KR20200126724A

KR20200126724A - 기계학습을 이용한 레이저침 시스템

Info

Publication number: KR20200126724A
Application number: KR1020190050736A
Authority: KR
Inventors: 윤동원; 양준모
Original assignee: 재단법인대구경북과학기술원
Priority date: 2019-04-30
Filing date: 2019-04-30
Publication date: 2020-11-09
Also published as: KR102263249B1

Abstract

본 발명의 일 실시예는, 외관을 형성하는 바디부, 상기 바디부 내부에 배치되는 사용자의 손을 촬영하는 카메라부, 상기 카메라부로부터 획득한 영상을 기초로 사용자의 혈자리에 대한 검출 기준을 기계학습하고, 상기 검출기준을 기초로 상기 사용자의 손바닥 또는 손등에서의 혈자리 위치를 검출하는 제어부 및 상기 검출된 혈자리 위치에 레이저를 조사하는 레이저 조사부를 포함하는, 레이저침 시스템을 제공한다.

Description

기계학습을 이용한 레이저침 시스템{LASER NEEDLE SYSTEM USING MACHINE LEARNING}

본 발명은 레이저침 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 기계학습을 이용하여 혈자리를 인식하는 레이저침 시스템에 관한 것이다.

최근 의료계에서 레이저를 활용하여 환자를 치료하는 연구가 진행되면서, 다양한 레이저 시술 방법이 늘어나고 있다. 특히, 한의학의 침술에 있어서, 침을 사용할 때 발생되는 침습적 감염과 같은 단점을 레이저 침술로써 극복할 수 있음을 강점으로, 의료학계에서 특정 파장을 사용하여 침과 같은 효과를 얻어내는 연구가 진행되고 있다. 특히, 레이저의 파장과 출력을 다르게 하여 사람의 신체에 손상을 주지 않으며 침과 동일한 효과를 얻어내기 위해, 여러 파장과 출력을 달리 하는 연구가 진행되고 있으며, 그 중 저출력 레이저 치료법(LLLT, Low Level Laser Therapy, 이하 LLLT)이 가장 활발하게 연구되고 있다.

한편, 침술은 한의학을 비롯한 동양의학에서 신체의 특정 부위를 찔러 자극함으로써 신경계에 자극을 주어 특정한 치료 효과를 거두기 위한 기법인데, 시술 위치가 정확하지 않은 경우 특정한 치료 효과를 구현하지 못하거나 오히려 부작용이 발생될 수 있는 문제점이 존재하기 때문에, 정확한 시술 위치를 찾아 시술하는 것이 중요하다.

KR 20-0273036 A, 2002.04.10

본 발명은, 기계학습을 이용하여 사용자의 혈자리를 정확하게 인식하고 추적하여 레이저침을 조사하는 레이저침 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 검출기준은 상기 획득된 영상에서 상기 사용자의 손가락 마디의 굴곡(curvature) 정도를 이용하여 학습될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 검출기준은 상기 획득된 영상에서 상기 사용자의 손가락 마디의 길이와 상기 사용자의 손 전체 길이를 이용하여 학습될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 검출기준은 상기 사용자의 손가락 마디의 길이와 상기 손 전체 길이의 비율을 이용하여 학습될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 시계열적으로 촬영되는 상기 영상 및 상기 검출기준을 이용하여 상기 사용자의 손바닥 또는 손등에서의 상기 혈자리 위치를 실시간으로 추적할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 레이저 조사부는 상기 레이저를 조사하는 레이저 모듈과, 상기 실시간으로 추적된 혈자리 위치에 상기 레이저를 조사하도록 상기 레이저 모듈의 움직임을 제어하는 구동수단을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 사용자로부터 선택된 사용모드를 입력받는 입출력 인터페이스를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 검출된 혈자리 위치 중 상기 선택된 사용모드에 대응하는 혈자리 위치에 상기 레이저가 조사되도록 상기 레이저 조사부를 제어할 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 레이저침 시스템은 기계학습을 이용하여 검출기준을 학습함으로써, 사용자의 정확한 혈자리 위치를 검출할 수 있어 전문가가 아닌 일반인도 안전하고 효과적으로 치료효과를 도출할 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예들에 따른 레이저침 시스템은 사용자가 움직이더라도 혈자리 위치를 추적하여 이에 대응하는 레이저 위치, 출력 또는 각도를 제어할 수 있다는 장점을 갖는다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 레이저침 시스템은 물리적인 침이 아닌 레이저침을 통해 감염의 위험도 최소화하며 위생성을 향상시킬 수 있다.

