KR20210108063A - Home traininng system for rehabilitation of upper limb and method using the same - Google Patents

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KR20210108063A
KR20210108063A KR1020200022799A KR20200022799A KR20210108063A KR 20210108063 A KR20210108063 A KR 20210108063A KR 1020200022799 A KR1020200022799 A KR 1020200022799A KR 20200022799 A KR20200022799 A KR 20200022799A KR 20210108063 A KR20210108063 A KR 20210108063A
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KR1020200022799A
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이송주
오상록
윤인찬
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한국과학기술연구원
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Abstract

According to an embodiment of the present invention, a home training system for upper extremity rehabilitation training, comprises: an object movable by an upper extremity motion of a user; a display unit for providing the user with a training instruction for moving the object; a measurement unit for measuring the time required for moving the object in accordance with the training instruction; and a processing unit for generating user training result information on the basis of the measured time. Accordingly, the time required to perform a motion for moving the object by the user can be automatically measured by a sensor for sensing movement of the object, and thus, feedback information on the upper extremity control ability and weakness of the user can be provided. According to an embodiment of the present invention, the control ability of the user can be automatically evaluated by using a digitized system to allow simple operation and usage, and a rehabilitation training process of the user can be monitored in real time to intelligently recognize the weakness and to present an adaptive training method.

Description

상지 재활훈련을 위한 홈트레이닝 시스템 및 방법{HOME TRAININNG SYSTEM FOR REHABILITATION OF UPPER LIMB AND METHOD USING THE SAME}HOME TRAININNG SYSTEM FOR REHABILITATION OF UPPER LIMB AND METHOD USING THE SAME

본 발명은 상지(上肢) 재활훈련을 위한 홈트레이닝 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용자가 물체를 이동시키는데 소요되는 시간을 측정하여 상지제어능력을 평가하는 방식의 재활훈련용 툴을 디지털화하여, 물체의 이동에 소요되는 시간을 자동으로 측정하고 이에 따른 피드백을 제공하는 홈트레이닝 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a home training system and method for upper extremity rehabilitation, and more particularly, by measuring the time required for a user to move an object and evaluating upper extremity control ability by digitizing a rehabilitation tool. Accordingly, it relates to a home training system and method for automatically measuring the time required to move an object and providing feedback accordingly.

[국가지원 연구개발에 대한 설명][Description of state-funded R&D]

본 연구는 한국과학기술연구원의 주관 하에 과학기술정보통신부의 재원으로 한국연구재단-바이오닉암 메카트로닉스 융합기술개발사업, 과제고유번호: 2014M3C1B2048419)와 2018년 정부 (과학기술정보통신부)의 재원으로 국가과학기술연구회 창의형 융합연구사업 (No. CAP-18-01-KIST)의 지원에 의하여 이루어진 것이다.This research was conducted under the supervision of the Korea Research Institute of Science and Technology, with the funding of the Ministry of Science and ICT, the National Research Foundation of Korea-Bionic Arm Mechatronics Convergence Technology Development Project, project identification number: 2014M3C1B2048419) and the government (Ministry of Science and Technology) in 2018. It was made with the support of the Creative Convergence Research Project (No. CAP-18-01-KIST) of the Technology Research Council.

재활훈련은 부상으로 인해 신체부위의 운동 기능이 저하된 환자가 신체 기능을 다시 회복하거나, 신체가 결손된 환자가 착용한 의수/의족 등의 보조장치에 적응하기 위해 제공되는 프로그램이다. 일반적으로 재활훈련은 의료진이나 재활 훈련사의 지시에 따라 기능이 저하된 신체부위를 반복적으로 움직임으로써 근력을 향상시키고 근신경을 회복시키는데 중점을 둔다. Rehabilitation training is a program that is provided to help patients whose motor functions have deteriorated due to injuries recover their physical functions or to adapt to assistive devices such as prosthetic limbs worn by patients with body defects. In general, rehabilitation training focuses on improving muscle strength and restoring muscle nerves by repeatedly moving parts of the body with reduced functions according to the instructions of medical staff or rehabilitation trainers.

최근에는 컴퓨터 장치 및 프로그램을 통해 이러한 재활훈련을 보조하는 기술이 개발되고 있다. 예를 들어, 의료진이 아닌 컴퓨터 장치가 디스플레이를 통해 지시 사항을 환자에게 전달하면, 환자는 해당 지시에 따라 신체 동작을 수행하고, 센서를 통해 신체 동작을 감지하여 환자가 올바른 동작을 수행하였는지 판단한다. 컴퓨터는 이에 따른 피드백을 환자 또는 의료진에게 제공함으로써 환자의 재활 훈련을 도울 수 있다.Recently, a technology to assist such rehabilitation training through computer devices and programs has been developed. For example, when a computer device, not a medical staff, transmits instructions to a patient through a display, the patient performs body movements according to the instructions and detects body motions through sensors to determine whether the patient performed the correct motions . The computer may assist the patient in rehabilitation training by providing a corresponding feedback to the patient or medical staff.

이러한 재활훈련 보조 장치 및 프로그램은 주로 환자의 일상 생활에서의 동작에 따른 수행능력을 시간 측정 방식으로 평가하는데 초점이 맞춰져 있다. 일반적으로, 종래기술에 따른 재활훈련용 툴은 이동 가능한 물체와 사용자(환자)가 상기 물체를 이동시키는데 소요되는 시간을 측정할 수 있는 타이머로 구성된다. 예를 들어, 오른팔에 부상을 입은 환자(또는, 오른손이 결손되어 의수를 착용한 환자)에게는 오른손(또는 의수)을 이용하여 물체를 A지점으로부터 B지점까지 옮길 것을 지시하고, 이를 수행하는데 소요되는 시간을 측정함으로써 환자의 신체 제어능력을 평가한다. These rehabilitation training aids and programs are mainly focused on evaluating the patient's performance according to the motions in daily life in a time measurement method. In general, the rehabilitation tool according to the prior art is composed of a movable object and a timer that can measure the time required for a user (patient) to move the object. For example, a patient with an injury to his right arm (or a patient who wears a prosthetic because his right hand is missing) is instructed to move an object from point A to point B using his right hand (or prosthetic hand), and the Evaluate the patient's ability to control the body by measuring time.

이와 같은 종래의 재활훈련용 툴에서는 사용자가 지시동작을 완료한 후 타이머를 직접 작동시키는 방식으로 동작의 수행에 소요되는 시간을 측정해야 하는데, 타이머를 작동시키는 타이밍이나 방식에 따라 오차가 발생하므로 동작을 수행하는데 소요되는 시간을 정확하게 측정하기 어려웠다. 또한, 이러한 훈련 방식으로는 환자의 취약부분에 따라 맞춤형 재활훈련을 제공하기 어려우며, 적응정도에 대한 피드백이 부족하여 환자가 적극적으로 재활훈련을 지속하기 어려웠다.In such a conventional tool for rehabilitation training, the time required to perform the operation should be measured in such a way that the user directly operates the timer after completing the instruction operation, but an error occurs depending on the timing or method of operating the timer It was difficult to accurately measure the time required to perform the In addition, with this training method, it is difficult to provide customized rehabilitation training according to the patient's weakness, and the lack of feedback on the degree of adaptation makes it difficult for the patient to actively continue rehabilitation training.

대한민국 등록특허공보 제10-1541095호Republic of Korea Patent Publication No. 10-1541095

이에 본 발명은, 사용자가 물체를 이동시키는데 소요되는 시간을 측정하여 상지제어능력을 평가하는 방식의 재활훈련용 툴을 디지털화하여, 물체의 이동에 소요되는 시간을 자동으로 측정하고 이에 따른 피드백을 제공할 수 있는 홈트레이닝 시스템을 제공하고, 나아가 이를 활용한 홈트레이닝 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention digitizes a tool for rehabilitation in a method that evaluates upper extremity control ability by measuring the time required for a user to move an object, and automatically measures the time required for moving an object and provides feedback accordingly An object of the present invention is to provide a home training system that can do this, and furthermore, to provide a home training method using the same.

