WO2023191146A1 - 호흡 검출 장치 및 이를 이용한 재활 훈련 방법 - Google Patents

호흡 검출 장치 및 이를 이용한 재활 훈련 방법 Download PDF

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WO2023191146A1
WO2023191146A1 PCT/KR2022/004642 KR2022004642W WO2023191146A1 WO 2023191146 A1 WO2023191146 A1 WO 2023191146A1 KR 2022004642 W KR2022004642 W KR 2022004642W WO 2023191146 A1 WO2023191146 A1 WO 2023191146A1
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WO
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breathing
user
detection device
resistance
exhalation
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PCT/KR2022/004642
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English (en)
French (fr)
Inventor
홍장택
Original Assignee
주식회사 프로젝트레인보우
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
    • A61B5/091—Measuring volume of inspired or expired gases, e.g. to determine lung capacity
    • A61B5/093—Measuring volume of inspired or expired gases, e.g. to determine lung capacity the gases being exhaled into, or inhaled from, an expansible chamber, e.g. bellows or expansible bag

Definitions

  • the present invention relates to a rehabilitation training method that provides content for improving symptoms tailored to the user in conjunction with a breathing detection device.
  • COPD Chronic Obstructive Pulmonary Disease
  • chronic bronchitis emphysema showing damage to the alveolar structure, or a combination of the two diseases, resulting in obstruction of the airways from the bronchi to the alveoli. It is a disease that occurs. Symptoms include a prolonged cough accompanied by sputum, difficulty in breathing due to decreased airflow speed due to airway obstruction, and frequent respiratory infections such as colds. This disease is causing a high number of deaths worldwide, and is rapidly increasing due to smoking and air pollution.
  • COPD patients can become rapidly weakened and die within a short period of time.
  • COPD patients may be exposed to the possibility of acute exacerbation after a hospital visit due to the above-mentioned factors, they cannot predict the possibility of acute exacerbation on their own, so if a patient visits the hospital after an acute exacerbation, it may lead to unexpected results. . Therefore, there is an increasing need for home medical devices that can predict the possibility of acute deterioration before visiting the hospital and allow easy access to rehabilitation treatment at home.
  • the purpose of the present invention is to provide a rehabilitation training method that detects the user's breathing pattern and provides breathing training content for rehabilitation treatment tailored to the user using the detected breathing pattern.
  • the purpose of the present invention is to provide a rehabilitation training method that controls the resistance to inhalation and exhalation of the breathing detection device so that the user's breathing pattern can be adjusted in conjunction with breathing training content provided to the user.
  • the purpose of the present invention is to provide a rehabilitation training method that can detect the movement of a user wearing a breathing detection device and manipulate the movement of an avatar provided in conjunction with breathing training content.
  • the purpose of the present invention is to provide a rehabilitation training method that can evaluate the improvement rate of the user's exercise ability through breathing training content provided to the user in a gamified manner and provide breathing training content tailored to the user based on this. .
  • a rehabilitation training method includes providing breathing training content to a user terminal, breathing for the user's inhalation or exhalation measured by the breathing detection device while the user performs the breathing training content.
  • Receiving data receiving performance data for the breathing training content from the user terminal, calculating the user's breathing pattern based on the breathing data, and determining whether the calculated breathing pattern is within a preset reference range.
  • the step of adjusting the inhalation resistance or exhalation resistance includes calculating a normal breathing rate or normal breathing maintenance rate from the breathing pattern, calculating a cognitive ability improvement rate of the user based on the performance data, and calculating the normal breathing rate or Changing the type or level of the breathing training content based on the normal breathing maintenance rate and the cognitive ability improvement rate, and adjusting the inhalation resistance or exhalation resistance of the breathing detection device based on the changed type or level of the breathing training content.
  • generating a control signal to adjust the inhalation resistance or the exhalation resistance of the respiration detection device and using the control signal to adjust the inhalation resistance of the respiration detection device.
  • it may further include the step of adjusting the exhalation resistance.
  • the breathing training content includes each mission to induce different breathing patterns, and depending on the mission, the size of the inhalation resistance or the exhalation resistance of the respiration detection device can be adjusted.
  • the breathing pattern induced in the mission may include inhalation or exhalation stronger than the reference value, inhalation or exhalation weaker than the reference value, inhalation or exhalation that is shorter than the reference value, and inhalation or exhalation that is exhaled regularly or irregularly.
  • the inhalation resistance or the exhalation resistance may be divided into at least two or more resistance levels.
  • the breathing training content includes performing a mission based on manipulation of the avatar, and the manipulation of the avatar uses motion data measured by the breathing detection device or a motion sensor provided in the user terminal. It can be performed by doing this.
  • the respiration detection device includes a specific pattern displayed on the surface, by analyzing an image captured through a separate camera connected to the cognitive ability training system, recognizing the specific pattern on the respiration detection device; , extracting the movement of the specific pattern, and performing an operation on the avatar based on the extracted movement of the specific pattern.
  • a breathing detection device includes a mask body having an opening in the center, a mask cover coupled to the opening of the mask body, and a mask cover connected to one side of the mask body to cover a part of the user's face.
