KR20210119071A - 가상현실 기반 인지게임 점수에 따른 인지장애 분석을 이용한 맞춤형 인지개선 훈련 시스템 및 방법 - Google Patents

가상현실 기반 인지게임 점수에 따른 인지장애 분석을 이용한 맞춤형 인지개선 훈련 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 개시의 실시예에 따른 가상현실 기반 인지게임 점수에 따른 인지장애 분석을 이용한 맞춤형 인지개선 훈련 시스템는,
사용자가 가상현실 컨텐츠를 체험할 수 있는 가상현실 체험부(100); 상기 가상현실 체험부(100)에서 획득되는 사용자의 데이터를 수집하여 인지장애 분석을 위한 평가 데이터를 생성하는 데이터 처리부(200); 상기 데이터 처리부(200)에서 생성된 평가 데이터를 이용하여 사용자의 인지장애 정도를 분석하는 인지장애 분석부(300); 및 상기 인지장애 분석부(300)와 연동되어 사용자의 인지장애 개선을 위한 맞춤형 훈련 프로그램을 상기 가상현실 체험부(100)에 적용하는 맞춤형 훈련 프로그램 적용부(400); 를 포함하되,
상기 인지장애 분석부(300)는 상기 데이터 처리부(200)에서 생성된 평가 데이터를 인지장애 분석을 위한 데이터로 변환하는 데이터 변환모듈(310)과 상기 데이터 변환모듈(310)에 의해 변환된 데이터를 기반으로 사용자의 인지장애 정도를 분석하는 데이터 분석모듈(320)을 포함하는 것을 특징으로 하는 가상현실 기반 인지게임 점수에 따른 인지장애 분석을 이용한 맞춤형 인지개선 훈련 시스템.

Description

가상현실 기반 인지게임 점수에 따른 인지장애 분석을 이용한 맞춤형 인지개선 훈련 시스템 및 방법 {User Customized Training System And Method For Improving Cognitive Using Cognitive Impairment Analysis By Virtual Reality Based Cognitive Game Score}
본 명세서에 개시된 내용은 인지개선 훈련 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가상현실 기반 인지게임 점수에 따른 인지장애를 분석하여 사용자에게 맞춤형 인지개선 훈련 프로그램을 적용하는 인지개선 훈련 시스템 및 방법에 관한 것이다.
경도 인지장애란 기억력 및 인지 기능이 연령, 교육 수준에 비해 유의하게 저하된 상태이나 생활에 지장을 초래하지는 않는 치매 전 임상 단계를 의미한다. 기억력 저하가 가장 주된 문제로 나타나나, 주요 신경 인지 장애와는 달리 일상적인 생활이 비교적 정상적으로 가능한 단계이다. 경도 인지장애를 진단하기 위해서는 먼저 환자가 경도 인지장애 증후군에 해당하는지를 확인해야 한다. 즉, 환자 자신이나 가족이 인지기능장애를 호소하고, 신경심리학적 평가를 통해 인지기능장애가 증명되어야 한다. 또한, 전반적인 일상생활 수행 능력에는 뚜렷한 장애가 없으며, 치매의 진단기준을 만족하지 않아야 한다. 이후 경도 인지장애의 하부유형 중 어느 것에 해당하는지를 밝히고, 원인 질환을 규명할 수 있다면 검사를 통해 이를 확진하는 것이 필요하다.
경도 인지장애를 예방하기 위해서는 고혈압, 당뇨 등에 대한 적절한 관리가 필요하며 규칙적인 운동으로 건강을 유지하는 것이 필요하다. 노인에게서 발생하는 가벼운 건망증이라 하더라도 규칙적으로 신경과 의원을 방문하여 진료를 받으면서 치매를 조기에 진단하려는 노력이 필요하다.
이에 한국등록특허 제10-1317040호(이하 '선행문헌'이라 칭함)는 정상인, 경도인지장애 환자 및 알츠하이머 환자의 디폴트 모드 네트워크를 분석함으로써 치매가 진행되면서 나타나는 디폴트 모드 네트워크의 변화 패턴을 구분하는 방법 및 시스템에 관한 것이다. 선행문헌의 경우 치매의 진행에 따른 디폴트 모드 네트워크의 기능적 연결성의 변화 패턴을 정확하게 구분할 수 있기 때문에 치매가 진행 중인 환자를 진단할 수 있다. 하지만, 선행문헌은 자기공명영상(MRI)를 기반으로 경도인지장애를 분석하는 기술로써, 환자가 가상현실 기반 인지게임을 통해 쉽고 편하게 경도인지장애를 식별할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.
