KR0166342B1

KR0166342B1 - 뇌파 신경피드백 장치 및 방법

Info

Publication number: KR0166342B1
Application number: KR1019950700848A
Authority: KR
Inventors: 어쏘시에이트 엘.피. 엠티
Original assignee: 어쏘시에이트 엘.피. 엠티
Priority date: 1992-09-03
Filing date: 1993-09-02
Publication date: 1999-01-15
Also published as: BR9306995A; KR950702802A; CA2143749A1; DE69331441D1; EP0664683A4; ATE211633T1; CA2143749C; EP0664683A1; EP0664683B1; RU2134541C1; JPH09504705A; AU5100293A; JP2702607B2; WO1994005201A1; AU670463B2; SG48885A1

Abstract

생체피드백 시스템(10)은 0 내지 90㎐ 범위에서 생체전기신호의 검출을 제공한다. 생체전기신호(26)는 프리앰프(22)에 의하여 증폭된다. 이 증폭된 신호(24)의 합성진폭은, 증폭된 신호를 고속 푸리에 변환함으로써 계산되어, 검출된 신호의 범위내에서 대역폭의 진폭을 계산하게 해준다. 해당 특정 대역폭이 선택되어 컴퓨터(26)상에 디스플레이된다. 디스플레이는 소리 또는 언어 피드백을 제공하여 사람을 모니터하고 훈련가능하게 해준다.

Description

[발명의 명칭]

뇌파 신경피드백 장치 및 방법

[참조 출원]

본 출원은, 1992년 2월 5일자로 출원된 미국특허출원 제 07/831,182호 탠시 테크닉 및 훈련 시스템: 인식상태의 편성 및 훈련과 뇌기능 장애에 의해 나타나는 질환의 경감을 위한 뇌파 신경피드백 장치, 절차 및 방법의 일부계속출원인 1992년 9월 3일자로 출원된 미국특허출원 제 07/940,190호 인식상태 훈련 및 편성용 뇌파 신경 피드백 장치 및 방법의 계속출원으로서, 이들 선출원의 전문 및 내용들은 본 출원에 인용되어 포함된다.

[발명의 분야]

본 발명은 뇌파 데이터의 모니터, 분석 및 이용을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

[관련 기술 분야]

인간의 뇌는 기능적으로 상호관련 있는 시냅틱경로 및 신경활성화 매트릭스로 볼 수 있다. 이러한 경로 및 매트릭스는 사용할수록 더욱 기능적으로 반응하고 계발되기 쉽다. 이것은 모든 고도한 학습의 기초가 된다. 언제라도, 뇌는 신경유출패턴과 관련되어 있는 과다한 양의 사건, 임무 및 상태를 발산한다. 신경유출패턴은 뇌파시그니쳐(brainwave signature)로서 정의될 수 있다. 뇌파시그니쳐는 인간의 인식상태, 학습, 지적능력 및 무능력과 관계있다.