  • a sealing unit, a suction hole formed between the mask body and the mask cover, and a breathing resistance control installed on the inside of the mask cover to adjust the inhalation resistance or exhalation resistance of the respiration detection device by adjusting the open area of the suction hole.
  • respiration detection module installed on the inside of the mask cover to measure respiration data for the user's inhalation or exhalation, wherein one side of the respiration detection module is made of an elastic material, and the respiration detection module has an inside of the mask cover. It includes being provided with a pressure sensor.
  • the respiration detection module has one surface at a position opposite the face of the user wearing the respiration detection device made of the elastic material, and the inside is formed to be sealed, so that the internal pressure changes according to the movement of the elastic material.
  • the pressure sensor may be installed on the inside of the other surface opposite to the elastic material, and a port connected to the pressure sensor and capable of transmitting and receiving data or power may be provided on the outside of the other surface.
  • the rehabilitation training method according to the present invention can increase the user's concentration on rehabilitation treatment and compliance with rehabilitation treatment training by providing breathing training content for rehabilitation treatment to the user and fusing respiratory rehabilitation treatment and IT.
  • the present invention can naturally guide the user's breathing pattern by controlling the resistance to inhalation and exhalation of the breathing detection device while the user performs content, thereby improving the user's breathing and COPD-related symptoms. You can do it.
  • the present invention can increase the user's concentration on the content by manipulating the movement of the avatar provided within the breathing training content based on the movement of the user wearing the breathing detection device in virtual reality or augmented reality.
  • the present invention evaluates the improvement rate of the user's exercise ability while the user performs the content, and selects and provides breathing training content to increase the user's improvement rate, thereby minimizing the user's burden and resistance to rehabilitation treatment. there is.
  • the present invention utilizes gamification content with a high compliance rate combined with a rehabilitation program to convert the user's state into data and store it, so that it can be used to select various rehabilitation content in the future.
  • a rehabilitation program to convert the user's state into data and store it, so that it can be used to select various rehabilitation content in the future.
  • by providing services such as recommending programs most suitable for the user and providing reminders based on the user's breathing improvement data, the user's convenience in using rehabilitation treatment services can be maximized.
  • Figure 1 is a block diagram showing a breathing training system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a block diagram for explaining the components of the breathing training system of Figure 1.
  • Figures 3 to 8 are diagrams for explaining a breathing detection device according to some embodiments of the present invention.
  • Figure 9 is a flowchart for explaining an example of a rehabilitation training method according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 10 is a flowchart for explaining another example of a rehabilitation training method according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 11 is a flowchart for explaining another example of a rehabilitation training method according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 12 is a flowchart for explaining the process of providing a training process suitable for a subject in a breathing training system according to an embodiment of the present invention.
  • the breathing training system and method of the present invention can be applied to patients with autism spectrum disorder, mild cognitive impairment (MCI), and dementia according to the current disease classification system (DSM-V), as well as patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD) described above. It can be used by the general public who want to know their own advanced exercise information and the general public who want to improve their child's breathing. Below,
  • the breathing training system of the present invention can use all information that can be collected, such as the user's symptom information, age information, gender information, prescription information for symptoms, and software usage information.
  • the breathing training system of the present invention uses artificial intelligence to derive the optimal scenario for the degree of improvement by symptom, age, treatment method, gender, and characteristics by converting the collected information into big data, or to derive related statistics and key related data. It can be used for analysis.
  • Figure 1 is a block diagram showing a breathing training system according to an embodiment of the present invention.
  • the breathing training system includes a diagnostic treatment server 100, a breathing detection device 200, and a user terminal 300.
  • the diagnostic treatment server 100 stores and manages data related to the user's breathing, and selects and provides content for improving breathing (hereinafter referred to as breathing training content) suitable for the user.
  • the diagnostic treatment server 100 can select and provide optimal breathing training content suitable for the user based on big data collected from various users.
  • the diagnostic treatment server 100 can select and recommend breathing training content that can improve the user's breathing as much as possible using a machine learning module learned based on the collected big data.
  • the diagnostic treatment server 100 receives the user's breathing condition, environmental information, performance history and improvement rate of past breathing training content as input parameters, and receives the current breathing training content and the achievement rate of the breathing training content currently being performed. You can train machine learning by receiving input as an output parameter.
  • the diagnostic treatment server 100 calculates a candidate group of breathing training content that can be provided to the user and an expected improvement rate of breathing based on the user's breathing condition, environmental information, and the performance history and improvement rate of the current breathing training content, and then calculates the candidate group of breathing training content that can be provided to the user and the expected improvement rate of breathing from the candidate group. Breathing training content showing the highest expected improvement rate can be selected as recommended content and provided to the user.
  • the diagnostic treatment server 100 may provide breathing training content to the user terminal 300.
  • the breathing training content may include content that can implement augmented reality (AR) or virtual reality (VR).
  • AR augmented reality
  • VR virtual reality
  • the user can perform a mission to treat a specific disease by adjusting the avatar in virtual reality (VR) content provided by the user terminal 300.