물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 환경의 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저침 시스템을 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 3은 도 2의 레이저침 시스템의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저침 조사 방법을 시계열적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 혈자리 예시도이다.
도 6 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저침 시스템의 동작원리를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 개시의 다양한 실시예가 첨부된 도면과 연관되어 기재된다. 본 개시의 다양한 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나, 이는 본 개시의 다양한 실시예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 다양한 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경 및/또는 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용되었다.

본 개시의 다양한 실시예에서 사용될 수 있는 "포함한다" 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 개시(disclosure)된 해당 기능, 동작 또는 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작 또는 구성요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 본 개시의 다양한 실시예에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 개시의 다양한 실시예에서 "또는" 등의 표현은 함께 나열된 단어들의 어떠한, 그리고 모든 조합을 포함한다. 예를 들어, "A 또는 B"는, A를 포함할 수도, B를 포함할 수도, 또는 A 와 B 모두를 포함할 수도 있다.

본 개시의 다양한 실시예에서 사용된 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 실시예들의 다양한 구성요소들을 수식할 수 있지만, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 표현들은 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 상기 표현들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 사용자 기기와 제2 사용자 기기는 모두 사용자 기기이며, 서로 다른 사용자 기기를 나타낸다. 예를 들어, 본 개시의 다양한 실시예의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.

본 개시의 다양한 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정일 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시의 다양한 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 개시의 다양한 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 개시의 다양한 실시예에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 환경의 예를 도시한 도면이다.

도 1의 네트워크 환경은 레이저침 시스템(100), 사용자 단말(200), 서버(300) 및 네트워크(400)를 포함하는 예를 나타내고 있다. 이러한 도 1은 발명의 설명을 위한 일례로 사용자의 단말의 수나 서버의 수가 도 1과 같이 한정되는 것은 아니다.

사용자 단말(200)은 컴퓨터 장치로 구현되는 고정형 단말(202)이거나 이동형 단말(201)일 수 있다. 사용자 단말(200)은 서버(300)를 제어하는 관리자의 단말일 수 있다. 사용자 단말(200)의 예를 들면, 스마트폰(smart phone), 휴대폰, 네비게이션, 컴퓨터, 노트북, 디지털방송용 단말, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 태블릿 PC 등이 있다. 일례로 사용자 단말 1(201)은 무선 또는 유선 통신 방식을 이용하여 통신망(400)을 통해 다른 사용자 단말(202) 및/또는 서버(300)와 통신할 수 있다. 사용자 단말(200)은 후술하는 레이저침 시스템(100)에서 도출된 혈자리 인식 결과 등의 정보를 사용자에 제공할 수 있고, 입력되는 선택모드를 레이저침 시스템(100)으로 전달하여 선택모드에 대응되는 위치에 레이저침이 조사되도록 제어하는 기능을 수행할 수 있다.

