KR100647310B1 - 인간의 청각특성에 따른 주파수 특성을 갖는 신호 출력 방법 및 이를 이용한 이명 치료 장치 - Google Patents

인간의 청각특성에 따른 주파수 특성을 갖는 신호 출력 방법 및 이를 이용한 이명 치료 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인간의 청각특성에 따른 주파수 특성을 갖는 신호 출력 방법 및 이를 이용한 이명 치료 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 신호 출력 방법은 가청 영역 범위내에서 주파수별로 순음을 발생시키고, 상기 순음에 대응하여 입력을 수신하는 단계; (b) 상기 입력에 대응하는 순음을 등라우드니스 곡선과 비교하는 단계; (c) 비교 결과에 따라 이명 차폐법 또는 이명 재훈련법을 선택하는 단계; 및 (d) 선택된 방법에 따라 메모리에 저장된 백색잡음의 주파수 특성을 갖는 신호를 상기 비교 결과에 따라 조절하여 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 사용자의 청각 특성을 해석하여 이명이 발생하는 주파수 범위에 따라 이명 차폐법 또는 이명 재훈련법 중 하나의 이명 치료법을 선택하여, 선택된 이명 치료법에 의해 주파수특성을 조절한 음향신호를 출력함으로써, 효과적으로 이명을 치료할 수 있다.

Description

인간의 청각특성에 따른 주파수 특성을 갖는 신호 출력 방법 및 이를 이용한 이명 치료 장치{Method for outputting signal having frequency characteristic according to human auditory characteristic and apparatus for curing tinnitus using the same}
도 1은 본 발명에 따른 이명 치료장치의 구성을 나타내는 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 이명 치료방법을 나타내는 흐름도.
도 3은 도 2에 있어서 S200 단계 및 S210 단계를 상세히 나타내는 흐름도.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 이명 치료방법에 의한 실험 결과를 나타내는 도.
본 발명은 이명 치료에 관한 것으로서, 특히 사용자의 청각 특성에 따라 이명 차폐법 또는 이명 재훈련법 중 하나의 이명 치료법을 선택하여 치료하기 위한 신호 출력 방법 및 이를 이용한 이명 치료 장치에 관한 것이다.
이명(耳鳴)이란 귀에 질환, 정신흥분, 혈관장애 등으로 청(聽)신경에 병적 자극이 생겨 환자에게만 어떤 종류의 소리가 울리는 것처럼 느껴지는 귀울음 현상을 말한다. 이러한 이명은 잠시 나타났다가 사라질 수도 있고 지속되는 수도 있으며 지속되는 소리로 느껴지기도 한다. 소리의 높낮이도 다양하며, 대개 한 쪽 귀에서 많이 나타나고, 혹은 양 쪽 귀에서도 들릴 수 있다.
통계상, 성인의 약 15 내지 20%가 다양한 이명을 경험하며, 그 중 4%가 심각한 이명 경험이 있다. 상기 이명의 가장 흔한 원인은 청신경의 손상에 의한 것으로 중년이 되면 어느 정도의 퇴행성 변화나 손상이 있게 되어 귀울림이 있을 수 있다. 근래에는 커다란 소음에 노출되는 것이 흔한 원인 중의 하나로서 산업소음, 시끄러운 음악과 스테레오 헤드폰 사용에 대해서도 그 원인이 되어 주의가 필요하다. 그외의 원인은 단순히 귀지가 막힌 경우로부터 심각한 질병에 이르기까지 다양하다.
원인이 다양한 만큼 진단을 위한 치료도 다양하여 약물요법, 수술로 교정이 가능한 뇌종양, 혈관질환, 근육질환 등에 대한 수술요법, 보정기처런 생긴 기구를 통해 환자의 이명과 유사한 소리를 외부에서 이명보다 더 큰 음량으로 들려주어서 이명이 들리지 않게 하는 이명 차폐법(masking method), 넓은 주파수에 걸쳐 실제 이명보다 작은 소리를 지속적으로 들려주어 난청을 동반하지 않으면서 이명을 치료하는 이명 재훈련치료(retraining therapy) 등이 있다.
