환자 단말기(200)에서 검출된 생체 신호에서 노이즈를 제거하는 등과 같은 전처리 과정(Pre-processing)을 수행한다. First, the detection
다음으로, 검출 데이터 처리부(123)는 추출된 생체신호로부터 정서와 관련된 특징, 예를 들면 뇌파의 특정 위치에서의 알파파, 베타파, 감마파의 파워값, 심전도의 PR 간격 등을 추출한다. Next, the detection
다음으로, 상술한 단계에서 선택된 특징들 중 정서와 관련이 있는 특징을 선택한다. 이때 특징 선택은 출력과 특징의 상호 상관(cross-correlation) 분석 등을 통해 상관성이 높은 특징만을 선택할 수 있다. Next, a feature associated with the emotion selected from the features selected in the above step is selected. In this case, feature selection can select only features with high correlation through cross-correlation analysis of outputs and features.
마지막으로, 이와 같이 선택된 특징들을 아래와 같은 소정의 회귀 분석식에 변수값으로 대입하여, valence, arousal, dominance 값을 각각 구하게 되는 것이다. Finally, the selected features are substituted into the variable values in the following regression analysis equations to obtain valence, arousal, and dominance values, respectively.
y1 = w10 + w11x1 + w12x2 + ... + w1nxn y 1 = w 10 + w 11 x 1 + w 12 x 2 + ... + w 1n x n
y2 = w20 + w21x1 + w22x2 + ... + w2nxn y 2 = w 20 + w 21 x 1 + w 22 x 2 + ... + w 2n x n
y3 = w30 + w31x1 + w32x2 + ... + w3nxn y 3 = w 30 + w 31 x 1 + w 32 x 2 + ... + w 3n x n
(x1,x2,...xn = 선택된 특징(x 1 , x 2 , ... x n = Selected features
y1 = valence, y2 = arousal, y3 = dominance)y 1 = valence, y 2 = arousal, y 3 = dominance)
한편, 치료사는 환자의 정서 상태를 관찰하여 정신질환을 진단하고 치료에 활용할 수 있다. 즉, 검출 데이터 처리부(123)에서 분석된 환자의 정서 상태는 치료사 단말기(300)로 전송될 수 있고, 치료사는 이와 같이 분석된 환자의 정서 상태를 바탕으로 환자의 정신질환을 진단하고, 이를 치료에 활용할 수 있는 것이다. On the other hand, the therapist can diagnose and treat the mental illness by observing the emotional state of the patient. That is, the emotional state of the patient analyzed by the detection
한편, 도면에는 검출 데이터 처리부(123)가 검사 및 치료 서버(100)에 구비되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니한다. 즉, 검출 데이터 처리부가 환자 단말기(200) 측에 구비되어, 환자 단말기(200)에서 검출된 환자의 생체 신호가 바로 검출 데이터 처리부에서 분석될 수도 있다. 그리고 이와 같이 분석된 환자의 정서 상태가 검사 및 치료 서버(100)로 전송될 수 있으며, 나아가 검사 및 치료 서버(100)에서는 전송된 환자의 정서 상태가 환자 아바타에 표시되도록 하여, 치료사는 가상현실 치료환경 내에서 환자의 정서 상태를 시각적으로 확인하도록 할 수도 있다. Although the detection
또는, 검출 데이터 처리부가 치료사 단말기(300) 측에 구비되어, 환자 단말기(200)에서 검출된 환자의 생체 신호가 직접 또는 검사 및 치료 서버(100)를 통해 치료사 단말기(300)로 전송된 후, 치료사 단말기(300)에 구비된 검출 데이터 처리부에서 분석될 수도 있다. 이 경우 치료사는 원본 생체 신호와 검출 데이터 처리부에서 분석된 정서 상태를 동시에 관찰할 수 있다.