KR 101317040 B1 KR 1020180069947 A KR 101022886 B1
본 개시에 의한 가상현실 기반 인지게임 점수에 따른 인지장애 분석을 이용한 맞춤형 인지개선 훈련 시스템 및 방법은 상기한 바와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위해 창출된 것으로, 가상현실을 기반으로한 게임을 통해 간편하고 신속하게 인지장애를 조기에 진단하고 사용자의 인지장애 개선을 위한 맞춤형 프로그램을 제공하는 인지개선 훈련 시스템 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 개시에 의한 가상현실 기반 인지게임 점수에 따른 인지장애 분석을 이용한 맞춤형 인지개선 훈련 시스템은,
사용자가 가상현실 컨텐츠를 체험할 수 있는 가상현실 체험부(100); 상기 가상현실 체험부(100)에서 획득되는 사용자의 데이터를 수집하여 인지장애 분석을 위한 평가 데이터를 생성하는 데이터 처리부(200); 상기 데이터 처리부(200)에서 생성된 평가 데이터를 이용하여 사용자의 인지장애 정도를 분석하는 인지장애 분석부(300); 및 상기 인지장애 분석부(300)와 연동되어 사용자의 인지장애 개선을 위한 맞춤형 훈련 프로그램을 상기 가상현실 체험부(100)에 적용하는 맞춤형 훈련 프로그램 적용부(400); 를 포함하되,
상기 인지장애 분석부(300)는 상기 데이터 처리부(200)에서 생성된 평가 데이터를 인지장애 분석을 위한 데이터로 변환하는 데이터 변환모듈(310)과 상기 데이터 변환모듈(310)에 의해 변환된 데이터를 기반으로 사용자의 인지장애 정도를 분석하는 데이터 분석모듈(320)을 포함하는 것을 특징으로 하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 가상현실 체험부(100)는 통합적 인지 요소에 관한 게임기반의 가상현실 컨텐츠를 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 통합적 인지 요소는 주의집중력, 기억력, 집행기능, 운동조절능력, 언어 및 시공간 기능 중 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 데이터 처리부(200)는 상기 가상현실 체험부(100)에서 획득되는 데이터를 수집하는 데이터 수집모듈(210)과 상기 데이터 수집모듈(210)에서 수집된 데이터를 기반으로 인지 요소 도메인별로 수치화된 평가 데이터를 생성하는 데이터 생성모듈(220)을 포함하는 것을 특징으로 하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 데이터 처리부(200)는 사용자의 인적정보에 기반하여 상기 평가 데이터를 보정하는 보정모듈(230)을 더 포함하는 것을 특징으로 하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 데이터 변환모듈(310)은 인지장애를 가진 다수 사용자의 인지장애 검사 및 가상현실 컨텐츠 체험에 관한 빅데이터가 구비되되,
상기 인지장애 검사는 K-MMSE(Korean-Mini Mental Status Examination), K-MOCA(Korean-Montreal Cognitive Assessment), DST(Digit Span Test), DSST(Digit Symbol Substitution Test) 중 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하여 구성될 수 있다.
또한, 사용자의 활동에 따른 뇌파를 감지하여 분석하는 뇌파분석부(500)와 상기 뇌파분석부(500)와 연동되어 인지개선 훈련 효과를 모니터링할 수 있는 모니터링부(600)를 더 포함하는 것을 특징으로 하여 구성될 수 있다.
본 개시에 의한 가상현실 기반 인지게임 점수에 따른 인지장애 분석을 이용한 맞춤형 인지개선 훈련 방법은,
가상현실 체험부에서 사용자가 가상현실 컨텐츠를 체험하는 단계(S100); 데이터 처리부에서 상기 가상현실 체험부에서 획득되는 사용자의 데이터를 수집하여 인지장애 분석을 위한 평가 데이터를 생성하는 단계(S200); 인지장애 분석부에서 상기 생성된 평가 데이터를 이용하여 사용자의 인지장애 정도를 분석하는 단계(S300); 및 상기 인지장애 분석부와 연동되어 맞춤형 훈련 프로그램 적용부에서 사용자의 인지장애 개선을 위한 맞춤형 훈련 프로그램을 상기 가상현실 체험부에 적용하는 단계(S400); 를 포함하는 것을 특징으로 하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 S200 단계는,
데이터 수집모듈(210)에서 상기 가상현실 체험부(100)에서 획득되는 데이터를 수집하는 단계(S210); 데이터 생성모듈(220)에서 상기 데이터 수집모듈(210)에서 수집된 데이터를 기반으로 인지 요소 도메인별로 수치화된 평가 데이터를 생성하는 단계(S220); 및 보정모듈(230)에서 상기 생성된 평가 데이터를 사용자의 인적정보에 기반하여 보정하는 단계(S230); 를 포함하는 것을 특징으로 하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 S300 단계는,
데이터 변환모듈(310)에서 상기 데이터 처리부(200)에서 생성된 평가 데이터를 인지장애 분석을 위한 데이터로 변환하는 단계(S310); 및 데이터 분석모듈(320)에서 상기 데이터 변환모듈(310)에 의해 변환된 데이터를 기반으로 사용자의 인지장애 정도를 분석하는 단계(S320); 를 포함하는 것을 특징으로 하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 S400 단계 이후에,
뇌파분석부(500)에서 사용자의 활동에 따른 뇌파를 감지하여 분석하는 단계(S500); 및 상기 뇌파분석부(500)와 연동되어 모니터링부(600)에서 인지개선 훈련 효과가 모니터링되는 단계(S600); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하여 구성될 수 있다.
이에 따라, 본 개시에 따른 가상현실 기반 인지게임 점수에 따른 인지장애 분석을 이용한 맞춤형 인지개선 훈련 시스템 및 방법은, 가상현실 프로그램을 활용하여 사용자가 원하는 시간과 장소에서 훈련을 할 수 있다는 이점이 있으며, 게임기반 컨텐츠를 이용하여 재미와 흥미를 유발하여 훈련 몰입도를 향상시켜 훈련 효과를 높일 수 있다는 이점이 있다.
또한, 가상현실 내에서 발생 된 이벤트와 입력된 동작정보의 매칭을 통해 사용자의 반응정보를 점수화하고, 반응정보의 점수에 따라 사용자의 인지장애 정도를 분석함으로써, 인지장애를 조기에 진단할 수 있다는 이점과 사용자의 인지개선 훈련에 따른 뇌파를 감지하고 분석함으로써 인지개선 효과를 뇌파와 연동하여 모니터링할 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 본 개시에 따른 가상현실 기반 인지게임 점수에 따른 인지장애 분석을 이용한 맞춤형 인지개선 훈련 시스템을 개략적으로 나타낸 개념도,
도 2는 본 개시에 따른 가상현실 체험부와 데이터 처리부의 구성을 간략히 나타낸 블록구성도,
도 3은 본 개시에 따른 인지장애 분석부와 맞춤형 프로그램 적용부의 구성을 간략히 나타낸 블록구성도,
도 4는 본 개시에 따른 가상현실 기반 인지게임 컨텐츠의 일 실시예를 나타내는 도면,
도 5는 본 개시에 따른 맞춤형 훈련 프로그램의 일 실시예를 나타내는 도면,
도 6은 본 개시에 따른 인지개선 훈련의 모니터링 화면의 일 실시예를 나타내는 도면,
도 7은 본 개시에 따른 본 개시에 따른 가상현실 기반 인지게임 점수에 따른 인지장애 분석을 이용한 맞춤형 인지개선 훈련 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 8은 도 7의 S200 단계를 설명하기 위한 흐름도,
도 9는 도 7의 S300 단계를 설명하기 위한 흐름도이다.
