KR20150087447A - 발달장애 아동을 위한 지능형 케어 시스템 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발달장애 아동을 위한 지능형 케어 시스템 및 그 방법으로, 돌봄 대상자의 행동 영상 정보를 획득하고 획득한 행동 영상 정보를 판단하며, 판단한 행동 영상 정보가 문제 행동이면 행동 개선 콘텐츠를 실행시키되, 판단시 획득한 행동 영상 정보가 기설정한 문제 행동 패턴을 포함하고, 이러한 영상이 기설정한 임계 시간 이상 지속되면 문제 행동으로 판단하는 것을 그 요지로 한다.

Description

발달장애 아동을 위한 지능형 케어 시스템 및 그 방법 {Intelligent care system for developmental disorder child, and the method thereof}

본 발명은 지능형 케어 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 구체적으로 과잉행동장애, 주의력 결핍, 사회성 결여 등의 증상을 수반하는 발달장애를 겪고 있는 발달 장애인, 아동을 카메라로 모니터링하면서 문제 행동이 지속적으로 관찰될 때, 실감 체험 행동 개선 콘텐츠가 실행이 되고, 돌봄 대상자가 통제하기 힘든 행동을 하는 경우 케어 콘텐츠를 실행할 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

발달장애는 정신, 신체적인 발달에서 나이만큼 발달하지 않은 상태로서 발달 선별 검사에서 해당 연령의 정상 기대치보다 25% 정도 뒤쳐져 있는 경우를 말한다. 일반적으로 발달장애는 지적장애, 뇌성마비, 자폐증, 유전 장애, 염색체 장애, 다운 증후군, 전반적 발달장애 등으로 분류할 수 있다.

발달장애의 공통적인 증상은 언어를 이해하고 사용하는데 어려움을 겪으며, 사회적 상황의 전반적인 이해와 인간 관계 형성에서 어려움을 보이며 특정 사물에 특이하게 집착하고, 일정한 행동 절차를 반복하는 패턴을 보인다. 발달장애 원인은 어느 한 가지로 국한되어 나타나지 않고 복합적으로 나타난다. 염색체 이상, 미숙아 등의 생물학적인 요인, 임신 시의 음주, 부모와 격리된 환경, 부모의 약물 중독 등의 환경적인 요인 등이 그 원인이 될 수 있다.

그러나 가장 큰 문제점은 뇌가 고르게 발달하지 못하는 것이다. 초기에 부모는 단순히 해당 아동이 단순히 말을 잘 안 듣는 편이라거나 다른 아이들과는 다르다고 판단하는 경우가 많다. 그러나 아이가 좀 더 크면 부모는 다른 아이들과 확연히 다르다는 것을 인식하게 되고 이러한 인식 때문에 발달 장애에 대한 조기 진단이 늦고 증상이 더 심해지는 경우가 많다.

이에 따른 재활 활동으로는 약물 치료, 행동 재활 훈련, 인지 행동 재활 훈련, 미술과 음악, 놀이를 통한 재활 등이 있다. 특히 사회성이 현저히 부족한 전반적 발달장애 아동은 (인지) 행동 재활 훈련, 놀이 훈련 등의 재활 활동 프로그램은 효과가 있다. 발달 장애인의 재활을 위한 많은 방법 및 장치들이 고안되었으며, 여기에는 시각 및 청각적으로 자극을 인가하여 인지 능력을 향상시키는 방법, 디스플레이 장치를 통해 시뮬레이션을 제공하여 치료하는 방법, 시각적 자극과 뇌에 물리적인 전정 자극을 치료하는 방법 등이 있다.

소개된 방법들 중에서 시각 및 청각적 자극을 통한 뇌파 변환 장치는 미리 설정된 제한된 자극 신호만을 이용자에게 인가하여 뇌파를 특정 주파수로 유도하고, 이용자의 상태 및 훈련 결과 등을 분석하여 인지능력을 향상시키기 어려운 문제점이 있다. 또한 단순한 평면 디스플레이 장치를 이용한 시각적 자극 인가 방식의 경우도 이를 통해 이용자가 온전히 몰입하기 어려운 문제점이 있다.