통신 방식은 제한되지 않으며, 네트워크(400)가 포함할 수 있는 통신망(일례로, 이동통신망, 유선 인터넷, 무선 인터넷, 방송망)을 활용하는 통신 방식뿐만 아니라 기기들간의 근거리 무선 통신 역시 포함될 수 있다. 예를 들어, 네트워크(400)는, PAN(personal area network), LAN(local area network), CAN(campus area network), MAN(metropolitan area network), WAN(wide area network), BBN(broadband network), 인터넷 등의 네트워크 중 하나 이상의 임의의 네트워크를 포함할 수 있다. 또한, 네트워크(400)는 버스 네트워크, 스타 네트워크, 링 네트워크, 메쉬 네트워크, 스타-버스 네트워크, 트리 또는 계층적(hierarchical) 네트워크 등을 포함하는 네트워크 토폴로지 중 임의의 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

서버(300)는 사용자 단말(200) 또는 레이저침 시스템(100)과 네트워크(400)를 통해 통신하여 명령, 코드, 파일, 컨텐츠, 서비스 등을 제공하는 컴퓨터 장치 또는 복수의 컴퓨터 장치들로 구현될 수 있다.

일례로, 서버(300)는 네트워크(400)를 통해 접속한 사용자 단말 1(201)로 어플리케이션의 설치를 위한 파일을 제공할 수 있다. 이 경우 사용자 단말 1(201)은 서버(300)로부터 제공된 파일을 이용하여 어플리케이션을 설치할 수 있다. 또한 사용자 단말 1(201)이 포함하는 운영체제(Operating System, OS) 및 적어도 하나의 프로그램(일례로 브라우저나 설치된 어플리케이션)의 제어에 따라 서버(300)에 접속하여 서버(300)가 제공하는 서비스나 컨텐츠를 제공받을 수 있다. 다른 예로, 서버(300)는 데이터 송수신을 위한 통신 세션을 설정하고, 설정된 통신 세션을 통해 사용자 단말(200)들 간의 데이터 송수신을 라우팅할 수도 있다.

본 발명의 일 실시예예 따른 레이저침 시스템(100)은 독립적인 구성을 통해 사용자의 신체부위를 촬영하고, 촬영된 영상을 이용하여 혈자리에 대한 검출기준을 학습하고, 학습된 검출기준을 이용하여 사용자의 손바닥이나 손등에서의 혈자리 위치를 검출함으로써, 검출된 혈자리 위치에 레이저침을 정확하게 조사하는 기능을 수행할 수 있다.

그러나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 제한되지 않으며, 레이저침 시스템(100)은 획득한 영상정보를 상기한 네트워크 환경을 이용하여 외부의 서버(300)로 전송할 수 있다. 서버(300)는 저장된 영상정보들을 이용하여 검출기준을 기계학습한 후 학습된 알고리듬을 레이저 시스템(100)으로 제공하고, 레이저침 시스템(100)은 실시간으로 촬영되는 영상과 상기 검출 기준을 이용하여 레이저를 조사하는 기능을 수행할 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위하여 레이저침 시스템(100)에서 기계학습을 통한 검출기준을 학습하는 실시예를 중심으로 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저침 시스템(100)을 개략적으로 도시한 개념도이고, 도 3은 도 2의 레이저침 시스템(100)의 블록도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저침 시스템(100)은 바디부(101), 카메라부(110), 제어부(130) 및 레이저 조사부(150)를 포함할 수 있다. 또한, 레이저침 시스템(100)은 입출력 인터페이스(170)를 더 포함할 수 있다.

바디부(101)는 레이저침 시스템(100)의 외관을 형성할 수 있다. 바디부(101)는 도시한 바와 같이, 돔(dome) 구조로 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않으며 다양한 형상을 갖도록 형성될 수 있음은 물론이다. 바디부(101)는 내부에 사용자의 신체부위, 예를 들어, 사용자의 손이 인입될 수 있는 인입구(103)가 형성될 수 있다. 일 실시예로서, 바디부(101)는 사용자가 휴대가능한 형태로 형성될 수 있으며, 어디서든 침 시술이 가능할 수 있도록 평평한 바닥면을 구비할 수 있다. 바디부(101)는 외부의 빛을 차단하는 재질로 이루어져 카메라부(110)가 사용자의 손을 촬영할 때 외부의 빛에 의한 노이즈를 저감시킬 수 있다.

