WO2024096173A1 - 손떨림 완화를 위한 치료 게임 장치 - Google Patents

손떨림 완화를 위한 치료 게임 장치 Download PDF

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WO2024096173A1
WO2024096173A1 PCT/KR2022/017682 KR2022017682W WO2024096173A1 WO 2024096173 A1 WO2024096173 A1 WO 2024096173A1 KR 2022017682 W KR2022017682 W KR 2022017682W WO 2024096173 A1 WO2024096173 A1 WO 2024096173A1
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brain waves
game
headset
tactile feedback
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PCT/KR2022/017682
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조은정
김경준
김창현
신유진
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조은정
김경준
김창현
신유진
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    • A63F13/45—Controlling the progress of the video game

Definitions

  • the present invention relates to a therapeutic game device for tremor (tremor), particularly hand tremor. More specifically, the user plays a hand tremor treatment game, applies tactile feedback to the body to alleviate his/her hand tremor, and uses the game to relieve hand tremor. It relates to a therapeutic gaming device that provides treatment.
  • tremor tremor
  • the user plays a hand tremor treatment game, applies tactile feedback to the body to alleviate his/her hand tremor, and uses the game to relieve hand tremor. It relates to a therapeutic gaming device that provides treatment.
  • Conventional technologies for treating hand tremor include cognitive platforms, rehabilitation training, brain activation improvement, and cognitive therapy.
  • hand tremors are caused by factors such as genetic causes, muscle abnormalities, Parkinson's disease, and hyperthyroidism.
  • Patent Document 1 As a technology related to hand tremor (tremor), the Korean Intellectual Property Office describes a "cognitive platform including computerized associative elements (Patent Document 1)" that calculates performance metrics that include quantifiable indicators of an individual's cognitive ability under emotional load.
  • Training device for prevention and rehabilitation of geriatric diseases provides a game-type program that helps prevent and rehabilitate geriatric diseases such as dementia, Parkinson's disease, and cerebrovascular disease.
  • Patent Document 3 “Artificial intelligence-based device providing information to improve brain activation” determines the user’s brain disease.
  • Patent Document 4 receives performance data indicative of an individual's performance.
  • Patent Document 5 “Artificial intelligence-based device that provides brain information determined while the user is moving and information for improving brain activation”
  • the present invention was created to solve the above problems,
  • the present invention is a therapeutic gaming device for alleviating hand tremor that executes arcade game operations and generates tactile feedback corresponding to brain waves and hand movements to treat tremor (tremor) caused by various causes, including Parkinson's disease, especially hand tremor.
  • the purpose is to provide.
  • the present invention provides a therapeutic game device for alleviating hand tremor that receives the operation of a headset and a controller, controls an arcade game for brain waves and 3-axis movement, and outputs tactile feedback corresponding to brain waves and hand movements. It is for a different purpose.
  • the therapeutic game device for alleviating hand tremor may include a headset 21 that is worn on the user's head, measures brain waves, and provides tactile feedback to the head.
  • controller 22 may include a controller 22 that inputs character manipulation for the arcade game on the monitor 23 and outputs tactile feedback from the main body 24 as vibration and electrical stimulation to the user.
  • a monitor 23 that displays an arcade game screen under control of the main body 24 and displays a game screen controlled by operations of the headset 21 and the controller 22.
  • brain waves and 3-axis (roll pitch, XYZ axis) movement are detected, and the correlation between user operation, brain waves, and movement is analyzed to detect the headset 21), it may include a main body 24 that outputs tactile feedback (vibration, electrical stimulation) of the controller 22.
  • the main body 24 measures brain wave changes in response to the user's game operation, measures game operation and hand movements through analysis of the measured brain waves, and generates tactile feedback corresponding to the analyzed brain waves and hand movements.
  • EEG (31); 3 which detects the movement of the controller 22 and the movement of the smartphone, calculates the 3-axis movement of the detected movement, gives brain waves corresponding to the calculated value, game screen manipulation according to the degree of movement, and updates the game screen axis (32);
  • the brain wave 31 and the input of the three axes 32 are reflected in the game screen update, the updated game screen is displayed on the monitor 23, and tactile feedback is provided to the headset 21 and the controller 22.
  • Game output to (33); and a tactile sense (34) that outputs tactile feedback corresponding to game operation to treat the user's hand tremor in the form of vibration and electrical stimulation to the headset (21) and the controller (22).
  • the main body 24 performs a brain wave and controller input step (S201), a game screen control step (S202), and a tactile feedback step (S203), and receives operations of the headset 21 and the controller 22.
  • a brain wave and controller input step S201
  • a game screen control step S202
  • a tactile feedback step S203
  • Detecting brain waves and 3-axis (roll pitch) movement analyzing the correlation between user manipulation, brain waves, and movement to output tactile feedback (vibration, electrical stimulation) of the headset 21 and the controller 22. It is characterized by
  • the main body 24 stores sampling data, calculates a probability distribution by accumulating the number of occurrences for each size of the sampling data over a certain period of time, calculates a probability distribution for another period of time, and calculates the probability distribution of the two probability distributions. It is characterized by calculating difference, area difference, and difference distance accumulation to predict sampling circuit abnormalities, data errors, and data changes.
  • controller 22 is characterized by measuring hand tremor and collecting measurement data, including an accelerometer.
  • the monitor 23 is characterized by visualizing and displaying game feedback and brain waves.
  • the present invention operates an arcade game to treat hand tremor caused by various causes, including Parkinson's disease, and generates tactile feedback corresponding to brain waves and hand movements, so that the user can play a hand tremor treatment game and apply tactile feedback to the body to It can have the effect of alleviating hand tremor.