상당한 연구들이 EEG(electroencephalogram)신호로 알려진 뇌파 신호의 생물학적인 피드백에 대하여 행해졌다. 종래의 한 신경생리학 연구는 센서리모터(sensorimotor)대뇌피질 리듬 EEG 활동(SMR)과 관련있는 12∼15 ㎐ 범위내의 대역폭과 행동사이의 기능적인 관계를 입증했다. 스터맨 M.B., 로프레스티 R.W.＆ 페어차일드 M.D.(1969). 고양이의 모노레틸히드라진(monomethylhydrazine) 독성에 대한 뇌전도 및 행동연구. 기술레포트 AMRL-TR-69 3, 라이트 패터슨 에어포스베이스, 오하이오, 에어시스템커맨드. 근육의 평온, 폭발적이면서도 정밀한 실행, 복잡하고 코디네이티드한 동작순서 및 평온한 상태로의 복귀를 유지하는 고양이의 능력이 14 cycle 뇌파를 모니터함으로써 연구되었다. 이 뇌파는 근육의 긴장 및 경련의 억제로 인하여 결정된다. 이것은 또한, 고양이가 근육의 긴장 및 경련의 억제와 관련된 특정 뇌파패턴의 강도를 증가시키도록 훈련될 수 있다는 것을 설명한다. 이로부터, 고양이들에게 경련을 야기시키는 약품을 투약했을 때, 뇌파를 강화하도록 훈련된 고양이들은 그 약품에 대한 내성이 있었다. 12∼15 ㎐ SMR 뇌파 대역은 종래의 EEG 생체피드백 훈련에 사용되어, 병리학적 뇌 비활성을 교정하는데 사용된다. 특히 이하의 질환들이 생체피드백 훈련을 사용하여 치유된다: 간질(M.B.sterman's, M.B. 1973 센서리모터 EEG 생체피드백 훈련에 대한 신경생리학 및 임상학적 연구: 간질에 대한 몇가지 영향 L.Birk(편집), 생체피드백: 행동의학, 뉴욕: Grune and Stratton);, 투렛 증후군 및 근육경련(1986 단순하고 복잡한 경련(투렛증후군): EEG 센서리모터 리듬 생체피드백 훈련, 정신생리학에 대한 국제저널, 4, 91-97(1986)); 활동과다(M.N.Shouse ＆ J.F.Lubar, 하이퍼키네시스(Hyperkinesis)치료의 EEG 리듬 및 리타린(Ritalin) 작동조절, 생체피드백 및 자기조절, 4, 299-312 (1979); 독서장애(M.A.Tansey ＆ Bruner R.L., 발달 독서장애를 갖는 10세 활동과다 어린이 치료에 있어서의 EMG 및 EEG 생체피드백 훈련, 생체피드백 및 자기조절, 8, 25-37(1983)); 다양한 뇌파의 진폭을 위한 일관된 패턴의 발견에 관련된 학습불능( Lubar, Bianchin, Calhoun, Lambert, Brody ＆ Shabsin 학습불능 어린이와 정상 어린이간의 EEG 차분 스펙트럼 분석, 학습불능 저널, 18, 403-408 (1985)): 학습불능 (M.A.Tansey 뇌파시그니쳐 - 뇌의 기능적 신경해부학을 반영하는 인덱스: 학습불능의 신경학적 전조에 대한 EEG 센서리모터 리듬 생체피드백 훈련 영향 고찰, 정신생리학에 대한 국제저널, 3, 85-89 (1985)). 결국, 자신의 근육에 대한 자율조절의 손상과 스트레스하에 저하된 뇌의 과부하 역치를 포함하는 다양한 질환들은, 뇌의 보충 및 센서리모터 영역을 연습시킴으로써 치료가능하다고 밝혀졌다.

종래의 EEG 생체피드백 방법 및 장치는 EEG의 커다란 대역들에 관한 뇌파활동을 참조하였다. 그리하여, 뇌파활동은 전통적으로 다음과 같이 분류되었다: 0∼3.5 ㎐ 주파수 범위내의 델타 웨이브; 4∼7 ㎐ 주파수 범위내의 쎄타 웨이브; 8∼13 ㎐ 주파수 범위내의 알파 웨이브; 12∼15 ㎐ 주파수 범위내의 센서리모터 리듬(SMR)웨이브. 알파, 쎄타, 베타, 델타 및 SMR 웨이브의 감지된 진폭 및 퍼센트에 관한 EEG를 모니터하는 것에 관한 특허를 이하에서 예시한다.

미국 특허 4,928,704호는 개인 EEG 활동의 자율조절 이용도를 계발시키도록 개인을 훈련시키는 생체피드백 방법 및 시스템을 기술한다. EEG 센서는 사람의 두개골의 외피에 부착되어 EEG 에너지를 감지한다. EEG 전기에너지는 알파, 쎄타, 베타 및 델타의 소정 보조대역내로 필터된다. 알파, 쎄타, 베타, 델타 및 SMR 웨이브를 지닌 EEG 생체피드백에 대한 특허로는: 미국특허번호 3,855,988; 4,140,997; 4,883,067; 4,919,143; 5,024,235 및 유럽특허 375,106호가 있다.