카메라부(110)는 바디부(101) 내부에 배치되는 사용자의 손을 촬영하는 기능을 수행한다. 카메라부(110)는 바디부(101)로 진입하는 사용자의 손의 전체 형상을 촬영할 수 있도록 바디부(101)의 내부 상단에 배치될 수 있다. 도면에서는 하나의 카메라부(110)를 도시하였으나, 다른 실시예로서, 레이저침 시스템(100)은 상기 사용자의 손을 3차원 이미지로 획득할 수 있도록 서로 다른 위치에 배치되는 복수의 카메라부(110)를 구비할 수도 있다. 카메라부(110)는 영상을 촬영하는 어떠한 촬영수단도 적용이 가능하며, 예를 들면, CCD 카메라(camera)를 포함할 수 있다. 또한, 카메라부(110)는 어두운 바디부(101) 내에서 사용자의 신체부위를 촬영하기 위해 사용자의 신체부위를 향하여 빛을 조사하는 조명수단을 포함할 수 있다.

카메라부(110)는 시계열적으로 사용자의 손을 촬영한 복수의 영상들을 제어부(130)로 제공할 수 있다. 카메라부(110)는 사전에 설정된 주기에 따라 사용자의 손을 촬영하여 영상정보들을 생성할 수 있으며, 또는 카메라부(110)는 특별한 이벤트, 다시 말해, 사용자의 움직임이 감지될 때 사용자의 손을 촬영하여 영상정보를 생성할 수 있다. 이때, 레이저침 시스템(100)은 사용자의 동작을 감지하는 동작 센서(미도시)를 더 포함하여, 사용자의 움직임 정보를 제어부(130)로 제공할 수 있다.

제어부(130)는 카메라부(110)로부터 획득한 영상을 기초로 사용자의 혈자리에 대한 검출 기준을 기계학습하고, 상기 검출기준을 기초로 사용자의 손바닥 또는 손등에서의 혈자리 위치를 검출할 수 있다.

제어부(130)는 기본적인 산술, 로직 및 입출력 연산을 수행함으로써, 컴퓨터 프로그램의 명령을 처리하도록 구성되는 프로세서로 이루어질 수 있다. 여기서, '프로세서(processor)'는, 예를 들어 프로그램 내에 포함된 코드 또는 명령으로 표현된 기능을 수행하기 위해 물리적으로 구조화된 회로를 갖는, 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치를 의미할 수 있다. 이와 같이 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치의 일 예로써, 마이크로프로세서(Microprocessor), 중앙처리장치(Central Processing Unit: CPU), 프로세서 코어(Processor Core), 멀티프로세서(Multiprocessor), ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array) 등의 처리 장치를 망라할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 명령은 메모리(140) 또는 통신부(160)에 의해 제어부(130)로 제공될 수 있다. 예를 들어 제어부(130)는 메모리(140)와 같은 기록 장치에 저장된 프로그램 코드에 따라 수신되는 명령을 실행하도록 구성될 수 있다. 제어부(130)는 상기 검출 기준을 기계학습하는 학습부(131)와, 검출 기준을 이용하여 사용자의 혈자리 위치를 검출하는 검출부(133)를 포함할 수 있다.

통신부(160)는 네트워크(400)를 통해 사용자 단말 1(201)과 서버(300)가 서로 통신하기 위한 기능을 제공할 수 있으며, 다른 사용자 단말(일례로 사용자 단말 2(202))일 수 있다. 또는 다른 서버와 통신하기 위한 기능을 제공할 수 있다. 일례로, 사용자 단말 1(201)의 프로세서가 메모리와 같은 기록 장치에 저장된 프로그램 코드에 따라 생성한 요청이 통신 모듈의 제어에 따라 네트워크(400)를 통해 서버(300)로 전달될 수 있다. 역으로, 서버(300)의 프로세서(미도시)의 제어에 따라 제공되는 제어 신호나 명령, 컨텐츠, 파일 등이 통신부(160)와 네트워크(400)를 거쳐 사용자 단말 1(201)의 통신 모듈을 통해 사용자 단말 1(201)로 수신될 수 있다. 예를 들어 통신 모듈을 통해 수신된 서버(300)의 제어 신호나 명령 등은 프로세서나 메모리로 전달될 수 있다.

