KR20230141181A - 호흡 검출 장치 및 이를 이용한 재활 훈련 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 호흡 검출 장치와 연계된 호흡훈련 시스템 및 방법에 관한 것이다. 상기 재활 훈련 방법은, 사용자 단말기에 호흡훈련 컨텐츠를 제공하는 단계, 사용자가 상기 호흡훈련 컨텐츠를 수행하는 동안 상기 호흡 검출 장치에서 측정된, 사용자의 들숨 또는 날숨에 대한 호흡 데이터를 수신하는 단계, 상기 사용자 단말기로부터 상기 호흡훈련 컨텐츠에 대한 수행 데이터를 수신하는 단계, 상기 호흡 데이터를 기초로 사용자의 호흡패턴을 산출하고, 산출된 상기 호흡패턴이 미리 설정된 기준범위 이내인지 여부를 판단하는 단계, 및 상기 호흡패턴이 상기 미리 설정된 기준범위를 벗어나는 경우, 상기 사용자의 호흡 조절을 위해 상기 호흡 검출 장치의 들숨저항 또는 날숨저항을 조절하는 단계를 포함하되, 상기 호흡 데이터는, 상기 호흡 검출 장치의 내측에 설치되고, 밀폐된 외면의 일면이 탄성물질로 구성되며, 내부에 압력센서를 구비하는 호흡 검출 모듈에서 측정된다.
Description
본 발명은 호흡 검출 장치와 연계되어 사용자에게 맞는 증상개선을 위한 컨텐츠를 제공하는 재활 훈련 방법에 관한 것이다.
만성폐쇄성 폐질환(Chronic Obstructive Pulmonary Disease, 이하 'COPD')은 만성 기관지염(chronic bronchitis) 또는 폐포 구조의 손상을 보이는 폐기종(emphysema), 또는 두 질환이 혼합되어 나타나고, 기관지에서 폐포에 이르는 기도가 폐쇄되는 질환이다. 증상으로 장기간 객담을 동반하는 기침이 계속되고, 기도 폐쇄증상으로 기류의 속도가 감소하여 호흡이 곤란하며, 감기와 같은 호흡기 감염이 빈발한다. 이 질환은 세계적으로 높은 사망의 원인이 되고 있으며, 흡연, 대기오염 등으로 급격히 늘고 있는 추세이다.
COPD는 발병되더라도 급속한 악화는 지속적인 치료를 통해 억제할 수 있으나, 약물 복용의 불규칙성, 미세 먼지의 급격한 증가, COPD로 인한 직접적인 관련 증상의 늦은 발견, 호흡기 바이러스의 갑작스러운 발생, 급격한 온도 변화 등으로 인하여, COPD 환자는 급격히 약화되어 단시간에 사망에 이를 수 있다.
따라서, 악화의 발생을 예측하여 악화 발생을 예방하거나 조기에 증상을 치료하는 치료를 시작함으로써, 악화에 의해 발생하는 손해를 경감시키는 것이 바람직하다.
더욱이, COPD 환자는 병원 방문 후에 상술한 요인들에 의해 급성 악화의 가능성에 노출될 수 있음에도, 스스로 급성 악화의 가능성을 예측할 수 없으므로, 환자가 급성 악화 후에 병원을 방문하면 예상치 않는 결과를 초래할 수 있다. 따라서, 병원 방문 전 급성 악화의 가능성을 스스로 예측하고, 가정에서도 쉽게 재활치료에 접근할 수 있는 가정용 의료기기에 대한 니즈가 증가되고 있다.
본 발명의 목적은, 사용자의 호흡패턴을 감지하고, 감지된 호흡패턴을 이용하여 사용자에게 맞는 재활치료를 위한 호흡훈련 컨텐츠를 제공하는 재활 훈련 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 사용자에게 제공되는 호흡훈련 컨텐츠와 연동되어 사용자의 호흡패턴이 조절될 수 있도록 호흡 검출 장치의 들숨 및 날숨에 대한 저항을 제어하는 재활 훈련 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 호흡 검출 장치를 착용한 사용자의 움직임을 감지하여, 호흡훈련 컨텐츠와 연동되어 제공되는 아바타의 움직임을 조작할 수 있는 재활 훈련 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 게임화되어 사용자에게 제공되는 호흡훈련 컨텐츠를 통하여 사용자의 운동능력 개선율을 평가하고, 이를 기초로 사용자에게 맞춘 호흡훈련 컨텐츠를 제공할 수 있는 재활 훈련 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 재활 훈련 방법은, 사용자 단말기에 호흡훈련 컨텐츠를 제공하는 단계, 사용자가 상기 호흡훈련 컨텐츠를 수행하는 동안 상기 호흡 검출 장치에서 측정된, 사용자의 들숨 또는 날숨에 대한 호흡 데이터를 수신하는 단계, 상기 사용자 단말기로부터 상기 호흡훈련 컨텐츠에 대한 수행 데이터를 수신하는 단계, 상기 호흡 데이터를 기초로 사용자의 호흡패턴을 산출하고, 산출된 상기 호흡패턴이 미리 설정된 기준범위 이내인지 여부를 판단하는 단계, 및 상기 호흡패턴이 상기 미리 설정된 기준범위를 벗어나는 경우, 상기 사용자의 호흡 조절을 위해 상기 호흡 검출 장치의 들숨저항 또는 날숨저항을 조절하는 단계를 포함하되, 상기 호흡 데이터는, 상기 호흡 검출 장치의 내측에 설치되고, 밀폐된 외면의 일면이 탄성물질로 구성되며, 내부에 압력센서를 구비하는 호흡 검출 모듈에서 측정된다.
또한, 상기 들숨저항 또는 날숨저항을 조절하는 단계는, 상기 호흡패턴으로부터 정상호흡 비율 또는 정상호흡 유지율을 산출하고, 상기 수행 데이터를 기초로 상기 사용자의 인지능력 개선율을 산출하고, 상기 정상호흡 비율 또는 상기 정상호흡 유지율과, 상기 인지능력 개선율을 기초로 상기 호흡훈련 컨텐츠의 종류 또는 레벨을 변경하고, 변경된 상기 호흡훈련 컨텐츠의 종류 또는 레벨을 기초로 상기 호흡 검출 장치의 들숨저항 또는 날숨저항을 조절하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 호흡훈련 컨텐츠의 종류 또는 레벨에 따라, 상기 호흡 검출 장치의 상기 들숨저항 또는 상기 날숨저항을 조절하는 제어신호를 생성하는 단계와, 상기 제어신호를 이용하여 상기 호흡 검출 장치의 상기 들숨저항 또는 상기 날숨저항이 조절되는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 호흡훈련 컨텐츠는, 서로 다른 호흡패턴을 유도하는 각각의 미션을 포함하고, 상기 미션에 따라, 상기 호흡 검출 장치의 상기 들숨저항 또는 상기 날숨저항의 크기가 조절될 수 있다.
또한, 상기 미션에서 유도하는 호흡패턴은, 기준치보다 강한 들숨 또는 날숨, 기준치보다 약한 들숨 또는 날숨, 기준치보다 짧게 끊어 내뱉는 들숨 또는 날숨, 규칙 또는 비규칙적으로 내뱉는 들숨 또는 날숨을 포함할 수 있다.
또한, 상기 들숨저항 또는 상기 날숨저항은, 적어도 둘 이상의 저항 단계로 구분될 수 있다.
또한, 상기 호흡훈련 컨텐츠는, 아바타에 대한 조작을 기초로 미션을 수행하는 것을 포함하고, 상기 아바타에 대한 조작은, 상기 호흡 검출 장치 또는 상기 사용자 단말기에 구비된 동작센서에서 측정된 동작 데이터를 이용하여 수행될 수 있다.