미국특허 4,746,751호는 다중채널 EEG 데이터를 디스플레이하는 시스템을 기술한다. 이러한 실행에서, 그 절차 및 방법은 전기적반응 유발신호(ERP)의 평균을 필요로 한다. 총 신호의 평균 브레인맵은 많은 전극에서 모니터되는 총 에너지의 평균치를 반영하여 완성될 수 있다. ERP에서, 대상자는 뇌파를 일으키는 한 세트의 자극을 받는다. ERP에 대한 다른 특허예로는 미국특허번호 4,498,080; 4,926,929 및 PCT 특허출원 8303745호가 있다.

미국특허 4,926,929('969)호는 발명자 특허출원 831,182호에 열거된다. 이 '969 특허는 대상자에게 제공된 자극의 결과로서 전기적 반응 유발을 검출하는 센서 구동 조절기에 대하여 기술한다. 전극에서 대상자로부터 얻어진 EEG 신호는 증폭되고 필터되어, ERP 템플레이트(template)를 설정하는 평균 및 상관절차를 향상시킨다. 이 ERP 템플레이트는 검출된 전기적 반응 유발과 비교되어 두 신호간의 동일정도를 결정한다.

이러한 종래의 EEG 생체피드백 연구의 문제점은, 신호처리 전자공학용 프런트 엔드로써 사용된 종래의 대역통과 필터에 의해 생성된 뇌파 대역의 해상도가 좋지 못하다는 것이다. 다른 결점으로는, 이 대역통과필터가 전기에너지의 급중 또는 고 진폭 저속 웨이브에 의해 쉽게 과부하된다는 것이다. 전기에너지의 급증은 근육운동을 동반하고, 고 진폭 저속 웨이브 활동은 많은 뇌질환을 동반한다. 이렇게 바람직하지 못하고 너무 빈번한 모든 신호 오염원은 인공물로 지칭된다. 대역통과분석은 생물학적 신호와 다른 수반하는 인공물을 수천번(즉, 50,000번 정도) 곱하는 차동 프리앰프(PRE-AMPLIFIER)에 의존한다. 이러한 전기적/기계적 신호 정제기는 EEG 신호 모니터링을 부정확하게 한다.

종래의 기계적 대역통과 필터링의 또 다른 문제점은, 임의의 부정확한 대역폭이 특정한 뇌상태를 훈련하도록 사용되는 것이다. 파형의 정확한 분석은 EEG 생체피드백 프로토콜에 절대 필요한 것이다. 종래의 시스템에 대한 부가적인 결점은, 일 샘플링/sec의 속도로 대역통과 형성된 신호를 샘플하는 멀티플렉서에 의지하는 것이다. 예를 들면, 14㎐ 신호 14사이클/sec 인 파형을 모니터할 때, 오직 한 성분만이 측정될 것이므로, 그 파형의 14개 성분중 13개는 놓쳐버린다. 이러한 종래 기술은 또한 델타, 쎄타, 알파, 베타 및 SMR 표시에만 제한된다는 문제점이 있다.

0∼90㎐의 연속하는 파형을 동시에 모니터하는 시스템은 이러한 종래의 기술에서는 찾아볼 수 없다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명에 따른 시스템의 개략적인 다이아그램.

제2도는 본 발명에 따른 컴퓨터 시스템의 개략적인 다이아그램.

제3도는 무거운 손(heavy hands) 상태에 관한 본 발명의 디스플레이의 정면도.

제4도는 따뜻한 손상태에 관한 본 발명의 디스플레이의 정면도.

제5도는 무겁고 따뜻한 손상태에 관한 본 발명의 디스플레이의 정면도.

제6도는 행복한상태에 관한 본 발명의 디스플레이의 정면도.