  • the present invention receives the operation of the headset and controller, controls the arcade game for brain waves and 3-axis movement, and outputs tactile feedback corresponding to the brain waves and hand movements, so that the user can enjoy the effect of treating hand tremor using the game. You can have it.
  • Figure 1 is an exemplary diagram showing the configuration of a therapeutic gaming device for alleviating hand tremor of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the detailed configuration of the therapeutic gaming device for alleviating hand tremor of FIG. 1.
  • Figure 3 is a flowchart showing the operation of the hand tremor treatment game method of the present invention.
  • Figure 4 is an example diagram illustrating a configuration for verifying data errors to explain the present invention.
  • Figure 5 is an example diagram illustrating the hardware resources, operating system, operation of the core control unit, and system authentication configuration that grants authority to execute the control unit operation to explain the present invention.
  • Container 16 Department of Communications
  • Figure 1 is an exemplary diagram showing the configuration of a therapeutic gaming device for alleviating hand tremor of the present invention.
  • the therapeutic gaming device for alleviating hand tremor includes a headset 21, a controller 22, a monitor 23, and a main body. Includes (24).
  • the headset 21 can be worn on the user's head to measure brain waves and provide tactile feedback to the head.
  • the controller 22 can input character manipulation for the arcade game on the monitor 23 and output tactile feedback from the main body 24 to the user as vibration and electrical stimulation.
  • the controller 22 may include an accelerometer to measure hand tremor, collect the measurement data, and transmit it to the main body 24.
  • the monitor 23 displays an arcade game screen controlled by the main body 24 and displays a game screen controlled by the operations of the headset 21 and the controller 22.
  • the monitor 23 can visualize and display game feedback corresponding to the operation of the controller 22 and the brain waves of the user wearing the headset 21.
  • the main body 24 generates game feedback and user brainwave data and provides them to the monitor 23.
  • the main body 24 receives the operation of the headset 21 and the controller 22, detects brain waves and movement in 3 axes (roll pitch, 21), tactile feedback (vibration, electrical stimulation) of the controller 22 is output.
  • Figure 2 is a block diagram showing the detailed configuration of the therapeutic gaming device for alleviating hand tremor in Figure 1.
  • the terminal 6 includes a headset 21, a controller 22, a monitor 23, and a control unit ( 5), brain waves (31), three axes (32), games (33), and tactile sensations (34).
  • the headset 21 can be worn on the user's head to measure brain waves and provide tactile feedback to the head.
  • the controller 22 can input character manipulation for the arcade game on the monitor 23 and output tactile feedback from the main body 24 as vibration and electrical stimulation to the user's hand.
  • the monitor 23 displays an arcade game screen controlled by the main body 24 and displays a game screen controlled by the operations of the headset 21 and the controller 22.
  • the control unit 5 receives the operation of the headset 21 and the controller 22, detects brain waves and movement in 3 axes (roll pitch), and analyzes the correlation between the user operation, brain waves, and movement to control the headset 21. , outputs tactile feedback (vibration, electrical stimulation) from the controller 22.
  • the brain wave 31 measures brain wave changes in response to the user's game operation, measures game operation and hand movements through analysis of the measured brain waves, and generates tactile feedback corresponding to the analyzed brain waves and hand movements.
  • the 3-axis 32 detects the movement of the controller 22 and the smartphone, calculates the 3-axis movement of the detected movement, gives brain waves corresponding to the calculated value, and game screen manipulation according to the degree of movement, and controls the game screen. Update the screen.
  • the game 33 reflects the inputs of the brain waves 31 and the 3-axis 32 into the game screen update, displays the updated game screen on the monitor 23, and provides tactile feedback to the headset 21 and controller 22.
  • game 33 may be a 2D arcade game of character movement, shooting, and dodging.
  • a 2D arcade game may be a one-stroke drawing, and the control unit 5 may perform hand tremor analysis and pattern analysis according to the degree of misalignment, and display a message to proceed by releasing the wrist.
  • a one-brush drawing game can have a significant therapeutic effect on Parkinson's patients.
  • 3D arcade VR games can perform 3-axis behavioral analysis and use virtual space and daily life data.
  • the tactile sense 34 outputs tactile feedback corresponding to the game operation to treat the user's hand tremor in the form of vibration and electrical stimulation to the headset 21 and the controller 22.
  • FIG 3 is a flowchart showing the operation of the hand tremor treatment game method of the present invention.
  • the control unit 5 performs brain wave and controller input steps (S201), game screen control steps (S202), and tactile feedback steps (S203). Perform.
  • the control unit 5 performs the brain wave and controller input step (S201), the game screen control step (S202), and the tactile feedback step (S203), and receives the operation of the headset 21 and the controller 22 to generate brain waves and three axes.
  • (Roll pitch) Detects movement, analyzes the correlation between user manipulation, brain waves, and movement, and outputs tactile feedback (vibration, electrical stimulation) from the headset 21 and controller 22.
  • the control unit 5 measures brain wave changes in response to the user's game operation in the brain wave and controller input step (S201), measures game operation and hand movements through analysis of the measured brain waves, and responds to the analyzed brain waves and hand movements. Creates tactile feedback.
  • the control unit 5 detects the movement of the controller 22 and the smartphone in the brain wave and controller input stage (S201), calculates the 3-axis movement of the detected movement, and calculates the brain wave corresponding to the calculated value and the degree of movement. Grants game screen manipulation and updates the game screen.
  • control unit 5 reflects the inputs of the brain waves 31 and the 3 axes 32 into the game screen update, displays the updated game screen on the monitor 23, and provides tactile feedback to the headset. (21) and output to the controller (22).
  • the control unit 5 outputs tactile feedback corresponding to the user's operation of the game to treat Parkinson's disease in the form of vibration and electrical stimulation to the headset 21 and the controller 22.
  • Figure 4 is an example diagram illustrating a configuration for verifying data errors to explain the present invention.
