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1. (WO2018106038) 발달 장애 기능 개선을 위한 뉴로피드백 장치와 영상 콘텐츠를 이용하는 훈련 시스템 및 그 방법
Document

명세서

발명의 명칭

기술분야

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배경기술

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발명의 상세한 설명

기술적 과제

19   20   21   22  

과제 해결 수단

23   24   25   26   27   28   29   30   31   32   33   34   35  

발명의 효과

36   37   38   39   40  

도면의 간단한 설명

41   42   43   44   45   46   47   48  

발명의 실시를 위한 최선의 형태

49   50   51   52   53   54   55   56   57   58   59   60   61   62   63   64   65   66   67   68   69   70   71   72   73   74   75   76   77   78   79   80   81   82   83   84   85   86   87   88   89   90   91   92   93   94   95   96   97   98   99   100   101   102   103   104   105   106   107   108   109   110   111   112   113   114   115   116   117   118   119   120   121   122   123   124   125   126   127   128   129   130   131   132   133   134   135   136   137   138   139  

청구범위

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  

도면

1   2   3   4   5   6a   6b   7  

명세서

발명의 명칭 : 발달 장애 기능 개선을 위한 뉴로피드백 장치와 영상 콘텐츠를 이용하는 훈련 시스템 및 그 방법

기술분야

[1]
본 발명은 뉴로피드백 장치를 이용하는 훈련 시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 발달 장애 기능을 개선하기 위하여, 뉴로피드백 장치와 정지 영상, 동영상, 게임 및 VR 영상 등의 다양한 영상 콘텐츠를 이용하여 신체적인 뇌기능 훈련과 함께 논리적 사고와 기능을 훈련하여 정신적인 기능을 개선할 수 있도록 하는 훈련 시스템 및 그의 훈련 방법에 관한 것이다.
[2]

배경기술

[3]
1929년에 독일의 한스 베르거(Hans Berger, 1873 ~ 1941)가 발표한 뇌파는 인간의 뇌 활동 상태를 보여주는 중요한 생체이다. 뇌파는 정신 활동 상태에 따라 크게 델타파(1 ~ 4 Hz), 세타파(4 ~ 8 Hz), 알파파(8 ~ 12 Hz), 베타파(12 ~ 38 Hz) 및 감마파(38 ~ 120 Hz)로 구분한다.
[4]
델타파는 깊은 수면 상태에서 발생되는 뇌파이다. 세타파는 일반적인 수면 상태에서 발생되는 뇌파이고 꿈을 꿀 때의 기본 뇌파이다.
[5]
알파파는 쉬고 있을 때에 나오는 뇌파로, 의식 깨어 있는 상태에서 눈을 감고 휴식을 취하고 있을 때에 강하게 나온다. 베타파는 학습처럼 뇌가 어떤 정신 작업을 하고 있을 때에 나오는 뇌파이다. 그리고 감마파는 뇌의 여러 부분에 흩어져 있는 정보들이 조합돼 인지 작용이 발생했을 때에 나타나는 뇌파이다.
[6]
뇌파는 이렇게 정상적인 정신 작용에 따라 그 진동이 빠르거나 느려진다. 만일 그렇지 않으면 뇌의 기능이 비정상이라는 의미이다. 예를 들어, 주의가 산만한 주의력 결핍증(ADD) 환자나 지능이 낮은 경우에는 뇌파가 정상인에 비해 느리다.
[7]
또한 질병에 따라 다양한 특성의 뇌파가 나타난다. 예를 들어, 간질은 약 3 Hz 뇌파가 강하게 나타난다. 자폐나 정신지체, ADD나 ADHD(주의력 결핍 및 과잉 행동 장애), 치매 등은 모두 세타파가 아주 강해진다.
[8]
우울증은 우뇌가 좌뇌보다 뇌파의 진동이 더 빨라진다. 이렇게 정상적인 뇌와 비정상적인 뇌는 뇌파에서 분명한 특징을 나타내기 때문에 뇌파를 측정하여 뇌의 이상 여부를 판단할 수 있다.
[9]
뉴로피드백(neurofeedback)은 뇌파를 우리 의지로 제어하는 바이오피드백(biofeedback) 기술이다. 일반적으로 뇌의 리듬처럼 자율 신경계가 조절하는 몸의 기능은 우리가 통제할 수 없는 것으로 알려졌다.
[10]
그러나 미국 예일대의 밀러 박사는 내장이나 심장의 근육처럼 우리 의지로 조절할 수 없는 근육(즉, 불수의근)이나 자율 신경계도 조건에 따라 우리 의지로 조절이 가능하다는 사실을 1950년대에 발견했다.
[11]
이렇게 불수의근이나 자율 신경계를 우리 의지로 제어하는 기술이 바로 바이오피드백(biofeedback)이다. 특히, 뇌파를 통제하는 바이오피드백 기술을 신경이란 의미의 접두사 뉴로(neuro-)와 결합해 뉴로피드백(neurofeedback)이라 한다.
[12]
도 1을 참조하면, 일반적인 뉴로피드백 장치(10)는 사용자의 두피에 붙인 전극(12)을 통해 뇌파 데이터를 수집하고, 수집된 뇌파 데이터를 뇌파 측정기(14)에서 분석하여, 분석된 뇌파의 정보를 디스플레이 장치(14)를 통해 사용자에게 알려준다. 뉴로피드백 장치(10)를 이용하여 이러한 과정을 반복하면, 사용자는 원하는 방향으로 뇌파를 발생시킬 수 있다.
[13]
즉, 뉴로피드백 장치(10)는 뇌파 측정기(14)가 사용자의 뇌에서 발생하는 뇌파의 정보를 분석하여 사용자에게 알려줌(피드백함)으로써, 원하는 방향으로 뇌가 뇌파를 발생하게 유도한다.
[14]
그러므로 발달 지연 아동 전문 훈련 방법 중 두뇌 훈련 전문 프로그램인 뉴로피드백 장치가 도입된 훈련에 적용하여 물리적인 뇌기능의 상승 효과는 이미 많은 치료 효과를 거두고 있고, 또한 치료 효과를 기대할 수 있다.
[15]
그러나 오늘날 자녀 양육의 기술 부족과 환경 오염 등 다양한 원인으로 인해 대부분의 가정이 핵 가족화된 상황에서, 아동들의 신체적 기능이 약화되거나 장애가 발생하는 등 매년 발달 장애아가 늘어나고 있는 추세이다. 예를 들어, 2014년말을 기준으로 한 정부 통계를 보면, 발달 장애인은 약 20 만명을 넘어서고 있으며, 매년 약 3.6 %씩 증가하는 추세를 보이고 있다.
[16]
또한 영유아 시설의 발달 지연 및 지속적인 치료 부족으로 인하여 1 ~ 6 세 사이에 생성되어야 하는 이해력, 응용력, 주의 집중력, 수리력, 창의력 등의 선행 기능 및 선행 지식, 언어 부족 현상이 있는 아동의 경우는, 물리적 뇌의 기능을 회복시켜도 7 ~ 14 세까지 지속 성장으로 완성되어야 하는 논리적 기능 및 지식이 부족하여, 인지와 언어 성장에 절대적 영향을 주어 치료 종료 후, 성인이 되어도 논리적 사고가 완성되지 않아 지적 장애의 상태로 남는 것이 현실이다.
[17]
그럼에도 불구하고, 발달 장애인의 증가 추세에 대비해서 그 치료 기관은 턱없이 부족한 실정이므로, 발달 장애인에 대한 치료 관련 기술의 개발이 절대적으로 필요하다.
[18]

발명의 상세한 설명

기술적 과제

[19]
본 발명의 목적은 발달 장애 기능 개선을 위하여 뉴로피드백 장치와 다양한 영상 콘텐츠를 이용한 훈련 시스템 및 그의 훈련 방법을 제공하는 것이다.
[20]
본 발명의 다른 목적은 신체적인 뇌기능 훈련과 함께 논리적 사고와 기능을 훈련하여 정신적인 기능을 개선할 수 있도록 하기 위하여 뉴로피드백 장치를 이용한 훈련 시스템 및 그의 훈련 방법을 제공하는 것이다.
[21]
본 발명의 또 다른 목적은 훈련 대상별로 차별화된 영상 콘텐츠를 이용하여 반복 훈련하도록 하여 발달 장애 기능을 개선시키는 뉴로피드백 장치를 이용한 훈련 시스템 및 그의 훈련 방법을 제공하는 것이다.
[22]