이명 치료를 위한 연구가 계속적으로 이루어져 다양한 이명 치료기구가 개발되었다. 미국 특허번호 제6,047,074호, 발명의 명칭 "Programmable hearing aid operable in a mode for tinnitus therapy"에는 이명 마스킹방법을 사용하여 이명 치료모드로 동작 가능하며, 신호변환기, 증폭기, 디지털 신호처리기, 메모리, 음향전기 입,출력 트랜스듀서 등을 포함하여 구성되는 프로그래머블 디지털 보청기가 기재되어 있다. 미국 특허번호 제6,610,019호, 발명의 명칭 "Method and apparatus for treatment of monofrequency tinnitus utilizing sound wave cancellation techniques"에는 사운드 생성기, 헤드폰, 위상시프트 네트워크로 구성되어 있고, 환자에게 전달되는 이명톤을 제거하기 위해 위상시트프 출력파를 선택적으로 접속하기 위한 수단을 구비하는 음파 캔슬레이션 테크닉을 이용한 모노주파수 이명을 치료하는 방법 및 장치가 기재되어 있다. 또한 미국 특허번호 제6,682,472호, 발명의 명칭 "Tinnitus rehabilitation device and method"에는 선택된 주파수에서의 음향신호 강도를 변경하는 것에 의하여 설계된 소정의 마스크용 알고리즘에 따라 스펙트럼 변경된 음향신호를 제공하는 이명 재활방법 및 장치가 기재되어 있으며, 이러한 이명 재활장치는 개인용 사운드 생성장치에 탑재될 수 있다.
그러나, 이러한 종래기술은 사람의 청각특성을 고려하지 않으므로, 사람에 따라 치료법을 달리하여야 하는데도 불구하고 획일적으로 이명을 치료하여 사람에 따라 적절한 이명 치료법을 제공하지 못한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 사용자의 청각 특성을 해석하여 이명이 발생하는 주파수 범위에 따라 이명 차폐법 또는 이명 재훈련법 중 하나의 이명 치료법을 선택하여, 선택된 이명 치료법에 의해 주파수특성을 조절한 음향신호를 출력하는 신호 출력 방법 및 이를 이용한 이명 치료 장치를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한, 본 발명에 따른 신호 출력 방법은 가청 영역 범위내에서 주파수별로 순음을 발생시키고, 상기 순음에 대응하여 입력을 수신하는 단계; (b) 상기 입력에 대응하는 순음을 등라우드니스 곡선과 비교하는 단계; (c) 비교 결과에 따라 이명 차폐법 또는 이명 재훈련법을 선택하는 단계; 및 (d) 선택된 방법에 따라 메모리에 저장된 백색잡음의 주파수 특성을 갖는 신호를 상기 비교 결과에 따라 조절하여 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 (a) 단계는 (a1) 가청영역 주파수의 순음을 발생시키는 단계; (a2) 상기 순음의 크기를 점점 크게 출력하면서 상기 입력을 수신하고, 상기 입력의 수신시의 해당 순음의 크기를 검출하는 단계; (a3) 상기 주파수 및 검출된 순음의 크기를 저장하는 단계; 및 (a4) 상기 (a1) 내지 (a3)단계를 가청영역범위에서 주파수를 증가시키면서 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 (a2)단계는 상기 사용자에게 상기 순음이 들리는 경우와 상기 순음이 들리다가 갑자기 크게 들리는 경우를 구분하여 상기 입력을 수신하는 것이 바람직하다. 상기 신호 출력 방법은 상기 비교결과를 등라우드니스 곡선과 함께 그래프로 디스플레이하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 (c)단계는 이명이 발생하는 주파수 범위가 임계치보다 작으면 이명 차폐법을 선택하고, 상기 주파수 범위가 상기 임계치 이상이면 이명 재훈련법을 선택할 수 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한, 본 발명에 따른 이명 치료장치는, 가청 영 역 범위내에서 주파수별로 순음을 발생시키는 순음 발생부; 사용자에게 상기 순음을 들리는 경우 입력하는 키입력부; 상기 사용자의 버튼 입력을 등라우드니스 곡선과 비교하여 상기 사용자의 청각특성을 해석하는 제어부; 및 상기 해석된 사용자의 청각특성에 따라 메모리에 저장된 백색잡음의 주파수 특성을 조절하여 출력하는 이퀄라이저를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 순음 발생부는 상기 순음의 주파수를 가변시키는 주파수 가변부; 및 상기 순음의 크기를 조절하는 크기 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 키입력부는 상기 순음이 처음으로 들리는 경우 입력받는 제1 입력버튼; 및 상기 순음이 들리다가 갑자기 크게 들리는 경우 입력받는 제2 입력버튼을 포함할 수 있다. 상기 제어부는 상기 해석된 사용자의 청각특성에서 이명이 발생하는 주파수 범위를 기준으로 이명 차폐법 또는 이명 재훈련법중 하나의 이명 치료법을 선택할 수 있다. 상기 이명 치료장치는 소정의 시간 동안 이명 치료 동작을 수행하게 하는 타이머를 더 포함할 수 있다. 상기 이명 치료장치는 상기 사용자의 청각특성을 등라우드니스 곡선과 함께 그래프로 디스플레이하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다. 상기 이명 치료장치는 휴대형 음향 재생기에 장착될 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이명 치료방법 및 장치의 바람직한 일 실시예를 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 이명 치료장치의 구성을 블록도로 도시한 것으로서, 이명 치료장치(100)는 순음 발생부(110), 키입력부(120), 제어부(130), 메모리(140), 디스플레이부(150), 이퀄라이저(160) 및 음향 출력부(170)를 포함하여 이루 어진다.