이러한 일방적인 자극을 통한 장치들의 경우, 상호작용이 중요한 이용자의 상호 동작을 유도할 수 없으므로, 실질적인 발달장애 아동의 대소근육운동 능력, 인지 능력, 사회성 및 집중력 등의 전반적인 기능을 향상시키기에는 다소 한계가 있다. 또한 상호작용을 통해 몰입을 할 수 있도록 만들어진 발달장애 아동용 시뮬레이터가 고안되어 있더라도, 발달장애 아동에 대한 부모나 보호자들의 주의력과 집중력이 한결같지 않으므로, 보호자의 모니터링의 영역에 벗어날 때 해당 아동이 문제 행동을 반복할 경우 이를 제지하고 치유 콘텐츠를 실행하기가 어려운 문제점이 있었다.

종래 발명은 발달 장애 치료용 다중 시뮬레이터 및 시뮬레이션 방법에 관한 것으로, (한국 등록번호 10-1276097) 영상을 표시하고, 영상을 보는 돌봄 대상자의 반응을 모니터링하며, 돌봄 대상자의 반응에 대한 정보를 출력하고, 돌봄 대상자의 음성을 마이크를 통해 입력받아 출력하고, 콘텐츠에 따른 행동 유도 안내 음성을 스피커를 통해 출력하며, 다수의 발달 장애 치료용 콘텐츠들을 저장하고 있고, 콘텐츠들 적어도 하나 이상을 선택받아 선택된 콘텐츠의 영상을 디스플레이부에 표시하고, 영상에 대응하여 돌봄 대상자의 반응을 유도하는 행동 유도 안내 음성을 오디오 처리부를 통해 스피커로 출력하고, 영상 및 행동 유도 안내 음성에 대응한 돌봄 대상자의 반응을 돌봄 대상자 반응 모니터링 장치로부터 입력되는 정보에 의해 분석하여 돌봄 대상자가 유도된 행동을 수행하였는지 여부를 판단하여 콘텐츠의 시나리오에 따른 치료를 수행하는 것을 그 요지로 한다.

그런데, 종래 발명은 의자, 모형 말, 자전거 등 돌봄 대상자가 앉을 수 있는 다소 큰 라이더 구조물을 포함하므로 장소 등의 제약 조건이 따르고, 라이더, 스피커, 전용 구체스크린 등의 다소 큰 전용 구조물들을 포함하고 있으며, 치유 활동 중 보호자가 깊이 관여를 해야만 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 전반적 발달 장애를 겪고 있는 돌봄 대상자를 카메라로 촬영하여 돌봄 대상자의 문제 행동이 지속적으로 관찰될 경우, 이를 인지하고 행동 개선 콘텐츠를 자동 수행할 수 있는 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일면에 따른, 지능형 케어 시스템은 돌봄 대상자의 행동 영상 정보를 획득하는 카메라부; 획득한 상기 행동 영상 정보를 비전 인식 기술을 통해 판단하고, 판단한 상기 행동 영상 정보가 문제 행동이면 행동 개선 콘텐츠를 실행시키는 제어부; 및 상기 제어부의 제어 명령에 따라 행동 개선 콘텐츠를 표출하는 디스플레이부를 포함하되, 상기 제어부는 획득한 상기 행동 영상 정보가 기설정한 문제 행동 패턴을 포함하고, 이러한 영상이 기설정한 임계 시간 이상 지속되면 문제 행동으로 판단한다.

본 발명의 다른 면에 따른, 지능형 케어 방법은 돌봄 대상자의 행동 영상 정보를 획득하는 단계; 획득한 상기 행동 영상 정보를 판단하는 단계; 및 판단한 상기 행동 영상 정보가 문제 행동이면 행동 개선 콘텐츠를 실행시키는 단계를 포함하되, 상기 판단하는 단계는 획득한 상기 행동 영상 정보가 기설정한 문제 행동 패턴을 포함하고, 이러한 영상이 기설정한 임계 시간 이상 지속되면 문제 행동으로 판단한다.

본 발명에 따르면, 돌봄 대상자의 행동 영상 정보를 획득하고 획득한 행동 영상 정보를 판단하며, 판단한 행동 영상 정보가 문제 행동이면 행동 개선 콘텐츠를 실행시키되, 판단시 획득한 행동 영상 정보가 기설정한 문제 행동 패턴을 포함하고, 이러한 영상이 기설정한 임계 시간 이상 지속되면 문제 행동으로 판단한다.

따라서, 비전 기술을 통하여 발달 장애인의 행동 패턴을 자동으로 인지하고 자동으로 행동개선 콘텐츠를 실행함으로써, 문제 행동 지속시 이를 자동 감지하여 그 문제 행동에 대한 억제 기능을 제공한다.