메모리(140)는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체로서, RAM(random access memory), ROM(read only memory) 및 디스크 드라이브와 같은 비소멸성 대용량 기록장치(permanent mass storage device)를 포함할 수 있다. 또한, 메모리(140)에는 운영체제와 적어도 하나의 프로그램 코드(일례로 사용자 단말 1(201)에 설치되어 구동되는 브라우저나 상술한 어플리케이션 등을 위한 코드)가 저장될 수 있다. 이러한 소프트웨어 구성요소들은 드라이브 메커니즘(drive mechanism)을 이용하여 메모리(140)와는 별도의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체로부터 로딩될 수 있다. 이러한 별도의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체는 플로피 드라이브, 디스크, 테이프, DVD/CD-ROM 드라이브, 메모리 카드 등의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체를 포함할 수 있다.

다른 실시예에서 소프트웨어 구성요소들은 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체가 아닌 통신부(160)를 통해 메모리(140)에 로딩될 수도 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 프로그램은 개발자들 또는 어플리케이션의 설치 파일을 배포하는 파일 배포 시스템(일례로 상술한 서버(300))가 네트워크(400)를 통해 제공하는 파일들에 의해 설치되는 프로그램(일례로 상술한 어플리케이션)에 기반하여 메모리(140)에 로딩될 수 있다.

입출력 인터페이스(120)는 사용자로부터 선택된 사용모드를 입력받는 입출력인터페이스일 수 있다. 입출력 인터페이스(120)는 입출력 장치와의 인터페이스를 위한 수단일 수 있다. 예를 들어, 입력 장치는 키보드 또는 마우스 등의 장치를, 그리고 출력 장치는 어플리케이션의 통신 세션을 표시하기 위한 디스플레이와 같은 장치를 포함할 수 있다. 다른 예로 입출력 인터페이스(120)는 도 2에서와 같이 터치스크린과 같이 입력과 출력을 위한 기능이 하나로 통합된 장치와의 인터페이스를 위한 수단일 수도 있다.

레이저 조사부(150)는 제어부(130)에서 검출된 혈자리 위치에 레이저를 조사할 수 있다. 레이저 조사부(150)는 특정 파장대역의 레이저를 조사하는 레이저 모듈(151)과, 레이저 모듈(151)을 움직여 원하는 위치에 레이저를 조사하게 하는 구동수단(153)을 포함할 수 있다. 레이저 모듈(151)은 특정 파장대역의 레이저를 집중적으로 특정 위치에 조사할 수 있으나, 너무 강한 출력의 레이저를 사용하는 경우 사용자의 피부 손상 등의 문제점을 유발할 수 있다.

본 발명의 일 실시에에 따른 레이저 조사부(150)는 상기한 문제점을 해결하기 위해 저출력 레이저 치료법(LLLT, low level light therapy)을 이용하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 저출력 레이저 치료법(LLLT)은 적정수준의 빛 에너지를 조사하여 세포의 기능을 자극하거나 억제함으로써 임상효과를 볼 수 있는 광 치료기술로 가시(visible) 또는 근적외선(near-infrared, NIR) 광원을 이용하여 고통 완화, 염증, 부종, 창상치유(wound healing), 조직괴사 방지를 포함하여 광범위하게 적용 가능한 기술이다. 이러한 저출력 레이저를 통해 본 발명은 사용자의 피부 손상 가능성을 최소화하면서 혈자리의 기능을 자극하거나 억제하여 물리적인 침을 시술하는 것과 같은 효과를 구현할 수 있다.