이명 치료장치(100)는 이동통신단말기(예, 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistance) 등), MP3(MPEG Audio Layer-3) 플레이어, CD(Compact Disk) 플레이어 등 휴대용 디지털 음향재생기에 장착될 수 있다.
순음 발생부(110)는 소정의 주파수별로 순음을 발생시킨다. 순음(pure sound)이란 자연계에서는 존재하지 않는 하나의 주파수성분으로 이루어진 음으로서 주로 사인파(sine wave)의 소리이다. 순음 발생부(110)는 주파수 가변부(121) 및 크기 조절부(122)를 포함한다. 주파수 가변부(121)는 사람의 일반적인 가청주파수 20 내지 20,000 Hz 범위에서 주파수를 변화시킨다. 크기 조절부(122)는 사용자가 키입력부(120)를 통한 입력이 있을 때까지 크기(loudness)를 점점 크게 조절한다.
키입력부(120)는 사용자가 이명 치료장치(100)를 온/오프할 때 사용한다. 또한, 사용자에 의해 이명 치료법을 선택하는 경우, 이명 차폐법 또는 이명 재훈련법을 선택할 때 사용할 수 있다. 또한, 키입력부(120)는 A 버튼(121) 및 B 버튼(122)을 구비하여, 사용자가 순음 발생부(110)에서 발생된 순음을 음향 출력부(170)를 통해 듣는 경우, 안들리던 소리가 처음으로 들릴 때에는 A 버튼(121)을 눌러 입력하고, 들리던 소리가 갑자기 크게 들릴 때에는 B 버튼(122)을 눌러 입력한다.
또한, 이명 치료장치(100)가 이동통신단말기에 장착되어 있는 경우, 예를 들어, 전화가 걸려오면, 키입력부(120)에 있는 통화버튼을 누름으로써 이명 치료 동작을 중지시킬 수 있다.
제어부(130)는 제1 입력버튼(121) 및 제2 입력버튼(122)이 눌릴 때 순음발생부(110)로부터의 순음의 주파수 및 크기 신호를 등라우드니스 곡선과 비교하여 사용자의 청각 특성을 해석한다.
사람의 청각은 소리의 물리적인 세기가 같더라도, 주파수에 따라 감도의 차이가 있으며, 또 그 감도차가 세기의 절대값에 의해서도 변화하는 복잡한 특성을 지니고 있는바, 이러한 특성을 실험적으로 구한 것이 소리의 등라우드니스 곡선(Equal Loudness Contour)이다.
또한, 제어부(130)는 이명이 발생하는 주파수 범위를 계산한다. 이명의 주파수 범위에 따라 이명 치료법을 선택할 수도 있다. 이명이 발생하는 주파수 범위가 비교적 적은 경우에는 이명 차폐법이 사용되며, 이명이 발생하는 주파수 범위가 비교적 넓은 경우에는 이명 재훈련법이 사용된다. 이에 대한 기준은 실험적으로 구해지며, 예를 들어 500 Hz를 기준으로 이명 치료법을 선택할 수 있다.
또한, 제어부(130)는 선택한 이명 치료법이 이명 차폐법인 경우, 이명이 발생하는 주파수 범위보다 넓은 주파수 범위를 결정하고, 이명의 소리보다 더 큰 소리의 크기를 결정한다.
메모리(140)는 이명 치료법에 사용되는 백색 잡음(white noise)을 음원으로 저장한다.
디스플레이부(150)는 제어부(130)의 제어 하에 등라우드니스 곡선과 비교하여 사용자의 청각특성을 그래프로 디스플레이한다.
이퀄라이저(160)는 음향 신호의 주파수 특성을 조절하는 것으로서, 본 발명 의 실시예에서는 이명 차폐법의 경우에는 이명이 있는 주파수 범위보다 넓은 주파수 범위의 신호를 이명의 소리보다 크게 발생시키도록 조절하고, 이명 재훈련법의 경우에는 전체 주파수 범위에서 사용자가 소리를 똑같이 느낄 수 있도록 음향 신호를 조절한다. 이명 차폐법의 경우, 제어부(130)에서 결정된 주파수 범위만을 증가시킨다. 도 1에 도시하지는 않았지만, 이러한 과정은 필터와 증폭기에 의해 수행된다.