이어, 행동개선 콘텐츠는 키넥트 등 실감 체험 장치를 이용하고, 문제 행동에 따라 응용 행동 분석 콘텐츠, 그림 교환의사 소통 콘텐츠 및 감각통합 콘텐츠를 수행하여 몰입도 및 행동 개선 효과의 완성도를 향상시킨다.

또한, 돌봄 대상자를 카메라로 모니터링하면서 행동개선 콘텐츠를 실행하고, 돌발 상황 발생시 이를 자동 인지하여 케어 콘텐츠(엄마 목소리와 얼굴 콘텐츠 출력)를 실행하여 보호자의 행동 반경을 확장시킬 수 있어 사용자 편의성이 향상된다.

도 1은 종래 발명의 실시 예에 따른 발달장애 치료용 다중 시뮬레이터의 구성도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 지능형 케어 시스템의 구성도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 지능형 케어 방법의 순서도.

본 발명의 이 점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가함을 배제하지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 지능형 케어 시스템의 구성도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 지능형 케어 시스템은 카메라부(110), 디스플레이부(120), 제어부(130), 실감체험 장치부(140)를 포함한다.

카메라부(110)는 돌봄 대상자의 행동 영상 정보를 획득한다. 구체적으로, 카메라부(110)는 돌봄 대상자의 행동을 촬영하고 제어부(130)는 카메라부(110)에서 획득한 영상 신호를 비전 인식 기술을 통해 분석하여, 사전에 규정한 문제 행동을 임계시간 이상 반복시 이를 인지하여 행동개선 콘텐츠를 실행한다.

디스플레이부(120)는 제어부(130)의 제어 명령에 따라 행동 개선 콘텐츠를 표출한다.

제어부(130)는 획득한 행동 영상 정보를 비전 인식 기술을 통해 판단하고, 판단한 행동 영상 정보가 문제 행동이면 행동 개선 콘텐츠를 실행시킨다.

제어부(130)는 획득한 행동 영상 정보가 기설정한 문제 행동 패턴을 포함하고, 이러한 영상이 기설정한 임계 시간 이상 지속되면 문제 행동으로 판단한다.

예컨대, 발달 장애 아동의 문제 행동들은 대체로 매우 제한적이거나 편집증적인 규칙을 따른다. 따라서, 제어부(130)는 반복적으로 나타나는 문제 행동 패턴들을 학습하고, 이를 저장한 다음, 획득한 행동 영상 정보가 기설정한 문제 행동 패턴을 포함하는지 판단하고, 이러한 영상이 임계 시간 이상 지속되면 문제 행동으로 판단한다. 즉, 제어부(130)는 획득한 행동 영상 정보가 문제 행동 패턴을 포함하는지 여부는 비전 인식 기술을 통해 유사도 판단을 통해서 하고, 제어부(130)는 이러한 영상 (문제 행동 패턴을 포함하는 영상)이 5분 이상 지속되면 문제 행동으로 판단한다.

제어부(130)는 돌봄 대상자 행동 영상 정보 및 행동 개선 콘텐츠 수행 영상 중 적어도 하나를 스마트폰으로 전송한다.

제어부(130)는 행동 영상 정보를 돌발 상황으로 판단하면 케어 콘텐츠를 실행한다.

제어부(130)는 돌봄 대상자가 발생하는 소리의 진폭 크기가 기설정된 임계치를 초과하면 돌발 상황으로 판단한다.

제어부(130)는 행동 개선 콘텐츠 실행 제어부, 돌발상황 제어부를 포함한다. 행동 개선 콘텐츠 실행 제어부는 획득된 영상 정보를 통해 돌봄 대상자의 문제 행동 여부를 판단하는 문제 행동 인지 기능, 인지된 문제 행동에 대한 행동개선 콘텐츠 자동 실행 기능을 포함한다.

돌발상황 제어부는 돌발 상황 발생 시 스마트폰에 긴급 신호를 전송하는 돌발 상황 알림 기능, 케어 콘텐츠(예컨대, 엄마 목소리 및 얼굴 출력) 실행 기능을 포함한다.

행동개선 콘텐츠는 응용행동 분석 콘텐츠, 그림 교환의사 소통 콘텐츠 및 감각통합 콘텐츠 등을 포함한다.