  • the user terminal 300 is connected to the breathing detection device 200 and can be synchronized with each other.
  • the diagnostic treatment server 100 receives breathing data measured by the breathing detection device 200.
  • the diagnostic treatment server 100 may detect changes in breathing patterns based on the received breathing data, and receive performance data for the breathing training content that the user is performing. At this time, the performance data may include the reaction time according to the user's mission performance.
  • the diagnostic treatment server 100 may extract the user's normal breathing rate or normal breathing maintenance rate from the breathing pattern, and select the next breathing training content to increase the user's breathing improvement rate based on this.
  • the diagnostic treatment server 100 receives performance data of breathing training content, extracts an exercise ability improvement rate based on the received performance data, and based on this, the next breathing training content to increase the user's exercise ability improvement rate. can be selected.
  • the diagnostic treatment server 100 may generate a control signal for controlling the operation of the respiration detection device 200 for treating a user's specific disease (e.g., COPD) and transmit it to the respiration detection device 200.
  • the breathing detection device 200 can guide the user's breathing pattern based on the control signal.
  • the breathing pattern guided by the breathing detection device 200 includes inhalation or exhalation stronger than the reference value, inhalation or exhalation weaker than the reference value, inhalation or exhalation that is shorter than the reference value, and inhalation or exhalation that is exhaled regularly or irregularly. can do. A detailed explanation of this will be provided later.
  • the breathing training system may further include a separately provided camera 400.
  • the camera 400 is separately linked to capture an image of a user wearing the breathing detection device 200 and transmits the captured image to the diagnosis and treatment server 100.
  • the diagnostic treatment server 100 detects changes in the received image, analyzes the user's movement (for example, chest or ascites), and reflects the analyzed user's movement in the breathing training content provided to the user terminal 300. can do.
  • diagnosis and treatment server 100 may receive and refer to information regarding a predetermined developmental disability diagnosis from the medical institution server 500.
  • breathing evaluation data collected from the breathing training system may be collected in synchronization with the user's performance data for the improvement process and breathing training content.
  • breathing evaluation data collected from the breathing training system may be collected in synchronization with the user's performance data for the improvement process and breathing training content.
  • Figure 2 is a block diagram for explaining the components of the breathing training system of Figure 1.
  • the diagnostic treatment server 100 of the breathing training system of the present invention includes a breathing pattern analysis unit 110, a state determination unit 120, a content provider 130, a control signal generation unit 140, It may include a database unit 150.
  • the breathing pattern analysis unit 110 analyzes the user's breathing pattern based on the breathing data received from the breathing detection device 200. Additionally, the breathing pattern analysis unit 110 may extract the user's normal breathing rate or normal breathing maintenance rate from the breathing pattern.
  • the state determination unit 120 detects changes in the user's state and reaction based on the analyzed breathing pattern and performance data of the breathing training content, and determines the degree of mission performance and response to the breathing training content provided to the user terminal 300.
  • the user's breathing condition can be evaluated based on speed, etc.
  • the content provider 130 may select the breathing training content most suitable for the user based on the evaluated breathing state and provide the breathing training content to the user terminal 300.
  • the content providing unit 130 may change the type or level of the breathing training content based on the normal breathing rate or normal breathing maintenance rate extracted by the breathing pattern analysis unit 110.
  • the content provider 130 determines whether the user's breathing evaluated based on the received performance data is included in the normal category while the user performs the breathing training content. If the user's breathing is within the normal range, the content provider 130 may end performance of the breathing training content.
  • the control signal generator 140 may generate a control signal that can control the operation of the breathing detection device 200 in conjunction with the breathing training content provided to the user terminal 300.
  • the control signal may change the size of the inhalation resistance and exhalation resistance of the respiration detection device 200.
  • the database unit 150 can store and manage respiratory status information, environmental information, medical history information, symptom information, breathing training content performance history and achievement level, etc. for the user.
  • the content providing unit 130 described above may comprehensively analyze the user's data stored in the database unit 150 to select and provide breathing training content most suitable for the user.
  • the content provider 130 may provide content that can be used to train the subject to maintain stable exhalation and inhalation.
  • the content provider 130 provides 1) content capable of training for strong exhalation, thin and long exhalation, strong inhalation, and thin and long inhalation, 2) content capable of training for short-interrupted inhalation and exhalation (When spitting it out in pauses, it can be divided into regular/irregular, and training is possible by phoneme in the sentence).
  • the diagnostic treatment server 100 recognizes the color, shape, or external pattern of the breathing detection device 200 when the user terminal 300 is linked with the camera 400 and controls the movement of the avatar in AR, VR, and MR. It is available for use.
  • the diagnosis and treatment server 100 can analyze the image received from the camera 400, extract the movements of the user's arms and legs, and express them in conjunction with the avatar.
  • the breathing training content provided from the diagnostic treatment server 100 and controlled through the breathing detection device 200 includes various breathing-related tests and training, and there are difficulty levels (i.e. levels) to perform missions at specific levels. Upon completing multiple missions (for example, at least three times), you can move on to the next level of the mission.