본 발명의 일 실시예에 따른 상지 재활훈련을 위한 홈트레이닝 시스템은, 사용자의 상지 동작에 의해 이동 가능한 물체; 사용자에게 상기 물체를 이동시키는 훈련지시를 제공하는 표시부; 상기 훈련지시에 따라 상기 물체가 이동하는데 소요되는 시간을 측정하는 측정부; 및 상기 측정된 시간에 기초하여 사용자의 훈련결과정보를 생성하는 처리부를 포함한다.A home training system for upper extremity rehabilitation training according to an embodiment of the present invention includes: an object movable by a user's upper extremity motion; a display unit providing a training instruction for moving the object to a user; a measurement unit for measuring the time required for the object to move according to the training instruction; and a processing unit for generating user training result information based on the measured time.

일 실시예에 따르면, 상기 훈련지시는 상기 물체를 제1 위치에서 제2 위치까지 이동시킨 후 다시 제1 위치까지 이동시키는 지시로서, 상기 측정부는, 제1 위치에 고정되는 발광소자; 및 상기 발광소자로부터 방출되는 빛을 검출하기 위한 수광소자를 포함하며, 상기 물체는 상기 제1 위치에서는 상기 발광소자와 상기 수광소자 사이에 놓여 상기 발광소자로부터 방출되는 빛이 상기 수광소자에 도달하지 않도록 차단하고, 상기 제1 위치 이외의 위치에서는 상기 발광소자로부터 방출되는 빛을 차단하지 않는다.According to an embodiment, the training instruction is an instruction to move the object from a first position to a second position and then to a first position again, and the measurement unit includes: a light emitting element fixed to the first position; and a light receiving element for detecting light emitted from the light emitting element, wherein the object is placed between the light emitting element and the light receiving element in the first position so that the light emitted from the light emitting element does not reach the light receiving element The light emitted from the light emitting device is not blocked at positions other than the first position.

일 실시예에 따르면, 상기 측정부는 상기 물체가 상기 제1 위치로부터 벗어남에 따라 상기 수광소자가 상기 발광소자로부터 방출된 빛을 검출하기 시작하는 제1 시점과, 상기 물체가 상기 제1 위치로 돌아옴에 따라 상기 수광소자가 상기 발광소자로부터 방출된 빛을 검출하지 못하게 되는 제2 시점 간의 차이에 기초하여 상기 물체가 이동하는데 소요되는 시간을 계산할 수 있다.According to an embodiment, the measurement unit includes a first time point at which the light receiving element starts to detect the light emitted from the light emitting element as the object deviates from the first position, and the object returns to the first position. Accordingly, the time required for the object to move may be calculated based on a difference between the second time points at which the light receiving device does not detect the light emitted from the light emitting device.

일 실시예에 따르면, 상기 훈련지시는 상기 물체를 제1 위치에서 제2 위치까지 이동시키는 지시로서, 상기 물체는 검출소자에 의해 검출 가능한 패턴을 포함하고, 상기 측정부는, 상기 제1 위치에서 상기 패턴을 검출하는 제1 패턴검출소자 및 상기 제2 위치에서 상기 패턴을 검출하는 제2 패턴검출소자를 포함하며, 상기 측정부는 상기 물체가 상기 제1 위치로부터 벗어남에 따라 상기 제1 패턴검출소자에 의해 상기 패턴이 검출되지 않는 제1 시점과, 상기 물체가 상기 제2 위치에 도착함에 따라 상기 제2 패턴검출소자에 의해 상기 패턴이 검출되기 시작하는 제2 시점 간의 차이에 기초하여 상기 물체가 이동하는데 소요되는 시간을 계산할 수 있다.According to an embodiment, the training instruction is an instruction to move the object from a first position to a second position, wherein the object includes a pattern detectable by a detection element, and the measuring unit is configured to move the object from the first position to the second position. a first pattern detecting element for detecting a pattern and a second pattern detecting element for detecting the pattern at the second position, wherein the measuring unit is disposed on the first pattern detecting element as the object deviates from the first position. The object is moved based on a difference between a first time point at which the pattern is not detected by You can calculate the time it takes to do it.

일 실시예에 따르면, 데이터베이스가 저장된 저장부를 더 포함하고, 상기 훈련결과정보는 상기 데이터베이스에 기초하여 생성된 사용자의 상지제어능력 또는 사용자의 취약점과 관련된 피드백정보를 포함할 수 있다.According to an embodiment, a storage unit for storing a database may be further included, and the training result information may include feedback information related to a user's upper limb control ability or a user's vulnerability generated based on the database.

일 실시예에 따르면, 상기 훈련결과정보는 상기 표시부를 통해 사용자에게 제공되거나, 유선 또는 무선 통신을 통해 외부 단말기에 제공될 수 있다.According to an embodiment, the training result information may be provided to the user through the display unit or may be provided to an external terminal through wired or wireless communication.

일 실시예에 따르면, 사용자의 상지에 부착되며 상기 훈련지시에 따른 상지 동작의 속도를 측정하기 위한 속도센서를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, it may further include a speed sensor attached to the user's upper limb for measuring the speed of the upper limb motion according to the training instruction.

일 실시예에 따르면, 사용자의 상지에 부착되며 상기 훈련지시에 따른 상지 동작의 정확도를 측정하기 위한 동작추적센서를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, it may further include a motion tracking sensor attached to the user's upper limb for measuring the accuracy of the upper limb motion according to the training instruction.

본 발명의 일 실시예에 따른 상지 재활훈련을 위한 홈트레이닝 방법은, 사용자에게 상지 동작에 의해 이동 가능한 물체를 이동시키는 훈련지시를 제공하는 단계; 상기 훈련지시에 따라 상기 물체가 이동하는데 소요되는 시간을 측정하는 단계; 및 상기 측정된 시간에 기초하여 사용자의 훈련결과정보를 생성하는 단계를 포함한다.A home training method for upper extremity rehabilitation training according to an embodiment of the present invention includes: providing a training instruction for moving a movable object by an upper extremity motion to a user; measuring a time required for the object to move according to the training instruction; and generating the user's training result information based on the measured time.

일 실시예에 따르면, 상기 훈련지시는 상기 물체를 제1 위치에서 제2 위치까지 이동시키는 지시로서, 상기 물체가 이동하는데 소요되는 시간을 측정하는 단계는, 상기 물체가 상기 제1 위치로부터 벗어나는 제1 시점을 저장하는 단계; 상기 물체가 상기 제2 위치에 도착하는 제2 시점을 저장하는 단계; 및 상기 제1 시점과 상기 제2 시점 간의 차이에 기초하여 상기 물체가 이동하는데 소요되는 시간을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the training instruction is an instruction to move the object from a first position to a second position, and the step of measuring the time required for the object to move may include: storing 1 time point; storing a second time point at which the object arrives at the second location; and measuring a time taken for the object to move based on a difference between the first time point and the second time point.

일 실시예에 따른 홈트레이닝 방법을 수행하기 위한, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램이 제공될 수 있다.A computer program stored in a computer-readable recording medium for performing the home training method according to an embodiment may be provided.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 사용자가 물체를 이동시키는데 소요되는 시간을 자동으로 측정하여 사용자의 상지제어능력을 평가하도록 구성되는 디지털화된 재활훈련 시스템이 제공된다. 이에 따르면, 물체의 이동을 감지할 수 있는 센서를 이용하여 물체가 특정 위치로 이동한 시점을 자동으로 검출 및 저장하고, 이에 기초하여 사용자가 물체를 이동시키는 동작을 수행하는데 소요된 시간을 측정할 수 있다. 측정된 시간 정보와 미리 저장된 데이터베이스에 기초하여 사용자의 상지제어능력 및/또는 취약점에 관한 피드백정보를 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a digitized rehabilitation training system configured to automatically measure the time required for the user to move an object to evaluate the user's upper extremity control ability. According to this, it is possible to automatically detect and store the point in time when an object moves to a specific location using a sensor that can detect the movement of the object, and measure the time it takes for a user to perform an operation to move the object based on this. can Based on the measured time information and a pre-stored database, it is possible to provide feedback information on the user's upper limb control ability and/or weakness.