과제 해결 수단

[23]
상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 훈련 시스템은, 뉴로피드백 장치와 다양한 종류의 영상 콘텐츠를 이용하여 신체적인 뇌기능 훈련과 함께 논리적 사고와 기능을 훈련하도록 처리하는데 그 한 특징이 있다. 이와 같은 본 발명의 훈련 시스템은 훈련 대상별로 선행 기능, 지식, 언어 등의 발달 장애 기능을 개선할 수 있다.
[24]
이 특징에 따른 본 발명의 훈련 시스템은, 훈련자에 부착되는 전극과 상기 전극으로부터 실시간으로 뇌파를 측정하는 뇌파 측정기를 구비하는 뉴로피드백 장치와; 훈련자의 연령과 뇌 발달 상태에 따른 다양한 발달 장애 기능 개선용 영상 콘텐츠와, 영상 콘텐츠를 이용하여 복수의 훈련자들 각각의 훈련 상태에 대한 훈련 정보를 저장하는 데이터베이스와; 상기 데이터베이스로부터 영상 콘텐츠를 출력하고, 상기 뉴로피드백 장치로부터 측정된 뇌파 정보를 출력하는 적어도 하나의 디스플레이 장치 및; 통신망을 통하여 상기 뉴로피드백 장치로부터 측정된 뇌파 정보를 실시간으로 수집하고, 수집된 뇌파 정보를 분석하여 상기 데이터베이스로부터 분석 결과에 따른 영상 콘텐츠를 선택하고, 선택된 영상 콘텐츠를 이용하여 특정 뇌파가 정상적인 상태로 유지되도록 반복 훈련하도록 처리하고, 훈련 결과에 따른 훈련 정보를 상기 데이터베이스에 저장하도록 처리하며, 상기 훈련 정보에 따른 분석 결과를 상기 디스플레이 장치로 출력하도록 처리하는 영상 처리 장치를 포함한다.
[25]
이 특징의 한 실시예에 있어서, 상기 훈련 시스템은; 통신망을 통하여 복수 개의 상기 영상 처리 장치로부터 상기 훈련 정보를 전송받아서 상기 데이터베이스에 저장하고, 훈련자별 상기 훈련 정보를 관리하도록 처리하는 훈련 관리 서버를 더 포함한다.
[26]
다른 실시예에 있어서, 상기 영상 처리 장치는; 적어도 훈련자의 선행 기능, 선행 지식 및 언어 활동에 대한 학습을 반복 훈련하도록 하는 내용이 포함된 영상 콘텐츠를 재생하거나 실행되도록 처리한다.
[27]
또 다른 실시예에 있어서, 상기 영상 콘텐츠는; 훈련자가 적어도 만 6 세 이전에 습득해야할 선행 기능, 선행 지식 및 언어 활동을 개선시키기 위한 제 1 영상 콘텐츠와; 훈련자가 만 7 ~ 14 세까지를 대상으로 하고, 만 6 세 이전까지 생성된 선행 기능, 선행 지식 및 언어 활동을 계속해서 발달시킬 수 있도록 하기 위한 제 2 영상 콘텐츠를 포함하되; 상기 제 1 및 상기 제 2 영상 콘텐츠들 각각은 교육용 정지 화상, 동영상, 게임 및 가상 현실 영상들 중 적어도 어느 하나로 구비된다.
[28]
또 다른 실시예에 있어서, 상기 디스플레이 장치는; 훈련자에 대응되는 영상 콘텐츠를 디스플레이하는 훈련자용 디스플레이 장치와; 상기 훈련자용 디스플레이 장치와 동일한 영상 콘텐츠와 영상 콘텐츠에 반응되는 훈련자의 뇌파 특성 및 뇌파 분석 결과를 디스플레이하는 트레이너용 디스플레이 장치로 구비된다.
[29]
또 다른 실시예에 있어서, 상기 영상 처리 장치는; 상기 뉴로피드백 장치로부터 실시간으로 측정된 뇌파 정보를 수집하고, 수집된 뇌파 정보를 분석하여 주파수 대역별로 분류하고, 각 주파수 대역의 강도를 분석하며, 뇌파 분석 결과에 따라 발달 장애 기능 개선을 위한 보상 뇌파와 억제 뇌파를 설정하고, 보상 뇌파와 억제 뇌파의 역치 값을 설정하도록 처리하여 훈련자에게 적합한 영상 콘텐츠를 선택하도록 한다.
[30]
본 발명의 다른 특징에 따르면, 뉴로피드백 장치와 다양한 영상 콘텐츠를 이용하여 발달 장애 기능을 개선하도록 훈련하는 방법이 제공된다.
[31]
이 특징에 따른 본 발명의 훈련 시스템의 훈련 방법은, 뉴로피드백 장치로부터 훈련자의 뇌파를 측정하고, 영상 처리 장치가 통신망을 통하여 상기 뉴로피드백 장치로부터 측정된 뇌파 정보를 실시간으로 수집하는 단계와; 상기 영상 처리 장치가 수집된 뇌파 정보를 분석하여, 현재 훈련자의 뇌 발달 상태를 파악하고, 훈련할 뇌파 정보를 설정하도록 하는 단계와; 상기 영상 처리 장치가 설정된 뇌파 정보와 훈련자의 연령 및 뇌 발달 상태에 따라 데이터베이스로부터 하나의 영상 콘텐츠를 선택하도록 하는 단계와; 상기 영상 처리 장치가 선택된 영상 콘텐츠를 재생하거나 실행시켜서 훈련자가 볼 수 있도록 디스플레이 장치로 출력하는 단계와; 상기 영상 처리 장치가 훈련자에게 출력되는 영상 콘텐츠에 반응된 뇌파 정보를 통신망을 통하여 상기 뉴로피드백 장치로부터 측정하는 단계와; 상기 영상 처리 장치가 측정된 뇌파 정보가 정상적인 뇌파에 근접하거나 일치하는지를 판단하여, 정상적인 뇌파에 근접하거나 일치하지 않으면, 해당 영상 콘텐츠를 이용하여 반복 훈련하도록 하는 단계를 포함한다.
[32]
이 특징의 한 실시예에 있어서, 상기 설정하도록 하는 단계는; 상기 영상 처리 장치가 분석된 뇌파 정보에 따라 해당 훈련자의 발달 장애 기능 개선을 위한 보상 뇌파와 억제 뇌파를 설정하고, 보상 뇌파와 억제 뇌파 각각의 역치 값을 설정한다.
[33]
다른 실시예에 있어서, 상기 영상 콘텐츠는; 훈련자가 적어도 만 6 세 이전에 습득해야할 선행 기능, 선행 지식 및 언어 활동을 개선시키기 위한 제 1 영상 콘텐츠와; 훈련자가 만 7 ~ 14 세까지를 대상으로 하고, 만 6 세 이전까지 생성된 선행 기능, 선행 지식 및 언어 활동을 계속해서 발달시킬 수 있도록 하기 위한 제 2 영상 콘텐츠를 포함하되; 상기 제 1 및 상기 제 2 영상 콘텐츠들 각각은 교육용 정지 화상, 동영상, 게임 및 가상 현실 영상들 중 적어도 어느 하나로 구비된다.
[34]
또 다른 실시예에 있어서, 상기 방법은; 훈련자의 훈련 결과에 따른 훈련 정보를 상기 데이터베이스에 저장 및 관리하는 단계를 더 포함한다.
[35]

발명의 효과

[36]
상술한 바와 같이, 본 발명의 훈련 시스템은 뉴로피드백 장치와 다양한 종류의 영상 콘텐츠를 이용하여 신체적인 뇌기능 훈련과 함께 논리적 사고와 기능을 훈련하도록 처리함으로써, 다양한 증상의 많은 발달 장애인들에게 뇌 발달 장애 기능을 개선할 수 있으며, 이를 통해 발달 장애인에게 획기적인 치료가 가능하다.
[37]
또 본 발명의 훈련 시스템은 이미 만 6 세 이전의 발달 지연 아동들과 만 6 세 이후의 발달 지연 아동들에게 적용하여 지속적 치료 개선 효과를 얻을 수 있다.
[38]
또한 본 발명의 훈련 시스템은 연령, 뇌 발달 상태, 장애 증상 등에 따라 다양한 영상 콘텐츠를 이용하여 반복 훈련하도록 함으로써, 균형적 뇌파 형성으로 인한 발달 지연 회복, 주의력 및 집중력 상승, 지식 및 기능 학습 향상, 언어 및 문장 표현 상승, 행동 모방 능력 향상, 소통 능력 및 사회성 향상, 사고력 및 감정 상승, 이상 행동 교정, 기능 학습 향상, 정서 불안 완화 등의 훈련 효과를 얻을 수 있다.
[39]
뿐 만 아니라, 본 발명의 훈련 시스템은 치료 종료 시에도 지속적으로 지적 능력이 회복되는 개선 효과를 얻을 수 있으며, 반복 훈련을 위한 영상 콘텐츠를 이용함으로써, 별도의 전문 기술 없이도 치료가 가능하여 보급이 원활할 수 있으며, 결국에는 국가적 지적 장애의 증가를 줄일 수 있는 대안이 될 수 있다.
[40]

