환자의 장애 예방 및 재활치료 시스템{SYSTEM FOR PROTECTING TROUBLES AND A PHYSICAL THERAPY OF PATIENT}

본 발명은 인간-컴퓨터 인터페이스(Human Computer Interface: 이하 HCI라 함)를 갖는 시스템에 관한 것으로서, 특히 치매 등의 뇌 기능 장애 환자가 디스플레이부의 가상 공간에서 동적 개체를 손쉽게 작동시켜 장애 예방과 재활치료를 도모할 수 있는 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 HCI 기술은 인간이 컴퓨터를 이용하여 업무를 수행할 때 인간이 컴퓨터가 이해할 수 있는 언어로 이의 실행을 명령하면 컴퓨터는 이의 실행 결과를 인간에게 보여 주는 것이다.

전자, 정보 통신 등의 산업 발달로 인해 현재 HCI 기술은 생리적, 지능적, 감성적 특성 등의 인간요소(Human Factor)를 고려한 사용자 경향의 디자인을 추구하여 사용자 편의성과 수용성이 우수한 인간 최적합의 컴퓨터 시스템을 구축하기 위한 연구/개발이 진행중에 있다.

한편, 지금까지는 치매 등의 뇌 기능 장애 환자에 HCI 시스템을 적용한 예가 없었다. 즉, 현재에는 뇌기능 장애 환자의 치료는 페그 보드(peg board)나 카드 맞추기, 의사와 환자의 대화, 음악 들려주기 등의 치료 프로그램 뿐이었다.

그러나, 이러한 종래의 치료 방법은 환자의 흥미를 지속적으로 유발하여 치료 효과를 높이는데 어려운 점이 있었고 또한 뇌기능 장애 환자의 움직임을 체계적으로 유도하는데 한계가 있었다.

본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 사용자가 손과 양발을 이용하여 데이터를 입력하면 환자의 정면에 위치한 디스플레이부의 가상 공간에 동적 개체가 입력된 데이터에 따라 작동하게 됨으로써 뇌기능 장애 환자가 흥미를 가지고 치료 프로그램에 오랫동안 학습할 수 있어 그 치료 효과가 높은 환자의 장애 예방 및 재활치료 시스템을 제공하고자 한다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 사용자의 선택에 따라 작동하는 인간-컴퓨터 인터페이스를 갖는 시스템에 있어서, 사용자가 손으로 입력한 제 1데이터와, 사용자가 발로 입력한 제 2데이터가 입력되는 입력장치와, 사용자가 입력한 제 1데이터 또는 제 2데이터에 따라 시스템의 디스플레이부상에 소정의 동적 개체가 디스플레이되고 동적 개체의 작동과 시스템을 운영시키기 위한 프로그램 메뉴 및 그 운영 상태가 디스플레이되는 출력장치와, 입력장치에서 입력된 제 1데이터 또는 제 2데이터에 응답하여 출력장치에 소정의 동적 개체가 변화되도록 하는 구동부와, 구동부의 작동에 따라 출력 장치를 제어하고 시스템을 운영시키되, 가상 공간에서 환자의 장애 예방 및 재활치료하기 위한 학습 프로그램을 갖는 인간-컴퓨터 인터페이스 제어장� ��를 구비한다.

도 1은 본 발명에 따른 환자의 장애 예방 및 재활치료 시스템의 구성도,

도 2는 도 1에 도시된 시스템의 입력장치를 나타낸 구성도,

도 3a 및 도 3b는 도 1에 도시된 시스템의 의자의 작동 상태를 나타낸 도면들.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 환자의 장애 예방 및 재활치료 시스템

10 : HCI 제어장치 12 : 운영 프로그램

14 : 구동부 20 : 입력장치

21 : 입력장치의 패널 22 : 키보드 또는 터치 패널

24 : 트랙볼 26 : 조이스틱

27 : 지지대 30, 32 : 한 쌍의 발판

34 : 입력장치의 바닥 40 : 의자

60 : 출력장치 62 : 디스플레이부

64 : 아바타 66 : 배경 화면

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명에 따른 환자의 장애 예방 및 재활치료 시스템의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 환자의 장애 예방 및 재활치료 시스템(1)은 입력장치(20), 출력 장치(60)와, 인간-컴퓨터 인터페이스 제어장치(10)로 구성된다.