일 실시예에 따르면, 디지털화된 시스템을 이용하여 자동으로 사용자의 제어능력을 평가하므로 조작과 사용이 간편하고, 속도센서 및 동작추적센서와 같은 부가적인 구성요소를 구비하여 제어능력 평가의 정확도를 향상시킬 수 있다. 나아가, 생성된 평가정보 및 피드백정보는 사용자에게 실시간으로 제공되거나 서버를 통해 보호자, 의료인, 연구원 등 제3자에게 제공될 수 있다. 이와 같이 사용자의 재활훈련 진행과정을 실시간으로 모니터링하여 지능적으로 취약점을 파악하고 적응훈련법을 제시할 수 있다.According to an embodiment, since the user's control ability is automatically evaluated using a digitized system, operation and use are easy, and additional components such as a speed sensor and a motion tracking sensor are provided to improve the accuracy of control ability evaluation can do it Furthermore, the generated evaluation information and feedback information may be provided to a user in real time or may be provided to a third party such as a guardian, a medical person, or a researcher through a server. In this way, it is possible to intelligently identify vulnerabilities and suggest adaptive training methods by monitoring the user's rehabilitation training progress in real time.

도 1은 일 실시예에 따른 상지 재활훈련을 위한 홈트레이닝 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2a 내지 2c는 일 실시예에 따른 홈트레이닝 시스템에서 물체의 이동에 소요되는 시간을 측정하는 방식을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 3a 내지 3c는 또 다른 실시예에 따른 홈트레이닝 시스템에서 물체의 이동에 소요되는 시간을 측정하는 방식을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 상지 재활훈련을 위한 홈트레이닝 방법의 단계를 나타낸 순서도이다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 상지 재활훈련을 위한 홈트레이닝 방법의 단계를 나타낸 순서도이다.
1 is a block diagram showing the configuration of a home training system for upper extremity rehabilitation training according to an embodiment.
2A to 2C are diagrams exemplarily illustrating a method of measuring a time required to move an object in a home training system according to an embodiment.
3A to 3C are diagrams exemplarily illustrating a method of measuring a time required to move an object in a home training system according to another embodiment.
4 is a flowchart illustrating steps of a home training method for upper extremity rehabilitation training according to an embodiment.
5 is a flowchart illustrating steps of a home training method for upper extremity rehabilitation training according to another embodiment.

본 명세서에서 사용되는 용어는 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 명세서의 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.The terms used in the present specification have been selected as widely used general terms as possible while considering their functions, but may vary depending on the intention or custom of a person skilled in the art or the advent of new technology. In addition, in specific cases, there are also terms arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in the description of the corresponding specification. Therefore, it is intended to clarify that the terms used in this specification should be interpreted based on the actual meaning of the terms and the contents of the entire specification, rather than the names of simple terms.

또한, 본 명세서에 기술된 실시예는 전적으로 하드웨어이거나, 부분적으로 하드웨어이고 부분적으로 소프트웨어이거나, 또는 전적으로 소프트웨어인 측면을 가질 수 있다. 본 명세서에서 "부(unit)", "장치(device)" 또는 "시스템(system)" 등은 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 또는 소프트웨어 등 컴퓨터 관련 엔티티(entity)를 지칭한다. 예를 들어, 부, 장치, 또는 시스템은 플랫폼(platform)의 일부 또는 전부를 구성하는 하드웨어 및/또는 상기 하드웨어를 구동하기 위한 애플리케이션(application) 등의 소프트웨어를 지칭하는 것일 수 있다.Further, embodiments described herein may have aspects that are entirely hardware, partially hardware and partially software, or entirely software. As used herein, "unit", "device" or "system" refers to hardware, a combination of hardware and software, or a computer-related entity such as software. For example, a unit, device, or system may refer to hardware constituting a part or all of a platform and/or software such as an application for driving the hardware.

이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 실시예를 상세하게 설명하지만, 청구하고자 하는 범위는 실시예들에 의해 제한되거나 한정되지 아니한다.Hereinafter, the embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings and the contents described in the accompanying drawings, but the scope of the claims is not limited or limited by the embodiments.

도 1은 일 실시예에 따른 상지 재활훈련을 위한 홈트레이닝 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 홈트레이닝 시스템은, 이동 가능한 물체(10), 사용자에게 물체(10)의 이동을 지시하는 표시부(20), 물체가 이동하는데 소요되는 시간을 측정하는 측정부(30), 측정된 시간에 기초하여 훈련결과정보를 생성하는 처리부(40), 데이터베이스를 포함하여 시스템의 구동에 필요한 다양한 데이터를 저장하는 저장부(50)로 구성된다.1 is a block diagram showing the configuration of a home training system for upper extremity rehabilitation training according to an embodiment. Referring to FIG. 1 , the home training system according to an embodiment includes a movable object 10 , a display unit 20 for instructing a user to move the object 10 , and a measurement for measuring the time it takes for the object to move. It is composed of a unit 30, a processing unit 40 for generating training result information based on the measured time, and a storage unit 50 for storing various data necessary for driving the system, including a database.

물체(10)는 사용자의 동작에 의해 이동 가능한 모든 형태의 사물에 해당한다. 바람직하게는, 상지(손, 팔, 어깨 부위 등)의 제어능력을 평가하기 위해서 사용자가 손에 쥐고 움직일 수 있는 비교적 가벼운 무게의 사물일 수 있다. 또한, 물체(10)는 재활훈련 툴에 포함된 특정 형태의 사물에 한정되지 아니하며, 측정부에서 물체의 이동을 검출하기에 적합한 크기와 형태로 구성된 임의의 사물일 수 있다.The object 10 corresponds to any type of object that can be moved by a user's motion. Preferably, it may be an object of relatively light weight that the user can hold and move in order to evaluate the control ability of the upper extremities (hand, arm, shoulder, etc.). In addition, the object 10 is not limited to a specific type of object included in the rehabilitation tool, and may be any object having a size and shape suitable for detecting the movement of the object in the measurement unit.

표시부(20)는 사용자에게 훈련지시를 제공하기 위한 구성요소이다. 본 명세서에서 사용자는 예컨대 부상으로 인해 신체 일부 기능이 저하되어 재활 훈련이 필요한 환자 또는 신체 능력을 정량적으로 평가 받기를 원하는 운동선수 등이 해당될 수 있다. 훈련지시는 재활훈련의 목적, 대상, 강도 등에 따라 미리 설정될 수 있으며, 예컨대 "물체 A를 제1 위치에서 제2 위치까지 움직이시오", 또는 "물체 B를 제1 위치에서 제2 위치까지 움직인 후 다시 제1 위치에 놓으시오" 등 물체의 이동과 관련된 구체적인 지시사항을 포함할 수 있다. The display unit 20 is a component for providing a training instruction to the user. In this specification, the user may correspond to, for example, a patient in need of rehabilitation training due to reduced body functions due to an injury, or an athlete who desires to be quantitatively evaluated for physical ability. The training instruction may be preset according to the purpose, object, intensity, etc. of the rehabilitation training, for example, "Move object A from the first position to the second position" or "Move object B from the first position to the second position." It may include specific instructions related to the movement of the object, such as "Put it back to the first position after the

표시부(20)는 예컨대 디스플레이장치와 같은 표시장치를 통해 훈련지시에 관한 메시지를 출력할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 디스플레이는 헤드마운티드 디스플레이(HMD)와 같이 머리에 착용하여 이미지를 출력하는 표시장치일 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 표시부(20)는 스피커와 같은 음성출력장치를 이용하여 훈련지시를 이미지가 아닌 음성 형태로 제공할 수도 있다. 예를 들어, 스피커는 "물체 A를 제1 위치에서 제2 위치까지 움직이시오"와 같은 음성을 출력하여 사용자에게 훈련지시를 제공할 수 있다.The display unit 20 may output a message regarding the training instruction through a display device such as a display device. According to an embodiment, the display may be a display device that outputs an image while worn on the head, such as a head mounted display (HMD). According to another embodiment, the display unit 20 may provide the training instruction in the form of a voice instead of an image by using a voice output device such as a speaker. For example, the speaker may provide a training instruction to the user by outputting a voice such as "Move object A from the first position to the second position".