도면의 간단한 설명

[41]
도 1은 일반적인 뉴로피드백 시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면;
[42]
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 뉴로피드백 장치를 이용한 훈련 시스템의 구성을 도시한 블럭도;
[43]
도 3은 도 2에 도시된 영상 처리 장치의 구성을 도시한 블럭도;
[44]
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 뉴로피드백 장치를 이용한 훈련 시스템의 구성을 도시한 블럭도;
[45]
도 5는 도 4에 도시된 서버의 구성을 도시한 블럭도;
[46]
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 뇌 기능의 발달과 치료 시기를 설명하기 위한 도면들; 그리고
[47]
도 7은 본 발명에 따른 뉴로피드백 장치를 이용한 훈련 시스템의 처리 수순을 도시한 흐름도이다.
[48]

발명의 실시를 위한 최선의 형태

[49]
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
[50]
이하 첨부된 도 2 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
[51]
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 뉴로피드백 장치를 이용한 훈련 시스템의 구성을 도시한 블럭도이고, 도 3은 도 2에 도시된 영상 처리 장치의 구성을 도시한 블럭도이다.
[52]
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 훈련 시스템(100)은 뉴로피드백 장치(110)와 다양한 영상 콘텐츠(154)를 이용하여 훈련자의 뇌파를 측정, 수집, 분석하고, 정상적인 뇌파가 발생되도록 훈련 과정을 반복 처리한다.
[53]
이를 위해 본 발명의 훈련 시스템은 예를 들어, 자폐아, 지적 발달 장애아, 정신 지체 장애아, ADD 또는 ADHD 영아 또는 유아, 그리고 치매 노인 등의 훈련 대상에게 다양한 영상 콘텐츠를 제공하고, 이를 통해 발생되는 뇌파를 뉴로피드백 장치(110)를 이용하여 측정 및 수집하여 뇌파 정보를 주파수 대역으로 분류하고, 각 주파수 대역의 강도를 분석하여 분석된 뇌파에 따라 발달 장애 기능 개선을 위한 보상 뇌파와 억제 뇌파를 설정하고, 그 각각에 대한 역치 값(threshold value)을 결정한다.
[54]
이렇게 설정 및 결정된 정보를 이용하여 해당 훈련 대상에 적합한 영상 콘텐츠를 제공하고, 이를 통해 반복 훈련이 이루어지도록 한다.
[55]
또 본 발명의 훈련 시스템은 훈련자 화면을 통해 시각 또는 시청각적 보상과 억제를 제공하여 정상적인 뇌파를 형성하도록 상술한 과정들을 반복 훈련한다. 이 때, 보상과 억제 시 반복되는 영상 콘텐츠에는 선행 기능을 상승시키고, 선행 지식을 교육하며, 그리고 언어 사용 능력과 어휘 사용 능력을 확장시키는 내용이 포함된다.
[56]
구체적으로 본 발명의 영상 콘텐츠는 뉴로피드백 기술을 이용하여 물리적인 기능을 상승시키는 훈련 시에 활용되는 교육용 영상 콘텐츠로, 예를 들어, 정지 영상, 동영상, 게임 및 VR 영상 등 다양한 형태로 제작된다.
[57]
본 발명에서는 만 6 세 이전 아동을 대상으로 하며 만 6 세 이전에 습득해야할 선행 기능, 선행 지식 및 언어 등의 부족을 완성하도록 하기 위한 제 1 영상 콘텐츠와, 만 7 ~ 14 세까지를 대상으로 IQ 향상을 목적으로 하는 제 2 영상 콘텐츠를 구비한다.
[58]
제 2 영상 콘텐츠에는 만 6 세 이전에 습득되어야할 선행 기능, 선행 지식 및 언어 활동이 부족한 상태로 성장하게 된 경우, 부족된 선행 기능, 선행 지식 및 언어 활동 등으로 인한 학습 장애, ADHD, 분노 조절 장애, 지적 장애 등의 개선을 위해 활용된다.
[59]
이는 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 뇌의 발달 연령은 대체로 0 ~ 7 세와 7 ~ 14 세를 기준으로 발달 상태가 구분되기 때문이다.
[60]
즉, 출생에서 3 세 사이에는 평생 사용되는 약 90 %의 뉴런(신경 세포)으로의 변환되고, 초기 언어가 발화되고, 배고픔, 배부름 등의 고유 수용 감각이 발달되고, 생성된 뉴런의 뇌 전체 영역이 확장되며, 이해력, 상상력, 창의력, 주의력, 응용력, 감각 통합 등의 지식 습득 및 기능이 형성된다. 그러므로, 이 시기는 최적의 치료 시기로, 기능 형성을 위한 최적화가 가능하다.
[61]
또 3 세에서 9 세 사이에는 감각 통합 영역이 완성되고, 모방과 경험에 의한 학습 인지 능력이 생성되고, 이해력, 상상력, 창의력, 주의력, 응용력 등의 감각과 감정 기능이 완성된다. 그러므로 이 시기는 2 단계 치료 시기로, 기능 형성과 연동되도록 적용된다.
[62]
또 9 세에서 14 세 사이에는 통합 명령 체계를 위한 전두엽이 발달되고, 108 개월 즉, 9 세까지의 감각과 감정 기능이 통합되며, 영역 완성도를 기본으로 한 신체 기능 및 사고 능력이 완성된다. 그러므로 이 시기는 치료 기간의 장기화와 기녕 형성이 장기화되는 시기이다.
[63]
따라서 본 발명에서는 뇌 기능의 발달과 치료 시기에 적합한 영상 콘텐츠를 만 6 세 이전과 만 7 ~ 14 세로 구분하여 제작된다.
[64]
이러한 제 1 영상 콘텐츠에는 1 ~ 6 세까지 생성되어야 할 선행 기능과 선행 지식 및 언어 활용을 위한 내용이 포함된다.
[65]
선행 기능에는 예를 들어, 이해력, 응용력, 주의 집중력, 수리력 및 창의력 등이 포함되고, 선행 지식에는 예를 들어, 시각적 감정, 청각적 감정, 체성 감각적 감정, 후각적 감정, 미각적 감정, 수평 감각적 감정 및 고유 감각적 감정 등이 포함된다. 언어 활용에는 언어 확장 부족의 주원인인 명사, 동사, 형용사, 조사 및 부사 등을 훈련할 수 있는 내용이 포함된다.
[66]
또 제 2 영상 콘텐츠는 만 1 ~ 6 세까지 생성된 선행 기능, 선행 지식 및 언어 활동을 계속해서 발달시킬 수 있도록 만 7 ~ 14 세까지의 논리적 사고를 훈련할 수 있는 정지 화상, 동영상, 게임 및 VR 영상 등으로 제작된다.
[67]
따라서 본 발명에서는 훈련 대상에게 적합한 영상 콘텐츠를 제공하여 만 1 ~ 6 세에 조기 발달 지연으로 인하여 발달하지 않은 논리적 사고와, 성장하지 않은 만 7 ~ 14 세까지의 기능을 훈련하도록 한다.
[68]
예컨대, 발달 지연 아동의 뇌기능 저하 유형은 좌우뇌 불균형, 뇌의 영역별 과잉 발달, 뇌의 영역별 발달 부족, 뇌의 전체 또는 영역별 각성 부족 등으로 구별할수 있으며, 이러한 유형의 아동의 이상 뇌파를 안정된 뇌파로 훈련하도록 디자인된 영상 매체(즉, 영상 콘텐츠)를 사용함으로서, 발달 지연 아동 교육의 특수성을 고려한 물리적 기능과 논리적 기능이 결합된 뇌 발달 장애 및 지연 개선 효과를 얻을 수 있다.
[69]
이는 뇌의 발달 연령별로 아동의 언어 발달 과정, 아동의 사회성 발달 과정, 아동의 감각 통합 및 인지 발달 과정과, 뇌의 이상 증상에 따른 좌우 불균형, 과잉 발달, 미발달 및 각성 부족 등의 발달 과정에 대응하여 다양한 영상 콘텐츠를 제공하고, 이를 통해 반복 훈련하도록 한다.
[70]
그러므로 기존의 뉴로피드백 기술을 이용한 방법은 일반적인 정지 화상, 동영상, 게임 및 VR 영상 등을 이용하여 뇌의 물리적 기능을 개선시키는 훈련 방식이었으나, 본 발명에서는 영상 매체에 논리적 기능을 개선할 수 있는 기능을 적용함으로써, 물리적 기능 상승의 효과에 논리적 기능 개선 효과를 더해 발달 지연 아동이 성인으로 성장했을 때, 지적 능력 부족 현상을 개선할 수 있다.