구동수단(153)은 제어부(130)에 의해 실시간으로 검출되는 혈자리 위치에 대응하여 상기한 레이저 모듈(151)의 움직임을 제어함으로써, 혈자리 위치에 정확하게 레이저침을 조사할 수 있다. 구동수단(153)은 레이저 모듈(151)의 움직임을 제어할 수 있는 액츄에이터 또는 모터를 구비할 수 있다. 이때, 레이저 조사부(150)는 레이저 모듈(151)에 움직임의 자유도를 부여할 수 있도록 구동수단(153)과 레이저 모듈(151) 사이에 자유도 구동축을 갖는 관절구조를 포함할 수 있다. 예를 들면, 관절구조는 레이저 모듈(151)이 2자유도를 갖는 2자유도 구동축을 구비할 수 있다. 2자유도는 제1 방향축(pitch)과, 상기 제1 방향축에 수직한 제2 방향축(yaw)에 대한 회전을 갖게 할 수 있다. 그러나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 2자유도 이상의 다자유도 관절 구조를 통해 레이저 모듈(151)의 움직임을 제어할 수 있음은 물론이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저침 시스템(100)에서의 레이저침을 조사하는 방법에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저침 조사 방법을 시계열적으로 나타낸 도면이고, 도 5는 혈자리 예시도이며, 도 6 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저침 시스템(100)의 동작원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 4 내지 도 7을 참조하면, 레이저침 시스템(100)의 레이저침 조사방법은 하기와 같은 프로세스를 따를 수 있다.

먼저 도 5를 참조하여, 수지침의 원리에 대해 설명하기로 한다. 침술은 한의학을 비롯한 동양의학에서 신체의 특정 부위를 찔러 자극함으로써 신경계에 자극을 주어 특정한 치료 효과를 거두기 위한 기법을 의미한다. 침술에서 침을 놓거나 뜸을 뜨는 부위를 경혈이라고 하며, 각 질병이나 증상마다 치료 효과가 있는 경혈이 다양하게 존재한다. 특히, 현재까지 개발 및 보급해온 고려수지침(KHT, Koryo-Hand acupuncture Therapy)은 손에 초점을 맞춰, 손바닥과 손등의 14기맥을 찾고 그에 대한 치료 부위 및 치료 과정을 설명하고 있다. 이에 대한 과학적 입증으로, 요혈(acupoint)자극 후 해당 상응부위의 기능 변화 및 음성신호 분석, 경동맥 초음파(transcranial sonography, 대뇌혈류측정기) 그리고 기능적 자기공명영상장치(fMRI) 기기를 사용한 연구 결과가 보고되었다.

도 5에 도시된 바와 같이 복수의 혈자리(P1, P2)들은 각기 다른 증상 또는 치료부위를 나타내며, 이러한 위치에 물리적인 침을 놓아 증상 완화 및 치료하는 방법이 수지침 원리이다. 그러나 물리적인 침의 경우 감염의 문제점이 존재하고, 특히 일반인이 혈자리를 정확히 파악하고 침을 놓는다는 것은 어려울 수 밖에 없다.

본 발명은 상기한 고려수지침에서 제시하고 있는 복수의 혈자리(P1, P2)에 저출력 레이저를 조사하되, 기계학습을 이용하여 사용자의 손의 혈자리 위치를 정확하게 검출하여 레이저를 조사하는 것을 특징으로 한다.

도 4 내지 도 7을 참조하면, 기계학습을 이용한 레이저침 시스템(100)은 카메라부(110)를 이용하여 사용자의 신체부위, 예를 들면 손의 영상을 획득한다(S10). 전술한 바와 같이, 손의 영상은 2차원 이미지일 수도 있으나, 복수의 카메라부(110)를 통해 획득한 영상정보들로부터 3차원 이미지를 도출할 수도 있다.

다음으로, 제어부(130)의 학습부(131)는 수신된 영상을 기초로 사용자의 혈자리에 대한 검출기준을 기계학습한다(S20). 검출 기준은 혈자리를 인식 또는 검출하는 알고리듬일 수 있다. 학습부(131)는 딥러닝(Deep learning)을 기반으로 검출기준을 학습하는데, 여기서, 딥러닝은 여러 비선형 변환기법의 조합을 통해 높은 수준의 추상화(abstractions, 다량의 데이터나 복잡한 자료들 속에서 핵심적인 내용 또는 기능을 요약하는 작업)를 시도하는 기계학습 알고리즘의 집합으로 정의된다. 학습부(131)는 딥러닝의 모델 중 예컨대 심층 신경망(Deep Neural Networks, DNN), 컨볼루션 신경망(Convolutional Neural Networks, CNN), 순환 신경망(Reccurent Neural Network, RNN) 및 심층 신뢰 신경 망(Deep Belief Networks, DBN) 중 어느 하나를 이용한 것일 수 있다.