Alternatively, the detection data processing unit is provided on the side of the
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 소아정신질환 검사 및 치료 방법에 대하여 설명한다. Hereinafter, a method for testing and treating children's psychiatric disorders according to an embodiment of the present invention will be described.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소아정신질환 검사 및 치료 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 소아정신질환 검사 및 치료 방법은, 검사 및 치료 서버에 의해 가상환경이 객체화되어 환자 단말기에 가상현실이 제공되는 단계(S110 단계), 상기 환자 단말기로부터 수신되는 입력신호에 의해 상기 가상현실상에 존재하는 환자 아바타가 제어되는 단계(S120 단계), 상기 가상현실상에서 상기 검사 및 치료 서버에 의해 제어되는 가상감성 에이전트가 상기 환자 아바타와 상호 작용을 수행하는 단계(S130 단계) 및 상기 가상감성 에이전트와 상기 환자 아바타가 상호 작용을 수행하는 중의 환자의 생체신호가 검출되고 분석되는 단계(S140 단계)를 포함한다. FIG. 5 is a flowchart schematically illustrating a method for testing and treating a childhood mental disease according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, a method for testing and treating a child's psychiatric disorder according to an embodiment of the present invention includes a step of providing a virtual reality to a patient terminal by objectizing a virtual environment by an inspection and treatment server (step S110) A step of controlling a patient avatar existing on the virtual reality by an input signal received from the terminal in operation S120, a virtual emotion agent controlled by the inspection and treatment server interacts with the patient avatar on the virtual reality (Step S130), and a bio-signal of the patient during the interaction between the virtual emotion agent and the patient avatar is detected and analyzed (step S140).
먼저, 검사 및 치료 서버에 의해 가상환경이 객체화되어 환자 단말기에 가상현실이 제공(S110 단계)된다. 그리고, 환자 단말기로부터 수신되는 입력신호에 의해 가상현실상에 존재하는 환자 아바타가 제어(S120 단계)된다. First, the virtual environment is objectified by the inspection and treatment server and a virtual reality is provided to the patient terminal (step S110). Then, the patient avatar existing on the virtual reality is controlled by the input signal received from the patient terminal (step S120).
상세히, 검사 및 치료 서버(100)의 가상현실 구현부(121)는 가상환경을 객체화하여 환자 단말기(200) 및 치료사 단말기(300)에 가상현실을 제공하고, 환자 단말기(200) 및 치료사 단말기(300)로부터 수신되는 입력신호에 의해 가상현실상에 존재하는 환자 아바타 및 치료사 아바타를 조작할 수 있도록 제어하는 역할을 수행한다. In detail, the virtual
즉, 가상현실상에는 치료사 단말기(300)로부터 수신되는 입력신호에 의해 제어되며 선생님 역할을 수행하는 치료사 아바타(TA)와, 환자 단말기(200)로부터 수신되는 입력신호에 의해 제어되며 학생 역할을 수행하는 환자 아바타(PA)와, 가상현실상에서 환자 아바타(PA)와 상호 작용을 수행하는 가상감성 에이전트(VA)가 배치될 수 있다. 이와 같은 가상 현실상에서 치료사 아바타(TA), 환자 아바타(PA), 가상감성 에이전트(VA)는 상호 작용을 수행하면서, 이때 환자로부터 발생하는 생체신호를 환자 단말기(200)의 검출 부재(210)가 검출하고, 이를 이용하여 소아정신질환의 검사 및 치료를 수행하는 것이다. That is, in the virtual reality, a therapist avatar (TA) that is controlled by an input signal received from the
다음으로, 가상현실상에서 상기 검사 및 치료 서버에 의해 제어되는 가상감성 에이전트가 상기 환자 아바타와 상호 작용을 수행(S130 단계)한다. 상세히, 본 발명에서는 가상현실에서 가상감성 에이전트와 환자 아바타가 정해진 시나리오에 의해 사회적 상호 작용을 하며, 치료사는 치료사 아바타를 통해 가상환경에서 진행되는 시나리오를 진행 및 통제하고, 환자 아바타에게 피드백을 주는 것을 특징으로 한다. Next, the virtual emotional agent controlled by the inspection and treatment server on the virtual reality interacts with the patient avatar (step S130). In detail, in the present invention, in a virtual reality, a virtual emotional agent and a patient avatar perform social interaction according to a predetermined scenario, and a therapist uses a therapist avatar to process and control a scenario progressed in a virtual environment, .
여기서, 가상감성 에이전트는 인간의 정서생성 프로세스를 모방한 정서모델을 가지고 있어, 자극 또는 이벤트가 주어지면 정서모델을 통하여 특정 정서상태를 확률적으로 가질 수 있다. 이와 같이 특정 정서상태를 확률적으로 가지므로, 동일한 자극 또는 이벤트에 대하여 가상감성 에이전트는 상이한 정서상태를 가질 수 있으며, 발현된 정서상태에 따라 상호작용에 있어서 다른 액션을 취할 수 있다. Here, the virtual emotion agent has an emotion model that imitates a human emotion generation process, and when a stimulus or an event is given, the emotion state can have a certain emotion state stochastically. Since the specific emotion state is stochastically thus, the virtual emotion agent can have a different emotion state for the same stimulus or event, and can take other actions in the interaction according to the emotion state expressed.