  • the control unit 5 stores sampling data, calculates a probability distribution by accumulating the number of occurrences for each size of the sampling data over a certain period of time, calculates a probability distribution for another period of time, and calculates two probabilities.
  • S101 distribution difference, area difference, and difference distance accumulation
  • sampling circuit abnormalities, data errors, and data changes can be predicted and responded to (S102).
  • the control unit 5 notifies the user of the prediction result so that the user can respond, or the control unit 5 can respond to hardware failure, data error, or data change.
  • the sampling data includes brain waves, controller operation data, 3-axis data, tactile feedback, and game data, and the control unit 5 responds to hardware failures, data errors, and data changes based on the sampling data.
  • the control unit 5 monitors the trend of each probability distribution for a certain period of time, predicts abnormalities in the probability distribution, responds to abnormal accidents, and reports normal operation to the outside if the data change in the probability distribution is constant. Additionally, the control unit 5 feeds back the data change rate to adjust a certain time interval. For example, if the data change rate is large, the certain time interval is increased, and if the data change rate is small, the certain time interval is shortened.
  • the control unit 5 executes a state machine for state transition and state processing corresponding to user manipulation and data input, and state processing performs calculation, display, vibration, and alarm, and ranges for user manipulation, data input, and random input. , time, and level input are verified, and system verification is performed according to state probability for user operation, data input, and random input.
  • System verification includes state machine verification based on sampled data.
  • FIG. 5 is an exemplary diagram illustrating hardware resources and an operating system for explaining the present invention, operations of a control unit as a core, and a system authentication configuration that grants authority to execute control unit operations.
  • the present invention is a processor (1). ), memory (2), input/output device (3), operating system (4), and control unit (5).
  • the processor (1) is a CPU (Central Processing Unit), GPU (Graphic Processing Unit), FPGA (Field Programmable Gate Array), and NPU (Neural Processing Unit), and the operating system (4) and control unit (5) mounted on the memory (2) ) executes the execution code.
  • CPU Central Processing Unit
  • GPU Graphic Processing Unit
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • NPU Neurological Processing Unit
  • Memory (2) includes permanent mass storage devices such as random access memory (RAM), read only memory (ROM), disk drives, solid state drives (SSD), and flash memory. can do.
  • RAM random access memory
  • ROM read only memory
  • SSD solid state drives
  • flash memory flash memory
  • the input/output device 3 is an input device, such as a camera, keyboard, microphone, mouse, etc. including an audio sensor and/or image sensor, and an output device such as a display, speaker, haptic feedback device, etc. May include devices.
  • the operating system (4) may include Windows, Linux, IOS, virtual machines, web browsers, and interpreters, and supports tasks, threads, timer execution, scheduling, resource management, graphics, font processing, and communication.
  • the control unit 5 determines the state based on sensor, key, touch, and mouse input of the input/output device 3 with the support of the operating system 4 and performs operations according to the determined state.
  • the control unit 5 performs job scheduling by timers and threads using parallel execution routines.
  • the control unit 5 determines the state using the sensor value of the input/output device 3 and performs an algorithm according to the determined state.
  • the system authentication configuration includes a terminal 6 including a control unit 5, and an authentication server 7.
  • the terminal 6 duplicates the data channel, receives the key value and biometric information of the terminal 6, and requests user authentication through the first data channel to the authentication server 7, and the terminal 6 receives the generated kit value. It is displayed on the display and transmitted to the authentication server (7).
  • the terminal 6 inputs the kit value displayed on the display of the terminal 6 and transmits it along with the user information to the authentication server 7 through the second data channel.
  • the terminal 6 requests the authentication server 7 to authenticate the system mounted on the terminal 6 using the kit value and user information.
  • the kit value of the terminal 6 can be generated from the computer's unique information, such as the CPU serial number and the Mac address of the Ethernet chip.
  • the terminal 6 can obtain user information through face recognition using a camera, voice recognition using a microphone, and handwriting recognition using a display, and use it for authentication.
  • the authentication server 7 receives the kit value from the terminal 6, receives the kit value and user information from the terminal 6 through a duplicated data channel, compares the kit value and the user information of the terminal 6, and By matching, authentication for use of the system of the terminal 6 is processed.
  • the authentication server 7 transmits the authentication result to the terminal 6 to authorize the user's use of the system.
  • kit value loss can be minimized.
  • the authentication server 7 performs history analysis of user information and compares and determines consistency or changes in user information over time.
  • the authentication server (7) assigns weights to consistency, change, frequency, frequency trend, and high frequency and blocks access by untrusted users using a combination of weights. For example, if the frequency threshold is exceeded, access by untrusted users can be blocked in proportion to the accumulated number of excesses, and users who attempt access over a long period of time can be authenticated.
  • the terminal 6, which is a means of authenticating the use of the system, does not connect directly to the system, but forms a detour route through the authentication server 7, so that the network that makes up the Internet network is composed of an internal network and an external network, and the IP address setting process is performed.
  • the authentication process using the terminal 6 is performed smoothly in this cumbersome time.
  • the system is mounted on the terminal 6, the terminal 6 becomes an authentication terminal means, and the authentication server 7 becomes an authentication server means.
  • the cloud (12) is a modularization of the container (7) with the support of the operating system (4) that manages the processor (1), memory (2), input/output device (3), and communication unit (6), and the web (8) and DB ( 9), provides the services of the protocol 10 and library 11, and the control unit 5 executes a cloud application using the services of the container 7.
  • the cloud 12 integrates control of multiple terminals 6, stores sensor values received from the terminal 6, monitors them over time, processes operation errors of the terminal 6, and sends error messages to other terminals. Notifies the terminal 6, and performs switching control on the terminal 6 that is the control target.