여기서, 본 발명의 시스템(1)에서 입력장치(20)는 사용자가 손으로 데이터(이를 제 1데이터라 함)를 입력하거나 발로 데이터(이를 제 2데이터라 함)를 입력하는 것이다. 제 1데이터가 입력되는 입력장치(20)의 예는 패널(21) 상에 다수의 키 버튼 또는 터치 패널(22), 트랙볼(24), 조이스틱(26) 등이다. 제 2데이터가 입력되는 입력장치(20)의 예는 한 쌍의 발판(30, 32)이다.

본 발명의 시스템(1)에서 출력장치(60)는 사용자가 입력한 제 1데이터 또는 제 2데이터에 따라 시스템의 디스플레이부(62) 상에 소정의 동적 개체(64, 66)를 디스플레이한다. 그리고 출력장치(60)의 디스플레이부(62)에는 동적 개체(64, 66)의 작동과 본 시스템을 운영시키기 위한 프로그램 메뉴 및 그 운영 상태가 디스플레이된다. 이때, 디스플레이부(62)에는 동적 개체(64, 66)의 작동 및 본 시스템을 운영시키기 위한 프로그램 메뉴 및 상태가 GUI(Graphic User Interface)로 디스플레이된다. 본 발명의 동적 개체는 3차원 가상 공간의 아바타(64) 또는 배경 화면(66)이 된다.

본 발명의 시스템(1)에서 인간-컴퓨터 인터페이스 제어장치(10)는 운영 프로그램(12)과 구동부(14)를 포함한다. 구동부(14)는 입력장치(20)에서 입력된 제 1데이터 또는 제 2데이터에 응답하여 출력장치(60)에 소정의 동적 개체가 변화되도록 한다. 운영 프로그램(12)은 구동부(14)의 작동에 따라 출력 장치(60)가 제어되도록 시스템을 운영시키는 프로그램을 갖는데, 이 운영 프로그램(12)에는 가상 공간에서 환자의 장애 예방 및 재활치료하기 위한 프로그램이 설치된다. 이때 본 발명의 환자의 장애 예방 및 재활치료 프로그램은 어린 시절 또는 일상적인 생활을 연상시키는 3차원 가상 시나리오에 따른다.

그리고 본 발명의 시스템(1)은 사용자가 앉아서 시스템을 이용할 수 있게 의자(40)가 추가 설치된다. 이때, 의자(40)는 입력 장치(10)에 입력된 의자 제어신호에 따라 자동으로 위치를 이동할 수 있다. 구동부(14)는 상기 의자 제어신호에 따라 의자(40)를 입력장치(10)의 설정된 위치까지 자동 전진시키거나 자동 후진시키도록 제어한다.

또한, 본 발명의 시스템(1)은 입력장치(20), 출력장치(60), 및 인간-컴퓨터 인터페이스 제어장치(10) 사이는 서로 데이터 통신하기 위한 전선(50)이 연결되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 환자의 장애 예방 및 재활치료 시스템은 다음과 같이 작동한다. 우선, 시스템(1) 전체에 전원을 인가하고 상기 제어장치(10)에 저장된 운영 프로그램을 실행시키면 환자의 장애 예방 및 재활치료 프로그램이 시작된다.

그러면 출력장치(60)의 디스플레이부(62)에서는 제어장치(10)에 저장된 장애 예방 및 재활치료 프로그램의 메뉴가 표시된다. 사용자가 입력장치(20)를 통해 장애 예방 및 재활치료 프로그램의 메뉴 선택 데이터를 입력하면, 제어장치(10)의 프로그램(12)에서는 메뉴가 선택되고 구동부(14)는 선택된 메뉴에 따른 장애 예방 및 재활치료 프로그램을 디스플레이부(62)에 실행시킨다. 이에 디스플레이부(62)에는 3차원 가상 공간의 배경 화면(66)과 아바타(64)가 디스플레이된다.

그리고 디스플레이부(62)에 표시된 장애 예방 및 재활치료 프로그램의 명령에 따라 사용자가 입력장치(20)를 통해 데이터를 입력시키면, 제어장치(10)의 구동부(14)는 입력된 데이터에 맞추어 장애 예방 및 재활치료 프로그램을 작동시킨다. 이에 따라, 디스플레이부(62)에서는 사용자가 입력한 데이터에 따라 장애 예방 및 재활치료 프로그램이 작동되어 표시되는데, 예를 들면, 배경 화면(66) 또는 아바타(64)가 가상 공간에서 사용자 명령에 따라 움직이게 된다.

예를 들어, 사용자가 손으로 또는 발로 입력한 데이터에 따라 환자의 아바타는 집(배경 화면)에 들어 갈 때 열쇠로 문을 열어 들어가고, 집 내부를 청소하고, 부억에서 음식을 하는 등 3차원 가상 공간에서 움직이게 된다.