측정부(30)는 표시부(20)를 통해 사용자에게 제공된 훈련지시에 따라 사용자가 물체를 움직이면, 물체(10)의 이동을 감지하고 물체가 이동하는데 소요되는 시간을 측정한다. 물체(10)의 이동을 감지하기 위해서 다음과 같이 다양한 측정방식들이 이용될 수 있다.When the user moves the object according to the training instruction provided to the user through the display unit 20 , the measurement unit 30 detects the movement of the object 10 and measures the time required for the object to move. In order to detect the movement of the object 10, various measurement methods may be used as follows.

도 2a 내지 2c는 일 실시예에 따른 홈트레이닝 시스템에서 물체의 이동에 소요되는 시간을 측정하는 방식을 예시적으로 나타낸다. 본 실시예에서, 사용자에게 제공되는 훈련지시는 물체를 제1 위치에서 제2 위치까지 이동시킨 후 다시 제1 위치까지 이동시키는 지시내용을 포함한다. 즉, 사용자가 지시에 따라 물체를 특정 위치로 옮긴 후 다시 원위치로 복귀시키는데 소요되는 시간을 측정함으로써 사용자의 동작수행능력을 평가하는 방식이다(소요되는 시간이 짧을수록 수행능력이 높다고 가정한다).2a to 2c exemplarily show a method of measuring the time required for the movement of an object in the home training system according to an embodiment. In this embodiment, the training instruction provided to the user includes instructions for moving the object from the first position to the second position and then again to the first position. That is, the user moves the object to a specific position according to the instruction and measures the time it takes to return to the original position to evaluate the user's motion performance capability (it is assumed that the shorter the time required, the higher the performance capability).

도 2a를 참조하면, 측정부는 제1 위치에 고정되는 발광소자(301) 및 상기 발광소자(301)로부터 방출되는 빛을 검출하기 위한 수광소자(302)로 구성된다. 발광소자(301)는 예컨대 특정 파장의 가시광을 출력할 수 있는 LED 소자이고, 이 경우 수광소자(302)는 빛을 감지하여 전기신호로 변환할 수 있는 광센서일 수 있다. 또는, 발광소자(301)와 수광소자(302)는 각각 적외선을 출력할 수 있는 적외선 LED와 적외선을 감지할 수 있는 적외선센서로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 2A , the measurement unit includes a light emitting device 301 fixed to a first position and a light receiving device 302 for detecting light emitted from the light emitting device 301 . The light emitting device 301 may be, for example, an LED device capable of outputting visible light of a specific wavelength. In this case, the light receiving device 302 may be an optical sensor capable of detecting light and converting it into an electrical signal. Alternatively, the light emitting element 301 and the light receiving element 302 may be configured with an infrared LED capable of outputting infrared rays and an infrared sensor capable of detecting infrared rays, respectively.

본 실시예에서, 물체(10)는 도 2a에 도시된 것처럼 제1 위치에서는 발광소자(301)와 수광소자(302) 사이에 놓여 발광소자(301)로부터 방출되는 빛이 수광소자(302)에 도달하지 않도록 차단한다. 예를 들어, 발광소자(301)는 바닥면 아래에 삽입되어, 그 위에 물체(10)가 놓이면 물체(10)에 의해 빛이 차단되어 수광소자(302)가 빛을 감지할 수 없게 된다.In this embodiment, the object 10 is placed between the light emitting element 301 and the light receiving element 302 in the first position as shown in FIG. 2A so that light emitted from the light emitting element 301 is transmitted to the light receiving element 302 . block it from reaching. For example, the light emitting element 301 is inserted under the bottom surface, and when the object 10 is placed thereon, the light is blocked by the object 10 so that the light receiving element 302 cannot detect the light.

도 2b에 도시된 것처럼, 사용자에 의해 물체(10)가 제1 위치 밖으로 움직이면, 더이상 발광소자(301)로부터 방출되는 빛이 차단되지 않으므로 수광소자(302)는 빛을 감지할 수 있게 된다. 이와 같이 발광소자(301)로부터의 빛이 수광소자(302)에 의해 검출되기 시작하는 시점을 제1 시점으로서 저장한다. 다시 말해, 제1 시점은 사용자에 의해 물체(10)가 제1 위치(최초 위치)로부터 움직이기 시작한 시점이다.As shown in FIG. 2B , when the object 10 is moved out of the first position by the user, the light emitted from the light emitting device 301 is no longer blocked, so that the light receiving device 302 can sense the light. As described above, a time point at which light from the light emitting element 301 starts to be detected by the light receiving element 302 is stored as the first time point. In other words, the first time point is a time point at which the object 10 starts to move from the first position (initial position) by the user.

사용자는 훈련지시에 따라 물체(10)를 제2 위치까지 움직인 다음 다시 제1 위치로 이동시킨다. 이 경우, 도 2c에 도시된 것처럼 발광소자(301)로부터 방출되는 빛은 물체(10)에 의해 차단되므로 수광소자(302)는 더 이상 빛을 감지할 수 없게 된다. 이와 같이 발광소자(301)로부터 방출된 빛이 검출되지 않기 시작하는 시점을 제2 시점으로서 저장한다. 다시 말해, 제2 시점은 사용자에 의해 물체(10)가 제1 위치(즉, 최초 위치)로 돌아온 시점이다.The user moves the object 10 to the second position according to the training instruction and then moves it back to the first position. In this case, since the light emitted from the light emitting device 301 is blocked by the object 10 as shown in FIG. 2C , the light receiving device 302 can no longer sense the light. In this way, a time point at which light emitted from the light emitting device 301 is not detected is stored as a second time point. In other words, the second time point is a time point at which the object 10 is returned to the first position (ie, the initial position) by the user.

측정부(30)는 상기 제1 시점과 제2 시점 간의 차이에 기초하여 물체(10)가 이동한 후에 되돌아오는데 소요되는 시간을 계산한다. 이는 사용자가 훈련지시에 따라 특정 동작을 수행하는데 소요되는 시간을 의미한다. 따라서 소요되는 시간이 ?F을수록 사용자의 동작수행능력, 즉 상지의 제어능력이 높다고 평가할 수 있다.The measurement unit 30 calculates a time required for the object 10 to return after moving based on the difference between the first time point and the second time point. This means the time it takes for the user to perform a specific action according to the training instruction. Therefore, it can be evaluated that the higher the time required is, the higher the user's motion performance ability, that is, the upper extremity control ability.

도 3a 내지 3c는 또 다른 실시예에 따른 홈트레이닝 시스템에서 물체의 이동에 소요되는 시간을 측정하는 방식을 예시적으로 나타낸 도면이다. 본 실시예에서, 사용자에게 제공되는 훈련지시는 물체를 제1 위치에서 제2 위치까지 이동시키는 지시내용을 포함한다. 즉, 사용자가 지시에 따라 물체를 특정 위치로 옮기는데 소요되는 시간을 측정함으로써 사용자의 동작수행능력을 평가한다(마찬가지로, 소요되는 시간이 ?F을수록 수행능력이 높다고 가정한다).3A to 3C are diagrams exemplarily illustrating a method of measuring a time required to move an object in a home training system according to another embodiment. In this embodiment, the training instruction provided to the user includes instructions for moving the object from the first position to the second position. That is, the user's motion performance is evaluated by measuring the time required for the user to move the object to a specific location according to the instruction (similarly, it is assumed that the longer the time taken, the higher the performance).