  • Neural network learning selects features from time series data collected from input devices such as temperature, altitude, fingerprints, various sensors, images, infrared cameras, and lidar, selects a model through algorithm selection, and repeats through the learning and performance verification process. Model selection is repeated through trial and error. After performance verification is completed, an artificial intelligence model is selected.
  • the control unit 5 performs a deep learning algorithm using a neural network to determine sensor values, uses training data to learn the neural network, and verifies the neural network performance with test data.

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Abstract

본 발명은 손떨림 치료를 위해 아케이드 게임 조작을 실행하고, 뇌파, 손 움직임에 대응한 촉각 피드백을 발생시키고, 헤드셋, 컨트롤러의 조작을 입력받아 뇌파, 3축 이동에 대한 아케이드 게임을 제어하고, 뇌파, 손 움직임에 대응한 촉각 피드백을 출력한다.

Description

손떨림 완화를 위한 치료 게임 장치
본 발명은 떨림(진전) 특히 손떨림에 대한 치료 게임 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사용자는 손떨림 치료 게임을 진행하고, 촉각 피드백을 신체에 가해 자신의 손떨림을 완화시키고, 게임을 이용하여 손떨림을 치료하는 치료용 게임 장치에 관한 것이다.
손떨림을 치료하기 위한 종래기술에는 인지 플랫폼, 재활 훈련, 뇌 활성화 개선, 인지 치료가 있다.
손떨림의 원인은 유전적 원인, 근육이상, 파킨슨병, 갑상선 기능 항진증과 같은 것에 원인때문인 것으로 알려져 있다.
손떨림(진전)과 관련한 기술로서 대한민국 특허청에는 "컴퓨터화된 연상 엘리먼트를 포함하는 인지 플랫폼 (특허문헌 1)"은 감정적 부하 하에서의 개인 인지 능력의 정량화된 지표를 포함하는 성과 메트릭을 계산한다.
또한, "노인성 질환의 예방과 재활을 위한 훈련장치 (특허문헌 2)"는 치매, 파킨슨병, 뇌혈관 질환과 같은 노인성 질환을 예방하고 재활을 돕는 게임 형식의 프로그램을 제공한다.
또한, "뇌 활성화 개선을 위한 정보를 제공하는 인공지능 기반 장치 (특허문헌 3)"는 사용자의 뇌 질환을 판단한다.
또한, "면역-매개 및 신경-퇴행성 장애를 표적으로 하는 인지 스크린, 모니터 및 인지 치료 (특허문헌 4)"는 개인의 성과를 나타내는 성과 데이터를 수신한다.
또한, "사용자가 움직이는 상태에서 판단된 뇌 정보 및 뇌 활성화 개선을 위한 정보를 제공하는 인공지능 기반 장치 (특허문헌 5)"는 사용자의 뇌 상태 개선을 위한 정보를 제공한다.
그러나 상기와 같은 종래기술들은 손떨림 치료를 위해 아케이드 게임 조작을 실행하고, 뇌파, 손 움직임에 대응한 촉각 피드백을 발생시키지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로써,
본 발명은 파킨슨병을 포함하는 다양한 원인에 의해 발생하는 떨림(진전), 특히 손떨림 치료를 위해 아케이드 게임 조작을 실행하고, 뇌파, 손 움직임에 대응한 촉각 피드백을 발생시키는 손떨림 완화를 위한 치료 게임 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 헤드셋, 컨트롤러의 조작을 입력받아 뇌파, 3축 이동에 대한 아케이드 게임을 제어하고, 뇌파, 손 움직임에 대응한 촉각 피드백을 출력하는 손떨림 완화를 위한 치료 게임 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 손떨림 완화를 위한 치료 게임 장치는, 사용자 머리에 착용 되어 뇌파를 측정하고, 머리에 촉각 피드백을 가하는 헤드셋(21)를 포함할 수 있다.
또한, 모니터(23)의 아케이드 게임에 대해 캐릭터 조작을 입력하고, 본체(24)의 촉각 피드백을 사용자에게 진동, 전기 자극으로 출력하는 컨트롤러(22)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 본체(24) 제어로, 아케이드 게임 화면을 표시하고, 상기 헤드셋(21), 상기 컨트롤러(22)의 조작에 따라 제어되는 게임 화면을 표시하는 모니터(23)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 헤드셋(21), 상기 컨트롤러(22)의 조작을 입력받아 뇌파, 3축(롤피치요, XYZ축) 이동을 감지하고, 사용자 조작과 뇌파, 움직임의 상관관계를 분석해서 상기 헤드셋(21), 상기 컨트롤러(22)의 촉각 피드백(진동, 전기 자극)을 출력하는 본체(24)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 본체(24)는, 사용자의 게임 조작에 대한 뇌파 변화를 측정하고, 측정된 뇌파 분석을 통해 게임 조작, 손 움직임을 측정하고, 분석된 뇌파, 손 움직임에 대응한 촉각 피드백을 생성하는 뇌파(31); 상기 컨트롤러(22) 움직임, 스마트폰 움직임을 감지하고, 감지된 움직임의 3축 이동을 계산하고, 계산된 값에 대응한 뇌파, 움직임 정도에 따른 게임 화면 조작을 부여하고, 게임 화면을 업데이트 하는3축(32); 상기 뇌파(31), 상기 3축(32)의 입력을 게임 화면 업데이트에 반영하고, 업데이트된 게임 화면을 상기 모니터(23)에 표시하고, 촉각 피드백을 상기 헤드셋(21), 상기 컨트롤러(22)에 출력하는 게임(33); 및 사용자의 손떨림을 치료하기 위한 게임 조작에 대응한 촉각 피드백을 상기 헤드셋(21), 상기 컨트롤러(22)에 진동, 전기 자극으로 출력하는 촉각(34);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본체(24)는, 뇌파, 컨트롤러 입력 단계(S201), 게임 화면 제어 단계(S202), 촉각 피드백 단계(S203)를 수행하고, 헤드셋(21), 컨트롤러(22)의 조작을 입력받아 뇌파, 3축(롤피치요) 이동을 감지하고, 사용자 조작과 뇌파, 움직임의 상관관계를 분석해서 상기 헤드셋(21), 상기 컨트롤러(22)의 촉각 피드백(진동, 전기 자극)을 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 본체(24)는, 샘플링 데이터를 저장하고, 일정시간 동안 샘플링 데이터의 크기별로 발생회수를 누적하여 확률 분포를 계산하고, 또 다른 일정시간 동안의 확률 분포를 계산하고, 두 확률 분포의 차, 면적 차, 차 거리 누적을 계산해서 샘플링 회로 이상, 데이터 오류, 데이터 변화를 예측하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 컨트롤러(22)는, 가속도계를 포함하여 손 떨림을 측정하고, 측정 데이터를 수집하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 모니터(23)는, 게임 피드백, 뇌파를 시각화하여 표시하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 파킨슨병을 포함한 다양한 원인에 의한 손떨림 치료를 위해 아케이드 게임 조작을 실행하고, 뇌파, 손 움직임에 대응한 촉각 피드백을 발생시킴으로써 사용자는 손떨림 치료 게임을 진행하고, 촉각 피드백을 신체에 가해 자신의 손 떨림을 완화시키는 효과를 가질 수 있다.