또한, 상기 호흡 검출 장치는, 표면 상에 표시된 특정 패턴을 포함하되, 상기 인지능력훈련 시스템과 연결된 별도의 카메라를 통해 촬영된 영상을 분석함으로써, 상기 호흡 검출 장치 상의 상기 특정 패턴을 인식하는 단계와, 상기 특정 패턴의 움직임을 추출하며, 추출된 상기 특정 패턴의 움직임을 기초로 상기 아바타에 대한 조작을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 호흡 검출 장치는, 중앙부에 개구부를 갖는 마스크 몸체, 상기 마스크 몸체의 상기 개구부에 결합되는 마스크 커버, 상기 마스크 몸체의 일측에 연결되어 사용자의 얼굴의 일부를 덮는 실링부, 상기 마스크 몸체와 상기 마스크 커버 사이에 형성되는 흡입홀, 상기 마스크 커버의 내측에 설치되어 상기 흡입홀의 개방면적을 조절함으로써, 상기 호흡 검출 장치의 들숨저항 또는 날숨저항을 조절하는 호흡저항 조절 모듈, 및 상기 마스크 커버의 내측에 설치되어 사용자의 들숨 또는 날숨에 대한 호흡 데이터를 측정하는 호흡 검출 모듈을 포함하되, 상기 호흡 검출 모듈은, 밀폐된 외면의 일면이 탄성물질로 구성되며, 내부에 압력센서가 구비되는 것을 포함한다.
또한, 상기 호흡 검출 모듈은, 상기 호흡 검출 장치를 착용한 사용자의 안면과 대향되는 위치의 일면이 상기 탄성물질로 구성되고, 내부가 밀폐되도록 형성되어 상기 탄성물질의 움직임에 따라 내부의 압력이 변동되며, 상기 탄성물질과 대향되는 타면의 내측에 상기 압력센서가 설치되고, 상기 타면의 외측에는 상기 압력센서와 연결되어 데이터 또는 전력 송수신이 가능한 포트가 구비되는 것을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 재활 훈련 방법은, 사용자에게 재활치료를 위한 호흡훈련 컨텐츠를 제공하여 호흡재활치료와 IT를 융합함으로써, 재활치료에 대한 사용자의 집중도와 재활치료훈련의 순응도를 높일 수 있다.
또한, 본 발명은, 사용자가 컨텐츠를 수행하는 동안 호흡 검출 장치의 들숨 및 날숨에 대한 저항을 제어함으로써, 사용자의 호흡패턴을 자연스레 가이드할 수 있고, 이를 통해 사용자의 호흡 및 COPD 관련 증상을 개선시킬 수 있다.
또한, 본 발명은, 가상현실 또는 증강현실 등에서 호흡 검출 장치를 착용한 사용자의 움직임을 기초로, 호흡훈련 컨텐츠 내에서 제공되는 아바타의 움직임을 조작함으로써, 사용자의 컨텐츠에 대한 집중도를 높일 수 있다.
또한, 본 발명은, 사용자가 컨텐츠를 수행하는 동안에 사용자의 운동능력 개선율을 평가하고, 사용자의 개선율을 높이기 위한 호흡훈련 컨텐츠를 선택하여 제공함으로써, 사용자의 재활치료에 대한 부담감과 거부감을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명은, 재활프로그램이 융합된 순응율 높은 게임화 컨텐츠를 활용해 사용자의 상태를 데이터화하여 저장하고, 차후에 다양한 재활 컨텐츠 선택에 활용할 수 있도록 구성할 수 있다. 또한, 사용자의 호흡 개선 데이터를 기초로 사용자에게 가장 적합한 프로그램 추천 및 리마인더 제공 등의 서비스를 제공함으로써, 사용자의 재활치료서비스 이용에 대한 편의성을 극대화할 수 있다.
상술한 내용과 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 호흡훈련 시스템을 나타내는 블럭도이다.
도 2는 도 1의 호흡훈련 시스템의 구성요소를 설명하기 위한 블럭도이다.
도 3 내지 도 8은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 호흡 검출 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 재활 훈련 방법의 일 예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 재활 훈련 방법의 다른 예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 재활 훈련 방법의 또 다른 예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 호흡훈련 시스템에서 대상자에게 맞는 훈련 프로세스를 제공하는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 도 1의 호흡훈련 시스템의 구성요소를 설명하기 위한 블럭도이다.
도 3 내지 도 8은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 호흡 검출 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 재활 훈련 방법의 일 예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 재활 훈련 방법의 다른 예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 재활 훈련 방법의 또 다른 예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 호흡훈련 시스템에서 대상자에게 맞는 훈련 프로세스를 제공하는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
본 명세서 및 특허청구범위에서 사용된 용어나 단어는 일반적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니된다. 발명자가 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어나 단어의 개념을 정의할 수 있다는 원칙에 따라, 본 발명의 기술적 사상과 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. 또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명이 실현되는 하나의 실시예에 불과하고, 본 발명의 기술적 사상을 전부 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 및 응용 가능한 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 호흡훈련 시스템 및 방법은 전술한 만성폐쇄성 폐질환(이하, COPD) 환자 뿐만 아니라, 현재의 질병분류체계(DSM-V)상의 자폐범주와 경도 인지장애(MCI), 치매 환자에 적용하여 활용할 수 있으며, 본인의 고급 운동정보를 알고자 하는 일반인, 자녀의 호흡을 향상시키고 싶은 일반인이 활용할 수 있다. 이하에서는,
또한, 본 발명의 호흡훈련 시스템은 사용자의 증상정보, 연령정보, 성별정보, 증상에 대한 처방정보, 소프트웨어 활용정보 등 수집 가능한 모든 정보를 이용할 수 있다. 본 발명의 호흡훈련 시스템은, 수집된 정보를 빅데이터화함으로써, 증상, 연령, 치료방법, 성별, 특성별 개선 정도에 대한 최적의 시나리오를 도출하거나, 관련 통계 및 주요 연관데이터를 도출하기 위한 인공지능 분석에 이용할 수 있다.
이하에서는, 호흡 검출 장치와 연계되어 사용자에게 맞는 호흡개선을 위한 컨텐츠를 제공하기 위한 호흡훈련 시스템 및 방법에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 호흡훈련 시스템을 나타내는 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 호흡훈련 시스템은, 진단 치료 서버(100), 호흡 검출 장치(200), 사용자 단말기(300)를 포함한다.
진단 치료 서버(100)는 사용자의 호흡과 관련된 데이터를 저장 및 관리하고, 사용자에게 맞는 호흡개선을 위한 컨텐츠(이하, 호흡훈련 컨텐츠)를 선택하여 제공할 수 있다.
이때, 진단 치료 서버(100)는 다양한 사용자로부터 수집한 빅데이터를 기초로 사용자에게 맞는 최적의 호흡훈련 컨텐츠를 선택하여 제공할 수 있다.
또한, 진단 치료 서버(100)는 수집된 빅데이터를 기초로 학습된 머신러닝모듈을 이용하여, 사용자의 호흡을 최대한 개선시킬 수 있는 호흡훈련 컨텐츠를 선정하여 추천할 수 있다.
예를 들어, 진단 치료 서버(100)는 사용자의 호흡상태, 환경정보, 과거 호흡훈련 컨텐츠의 수행이력 및 개선율 등을 입력 파라미터로 입력받고, 현재 호흡훈련 컨텐츠와, 현재 수행중인 호흡훈련 컨텐츠의 성취율을 출력 파라미터로 입력받아 머신러닝을 훈련시킬 수 있다.
이어서, 진단 치료 서버(100)는 사용자의 호흡상태, 환경정보, 현재 호흡훈련 컨텐츠의 수행이력 및 개선율을 기초로, 사용자에게 제공 가능한 호흡훈련 컨텐츠의 후보군과 호흡의 예상개선율을 산출하여, 후보군 중에서 가장 높은 예상개선율을 나타내는 호흡훈련 컨텐츠를 추천 컨텐츠로 선정하여 사용자에게 제공할 수 있다.
진단 치료 서버(100)는 사용자 단말기(300)에 호흡훈련 컨텐츠를 제공할 수 있다. 여기에서, 호흡훈련 컨텐츠는 증강현실(AR) 또는 가상현실(VR)을 구현할 수 있는 컨텐츠를 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 사용자 단말기(300)에서 제공하는 가상현실(VR) 컨텐츠 내의 아바타를 조정함으로써, 특정 질환치료를 위한 미션(mission)을 수행할 수 있다.
이때, 사용자 단말기(300)는 호흡 검출 장치(200)와 연결되어, 상호 동기화될 수 있다.
사용자 단말기(300)에 호흡훈련 컨텐츠가 제공되는 동안, 진단 치료 서버(100)는 호흡 검출 장치(200)에서 측정한 호흡 데이터를 수신한다.