[71]
또 뉴로피드백 좌우 뇌파 훈련 중 뇌파 정보를 수집하고, 수집된 데이터에 따라 영상 콘텐츠를 제공하고, 영상 콘텐츠의 크기를 약 20 %에서 100 %까지 변경하여 보정 훈련함과 동시에 선행 기능, 선행 지식 및 언어 수반 학습을 실시하며, 또 필요에 따라 특정 과정에 대한 훈련을 반복함으로 장애 치료에 도움을 줄 수 있다.
[72]
구체적으로, 본 발명의 훈련 시스템(100)은 뉴로피드백 장치(110)와, 복수 개의 디스플레이 장치(120, 140)와, 영상 처리 장치(130) 및 데이터베이스(150)를 포함한다. 이 실시예의 훈련 시스템(100)은 작은 규모의 장애인 학교나, 하나의 교실 또는 훈련 공간에서 이용할 수 있도록 단일 시스템으로 구비된다.
[73]
뉴로피드백 장치(110)는 전형적인 뉴로피드백 장치의 구성을 갖는다. 즉, 뉴로피드백 장치(110)는 도 1에 도시된 구성과 대체로 유사한 구성을 갖는다. 여기서 뉴로피드백 장치(110)는 훈련자의 두뇌에 부착되는 복수 개의 전극과, 전극으로부터 실시간으로 뇌파를 측정하는 뇌파 측정기를 포함한다.
[74]
뉴로피드백 장치(110)는 통신망(160)을 통하여 영상 처리 장치(130)와 상호 데이터 통신이 가능하도록 연결된다. 이 실시예에서 통신망(160)은 블루투스, 와이파이 등과 같은 무선 통신망이나, 이너넷, 케이블 등을 이용한 유선 통신망으로 구비된다.
[75]
디스플레이 장치(120, 140)는 예를 들어, 훈련자용과 트레이너용으로 구비된다.
[76]
제 1 디스플레이 장치(120)는 훈련자용으로, 훈련자에 대응되는 영상 콘텐츠를 출력한다.
[77]
제 2 디스플레이 장치(140)는 트레이너용으로, 제 1 디스플레이 장치(120)와 동일하게 영상 콘텐츠를 출력하고, 영상 콘텐츠에 반응되는 훈련자의 뇌파 특성이나 다이아그램 및 수치 등 뇌파 분석 결과를 모니터링할 수 있도록 다양한 형태로 더 출력한다.
[78]
데이터베이스(150)는 훈련자의 연령과 뇌 발달 상태에 따라 발달 장애 기능을 개선하기 위한 다양한 영상 콘텐츠(154)들과, 영상 콘텐츠(154)를 이용하여 복수의 훈련자들 각각의 훈련 상태에 대한 훈련 정보(152)를 저장한다.
[79]
그리고 영상 처리 장치(130)는 통신망(160)을 통하여 뉴로피드백 장치(110)로부터 측정된 뇌파 정보를 실시간으로 수집하고, 수집된 뇌파 정보를 분석하여 데이터베이스(150)로부터 분석 결과에 대응되는 영상 콘텐츠를 선택하여 선택된 영상 콘텐츠를 재생(또는 실행)시켜서 제 1 및 제 2 디스플레이 장치(120, 140)로 출력한다.
[80]
또 영상 처리 장치(130)는 선택된 영상 콘텐츠를 이용하여 특정 뇌파가 정상적인 뇌파 상태로 유지되도록 반복 훈련하도록 처리하고, 훈련 결과에 따른 훈련 정보를 데이터베이스(150)에 저장하도록 처리한다.
[81]
또 영상 처리 장치(130)는 훈련 정보에 따른 뇌파 분석 결과를 제 2 디스플레이 장치(140)로 출력하도록 처리한다.
[82]
이러한 영상 처리 장치(130)는 뉴로피드백 장치(110)를 이용하여 측정된 뇌파 정보를 실시간으로 모니터링하도록 처리하고, 훈련 목적에 맞게 훈련에 필요한 영상을 선택할 수 있으며 훈련 결과에 대한 다이어그램이나 수치를 작성할 수 있으며, 훈련 특징에 맞게 훈련의 범위나 횟수, 방법 등을 설정하여 적용할 수 있다.
[83]
이 실시예의 영상 처리 장치(130)는 예컨대, 컴퓨터 시스템으로 구비되고, 도 3에 도시된 바와 같이, 제어부(131), 영상 처리부(132), 뇌파 정보 수집부(133), 뇌파 정보 분석부(134), 뇌파 정보 출력부(135) 및 뇌파 정보 설정부(136)를 포함한다.
[84]
이러한 영상 처리부(132), 뇌파 정보 수집부(133), 뇌파 정보 분석부(134), 뇌파 정보 출력부(135) 및 뇌파 정보 설정부(136)들 각각은 컴퓨터 프로그램 또는 하드웨어로 구비될 수 있다.
[85]
제어부(131)는 영상 처리 장치(130)의 제반 동작을 처리하도록 제어한다. 제어부(131)는 영상 처리부(132), 뇌파 정보 수집부(133), 뇌파 정보 분석부(134), 뇌파 정보 출력부(135) 및 뇌파 정보 설정부(136)를 제어한다.
[86]
즉, 제어부(131)는 뉴로피드백 장치(110)를 이용하여 훈련자의 뇌파 정보를 모니터링하도록 제어하고, 모니터링된 뇌파 정보를 분석하여 발달 장애 기능을 개선하기 위한 뇌파 정보를 설정하도록 제어하고, 설정된 뇌파 정보에 대응하는 영상 콘텐츠를 선택하여 출력하도록 제어하고, 훈련 중에 영상 콘텐츠에 반응되는 뇌파 정보를 뉴로피드백 장치(110)로부터 실시간으로 수집하여 모니터링하도록 출력하고, 수집된 뇌파 정보를 분석하여 훈련 결과에 따른 훈련 정보를 데이터베이스(150)에 저장하도록 제어한다.
[87]
영상 처리부(132)는 선택된 영상 콘텐츠를 재생하거나 실행하도록 처리한다. 뇌파 정보 수집부(133)는 뉴로피드백 장치(110)로부터 실시간으로 측정된 뇌파 정보를 수집한다.
[88]
뇌파 정보 분석부(134)는 뇌파 정보 수집부(133)로부터 수집된 뇌파 정보를 분석하여 주파수 대역별로 분류하고, 각 주파수 대역의 강도를 분석한다.
[89]
뇌파 정보 출력부(135)는 뇌파 분석 결과를 제 2 디스플레이 장치(140)로 출력한다.
[90]
그리고 뇌파 정보 설정부(136)는 분석된 뇌파 정보에 따라 발달 장애 기능 개선을 위한 보상 뇌파와 억제 뇌파를 설정하고, 그 각각의 역치 값을 설정한다.
[91]
이러한 영상 처리 장치(130)는 훈련자의 뇌파 중 약 15 ~ 19 Hz 대역의 베타파를 이용하여 발달 장애 기능 개선을 위한 훈련을 반복하도록 처리한다.
[92]
여기서, 일반적인 아동의 연령별 언어 발달 과정에 대한 내용이 다음의 표 1 및 표 2에 기재되어 있다.
[93]
[표1]
기간 구분 내용
1개월 조근육 젖꼭지나 혀를 둥글게 하여 강하게 빨음.
언어 소리를 듣고 입을 오물거림.
2개월 조근육
언어 모음류의 소리를 낸다.(아,에,오 등)
3개월 조근육 스푼을 빤다.
언어 아,우 서로 다른 모음을 발음한다.크, 그 목구멍 소리를 낸다.
4개월 조근육 컵을 대고 먹기 시작한다.
언어 말소리에 강약이 나타남.모음에 ㅍ,ㅂ,ㅁ,ㄷ을 결합하여 발음함.
5개월 조근육 하악을 움직이며 먹기 시작함.컵으로 한번에 먹을수 있음.
언어 입술과 혀로 소리낸다.혀와 입술의 떨림 소리를 낸다.
6개월 조근육
언어 스스로 소리를 내며 웃을수 있다.바,나,가 등의 단자음 소리를 낸다.기분에 의해 우~에의 목구멍 소리를 낸다.
7개월 조근육 혀로 씹기 시작함.
언어 아호와 같은 2음절어의 소리를 냄
8개월 조근육 윗입술을 사용할 수 있다.작은 알갱이의 음식을 입안에서 다룰 수 있다.
언어 마~빠, 빠~빠의 소리를 내며 억양이 나타남
9개월 조근육 옆 입술로 젖꼭지를 물음.젖꼭지를 빨 때 침을 흘리지 않음.
언어 빠이빠이와 같은 몸짓 언어를 사용함.원하는 것 가르치기 가능.리듬(억양)을 모방 시작함.
10개월 조근육
언어 명확하게 마~마, 빠~빠 소리를 냄.여러 음절로 옹알이를 함.(바다다~)
11개월 조근육 입술을 가하게 물을수 있음
언어 엄~마마마라고 끌어서 표현
12개월 조근육 음식을 입안에서 불완전하게 다룸.
언어 언어의 첫 단어 사용 가능.( 엄마, 아빠, 맘마)호명반응 나타남.“어디”라는 말에 방향 반응 시작함.
14개월 조근육 컵으로 물을 마시기 시작함.
언어 2음절 연결해 말하기 시작함.음성 모방 가능.
15개월 조근육 컵으로 물을 연속으로 마실 수 있음.
언어 3-5음절 연결해 말하며 듣고 모방함.새로운 한 음절어 모방 가능함.