  • Information collected while performing breathing training content including user's unique information (ID), subject's medical history and environmental information, current status information (information on subject's performance results such as autism test, intelligence test, etc.), initial/training period/current Breathing information (inhalation/exhalation time, regular/irregular breathing information, breathing time and frequency), content usage period setting information (therapist/parent), performance results for each level of difficulty, failure pattern information/frequency information when mission fails, therapist intervention information , treatment pattern input information (gamification content curriculum creation and performance information), step-by-step performance success and symptom improvement rate information according to gamification content performance, interim test information during the set period, test information after the end of the set period (COPD, autism test, intelligence test) , coordination test, Tourette syndrome, ADHD test, etc.) may be included.
  • ID user's unique information
  • subject's medical history and environmental information current status information (information on subject's performance results such as autism test, intelligence test, etc.)
  • current status information information on subject's performance results such as autism test,
  • the respiration detection device 200 may include a respiration detection module 201, a respiration resistance control module 202, a controller 203, and a battery 204.
  • the respiration detection module 201 is disposed inside the respiration detection device 200, and uses one or more pressure sensors to check the user's inhalation or exhalation.
  • the respiration detection module 201 is configured to be sealed inside, and one of the sealed outer surfaces of the respiration detection module 201 may be made of an elastic material with elasticity.
  • a pressure sensor is included inside the respiration detection module 201 to measure the internal pressure of the respiration detection module 201, and the data measured by the pressure sensor can be used as respiration data for the user's inhalation or exhalation. You can.
  • the breathing resistance control module 202 is installed inside the breathing detection device 200 and adjusts the open area of the suction hole connecting the outside and the inside of the breathing detection device 200, thereby adjusting the inhalation resistance of the breathing detection device 200. Or, it performs the function of controlling expiratory resistance.
  • the breathing resistance control module 202 may operate by adjusting the size of the inhalation resistance when the user breathes in and the size of the exhalation resistance when the user exhales.
  • the inhalation resistance and exhalation resistance controlled by the breathing resistance control module 202 can be divided into at least 5 levels and adjusted automatically or manually, and preferably in 10 levels.
  • the controller 203 may adjust the inhalation resistance and exhalation resistance of the respiration resistance control module 202 based on respiration data measured by the respiration detection module 201. In addition, the controller 203 transmits the breathing data measured in the breathing detection module 201 to the diagnostic treatment server 100, and inhales the breathing resistance control module 202 according to the content received from the diagnostic treatment server 100. Resistance and exhalation resistance can be adjusted in real time.
  • the breathing detection device 200 may include a charging and debugging and update terminal (possible to use debugging and update wirelessly), a rechargeable or disposable battery 204, and supports Bluetooth and 2.4Ghz, 3G, 4G, 5G, etc. By applying it, a communication module 205 capable of wireless interconnection may be further included.
  • the respiration detection device 200 may further include a position sensor 206.
  • the position sensor 206 can detect the movement of the user using the breathing detection device 200.
  • the position sensor 206 can use a 6-axis sensor or a 9-axis sensor.
  • a 6-axis sensor is installed inside the respiration detection device 200, so that the angular velocity and acceleration of the user's movement can be known. Data measured from the position sensor 206 can be used to control software dedicated to rehabilitation and training.
  • the position sensor 206 is a model in which a geomagnetic sensor is added to the 6-axis sensor, and is capable of tracking the direction of movement. By tracking the position of the breathing detection device 200 through 3D modeling, the position of the user's head is determined. It can be figured out.
  • the software linked to the diagnosis and treatment server 100 is mainly visual software-based cognitive training software implemented as a breathing-related functional game.
  • the present invention can guide the user's breathing pattern through software.
  • the user terminal 300 may include a display unit 310 and a sound output unit 320.
  • the user terminal 300 may display breathing training content provided by the diagnosis and treatment server 100 on the display unit 310 and output sound through the sound output unit 320.
  • the breathing training content may be composed of step-by-step gamification content.
  • the first stage of gamification content may include improving concentration and breathing through comfortable breathing, and animal characters actively avoiding obstacles with a happy expression and moving to the final destination according to training breathing for psychological stability.
  • the second stage of gamification content will be implemented in the form of training content that controls the time of inhalation and exhalation with uniform pressure, and a game that creates a pleasant environment by blowing wind on the target animal character through uniform pressure of inhalation and exhalation. You can.
  • the third stage gamification content may consist of gamification content that requires high pressure, such as blowing up a balloon.
  • breathing training content of the present invention is not limited to this.
  • the breathing training system fuses respiratory rehabilitation treatment and IT by providing users with breathing training content for specific disease treatment (for example, COPD), thereby increasing the user's concentration on respiratory rehabilitation treatment and Compliance with rehabilitation treatment training can be increased.
  • specific disease treatment for example, COPD
  • the present invention can naturally guide the user's breathing pattern by controlling the resistance to inhalation and exhalation of the breathing detection device 200 while the user performs content, thereby improving the user's breathing. You can..
  • Figures 3 to 8 are diagrams for explaining a breathing detection device according to some embodiments of the present invention.