실감체험 장치부(140)는 가상현실 및 증강현실 중 적어도 하나를 제공하는 키네틱 장치를 장착한다. 구체적으로 제어부(130)가 행동 개선 콘텐츠를 실행시킬 때, 실감체험 장치부(140)는 키네틱 장치를 통해 돌봄 대상자에게 실감나는 영상을 제공한다. 제어부(130)가 케어 콘텐츠를 실행시킬 때, 실감체험 장치부(140)는 키네틱 장치를 통해 돌봄 대상자에게 실감나는 엄마 목소리 및 엄마 얼굴을 출력할 수 있도록 한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 지능형 케어 방법의 순서도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 먼저 돌봄 대상자의 행동 영상 정보를 획득한다(S210). 구체적으로, 카메라부(110)를 통하여 돌봄 대상자의 행동 영상 정보를 획득한다.

다음으로, 획득한 행동 영상 정보를 판단한다(S220). 구체적으로, 제어부(130)는 획득한 행동 영상 정보가 기설정한 문제 행동 패턴을 포함하고, 이러한 영상이 기설정한 임계 시간 이상 지속되면 문제 행동으로 판단한다.

예컨대, 문제 행동은 다음 수식으로 정의된다.

문제 행동 = 문제 행동 지속시간 > Ta

여기서, Ta는 문제행동 임계시간으로 돌봄 대상자 (예컨대, 발달 장애 아동)에 따라 달리 적용될 수 있다. 돌발 행동은 문제 행동과 다르며 지속 시간과 관계없이 돌발 행동으로 판단되면, 바로 긴급 신호가 돌봄 대상자 보호자(예컨대, 발달 장애 아동 부모)에게로 전송된다.

판단한 행동 영상 정보가 문제 행동인지 확인한다(S230). 구체적으로 제어부(130)를 통하여 행동 영상 정보가 문제 행동인지 확인한다.

문제 행동이 아니면 돌발 상황인지 확인한다(S240). 구체적으로 제어부(130)를 통하여 돌발 상황인지 여부를 확인한다.

판단한 행동 영상 정보가 문제 행동이면 행동 개선 콘텐츠를 실행시킨다(S250). 구체적으로 제어부(130)는 판단한 행동 영상 정보가 문제 행동이면 행동 개선 콘텐츠를 실행시킨다.

여기서, 행동 개선 콘텐츠는 상호작용 유발 콘텐츠, 그림 교환의사 소통 콘텐츠 및 감각통합 콘텐츠 중 적어도 하나를 포함한다.

이어, 돌발 상황이 발생하는지 판단한다(S260). 구체적으로, 제어부(130)는 돌봄 대상자가 임의의 장소에서 앉는 횟수가 기설정된 임계 횟수를 초과하면 돌발 상황으로 판단한다. 예를 들어 제어부(130)는 돌봄 대상자가 임의의 장소에서 앉는 횟수가 5회를 초과하거나 혹은 돌봄 대상자가 큰 소리로 보통 사람이 나타낼 수 없는 고성을 지르거나 큰 소리로 울면 돌발 상황으로 판단한다.

돌발 상황이 발생하면 긴급 신호를 스마트폰으로 전송한다(S270). 구체적으로 제어부(130)는 돌발 상황이 발생하면 긴급 신호를 돌봄 대상자 부모의 스마트폰으로 전송한다.

끝으로, 케어 콘텐츠를 실행시킨다(S280). 구체적으로, 돌봄 대상자와 가족 관계에 있는 사람의 음성 및 영상 중 적어도 하나를 출력한다. 따라서, 돌봄 대상자 보호자가 가까운 거리에 있을 때는 돌봄 대상자를 직접 통제하고, 먼 거리에 있으면 케어 콘텐츠를 실행시킨다.

케어 콘텐츠(엄마 목소리, 엄마 얼굴을 출력하는 콘텐츠)는 엄마와 같이 돌봄 대상자와 친밀한 관계가 형성된 사람의 목소리 및 얼굴을 출력하여 돌발 상황이 발생하면 돌봄 대상자가 안정을 찾도록 하는 것을 의미한다. 이는 사전에 보호자의 목소리 및 얼굴을 등록하는 과정이 요구된다.

- 문제 행동 -

문제 행동은 보편적 문제 행동과 개별적인 문제 행동이 있다.

먼저 보편적인 문제 행동은 아동이 자기 자리에서 계속 회전하는 것, 아동이 물건을 계속해서 회전시키거나 손을 펄럭이거나 회전시키는 것과 바닥에 착석 시 W자 다리를 고수하는 것 등이 있다.

다음으로, 개별적인 문제행동은 아동이 틀에 박힌 행동 절차를 고수하는 것, 특정 물건에 집착하여 이를 계속 들고 다니는 것, 특정 기구(예컨대, 전기 스위치, 조명)에 집착하는 것을 들 수 있다.