음향 출력부(170)는 이퀄라이저(160)에 의해 조절된 음향 신호를 사용자가 들을 수 있는 아날로그 신호로 변환하여 출력한다.
타이머(180)는 설정된 동작시간 동안 이명 치료 장치(100)를 동작시키는 역할을 한다.
도 2는 본 발명에 따른 이명 치료 방법을 설명하기 위한 흐름도로 도시한 것으로서, 도 1의 구성요소와 결부시켜 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, S200 단계에서 이명 치료장치(100)의 동작 개시가 요구되는지의 여부를 판정한다. 사용자의 키입력부(110)를 통한 동작 개시명령에 따라 작동 개시가 이루어진다. 또한, 도시하지는 않았지만, 이명 치료장치(100)의 동작중 어느 때라도 사용자의 키입력부(110)를 통한 중지명령에 따라 치료동작을 중지할 수 있다.
S210 단계에서 가청영역 범위 내에서 주파수별로 순음을 발생시키고, S220 단계에서 사용자는 순음이 들리는 경우 키입력부(110)의 버튼을 눌러 입력한다. S210 단계 및 S220 단계는 도 3을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 S210 및 S220 단계를 상세히 나타내는 흐름도이다.
도 3을 참조하면, S300 단계에서 가청영역의 순음을 발생시킨다. S310 단계에서 사용자에게 안들리던 소리가 들리는 경우 또는 S320 단계에서 들리던 소리가 더 크게 들리는 경우가 아니면, S330 단계에서 순음의 크기를 소정의 크기만큼 증가시켜, 계속 순음을 발생시킨다. 사용자에게 안들리던 소리가 들리면, S340 단계에서 사용자는 A 버튼을 누른다. 사용자에게 들리던 소리가 더 크게 들리면, S350 단계에서 B 버튼을 누른다. A 버튼 또는 B 버튼이 눌러지면, S360 단계에서 버튼이 눌러질 때의 발생되는 순음의 주파수 및 크기를 저장한다. S370 단계에서 순음의 주파수를 소정의 주파수만큼 증가시킨다. S380 단계에서 순음의 주파수가 가청영역 범위내에 있으면, S300 단계로 진행하여 소정의 주파수만큼 증가된 순음을 발생시킨다.
도 2로 되돌아가, S230 단계에서 사용자의 버튼 입력에 의해 메모리(140)에 저장된 순음의 주파수 및 크기를 등라우드니스 곡선과 비교하여 사용자의 청각특성을 해석한다. 도 4a는 사용자의 청각특성을 등라우스니스 곡선이 표시된 그래프에 나타낸 것이다. 도 4b는 사용자의 청각특성을 해석한 결과를 나타낸 도이다. 색깔을 달리하는 것은 A 버튼을 눌렀을 때와 B 버튼을 눌렀을 때가 각각 나타낸다. 등라우드니스 곡선과 비교하여 A 버튼을 눌렀을 때 차이가 나는 것은 난청이 있는 부분으로 해석되고, B 버튼을 눌렀을 때 차이가 나는 것은 이명이 있는 부분으로 해석된다.
S240 단계에서 사용자의 청각특성을 등라우드니스 곡선과 함께 디스플레이한 다. S250 단계에서 이명 치료법을 선택한다. 사용자가 디스플레이된 사용자의 청각특성을 보고 이명 차폐법 또는 이명 재훈련법을 선택할 수 있다. 다른 방법으로는, 해석된 사용자의 청각특성에 따라 제어부(130)가 자동적으로 선택할 수도 있다.
S260 단계에서 선택된 이명 치료법에 따라 메모리(140)에 저장된 백색잡음의 주파수특성을 조절한다. 이명 차폐법의 경우, 이명이 있는 주파수 범위보다 넓은 주파수 범위의 신호를 이명의 소리보다 크게 발생시키도록 조절하며, 이명을 차폐하는 주파수 범위 및 크기는 실험적으로 정하여진다. 대역통과필터를 통해 이명을 차폐하는 주파수 범위만을 걸러낸 후, 증폭기를 통해 크기를 증폭시켜 조절한다. 이명 재훈련법의 경우, 사용자가 전체 주파수 범위의 소리를 똑같이 느낄 수 있도록 주파수 특성을 조절하여 출력한다. 이명 차폐법과는 달리, 대역제거필터를 통해 이명이 있는 주파수 범위의 신호를 제거한 후, 증폭기를 통해 크기를 증폭시켜 조절한다. 도 4c는 메모리에 저장된 백색잡음을 나타낸 것이고, 도 4d는 사용자의 청각특성에 맞게 주파수특성을 조절한 결과를 나타낸 것이다.