  • Figure 3 shows a perspective view of a breathing detection device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 shows a top view and a front view of a breathing detection device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 5 is an embodiment of the present invention.
  • a side view of the breathing detection device according to the embodiment is shown.
  • Figure 6 is a diagram showing the coupling relationship between the mask body and the mask cover of the breathing detection device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is a schematic diagram illustrating the internal configuration of a breathing detection device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 8 is a diagram showing the breathing detection module of Figure 7.
  • the breathing detection device 200 includes a mask portion 210 and a strap portion 220.
  • the mask unit 210 may be configured to cover the area around the nose and mouth of the user's face.
  • the strap portion 220 is formed in the shape of a string whose length can be adjusted and may be composed of one or more straps to secure the mask portion 210 to the user's face.
  • the mask unit 210 may have a housing composed of a mask cover 211, a mask body 213, and a sealing unit 215.
  • the mask body 213 may be formed to have an opening in the center and have a space provided on the inside to cover the nose and mouth of the user's face.
  • the mask cover 211 may be coupled to the opening formed in the center of the mask body 213, and the circulation of air between the respiration detection device 200 and the outside may be performed between the coupling structure of the mask body 213 and the mask cover 211. This possible suction hole 212 may be formed.
  • the suction hole 212 may be formed to be disposed along the outer peripheral surface of the mask cover 211 and may form one or more flow paths.
  • the flow path structure of the suction hole 212 can be modified in various ways.
  • the suction hole 212 may be formed to be connected to the breathing resistance control module 202, which will be described below, and the cross-sectional area of the suction hole 212 is determined by the breathing detection module 201. can change. Through this, the breathing detection module 201 can adjust the levels of inhalation resistance and exhalation resistance related to the breathing difficulty of the content provided to the user. A detailed description of this will be provided later with reference to FIG. 7 .
  • the sealing portion 215 may perform the function of preventing a gap between the mask body 213 and the user's face.
  • the sealing portion 215 may be made of an elastic material.
  • the sealing portion 215 may form a closed space between the user's face and the breathing detection device 200 as its shape changes in response to the shape of the user's face or the flexibility of the skin.
  • the strap portion 220 adheres the mask portion 210 to the user's face and prevents a gap through which outside air enters the respiration detection device 200.
  • Strap portion 220 may be composed of one or more strings. At this time, the strap portion 220 may be made of an elastic material. Both ends of the strap portion 220 may be coupled to both sides of the mask portion 210. Additionally, the strap portion 220 is formed to surround the user's head and may function to press the mask portion 210 toward the user's face. That is, the strap portion 220 can increase the sealing efficiency of the respiration detection device 200 by pressing the mask portion 210 to the user's face. Furthermore, the strap portion 220 may function to prevent the position of the breathing detection device 200 from changing due to the user's physical activity required by the breathing training content.
  • the strap portion 220 is composed of two straps consisting of a first strap portion 221 and a second strap portion 223, so that the respiration detection device 200 is stably seated on the user's face, creating an internal space. It can be sealed.
  • the strap portion 220 may be configured to additionally include a third strap portion 225.
  • the third strap portion 225 is connected to the second strap portion 223 so that the back of the user's head is It can function to be supported.
  • the strap portion 220 disclosed in the above description and drawings is only a few examples of the present invention, and the present invention is not limited thereto.
  • the mask cover 211 is coupled to the opening provided in the mask body 213 and may be formed in a detachable structure.
  • a breathing detection module 201 and a breathing resistance adjustment module 202 may be disposed inside the mask cover 211.
  • the respiration detection module 201 and the respiration resistance control module 202 may be installed to be fixed to the inner surface of the mask cover 211.
  • the breathing detection module 201 is installed inside the mask cover 211 and can measure breathing data about the user's inhalation or exhalation.
  • the respiration detection module 201 may include a pressure sensor 10 inside, and may form a closed space that does not allow air to pass through to the outside.
  • one side of the respiration detection module 201 that faces the face of the user wearing the respiration detection device 200 may be made of an elastic material (RS), and the remaining side may be made of a material different from the one side. That is, part of the outer surface of the respiration detection module 201 may be made of an elastic material and the remaining part may be made of a non-elastic material.
  • RS elastic material
  • the breathing detection module 201 when the breathing detection module 201 is composed of a hexahedron, one side facing the user's face is composed of an elastic material (RS) (e.g., a rubber material), and the other remaining sides (SS1, SS2, SS3) , SS4) may be composed of inelastic materials.
  • RS elastic material
  • SS1, SS2, SS3 , SS4 may be composed of inelastic materials.
  • this corresponds to an example of the present invention, and the present invention is not limited thereto.
  • the elastic material changes the pressure of the internal space of the respiration detection device 200 (i.e., the internal space formed between the user's face and the respiration detection device 200). The location changes depending on.
  • the pressure of the internal space of the respiration detection device 200 is lower than the internal pressure of the respiration detection module 201, so the elastic material (RS) increases the size of the internal space of the respiration detection module 201. You can move in any direction. Conversely, in exhalation, the pressure of the internal space of the respiration detection device 200 is higher than the internal pressure of the respiration detection module 201, so the elastic material (RS) is directed to reduce the size of the internal space of the respiration detection module 201. You can move to .