이하에서는, 본 발명의 기술적 사상을 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이며, 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 본 개시에 따른 가상현실 기반 인지게임 점수에 따른 인지장애 분석을 이용한 맞춤형 인지개선 훈련 시스템을 개략적으로 나타낸 개념도, 도 2는 본 개시에 따른 가상현실 체험부와 데이터 처리부의 구성을 간략히 나타낸 블록구성도, 도 3은 본 개시에 따른 인지장애 분석부와 맞춤형 프로그램 적용부의 구성을 간략히 나타낸 블록구성도, 도 4는 본 개시에 따른 가상현실 기반 인지게임 컨텐츠의 일 실시예를 나타내는 도면, 도 5는 본 개시에 따른 맞춤형 훈련 프로그램의 일 실시예를 나타내는 도면, 도 6은 본 개시에 따른 인지개선 훈련의 모니터링 화면의 일 실시예를 나타내는 도면, 도 7은 본 개시에 따른 본 개시에 따른 가상현실 기반 인지게임 점수에 따른 인지장애 분석을 이용한 맞춤형 인지개선 훈련 방법을 설명하기 위한 흐름도, 도 8은 도 7의 S200 단계를 설명하기 위한 흐름도, 도 9는 도 7의 S300 단계를 설명하기 위한 흐름도이다.
<본 개시에 따른 가상현실 기반 인지게임 점수에 따른 인지장애 분석을 이용한 맞춤형 인지개선 훈련 시스템>
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 개시에 따른 가상현실 기반 인지게임 점수에 따른 인지장애 분석을 이용한 맞춤형 인지개선 훈련 시스템은 가상현실 체험부(100), 데이터 처리부(200), 인지장애 분석부(300) 및 맞춤형 훈련 프로그램 적용부(400)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 가상현실 체험부(100)는 사용자가 가상현실 컨텐츠를 체험할 수 있는 것으로, 도 2의 (a)에 도시된 것과 같이 컨텐츠모듈(110), 구동모듈(120), 디스플레이모듈(130), 컨트롤러모듈(140) 및 데이터를 주고받을 수 있는 통신모듈(150)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 컨텐츠모듈(110)은 통합적 인지 요소에 관한 게임기반의 가상현실 컨텐츠를 적어도 하나 이상 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 통합적 인지 요소는 주의집중력, 기억력, 집행기능, 운동조절능력, 언어 및 시공간 기능 중 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하여 구성될 수 있다.
예를 들면, 주의집중력과 연관된 컨텐츠는 화면상에 1 부터 25까지의 숫자가 무작위적으로 배열되면, 사용자는 숫자 순서대로 컨트롤러모듈(110)을 이용하여 맞히면, 숫자 순서의 정확성과 맞히는 속도에 따라 점수 포인트를 얻는 형식으로 구성될 수 있다.
또한, 기억력과 연관된 컨텐츠는 먼저 사용자에게 햄버거 안에 들어가는 재료에 대해 알려주고, 이와 동일한 재료를 순서에 따라 선택함에 따라 점수 포인트를 얻는 형식으로 구성될 수 있다.
또한, 집행기능과 연관된 컨텐츠는 특정한 상황(예를 들면, 8월에 비가 오는 상황)에 맞는 준비물(우산, 우비 등)을 선택하고 순서에 맞게 옷(반팔, 반바지 등)을 입는 것에 따라 점수 포인트를 얻는 형식으로 구성될 수 있다.
또한, 도 4를 참조하면, 집행기능과 연관된 컨텐츠는 화면상의 다양한 물품속에서 사용자에게 주어진 미션에 맞춰 요구되는 물품과 수량을 선택함에 따라 점수 포인트를 얻는 형식으로 구성될 수 있다.
또한, 도 4를 참조하면, 집행기능과 연관된 컨텐츠는 화면상의 ATM기기에 대해 사용자에게 주어진 미션에 맞춰 정확한 액수의 돈을 입금하거나 출금하는 것에 따라 포인트를 얻는 형식으로 구성될 수 있다.
또한, 운동조절능력과 연관된 컨텐츠는 소정의 위치에 매달려 있는 박에 대해 사용자는 땅에 있는 오재미를 주어서 박에 맞히면, 맞힌 횟수 및 박이 터지는 시간에 따라 점수 포인트를 얻는 형식으로 구성될 수 있다.
또한, 언어 및 시공간 기능과 연관된 컨텐츠는 구획화된 공간 내에서 사용자에게 제공되는 청각적 정보(예를 들면, 오른쪽으로 두칸 이동후에 위로 세칸 가세요 등)에 맞춰 길을 찾도록 유도하여 소요되는 시간에 따라 점수 포인트를 얻는 형식으로 구성될 수 있다.
상기 구동모듈(120)은 상기 컨텐츠모듈(110)의 컨텐츠가 구동되도록 구성될 수 있으며, 이러한 구동모듈(120)로 데스크탑 PC, 노트북 PC 또는 스마트폰을 사용함이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니며, 후술될 디스플레이모듈(130)과 일체하여 구성될 수도 있다.
상기 디스플레이모듈(130)은 상기 구동모듈(120)로부터 데이터를 전송받아 가상현실 기반 컨텐츠를 시각적으로 구현하도록 구성될 수 있다.