제7도는 폐쇄 헤드 손상상태의 포스트 트로매틱 스트레스 질환에 대한 디스플레이의 정면도.

[발명의 요약]

본 발명은 약 0∼90㎐ 범위내의 생체전기 및 생체피드백 데이터를 모니터하고 처리하는 시스템을 포함한다. 이 시스템은 일반적으로 1㎐ 이하 윈도우의 파형을 기록하고 디스플레이하는 것을 포함한다.

바람직한 실시예에서, 활동전극은 사람의 두개골의 중앙선을 따라 부착된다. 참조전극 및 접지전극은 사람의 반대편 귀에 위치된다. 사람의 생체전기 EEG 신호는 활동전극, 참조전극 및 접지전극에 의하여 검출된다. 프리앰프는 이 검출된 생체전기신호를 증폭하고 광학적으로 절연한다. 이 증폭된 데이터는 신호 프로세서에 전달된다. 이 신호 프로세서는 컴퓨터의 디지털 신호 프로세서인 것이 바람직하다. 본 발명을 실행하는데 유용한 컴퓨터는 '넥스트(NeXT)스테이션'으로 넥스트사에서 제조된다. NeXT는 넥스트 컴퓨터사의 등록상표이다.

이 신호 프로세서는 증폭된 생체전기신호를 고속 푸리에 변환시켜 생체전기신호의 진폭을 결정한다. 생체피드백 소프트웨어는, 사용자가 검출된 생체전기신호로부터 원하는 생체전기 대역폭을 모니터하도록 해준다. 1㎐ 이하의 원도우가 원하는 생체전기 대역폭 주위에서 선택된다. 예를 들면, 만일 사용자가 14㎐의 생체전기 대역폭을 모니터하도록 선택하면, 윈도우는 약 13.5∼14.5㎐가 될 것이다. 원하는 대역폭에 관련된 생체전기신호의 진폭은 컴퓨터 디스플레이의 제 1원도우에 디스플레이될 수 있다. 또한, 시간에 대한 이 생체전기 신호의 진폭의 평균치는 컴퓨터 디스플레이의 제 2윈도우에 디스플레이될 수 있다. 이 세션의 시간에 대한 대역폭의 진폭이 컴퓨터 메모리내에 저장되어, 세션을 모니터하는 것이 되풀이 될 수 있다. 또한, 0∼90㎐ 범위내의 모든 대역폭에 대하여 검출된 진폭은 컴퓨터 워크스테이션의 메모리내에 저장될 수 있다.

생체피드백 훈련은, 원하는 대역폭의 디스플레이된 진폭을 관찰하고, 이렇게 관찰되어 디스플레이된 진폭의 변화에 응답하여 사용자에게 언어 또는 음악적 피드백을 제공함으로써 실행된다.

[발명의 상세한 설명]

본 발명이 기술되는 동안, 본 발명을 도시하는 여러 도면에서 같은 번호는 같은 요소를 정의한다.

제1도는 본 발명에 따른 EEG 생체피드백 시스템(10)의 개략적인 다이아그램이다. 본 실시예에서, 사람(12)은 세 개의 전극으로 모니터된다. 활동전극(14)은 사람(12)의 두개골의 중심선을 따라서 가능한 편안하게 부착된다. 참조전극(16)은 사람(12)의 한 귀에 위치되고, 접지전극(18)은 사람(12)의 다른쪽 귀에 위치된다. 참조전극(16)과 접지전극(18)은 이어클립(earclip)으로 부착되는 것이 바람직하다.