  • the position of the elastic material (RS) changes according to the user's breathing
  • the position of the elastic material (RS) changes, and the internal pressure of the breathing detection module 201 may also change accordingly.
  • the pressure sensor 10 located inside the respiration detection module 201 may measure changes in the internal pressure of the respiration detection module 201 and generate respiration data based on this.
  • the respiration data may be measured to have the same pattern and size as the internal pressure change of the respiration detection device 200 for the user's inhalation or exhalation.
  • Respiration data measured by the pressure sensor 10 is formed on the other surface (SS4) of the respiration detection module 201 and is transmitted to other components (e.g., controller) through a port 201c that is electrically connected to the pressure sensor 10. It may be transmitted to (203) or communication module (205). For example, respiration data measured by the pressure sensor 10 may be transmitted to the diagnosis and treatment server 100 or the user terminal 300 through the communication module 205.
  • the port 201c is formed on the outside of the other surface (SS4) of the respiration detection module 201, and the pressure sensor 10 may be installed on the inside of the other surface (SS4) opposite the port (201c). Accordingly, the pressure sensor 10 is electrically connected to the port 201c and can receive power from the outside through the port 201c or transmit and receive measured data (i.e., respiration data).
  • the breathing resistance control module 202 is installed on the inside of the mask cover 211 to adjust the open area of the suction hole 212, thereby adjusting the inhalation resistance of the breathing detection device 200. Or, it performs the function of controlling expiratory resistance.
  • the breathing resistance control module 202 controls the size of a flow path that communicates with the outside and allows the user to breathe.
  • the breathing resistance control module 202 allows the air required for the user's inhalation to flow in from the outside of the mask unit 210 through the suction hole 212, and allows the air generated during exhalation to flow in through the suction hole 212. It can be discharged to the outside of the mask unit 210.
  • the breathing resistance control module 202 provides a movement path for air necessary for the user's breathing.
  • the position of the suction hole 212 shown in FIG. 7 is expressed arbitrarily and does not apply to the embodiment of the present invention.
  • the controller 203 can control the operation of the breathing resistance control module 202 described above.
  • the controller 203 receives the control signal generated by the diagnostic treatment server 100 through the communication module 205, and determines the size of the inhalation resistance or exhalation resistance of the breathing resistance adjustment module 202 based on the received control signal. It can be adjusted.
  • the control signal may be received through the user terminal 300 or directly from the diagnosis and treatment server 100.
  • controller 203 is paired with the user terminal 300 and can control the operation of the breathing detection device 200 in synchronization with the breathing training content performed on the user terminal 300.
  • the controller 203 may be composed of a regular PCB.
  • the controller 203 may be electrically connected to the respiration detection module 201 and the respiration resistance control module 202.
  • the controller 203 may convert the respiration data detected by the respiration detection module 201 into an interface signal required by various software and transmit it to an external device.
  • Energy required for each component of the respiration detection device 200 may be supplied through a separately provided battery 204.
  • the respiration detection device 200 may further include a position sensor 206.
  • the position sensor 206 may be configured as a typical gyro sensor. However, the present invention is not limited to this, and various modules that can measure the user's location information may be used as the location sensor 206.
  • the position sensor 206 may be configured to be connected to the controller 203, like the respiration detection module 201. Additionally, the position sensor 206 may be selectively provided in the respiration detection device 200 according to an embodiment of the present invention.
  • the respiration detection device 200 can detect the movement of the user's face or head by the position sensor 206, and the controller 203 detects respiration detected by the position sensor 206 through the communication module 205.
  • a movement signal of the device 200 can be provided to various devices.
  • the position sensor 206 can measure the position of the user's face or head, and can determine the state of breathing according to the position of the head, so that the user can be connected to software that examines or rehabilitates the user's health condition, etc. Can provide status information.
  • the communication module 205 may exchange data with the diagnosis and treatment server 100 and the user terminal 300 using wireless Internet technology and short-range communication technology.
  • wireless Internet technologies include, for example, Wireless LAN (WLAN), DMNA (Digital Living Network Alliance), Wibro (Wireless Broadband: Wibro), Wimax (World Interoperability for Microwave Access: Wimax), and HSDPA (High Speed Downlink Packet Access), HSUPA (High Speed Uplink Packet Access), IEEE 802.16, Long Term Evolution (LTE), LTE-A (Long Term Evolution-Advanced), Wireless Mobile Broadband Service : May include at least one of WMBS) and 5G NR (New Radio) technology.
  • this embodiment is not limited to this.
  • Short-range communication technologies include, for example, Bluetooth, Radio Frequency Identification (RFID), Infrared Data Association (IrDA), Ultra-Wideband (UWB), ZigBee, and Near Field Communication.
  • RFID Radio Frequency Identification
  • IrDA Infrared Data Association
  • UWB Ultra-Wideband
  • ZigBee ZigBee
  • Near Field Communication At least one of NFC), Ultrasound Communication (USC), Visible Light Communication (VLC), Wi-Fi, Wi-Fi Direct, and 5G NR (New Radio) may include.