일 실시예로서, 학습부(131)는 상기 획득된 영상에서 상기 사용자의 손가락 마디의 길이(M1, M2)와 상기 사용자의 손 전체 길이(L1)를 이용하여 검출기준을 학습할 수 있다. 혈자리 또는 경혈 위치(P1, P2)는 사용자의 손의 크기나 손가락 마디의 길이에 따라 달라질 수 있는데, 학습부(131)는 손 영상(H) 중 손가락 마디의 길이(M1, M2)와 손 전체 길이(L1)를 통해 혈자리 위치에 대한 검출기준을 학습할 수 있다. 특히, 학습부(131)는 사용자의 손가락 마디의 길이(M1, M2)와 손 전체 길이(L1)의 비율을 이용하여 혈자리 위치에 대한 검출기준을 학습할 수 있다. 이를 통해, 레이저침 시스템(1)은 사용자마다 손 크기가 다르거나 형상이 달라지더라도 정확하게 혈자리 위치를 검출할 수 있게 된다.

다른 실시예로서, 학습부(131)는 학습되는 상기 획득된 영상에서 상기 사용자의 손가락 마디의 굴곡(curvature) 정도를 이용하여 검출기준을 기계학습할 수 있다. 또한, 학습부(131)는 배경과 객체, 즉 사용자의 손(H)과 다른 배경들을 구분하는 가장자리 인식 알고리듬을 이용하여 상기한 검출기준을 기계학습할 수 있다.

다시 말해, 학습부(131)는 손 영상(H)으로부터 손가락 마디의 길이(M1, M2), 손바닥 전체의 길이(L1), 손가락 마디의 굴곡(curvature) 정도, 가장자리 등의 특징벡터를 추출할 수 있으며, 추출된 특징벡터를 기준으로 검출기준을 학습할 수 있다.

다음 검출부(133)는 검출기준을 기초로 사용자의 손바닥 또는 손등에서의 혈자리 위치를 검출할 수 있다(S30). 또한, 검출부(133)는 시계열적으로 촬영된 영상 및 검출기준을 이용하여 사용자의 손바닥 또는 손등에서의 혈자리 위치를 실시간으로 추적할 수 있다.

사용자는 손을 움직이지 않은 상태에서 레이저침을 시술하는 것이 바람직하나, 실제 일정시간 동안 동일한 자세로 손을 고정시키는 것은 쉽지 않다. 사용자가 손을 움직이게 되면 레이저침이 조사되는 위치가 달라지게 되는데, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저침 시스템(100)은 학습부(131)를 통해 학습된 검출기준을 이용하여 손의 움직임에 대응하여 혈자리를 추적하는 것이 가능해진다.

다시 말해, 도 7에서와 같이, 사용자가 손을 편 상태(H)에서 조금 오므리게 되는 경우(H') 혈자리 위치 또한 바뀌게 되는데(P1→P1'), 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저침 시스템(100)은 변경된 위치로 레이저를 조사할 수 있도록 레이저 모듈(151)을 구동할 수 있다(S40). 이러한 레이저 모듈(151)의 움직임은 시계열적으로 획득되는 영상을 이용하여 실시간으로 이루어질 수 있다. 또한, 검출부(133)는 상기 변경된 위치와 레이저 모듈(151) 사이의 거리를 계산하고, 레이저 모듈(151)에서 조사해야하는 출력 또는 각도를 제어할 수도 있다.