도 2는 도 1에 도시된 시스템의 입력장치를 나타낸 구성도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 환자의 장애 예방 및 재활치료 시스템(1)에 있어서 입력장치(20)는 바닥(34)에서부터 받침대(29)를 통해 세워진 패널(22)을 갖는다. 이때, 받침대(29)는 높이 조절이 가능하다. 그리고 바닥(34)에는 사용자가 앉을 수 있는 의자(40)가 설치되어 있다.

상기 입력장치(20)의 패널(21)에는 사용자가 손으로 데이터(제 1데이터)를 입력하는 키보드 또는 터치 패널(22), 트랙볼(24), 조이스틱(26) 등의 입력 단자가 설치된다. 여기서, 키보드 또는 터치 패널(22)의 키 패드는 사용자가 디스플레이부에 표시된 프로그램 메뉴에서 원하는 번호를 선택하거나, 장애 예방 및 재활치료용 프로그램에서 제시하는 숫자를 직접 입력하기 위함이다. 트랙볼(24)은 사용자가 왼손으로 돌리면서 디스플레부에 표시된 아바타가 아래 또는 위로 움직이게 조작한다. 조이스틱(26)은 디스플레이부에 표시된 3차원 가상 공간에서 아바타가 전/후, 좌/우로 움직이게 조정한다. 또한 미설명된 선택 버튼(28)은 디스플레이부에서 특정한 것을 선택하기 위한 버튼으로서, 예를 들면 의자의 위치 이동을 전/후로 조정하는 의자 제어신호를 입력하는 버튼이다.

그리고 입력장치(20)의 바닥(34)에는 사용자가 데이터(제 2데이터)를 입력하는 한 쌍의 발판(30, 32)이 설치된다. 왼쪽 발판(30) 또는 오른쪽 발판(32)은 사용자가 디스플레이부에 표시된 메뉴에서 원하는 번호를 선택하거나, 장애 예방 및 재활치료용 프로그램에서 제시하는 명령에 따라 응답 신호를 입력하는 역할을 한다. 예를 들어, 사용자가 디스플레이부에 표시된 아바타 또는 배경 화면을 보면서 왼쪽 발판(30) 및 오른쪽 발판(32)을 번갈아 누르면, 디스플레이부의 가상 공간 상에 표시된 아바타가 걸어서 이동을 하거나 배경 화면이 앞/뒤로 움직일 수 있다. 그러므로 뇌기능의 장애를 갖는 환자가 디스플레이부에 표시된 장애 예방 및 재활치료용 프로그램에 집중할 수 있고 손으로 또는 발로 쉽게 상기 프로그램의 구동 데이터를 입력시킬 수 있어 자연스럽게 치료 효과를 얻을 수 있다.

도 3a 및 도 3b는 도 1에 도시된 시스템의 의자의 작동 상태를 나타낸 도면들이다. 본 발명의 환자의 장애 예방 및 재활치료 시스템(1)은 사용자가 의자(40)에 앉을 경우 의자(40)의 앉는 받침이 펴진다. 그리고 사용자가 입력 장치의 선택 버튼(28)을 누를 경우 제어장치(10)의 구동부(14)는 의자(40)를 입력장치(20)의 설정된 위치까지 자동 전진시켜서 사용자가 편히 앉아서 입력장치를 조작하고 디스플레이부(62)를 볼 수 있도록 해준다. 이와 반대로, 사용자가 입력장치(20) 앞에 서있고자 입력 장치의 선택 버튼(28)을 다시 누를 경우 제어장치(10)의 구동부(14)는 의자(40)를 입력장치(20)로부터 설정된 위치까지 자동 후진시킨다. 이때, 의자(40)는 앉는 받침이 위로 접혀져 사용자가 서있는 공간을 확보해준다.

이상 설명한 바와 같이, 종래에는 다양한 뇌기능 장애 예방 및 치료 프로그램들이 대부분 단순한 화면과 익숙했던 경험을 반복시켜 주는데 반하여, 본 발명은 사용자가 손과 양발을 이용하여 데이터를 입력하면 디스플레이부의 가상 공간에서 동적 개체(아바타 또는 배경 화면)가 입력된 데이터에 따라 작동하게 됨으로써 뇌기능 장애 환자가 흥미를 가지고 치료 프로그램을 오랫동안 학습할 수 있어 그 치료 효과를 높일 수 있다.

한편, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능하다.