도 3a를 참조하면, 이동 가능한 물체(10)는 검출소자에 의해 검출 가능한 패턴(100)을 포함한다. 측정부(30)는 제1 위치에서 상기 패턴(100)을 검출하는 제1 패턴검출소자(303) 및 제2 위치에서 상기 패턴(100)을 검출하는 제2 패턴검출소자(304)로 구성된다. 패턴검출소자(303, 304)를 이용해 소정의 위치에 대하여 패턴(100)을 스캔함으로써 물체(10)가 해당 위치에 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.Referring to FIG. 3A , the movable object 10 includes a pattern 100 detectable by a detection device. The measuring unit 30 includes a first pattern detecting element 303 that detects the pattern 100 at a first position and a second pattern detecting element 304 that detects the pattern 100 at a second position. . By scanning the pattern 100 with respect to a predetermined position using the pattern detection elements 303 and 304, it can be determined whether the object 10 exists at the corresponding position.

도 3a에 도시된 것처럼, 훈련 시작 시 물체(10)는 제1 위치에 놓여 있고 제1 패턴검출소자(303)는 물체에 표시된 패턴(100)을 검출함으로써 물체(10)가 제1 위치에 있다는 것을 인식할 수 있다. 한편, 제2 패턴검출소자(304)는 제2 위치에서 패턴을 검출하지 못하므로 물체가 제2 위치에는 존재하지 않는다고 판단한다. As shown in FIG. 3A , at the start of training, the object 10 is placed in the first position, and the first pattern detecting element 303 detects the pattern 100 displayed on the object so that the object 10 is in the first position. can recognize that Meanwhile, since the second pattern detecting element 304 does not detect the pattern at the second position, it is determined that the object does not exist at the second position.

재활훈련이 시작되어 사용자가 훈련지시에 따라 물체(10)를 제2 위치를 향해 움직이기 시작하면 제1 패턴검출소자(303)는 패턴(100)을 검출할 수 없게 된다. 이와 같이 제1 패턴검출소자(303)가 제1 위치에서 물체의 패턴을 검출할 수 없게 되는 시점을 제1 시점으로서 저장한다. 다시 말해, 제1 시점은 사용자에 의해 물체(10)가 제1 위치로부터 움직이기 시작한 시점이다.When the rehabilitation training starts and the user starts to move the object 10 toward the second position according to the training instruction, the first pattern detecting element 303 cannot detect the pattern 100 . As described above, a time point at which the first pattern detecting element 303 cannot detect the pattern of the object at the first position is stored as the first time point. In other words, the first time point is a time point at which the object 10 starts to move from the first position by the user.

사용자가 훈련지시에 따라 물체(10)를 제2 위치까지 움직이면, 제2 패턴검출소자(304)가 물체에 표시된 패턴(100)을 검출할 수 있게 된다. 이와 같이 제2 패턴검출소자(304)가 제2 위치에서 물체의 패턴을 검출하기 시작하는 시점을 제2 시점으로서 저장한다. 다시 말해, 제2 시점은 사용자에 의해 물체(10)가 제2 위치로 옮겨진 시점이다.When the user moves the object 10 to the second position according to the training instruction, the second pattern detecting element 304 can detect the pattern 100 displayed on the object. As described above, a time point at which the second pattern detecting element 304 starts to detect a pattern of an object at the second position is stored as a second time point. In other words, the second time point is a time point at which the object 10 is moved to the second position by the user.

측정부(30)는 상기 제1 시점과 제2 시점 간의 차이에 기초하여 물체(10)가 이동하는데 소요되는 시간을 계산한다. 이는 사용자가 훈련지시에 따라 특정 동작을 수행하는데 소요되는 시간을 의미한다. 따라서 소요되는 시간이 ?F을수록 사용자의 동작수행능력, 즉 상지의 제어능력이 높다고 평가할 수 있다.The measurement unit 30 calculates a time required for the object 10 to move based on the difference between the first time point and the second time point. This means the time it takes for the user to perform a specific action according to the training instruction. Therefore, it can be evaluated that the higher the time required is, the higher the user's motion performance ability, that is, the upper extremity control ability.

이상에서 물체가 이동하는데 소요되는 시간을 측정하는 구체적인 방식들의 실시예를 설명하였지만 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 아니한다. 따라서 설명된 실시예들 이외에도 물체가 움직이는데 소요되는 시간, 즉 사용자가 훈련지시에 따라 동작을 수행하는데 소요되는 시간을 측정하는 다양한 방법들이 제공될 수 있다. 예컨대, 물체에 전자태그를 부착한 후 전자태그를 특정 위치에서 검출하거나, 비전센서를 통해 물체의 움직임을 추적함으로써 물체의 이동에 소요되는 시간을 측정할 수 있다.Although embodiments of specific methods for measuring the time required for an object to move have been described above, the technical spirit of the present invention is not limited thereto. Therefore, in addition to the described embodiments, various methods for measuring the time it takes for an object to move, that is, the time it takes for a user to perform an operation according to a training instruction, may be provided. For example, after attaching an electronic tag to an object, the electronic tag is detected at a specific position, or the time required to move the object can be measured by tracking the movement of the object through a vision sensor.

다시 도 1을 참조하면, 처리부(40)는 상기 측정부(30)에서 측정한 시간에 기초하여 사용자의 훈련결과정보를 생성한다. 일 실시예에 따르면, 훈련결과정보는 데이터베이스에 기초하여 생성된 사용자의 상지제어능력 또는 사용자의 취약점과 관련된 피드백정보를 포함할 수 있다. 데이터베이스는 신체에 손상을 입거나 의수를 착용한 환자가 아닌 일반적인 신체구조의 사람이 특정 동작을 수행하는데 소요되는 시간에 관한 정보 등을 포함하며, 저장부(50)에 저장될 수 있다. 처리부(40)는 데이터베이스의 정보에 기초하여, 사용자(환자)와 대조군의 상지(손, 팔, 어깨 등의 신체부위)를 이용한 동작 수행에 소요되는 시간을 비교함으로써 사용자의 상지제어능력을 평가할 수 있다. 나아가, 특정 신체부위를 이용한 동작에 소요되는 시간이 다른 동작에 비해 길다면 이를 취약부분으로 판단하여 관련된 재활훈련 정보를 제공할 수 있다.Referring back to FIG. 1 , the processing unit 40 generates training result information of the user based on the time measured by the measurement unit 30 . According to an embodiment, the training result information may include feedback information related to the user's upper extremity control ability or the user's weakness generated based on the database. The database includes information about the time it takes for a person with a general body structure to perform a specific motion, not a patient who is injured or wears a prosthetic arm, and may be stored in the storage unit 50 . The processing unit 40 can evaluate the user's upper extremity control ability by comparing the time required to perform an operation using the upper extremities (body parts such as hands, arms, shoulders, etc.) of the user (patient) and the control group based on the information in the database. have. Furthermore, if the time required for an operation using a specific body part is longer than that of other movements, it is determined as a vulnerable part and related rehabilitation training information can be provided.