진단 치료 서버(100)는 수신된 호흡 데이터를 기초로 호흡패턴의 변화를 감지하고, 사용자가 수행중인 호흡훈련 컨텐츠에 대한 호흡훈련 컨텐츠에 대한 수행 데이터를 수신할 수 있다. 이때, 수행 데이터는 사용자의 미션수행에 따른 반응시간을 포함할 수 있다.
이어서, 진단 치료 서버(100)는, 상기 호흡패턴으로부터 사용자의 정상호흡 비율 또는 정상호흡 유지율을 추출하고, 이를 기초로 사용자의 호흡을 개선율을 높이기 위한 다음 호흡훈련 컨텐츠를 선정할 수 있다.
또한, 진단 치료 서버(100)는, 호흡훈련 컨텐츠의 수행 데이터를 수신하고, 수신된 상기 수행 데이터를 기초로 운동능력 개선율을 추출하며, 이를 기초로 사용자의 운동능력 개선율을 높이기 위한 다음 호흡훈련 컨텐츠를 선정할 수 있다.
이와 동시에, 진단 치료 서버(100)는 사용자의 특정 질환 치료(예를 들어, COPD)를 위한 호흡 검출 장치(200)의 동작을 제어하는 제어신호를 생성하여 호흡 검출 장치(200)에 전달할 수 있다. 호흡 검출 장치(200)는 제어신호를 기초로 사용자의 호흡패턴을 가이드할 수 있다.
여기에서, 호흡 검출 장치(200)가 가이드하는 호흡패턴은, 기준치보다 강한 들숨 또는 날숨, 기준치보다 약한 들숨 또는 날숨, 기준치보다 짧게 끊어 내뱉는 들숨 또는 날숨, 규칙 또는 비규칙적으로 내뱉는 들숨 또는 날숨을 포함할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하도록 한다.
추가적으로, 호흡훈련 시스템은 별도로 구비된 카메라(400)를 더 포함할 수 있다.
카메라(400)는 별도로 연동되어 호흡 검출 장치(200)를 착용한 사용자의 화상을 촬영하고, 촬영된 화상을 진단 치료 서버(100)에 전달한다. 진단 치료 서버(100)는 수신된 화상의 변화를 감지하여 사용자의 움직임(예를 들어, 흉부 또는 복수)을 분석하고, 분석된 사용자의 움직임을 사용자 단말기(300)에 제공되는 호흡훈련 컨텐츠에 반영할 수 있다.
또한, 진단 치료 서버(100)는 미리 판단된 발달장애진단에 관한 정보와 의료기관서버(500)으로부터 수신하여 참조할 수 있다.
추가적으로, 호흡훈련 시스템에서 수집되는 호흡 평가데이터는, 개선 프로세스 및 호흡훈련 컨텐츠에 대한 사용자의 수행 데이터와 동기되어 수집될 수 있다. 즉, 특정 호흡 평가데이터가 수집될 때, 사용자가 제공받고 있는 호흡훈련 컨텐츠와 미션 수행 상황이 함께 동기되어 저장됨으로써 정확한 호흡 평가데이터 분석이 이루어지도록 할 수 있다.
이하에서는, 호흡훈련 시스템의 구체적인 구성에 대해 자세히 설명하도록 한다.
도 2는 도 1의 호흡훈련 시스템의 구성요소를 설명하기 위한 블럭도이다.
도 2을 참조하면, 본 발명의 호흡훈련 시스템의 진단 치료 서버(100)은 호흡패턴 분석부(110), 상태 판단부(120), 컨텐츠 제공부(130), 제어신호 생성부(140), 데이터베이스부(150)를 포함할 수 있다.
호흡패턴 분석부(110)는 호흡 검출 장치(200)에서 수신된 호흡 데이터를 기초로 사용자의 호흡패턴을 분석한다. 또한, 호흡패턴 분석부(110)는 상기 호흡패턴으로부터 상기 사용자의 정상호흡 비율 또는 정상호흡 유지율을 추출할 수 있다.
상태 판단부(120)는 분석된 호흡패턴과, 호흡훈련 컨텐츠의 수행 데이터를 기초로 사용자의 상태 및 반응의 변화를 감지하고, 사용자 단말기(300)에 제공된 호흡훈련 컨텐츠에 대한 미션수행 정도 및 반응속도 등을 기초로 사용자의 호흡상태를 평가할 수 있다.
컨텐츠 제공부(130)는 평가된 호흡상태를 기초로, 사용자에게 가장 적합한 호흡훈련 컨텐츠를 선정하고, 해당 호흡훈련 컨텐츠를 사용자 단말기(300)에 제공할 수 있다.
구체적으로, 컨텐츠 제공부(130)는 호흡패턴 분석부(110)가 추출한 정상호흡 비율 또는 정상호흡 유지율을 기초로, 상기 호흡훈련 컨텐츠의 종류 또는 레벨을 변경할 수 있다.
컨텐츠 제공부(130)는 사용자가 호흡훈련 컨텐츠를 수행하는 동안, 수신된 수행 데이터를 기초로 평가된 사용자의 호흡이 정상범주에 포함되지 여부를 판단한다. 컨텐츠 제공부(130)는 사용자의 호흡이 정상범주에 포함되는 경우, 상기 호흡훈련 컨텐츠의 수행을 종료할 수 있다.
제어신호 생성부(140)는 사용자 단말기(300)에 제공되는 호흡훈련 컨텐츠에 연동하여 호흡 검출 장치(200)의 동작을 제어할 수 있는 제어신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제어신호는 호흡 검출 장치(200)의 들숨저항 및 날숨저항의 크기를 변화시킬 수 있다.
데이터베이스부(150)는 사용자에 대한 호흡상태정보, 환경정보, 병력정보, 증상정보, 호흡훈련 컨텐츠 수행내역 및 성취도 등을 저장 및 관리할 수 있다. 전술한 컨텐츠 제공부(130)는 데이터베이스부(150)에 저장된 사용자의 데이터를 종합적으로 분석하여 사용자에게 가장 맞는 호흡훈련 컨텐츠를 선정하여 제공할 수 있다.
보다 구체적으로, 컨텐츠 제공부(130)는 대상자가 안정적인 날숨과 들숨을 유지할 수 있도록 훈련이 가능한 콘텐츠를 제공할 수 있다.
예를 들어, 컨텐츠 제공부(130)는 사용자의 상태에 따라, 1) 강한 날숨, 얇고 긴 날숨, 강한 들숨, 얇고 긴 들숨 훈련이 가능한 콘텐츠, 2) 짧게 끊어 내뱉는 들숨, 날숨 훈련이 가능한 콘텐츠(끊어 내뱉는 경우 규칙적/비규칙적으로 나뉠 수 있으며, 문장의 음소 단위로 훈련이 가능) 등을 제공할 수 있다.
추가적으로, 진단 치료 서버(100)는 사용자 단말기(300)가 카메라(400)와 연동될 경우 호흡 검출 장치(200)의 색, 모양, 또는 외부패턴을 인식하여 AR, VR, MR의 아바타를 움직임 제어에 이용할 수 있다. 또한, 진단 치료 서버(100)는 카메라(400)로부터 수신된 영상을 분석하여, 사용자의 팔과 다리의 움직임을 추출하고, 이를 아바타와 연동시켜 표현하는 것도 가능하다.
진단 치료 서버(100)에서 제공되어 호흡 검출 장치(200)를 통해 제어되는 호흡훈련 컨텐츠는 다양한 호흡 관련 검사 및 훈련을 포함하고 있으며, 난이도 단계(즉, 레벨)가 존재하여, 특정 레벨의 미션을 다수의 완료시(예를 들어, 최소 3회 이상) 다음 레벨의 미션으로 이동할 수 있다.
호흡훈련 컨텐츠를 수행하는 도중에 수집되는 정보로, 사용자의 고유 정보(ID), 대상자 병력 및 환경정보, 현재 상태 정보(자폐검사, 지능검사 등의 대상자 수행결과 정보), 초기/훈련기간/현재의 호흡정보(들숨/날숨 시간, 규칙적/비규칙적 호흡정보, 호흡시간 및 빈도), 콘텐츠 활용 기간 설정 정보(치료사/학부모), 난이도 단계별 수행결과, 미션 실패 시 실패 패턴정보/빈도정보, 치료사 개입정보, 치료패턴 입력정보(게임화 콘텐츠 커리큘럼 생성 및 수행 정보), 게임화 콘텐츠 수행에 따른 단계별 수행 성공 및 증상 개선율 정보, 설정기간 중간검사정보, 설정기간 종료후 검사 정보(COPD, 자폐검사, 지능검사, 협응력 검사, 뚜렛증후군, ADHD 검사 등)등이 포함될 수 있다. 다만, 이는 하나의 예시에 불과하고 본 발명에서 수집되는 정보들은 다양하게 수집이 가능하다.