이러한 디스플레이모듈(130)은 사용자의 머리에 장작되는 HMD(Head Mounted Display)로 구성되는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니며 영상정보를 디스플레이하는 다양한 방식으로 구성될 수 있음은 물론이다.
상기 컨트롤러모듈(140)은 사용자의 움직임을 감지하여 상기 가상현실 기반 컨텐츠가 조작되도록 구성될 수 있다.
이러한 컨트롤러모듈(140)의 일 예로 사용자의 손에 착용되어 사용자의 손 움직임에 따라 가상현실 기반 컨텐츠가 조작되는 장갑형 컨트롤러(미도시)를 설명해 본다.
상기 장갑형 컨트롤러는 구체적으로 손동작감지유닛, 터치감지유닛, 트래킹감지유닛 및 데이터를 주고받을 수 있는 통신유닛을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 손동작감지유닛은 소정의 위치에 적어도 하나 이상 설치되어 사용자의 손동작을 감지하고 인식하도록 구성될 수 있으며, 이러한 손동작감지유닛에 의해 인식된 사용자의 동작은 가상현실 기반 컨텐츠에 반영되게 된다.
상기 터치감지유닛은 소정의 위치에 적어도 하나 이상 설치되어 터치를 인식할 수 있도록 구성될 수 있으며, 상기 트래킹감지유닛은 3차원 이동 궤적을 감지하여 가상현실 기반 컨텐츠에 반영하도록 구성될 수 있다.
이러한 트래킹감지유닛은 IMU센서를 포함할 수 있고, 상기 IMU센서를 통해 방향 및 회전 데이터가 함께 연동되도록 구성될 수 있다. 구체적으로 IMU센서는 자이로스코프와 가속도계로 구성된 6축센서로 구성될 수 있을 뿐만 아니라 자이로스코프와 가속도계 및 지자기센서로 구성될 9축센서로 구성될 수 있다.
상기 컨트롤러모듈(140)의 또다른 예로 사용자의 발에 착용되어 사용자의 발 움직임에 따라 가상현실 기반 컨텐츠가 조작되는 신발형 컨트롤러(미도시)를 설명해 본다.
상기 신발형 컨트롤러는 구체적으로 발위치감지유닛, 바닥압력감지유닛 및 데이터를 주고받을 수 있는 통신유닛을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 발위치감지유닛은 소정의 위치에 적어도 하나 이상 설치되어 사용자의 발 위치를 감지하도록 구성될 수 있으며, 상기 바닥압력감지유닛은 소정의 위치에 적어도 하나 이상 설치되어 지면에 발이 맞닿는 것을 인식할 수 있도록 구성될 수 있다.
한편, 상기 컨트롤러모듈(140)은 전술한 장갑형 컨트롤러, 신발형 컨트롤러에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 다양한 방식(의자형 컨트롤러 등)으로 구성될 수 있음은 물론이다.
상기 데이터 처리부(200)는 전술한 가상현실 체험부(100)에서 획득되는 사용자의 데이터를 수집하여 인지장애 분석을 위한 평가 데이터를 생성하기 위한 것으로, 도 2의 (b)에 도시된 것과 같이 데이터 수집모듈(210), 데이터 생성모듈(220) 및 데이터를 주고받을 수 있는 통신모듈(240)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 데이터 수집모듈(210)은 상기 가상현실 체험부(100)에서 획득되는 데이터를 전송받아 저장되도록 구성될 수 있다,
상기 데이터 생성모듈(220)은 상기 데이터 수집모듈(210)에 저장된 데이터를 기반으로 인지 요소 도메인별로 수치화된 평가 데이터를 생성하도록 구성될 수 있다. 이러한 인지 요소는 상기 컨텐츠모듈(110)에서 전술한 바와 같이 주의집중력, 기억력, 집행기능, 운동조절능력, 언어 및 시공간 기능 중 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
한편, 상기 데이터 처리부(200)는 보정모듈(230)을 더 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 보정모듈(230)은 사용자의 인적정보에 기반하여 상기 데이터 생성모듈(220)에서 생성된 평가 데이터를 보정하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 성별에 따라 가감 포인트를 설정하고, 연령을 소정의 구간으로 나누어 가감 포인트를 설정하여 사용자의 성별과 연령이 속하는 연령구간에 따라 보정되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 보정모듈(230)은 사용자의 인적정보와 동일한 사람의 평균 데이터를 기준으로 소정의 구간으로 나누어 가감포인트를 설정하여 사용자의 데이터가 속하는 구간에 따라 보정되도록 구성될 수 있다.
상기 인지장애 분석부(300)는 상기 데이터 처리부(200)에서 생성된 평가 데이터를 이용하여 사용자의 인지장애 정도를 분석하기 위한 것으로, 도 3의 (a)에 도시된 것과 같이 데이터 변환모듈(310), 데이터 분석모듈(320) 및 데이터를 주고받을 수 있는 통신모듈(330)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 데이터 변환모듈(310)은 상기 데이터 처리부(200)에서 생성된 평가 데이터를 전송받아 인지장애 분석을 위한 데이터로 변환하도록 구성될 수 있다.
이러한 데이터 변환모듈(310)은 인지장애를 가진 다수 사용자의 인지장애 검사 및 가상현실 컨텐츠 체험에 관한 빅데이터가 구비될 수 있으며, 이러한 인지장애 검사는 K-MMSE(Korean-Mini Mental Status Examination), K-MOCA(Korean-Montreal Cognitive Assessment), Digit Span Test, DSST(Digit Symbol Substitution Test) 중 적어도 하나 이상 포함하여 구성될 수 있다.
상기 데이터 분석모듈(320)은 상기 데이터 변환모듈(310)에 의해 변환된 데이터를 기반으로 사용자의 인지장애 정도를 분석하도록 구성될 수 있다.
예를 들면, K-MMSE 데이터로 변환된 경우는 30점 총점을 기준으로 24점 이상인 경우에는 정상, 20점 이상 24점 미만인 경우에는 경도의 인지장애, 20점 미만의 경우에는 중등도의 인지장애로 분석되도록 구성될 수 있다.