[94]
[표2]
기간 구분 내용
18개월 조근육 입을 조잘 거리며 쉬지 않음.
언어 50-100개 단어 말하기 시작단어사용 급증과 어휘사용 능력이 폭박적으로 증가함
24개월 조근육
언어 2-3단어 사용문장을 구사함.(문 열어줘 등)250-500개 단어 구사함.
30개월 조근육 씹을때 혀의 운동력 상승함.마실 때 턱이 안정됨.
언어 질문을 하고 자기의사를 표현함.“한” 개의 개념을 안다.“위/아래” 전치사를 안다.“누구”라는 질문을 안다.“우리” 복수의 대명사를 안다.두 단어 결합 의문사(이거 뭐야)를 안다.노래를 흥얼거린다.
3세 언어 500-1000개의 단어를 구사함.인칭 대명사 사용함.단어의 의미를 질문함.성을 구분함.“크다/작다”, “안/밖”의 개념을 이해함.3단어 결합 의문사 사용(엄마 어디 가)의문사를 이해하고 사용함.(무엇,어디,왜,누가)접속사 사용(그런데, 그래서, 그리고)가능함.미래형 시제 사용함.자발적인 복수형 사용(친구들)초성에서 ㄱ,ㅋ,ㄲ을 정확히 구별하여 사용함.
4세 언어 900-2000개의 단어를 구사함.시제 개념의 어휘사용(아까, 금방, 어제, 지금)
5세 조근육
언어 약 13,000개의 단어를 구사함.문장 구사시 반대말을 사용 할수 있음. (내것-니것, 나는 큰 것 - 너는 작은 것)
6세 조근육
언어 약 20,000개의 단어를 구사함. 언어의 80% 완성도를 나타냄.발음이 명확해짐.
7세 조근육
언어 다양한 어미의 변화가 일어남.어려운 낱말을 스스로 사용 정의함.

[95]
또 일반적인 아동의 연령별 사회성 발달 과정에 대한 내용은 다음의 표 3에 기재되어 있다.
[96]
[표3]
기간 내용
1개월 크거나 작게 소리내어 자주 운다.양육자를 똑바로 쳐다본다.장난감을 가지고 논다.모빌을 쳐다본다.
2개월 말하는 사람을 쳐다본다.엄마를 알아보기 시작한다.
3개월 타인이 웃으면 따라 웃는다.스스로 장난감을 가지고 놀음.장난감을 치우면 울거나 빼앗음.
4개월 재미있는 행동시 손을 흔들거나 소리를 지름.자신의 신체를 가지고 놀기 시작함.
5개월 웃음으로 어른의 반응을 유도 할 수 있다.어른을 건드려 반응을 보려함.
6개월 소리를 내며 자기를 표현함.어른의 놀이에 반응하기 시작함.(까꿍)
7개월 혼자서 10분~20분을 놀 수 있다.
8개월 안아 달라고 손을 내밀음.친숙한 행동을 모방한다.( 안녕, 까꿍)
9개월 좋고 싫은 낯가림이 명확해 짐.
10개월 엄마에게 안기고 따라다니는 상호관계 반응 증가함.
11개월 재미있는 행동에 따라 반복적 요구함.거울에 비친 자기 모습을 보고 웃을수 있음.
12개월 다른 친구의 물건을 갖기 위해 빼앗음.단순한 상호작용 보이면 친구 곁에서 놀음.관심을 주지 않아도 10분 이상을 혼자 놀음.
14개월 집안에 일어나는 일 모방함.
15개월 웃게 만든 행동에 의식적으로 반응함.“안돼” 에 반응함
2-3세 도움을 청함친구 또는 주변 사람의 이름을 기억함.내 것과 소유에 대해 이해함.화를 내기 시작함.
3-4세 감정을 표현함.(기쁘다, 슬프다)혼자 다른 사람을 따라 놀러간다.스스로 인사를 한다.다른 사람들의 관심사에 참여한다.
4-5세 동성의 언니, 형을 좋아하고 같이 다니려 한다.엄마와 떨어져 타인과 함께 생소한 장소를 간다.친구와 놀기를 급격히 좋아한다.

[97]
또 아동의 연령별 감각 통합 및 인지 발달 과정에 대한 내용은 다음의 표 4에 기재되어 있다.
[98]
[표4]
기간 내용
1개월 크거나 작게 소리내어 자주 운다.양육자를 똑바로 쳐다본다.장난감을 가지고 논다.모빌을 쳐다본다.
2개월 말하는 사람을 쳐다본다.엄마를 알아보기 시작한다.
3개월 타인이 웃으면 따라 웃는다.스스로 장난감을 가지고 놀음.장난감을 치우면 울거나 빼앗음.
4개월 재미있는 행동시 손을 흔들거나 소리를 지름.자신의 신체를 가지고 놀기 시작함.
5개월 웃음으로 어른의 반응을 유도 할 수 있다.어른을 건드려 반응을 보려함.
6개월 소리를 내며 자기를 표현함.어른의 놀이에 반응하기 시작함.(까꿍)
7개월 혼자서 10분~20분을 놀 수 있다.
8개월 안아 달라고 손을 내밀음.친숙한 행동을 모방한다.( 안녕, 까꿍)
9개월 좋고 싫은 낯가림이 명확해 짐.
10개월 엄마에게 안기고 따라다니는 상호관계 반응 증가함.
11개월 재미있는 행동에 따라 반복적 요구함.거울에 비친 자기 모습을 보고 웃을수 있음.
12개월 다른 친구의 물건을 갖기 위해 빼앗음.단순한 상호작용 보이면 친구 곁에서 놀음.관심을 주지 않아도 10분 이상을 혼자 놀음.
14개월 집안에 일어나는 일 모방함.
15개월 웃게 만든 행동에 의식적으로 반응함.“안돼” 에 반응함
2-3세 도움을 청함친구 또는 주변 사람의 이름을 기억함.내 것과 소유에 대해 이해함.화를 내기 시작함.
3-4세 감정을 표현함.(기쁘다, 슬프다)혼자 다른 사람을 따라 놀러간다.스스로 인사를 한다.다른 사람들의 관심사에 참여한다.
4-5세 동성의 언니, 형을 좋아하고 같이 다니려 한다.엄마와 떨어져 타인과 함께 생소한 장소를 간다.친구와 놀기를 급격히 좋아한다.