호흡 검출 장치(200)는 호흡 검출 모듈(201), 호흡저항 조절 모듈(202), 컨트롤러(203), 배터리(204)를 포함할 수 있다.
호흡 검출 모듈(201)은 호흡 검출 장치(200)의 내측에 배치되며, 사용자의 들숨 또는 날숨의 확인을 위한 압력센서가 하나 이상 사용된다. 이때, 호흡 검출 모듈(201)은 내부가 밀폐되도록 구성되고, 호흡 검출 모듈(201)의 밀폐된 외면 중 일면은 신축성을 지닌 탄성물질로 구성될 수 있다. 또한, 호흡 검출 모듈(201)의 내부에는 압력센서가 포함되어 호흡 검출 모듈(201)의 내부 압력을 측정할 수 있고, 압력센서에서 측정된 데이터는 사용자의 들숨 또는 날숨에 대한 호흡 데이터로써 이용될 수 있다.
호흡저항 조절 모듈(202)은, 호흡 검출 장치(200)의 내측에 설치되어 호흡 검출 장치(200)의 외부와 내부를 연결하는 흡입홀의 개방면적을 조절함으로써, 호흡 검출 장치(200)의 들숨저항 또는 날숨저항을 조절하는 기능을 수행한다.
호흡저항 조절 모듈(202)은, 사용자가 호흡을 들이마실때의 들숨저항의 크기를 조절하고, 사용자가 호흡을 내쉴때의 날숨저항의 크기를 조절하는 방식으로 동작할 수 있다. 호흡저항 조절 모듈(202)에서 조절하는 들숨저항과 날숨저항은 최소 5단계 이상으로 세분화하여 자동 또는 수동으로 조절될 수 있으며, 바람직하게는 10단계로 조절할 수 있다.
컨트롤러(203)는 호흡 검출 모듈(201)에서 측정된 호흡 데이터를 기초로 호흡저항 조절 모듈(202)의 들숨저항 및 날숨저항을 조절할 수 있다. 또한, 컨트롤러(203)는 호흡 검출 모듈(201)에서 측정된 호흡 데이터를 진단 치료 서버(100)에 전송하고, 진단 치료 서버(100)로부터 수신한 컨텐츠에 따라 호흡저항 조절 모듈(202)의 들숨저항 및 날숨저항을 실시간으로 조절할 수 있다.
추가적으로, 호흡 검출 장치(200)는 충전 및 디버깅, 업데이트 단자(디버깅 및 업데이트 무선 활용 가능), 충전형 또는 1회용 배터리(204)가 포함될 수 있으며, 블루투스 및 2.4Ghz, 3G, 4G, 5G 등을 적용하여 무선 연동이 가능한 통신모듈(205)을 더 포함할 수 있다.
다른 실시예로, 호흡 검출 장치(200)는 위치 센서(206)를 더 포함할 수 있다. 위치 센서(206)는 호흡 검출 장치(200)를 이용하는 사용자의 움직임을 감지할 수 있다. 이때, 위치 센서(206)는 6축센서 또는 9축센서를 이용할 수 있다. 예를 들어, 호흡 검출 장치(200)의 내부에는 6축 센서가 장착되어, 사용자의 움직임에 대한 각속도와 가속도를 알 수 있게 된다. 위치 센서(206)에서 측정된 데이터는 재활 및 훈련 전용 소프트웨어를 제어하는데 이용될 수 있다. 다른 예로, 위치 센서(206)는 6축 센서에서 지자기 센서가 추가된 모델로, 이동 방향의 추적이 가능하며, 3D 모델링을 통해 호흡 검출 장치(200)의 위치를 추적함으로써, 사용자의 머리 위치를 파악할 수 있다.
진단 치료 서버(100)와 연계되는 소프트웨어는 주로 호흡관련 기능성 게임으로 구현되는 비주얼 소프트웨어 기반의 인지훈련 소프트웨어이다. 즉, 본 발명은 소프트웨어를 통하여 사용자의 호흡패턴를 가이드할 수 있다.
사용자 단말기(300)는 디스플레이부(310)와 사운드출력부(320)를 포함할 수 있다. 사용자 단말기(300)는 진단 치료 서버(100)에서 제공되는 호흡훈련 컨텐츠를 디스플레이부(310)에 표시하고, 사운드출력부(320)를 통해 소리를 출력할 수 있다.
이때, 호흡훈련 컨텐츠는 단계별 게임화 컨텐츠로 구성될 수 있다.
예를 들어, 1단계 게임화 컨텐츠는 편한 호흡을 통한 집중력 향상과 호흡 향상， 심리 안정을 위한 훈련 호흡에 따라 동물 캐릭터가 즐거운 표정으로 활발하게 장애물을 피해 최종 목적지로 이동하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 2단계 게임화 컨텐츠는 균일한 압력으로 들이쉬고 내쉬는 시간을 조절하는 훈련 컨텐츠와, 들숨과 날숨의 균일한 압력을 통해 대상 동물캐릭터에 바람을 불며 기분좋은 환경을 구축해주는 게임형태로 구현될 수 있다.
또한, 3단계 게임화 컨텐츠는 풍선불기 둥의 고압력이 필요한 게임화 컨텐츠로 구성될 수 있다.
다만, 이는 호흡훈련 컨텐츠의 하나의 예시에 불과하며, 본 발명의 호흡훈련 컨텐츠가 이에 한정되는 것은 아니다.
정리하면, 본 발명에 따른 호흡훈련 시스템은, 사용자에게 특정 질환치료(예를 들어, COPD)를 위한 호흡훈련 컨텐츠를 제공하여 호흡재활치료와 IT를 융합함으로써, 호흡재활치료에 대한 사용자의 집중도와 재활치료훈련의 순응도를 높일 수 있다.
또한, 본 발명은, 사용자가 컨텐츠를 수행하는 동안 호흡 검출 장치(200)의 들숨 및 날숨에 대한 저항을 제어함으로써, 사용자의 호흡패턴을 자연스레 가이드할 수 있고, 이를 통해 사용자의 호흡을 개선시킬 수 있다..
이하에서는, 호흡훈련 시스템과 연계되는 호흡 검출 장치(200)에 대한 몇몇 실시예에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.
도 3 내지 도 8은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 호흡 검출 장치를 설명하기 위한 도면이다. 여기에서, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 호흡 검출 장치의 사시도를 나타내고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 호흡 검출 장치의 평면도 및 정면도를 나타내고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 호흡 검출 장치의 측면도를 나타낸다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 호흡 검출 장치의 마스크 몸체와 마스크 커버의 결합관계를 나타내는 도면이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 호흡 검출 장치의 내부 구성을 설명하기 위한 개략도이다. 도 8은 도 7의 호흡 검출 모듈을 나타내는 도면이다.
우선, 도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 호흡 검출 장치(200)는, 마스크부(210) 및 스트랩부(220)를 포함한다.
마스크부(210)는 사용자의 얼굴의 코 및 입 주위를 덮을 수 있도록 구성될 수 있다. 스트랩부(220)는 길이를 조절할 수 있는 끈 형상으로 형성되어, 마스크부(210)를 사용자의 얼굴에 고정시킬 수 있도록 하나 이상의 스트랩으로 구성될 수 있다.
구체적으로, 마스크부(210)는 마스크 커버(211), 마스크 몸체(213) 및 실링부(215)로 구성된 하우징을 가질 수 있다.
마스크 몸체(213)는 중앙에 개구부를 갖도록 형성되고, 사용자 얼굴의 코 및 입 주의를 덮도록 내측에 공간이 마련된 구조로 형성될 수 있다. 마스크 몸체(213)의 중앙에 형성된 개구부에는 마스크 커버(211)가 결합될 수 있으며, 마스크 몸체(213)와 마스크 커버(211)의 결합구조 사이에는 호흡 검출 장치(200)와 외부 간의 공기의 순환이 가능한 흡입홀(212)이 형성될 수 있다.