또한, 본 발명은 헤드셋, 컨트롤러의 조작을 입력받아 뇌파, 3축 이동에 대한 아케이드 게임을 제어하고, 뇌파, 손 움직임에 대응한 촉각 피드백을 출력함으로써 사용자는 게임을 이용하여 손떨림을 치료하는 효과를 가질 수 있다.
도 1은 본 발명 손떨림 완화를 위한 치료 게임 장치의 구성을 보인 예시도이다.
도 2는 도 1의 손떨림 완화를 위한 치료 게임 장치의 상세 구성을 보인 블록도이다.
도 3은 본 발명 손떨림 치료 게임 방법의 동작을 보인 흐름도이다.
도 4는 본 발명을 설명하기 위한 데이터 오류를 검증하는 구성을 설명하는 예시도이다.
도 5는 본 발명을 설명하기 위한 하드웨어 자원과 운영체제, 코어인 제어부의 동작, 제어부 동작을 실행할 권한을 부여하는 시스템 인증 구성을 설명하는 예시도이다.
<부호의 설명>
1 : 프로세서 2 : 메모리
3 : 입출력장치 4 : 운영체제
5 : 제어부 6 : 단말기
7 : 인증 서버 8 : 웹
9 : DB 10 : 프로토콜
11 : 라이브러리 12 : 클라우드
14: 컨테이너 16 : 통신부
21 : 헤드셋 22 : 컨트롤러
23 : 모니터 24 : 본체
31 : 뇌파 32 : 3축
33 : 게임 34 : 촉각
이하, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지되어진 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.
본 발명의 설명에 포함된 구성은 개별 또는 복합 결합 구성되어 동작한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 손떨림 완화를 위한 치료 게임 장치에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명 손떨림 완화를 위한 치료 게임 장치의 구성을 보인 예시도로서, 도 1을 참조하면, 손떨림 완화를 위한 치료 게임 장치는 헤드셋(21), 컨트롤러(22), 모니터(23), 본체(24)를 포함한다.
헤드셋(21)은 사용자 머리에 착용되어 뇌파를 측정하고, 머리에 촉각 피드백을 가할 수 있다.
컨트롤러(22)는 모니터(23)의 아케이드 게임에 대해 캐릭터 조작을 입력하고, 본체(24)의 촉각 피드백을 사용자에게 진동, 전기 자극으로 출력할 수 있다. 컨트롤러(22)는 가속도계를 포함하여 손 떨림을 측정하고, 측정 데이터를 수집하고, 본체(24)에 전달할 수 있다.
모니터(23)는 본체(24) 제어로, 아케이드 게임 화면을 표시하고, 헤드셋(21), 컨트롤러(22)의 조작에 따라 제어되는 게임 화면을 표시한다. 모니터(23)는 컨트롤러(22) 조작에 대응한 게임 피드백, 헤드셋(21)을 착용한 사용자 뇌파를 시각화하여 표시할 수 있다. 본체(24)는 게임 피드백, 사용자 뇌파의 데이터를 생성하여 모니터(23)에 제공한다.
본체(24)는 헤드셋(21), 컨트롤러(22)의 조작을 입력받아 뇌파, 3축(롤피치요, XYZ축) 이동을 감지하고, 사용자 조작과 뇌파, 움직임의 상관관계를 분석해서 헤드셋(21), 컨트롤러(22)의 촉각 피드백(진동, 전기 자극)을 출력한다.
도 2는 도 1의 손떨림 완화를 위한 치료 게임 장치의 상세 구성을 보인 블록도로서, 도 2를 참조하면, 단말기(6)는 헤드셋(21), 컨트롤러(22), 모니터(23), 제어부(5), 뇌파(31), 3축(32), 게임(33), 촉각(34)을 포함한다.
헤드셋(21)은 사용자 머리에 착용되어 뇌파를 측정하고, 머리에 촉각 피드백을 가할 수 있다.
컨트롤러(22)는 모니터(23)의 아케이드 게임에 대해 캐릭터 조작을 입력하고, 본체(24)의 촉각 피드백을 사용자 손에 진동, 전기 자극으로 출력할 수 있다.
모니터(23)는 본체(24) 제어로, 아케이드 게임 화면을 표시하고, 헤드셋(21), 컨트롤러(22)의 조작에 따라 제어되는 게임 화면을 표시한다.