일 실시예에 따르면, 처리부(40)에서 생성된 훈련결과정보는 표시부(20)를 통해 사용자에게 직접 제공될 수 있다. 사용자는 재활훈련결과를 실시간으로 모니터링함으로써 취약부분을 파악하여 집중적으로 재활훈련을 실시할 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 훈련결과정보 유선 또는 무선 통신을 통해 보호자, 간병인, 의료인, 연구원 등 제3자가 소지한 스마트폰, 컴퓨터 등의 외부 단말기에 제공될 수 있다. 이와 같이 보호자가 환자의 재활훈련 진행과정을 실시간으로 모니터링하여 지능적으로 취약점을 파악하고 적응훈련법을 제시할 수 있다.According to an embodiment, the training result information generated by the processing unit 40 may be directly provided to the user through the display unit 20 . By monitoring the rehabilitation training results in real time, the user can identify the weak areas and conduct intensive rehabilitation training. According to another embodiment, the training result information may be provided to an external terminal such as a smartphone or a computer possessed by a third party, such as a guardian, a caregiver, a medical person, or a researcher, through wired or wireless communication. In this way, guardians can intelligently identify vulnerabilities and suggest adaptive training methods by monitoring the patient's rehabilitation training progress in real time.

일 실시예에 따른 홈트레이닝 시스템은, 사용자의 상지(손, 팔) 또는 절단환자의 의수에 부착되며 훈련지시에 따른 상지 동작의 속도를 측정하기 위한 속도센서, 및/또는 훈련지시에 따른 상지 동작의 정확도를 측정하기 위한 동작추적센서를 더 포함할 수 있다. 전술한 실시예와 같이 물체를 이동시키는데 소요되는 시간을 측정함으로써 사용자가 전체적으로 신체부위를 제어하는 능력을 평가할 수 있으나, 각각의 신체부위에 대한 제어능력이나 취약점에 대한 판단이 어려울 수 있다. A home training system according to an embodiment is attached to the user's upper extremity (hand, arm) or the amputated patient's prosthetic limb, and a speed sensor for measuring the speed of the upper extremity motion according to the training instruction, and/or the upper extremity motion according to the training instruction It may further include a motion tracking sensor for measuring the accuracy of. As in the above embodiment, the user's ability to control the entire body part can be evaluated by measuring the time required to move the object, but it may be difficult to determine the control ability or weakness of each body part.

따라서 본 실시예와 같이 속도센서(예를 들어, IMU 센서)를 활용하여 상지의 속도, 가속도, 방향을 감지하고 이를 데이터베이스와 비교하여 동작수행능력을 상세하게 평가할 수 있다. 또한, 동작추적센서를 활용하여 동작을 인식하고 이를 데이터베이스와 비교하여 동작의 정확도를 측정함으로써 동작수행능력을 상세하게 평가할 수 있다.Therefore, as in the present embodiment, by using a speed sensor (eg, an IMU sensor), the speed, acceleration, and direction of the upper extremity are sensed, and the motion performance capability can be evaluated in detail by comparing it with a database. In addition, by using a motion tracking sensor to recognize a motion and comparing it with a database to measure the accuracy of the motion, it is possible to evaluate the motion performance in detail.

본 발명의 실시예에 따른 홈트레이닝 시스템은, 사용자가 착용한 의수를 이용해 물건을 옮기는 동작을 수행하는데 소요되는 시간을 측정함으로써 의수의 제어성능을 평가하는데 이용될 수 있다. 의수(義手)란 상지의 일부가 절단된 경우 절단지에 장착하여 상지의 일부 기능을 사용할 수 있도록 인공적으로 제작된 보조기구를 말한다. 최근에 개발된 의수는 전력, 가스압 등의 동력을 이용하여 사용자가 원하는 각도로 움직일 수 있도록 제작되고 있다. 사용자마다 절단되는 부위가 상이하며 의수의 활용 능력도 각기 다르기 때문에 의수의 성능(즉, 물체와의 상호작용을 보조하는 기능)을 객관적으로 평가하는 것이 중요하다. The home training system according to an embodiment of the present invention can be used to evaluate the control performance of the prosthetic arm by measuring the time required to perform an operation of moving an object using the prosthetic arm worn by the user. A prosthetic arm refers to an artificially manufactured auxiliary device so that, when a part of an upper limb is amputated, it can be attached to the amputated limb to use some functions of the upper limb. The recently developed prosthetic hand is being manufactured so that the user can move it at a desired angle by using power such as electric power or gas pressure. Because each user has different amputation sites and different prosthetic abilities, it is important to objectively evaluate the performance of the prosthetic (ie, the ability to assist interaction with objects).

이상에서 언급된 구성요소들은 실시예에 따른 홈트레이닝 시스템의 작동을 쉽게 이해할 수 있도록 구분하여 표현한 것이므로, 반드시 각 구성요소들이 개별적인 장치나 프로그램에 의해 독립적으로 구현되어야 할 필요는 없다. 즉, 모든 구성요소들이 하나의 컴퓨터에 구비된 하나의 프로세서에 의해 구현되거나, 복수의 컴퓨터나 프로세서에 의해 독립적으로 구현될 수도 있다. 또한, 표시부는 디스플레이 등의 표시장치 및 이를 컴퓨터와 연결하기 위한 요소들을 포함하는 포괄적인 의미로 해석될 수도 있으며, 측정부도 마찬가지로 측정 툴 및 이를 컴퓨터와 연결하기 위한 요소들을 포함하는 포괄적인 의미로 해석될 수도 있다.Since the above-mentioned components are expressed separately so that the operation of the home training system according to the embodiment can be easily understood, each component does not necessarily have to be independently implemented by an individual device or program. That is, all components may be implemented by one processor included in one computer, or independently implemented by a plurality of computers or processors. In addition, the display unit may be interpreted as a comprehensive meaning including a display device such as a display and elements for connecting it to a computer, and the measuring unit is also interpreted as a comprehensive meaning including a measurement tool and elements for connecting it with a computer. could be

이하에서는 도 4 및 도 5를 참조하여 전술한 상지 재활훈련을 위한 홈트레이닝 시스템을 이용한 홈트레이닝 방법의 실시예를 설명한다. 실시예에 따른 홈트레이닝 방법은 컴퓨터에 구비된 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 각 단계는 하나의 컴퓨터에 구비된 하나의 프로세서에 의해 구현되거나, 복수의 컴퓨터나 프로세서에 의해 독립적으로 구현될 수도 있다.Hereinafter, an embodiment of a home training method using the home training system for upper extremity rehabilitation training described above will be described with reference to FIGS. 4 and 5 . The home training method according to the embodiment may be performed by a processor provided in a computer. Each step may be implemented by one processor included in one computer, or may be implemented independently by a plurality of computers or processors.

도 4는 일 실시예에 따른 상지 재활훈련을 위한 홈트레이닝 방법의 단계를 나타낸 흐름도이다. 실시예에 따른 홈트레이닝 방법은 컴퓨터 장치에 구비된 처리장치, 컴퓨터와 연결된 디스플레이 등의 표시장치, 및 장치들을 작동시키는 컴퓨터 명령어로 구성된 프로그램의 상호작용에 의해 구현될 수 있다.4 is a flowchart illustrating steps of a home training method for upper extremity rehabilitation training according to an embodiment. The home training method according to the embodiment may be implemented by interaction of a program including a processing device provided in a computer device, a display device such as a display connected to the computer, and computer instructions for operating the devices.

도 4를 참조하면, 먼저 사용자에게 상지 동작에 의해 이동 가능한 물체를 이동시키는 훈련지시를 제공하는 단계가 수행된다(S401). 전술한 바와 같이, 물체는 상지(손, 팔, 어깨 부위 등)의 제어능력을 평가하기 위해서 사용자가 손에 쥐고 움직일 수 있는 임의의 사물일 수 있다. 훈련지시는 사용자에게 이러한 물체를 특정 위치까지 이동시키는 지시사항을 포함하며, 디스플레이나 스피커 등의 출력장치를 통해 이미지, 음성 메시지 등의 형태로 사용자에게 제공된다.Referring to FIG. 4 , first, a step of providing a training instruction for moving a movable object by an upper extremity motion to a user is performed ( S401 ). As described above, the object may be any object that the user can hold and move in order to evaluate the control ability of the upper limb (hand, arm, shoulder, etc.). The training instruction includes instructions for moving the object to a specific position to the user, and is provided to the user in the form of an image or a voice message through an output device such as a display or a speaker.