이때, 흡입홀(212)은 마스크 커버(211)의 외주면을 따라 배치되도록 형성될 수 있으며, 하나 이상의 유로를 형성할 수 있다. 또한, 흡입홀(212)의 유로 구조는 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 물론이다.
도면에 명확히 도시되지는 않았으나, 흡입홀(212)은 이하에서 설명할 호흡저항 조절 모듈(202)에 연결되도록 형성될 수 있으며, 호흡 검출 모듈(201)에 의해 흡입홀(212)의 단면적의 크기는 변화될 수 있다. 이를 통해, 호흡 검출 모듈(201)은 사용자에게 제공되는 컨텐츠의 호흡 난이도에 관여하는 들숨저항 및 날숨저항의 단계를 조절할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 7을 참조하여 후술하도록 한다.
실링부(215)는 마스크 몸체(213)와 사용자의 얼굴 사이의 유격을 막는 기능을 수행할 수 있다. 실링부(215)는 탄성을 가지는 재질로 구성될 수 있다. 실링부(215)는 사용자 얼굴의 형상 또는 피부의 유연성에 대응하여 형상이 변화됨에 따라, 사용자 안면과 호흡 검출 장치(200) 사이에 밀폐된 공간을 형성할 수 있다.
스트랩부(220)는 마스크부(210)를 사용자의 안면에 밀착시켜, 호흡 검출 장치(200) 내부로 외기가 인입되는 틈새가 발생하지 않도록 한다.
스트랩부(220)는 하나 이상의 끈으로 구성될 수 있다. 이때, 스트랩부(220)는 탄성을 가지는 재질로 구성될 수도 있다. 스트랩부(220)의 양 끝은 마스크부(210) 양 측에 결합될 수 있다. 또한, 스트랩부(220)는 사용자의 머리를 감싸도록 형성되어 마스크부(210)를 사용자의 얼굴 쪽으로 압박하도록 기능할 수 있다. 즉, 스트랩부(220)는 마스크부(210)를 사용자의 얼굴로 압박하여 호흡 검출 장치(200)의 밀폐효율이 증대되도록 할 수 있다. 나아가 스트랩부(220)는 호흡훈련 컨텐츠에서 요구하는 사용자의 신체적 활동으로부터 호흡 검출 장치(200)의 위치가 변화되지 않도록 기능할 수 있다.
일 예로, 스트랩부(220)는 제1 스트랩부(221)와 제2 스트랩부(223)로 이루어진 두 개의 끈으로 구성됨으로써, 호흡 검출 장치(200)가 사용자 얼굴에 안정적으로 안착되어 내부공간이 밀폐되도록 할 수 있다.
다른 예로, 스트랩부(220)는 제3 스트랩부(225)를 추가로 포함하도록 구성될 수 있으며, 이때, 제3 스트랩부(225)는 제2 스트랩부(223)에 연결되어 사용자의 후두부가 지지되도록 기능할 수 있다.
다만, 전술한 설명 및 도면에 개시된 스트랩부(220)는 본 발명의 몇몇 예시에 불과하며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 마스크 커버(211)는 마스크 몸체(213)에 구비된 개구부와 결합되며, 탈착 가능한 구조로 형성될 수 있다.
이때, 마스크 커버(211)의 내측에는 호흡 검출 모듈(201) 및 호흡저항 조절 모듈(202)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 호흡 검출 모듈(201) 및 호흡저항 조절 모듈(202)은 마스크 커버(211)의 내면에 고정되는 형태로 설치될 수 있다.
구체적으로 도 8을 참조하면, 호흡 검출 모듈(201)은 마스크 커버(211)의 내측에 설치되어 사용자의 들숨 또는 날숨에 대한 호흡 데이터를 측정할 수 있다. 호흡 검출 모듈(201)은 내부에 압력센서(10)를 포함할 수 있으며, 외부와 공기가 통하지 않는 밀폐된 공간을 형성할 수 있다.
이때, 호흡 검출 모듈(201)에서 호흡 검출 장치(200)를 착용한 사용자의 안면에 대향되는 일면은 탄성물질(RS)로 구성될 수 있고, 나머지 면은 일면과 다른 물질로 구성될 수 있다. 즉, 호흡 검출 모듈(201)의 외면 중 일부는 탄성물질로 형성되고 나머지 일부는 탄성이 없는 물질로 구성될 수 있다.
예를 들어, 호흡 검출 모듈(201)이 육면체로 구성된 경우, 사용자의 안면에 대향되는 일면은 탄성물질(RS)(예를 들어, 고무재질)로 구성되고, 다른 나머지 면(SS1, SS2, SS3, SS4)들은 탄성이 없는 물질로 구성될 수 있다. 다만, 이는 본 발명의 일 예에 해당하고, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
호흡 검출 장치(200)가 동작하는 과정에서, 탄성물질(RS)은 호흡 검출 장치(200)의 내부공간(즉, 사용자의 안면과 호흡 검출 장치(200) 사이에 형성된 내부공간)의 압력의 변화에 따라 위치가 변화된다.
예를 들어, 흡기에서는 호흡 검출 장치(200)의 내부공간의 압력이 호흡 검출 모듈(201)의 내부압력보다 낮으므로, 탄성물질(RS)은 호흡 검출 모듈(201)의 내부공간의 크기를 증가시키는 방향으로 이동할 수 있다. 반대로, 호기에서는 호흡 검출 장치(200)의 내부공간의 압력이 호흡 검출 모듈(201)의 내부압력보다 높으므로, 탄성물질(RS)은 호흡 검출 모듈(201)의 내부공간의 크기를 감소시키는 방향으로 이동할 수 있다.
이렇게 사용자의 호흡에 따라 탄성물질(RS)의 위치가 변화하는 경우, 탄성물질(RS)의 위치 변화가 변화되고, 이에 따라 호흡 검출 모듈(201)의 내부압력도 함께 변화될 수 있다.
이때, 호흡 검출 모듈(201)의 내부에 위치한 압력센서(10)는 호흡 검출 모듈(201)의 내부 압력의 변화를 측정하고 이를 기초로 호흡 데이터를 생성할 수 있다. 여기에서, 호흡 데이터는 사용자의 들숨 또는 날숨에 대한 호흡 검출 장치(200)의 내부압력변화와 동일한 패턴 및 크기를 갖도록 측정될 수 있다.
압력센서(10)에서 측정된 호흡 데이터는 호흡 검출 모듈(201)의 타면(SS4)에 형성되어 압력센서(10)와 전기적으로 연결되는 포트(201c)를 통해 다른 구성요소(예를 들어, 컨트롤러(203) 또는 통신모듈(205))로 전달될 수 있다. 예를 들어, 압력센서(10)에서 측정된 호흡 데이터는 통신모듈(205)을 통해 진단 치료 서버(100) 또는 사용자 단말기(300)로 전달될 수 있다.
포트(201c)는 호흡 검출 모듈(201)의 타면(SS4)의 외측에 형성되고, 포트(201c)에 대향되는 타면(SS4)의 내측에는 압력센서(10)가 설치될 수 있다. 따라서, 압력센서(10)는 포트(201c)와 전기적으로 연결되어, 포트(201c)를 통해 외부로부터 전력을 제공받거나, 측정된 데이터(즉, 호흡 데이터)를 송수신할 수 있다.
다시, 도 6 및 도 7을 참조하면, 호흡저항 조절 모듈(202)은 마스크 커버(211)의 내측에 설치되어 흡입홀(212)의 개방면적을 조절함으로써, 호흡 검출 장치(200)의 들숨저항 또는 날숨저항을 조절하는 기능을 수행한다.
구체적으로, 호흡저항 조절 모듈(202)는, 외부와 연통하여 사용자의 호흡이 가능하도록 하는 유로의 크기를 조절한다. 호흡저항 조절 모듈(202)은 사용자 호흡의 들숨에 필요로 하는 공기를 흡입홀(212)을 통하여 마스크부(210)의 외부에서 유입되도록 하고, 날숨에 발생하는 공기를 흡입홀(212)을 통하여 마스크부(210)의 외부로 배출되도록 할 수 있다. 즉, 호흡저항 조절 모듈(202)은 사용자의 호흡에 필요한 공기의 이동 경로를 제공한다. 다만, 도 7에 도시된 흡입홀(212)의 위치는 임의로 표현한 것으로, 본 발명의 실시예가 이에 해당되는 것은 아니다.