활동전극(14)은 약 6.5㎝ 길이와 약 1.3㎝ 폭의 접촉표면을 갖는 것이 바람직하다. 해당분야의 전문가들은 다른 크기와 형태를 갖는 전극들도 본 발명에 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

활동전극(14)은 두개골상부의 중앙선을 따라서 세로로 배치되어 사람(12)뇌의 세로 틈을 덮는 것이 바람직하다. 제1밴드(15)는 머리 주위에서 눈썹에 평행하게, 사람(12)의 이마중앙부를 가로질러서 위치된다. 제2밴드(17)는 사람(12)의 머리상부를 가로질러서 배치되고 제1밴드(15)에 부착된다. 제1밴드(15) 및 제2밴드(17)은 탄성질로 형성되는 것이 바람직하다. 교호적으로, 활동전극(14)은 헤드폰장치의 이어폰내에 일체된 참조전극(16) 및 접지전극(18)을 포함하는 헤드폰장치의 부분이 될 수도 있다. 해당분야의 전문가들은 이러한 전극들의 타입 및 배치를 다룰 수 있을 것이다. 예를 들면, 다양한 센서들이 뇌의 다양한 영역에 배치될 수 있다.

활동전극(14), 참조전극(16) 및 접지전극(18)에 의하여 검출된 생체전기신호(20)는 사람(12)의 원(raw) EEG 데이터로 정의될 수 있다. 생체전기신호(20)는 라인(21)에 의하여 프리앰프(22)에 가해진다. 생체전기신호(20)는 약 0∼90㎐ 범위내일 수 있다. 변형가능한 배치에서, 생체전기신호(20)는 라디오 주파수 송신기에 의해 멀리 프리앰프까지 전달될 수 있다. 이 라디오 주파수 송신기는 제 1밴드(15)에 부착가능하다. 이 원거리 송신기는, 생체전기신호(20)를 모니터하는 동안 환자(12)가 자유롭게 움직일 수 있도록 해준다. 프리앰프(22)는 생체전기신호(20)를 증폭하고 광학적으로 절연한다. 프리앰프(22)는 약 10 내지 100의 배율로 생체전기신호(20)를 증폭한다. 본 발명의 실시에 유용한 프리앰프의 예는 메디칼 프리앰프 모델 PA-2M 로서 생체피드백 시스템에 의하여 제조된다.

증폭된 신호(24)는 제2도에 도시된 바와 같이 라인(25)에 의하여 컴퓨터 워크스테이션(26)의 신호 프로세서(100)에 가해진다. 신호 프로세서(100)는 가해진 신호(24)에 고속 푸리에 변환(FFT)를 행하여 이 신호의 진폭을 결정한다. 이 생체전기신호의 진폭은 마이크로볼트로 형성된다. 처리된 생체전기신호가 뇌파시그니쳐로 정의될 수 있다. 본 발명의 실시에 유용한 컴퓨터 워크스테이션은 NeXT 스테이션 컴퓨터로서, NeXT사에서 제조된다. 이 NeXT 스테이션은 고속 푸리에 변환을 사용하는 디지털 신호 프로세서를 포함한다. FFT 연산은 컴퓨터 워크스테이션에서 실시간으로 수행될 수 있다. 이 검출된 신호는 검출된 범위에서 각 주파수의 진폭을 계산하기 위하여 분석된다. 특정 주파수 주위의 약 1㎐까지의 윈도우가 해당 생체전기 대역폭을 형성한다. 컴퓨터 워크스테이션(26)에 의한 생체전기신호(12)의 샘플링은 약 8,000샘플/sec 의 속도로 수행된다.

컴퓨터 워크스테이션(26)의 생체피드백 소프트웨어(26)는 검출된 생체전기신호(20)로부터 원하는 대역폭을 선택할 수 있도록 해준다. 디스플레이 드라이버(108)는 생체피드백 소프트웨어(102)와 상호작용하여, 컴퓨터 스크린(28)상에 원하는 특정 대역폭을 디스플레이한다. 컴퓨터 스크린(28)은 1초 간격으로 생체전기신호(20)의 연속검출로 갱신되는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시에 유용한 생체피드백 소프트웨어의 예는 EEG 뇌파분석 프로그램으로서, 인 싱크 인스티튜트(In Sync Institute Inc.)에서 제조된다.