이어서, 훈련지시에 따라 물체가 이동하는데 소요되는 시간을 측정하는 단계가 수행된다(S402). 자동화된 홈트레이닝 시스템은 물체의 이동이 감지된 순간부터 지시에 따른 동작이 끝나는 순간(즉, 물체가 목표이동위치로 옮겨진 순간)까지의 시간차이를 계산함으로써 사용자가 물체를 이동시키는데 소요되는 시간을 측정한다. 전술한 바와 같이, 예컨대 LED 발광소자와 수광소자를 이용하거나, 물체에 표시된 패턴을 검출하는 방식을 통해 물체의 이동을 감지할 수 있다.Next, a step of measuring the time required for the object to move according to the training instruction is performed (S402). The automated home training system calculates the time difference from the moment when the movement of an object is sensed to the moment when the movement according to the instruction is finished (that is, the moment the object is moved to the target movement position), thereby reducing the time it takes for the user to move the object. measure As described above, for example, the movement of an object can be detected by using an LED light emitting element and a light receiving element or by detecting a pattern displayed on the object.

이어서, 측정된 시간에 기초하여 사용자의 훈련결과정보를 생성하는 단계가 수행된다(S403). 일 실시예에 따르면, 훈련결과정보는 데이터베이스(저장장치에 저장됨)에 기초하여 생성된 사용자의 상지제어능력 또는 사용자의 취약점과 관련된 피드백정보를 포함할 수 있다. 사용자(환자)와 대조군의 상지(손, 팔, 어깨 등의 신체부위)를 이용한 동작 수행에 소요되는 시간을 비교함으로써 사용자의 상지제어능력이 정량적으로 평가된다. 생성된 훈련결과정보는 표시장치를 통해 사용자에게 제공되거나 유무선 네트워크를 통해 제3자(의료인, 보호자, 간병인 등)가 소지한 외부 단말기로 전송될 수 있다.Next, a step of generating the user's training result information based on the measured time is performed (S403). According to an embodiment, the training result information may include feedback information related to the user's upper extremity control ability or the user's weakness generated based on the database (stored in the storage device). By comparing the time required to perform motions using the upper extremities (body parts such as hands, arms, and shoulders) of the user (patient) and the control group, the user's upper extremity control ability is quantitatively evaluated. The generated training result information may be provided to a user through a display device or transmitted to an external terminal possessed by a third party (medical person, guardian, caregiver, etc.) through a wired/wireless network.

도 5는 보다 구체적인 실시예에 따른 홈트레이닝 방법의 각 단계를 나타낸 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating each step of a home training method according to a more specific embodiment.

도 5를 참조하면, 먼저 사용자에게 상지 동작에 의해 이동 가능한 물체를 제1 위치에서 제2 위치까지 이동시키는 훈련지시를 제공하는 단계가 수행된다(S501). 이어서, 사용자가 지시에 따라 물체를 움직이기 시작하면, 물체가 제1 위치로부터 벗어나는 제1 시점을 저장하고(S502), 물체가 제2 위치에 도달하면 해당 시점을 제2 시점으로 저장하는 단계가 수행된다(S503). 물체의 움직임을 감지하는 다양한 방법은 전술한 바와 같다. 예컨대 LED 발광소자와 수광소자를 이용하거나, 물체에 표시된 패턴을 검출하는 방식을 통해 물체의 이동을 감지할 수 있다.Referring to FIG. 5 , first, a step of providing a training instruction for moving a movable object from a first position to a second position by an upper limb motion to the user is performed ( S501 ). Then, when the user starts moving the object according to the instruction, the first time point at which the object deviates from the first position is stored (S502), and when the object reaches the second position, the corresponding time point is stored as the second time point. performed (S503). Various methods for detecting the motion of an object are as described above. For example, the movement of an object may be detected by using an LED light emitting element and a light receiving element or by detecting a pattern displayed on the object.

이어서, 제1 시점과 제2 시점 간의 차이에 기초하여 물체가 이동하는데 소요되는 시간(즉, 사용자가 훈련지시에 따른 동작을 완료하는데 소요되는 시간)을 측정하는 단계가 수행된다(S504). 이어서, 측정된 시간에 기초하여 사용자의 훈련결과정보를 생성하는 단계가 수행된다(S505). 훈련결과정보에 관한 실시예는 전술한 바와 유사하므로 중복되는 설명은 생략한다.Next, based on the difference between the first time point and the second time point, a step of measuring the time required for the object to move (ie, the time required for the user to complete the operation according to the training instruction) is performed ( S504 ). Next, a step of generating the user's training result information based on the measured time is performed (S505). Since the embodiment related to the training result information is similar to that described above, a redundant description will be omitted.

실시예에 따른 상지 재활훈련을 위한 홈트레이닝 방법은, 애플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. The home training method for upper extremity rehabilitation according to the embodiment may be implemented as an application or implemented in the form of program instructions that may be executed through various computer components and recorded in a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.

컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. Examples of the computer-readable recording medium include hard disks, magnetic media such as floppy disks and magnetic tapes, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, and magneto-optical media such as floppy disks. media), and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like.

이상에서 설명한 실시예들에 따르면, 사용자가 물체를 이동시키는데 소요되는 시간을 자동으로 측정하여 사용자의 상지제어능력을 평가하도록 구성되는 재활훈련용 시스템이 제공된다. 이에 따르면, 물체의 이동을 감지할 수 있는 센서를 이용하여 물체가 특정 위치로 이동한 시점을 자동으로 검출 및 저장하고, 이에 기초하여 사용자가 물체를 이동시키는 동작을 수행하는데 소요된 시간을 측정할 수 있다. 측정된 시간 정보와 미리 저장된 데이터베이스에 기초하여 사용자의 상지제어능력 및/또는 취약점에 관한 피드백정보를 생성 및 제공할 수 있다.According to the embodiments described above, there is provided a rehabilitation training system configured to automatically measure the time required for the user to move an object to evaluate the user's upper extremity control ability. According to this, it is possible to automatically detect and store the point in time when an object moves to a specific location using a sensor that can detect the movement of the object, and measure the time it takes for a user to perform an operation to move the object based on this. can Based on the measured time information and a pre-stored database, it is possible to generate and provide feedback information on the user's upper extremity control ability and/or weakness.

또한 일 실시예에 따르면, 디지털화된 시스템을 이용하여 자동으로 사용자의 제어능력을 평가하므로 조작과 사용이 간편하고, 속도센서 및 동작추적센서와 같은 부가적인 구성요소를 구비하여 제어능력 평가의 정확도를 향상시킬 수 있다. 나아가, 생성된 평가정보 및 피드백정보는 사용자에게 실시간으로 제공되거나 서버를 통해 보호자, 의료인, 연구원 등 제3자에게 제공될 수 있다. 이와 같이 사용자의 재활훈련 진행과정을 실시간으로 모니터링하여 지능적으로 취약점을 파악하고 적응훈련법을 제시할 수 있다.In addition, according to an embodiment, since the user's control ability is automatically evaluated using a digitized system, operation and use are easy, and additional components such as a speed sensor and a motion tracking sensor are provided to increase the accuracy of control ability evaluation. can be improved Furthermore, the generated evaluation information and feedback information may be provided to a user in real time or may be provided to a third party such as a guardian, a medical person, or a researcher through a server. In this way, it is possible to intelligently identify vulnerabilities and suggest adaptive training methods by monitoring the user's rehabilitation training progress in real time.

이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to the embodiments, those skilled in the art can variously modify and change the present invention within the scope without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below You will understand.