[99]
이러한 언어, 사회성, 감각 통합 및 인지 발달 과정에 따라 영상 콘텐츠를 개량할 수 있는 내용을 포함시켜서 반복 훈련하도록 한다.
[100]
예를 들어, 주로 신경 계통의 이상으로 지능지수 IQ 70 이하로서 지능의 문제 때문에 학습 성취도가 떨어지는 정신 지체의 경우 즉, 지적 장애(intellectual disability)인 경우, 정신 지체 수준보다는 우수하지만, 지능이 71 ~ 84 정도의 낮은 상태로서 학습을 하는데 어느 정도 제한이 있는 경계 선 지능(또는 학습 지진)의 경우, 정상적인 지능 지수를 가지고 신경계의 이상은 없지만 정서적 문제(우울증, 불안, 강박증)가 있거나, 환경 요인(불화, 결손가정, 스트레스) 때문에 학습 성취도가 떨어지는 학습 부진의 경우, 정상 또는 정상 이상의 지능 지수를 가지고 있으며, 정서적/사회 환경적인 문제가 없는데도, 학습과 관련된 뇌 기능의 특정 영역이 기준에서는 임상적으로 심각한 전반적인 언어발달의 지연은 없지만, Gillberg와 Gillberg의 기준에서는 아스퍼거 증후군과 같이 일부 경우에 언어 발달의 지연이 있을 수 있는 학습 장애의 경우 에, 기능 부족, 지식 부족, 어휘 부족의 현상을 나타내나 뉴로피드백 훈련을 접목한 본 발명 영상 콘텐츠를 통하여 부족한 기능 계발, 지식 및 언어 능력을 향상 시킬 수 있다.
[101]
또 영상 콘텐츠는 만 6세 이전 아동을 대상으로 하는 제 1 영상 콘텐츠와, 7 ~ 14 세까지를 대상으로 하는 제 2 영상 콘텐츠를 구비한다.
[102]
본 발명의 실시예에서 제 1 및 제 2 영상 콘텐츠에는 선행 지능(지식 제공)을 개선시키기 위한 내용과, 선행 기능(패턴 깨기, 사고 집중력)을 개선시키기 위한 내용과, 언어(기초 표현 및 시각, 비시각 언어) 활동 능력을 개선시키기 위한 내용과, 언어(사고 및 감정) 능력을 개선시키기 위한 내용과, IQ(지능-언어, 이해, 수리, 추리, 인지, 주의, 집중, 통찰, 비교 등)를 개선하기 위한 내용 및, 이상 행동을 개선하기 위한 내용 등이 포함된다.
[103]
선행 지능(지식 제공)을 개선시키기 위한 내용에는 예를 들어, 인사나 기본 의사 소통, 직업의 종류 및 하는 일, 안전 교육, 원료 맞추기, 비교, 물건의 사용처, 다른 나라, 국경일, 병원 진료 과목, 운동의 종류, 우리나라 대표, 물건 주인 맞추기, 동물의 서식지 등이 포함된다.
[104]
선행 기능(패턴 깨기, 사고 집중력)을 개선시키기 위한 내용에는 예를 들어, 단위, 미로찾기, 순서대로(그림, 시간 순), 상태(기체, 액체, 고체), 사계절(날씨와 옷), 색과 모양, 그림자 찾기, 가위바위보 놀이, 숫자 나열, 수수께끼, 서식지, 분류, 화폐, 다른 그림 찾기, 같은 그림 찾기, 색상과 관련한 사물 연상하기, 자석의 원리, 속도 비교, 나는 누구일까 등이 포함된다.
[105]
언어(기초 표현 및 시각, 비시각 언어) 활동 능력을 개선시키기 위한 내용에는 예를 들어, 호기, 조음 및 모음, 음절별 표현, 문장 표현, 호칭, 동음 이의어, 이음 동의어, 반대말, 의성어, 의태어, 동사, 형용사, 조사 등이 포함된다.
[106]
언어(사고 및 감정) 능력을 개선시키기 위한 내용에는 육하원칙, 원인과 결과, 합성어, 감탄사, 접속사, 감정 표현, 띄어 읽기, 한글 읽고 쓰기, 시제, 맞춤법, 어순, 문장 부호 등이 포함된다.
[107]
IQ(지능-언어, 이해, 수리, 추리, 인지, 주의, 집중, 통찰, 비교 등)를 개선하기 위한 내용에는 예를 들어, 언어 -> 단어 인지 및 표현(예를 들어, 코는 어디 있나?), 이해 -> 사물을 보고 상황 이해(예를 들어, 무엇을 할 때 쓰는 물건인가?). 비교 -> 틀린 그림 찾기(예를 들어, 달팽이 모양이 다른 것은?), 주의 -> 그림자 찾기(예를 들어, 그림자에 맞는 그림은?), 인지 -> 사물을 보고 이해하기(예를 들어, 왼손과 오른손 모양이 맞는 것은?), 추리 -> 상상하여 맞추기(예를 들어, 양배추의 단면을 보고 무슨 과일인가요?), 수리 -> 수의 관계 파악하기(예를 들어, 다음에 올 수 있는 수는?) 등이 포함된다.
[108]
그리고 이상 행동을 개선하기 위한 내용에는 아동별 이상 행동을 개선하기 위한 맞춤 학습을 실시하는 내용 등이 포함된다.
[109]
이러한 내용 중 훈련에 필요한 영상 콘텐츠를 선택하여 훈련에 적용함으로써 훈련자의 발달 장애 기능을 개선 및 치료한다.
[110]
따라서 본 발명의 훈련 시스템(100)은 신체적 뇌 기능의 안정과 훈련 위주인 기존의 뉴로피드백 훈련과는 달리, 신체적 뇌 기능 안정과 훈련에 논리적 사고와 기능을 함께 훈련할 수 있도록 하여 정신적 기능을 개선시킬 수 있다.
[111]
또한 뇌의 성장 시기는 1 ~ 14 세까지 측두엽, 후두엽, 두정엽, 운동 영역, 전두엽을 중점으로 성장하기 때문에 뇌의 성장 시기에 맞추어 뇌를 훈련시키는 것이 매우 중요하다. 이는 뇌가 스스로 지능을 발달시키며, 수 많은 기능, 지식 및 언어가 조화를 이루어 완성되기 때문이다. 그러나 발달 지연의 발견 시기가 대부분 약 28 ~ 36 개월 사이이므로, 발달 지연 아동은 이미 1 ~ 36 개월까지의 크고 작은 규모의 발달 지연이 발생하게 된다. 이 때 부족한 뇌의 발달은 7 세까지 신체적 기능이 마감되며, 14 세까지 부족한 상태로 성장하게 되어, 지적 장애의 형태를 지닌 아동으로 성장하게 된다. 이 때 미 발달된 뇌의 기능은 직접적인 인지 부족, 언어 지연 등의 증세로 나타나게 된다.
[112]
그러므로 뇌의 성장 시기에 맞는 기능을 개선시키기 위하여, 1 ~ 7 세까지의 선행 기능, 선행 지식 및 언어 학습을 반복 훈련하여 발달 장애 기능을 개선할 수 있으며, 이러한 상황이 계속해서 이어져 8 ~ 14 세까지의 성장 과정에서 탁월한 효과를 나타낸다.
[113]
이를 위해 본 발명에서는 1 ~ 7 세와 8 ~ 14 세로 구분하여 훈련을 반복하도록 처리한다. 바람직하게는 1 ~ 3 세, 4 ~ 7 세, 8 ~ 9 세 그리고 10 ~ 14 세 4 단계로 나누어서 훈련을 진행하여 선행 기능, 선행 지식 및 언어 확장과 선행 기능 완성 및 성장 과정이 개선되는 효과를 얻을 수 있다. 물론, 아동의 발달 시기 보다 늦은 물리적 기능은 뉴로피드백 장치(110)를 이용하여 훈련하고, 훈련 시 발달하지 않은 해당 나이의 기능을 함께 적용하여 훈련함으로써, 현재의 나이보다 어린 나이의 훈련을 실시하여 부족한 논리적 기능을 개선시킬 수도 있다.
[114]
예를 들어, 1 ~ 7 세인 아동의 선행 기능 개선이 필요로 하는 부족 증상의 예로서, 운동장을 돌 때 반복적으로 만나는 사람에게 반복적으로 같은 인사를 하는 아이 즉, 한번 만난 사람에게는 목례 및 눈 인사만 하는 기능이 부족한 부족 증상의 경우, 훈련 방법으로 영상 콘텐츠 속의 인물이 만나서 반갑다는 인사를 하고, 새로운 인물이 등장하면 소리내어 인사하고, 지속적으로 5 회 새로운 사람과 소리내어 인사하게 하고, 만났던 사람이 등장하여 눈 인사만 하며 지나가게 하고, 처음 만난 사람과 또 만난 사람이 번갈아가며 인사 방법을 다르게 교육하는 내용의 영상 콘텐츠를 이용하는 훈련을 통해 안정된 뇌파를 보유한 상태에서 논리적 기능이 훈련되어 개선되게 한다.
[115]
이러한 훈련을 통하여 사람마다 나이가 다르다는 것을 교육하거나, 사물마다 이름이 있다는 것을 교육하거나, 사람의 표정으로 감정을 표현하도록 하거나, 인사의 종류가 많다는 것을 교육하거나, 가족 관계에 호칭이 있다는 것을 교육하는 등에 적용할 수 있다.
[116]
또 1 ~ 7 세까지의 아동을 대상으로 뇌의 논리적인 성장 훈련, IQ 향상 프로그램, 연령별 지능 분야에 중점을 두고 훈련한다. 이 때, IQ 테스트 항목은 포괄적으로 다음의 표 5에 기재된 바와 같이, 수리, 언어, 도형 등을 포함시켜서 세분화된 IQ 테스트에 이용한다.
[117]
[표5]
● 언어지능 ●지능 영역
1 단어 결정성
2 정보, 지식 결정성
3 말하기&듣기 유동성
●작업지능
4 블록계획(설계) 공간지각/유동성
5 퍼즐 시지각/유동성
6 그림 인지 시지각/유동성
●속도 처리력
7 규칙적용 사물판별/단기기억
8 부호 찾기 사물판별/단기기억