이와 같은 가상감성 에이전트 기술의 접목은, 소아정신질환 검사 및 치료에 있어서, 미리 정해진 시나리오대로 진행되는 것이 아니라 동적으로 변하는 시나리오가 가능하도록 하여, 보다 현실감 있는 치료가 가능하도록 하는 효과를 가진다. The combination of such a virtual emotional agent technology has the effect of enabling a more realistic treatment by enabling dynamically changing scenarios in a pediatric psychiatric disease examination and treatment, rather than according to a predetermined scenario.
다음으로, 가상감성 에이전트와 환자 아바타가 상호 작용을 수행하는 중의 환자의 생체신호가 검출되고 분석(S140 단계)된다. Next, the bio-signals of the patient during the interaction between the virtual emotional agent and the patient avatar are detected and analyzed (step S140).
상세히, 가상현실에서 시나리오 중 환자 아바타에게 자극 또는 이벤트(예를 들면 가상감성 에이전트 중 하나가 환자 아바타의 물건을 빼앗아 가는 등)가 주어졌을 때, 환자 단말기(200)의 검출 부재(210)는 환자의 생체신호를 검출한다. 그리고, 검출 데이터 처리부(123)는 이와 같이 검출된 환자의 생체신호를 분석하여 환자의 정서상태를 valence-arousal 또는 valence-arousal-dominance 차원에서 정량화하는 역할을 수행한다. 이와 같이 환자의 정서상태를 valence-arousal 또는 valence-arousal-dominance 차원에서 정량화하는 것은, 위에서 상세히 설명하였으므로, 여기서는 그 설명은 생략하도록 한다. In detail, when a stimulus or an event (for example, one of the virtual emotional agents takes away the patient avatar) is given to the patient avatar in the scenario in the virtual reality, Of the living body. The detection
여기서 환자 단말기(200)의 검출 부재(210)가 검출하는 환자의 생체신호에는 뇌파(EEG, electroencephalogram), 심전도(ECG, electrocardiogram), 근전도(EMG, electromyograph), 피부전도도(skin conductance), 혈액량펄스(blood volume pulse), 체온(skin temparature) 등이 포함될 수 있다. Here, the bio-signals of the patient detected by the detecting
이와 같은 본 발명에 의해서, 가상현실상에서 환자 아바타와 가상감성 에이전트가 사회적 상호작용을 수행할 때 발생하는 환자의 생체정보를 검출하고 이를 이용하여 환자의 정서 상태를 정량화하여 환자의 검사 및 치료에 활용하는 효과를 얻을 수 있다. According to the present invention, biometric information of a patient, which occurs when a patient avatar and a virtual emotional agent perform a social interaction on a virtual reality, is detected, and the emotional state of the patient is quantified using the information The effect can be obtained.
본 명세서에서는 본 발명을 한정된 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능하다. 또한 설명되지는 않았으나, 균등한 수단도 또한 본 발명에 그대로 결합되는 것이라 할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the limited embodiments, various embodiments are possible within the scope of the present invention. It will also be understood that, although not described, equivalent means are also incorporated into the present invention. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined by the following claims.
1: 소아정신질환 검사 및 치료 시스템
100: 검사 및 치료 서버
121: 가상현실 구현부
122: 가상감성 에이전트 제어부
123: 검출 데이터 처리부
200: 환자 단말기
300: 치료사 단말기
400: 통신망1: Pediatric mental disease examination and treatment system
100: Inspection and Remediation Server
121: Virtual Reality Implementation Department
122: virtual emotion agent control unit
123: Detection data processor
200: patient terminal
300: therapist terminal
400: communication network
Claims (16)
상기 가상현실상에서 상기 환자 아바타와 상호 작용을 수행하는 가상감성 에이전트를 제어하는 가상감성 에이전트 제어부;를 포함하는 검사 및 치료 서버와,
상기 환자 단말기에서 검출된 환자의 생체신호를 수신하고 이를 분석하는 검출 데이터 처리부;를 포함하는 소아정신질환 검사 및 치료 시스템.A virtual reality implementing unit for providing virtual reality to the patient terminal by objectizing the virtual environment and controlling the patient avatar existing on the virtual reality by the input signal received from the patient terminal; And
And a virtual emotion agent controller for controlling a virtual emotion agent that performs interaction with the patient avatar on the virtual reality,
And a detection data processing unit for receiving and analyzing the biological signals of the patient detected by the patient terminal.