Claims (11)

사용자의 상지 동작에 의해 이동 가능한 물체;
사용자에게 상기 물체를 이동시키는 훈련지시를 제공하는 표시부;
상기 훈련지시에 따라 상기 물체가 이동하는데 소요되는 시간을 측정하는 측정부; 및
상기 측정된 시간에 기초하여 사용자의 훈련결과정보를 생성하는 처리부를 포함하는, 상지 재활훈련을 위한 홈트레이닝 시스템.
an object movable by the user's upper extremity motion;
a display unit providing a training instruction for moving the object to a user;
a measurement unit for measuring the time required for the object to move according to the training instruction; and
A home training system for upper extremity rehabilitation, comprising a processing unit for generating training result information of a user based on the measured time.
제1항에 있어서,
상기 훈련지시는, 상기 물체를 제1 위치에서 제2 위치까지 이동시킨 후 다시 제1 위치까지 이동시키는 지시로서,
상기 측정부는, 제1 위치에 고정되는 발광소자; 및 상기 발광소자로부터 방출되는 빛을 검출하기 위한 수광소자를 포함하며,
상기 물체는, 상기 제1 위치에서는 상기 발광소자와 상기 수광소자 사이에 놓여 상기 발광소자로부터 방출되는 빛이 상기 수광소자에 도달하지 않도록 차단하고, 상기 제1 위치 이외의 위치에서는 상기 발광소자로부터 방출되는 빛을 차단하지 않는 것을 특징으로 하는, 상지 재활훈련을 위한 홈트레이닝 시스템.
According to claim 1,
The training instruction is an instruction to move the object from the first position to the second position and then to the first position again,
The measuring unit may include: a light emitting device fixed to a first position; and a light receiving element for detecting light emitted from the light emitting element,
The object is placed between the light emitting element and the light receiving element at the first position to block the light emitted from the light emitting element from reaching the light receiving element, and is emitted from the light emitting element at a position other than the first position A home training system for upper extremity rehabilitation, characterized in that it does not block the light.
제2항에 있어서,
상기 측정부는, 상기 물체가 상기 제1 위치로부터 벗어남에 따라 상기 수광소자가 상기 발광소자로부터 방출된 빛을 검출하기 시작하는 제1 시점과, 상기 물체가 상기 제1 위치로 돌아옴에 따라 상기 수광소자가 상기 발광소자로부터 방출된 빛을 검출하지 못하게 되는 제2 시점 간의 차이에 기초하여 상기 물체가 이동하는데 소요되는 시간을 계산하는 것을 특징으로 하는, 상지 재활훈련을 위한 홈트레이닝 시스템.
3. The method of claim 2,
The measuring unit includes: a first time point at which the light receiving element starts to detect the light emitted from the light emitting element as the object deviates from the first position; and when the object returns to the first position, the light receiving element A home training system for upper extremity rehabilitation, characterized in that it calculates the time it takes for the object to move based on the difference between the second time points when the light emitted from the light emitting device is not detected.
제1항에 있어서,
상기 훈련지시는, 상기 물체를 제1 위치에서 제2 위치까지 이동시키는 지시로서,
상기 물체는, 검출소자에 의해 검출 가능한 패턴을 포함하고,
상기 측정부는, 상기 제1 위치에서 상기 패턴을 검출하는 제1 패턴검출소자 및 상기 제2 위치에서 상기 패턴을 검출하는 제2 패턴검출소자를 포함하며,
상기 측정부는, 상기 물체가 상기 제1 위치로부터 벗어남에 따라 상기 제1 패턴검출소자에 의해 상기 패턴이 검출되지 않는 제1 시점과, 상기 물체가 상기 제2 위치에 도착함에 따라 상기 제2 패턴검출소자에 의해 상기 패턴이 검출되기 시작하는 제2 시점 간의 차이에 기초하여 상기 물체가 이동하는데 소요되는 시간을 계산하는 것을 특징으로 하는, 상지 재활훈련을 위한 홈트레이닝 시스템.
According to claim 1,
The training instruction is an instruction to move the object from a first position to a second position,
The object includes a pattern detectable by a detection element,
The measuring unit includes a first pattern detecting element detecting the pattern at the first position and a second pattern detecting element detecting the pattern at the second position,
The measuring unit may include: a first time point at which the pattern is not detected by the first pattern detecting element as the object deviates from the first position; and detecting the second pattern as the object arrives at the second position. A home training system for upper extremity rehabilitation, characterized in that the time required for the object to move is calculated based on the difference between the second time points at which the pattern starts to be detected by the device.
제1항에 있어서,
데이터베이스가 저장된 저장부를 더 포함하고,
상기 훈련결과정보는, 상기 데이터베이스에 기초하여 생성된 사용자의 상지제어능력 또는 사용자의 취약점과 관련된 피드백정보를 포함하는 것을 특징으로 하는, 상지 재활훈련을 위한 홈트레이닝 시스템.
According to claim 1,
Further comprising a storage unit in which the database is stored,
The training result information, a home training system for upper extremity rehabilitation training, characterized in that it includes feedback information related to the user's upper extremity control ability or the user's weakness generated based on the database.
제5항에 있어서,
상기 훈련결과정보는 상기 표시부를 통해 사용자에게 제공되거나, 유선 또는 무선 통신을 통해 외부 단말기에 제공되는 것을 특징으로 하는, 상지 재활훈련을 위한 홈트레이닝 시스템.
6. The method of claim 5,
The training result information is provided to the user through the display unit, or is provided to an external terminal through wired or wireless communication, a home training system for upper extremity rehabilitation training.
제1항에 있어서,
사용자의 상지에 부착되며, 상기 훈련지시에 따른 상지 동작의 속도를 측정하기 위한 속도센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 상지 재활훈련을 위한 홈트레이닝 시스템.
According to claim 1,
Attached to the user's upper limb, the home training system for upper limb rehabilitation, characterized in that it further comprises a speed sensor for measuring the speed of the upper limb motion according to the training instruction.
제1항에 있어서,
사용자의 상지에 부착되며, 상기 훈련지시에 따른 상지 동작의 정확도를 측정하기 위한 동작추적센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 상지 재활훈련을 위한 홈트레이닝 시스템.
According to claim 1,
The home training system for upper extremity rehabilitation, which is attached to the user's upper extremity and further comprises a motion tracking sensor for measuring the accuracy of upper extremity motion according to the training instruction.
사용자에게 상지 동작에 의해 이동 가능한 물체를 이동시키는 훈련지시를 제공하는 단계;
상기 훈련지시에 따라 상기 물체가 이동하는데 소요되는 시간을 측정하는 단계; 및
상기 측정된 시간에 기초하여 사용자의 훈련결과정보를 생성하는 단계를 포함하는, 상지 재활훈련을 위한 홈트레이닝 방법.
providing a training instruction for moving a movable object by an upper extremity motion to a user;
measuring a time required for the object to move according to the training instruction; and
A home training method for upper extremity rehabilitation, comprising the step of generating training result information of a user based on the measured time.
제9항에 있어서,
상기 훈련지시는, 상기 물체를 제1 위치에서 제2 위치까지 이동시키는 지시로서,
상기 물체가 이동하는데 소요되는 시간을 측정하는 단계는,
상기 물체가 상기 제1 위치로부터 벗어나는 제1 시점을 저장하는 단계;
상기 물체가 상기 제2 위치에 도착하는 제2 시점을 저장하는 단계; 및
상기 제1 시점과 상기 제2 시점 간의 차이에 기초하여 상기 물체가 이동하는데 소요되는 시간을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 상지 재활훈련을 위한 홈트레이닝 방법.
10. The method of claim 9,
The training instruction is an instruction to move the object from a first position to a second position,
Measuring the time it takes for the object to move includes:
storing a first time point at which the object deviates from the first position;
storing a second time point at which the object arrives at the second location; and
Based on the difference between the first time point and the second time point, the home training method for upper extremity rehabilitation, characterized in that it comprises the step of measuring the time it takes for the object to move.
제9항 또는 제10항에 따른 상지 재활훈련을 위한 홈트레이닝 방법을 수행하기 위한, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.A computer program stored in a computer-readable recording medium for performing the home training method for upper extremity rehabilitation according to claim 9 or 10.
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