제어부(5)는 헤드셋(21), 컨트롤러(22)의 조작을 입력받아 뇌파, 3축(롤피치요)의 이동을 감지하고, 사용자 조작과 뇌파, 움직임의 상관관계를 분석해서 헤드셋(21), 컨트롤러(22)의 촉각 피드백(진동, 전기 자극)을 출력한다.
뇌파(31)는 사용자의 게임 조작에 대한 뇌파 변화를 측정하고, 측정된 뇌파 분석을 통해 게임 조작, 손 움직임을 측정하고, 분석된 뇌파, 손 움직임에 대응한 촉각 피드백을 생성한다.
3축(32)은 컨트롤러(22) 움직임, 스마트폰 움직임을 감지하고, 감지된 움직임의 3축 이동을 계산하고, 계산된 값에 대응한 뇌파, 움직임 정도에 따른 게임 화면 조작을 부여하고, 게임 화면을 업데이트 한다.
게임(33)은 뇌파(31), 3축(32)의 입력을 게임 화면 업데이트에 반영하고, 업데이트 된 게임 화면을 모니터(23)에 표시하고, 촉각 피드백을 헤드셋(21), 컨트롤러(22)에 출력한다.
예를 들어, 게임(33)은 캐릭터 이동, 슈팅, 회피의 2D 아케이드 게임일 수 있다. 2D 아케이드 게임은 한 붓 그리기일 수 있고, 제어부(5)는 어긋난 정도에 따른 손떨림 분석, 패턴 분석을 수행하고, 손목을 떼고 진행하라는 메시지를 표시할 수 있다. 한 붓 그리기 게임은 파킨슨 환자에게 뚜렷한 치료 효과를 나타낼 수 있다. 3D 아케이드 VR 게임은 3축 행동 분석을 수행하고, 가상 공간, 일상생활 데이터를 이용할 수 있다.
촉각(34)은 사용자의 손떨림을 치료하기 위한 게임 조작에 대응한 촉각 피드백을 헤드셋(21), 컨트롤러(22)에 진동, 전기 자극으로 출력한다.
도 3은 본 발명 손떨림 치료 게임 방법의 동작을 보인 흐름도로서, 도 3을 참조하면, 제어부(5)는 뇌파, 컨트롤러 입력 단계(S201), 게임 화면 제어 단계(S202), 촉각 피드백 단계(S203)를 수행한다.
제어부(5)는 뇌파, 컨트롤러 입력 단계(S201), 게임 화면 제어 단계(S202), 촉각 피드백 단계(S203)를 수행하고, 헤드셋(21), 컨트롤러(22)의 조작을 입력받아 뇌파, 3축(롤피치요) 이동을 감지하고, 사용자 조작과 뇌파, 움직임의 상관관계를 분석해서 헤드셋(21), 컨트롤러(22)의 촉각 피드백(진동, 전기 자극)을 출력한다.
제어부(5)는 뇌파, 컨트롤러 입력 단계(S201)에서 사용자의 게임 조작에 대한 뇌파 변화를 측정하고, 측정된 뇌파 분석을 통해 게임 조작, 손 움직임을 측정하고, 분석된 뇌파, 손 움직임에 대응한 촉각 피드백을 생성한다.
제어부(5)는 뇌파, 컨트롤러 입력 단계(S201)에서 컨트롤러(22) 움직임, 스마트폰 움직임을 감지하고, 감지된 움직임의 3축 이동을 계산하고, 계산된 값에 대응한 뇌파, 움직임 정도에 따른 게임 화면 조작을 부여하고, 게임 화면을 업데이트한다.
제어부(5)는 게임 화면 제어 단계(S202)에서 뇌파(31), 3축(32)의 입력을 게임 화면 업데이트에 반영하고, 업데이트 된 게임 화면을 모니터(23)에 표시하고, 촉각 피드백을 헤드셋(21), 컨트롤러(22)에 출력한다.
제어부(5)는 촉각 피드백 단계(S203)에서 사용자의 파킨슨 병을 치료하기 위한 게임 조작에 대응한 촉각 피드백을 헤드셋(21), 컨트롤러(22)에 진동, 전기 자극으로 출력한다.
도 4는 본 발명을 설명하기 위한 데이터 오류를 검증하는 구성을 설명하는 예시도이다.
도 4를 참조하면, 제어부(5)는 샘플링 데이터를 저장하고, 일정시간 동안 샘플링 데이터의 크기별로 발생회수를 누적하여 확률 분포를 계산하고, 또 다른 일정시간 동안의 확률 분포를 계산하고, 두 확률 분포의 차, 면적 차, 차 거리 누적을 계산해서(S101) 샘플링 회로 이상, 데이터 오류, 데이터 변화를 예측하고, 이에 대응할 수 있다(S102). 제어부(5)는 예측 결과를 사용자에게 알림으로써 사용자가 대응하거나 제어부(5)가 하드웨어 고장, 데이터 오류, 데이터 변화에 대응할 수 있다.
샘플링 데이터는 뇌파, 컨트롤러 조작 데이터, 3축 데이터, 촉각 피드백, 게임 데이터를 포함하고, 제어부(5)는 샘플링 데이터에 기반하여 하드웨어 고장, 데이터 오류, 데이터 변화에 대응한다.
제어부(5)는 일정시간 동안마다 각각의 확률 분포 추이를 보고, 확률 분포 중 특이 현상 이상을 예측하고, 이상사고에 대응하고, 확률 분포에 대해 데이터 변화가 일정하면 정상 동작을 외부에 알린다. 또한, 제어부(5)는 일정 시간 간격을 조정하기 위해 데이터 변화율을 피드백한다. 예를 들어, 데이터 변화율이 크면 일정 시간 간격을 늘리고, 데이터 변화율이 작으면 일정 시간 간격을 줄인다.