  • NFC Radio Frequency Identification
  • IrDA Infrared Data Association
  • UWB Ultra-Wideband
  • ZigBee ZigBee
  • NFC Ultrasound Communication
  • VLC Visible Light Communication
  • Wi-Fi Wi-Fi Direct
  • 5G NR New Radio
  • the communication module 205 that communicates through a network can comply with technical standards and standard communication methods for mobile communication.
  • standard communication methods include GSM (Global System for Mobile communication), CDMA (Code Division Multi Access), CDMA2000 (Code Division Multi Access 2000), and 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
  • NR 5G New Radio
  • this embodiment is not limited to this.
  • Figure 9 is a flowchart for explaining an example of a rehabilitation training method according to an embodiment of the present invention.
  • the user terminal 300 and the breathing detection device 200 perform pairing with each other (S110).
  • the respiration detection device 200 and the user terminal 300 may be connected to each other wired or wirelessly to exchange data.
  • the diagnosis and treatment server 100 provides breathing training content to the user terminal 300 based on pre-entered user data (S121).
  • the first breathing training content provided to the user terminal 300 may operate in conjunction with the breathing detection device 200.
  • the user terminal 300 transmits performance data for the user to the diagnostic treatment server 100 while the user performs the first breathing training content (S123).
  • performance data may include the user's input pattern, reaction time, mission success rate, etc.
  • the breathing detection device 200 measures the user's breathing data while the user performs the first breathing training content (S125).
  • the measured respiration data is transmitted to the diagnostic treatment server 100 (S127).
  • the diagnostic treatment server 100 calculates an improvement rate for each evaluation item for the user's first breathing training content based on the received performance data and breathing data.
  • the diagnostic treatment server 100 calculates the normal breathing rate or normal breathing maintenance rate based on the breathing data, and calculates the exercise capacity improvement rate based on the performance data (S131).
  • the diagnostic treatment server 100 changes the type or level of the first breathing training content based on the calculated data (S133).
  • the diagnostic treatment server 100 changes the respiratory resistance of the breathing detection device 200 based on the calculated data (S135). Specifically, the diagnostic treatment server 100 generates a control signal to adjust the inhalation resistance or the exhalation resistance of the respiration detection device 200.
  • the diagnostic treatment server 100 provides the changed second breathing training content to the user terminal 300 (S141).
  • the diagnostic treatment server 100 transmits the generated control signal to the breathing detection device 200 (S143).
  • the respiration detection device 200 adjusts inhalation resistance or exhalation resistance based on the received control signal.
  • steps S123 to S143 described above are repeatedly performed.
  • the breathing training system of the present invention can select the optimal breathing training content and breathing resistance that allows the user's breathing to gradually improve, and provide the corresponding breathing training content to the user.
  • Figure 10 is a flowchart for explaining another example of a rehabilitation training method according to an embodiment of the present invention.
  • the diagnostic treatment server 100 provides breathing training content to the user terminal 300 (S210).
  • the breathing detection device 200 is paired with the user terminal 300 and may operate in synchronization with the breathing training content performed on the user terminal 300.
  • the breathing detection device 200 adjusts the inhalation resistance or exhalation resistance according to the breathing training content, and can guide the user's breathing pattern through this.
  • the diagnostic treatment server 100 receives breathing data and performance data for the content from the breathing detection device 200 and the user terminal 300 (S220).
  • the breathing data includes data on the user's inhalation or exhalation
  • the performance data may include the user's input pattern, reaction time, mission success rate, etc.
  • the diagnostic treatment server 100 extracts a breathing pattern based on the received breathing data (S230).
  • the breathing pattern may include the user's normal breathing rate or normal breathing maintenance rate.
  • the diagnostic treatment server 100 determines whether a breathing singularity is found based on the extracted breathing pattern (S240).
  • the diagnostic treatment server 100 If a breathing singularity is found in the breathing pattern, the diagnostic treatment server 100 generates a control signal to adjust the size of inhalation resistance or exhalation resistance.
  • the generated control signal is transmitted to the respiration detection device 200 and can be used to adjust the size of inhalation resistance or exhalation resistance (S245).
  • the diagnostic treatment server 100 extracts the exercise ability improvement rate and improvement singularity based on the received performance data (S250).
  • the diagnostic treatment server 100 performs a diagnostic evaluation of the user's breathing based on the extracted data (S260).
  • the diagnosis and treatment server 100 may perform evaluation for diagnosis and improvement of the user's specific disease (eg, COPD) based on the extracted data.
  • the diagnostic treatment server 100 determines whether the user's evaluated breathing is within the normal range (S270).
  • the diagnostic treatment server 100 ends performance of the breathing training content.
  • the diagnostic treatment server 100 changes the type or level of breathing training content provided (S275). Additionally, depending on the type or level of the changed breathing training content, the size of the inhalation resistance or exhalation resistance of the respiration detection device 200 can also be adjusted.
  • the present invention can naturally guide the user's breathing pattern and improve the user's breathing by controlling the resistance to inhalation and exhalation of the breathing detection device while the user is performing content.