또한, K-MOCA 데이터로 변환된 경우는 23점을 기준으로 23점 이상인 경우에는 정상, 23점 미만인 경우에는 인지장애로 분석되도록 구성될 수 있다.
또한, DST 데이터로 변환된 경우는 DF(Digit Forward)-DB(Digit Backward)의 점수가 3점 이하이면 정상, 4점 이상이면 인지장애로 분석되도록 구성될 수 있다.
또한, DSST 데이터로 변환된 경우는 경도 인지장애를 가진 사용자의 평균 점수데이터를 컷오프 기준으로 하여 이보다 점수가 낮은 경우에 인지장애로 분석되도록 구성될 수 있다.
이러한 데이터 분석모듈(320)은 인공신경망유닛(미도시)을 포함하여 구성될 수 있는데, 상기 인공신경망유닛은 사전에 인지장애 검사를 위한 변환 데이터에 대한 인지장애 분석 정보와 변환 데이터의 특징이 추출된 특징맵을 학습 및 분석하여 사용자의 변환 데이터에 대한 인지장애 정도를 출력하는 것으로, 오토인코더와 딥러닝모델부를 포함한다.
상기 오토인코더는 상기 데이터 변환모듈(310)에서 변환된 다수의 변환 데이터로부터 특징을 추출한 특징맵을 생성하고, 상기 딥러닝모델부는 상기 특징맵과 인지장애 진단 정보로 사전에 훈련이 이루어져서 상기 특징맵을 이용하여 사용자의 인지장애 정도를 출력하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 오토인코더는 입력레이어와 히든레이어 및 출력레이어를 포함하되, 상기 히든레이어는 3층 미만으로 이루어지며, 상기 입력레이어와 출력레이어 간에 평균제곱근편차가 최소화 되도록 연산 및 제어되도록 구성될 수 있다.
한편, 상기 인지장애 분석부(300)는 전술한 내용에 한정되는 것은 아니며, 상기 통신모듈(330)을 통해 상기 데이터 변환모듈(310)에서 변환된 데이터를 별도의 유관기관으로 전송하고, 상기 유관기관으로부터 피드백을 받아 사용자의 인지장애 정도를 분석하는 방식으로도 구성될 수 있음은 물론이다.
상기 맞춤형 프로그램 적용부(400)는 상기 인지장애 분석부(300)와 연동되어 사용자의 인지장애 개선을 위한 맞춤형 훈련 프로그램을 상기 가상현실 체험부(100)에 적용하기 위한 것으로, 도 3의 (b)에 도시된 것과 같이 훈련 프로그램모듈(410), 프로그램선별모듈(420), 프로그램적용모듈(430) 및 데이터를 주고받을 수 있는 통신모듈(440)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 훈련 프로그램모듈(410)은 사용자의 인지장애 개선을 위한 프로그램이 적어도 하나 이상 구비될 수 있다.
이러한 훈련 프로그램모듈(410)은 뇌 표면과 신체를 자극시켜 뇌 감각을 깨우는 뇌 깨우기 운동 프로그램과 뇌 깨우기 운동으로 깨워진 뇌를 채우기 위해 가상현실 뇌채움 프로그램과 피로해진 뇌와 눈을 위한 중간 휴식 프로그램 및 신체에 혈액순환을 촉진시켜 뇌 활성화를 위한 뇌 힐링 프로그램을 포함하여 구성될 수 있다.
이하 상기 뇌깨우기 운동 프로그램에 대해 구체적으로 설명해 본다.
상기 뇌깨우기 운동 프로그램은 가상현실 장치 없이 훈련하는 프로그램으로, 머리 두드리기 과정, 목 두드리기 과정, 어깨 두드리기 과정, 겨드랑이 두드리기 과정, 팔 두드리기 과정, 옆구리 두드리기 과정 및 배 두드리기 과정의 순서로 진행될 수 있다.
상기 머리 두드리기 과정은 의자에 바른 자세로 앉은 다음, 양손을 머리 위에 올려 놓고, 손가락으로 머리 앞, 옆. 위, 뒤를 가볍게 두드리는 과정으로 구성될 수 있다.
상기 목 두드리기 과정은 의자에 바른 자세로 ?蔓? 다음, 계란을 잡듯이 손을 동그랗게 만든 후, 목 뒤를 가볍게 두드리는 과정으로 구성될 수 있다.
상기 어깨 두드리기 과정은 계란을 잡듯이 손을 동그랗게 만든 다음, 반대쪽 어깨에 손을 올려 가볍게 두드린 후, 반대쪽도 실시하는 과정으로 구성될 수 있다.
상기 겨드랑이 두드리기 과정은 한쪽 팔을 위로 쭉 뻗은 다음, 가볍게 주먹을 지어 반대쪽 겨드랑이를 두드린 후, 반대쪽도 실시하는 과정으로 구성될 수 있다.
상기 팔 두드리기 과정은 한쪽 팔을 앞으로 쭉펴고 반대쪽 손을 어깨에 올린 다음, 어깨에서부터 손목까지 가볍게 팔을 두드리면 내려온 후, 반대쪽도 실시하는 과정으로 구성될 수 있다.
상기 옆구리 두드리기 과정은 허리를 곧게 펴고 바른 자세로 않은 다음, 가볍게 주먹을 쥐어 옆구리에 놓은 후, 위에서 아래, 아래에서 위 방향으로 가볍게 두드리는 과정으로 구성될 수 있다.
상기 배 두드리기 과정은 허리를 곧게 펴고 바른 자세로 앉은 다음, 양손을 포개어 시계 방향으로 천천히 두드린 후, 반대로도 실시하는 과정으로 구성될 수 있다.
이하 상기 뇌채움 프로그램에 대해 설명해 본다.