한편, 레이저침 시스템(100)은 증상 또는 치료 목적에 따라 요구되는 혈자리의 위치가 선택모드별로 저장될 수 있다. 사용자는 입출력 인터페이스(170)를 통해 원하는 선택모드를 설정할 수 있으며, 레이저침 시스템(100)은 사용자에 의해 선택된 선택모드에 따라 레이저가 조사되도록 제어할 수 있다.

레이저침 시스템(100)은 상기한 구성 외 사용자의 다중생체신호, 예를 들면, 체온 변화, 기능적 근적외선 분광신호(fNIRS, Functional Near-Infrared Spectroscopy), 뇌파신호(EEG, electroencephalogram) 등을 제공받아, 혈자리 위치의 정확도를 검증하고, 검증된 결과를 다시 레이저침 시스템(100)으로 제공하여 검출기준을 기계학습할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 레이저침 시스템(100)은 기계학습을 이용하여 검출기준을 학습함으로써, 사용자의 정확한 혈자리 위치를 검출할 수 있어 전문가가 아닌 일반인도 안전하고 효과적으로 치료효과를 도출할 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예들에 따른 레이저침 시스템은 사용자가 움직이더라도 혈자리 위치를 추적하여 이에 대응하는 레이저 위치, 출력 또는 각도를 제어할 수 있다는 장점을 갖는다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 레이저침 시스템은 물리적인 침이 아닌 레이저침을 통해 감염의 위험도 최소화하며 위생성을 향상시킬 수 있다.

이상 설명된 본 발명에 따른 실시예는 컴퓨터 상에서 다양한 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현될 수 있으며, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 컴퓨터로 실행 가능한 프로그램을 저장하는 것일 수 있다. 매체의 예시로는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등을 포함하여 프로그램 명령어가 저장되도록 구성된 것이 있을 수 있다.

한편, 상기 컴퓨터 프로그램은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함될 수 있다.

본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.

이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100 : 레이저침 시스템
101 : 바디부
110 : 카메라부
130 : 제어부
140 : 메모리
150 : 레이저 조사부
160 : 통신부
170 : 입출력 인터페이스

Claims

외관을 형성하는 바디부;
상기 바디부 내부에 배치되는 사용자의 손을 촬영하는 카메라부;
상기 카메라부로부터 획득한 영상을 기초로 사용자의 혈자리에 대한 검출 기준을 기계학습하고, 상기 검출기준을 기초로 상기 사용자의 손바닥 또는 손등에서의 혈자리 위치를 검출하는 제어부; 및
상기 검출된 혈자리 위치에 레이저를 조사하는 레이저 조사부;를 포함하는, 레이저침 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 검출기준은 상기 획득된 영상에서 상기 사용자의 손가락 마디의 굴곡(curvature) 정도를 이용하여 학습되는, 레이저침 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 검출기준은 상기 획득된 영상에서 상기 사용자의 손가락 마디의 길이와 상기 사용자의 손 전체 길이를 이용하여 학습되는, 레이저침 시스템.
제3 항에 있어서,
상기 검출기준은 상기 사용자의 손가락 마디의 길이와 상기 손 전체 길이의 비율을 이용하여 학습되는, 레이저침 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 제어부는 시계열적으로 촬영되는 상기 영상 및 상기 검출기준을 이용하여 상기 사용자의 손바닥 또는 손등에서의 상기 혈자리 위치를 실시간으로 추적하는, 레이저침 시스템.
제5 항에 있어서,
상기 레이저 조사부는 상기 레이저를 조사하는 레이저 모듈과, 상기 실시간으로 추적된 혈자리 위치에 상기 레이저를 조사하도록 상기 레이저 모듈의 움직임을 제어하는 구동수단을 포함하는, 레이저침 시스템.
제1 항에 있어서,
사용자로부터 선택된 사용모드를 입력받는 입출력 인터페이스;를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 검출된 혈자리 위치 중 상기 선택된 사용모드에 대응하는 혈자리 위치에 상기 레이저가 조사되도록 상기 레이저 조사부를 제어하는, 레이저침 시스템.