[118]
이 경우, 선행 기능, 선행 지식 및 언어 확장 개선에 중점을 두고 교육하고, 기능 계발 프로그램과 만 6 세 이전의 선행 기능들을 중점적으로 학습한다.
[119]
예를 들어, 8 ~ 14 세인 아동의 선행 기능 개선이 필요로 하는 부족 증상의 예로서, 운동장을 돌 때 반복적으로 만나는 사람에게 반복적으로 같은 인사를 하는 아이의 경우, 영상 콘텐츠를 이용하여 한 번 인사를 나눈 사람은 눈 인사 또는 목례를 하고 지나감을 교육하거나, 각 사람의 나이를 물어볼 때 한 나이만 답변하는 아이의 경우, 영상 콘텐츠를 이용하여 사람마다 나이가 다르다는 것을 교육하도록 하고, 이러한 상황에 대한 학습을 반복적으로 실시하여 기능 계발에 개선이 되도록 한다.
[120]
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 뉴로피드백 장치를 이용한 훈련 시스템의 구성을 도시한 블럭도이고, 도 5는 도 4에 도시된 훈련 관리 서버의 구성을 도시한 블럭도이다.
[121]
도 4 및 도 5를 참조하면, 이 실시예의 훈련 시스템(200)은 서로 다른 장소에서 뉴로피드백 장치(210)와 영상 처리 장치(230)를 이용하여 훈련하도록 제공하고, 훈련 관리 서버(280)를 이용하여 원격지에서 훈련에 대한 관리를 통합 처리하는 구성을 갖는다. 이 경우는 예를 들어, 하나의 뉴로피드백 장치(210)와 하나의 영상 처리 장치(230)가 하나의 교실이나 훈련할 수 있는 공간에 제공되고, 훈련 관리 서버(280)가 원격지에서 복수 개의 영상 처리 장치(230)를 통합 관리한다. 물론 도면에는 도시되지 않았지만, 이 실시예의 훈련 시스템(200) 또한 훈련자용 디스플레이 장치와 트레이너용 디스플레이 장치가 구비된다.
[122]
즉, 훈련 시스템(200)은 복수 개의 뉴로피드백 장치(210)와, 복수 개의 영상 처리 장치(230)와, 데이터베이스(250) 및 훈련 관리 서버(280)을 포함한다. 뉴로피드백 장치와 영상 처리 장치(230)는 통신망(260)을 통하여 상호 데이터 통신이 가능하도록 연결되고, 영상 처리 장치(230)와 훈련 관리 서버(280)는 통신망(270)을 통하여 상호 데이터 통신이 가능하도록 연결된다. 여기서 통신망(270)은 예컨대, 유무선 통신망 등으로 구비되고, 영상 처리 장치(230)와 훈련 관리 서버(280)들 간에 상호 데이터 통신이 이루어지는 단일 또는 복합의 통신망으로 구비된다.
[123]
이 실시예의 뉴로피드백 장치(210)와 영상 처리 장치(230) 각각은 도 2에 도시된 것과 그 구성 및 기능이 대체로 유사하거나 동일하므로, 여기서는 차이점을 중점으로 설명하고 구체적인 설명은 생략한다.
[124]
구체적으로, 훈련 관리 서버(280)는 도 5에 도시된 바와 같이, 제어부(282), 통신부(284), 훈련 처리부(290) 및 데이터베이스(250)를 포함한다.
[125]
제어부(282)는 훈련 관리 서버(100)의 제반 동작을 제어한다. 즉, 제어부(282)는 통신부(284), 훈련 처리부(290) 및 데이터베이스(250)를 제어하여 영상 처리 장치(230)와 훈련 관리 서버(280)가 상호 연동해서 영상 처리 장치(230)로부터 훈련자의 뇌파 정보를 수집하여, 분석 및 설정하도록 제어하고, 설정된 뇌파 정보에 대응하여 훈련자에게 적합한 영상 콘텐츠를 선택하도록 제어하고, 선택된 영상 콘텐츠를 영상 처리 장치(230)로 제공하도록 제어한다. 또 제어부(282)는 훈련 처리부(290)를 통해 선택된 영상 콘텐츠를 통해 훈련이 이루어지도록 처리한다.
[126]
이러한 제어부(282)는 도면에는 도시되지 않았으나, 예컨대 중앙 처리 장치, 메모리 또는 웹서버 등과 같은 하드웨어 뿐만 아니라, 운영체제 프로그램, 제어 프로그램 등의 소프트웨어를 포함할 수 있다.
[127]
통신부(284)는 예컨대, 유무선 통신 장치 및 통신 중계 장치 등으로 구비되어, 통신망(270)에 연결되고 제어부(282)의 제어를 받아서 복수 개의 영상 처리 장치(230)들과 상호 데이터 통신이 이루어지도록 처리한다.
[128]
훈련 처리부(290)는 제 1 영상 콘텐츠를 이용하여 1 ~ 6 세까지의 아동과, 제 2 영상 콘텐츠를 이용하여 7 ~ 14 세까지의 아동에 대해 뇌 발달 기능을 개선시키도록 선행 기능, 선행 지식 및 언어 학습이 단계적이고 반복적으로 이루어지도록 처리한다. 이 실시예에서 훈련 처리부(290)는 선행 기능을 개선시키기 위한 훈련을 반복 처리하는 선행 기능 처리부(292), 선행 지식을 개선시키기 위한 훈련을 반복 처리하는 선행 지식 처리부(294) 및, 언어 확장 능력을 개선시키기 위한 훈련을 반복 처리하는 언어 학습 처리부(294)로 구성된다. 이러한 훈련 처리부(290)는 영상 콘텐츠를 훈련자의 연령, 뇌 발달 상태, 장애 상태 등에 따라 구분하고, 이를 통해 다양한 내용으로 훈련이 이루어지도록 처리할 수 있다.
[129]
그리고 데이터베이스(250)는 제어부(282)의 제어를 받아서 훈련 처리부(290)의 처리 과정에 따른 다양한 정보들을 저장하고, 저장된 정보들을 읽을 수 있도록 제공한다. 이 실시예에서 데이터베이스(250)는 훈련 관리 서버(280)의 내부에 구비되어 있지만, 별도의 데이터베이스 서버로 구비될 수도 있다.
[130]
이 실시예의 데이터베이스(290)는 훈련자의 개인 정보(이름, 주소, 보호자명, 연락처 등)와, 훈련자의 연령, 훈련자의 뇌 발달 상태, 장애 증상 등이 포함되는 훈련자 정보(252)와, 훈련 결과, 훈련 이력 등이 포함되는 훈련 정보(254) 및, 훈련자의 연령과 뇌 발달 상태 및 장애 증상 등에 따라 뇌 발달 장애 기능을 개선하기 위한 다양한 영상 콘텐츠(256) 등이 저장된다. 영상 콘텐츠(256)에는 교육용 정지 영상, 동영상, VR 영상 및 게임 등이 포함된다.
[131]
따라서 훈련 관리 서버(280)는 다양한 영상 콘텐츠를 제공하여 훈련자의 뇌의 성장 시기에 맞는 선행 기능, 선행 지식 및 언어 활동을 개선시키기 위하여, 반복 훈련하도록 하고, 훈련 결과를 통합 관리하여, 해당 훈련자가 뇌 발달 장애 기능을 개선할 수 있도록 훈련 일정, 훈련 시간, 훈련 과정, 훈련 반복 횟수 등을 조절 및 관리할 수 있다.
[132]
그리고 도 7은 본 발명에 따른 뉴로피드백 장치를 이용한 훈련 시스템의 처리 수순을 도시한 흐름도이다.
[133]
도 8을 참조하면, 본 발명의 훈련 시스템(100, 200)은 단계 S300에서 뉴로피드백 장치(110, 210)를 이용하여 훈련자의 뇌파를 측정한다. 단계 S302에서 영상 처리 장치(130, 230)는 통신망(160, 260)을 통하여 뉴로피드백 장치(110, 210)로부터 측정된 뇌파 정보를 실시간으로 수집한다.
[134]
단계 S304에서 영상 처리 장치(130, 230)는 수집된 뇌파 정보를 분석하여, 현재 훈련자의 뇌 발달 상태를 파악하고, 단계 S306에서 훈련할 뇌파 정보를 설정한다. 여기서 뇌파 정보 설정은 분석된 뇌파 정보에 따라 해당 훈련자의 발달 장애 기능 개선을 위한 보상 뇌파와 억제 뇌파를 설정하고, 각각의 역치 값을 설정한다.
[135]
단계 S308에서 설정된 뇌파 정보와 훈련자의 연령 및 뇌 발달 상태에 따라 데이터베이스(150, 250)로부터 하나의 영상 콘텐츠를 선택한다. 단계 S310에서 선택된 영상 콘텐츠를 재생하거나 실행시켜서 훈련자가 볼 수 있도록 디스플레이 장치(120, 140)로 출력한다. 단계 S312에서 훈련자에게 출력되는 영상 콘텐츠에 반응된 뇌파를 측정한다.
[136]
단계 S314에서 측정된 뇌파 정보가 정상적인 뇌파에 근접하거나 일치하는지를 판단하여, 정상적인 뇌파에 근접하거나 일치하지 않으면, 단계 S310으로 진행하여 해당 영상 콘텐츠를 이용하여 반복 훈련하도록 하고, 정상적인 뇌파에 근접하거나 일치하면, 단계 S316에서 해당 훈련자의 훈련 결과에 따른 훈련 정보를 데이터베이스(150, 250)에 저장하여 관리하도록 한다.
[137]
상술한 과정들 즉, 단계 S300 내지 단계 S316들은 일정 기간(약 6 개월 내지 1 년 정도) 동안 주기적 또는 매일 반복 훈련을 하게 함으로써, 훈련자의 뇌 발달 장애가 개선될 수 있다.
[138]
이상에서, 본 발명에 따른 뉴로피드백 장치를 이용한 훈련 시스템의 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.
[139]