원하는 대역폭에 관련된 신호 프로세서(100)로부터 계산된 진폭값은 생체피드백 소프트웨어(102)에 의하여 컴퓨터 메모리(106)내에 저장된다. 진폭값은 뇌파 모니터링의 전 세션동안 저장될 수 있다. 다른 배치에서, 0∼90㎐ 범위로 계산된 모든 진폭값은 컴퓨터 메모리(106)에 저장될 수도 있다.

생체피드백 소프트웨어(102)는 컴퓨터 워크스테이션(26)의 CD 사운드 시스템(104)과 상호작용한다. CD 사운드 시스템(104)은, 첨부된 도면을 참조하여 기술되었듯이, 사람(12)을 훈련시키는데 사용된다. CD 사운드 시스템은 NeXT 스테이션내에 포함된다.

제3도는 특정 뇌파시그니쳐의 디스플레이(61)를 설명한다. 이 뇌파시그니쳐는 사람(12)의 무거운 손상태에 관련된다. 이 무거운 손상태를 얻기 위해, 사람(12)은 무거운 손을 갖고 있다는 느낌을 집중하도록 요구받는다. 5㎐, 7㎐, 10㎐, 12㎐, 14㎐, 16㎐, 및 28㎐의 대역폭이 관련되어 선택된다. 생체피드백 소프트웨어(102)를 이용한 환자(12)의 모니터링은, 사용자가 디스플레이(61)의 스타트 모니터링 원도우(78)상에 마우스를 움직여서 시작되고, 스탑 모니터링 원도우(80)에 마우스를 움직임으로써 멈춰진다. 앞에서 기술되었듯이, 검출된 각 대역폭 주위의 1㎐ 원도우에 대한 진폭은 FFT로 계산된다. 디스플레이(61)에서, 5㎐, 7㎐, 10㎐, 12㎐, 14㎐, 16㎐, 20㎐ 및 28㎐의 대역폭은 각 윈도우(30a-b, 32a-b, 34a-b, 36a-b, 38a-b, 40a-b, 42a-b 및 44a-b)에 디스플레이된다. 각 대역폭의 진폭은 제 1윈도우 (30a, 32a, 34a, 36a, 39a, 40a, 및 44a)에 디스플레이되고, 이 진폭의 막대그래프는 제 2윈도우(30b, 32b, 34b, 36b, 38b, 40b, 42b 및 44b)에 디스플레이된다. 각 대역폭에 대한 평균 진폭값은 원도우(46a-b, 48a-b, 50a-b, 52a-b, 54a-b, 56a-b, 58a-b 및 60a-b)에 디스플레이된다. 윈도우(62a-b, 64a-b, 68a-b, 70a-b, 72a-b, 74a-b 및76a-b)는 이 뇌파시그니쳐의 평균진폭을 나타낸다. 디스플레이(61)는, 무거운 손상태가 14㎐ 대역폭의 값을 나머지 디스플레이된 대역폭보다 증가시킨 것을 나타낸다.

제4도에 도시되었듯이, 디스플레이(63)는 환자(12)의 따뜻한 손상태에 관련된 뇌파시그니쳐를 설명한다. 디스플레이(63)는, 따뜻한 손상태가 28㎐ 대역폭의 값을 증가시킨 것을 나타낸다. 디스플레이(65)는, 제5도에 도시되었듯이, 사람(12)의 무겁고 따뜻한 손 상태에 관련된 뇌파시그니쳐를 도시한다. 이 상태에서, 사람(12)은 무겁고 따뜻한 손을 갖고 있다는 느낌을 집중하도록 요청받는다. 디스플레이(63)는 14㎐ 및 28㎐ 대역폭의 값이 증가된 것을 도시한다.

디스플레이(67)는, 제6도에 도시되었듯이, 행복한상태에 대한 뇌파시그니쳐를 도시한다. 이 행복한상태는 3㎐, 7㎐, 및 16㎐ 대역폭에서 증가된 값을 나타낸다.