- 행동개선 콘텐츠 -

행동개선 콘텐츠는 1)상호작용 유발 콘텐츠, 2)그림 교환의사 소통 콘텐츠 및 3)감각통합 콘텐츠 등을 포함한다.

먼저, 상호작용 유발 콘텐츠는 가상현실에서 돌봄 대상자가 다른 사람과의 소통을 유발하고, 발전된 상호작용 행동 관찰시 적절한 보상을 하는 콘텐츠이다.

다음으로, 그림 교환의사 소통 콘텐츠는 가상현실에서 그림 여러 장을 나열하고 돌봄 대상자가 하고자 하는 행동을 선택하면 그것을 말하고 따라 할 수 있도록 함으로 말하지 않는 아이에게 대화를 유도하고 의사소통의 방식을 가르치는 콘텐츠이다.

끝으로, 감각통합 콘텐츠는 특정 감각이 지나치게 발달하거나, 둔감하게 발달하는 등 모든 신체의 감각이 고르게 발달하지 못하고, 동 나이대에 비해 현저하게 부족한 대/소 근육의 발달 상태를 보이는 돌봄 대상자들을 위해 가상 현실에서 다양한 신체 활동을 유발하여 감각통합에 도움이 되는 실감체험 콘텐츠이다.

- 돌발 상황 -

돌발 상황은 돌봄 대상자가 자리에 주저앉거나 누워버리는 행동을 하거나, 불분명한 발음으로 고성을 지르거나, 큰 소리로 우는 것을 말한다.

발달 장애 아동이 두려운 환경에 처하게 되면 가장 많이 나타나는 돌발 행동은 아무 곳에서나 주저앉아 버리고 혹은 큰 소리로 보통 사람이 나타낼 수 없는 고성을 지르거나 큰 소리로 우는 것이다. 주저앉는 행동을 비전으로 인식하고, 마이크를 통해 해당 아동이 내는 소리가 기설정된 임계치보다 크면 제어부(130)는 돌발 상황으로 인지한다.

본 발명에 따르면, 돌봄 대상자의 행동 영상 정보를 획득하고 획득한 행동 영상 정보를 판단하며, 판단한 행동 영상 정보가 문제 행동이면 행동 개선 콘텐츠를 실행시키되, 판단시 획득한 행동 영상 정보가 기설정한 문제 행동 패턴을 포함하고, 이러한 영상이 기설정한 임계 시간 이상 지속되면 문제 행동으로 판단한다.

따라서, 비전 기술을 통하여 발달 장애인의 행동 패턴을 자동으로 인지하고 자동으로 행동개선 콘텐츠를 실행함으로써, 문제 행동 지속시 이를 자동 감지하여 그 문제 행동에 대한 억제 기능을 제공한다.

이어, 행동개선 콘텐츠는 키넥트 등 실감 체험 장치를 이용하고, 문제 행동에 따라 응용 행동 분석 콘텐츠, 그림 교환의사 소통 콘텐츠 및 감각통합 콘텐츠를 수행하여 몰입도 및 행동 개선 효과의 완성도를 향상시킨다.

또한, 돌봄 대상자를 카메라로 모니터링하면서 행동개선 콘텐츠를 실행하고, 돌발 상황 발생시 이를 자동 인지하여 케어 콘텐츠(엄마 목소리와 얼굴 콘텐츠 출력)를 실행하여 보호자의 행동 반경을 확장시킬 수 있어 사용자 편의성이 향상된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명에 표현된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 지능형 케어 시스템
110 : 카메라부
120 : 디스플레이부 130 : 제어부
140 : 실감체험 장치부
300 : 스마트폰

Claims (1)

1. 돌봄 대상자의 행동 영상 정보를 획득하는 카메라부;
   획득한 상기 행동 영상 정보를 비전 인식 기술을 통해 판단하고, 판단한 상기 행동 영상 정보가 문제 행동이면 행동 개선 콘텐츠를 실행시키는 제어부; 및
   상기 제어부의 제어 명령에 따라 행동 개선 콘텐츠를 표출하는 디스플레이부를 포함하되,
   상기 제어부는 획득한 상기 행동 영상 정보가 기설정한 문제 행동 패턴을 포함하고, 이러한 영상이 기설정한 임계 시간 이상 지속되면 문제 행동으로 판단하는 것
   인 지능형 케어 시스템.
   

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