청구범위

[청구항 1]
훈련 시스템에 있어서: 훈련자에 부착되는 전극과 상기 전극으로부터 실시간으로 뇌파를 측정하는 뇌파 측정기를 구비하는 뉴로피드백 장치와; 훈련자의 연령과 뇌 발달 상태에 따른 다양한 발달 장애 기능 개선용 영상 콘텐츠와, 영상 콘텐츠를 이용하여 복수의 훈련자들 각각의 훈련 상태에 대한 훈련 정보를 저장하는 데이터베이스와; 상기 데이터베이스로부터 영상 콘텐츠를 출력하고, 상기 뉴로피드백 장치로부터 측정된 뇌파 정보를 출력하는 적어도 하나의 디스플레이 장치 및; 통신망을 통하여 상기 뉴로피드백 장치로부터 측정된 뇌파 정보를 실시간으로 수집하고, 수집된 뇌파 정보를 분석하여 상기 데이터베이스로부터 분석 결과에 따른 영상 콘텐츠를 선택하고, 선택된 영상 콘텐츠를 이용하여 특정 뇌파가 정상적인 상태로 유지되도록 반복 훈련하도록 처리하고, 훈련 결과에 따른 훈련 정보를 상기 데이터베이스에 저장하도록 처리하며, 상기 훈련 정보에 따른 분석 결과를 상기 디스플레이 장치로 출력하도록 처리하는 영상 처리 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 훈련 시스템.
[청구항 2]
제 1 항에 있어서, 상기 훈련 시스템은; 통신망을 통하여 복수 개의 상기 영상 처리 장치로부터 상기 훈련 정보를 전송받아서 상기 데이터베이스에 저장하고, 훈련자별 상기 훈련 정보를 관리하도록 처리하는 훈련 관리 서버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 훈련 시스템.
[청구항 3]
제 1 항에 있어서, 상기 영상 처리 장치는; 적어도 훈련자의 선행 기능, 선행 지식 및 언어 활동에 대한 학습을 반복 훈련하도록 하는 내용이 포함된 영상 콘텐츠를 재생하거나 실행되도록 처리하는 것을 특징으로 하는 훈련 시스템.
[청구항 4]
제 3 항에 있어서, 상기 영상 콘텐츠는; 훈련자가 적어도 만 6 세 이전에 습득해야할 선행 기능, 선행 지식 및 언어 활동을 개선시키기 위한 제 1 영상 콘텐츠와; 훈련자가 만 7 ~ 14 세까지를 대상으로 하고, 만 6 세 이전까지 생성된 선행 기능, 선행 지식 및 언어 활동을 계속해서 발달시킬 수 있도록 하기 위한 제 2 영상 콘텐츠를 포함하되; 상기 제 1 및 상기 제 2 영상 콘텐츠들 각각은 교육용 정지 화상, 동영상, 게임 및 가상 현실 영상들 중 적어도 어느 하나로 구비되는 것을 특징으로 하는 훈련 시스템.
[청구항 5]
제 4 항에 있어서, 상기 디스플레이 장치는; 훈련자에 대응되는 영상 콘텐츠를 디스플레이하는 훈련자용 디스플레이 장치와; 상기 훈련자용 디스플레이 장치와 동일한 영상 콘텐츠와 영상 콘텐츠에 반응되는 훈련자의 뇌파 특성 및 뇌파 분석 결과를 디스플레이하는 트레이너용 디스플레이 장치로 구비되는 것을 특징으로 하는 훈련 시스템.
[청구항 6]
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 영상 처리 장치는; 상기 뉴로피드백 장치로부터 실시간으로 측정된 뇌파 정보를 수집하고, 수집된 뇌파 정보를 분석하여 주파수 대역별로 분류하고, 각 주파수 대역의 강도를 분석하며, 뇌파 분석 결과에 따라 발달 장애 기능 개선을 위한 보상 뇌파와 억제 뇌파를 설정하고, 보상 뇌파와 억제 뇌파의 역치 값을 설정하도록 처리하여 훈련자에게 적합한 영상 콘텐츠를 선택하도록 하는 것을 특징으로 하는 훈련 시스템.
[청구항 7]
훈련 시스템의 훈련 방법에 있어서: 뉴로피드백 장치로부터 훈련자의 뇌파를 측정하고, 영상 처리 장치가 통신망을 통하여 상기 뉴로피드백 장치로부터 측정된 뇌파 정보를 실시간으로 수집하는 단계와; 상기 영상 처리 장치가 수집된 뇌파 정보를 분석하여, 현재 훈련자의 뇌 발달 상태를 파악하고, 훈련할 뇌파 정보를 설정하도록 하는 단계와; 상기 영상 처리 장치가 설정된 뇌파 정보와 훈련자의 연령 및 뇌 발달 상태에 따라 데이터베이스로부터 하나의 영상 콘텐츠를 선택하도록 하는 단계와; 상기 영상 처리 장치가 선택된 영상 콘텐츠를 재생하거나 실행시켜서 훈련자가 볼 수 있도록 디스플레이 장치로 출력하는 단계와; 상기 영상 처리 장치가 훈련자에게 출력되는 영상 콘텐츠에 반응된 뇌파 정보를 통신망을 통하여 상기 뉴로피드백 장치로부터 측정하는 단계와; 상기 영상 처리 장치가 측정된 뇌파 정보가 정상적인 뇌파에 근접하거나 일치하는지를 판단하여, 정상적인 뇌파에 근접하거나 일치하지 않으면, 해당 영상 콘텐츠를 이용하여 반복 훈련하도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 훈련 시스템의 훈련 방법.
[청구항 8]
제 7 항에 있어서, 상기 설정하도록 하는 단계는; 상기 영상 처리 장치가 분석된 뇌파 정보에 따라 해당 훈련자의 발달 장애 기능 개선을 위한 보상 뇌파와 억제 뇌파를 설정하고, 보상 뇌파와 억제 뇌파 각각의 역치 값을 설정하는 것을 특징으로 하는 훈련 시스템의 훈련 방법.
[청구항 9]
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 영상 콘텐츠는; 훈련자가 적어도 만 6 세 이전에 습득해야할 선행 기능, 선행 지식 및 언어 활동을 개선시키기 위한 제 1 영상 콘텐츠와; 훈련자가 만 7 ~ 14 세까지를 대상으로 하고, 만 6 세 이전까지 생성된 선행 기능, 선행 지식 및 언어 활동을 계속해서 발달시킬 수 있도록 하기 위한 제 2 영상 콘텐츠를 포함하되; 상기 제 1 및 상기 제 2 영상 콘텐츠들 각각은 교육용 정지 화상, 동영상, 게임 및 가상 현실 영상들 중 적어도 어느 하나로 구비되는 것을 특징으로 하는 훈련 시스템의 훈련 방법.
[청구항 10]
제 9 항에 있어서, 상기 방법은; 훈련자의 훈련 결과에 따른 훈련 정보를 상기 데이터베이스에 저장 및 관리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 훈련 시스템의 훈련 방법.

도면

[도1]

[도2]

[도3]

[도4]

[도5]

[도6a]

[도6b]

[도7]