상기 가상감성 에이전트 제어부는,
상기 가상감성 에이전트에, 상기 환자 단말기로부터 입력되는 신호 또는 상기 가상현실 구현부에서 제공하는 소정의 자극 또는 이벤트가 주어질 때,
상기 가상감성 에이전트가 특정 정서 상태를 확률적으로 가질 수 있도록 제어하는 것을 특징으로 하는 소아정신질환 검사 및 치료 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the virtual emotion agent control unit comprises:
When the virtual emotional agent is given a signal input from the patient terminal or a predetermined stimulus or event provided by the virtual reality implementer,
Wherein the virtual emotional agent controls the emotional state so that the virtual emotional agent has a certain emotional state stochastically.
상기 가상감성 에이전트 제어부는,
상기 가상감성 에이전트가 동일한 자극 또는 이벤트에 대해 상이한 정서 상태를 갖고, 이에 따라 상이한 액션을 취할 수 있도록 제어하는 것을 특징으로 하는 소아정신질환 검사 및 치료 시스템.3. The method of claim 2,
Wherein the virtual emotion agent control unit comprises:
Characterized in that the virtual emotional agent has a different emotional state for the same stimulus or event and thus can take a different action.
상기 생체신호는 뇌파(EEG, electroencephalogram), 심전도(ECG, electrocardiogram), 근전도(EMG, electromyograph), 피부전도도(skin conductance), 혈액량펄스(blood volume pulse), 체온(skin temparature) 중 하나 이상의 정보를 포함하는 소아정신질환 검사 및 치료 시스템.The method according to claim 1,
The bio-signal may include at least one of an EEG, an electroencephalogram, an ECG, an electromyograph, an EMG, a skin conductance, a blood volume pulse, and a skin temparature Including pediatric psychiatric examination and treatment systems.
상기 검출 데이터 처리부는 상기 환자 단말기 또는 상기 검사 및 치료 서버 중 어느 일 측에 구비되는 것을 특징으로 하는 소아정신질환 검사 및 치료 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the detection data processing unit is provided at one side of the patient terminal or the inspection and treatment server.
상기 검출 데이터 처리부는 상기 검출된 환자의 생체신호로부터 환자의 정서 상태를 정량화하는 것을 특징으로 하는 소아정신질환 검사 및 치료 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the detection data processing unit quantifies the emotional state of the patient from the detected biological signal of the patient.
상기 검출 데이터 처리부는 환자의 정서 상태를 정량화하기 위해,
상기 검출된 생체신호로부터 노이즈를 제거하고, 상기 노이즈가 제거된 생체신호로부터 환자의 정서와 관련된 소정의 특징값들을 추출하고, 상기 선택된 특징값들을 이용해 회귀 분석을 수행하는 것을 특징으로 하는 소아정신질환 검사 및 치료 시스템.The method according to claim 6,
The detection data processing unit may be configured to quantify the emotional state of the patient,
And extracting predetermined feature values related to a patient's emotion from the biosignals from which the noise has been removed and performing regression analysis using the selected feature values, Inspection and treatment system.
상기 소아정신질환 검사 및 치료 시스템은,
환자의 생체 신호를 추출하는 검출 부재; 및
환자로부터 상기 환자 아바타를 제어하기 위한 소정의 신호를 입력받아서 이를 상기 검사 및 치료 서버로 전송하고, 상기 검사 및 치료 서버부터 전송되는 신호를 수신하여 이를 환자에게 출력하는 입출력 장치;를 포함하는 환자 단말기를 더 포함하는 소아정신질환 검사 및 치료 시스템.8. The method according to any one of claims 1 to 7,
The pediatric psychiatric disease screening and treatment system,
A detecting member for extracting a biological signal of a patient; And
And an input / output device that receives a predetermined signal for controlling the patient avatar from a patient and transmits the signal to the examination and treatment server, and receives the signal transmitted from the examination and treatment server and outputs the signal to the patient. Further comprising: a pediatric psychiatric examination and treatment system.
상기 입출력 장치는 햅틱 디바이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 소아정신질환 검사 및 치료 시스템.9. The method of claim 8,
Wherein the input / output device includes a haptic device.
상기 소아정신질환 검사 및 치료 시스템은,
치료사 아바타를 제어하기 위한 소정의 신호를 입력받아서 이를 상기 검사 및 치료 서버로 전송하고, 상기 검사 및 치료 서버로부터 전송되는 신호를 수신하여 이를 출력하는 치료사 단말기를 더 포함하고,
상기 가상현실 구현부는 상기 치료사 단말기로부터의 입력에 따라 상기 가상현실상에서 치료사 아바타를 제어하는 것을 특징으로 하는 소아정신질환 검사 및 치료 시스템.9. The method of claim 8,
The pediatric psychiatric disease screening and treatment system,
Further comprising a therapist terminal for receiving a predetermined signal for controlling a therapist avatar and transmitting the signal to the examination and treatment server, receiving a signal transmitted from the examination and treatment server, and outputting the signal,
Wherein the virtual reality implementing unit controls the therapist avatar on the virtual reality according to an input from the therapist terminal.