뇌파시그니쳐 디스플레이(61, 63, 65 및 67)로부터, 무거운 손상태에 있는 근육 시스템의 모니터링은 14㎐ 대역폭을 증가시키고; 따뜻한 손상태에 있는 혈관 시스템의 모니터링은 28㎐ 윈도우를 증가시키고; 행복한상태에 있는 감정 시스템의 모니터링은 7㎐, 10㎐, 및 16㎐ 대역폭을 증가시키는 것이 보여진다. 디스플레이(61, 63, 65, 67 및 69)는 두 파장의 비율을 포함할 수 있다. 예를 들면, 7/14 비율이 윈도우(45)에 디스플레이된다. 비율이 1보다 작은 것은 14㎐ 대역폭의 값이 7㎐ 대역폭의 값보다 높은 것을 나타낸다.

제7도는 포스트 트로매틱 스트레스 질환을 갖는 사람의 뇌파시그니쳐 디스플레이(69)이다. 각각 7, 10 및 12㎐ 대역폭에 관련된 원도우 32, 34 및 36에 낮은 값들이 디스플레이된다. 이 낮은 값들은 스트레스 질환이 있는 사람의 뇌의 속력저하를 설명한다. 3㎐ 대역폭의 윈도우(35)에는 높은 값이 도시된다. 디스플레이(61, 63, 65, 67 및 69)는 사람에 대한 실제의 모니터링을 시스템(10)을 이용하여 디스플레이한다.

트레이너가 뇌파시그니쳐를 모니터하고 고객에게 관찰된 뇌파시그니쳐에 관련하여 언어로 피드백을 제공함으로써, 사람(12)이 EEG 생체피드백 시스템(10)으로 훈련될 수 있다. 예를 들면, 환자가 인식 상태를 생각하도록 요청받은 후에, 그 결과로서 생기는 뇌파시그니쳐는 디스플레이(61)에 도시된 바와 같이 디스플레이된다. 만일 환자(12)가 요구된 인식상태에 대하여 생각하는 것이 산만해진다면(즉, 공상에 잠기거나 그날의 디너파티를 생각한다면) 하나 이상의 대역폭에서 에너지 서지(surge)가 발생하고 디스플레이된 뇌파시그니쳐가 변할 것이다. 이 경우에, 트레이너는 환자(12)가 다시 올바른 뇌파시그니쳐로 돌아가도록 말로 안내할 수 있다.

CD 사운드 시스템(104)도 또한 사람(12)을 훈련시키는데 사용될 수 있다. 검출된 대역폭은 사운드 시스템(104)으로부터의 소리에 의하여 강화되도록 선택될 수 있다. 예를 들면, 무거운 손상태를 위하여 14㎐ 대역폭이 생체피드백 소프트웨어(102)로 선택되어 사운드 시스템(104)에 의하여 모니터될 수 있다. 음악작품이 환자(12)가 모니터될 때 연주된다. 증가된 14㎐ 대역폭이 검출될 때 이 음악의 소리의 크기는 증가한다. 만일 이 음악의 크기가 감소한다면, 사람(12)의 무거운 손상태에 대한 집중도가 떨어진다. 나머지 환자(12)는 무거운 손상태를 집중하여 음악의 크기를 증가시킬 수 있다. 각기 다른 음악작품이 모니터되어지도록 요구되는 각 대역폭을 위하여 사용될 수 있다.

본 발명은 약 0∼90㎐ 범위내의 연속 스펙트럼내의 생체전기 신호를 모니터하는 이점이 있다. 해당 대역폭 주위의 1㎐ 윈도우까지 대응하는 뇌파시그니쳐는 컴퓨터 디스플레이상에 디스플레이되어, 모니터되는 사람의 인식상태를 용이하고 정확하게 모니터할 수 있다. 사람은 이 디스플레이된 뇌파시그니쳐에 관련된 언어 또는 음악적인 피드백으로 신속하게 훈련될 수 있다.