컨트롤러(203)는 전술한 호흡저항 조절 모듈(202)의 동작을 제어할 수 있다. 컨트롤러(203)는 진단 치료 서버(100)에서 생성된 제어신호를 통신모듈(205)을 통해 수신하며, 수신된 제어신호를 기초로 호흡저항 조절 모듈(202)의 들숨저항 또는 날숨저항의 크기를 조절할 수 있다. 다른 예로, 상기 제어신호는 사용자 단말기(300)를 통해 전달받거나, 또는 진단 치료 서버(100)로부터 직접 수신할 수 있다.
또한, 컨트롤러(203)는 사용자 단말기(300)와 페어링되며, 사용자 단말기(300)에서 수행되는 호흡훈련 컨텐츠에 동기화되어 호흡 검출 장치(200)의 동작을 제어할 수 있다.
컨트롤러(203)는 통상의 PCB로 구성될 수 있다. 컨트롤러(203)는 호흡 검출 모듈(201) 및 호흡저항 조절 모듈(202)과 전기적으로 연결될 수 있다. 컨트롤러(203)는 호흡 검출 모듈(201)에서 감지된 호흡 데이터를 다양한 소프트웨어에서 요구하는 인터페이스 신호로 변환하여, 외부 장치로 전달할 수 있다.
호흡 검출 장치(200)의 각 구성요소에서 필요한 에너지는 별도 구비된 배터리(204)를 통해 공급될 수 있다.
추가적으로, 호흡 검출 장치(200)는 위치센서(206)를 더 포함할 수 있다. 위치센서(206)는 통상의 자이로센서로 구성될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 위치센서(206)는 사용자의 위치정보를 측정할 수 있는 다양한 모듈이 이용될 수 있다. 위치센서(206)는 호흡 검출 모듈(201)와 같이 컨트롤러(203)와 연결되어 구성될 수 있다. 또한, 위치센서(206)는 본 발명의 실시예에 따라 선택적으로 호흡 검출 장치(200)에 구비될 수 있다.
호흡 검출 장치(200)는 위치센서(206)에 의해서 사용자의 얼굴 또는 머리의 움직임을 감지할 수 있는 바, 컨트롤러(203)는 통신모듈(205)을 통해서 위치센서(206)에서 감지된 호흡 검출 장치(200)의 움직임 신호를 다양한 장치에 제공할 수 있다.
나아가, 위치센서(206)는 사용자의 얼굴 또는 머리의 위치를 측정할 수 있는 바, 머리 위치에 따른 호흡의 상태 등을 파악할 수 있음으로써, 사용자의 건강상태 등을 검사 또는 재활하는 소프트웨어에 사용자의 상태 정보를 제공해줄 수 있다.
추가적으로, 통신 모듈(205)은 무선 인터넷 기술 및 근거리 통신 기술에을 이용하여 진단 치료 서버(100) 및 사용자 단말기(300)와 데이터를 교환할 수 있다.
여기에서, 무선 인터넷 기술은 예를 들어, 무선랜(Wireless LAN: WLAN), DMNA(Digital Living Network Alliance), 와이브로(Wireless Broadband: Wibro), 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access: Wimax), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), IEEE 802.16, 롱 텀 에볼루션(Long Term Evolution: LTE), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced), 광대역 무선 이동 통신 서비스(Wireless Mobile Broadband Service: WMBS) 및 5G NR(New Radio) 기술 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.
근거리 통신 기술은 예를 들어, 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association: IrDA), UWB(Ultra-Wideband), 지그비(ZigBee), 인접 자장 통신(Near Field Communication: NFC), 초음파 통신(Ultra Sound Communication: USC), 가시광 통신(Visible Light Communication: VLC), 와이 파이(Wi-Fi), 와이 파이 다이렉트(Wi-Fi Direct), 5G NR (New Radio) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.
네트워크를 통해서 통신하는 통신 모듈(205)은 이동통신을 위한 기술표준 및 표준 통신 방식을 준수할 수 있다. 예를 들어, 표준 통신 방식은 GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), CDMA2000(Code Division Multi Access 2000), EV-DO(Enhanced Voice-Data Optimized or Enhanced Voice-Data Only), WCDMA(Wideband CDMA), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTEA(Long Term Evolution-Advanced) 및 5G NR(New Radio) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 단, 본 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다.
이하에서는, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 재활 훈련 방법에 대해 구체적으로 살펴보도록 한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 재활 훈련 방법의 일 예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 재활 훈련 방법에서, 우선 사용자 단말기(300)와 호흡 검출 장치(200)는 상호 간에 페어링을 수행한다(S110). 이때, 호흡 검출 장치(200)와 사용자 단말기(300)는 유무선으로 상호 간에 연결되어 데이터를 교환할 수 있다.
이어서, 진단 치료 서버(100)는 미리 입력된 사용자 데이터를 기초로, 호흡훈련 컨텐츠를 사용자 단말기(300)에 제공한다(S121). 이때, 사용자 단말기(300)에 제공되는 제1 호흡훈련 컨텐츠는 호흡 검출 장치(200)에 연동되어 동작할 수 있다.
이어서, 사용자 단말기(300)는 사용자가 제1 호흡훈련 컨텐츠를 수행하는 동안 사용자에 대한 수행 데이터를 진단 치료 서버(100)에 전달한다(S123). 여기에서, 수행 데이터는, 사용자의 입력패턴, 반응시간, 미션 성공률 등을 포함할 수 있다.
이와 동시에, 호흡 검출 장치(200)는 사용자가 제1 호흡훈련 컨텐츠를 수행하는 동안, 사용자의 호흡 데이터를 측정한다(S125). 측정된 호흡 데이터는 진단 치료 서버(100)에 전달된다(S127).
이어서, 진단 치료 서버(100)는 수신된 수행 데이터 및 호흡 데이터를 기초로, 사용자의 제1 호흡훈련 컨텐츠에 대한 평가항목별 개선율을 계산한다.
구체적으로, 진단 치료 서버(100)는 호흡 데이터를 기초로 정상호흡 비율 또는 정상호흡 유지율을 산출하고, 수행 데이터를 기초로 운동능력 개선율을 산출한다(S131).
이어서, 진단 치료 서버(100)는 산출된 데이터를 기초로, 제1 호흡훈련 컨텐츠의 종류 또는 레벨을 변경한다(S133).
또한, 진단 치료 서버(100)는 산출된 데이터를 기초로, 호흡 검출 장치(200)의 호흡저항을 변경한다(S135). 구체적으로, 진단 치료 서버(100)는 호흡 검출 장치(200)의 들숨저항 또는 상기 날숨저항을 조절하는 제어신호를 생성한다.
이어서, 진단 치료 서버(100)는 변경된 제2 호흡훈련 컨텐츠를 사용자 단말기(300)에 제공한다(S141).
이와 동시에, 진단 치료 서버(100)는 생성된 제어신호를 호흡 검출 장치(200)에 전달한다(S143). 호흡 검출 장치(200)는 수신된 제어신호를 기초로 들숨저항 또는 날숨저항을 조절한다.
이어서, 전술한 S123 내지 S143 단계는 반복해서 수행된다.
이를 통해, 본 발명의 호흡훈련 시스템은 점진적으로 사용자의 호흡이 향상될 수 있도록 하는 최적의 호흡훈련 컨텐츠와 호흡저항을 선정하여, 사용자에게 해당 호흡훈련 컨텐츠를 제공할 수 있다.
이하에서는, 다른 측면에서 바라본 본 발명의 재활 훈련 방법에 대해 설명하도록 한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 재활 훈련 방법의 다른 예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 재활 훈련 방법에 따르면, 진단 치료 서버(100)는 사용자 단말기(300)에 호흡훈련 컨텐츠를 제공한다(S210). 전술한 바와 같이, 호흡 검출 장치(200)는 사용자 단말기(300)와 페어링되며, 사용자 단말기(300) 상에서 수행되는 호흡훈련 컨텐츠에 동기화되어 동작할 수 있다. 이때, 호흡 검출 장치(200)는 호흡훈련 컨텐츠에 따라 들숨저항 또는 날숨저항을 조절되며, 이를 통하여 사용자의 호흡패턴을 가이드할 수 있다.