상기 뇌채움 프로그램은 가상현실 장치에 의한 훈련 프로그램으로, 사용자의 부족한 인지 요소를 개선할 수 있는 가상현실 기반 인지게임 컨텐츠를 반복하여 시행하는 과정으로 구성될 수 있다.
예를 들면, 도 5에 도시된 것과 같이 사용자의 기억력 및 집행기능을 개선하기 위해 화면상에 다양한 물품속에서 사용자에게 주어진 미션에 맞춰 요구되는 물품과 수량을 선택함에 따라 점수 포인트를 얻는 형식의 컨텐츠를 반복 수행하도록 구성될 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 것과 같이 인지기능 및 운동기능을 개선하기 위해 화면상에 다양한 물품속에서 사용자에게 주어진 미션에 맞춰 요구되는 물품과 수량을 선택함에 따라 점수 포인트를 얻는 형식의 컨텐츠를 수행한 다음, 잠시 휴식 후에, 화면상의 ATM기기를 사용자에게 주어진 미션에 맞춰 정확한 액수의 돈을 입금하거나 출금하는 것에 따라 포인트를 얻는 형식 컨텐츠를 더 수행하도록 구성될 수 있다.
이러한 가상현실 기반 인지게임 컨텐츠는 상기 가상현실 체험부(100)에서 이미 설명하였으므로 생략하도록 한다.
이하 상기 중간 휴식 프로그램에 대해 구체적으로 설명해 본다.
상기 중간 휴식 프로그램은 가상현실 장치 없이 훈련하는 프로그램으로, 뇌 마사지 과정, 눈 마사지 과정, 눈 지압 과정, 눈 부릅뜨기 과정의 순서로 진행될 수 있다.
상기 뇌 마사지 과정은 의자에 편안히 앉은 다음, 양손을 머리위에 올린 후, 머리 앞, 위, 옆, 뒷부분을 지압하듯이 5초간 가볍게 눌렀다 뗏다를 반복하는 과정으로 구성될 수 있다.
상기 눈 마사지 과정은 의자에 편안히 앉은 다음, 양 손바닥을 비벼 눈위에 올린 후, 눈을 감은 상태에서 눈동자를 좌, 우, 위, 아래, 시계방향, 반시계방향으로 돌려주는 과정으로 구성될 수 있다.
상기 눈 지압 과정은 의자에 편안히 앉은 다음, 2번째 3번째 손가락을 눈 위에 올린 후, 눈썹 위, 아래, 눈 밑부분을 안쪽에서 바깥쪽으로 나선을 그리듯 가볍게 눌러주는 과정으로 구성될 수 있다.
상기 눈 부릅뜨기 과정은 의자에 편안히 앉은 다음, 5초간 눈을 세게 감은 후, 5초간 눈을 부릅 뜨는 과정으로 구성될 수 있다.
이하 상기 뇌 힐링 프로그램에 대해 구체적으로 설명해 본다.
상기 뇌 힐링 프로그램은 가상현실 장치 없이 훈련하는 프로그램으로, 목 스트레칭 과정, 어깨 스트레칭 과정, 손목 스트레칭 과정, 손바닥 스트레칭 과정, 손가락 스트레칭 과정의 순서로 진행될 수 있다.
상기 목 스트레칭 과정은 한 쪽 손을 가볍게 반대 쪽 머리위에 올린 다음, 목을 한쪽으로 기울이며 손으로 머리를 눌러 목 옆 근육을 늘려준 후, 야쪽 5초간 시행하는 과정으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 목 스트레칭 과정은 양손을 모아 턱 밑에 받힌 다음, 턱을 들어 올리듯이 손을 밀면서 고개를 뒤로 젖혀준 후, 목 앞부분에 신전감이 느껴지면 멈추고 5초간 유지하는 과정으로 구성될 수 있다.
상기 어깨 스트레칭 과정은 의자에 바른 자세로 앉은 다음, 양손을 어깨위에 올린 후, 원을 그리듯이 안쪽에서 바깥쪽으로 돌리는 과정으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 어깨 스트레칭 과정은 양 팔을 펴 바른 자세로 앉은 다음, 양 어깨를 천천히 귀쪽으로 최대한 올린 후, 5초 정도 자세를 유지 했다가 어깨를 내리는 과정으로 구성될 수 있다.
상기 손목 스트레칭 과정은 바른 자세로 의자에 앉은 다음, 손목에 힘을 빼고 손가락을 편 후, 손목을 위 아래 방향으로 가볍게 털어주는 과정으로 구성될 수 있다.
상기 손바닥 스트레칭 과정은 허리를 곧게 펴고 바른 자세로 의자에 앉은 다음, 가슴을 활짝 펴고 두손을 쫙 편 후, 손바닥을 마주쳐 손뼉을 치는 과정으로 구성될 수 있다.
상기 손가락 스트레칭 과정은 하나 둘 셋 숫자 세듯이 손가락을 차례대로 접었다 편 다음, 손가락 끝 마디를 굽혔다 핀 후, 첫 번째 손가락부터 다섯 번째 손가락까지 반복하는 과정으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 손가락 스트레칭 과정은 양손의 두 번째와 첫 번째 손가락이 만나 네모를 만든 다음, 손바닥 손등이 보이게 서로 반대로 돌려 점점 위로 올라가는 과정으로 구성될 수 있다.
상기 프로그램선별모듈(420)은 상기 인지장애 분석부(300)의 분석 결과를 바탕으로 사용자의 부족한 인지 요소 부분을 개선하기 위한 맞춤형 프로그램을 선별하도록 구성될 수 있다.
상기 프로그램적용모듈(430)은 상기 프로그램선별모듈(420)에서 선별된 프로그램을 상기 가상현실 체험부(100)에 적용하도록 구성될 수 있다.