본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 기술되고 있지만, 이 기술에만 제한되지는 않는다. 해당분야의 전문가들은 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않는 변경이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

인식상태에 따른 뇌파시그니쳐를 모니터하는 장치에 있어서, 약 0 내지 90㎐의 제 1범위내에 존재하는 생체전기신호를 검출하며, 상기 생체전기신호가 상기 제 1 범위내에서 1㎐ 미만의 제 2범위를 갖는 한 세트의 대역폭을 포함하는 검출수단과; 상기 검출된 생체전기신호를 증폭하는 증폭수단과; 상기 증폭된 생체전기신호를 고속 푸리에 변환하여, 상기 세트의 대역폭의 각 대역폭에 대한 각각의 진폭을 결정하도록 상기 증폭된 생체전기신호를 처리하는 디지털 신호 처리수단과; 상기 세트의 대역폭으로부터 복수의 선택된 해당 대역폭을 선택하는 선택수단과; 상기 선택된 해당 대역폭의 각 진폭을 컴퓨터 디스플레이의 각 윈도우에 디스플레이하는 디스플레이수단을 포함하며; 상기 인식상태의 상기 뇌파시그니쳐는 상기 선택된 해당 대역폭의 상기 각 진폭으로서 디스플레이되는 것을 특징으로 하는 뇌파 신경피드백 장치.
제1항에 있어서, 상기 컴퓨터내에 상기 뇌파시그니쳐를 저장하는 저장수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌파 신경피드백 장치.
제2항에 있어서, 상기 뇌파시그니쳐는 실시간으로 디스플레이되는 것을 특징으로 하는 뇌파 신경피드백 장치.
제3항에 있어서, 상기 생체전기신호는 8,000times/sec의 속도로 검출되는 것을 특징으로 하는 뇌파 신경피드백 장치.
제4항에 있어서, 상기 검출된 생체전기신호는 약 100의 배율로 증폭되는 것을 특징으로 하는 뇌파 신경피드백 장치.
제5항에 있어서, 상기 검출된 뇌파시그니쳐에 응답하여 사운드의 크기를 증가시키는 사운드수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌파 신경피드백 장치.
인식상태에 대한 뇌파시그니쳐를 모니터하는 방법에 있어서, 약 0 내지 90㎐의 제 1범위내에 존재하는 생체전기신호를 검출하며, 상기 생체전기신호가 상기 제 1범위내에서 1㎐미만의 제 2범위를 갖는 한 세트의 대역폭을 포함하는 검출단계와; 상기 검출된 생체전기신호를 증폭하는 단계와; 상기 증폭된 생체전기신호를 디지털 컴퓨터내에서 고속 푸리에 변환하여, 상기 세트의 대역폭의 각 대역폭에 대한 각각의 진폭을 결정하도록 상기 증폭된 신호를 처리하는 단계와; 상기 대역폭 세트로부터의 복수의 선택된 해당 대역폭을 선택하는 단계와, 상기 선택된 해당 대역폭의 각 진폭을 컴퓨터 디스플레이의 각 윈도우에 디스플레이하는 단계를 포함하며; 상기 인식상태에 대한 상기 뇌파시그니쳐는 상기 선택된 해당 대역폭의 상기 각 진폭으로서 디스플레이되는 것을 특징으로 하는 뇌파 신경피드백 방법.
제7항에 있어서, 상기 뇌파시그니쳐를 컴퓨터 저장수단에 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌파 신경피드백 방법.
제8항에 있어서, 상기 뇌파시그니쳐는 혈관 시스템을 모니터하는 것을 특징으로 하는 뇌파 신경피드백 방법.
제8항에 있어서, 상기 뇌파시그니쳐는 감정 시스템을 모니터하는 것을 특징으로 하는 뇌파 신경피드백 방법.
제10항에 있어서, 상기 뇌파시그니쳐는 혈관 및 감정 시스템을 모니터하는 것을 특징으로 하는 뇌파 신경피드백 방법.
제11항에 있어서, 상기 뇌파시그니쳐는 스트레스 질환을 모니터하는 것을 특징으로 하는 뇌파 신경피드백 방법.