S270 단계에서 주파수특성이 조절된 음향신호를 출력한다. S280 단계에서 사용자에 의해 동작종료명령이 있으면, 이명 치료동작을 종료한다. 또한, 사용자의 동작종료명령이 없더라도, 타이머(180)에 의해 설정된 동작시간이 경과하면, 이명 치료동작을 종료한다.
이상 도면과 명세서에서 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의 미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명에 따르면, 사용자의 청각 특성을 해석하여 이명이 발생하는 주파수 범위에 따라 이명 차폐법 또는 이명 재훈련법 중 하나의 이명 치료법을 선택하여, 선택된 이명 치료법에 의해 주파수특성을 조절한 음향신호를 출력함으로써, 효과적으로 이명을 치료할 수 있다.

Claims (13)

  1. (a) 가청 영역 범위내에서 주파수별로 순음을 발생시키고, 상기 순음에 대응하여 입력을 수신하는 단계;
    (b) 상기 입력에 대응하는 순음을 등라우드니스 곡선과 비교하는 단계;
    (c) 비교 결과에 따라 이명 차폐법 또는 이명 재훈련법을 선택하는 단계; 및
    (d) 선택된 방법에 따라 메모리에 저장된 백색잡음의 주파수 특성을 갖는 신호를 상기 비교 결과에 따라 조절하여 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 출력 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (a) 단계는
    (a1) 가청영역 주파수의 순음을 발생시키는 단계;
    (a2) 상기 순음의 크기를 점점 크게 출력하면서 상기 입력을 수신하고, 상기 입력의 수신시의 해당 순음의 크기를 검출하는 단계;
    (a3) 상기 주파수 및 검출된 순음의 크기를 저장하는 단계; 및
    (a4) 상기 (a1) 내지 (a3)단계를 가청영역범위에서 주파수를 증가시키면서 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 출력방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 (a2)단계는
    사용자에게 상기 순음이 들리는 경우와 상기 순음이 들리다가 갑자기 크게 들리는 경우를 구분하여 상기 입력을 수신하는 것을 특징으로 하는 신호 출력 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 비교 결과를 상기 등라우드니스 곡선과 함께 그래프로 디스플레이하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 출력 방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 (c)단계는
    상기 비교 결과, 이명이 발생하는 주파수 범위가 임계치보다 작으면 이명 차폐법을 선택하고, 상기 주파수 범위가 상기 임계치 이상이면 이명 재훈련법을 선택하는 것을 특징으로 하는 신호 출력 방법.
  7. 가청 영역 범위내에서 주파수별로 순음을 발생시키는 순음 발생부;
    사용자에게 상기 순음을 들리는 경우 입력하는 키입력부;
    상기 사용자의 버튼 입력을 등라우드니스 곡선과 비교하여 상기 사용자의 청각특성을 해석하는 제어부; 및
    상기 해석된 사용자의 청각특성에 따라 메모리에 저장된 백색잡음의 주파수 특성을 조절하여 출력하는 이퀄라이저를 포함하는 것을 특징으로 하는 이명 치료장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 순음 발생부는
    상기 순음의 주파수를 가변시키는 주파수 가변부; 및
    상기 순음의 크기를 조절하는 크기 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이명 치료장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 키입력부는
    상기 순음이 처음으로 들리는 경우 입력받는 제1 입력버튼; 및
    상기 순음이 들리다가 갑자기 크게 들리는 경우 입력받는 제2 입력버튼을 포함하는 것을 특징으로 하는 이명 치료장치.
  10. 제7항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 해석된 사용자의 청각특성에서 이명이 발생하는 주파수 범위를 기준으로 이명 차폐법 또는 이명 재훈련법중 하나의 이명 치료법을 선택하는 것을 특징으로 하는 이명 치료장치.
  11. 제7항에 있어서, 상기 이명 치료장치는
    소정의 시간 동안 이명 치료 동작을 수행하게 하는 타이머를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이명 치료장치.
  12. 제7항에 있어서, 상기 이명 치료장치는
    상기 사용자의 청각특성을 등라우드니스 곡선과 함께 그래프로 디스플레이하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이명 치료장치.
  13. 제7항에 있어서, 상기 이명 치료장치는
    휴대형 음향 재생기에 장착되는 것을 특징으로 하는 이명 치료장치.
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