  • Figure 11 is a flowchart for explaining another example of a rehabilitation training method according to an embodiment of the present invention.
  • the user receives the test subject's personal information, medical history information, environmental information, symptom information, and various test information (disease information, physical ability, intelligence, developmental disability, personality test, etc.) is input into the diagnosis and treatment server 100 (S310).
  • diagnosis and treatment server 100 S310
  • the user can input his or her own data, but if the user cannot input the data on his or her own, an expert or guardian can input the necessary information on his or her behalf.
  • personal information includes the user's gender, age, or family history
  • medical history information includes pathological symptoms or diagnosis codes diagnosed by the user at a specialized institution
  • test information includes COPD, autism, breathing, coordination, etc. Test results for either Tourette syndrome or ADHD may be included.
  • the diagnosis and treatment server 100 provides confirmation of input information, recommended utilization content, and expected result reporting to the user or guardian through the user terminal 300 (S320). That is, the diagnostic treatment server 100 may select the breathing training content most suitable for the user based on the received user data.
  • the user can set a recommended rehabilitation/improvement process through the user terminal 300 (recommended content can be set or changed) or set a reminder for the performance process (S330).
  • the user terminal 300 uses breathing training content (e.g., gamified content) linked to the breathing detection device 200 to collect information about the user and perform activities to improve breathing (S340) .
  • breathing training content e.g., gamified content
  • the user terminal 300 may collect performance information of the breathing training content, perform a breathing test at each stage based on the collected information, and provide the results to the diagnostic treatment server 100.
  • the user terminal 300 can use the breathing data collected by the breathing detection device 200 and transmit the collected breathing data to the diagnostic treatment server 100.
  • the diagnostic treatment server 100 performs inspection information, performance information, symptom improvement rate, derivation of processes requiring correction, and expected improvement result reporting to the user terminal 300. Can be provided (S350). Additionally, the diagnosis and treatment server 100 can predict or derive problems that may occur in the future and provide them to the user terminal 300.
  • the user terminal 300 can modify and set the process, input utilization/performance information of breathing training content, and end the session when the symptom target rate is reached (S360).
  • the present invention evaluates the improvement rate of the user's exercise ability while the user performs the content, and selects and provides breathing training content to increase the user's improvement rate, thereby minimizing the user's burden and resistance to respiratory rehabilitation treatment. You can.
  • Figure 12 is a flowchart for explaining the process of providing a training process suitable for a subject in a breathing training system according to an embodiment of the present invention.
  • the breathing training system can receive member type and personal information at the membership registration stage.
  • member types can be divided into users, guardians, professional therapists, and rehabilitation specialized organizations.
  • personal information entered when registering as a member may include gender, age-months, family history, environment, pathological symptoms, existing symptom information, and affiliation information (rehabilitation institution/hospital/small business).
  • the diagnostic treatment server 100 performs an initial breathing test and an initial cognitive function test (S411).
  • the user performs breathing improvement training using breathing training content recommended by the diagnostic treatment server 100 (S413).
  • the diagnostic treatment server 100 performs a test on whether the user's breathing has improved during the performance of the breathing training content (S415).
  • the diagnostic treatment server 100 determines whether the user's breathing has improved (S417)
  • the diagnostic treatment server 100 ends the breathing improvement training, and checks and stores the final record (S419, S439).
  • the diagnostic treatment server 100 modifies the process performed by the user through feedback and also modifies the reminder accordingly (S425).
  • the guardian can set the process settings and reminders of rehabilitation treatment provided to the user (S421).
  • the diagnosis treatment server 100 checks the test data input from the rehabilitation institution (S431) and confirms and modifies the recommendation process for improving breathing (S433).
  • the guardian can set a recommendation process for rehabilitation treatment received from a rehabilitation specialized institution and set a reminder for the process (S421).
  • the diagnostic treatment server 100 may provide breathing training content corresponding to the set process to the user's user terminal 300.
  • the diagnostic treatment server 100 creates an improvement record based on the performance history of the user's breathing training content (S423), and manages the improvement record so that the improvement record can be viewed by a guardian or a rehabilitation professional institution. (S435).
  • the diagnostic treatment server 100 may modify the set process or automatically modify the reminder depending on whether the user's breathing has improved, and provide breathing training content according to the modified process to the user (S425).
  • modification of the process can be performed by the guardian or rehabilitation specialist organization (S437).
  • the breathing training system can share the user's respiratory rehabilitation treatment process with guardians and rehabilitation specialized institutions, and can modify the respiratory rehabilitation treatment process provided to the user by reflecting various feedback to improve the user's breathing. You can.
  • the breathing training system can provide services such as recommending programs that are most suitable for the user and providing reminders, and can maximize the user's convenience in using rehabilitation treatment services.

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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

호흡 검출 장치 및 이를 이용한 재활 훈련 방법
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.
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.

Claims (10)

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 들숨저항 또는 상기 날숨저항은, 적어도 둘 이상의 저항 단계로 구분되는 재활 훈련 방법.
  7. 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.
  8. 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.
  9. 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.
  10. 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.
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