한편, 본 개시에 따른 가상현실 기반 인지게임 점수에 따른 인지장애 분석을 이용한 맞춤형 인지개선 훈련 시스템은 사용자의 활동에 따른 뇌파를 감지하여 분석하는 뇌파분석부(500)와 상기 뇌파분석부(500)와 연동되어 인지개선 훈련 효과를 모니터링할 수 있는 모니터링부(600)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
도 6에 도시된 것과 같이 상기 모니터링부(600)는 인지 요소 도메인별로 인지개선 효과가 모니터링되고, 연령별 평균 훈련 데이터와 비교하여 사용자의 훈련 데이터가 모니터링되며, 날짜별로 계속적인 훈련에 대한 훈련 효과가 모니터링되도록 구성될 수 있다.
이에 따라, 본 개시에 따른 가상현실 기반 인지게임 점수에 따른 인지장애 분석을 이용한 맞춤형 인지개선 훈련 시스템은, 가상현실 프로그램을 활용하여 사용자가 원하는 시간과 장소에서 훈련을 할 수 있다는 이점이 있으며, 게임기반 컨텐츠를 이용하여 재미와 흥미를 유발하여 훈련 몰입도를 향상시켜 훈련 효과를 높일 수 있다는 이점이 있다.
또한, 가상현실 내에서 발생 된 이벤트와 입력된 동작정보의 매칭을 통해 사용자의 반응정보를 점수화하고, 반응정보의 점수에 따라 사용자의 인지장애 정도를 분석함으로써, 인지장애를 조기에 진단할 수 있다는 이점과 사용자의 인지개선 훈련에 따른 뇌파를 감지하고 분석함으로써 인지개선 효과를 뇌파와 연동하여 모니터링할 수 있다는 이점이 있다.
<본 개시에 따른 가상현실 기반 인지게임 점수에 따른 인지장애 분석을 이용한 맞춤형 인지개선 훈련 방법>
도 7을 참조하면, 본 개시의 실시예에 따른 가상현실 기반 인지게임 점수에 따른 인지장애 분석을 이용한 맞춤형 인지개선 훈련 방법은,
가상현실 체험부(100)에서 사용자가 가상현실 컨텐츠를 체험하는 단계(S100);
데이터 처리부(200)에서 상기 가상현실 체험부에서 획득되는 사용자의 데이터를 수집하여 인지장애 분석을 위한 평가 데이터를 생성하는 단계(S200);
인지장애 분석부(300)에서 상기 생성된 평가 데이터를 이용하여 사용자의 인지장애 정도를 분석하는 단계(S300); 및
상기 인지장애 분석부(300)와 연동되어 맞춤형 훈련 프로그램 적용부(400)에서 사용자의 인지장애 개선을 위한 맞춤형 훈련 프로그램을 상기 가상현실 체험부(100)에 적용하는 단계(S400); 를 포함하는 것을 특징으로 하여 구성될 수 있다.
한편, 상기 S200 단계는 도 8에 도시된 것과 같이,
데이터 수집모듈(210)에서 상기 가상현실 체험부(100)에서 획득되는 데이터를 수집하는 단계(S210);
데이터 생성모듈(220)에서 상기 데이터 수집모듈(210)에서 수집된 데이터를 기반으로 인지 요소 도메인별로 수치화된 평가 데이터를 생성하는 단계(S220); 및
보정모듈(230)에서 상기 생성된 평가 데이터를 사용자의 인적정보에 기반하여 보정하는 단계(S230); 를 포함하는 것을 특징으로 하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 S300 단계는 도 9에 도시된 것과 같이,
데이터 변환모듈(310)에서 상기 데이터 처리부(200)에서 생성된 평가 데이터를 인지장애 분석을 위한 데이터로 변환하는 단계(S310); 및
데이터 분석모듈(320)에서 상기 데이터 변환모듈(310)에 의해 변환된 데이터를 기반으로 사용자의 인지장애 정도를 분석하는 단계(S320); 를 포함하는 것을 특징으로 하여 구성될 수 있다.
또한, 본 개시의 실시예에 따른 가상현실 기반 인지게임 점수에 따른 인지장애 분석을 이용한 맞춤형 인지개선 훈련 방법은,
상기 S400 단계 이후에,
뇌파분석부(500)에서 사용자의 활동에 따른 뇌파를 감지하여 분석하는 단계(S500); 및 상기 뇌파분석부(500)와 연동되어 모니터링부(600)에서 인지개선 훈련 효과가 모니터링되는 단계(S600); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하여 구성될 수 있다.
이상 본 개시의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용, 변형 및 개작을 행하는 것이 가능할 것이다.