이어서, 사용자가 호흡훈련 컨텐츠를 수행하는 동안, 진단 치료 서버(100)는 호흡 검출 장치(200) 및 사용자 단말기(300)로부터, 호흡 데이터 및 컨텐츠에 대한 수행 데이터를 수신한다(S220). 여기에서, 호흡 데이터는 사용자의 들숨 또는 날숨에 대한 데이터를 포함하고, 수행 데이터는 사용자의 입력패턴, 반응시간, 미션 성공률 등을 포함할 수 있다.
이어서, 진단 치료 서버(100)는 수신된 호흡 데이터를 기초로 호흡패턴을 추출한다(S230). 여기에서, 호흡패턴은 사용자의 정상호흡 비율 또는 정상호흡 유지율을 포함할 수 있다.
이어서, 진단 치료 서버(100)는 추출된 호흡패턴을 기초로 호흡 특이점이 발견되는지 여부를 판단한다(S240).
만약, 호흡패턴에서 호흡 특이점이 발견되는 경우, 진단 치료 서버(100)는 들숨저항 또는 날숨저항의 크기를 조절하기 위한 제어신호를 생성한다. 생성된 제어신호는 호흡 검출 장치(200)에 전달되어 들숨저항 또는 날숨저항의 크기를 조절하는데 이용될 수 있다(S245).
한편, 호흡패턴에서 호흡 특이점이 발견되지 않는 경우, 진단 치료 서버(100)는, 수신된 수행 데이터를 기초로 운동능력 개선율 및 개선 특이점을 추출한다(S250).
이어서, 진단 치료 서버(100)는 추출된 데이터를 기초로, 사용자의 호흡 진단평가를 수행한다(S260). 이때, 진단 치료 서버(100)는 추출된 데이터를 기초로 사용자의 특정 질환(예를 들어, COPD)의 진단 및 개선에 대한 평가를 수행할 수 있다.
이어서, 진단 치료 서버(100)는 평가된 사용자의 호흡이 정상범주 이내에 포함되는지 여부를 판단한다(S270).
만약, 사용자의 호흡이 정상범주 이내에 포함되는 경우, 진단 치료 서버(100)는 호흡훈련 컨텐츠의 수행을 종료시킨다.
반면, 사용자의 호흡이 정상범주 이내에 포함되지 않는 경우, 진단 치료 서버(100)는 제공되는 호흡훈련 컨텐츠의 종류 또는 레벨을 변경한다(S275). 또한, 변경된 호흡훈련 컨텐츠의 종류 또는 레벨에 따라, 호흡 검출 장치(200)의 들숨저항 또는 날숨저항의 크기도 함께 조절할 수 있다.
이를 통해, 본 발명은, 사용자가 컨텐츠를 수행하는 동안 호흡 검출 장치의 들숨 및 날숨에 대한 저항을 제어함으로써, 사용자의 호흡패턴을 자연스레 가이드할 수 있고, 사용자의 호흡을 개선시킬 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 호흡훈련 시스템에 대한 전반적인 동작 순서에 대해 설명하도록 한다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 재활 훈련 방법의 또 다른 예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 호흡훈련 시스템에서, 사용자는 검사 대상자의 개인정보, 병력정보, 환경정보, 증상정보, 각종 검사정보(질환정보, 신체능력, 지능, 발달장애, 성격검사 등)를 진단 치료 서버(100)에 입력한다(S310). 이때, 사용자는 자신이 직접 자신의 데이터를 입력할 수 있으나, 사용자가 스스로 입력할 수 없는 경우 전문가 또는 보호자가 필요정보를 대신 입력할 수 있다.
여기에서, 개인정보는 상기 사용자의 성별, 나이, 또는 가족력을 포함하고, 병력정보는 상기 사용자가 전문기관에서 진단받은 병리증상 또는 진단코드를 포함하며, 검사정보는 COPD, 자폐증, 호흡, 협응력, 뚜렛증후군, 및 ADHD 중 어느 하나에 대한 검사결과를 포함할 수 있다.
이어서, 진단 치료 서버(100)는 입력정보 확인, 추천 활용 콘텐츠, 및 예상결과 리포팅을 사용자 단말기(300)를 통해 사용자 또는 보호자에게 제공한다(S320). 즉, 진단 치료 서버(100)는 수신된 사용자의 데이터를 기초로 사용자에게 가장 적합한 호흡훈련 컨텐츠를 선정할 수 있다.
이어서, 사용자는 사용자 단말기(300)를 통해 추천받은 재활/개선 프로세스를 설정하거나(추천 콘텐츠 설정 또는 변경 가능), 수행 프로세스에 대한 리마인더를 설정할 수 있다(S330).
또한, 사용자 단말기(300)는 호흡 검출 장치(200)와 연동된 호흡훈련 컨텐츠(예를 들어, 게임화 콘텐츠)를 이용하여, 사용자에 대한 정보 수집 및 호흡개선을 위한 활동을 수행한다(S340).
이때, 사용자 단말기(300)는 호흡훈련 컨텐츠의 수행정보를 수집하고, 수집된 정보를 기초로 각 단계별 호흡검사를 수행하며, 이의 결과를 진단 치료 서버(100)에 제공할 수 있다. 또한, 사용자 단말기(300)는 호흡 검출 장치(200)에서 수집된 호흡 데이터를 함께 이용할 수 있으며, 수집된 호흡 데이터를 진단 치료 서버(100)에 함께 전달할 수 있다.
한편, 진단 치료 서버(100)는 사용자 단말기(300)로부터 수집된 데이터를 기초로, 검사정보, 수행정보, 증상 개선율, 수정 필요 프로세스 도출, 및 예상 개선결과 리포팅을 수행하여 사용자 단말기(300)에 제공할 수 있다(S350). 또한, 진단 치료 서버(100)는 향후 발생가능 문제점을 예상 또는 도출하여 사용자 단말기(300)에 제공할 수 있다.
이어서, 사용자 단말기(300)에서는 프로세스를 수정하여 설정하거나, 호흡훈련 컨텐츠의 활용/수행정보 입력할 수 있으며, 증상 목표율 도달 시 해당 세션을 종료할 수 있다(S360).
즉, 본 발명은, 사용자가 컨텐츠를 수행하는 동안에 사용자의 운동능력 개선율을 평가하고, 사용자의 개선율을 높이기 위한 호흡훈련 컨텐츠를 선택하여 제공함으로써, 사용자의 호흡재활치료에 대한 부담감과 거부감을 최소화할 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 호흡훈련 시스템에서 대상자에게 맞는 훈련 프로세스를 제공하는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 호흡훈련 시스템은, 회원가입단계에서 회원유형과 개인정보를 입력받을 수 있다.
여기에서, 회원유형은 사용자, 보호자, 전문치료사, 재활전문기관으로 구분될 수 있다. 또한, 회원가입시 입력되는 개인정보에는 성별, 연령-개월, 가족력, 환경, 병리증상, 기존 증상정보, 소속정보(재활전문기관/병원/중소기업)가 포함될 수 있다.
우선 회원유형이 사용자인 경우, 진단 치료 서버(100)는 호흡초기검사 및 인지기능초기검사를 수행한다(S411).
이어서, 사용자는 진단 치료 서버(100)에서 추천하는 호흡훈련 컨텐츠를 이용하여 호흡 개선훈련을 수행한다(S413).
이어서, 진단 치료 서버(100)는 호흡훈련 컨텐츠의 수행과정에서 사용자의 호흡 개선여부에 대한 검사를 수행한다(S415).
이어서, 진단 치료 서버(100)는 사용자의 호흡이 개선되었는지 여부를 판단한다(S417)
이어서, 사용자의 호흡이 개선된 경우, 진단 치료 서버(100)는 호흡 개선훈련을 종료하고, 최종기록을 확인 및 저장한다(S419, S439).
반면, 사용자의 호흡이 개선된 경우, 진단 치료 서버(100)는 피드백을 통해 사용자가 수행하는 프로세스를 수정하고, 이에 따른 리마인더도 함께 수정한다(S425).
한편, 회원유형이 보호자(혹은, 치료사 또는 사용자 본인)인 경우, 보호자는 사용자에게 제공되는 재활치료의 프로세스 설정 및 리마인더를 설정할 수 있다(S421).
다른 한편, 회원유형이 재활전문기관인 경우, 진단 치료 서버(100)는 재활전문기관에서 입력된 검사데이터를 확인하고(S431), 호흡개선을 위한 추천 프로세스를 확인 및 수정한다(S433).