제어부(5)는 사용자 조작, 데이터 입력에 대응한 상태 전이, 상태 처리의 상태 머신을 실행하고, 상태 처리는 연산, 표시, 진동, 알람을 수행하고, 사용자 조작, 데이터 입력, 랜덤 입력에 대한 범위, 시간, 레벨의 입력을 검증하고, 사용자 조작, 데이터 입력, 랜덤 입력에 대한 상태 확률에 따른 시스템 검증을 실행한다.
시스템 검증은 샘플링 데이터에 기반한 상태 머신 검증을 포함한다.
도 5는 본 발명을 설명하기 위한 하드웨어 자원과 운영체제, 코어인 제어부의 동작, 제어부 동작을 실행할 권한을 부여하는 시스템 인증 구성을 설명하는 예시도로서, 도 5를 참조하면, 본 발명은 프로세서(1), 메모리(2), 입출력장치(3), 운영체제(4), 제어부(5)를 포함한다.
프로세서(1)는 CPU(Central Processing Units), GPU(Graphic Processing Unit), FPGA(Field Programmable Gate Array), NPU(Neural Processing Unit)로서,메모리(2)에 탑재된 운영체제(4), 제어부(5)의 실행 코드를 수행한다.
메모리(2)는 RAM(random access memory), ROM(read only memory), 디스크 드라이브, SSD(solid state drive), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같은 비소멸성 대용량 저장 장치(permanent mass storage device)를 포함할 수 있다.
입출력장치(3)는 입력 장치로, 오디오 센서 및/또는 이미지 센서를 포함한 카메라, 키보드, 마이크로폰, 마우스 등의 장치를, 그리고 출력 장치로, 디스플레이, 스피커, 햅틱 피드백 디바이스(haptic feedback device) 등과 같은 장치를 포함할 수 있다.
운영체제(4)는 윈도우, 리눅스, IOS, 가상머신, 웹브라우저, 인터프리터를 포함할 수 있고, 태스크, 쓰레드, 타이머 실행, 스케줄링, 자원 관리, 그래픽, 폰트 처리, 통신 등을 지원한다.
제어부(5)는 운영체제(4)의 지원하에 입출력장치(3)의 센서, 키, 터치, 마우스 입력에 의한 상태를 결정하고, 결정된 상태에 따른 동작을 수행한다.
제어부(5)는 병렬 수행 루틴으로 타이머, 쓰레드에 의한 작업 스케줄링을 수행한다.
제어부(5)는 입출력장치(3)의 센서값을 이용하여 상태를 결정하고, 결정된 상태에 따른 알고리즘을 수행한다.
도 5를 참조하면, 시스템 인증 구성은 제어부(5)를 포함하는 단말기(6), 인증 서버(7)를 포함한다.
단말기(6)는 데이터 채널을 이중화하고, 단말기(6)의 키값, 생체 정보를 입력받아 인증 서버(7)에 제1데이터 채널을 통해 사용자 인증을 요청하고, 단말기(6)는 생성된 킷값을 디스플레이에 표시하고, 인증 서버(7)로 전송한다.
단말기(6)는 단말기(6)의 디스플레이에 표시된 킷값을 입력하고, 사용자 정보와 함께 제2데이터 채널을 통해 인증 서버(7)로 전송한다. 단말기(6)는 킷값과 사용자 정보를 이용하여 단말기(6)에 탑재된 시스템의 인증을 인증 서버(7)에 요청한다. 단말기(6)의 킷값은 컴퓨터 고유의 정보인 CPU 제조번호, 이더넷 칩의 맥(Mac)주소로부터 생성될 수 있다. 단말기(6)는 카메라를 이용한 얼굴 인식, 마이크를 이용한 음성 인식, 디스플레이를 이용한 필기 인식을 통해 사용자 정보를 획득하고, 인증에 활용할 수 있다.
인증 서버(7)는 단말기(6)로부터 킷값을 수신하고, 단말기(6)로부터 이중화된 데이터 채널을 통해 킷값과 사용자 정보를 수신하여 단말기(6)의 킷값과 사용자 정보를 비교하고, 사용자 정보를 대응시켜 단말기(6)의 시스템 이용에 대한 인증을 처리한다. 인증 서버(7)는 인증 결과를 단말기(6)로 전송하여 시스템에 대한 사용자의 사용을 허가한다.
단말기(6)의 이중화된 데이터 채널로 인해 킷값 손실이 최소화되는 효과를 가질 수 있다.
인증 서버(7)는 사용자 정보의 히스토리 분석을 수행하고, 시간 흐름에 따라 사용자 정보의 일관성 또는 변화를 비교 판단한다.
히스토리 분석에서 사용자 정보가 일관성을 나타내면 사용자의 사용을 허가하고, 변화를 나타내면 사용자의 사용을 허가하지 않는다.
사용자 정보가 일관성을 나타낼 때 사용자의 시스템 사용을 허가함으로써 사용자 정보가 변조된 사용자가 시스템에 접근하지 못하도록 보안을 강화한다.
인증 서버(7)는 일관성, 변화, 빈도, 빈도 추이, 빈도가 높음에 가중치를 부여해서 가중치 조합으로 신뢰 되지 않은 사용자의 접근을 차단한다. 예를 들어, 빈도의 임계치가 초과하면 초과 누적수에 비례하여 신뢰 되지 않은 사용자의 접근을 차단하고, 장시간에 걸쳐 접근 시도하는 사용자를 인증 처리할 수 있다.
이때, 신뢰 되지 않은 사용자에 대해 추가 인증을 요청한다.