1000 : 본 개시에 따른 가상현실 기반 인지게임 점수에 따른 인지장애 분석을 이용한 맞춤형 인지개선 훈련 시스템
S1000 : 본 개시에 따른 가상현실 기반 인지게임 점수에 따른 인지장애 분석을 이용한 맞춤형 인지개선 훈련 방법
100 : 가상현실 체험부 110 : 컨텐츠모듈
120 : 구동모듈 130 : 디스플레이모듈
140 : 컨트롤러모듈 150 : 통신모듈
200 : 데이터 처리부 210 : 데이터 수집모듈
220 : 데이터 생성모듈 230 : 보정모듈
240 : 통신모듈 300 : 인지장애 분석부
310 : 데이터 변환모듈 320 : 데이터 분석모듈
330 : 통신모듈 400 : 맞춤형 훈련 프로그램 적용부
410 : 훈련 프로그램모듈 420 : 프로그램선별모듈
430 : 프로그램적용모듈 440 : 통신모듈
500 : 뇌파분석부 600 : 모니터링부

Claims (11)

  1. 사용자가 가상현실 컨텐츠를 체험할 수 있는 가상현실 체험부(100);
    상기 가상현실 체험부(100)에서 획득되는 사용자의 데이터를 수집하여 인지장애 분석을 위한 평가 데이터를 생성하는 데이터 처리부(200);
    상기 데이터 처리부(200)에서 생성된 평가 데이터를 이용하여 사용자의 인지장애 정도를 분석하는 인지장애 분석부(300); 및
    상기 인지장애 분석부(300)와 연동되어 사용자의 인지장애 개선을 위한 맞춤형 훈련 프로그램을 상기 가상현실 체험부(100)에 적용하는 맞춤형 훈련 프로그램 적용부(400); 를 포함하되,
    상기 인지장애 분석부(300)는 상기 데이터 처리부(200)에서 생성된 평가 데이터를 인지장애 분석을 위한 데이터로 변환하는 데이터 변환모듈(310)과 상기 데이터 변환모듈(310)에 의해 변환된 데이터를 기반으로 사용자의 인지장애 정도를 분석하는 데이터 분석모듈(320)을 포함하는 것을 특징으로 하는 가상현실 기반 인지게임 점수에 따른 인지장애 분석을 이용한 맞춤형 인지개선 훈련 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가상현실 체험부(100)는 통합적 인지 요소에 관한 게임기반의 가상현실 컨텐츠를 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 가상현실 기반 인지게임 점수에 따른 인지장애 분석을 이용한 맞춤형 인지개선 훈련 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 통합적 인지 요소는 주의집중력, 기억력, 집행기능, 운동조절능력, 언어 및 시공간 기능 중 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 가상현실 기반 인지게임 점수에 따른 인지장애 분석을 이용한 맞춤형 인지개선 훈련 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 데이터 처리부(200)는 상기 가상현실 체험부(100)에서 획득되는 데이터를 수집하는 데이터 수집모듈(210)과 상기 데이터 수집모듈(210)에서 수집된 데이터를 기반으로 인지 요소 도메인별로 수치화된 평가 데이터를 생성하는 데이터 생성모듈(220)을 포함하는 것을 특징으로 하는 가상현실 기반 인지게임 점수에 따른 인지장애 분석을 이용한 맞춤형 인지개선 훈련 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 데이터 처리부(200)는 사용자의 인적정보에 기반하여 상기 평가 데이터를 보정하는 보정모듈(230)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상현실 기반 인지게임 점수에 따른 인지장애 분석을 이용한 맞춤형 인지개선 훈련 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 변환모듈(310)은 인지장애를 가진 다수 사용자의 인지장애 검사 및 가상현실 컨텐츠 체험에 관한 빅데이터가 구비되되,
    상기 인지장애 검사는 K-MMSE(Korean-Mini Mental Status Examination), K-MOCA(Korean-Montreal Cognitive Assessment), DST(Digit Span Test), DSST(Digit Symbol Substitution Test) 중 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 가상현실 기반 인지게임 점수에 따른 인지장애 분석을 이용한 맞춤형 인지개선 훈련 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    사용자의 활동에 따른 뇌파를 감지하여 분석하는 뇌파분석부(500)와 상기 뇌파분석부(500)와 연동되어 인지개선 훈련 효과를 모니터링할 수 있는 모니터링부(600)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상현실 기반 인지게임 점수에 따른 인지장애 분석을 이용한 맞춤형 인지개선 훈련 시스템.
  8. 가상현실 체험부(100)에서 사용자가 가상현실 컨텐츠를 체험하는 단계(S100);
    데이터 처리부(200)에서 상기 가상현실 체험부에서 획득되는 사용자의 데이터를 수집하여 인지장애 분석을 위한 평가 데이터를 생성하는 단계(S200);
    인지장애 분석부(300)에서 상기 생성된 평가 데이터를 이용하여 사용자의 인지장애 정도를 분석하는 단계(S300); 및
    상기 인지장애 분석부(300)와 연동되어 맞춤형 훈련 프로그램 적용부(400)에서 사용자의 인지장애 개선을 위한 맞춤형 훈련 프로그램을 상기 가상현실 체험부(100)에 적용하는 단계(S400); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상현실 기반 인지게임 점수에 따른 인지장애 분석을 이용한 맞춤형 인지개선 훈련 방법
  9. 제8항에 있어서,
    상기 S200 단계는,
    데이터 수집모듈(210)에서 상기 가상현실 체험부(100)에서 획득되는 데이터를 수집하는 단계(S210);
    데이터 생성모듈(220)에서 상기 데이터 수집모듈(210)에서 수집된 데이터를 기반으로 인지 요소 도메인별로 수치화된 평가 데이터를 생성하는 단계(S220); 및
    보정모듈(230)에서 상기 생성된 평가 데이터를 사용자의 인적정보에 기반하여 보정하는 단계(S230); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상현실 기반 인지게임 점수에 따른 인지장애 분석을 이용한 맞춤형 인지개선 훈련 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 S300 단계는,
    데이터 변환모듈(310)에서 상기 데이터 처리부(200)에서 생성된 평가 데이터를 인지장애 분석을 위한 데이터로 변환하는 단계(S310); 및
    데이터 분석모듈(320)에서 상기 데이터 변환모듈(310)에 의해 변환된 데이터를 기반으로 사용자의 인지장애 정도를 분석하는 단계(S320); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상현실 기반 인지게임 점수에 따른 인지장애 분석을 이용한 맞춤형 인지개선 훈련 방법.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 S400 단계 이후에,
    뇌파분석부(500)에서 사용자의 활동에 따른 뇌파를 감지하여 분석하는 단계(S500); 및
    상기 뇌파분석부(500)와 연동되어 모니터링부(600)에서 인지개선 훈련 효과가 모니터링되는 단계(S600); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가상현실 기반 인지게임 점수에 따른 인지장애 분석을 이용한 맞춤형 인지개선 훈련 방법.
KR1020200035470A 2020-03-24 2020-03-24 가상현실 기반 인지게임 점수에 따른 인지장애 분석을 이용한 맞춤형 인지개선 훈련 시스템 및 방법 KR102426939B1 (ko)

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