이어서, 보호자는 재활전문기관으로부터 수신한 재활치료의 추천 프로세스를 설정하고 및 해당 프로세스에 대한 리마인더를 설정할 수 있다(S421). 이때, 진단 치료 서버(100)는 설정된 프로세스에 대응되는 호흡훈련 컨텐츠를 사용자의 사용자 단말기(300)에 제공할 수 있다.
이어서, 진단 치료 서버(100)는 사용자의 호흡훈련 컨텐츠의 수행이력을 기초로 개선기록부를 작성하고(S423), 해당 개선기록부를 보호자 또는 재활전문기관에서 열람할 수 있도록 개선기록부를 관리할 수 있다(S435).
이어서, 진단 치료 서버(100)는 사용자의 호흡의 개선여부에 따라 설정된 프로세스를 수정하거나 리마인더를 자동으로 수정하여, 사용자에게 수정된 프로세스에 따른 호흡훈련 컨텐츠를 제공할 수 있다(S425). 이때, 프로세스의 수정은 보호자 또는 재활전문기관에서 수행될 수 있다(S437).
이러한 과정을 통해, 호흡훈련 시스템은 사용자의 호흡재활 치료과정을 보호자 및 재활전문기관에 공유할 수 있으며, 사용자의 호흡을 개선할 수 있도록 다양한 피드백을 반영하여 사용자에게 제공되는 호흡재활 치료 프로세스를 수정할 수 있다.
이를 통해, 호흡훈련 시스템는 사용자에게 가장 적합한 프로그램 추천 및 리마인더 제공 등의 서비스를 제공할 수 있으며, 사용자의 재활치료서비스 이용에 대한 편의성을 극대화할 수 있다.
전술된 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위로 나타날 것이다. 그리고 후술될 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론이고, 그 등가개념에서 파생되는 모든 변경 및 변형이 가능한 형태까지 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 진단 치료 서버
200 : 호흡 검출 장치
300 : 사용자 단말기
200 : 호흡 검출 장치
300 : 사용자 단말기
Claims (10)
- 사용자 단말기 및 호흡 검출 장치와 연계된 진단 치료 서버에서 수행되는 재활 훈련 방법에 있어서,
상기 사용자 단말기에 호흡훈련 컨텐츠를 제공하는 단계;
사용자가 상기 호흡훈련 컨텐츠를 수행하는 동안 상기 호흡 검출 장치에서 측정된, 사용자의 들숨 또는 날숨에 대한 호흡 데이터를 수신하는 단계;
상기 사용자 단말기로부터 상기 호흡훈련 컨텐츠에 대한 수행 데이터를 수신하는 단계;
상기 호흡 데이터를 기초로 사용자의 호흡패턴을 산출하고, 산출된 상기 호흡패턴이 미리 설정된 기준범위 이내인지 여부를 판단하는 단계; 및
상기 호흡패턴이 상기 미리 설정된 기준범위를 벗어나는 경우, 상기 사용자의 호흡 조절을 위해 상기 호흡 검출 장치의 들숨저항 또는 날숨저항을 조절하는 단계를 포함하되,
상기 호흡 데이터는, 상기 호흡 검출 장치의 내측에 설치되고, 밀폐된 외면의 일면이 탄성물질로 구성되며, 내부에 압력센서를 구비하는 호흡 검출 모듈에서 측정되는
재활 훈련 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 들숨저항 또는 날숨저항을 조절하는 단계는,
상기 호흡패턴으로부터 정상호흡 비율 또는 정상호흡 유지율을 산출하고,
상기 수행 데이터를 기초로 상기 사용자의 인지능력 개선율을 산출하고,
상기 정상호흡 비율 또는 상기 정상호흡 유지율과, 상기 인지능력 개선율을 기초로 상기 호흡훈련 컨텐츠의 종류 또는 레벨을 변경하고,
변경된 상기 호흡훈련 컨텐츠의 종류 또는 레벨을 기초로 상기 호흡 검출 장치의 들숨저항 또는 날숨저항을 조절하는 것을 포함하는 재활 훈련 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 호흡훈련 컨텐츠의 종류 또는 레벨에 따라, 상기 호흡 검출 장치의 상기 들숨저항 또는 상기 날숨저항을 조절하는 제어신호를 생성하는 단계와,
상기 제어신호를 이용하여 상기 호흡 검출 장치의 상기 들숨저항 또는 상기 날숨저항이 조절되는 단계를 더 포함하는 재활 훈련 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 호흡훈련 컨텐츠는, 서로 다른 호흡패턴을 유도하는 각각의 미션을 포함하고,
상기 미션에 따라, 상기 호흡 검출 장치의 상기 들숨저항 또는 상기 날숨저항의 크기가 조절되는 재활 훈련 방법.
- 제4 항에 있어서,
상기 미션에서 유도하는 호흡패턴은, 기준치보다 강한 들숨 또는 날숨, 기준치보다 약한 들숨 또는 날숨, 기준치보다 짧게 끊어 내뱉는 들숨 또는 날숨, 규칙 또는 비규칙적으로 내뱉는 들숨 또는 날숨을 포함하는 재활 훈련 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 들숨저항 또는 상기 날숨저항은, 적어도 둘 이상의 저항 단계로 구분되는 재활 훈련 방법.
- 제1 항에 있어서,
상기 호흡훈련 컨텐츠는, 아바타에 대한 조작을 기초로 미션을 수행하는 것을 포함하고,
상기 아바타에 대한 조작은, 상기 호흡 검출 장치 또는 상기 사용자 단말기에 구비된 동작센서에서 측정된 동작 데이터를 이용하여 수행되는 재활 훈련 방법.
- 제7 항에 있어서,
상기 호흡 검출 장치는, 표면 상에 표시된 특정 패턴을 포함하되,
상기 인지능력훈련 시스템과 연결된 별도의 카메라를 통해 촬영된 영상을 분석함으로써, 상기 호흡 검출 장치 상의 상기 특정 패턴을 인식하는 단계와,
상기 특정 패턴의 움직임을 추출하며, 추출된 상기 특정 패턴의 움직임을 기초로 상기 아바타에 대한 조작을 수행하는 단계를 더 포함하는 재활 훈련 방법.
- 진단 치료 서버와 연계되어 동작하는 호흡 검출 장치에 있어서,
중앙에 개구부를 갖는 마스크 몸체;
상기 마스크 몸체의 상기 개구부에 결합되는 마스크 커버;
상기 마스크 몸체의 일측에 연결되어 사용자의 얼굴의 일부를 덮는 실링부;
상기 마스크 몸체와 상기 마스크 커버 사이에 형성되는 흡입홀;
상기 마스크 커버의 내측에 설치되어 상기 흡입홀의 개방면적을 조절함으로써, 상기 호흡 검출 장치의 들숨저항 또는 날숨저항을 조절하는 호흡저항 조절 모듈; 및
상기 마스크 커버의 내측에 설치되어 사용자의 들숨 또는 날숨에 대한 호흡 데이터를 측정하는 호흡 검출 모듈을 포함하되,
상기 호흡 검출 모듈은, 밀폐된 외면의 일면이 탄성물질로 구성되며, 내부에 압력센서가 구비되는 것을 포함하는
호흡 검출 장치.
- 제9 항에 있어서,
상기 호흡 검출 모듈은,
상기 호흡 검출 장치를 착용한 사용자의 안면과 대향되는 위치의 일면이 상기 탄성물질로 구성되고,
내부가 밀폐되도록 형성되어 상기 탄성물질의 움직임에 따라 내부의 압력이 변동되며,
상기 탄성물질과 대향되는 타면의 내측에 상기 압력센서가 설치되고, 상기 타면의 외측에는 상기 압력센서와 연결되어 데이터 또는 전력 송수신이 가능한 포트가 구비되는 것을 포함하는 호흡 검출 장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220040425A KR20230141181A (ko) | 2022-03-31 | 2022-03-31 | 호흡 검출 장치 및 이를 이용한 재활 훈련 방법 |
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Publications (1)
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| KR20230141181A true KR20230141181A (ko) | 2023-10-10 |
Family
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Family Applications (1)
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-
2022
- 2022-03-31 KR KR1020220040425A patent/KR20230141181A/ko active IP Right Grant
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