상기 환자 단말기로부터 수신되는 입력신호에 의해 상기 가상현실상에 존재하는 환자 아바타가 제어되는 단계;
상기 가상현실상에서 상기 검사 및 치료 서버에 의해 제어되는 가상감성 에이전트가 상기 환자 아바타와 상호 작용을 수행하는 단계; 및
상기 가상감성 에이전트와 상기 환자 아바타가 상호 작용을 수행하는 중의 환자의 생체신호가 검출되고 분석되는 단계;를 포함하는 소아정신질환 검사 및 치료 방법.The virtual environment being objectized by the inspection and treatment server to provide a virtual reality to the patient terminal;
Controlling a patient avatar existing on the virtual reality by an input signal received from the patient terminal;
Performing an interaction with a virtual emotional agent controlled by the inspection and treatment server on the virtual reality with the patient avatar; And
And detecting and analyzing a biological signal of a patient while the virtual emotional agent and the patient avatar are interacting with each other.
상기 가상현실상에서 상기 검사 및 치료 서버에 의해 제어되는 가상감성 에이전트가 상기 환자 아바타와 상호 작용을 수행하는 단계는,
상기 가상감성 에이전트에, 상기 환자 단말기로부터 입력되는 신호 또는 상기 검사 및 치료 서버에서 제공하는 소정의 자극 또는 이벤트가 주어질 때, 상기 가상감성 에이전트가 특정 정서 상태를 확률적으로 가질 수 있도록 제어되는 것을 특징으로 하는 소아정신질환 검사 및 치료 방법.12. The method of claim 11,
Wherein the act of interacting with the patient avatar by a virtual emotional agent controlled by the inspection and treatment server on the virtual reality comprises:
When the virtual emotional agent is given a signal input from the patient terminal or a predetermined stimulus or event provided by the inspection and treatment server, the virtual emotional agent is controlled to have a certain emotional state stochastically And a method for treating and treating childhood psychiatric disorders.
상기 가상감성 에이전트가 동일한 자극 또는 이벤트에 대해 상이한 정서 상태를 갖고, 이에 따라 상이한 액션을 취할 수 있도록 제어되는 것을 특징으로 하는 소아정신질환 검사 및 치료 방법.13. The method of claim 12,
Wherein the virtual emotional agent is controlled to have different emotional states for the same stimulus or event and thus to take different actions.
상기 생체신호는 뇌파(EEG, electroencephalogram), 심전도(ECG, electrocardiogram), 근전도(EMG, electromyograph), 피부전도도(skin conductance), 혈액량펄스(blood volume pulse), 체온(skin temparature) 중 하나 이상의 정보를 포함하는 소아정신질환 검사 및 치료 방법. 12. The method of claim 11,
The bio-signal may include at least one of an EEG, an electroencephalogram, an ECG, an electromyograph, an EMG, a skin conductance, a blood volume pulse, and a skin temparature Methods of testing and treating children with psychiatric disorders.
상기 가상감성 에이전트와 상기 환자 아바타가 상호 작용을 수행하는 중의 환자의 생체신호가 검출되고 분석되는 단계는,
상기 검출된 환자의 생체신호로부터 환자의 정서 상태를 정량화되는 것을 특징으로 하는 소아정신질환 검사 및 치료 방법. 12. The method of claim 11,
Wherein the bio-signals of the patient during the interaction of the virtual emotional agent and the patient avatar are detected and analyzed,
Wherein the emotional state of the patient is quantified from the detected vital signs of the patient.
상기 환자의 정서 상태를 정량화하는 단계는,
상기 검출된 생체신호로부터 노이즈가 제거되는 단계;
상기 노이즈가 제거된 생체신호로부터 환자의 정서와 관련된 소정의 특징값들이 추출되는 단계; 및
상기 선택된 특징값들을 이용해 회귀 분석이 수행되는 단계를 포함하는 소아정신질환 검사 및 치료 방법.16. The method of claim 15,
Wherein quantifying the emotional state of the patient comprises:
Removing noise from the detected bio-signal;
Extracting predetermined characteristic values related to a patient's emotion from the noise-removed bio-signal; And
And performing regression analysis using the selected feature values.
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