시스템의 사용을 인증하는 수단인 단말기(6)는 시스템과 직접 연결하지 않고, 인증 서버(7)를 통한 우회 경로를 형성함으로써 인터넷망을 이루는 네트워크가 내부망과 외부망으로 구성되어 아이피 주소설정 과정이 번거로울 때 단말기(6)를 이용한 인증 과정이 원활히 수행되는 장점이 있다. 이때, 단말기(6)에는 시스템이 탑재되고, 단말기(6)는 인증 단말 수단이 되고, 인증 서버(7)는 인증 서버 수단이 된다.
클라우드(12)는 프로세서(1), 메모리(2), 입출력장치(3), 통신부(6)를 관리하는 운영체제(4)의 지원 하에 컨테이너(7)의 모듈화로, 웹(8), DB(9), 프로토콜(10), 라이브러리(11)의 서비스를 제공하며, 제어부(5)는 컨테이너(7)의 서비스를 이용한 클라우드 애플리케이션을 실행한다. 컨테이너(7)라고 하는 표준 소프트웨어 패키지는 애플리케이션의 코드를 관련 구성 파일, 라이브러리(11) 및 앱 실행에 필요한 종속성과 함께 번들로 제공한다.
클라우드(12)는 다수의 단말기(6)를 통합 제어하고, 단말기(6)로부터 수신된 센서값을 저장하여 시간 흐름에 따라 모니터링하고, 단말기(6)의 동작 에러를 처리하고, 에러 메시지를 다른 단말기(6)로 알리고, 제어 대상인 단말기(6)를 스위칭 제어한다.
신경망 학습은 온도, 고도, 지문 등 각종 센서, 이미지, 적외선 등 카메라, 라이더와 같은 입력 장치로부터 수집된 시계열 데이터로부터 특징량 선택, 알고리즘 선택을 통해 모델을 선택하고, 학습, 성능 검증 과정에 의한 반복 시행착오를 거쳐 모델 선택을 반복한다. 성능 검증이 마치면 인공지능 모델이 선택된다.
제어부(5)는 센서값 판단에 신경망을 이용한 딥러닝 알고리즘을 수행하고, 신경망 학습에 훈련 데이터를 이용하고, 시험 데이터로 신경망 성능을 검증한다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 해당 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (5)

  1. 사용자 머리에 착용되어 뇌파를 측정하고, 머리에 촉각 피드백을 가하는 헤드셋(21);
    모니터(23)의 아케이드 게임에 대해 캐릭터 조작을 입력하고, 본체(24)의 촉각 피드백을 사용자에게 진동, 전기 자극으로 출력하는 컨트롤러(22);
    상기 본체(24) 제어로, 아케이드 게임 화면을 표시하고, 상기 헤드셋(21), 상기 컨트롤러(22)의 조작에 따라 제어되는 게임 화면을 표시하는 모니터(23);
    및 상기 헤드셋(21), 상기 컨트롤러(22)의 조작을 입력받아 뇌파, 3축(롤피치요, XYZ축) 이동을 감지하고, 사용자 조작과 뇌파, 움직임의 상관관계를 분석해서 상기 헤드셋(21),
    상기 컨트롤러(22)의 촉각 피드백(진동, 전기 자극)을 출력하는 본체(24);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    손떨림 완화를 위한 치료 게임 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 본체(24)는,
    사용자의 게임 조작에 대한 뇌파 변화를 측정하고, 측정된 뇌파 분석을 통해 게임 조작, 손 움직임을 측정하고, 분석된 뇌파, 손 움직임에 대응한 촉각 피드백을 생성하는 뇌파(31);
    상기 컨트롤러(22) 움직임, 스마트폰 움직임을 감지하고, 감지된 움직임의 3축 이동을 계산하고, 계산된 값에 대응한 뇌파, 움직임 정도에 따른 게임 화면 조작을 부여하고, 게임 화면을 업데이트 하는 3축(32);
    상기 뇌파(31), 상기 3축(32)의 입력을 게임 화면 업데이트에 반영하고, 업데이트된 게임 화면을 상기 모니터(23)에 표시하고, 촉각 피드백을 상기 헤드셋(21),
    상기 컨트롤러(22)에 출력하는 게임(33);
    및 사용자의 손떨림을 치료하기 위한 게임 조작에 대응한 촉각 피드백을 상기 헤드셋(21),
    상기 컨트롤러(22)에 진동, 전기 자극으로 출력하는 촉각(34);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    손떨림 완화를 위한 치료 게임 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 본체(24)는,
    뇌파, 컨트롤러 입력 단계(S201), 게임 화면 제어 단계(S202), 촉각 피드백 단계(S203)를 수행하고,
    헤드셋(21), 컨트롤러(22)의 조작을 입력받아 뇌파, 3축(롤피치요) 이동을 감지하고, 사용자 조작과 뇌파, 움직임의 상관관계를 분석해서 상기 헤드셋(21),
    상기 컨트롤러(22)의 촉각 피드백(진동, 전기 자극)을 출력하는 것을 특징으로 하는,
    손떨림 완화를 위한 치료 게임 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 본체(24)는,
    샘플링 데이터를 저장하고, 일정시간 동안 샘플링 데이터의 크기별로 발생 회수를 누적하여 확률 분포를 계산하고, 또 다른 일정시간 동안의 확률 분포를 계산하고, 두 확률 분포의 차, 면적 차, 차 거리 누적을 계산해서 샘플링 회로 이상, 데이터 오류, 데이터 변화를 예측하는 것을 특징으로 하는,
    손떨림 완화를 위한 치료 게임 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러(22)는,
    가속도계를 포함하여 손 떨림을 측정하고, 측정 데이터를 수집하는 것을 특징으로 하고,
    상기 모니터(23)는,
    게임 피드백, 뇌파를 시각화하여 표시하는 것을 특징으로 하는,
    손떨림 완화를 위한 치료 게임 장치.
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