KR100963888B1 - 음향 신호를 이용한 청각 세포 자극 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

발명은 청각 세포 자극 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 미리 설정된 알고리즘에 따라 손상된 청각 세포 영역에 상응하는 주파수 대역을 판별하는 단계, 상기 손상된 청각 세포 영역에 상응하는 주파수 대역을 타겟 주파수 대역으로 결정하는 단계 및 상기 손상된 청각 세포 영역을 자극하기 위해 상기 결정된 타겟 주파수 대역으로 소정 강도를 갖는 음향 신호를 출력하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면 음향 신호 자극을 통해 난청 질환을 개선할 수 있는 장점이 있다.
Figure R1020070127477
난청, 청각 유모 세포, 음향 신호, 와우 모형, 자극, 타겟 주파수 대역

Description

음향 신호를 이용한 청각 세포 자극 방법 및 장치{Method and Apparatus of the Hair Cell Stimulation using Acoustic Signal}
본 발명은 음향 신호를 이용한 청각 세포 자극 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용자의 청력을 정확히 진단하고, 진단 결과에 통해 청력을 개선을 할 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다.
소리를 뇌로 전달하는 모든 기관을 총칭하여 청각 기관이라한다.
청각 기관은 크게 외이, 중이 내이로 구분되며, 외이를 통해 외부로부터 들어온 소리는 고막에서 진동한 후 중이를 거쳐 내이의 달팽이관(와우관)으로 전달된다.
와우관의 기저막에는 청각 유모 세포(Auditory Hair Cell, 이하 ‘청각 세포’라 함)가 배열되며, 기저막 위에 가지런히 배열된 청각 세포의 전체 수효는 대략 1만 2천여개에 이른다. 기저막의 길이는 대략 2.5 ~ 3 cm 정도이며, 기저막 시작부분에 위치한 청각세포는 높은 주파수를 감지하며 기저막 끝부분에 위치한 청각세포는 낮은 주파수를 감지한다.
이를 청각세포의 주파수 특이성(frequency specificity)이라 하며 가장 이상 적인 자극 강도 수준에서의 주파수특이성 해상도는 기저막 상에서 대략 0.2mm(0.5semitone) 범위에 이르는 것으로 알려져 있다.
한편 근래에는 휴대용 음향 기기의 사용 증가와 각종 소음에 노출되는 관계로 많은 사람들이 신경성 난청 질환을 지니고 있다. 신경성 난청은 청각 세포 손상에서 기인하는 청력 퇴화 현상으로 노화, 소음노출, 약물부작용, 유전적요인 등에 의해 발생한다.
신경성 난청은 청력 손상 정도에 따라 경도, 중도, 고도 및 심도 난청으로 구분되며, 일반적으로 중도 난청 이상에서는 일상적인 대화가 어렵다.
현재 전 세계 인구의 10% 정도가 자신의 청력 퇴화를 스스로 느낄 정도의 경도난청 증세를 보유하고 있는 것으로 추산되며, 중도 이상의 심각한 난청 질환자 규모가 개발도상국에서만 대략 2억 6천만명 이상에 이르는 것으로 추산되고 있다
종래에는 난청 질환의 치료 방법은 소개되고 있지 않으며 단지 난청 관련 청각보조장치로서 보청기만이 제공되고 있는 실정이다.
보청기는 단순히 외부 소리를 증폭하여 크게 들려주는 기기로서, 청력 퇴화를 근본적으로 막지 못하며 오히려 증폭된 소리로 인하여 보청기 사용자의 청력을 더욱 퇴하시키는 문제점이 있다.
따라서 보청기의 사용이 아니라 난청 질환을 근본적으로 치료할 수 있는 방법이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
한편, 종래의 난청을 진단하는 가장 보편적인 방법으로 청각세포의 주파수특이성을 이용한 순음청력검사방법이 국제적인 표준청력검사법으로 널리 활용되고 있 다.
종래의 순음청력검사법에서는 기저막을 1 옥타브 간격의 해상도로 총 6 균등분할하여 6개의 주파수(cf, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz) 신호를 가지고 6 분할 지점 각각에 위치한 청각세포의 주파수특이성을 관찰한다. 청각세포가 손상되지 않아 그것의 주파수특이성에 아무 문제가 없는 경우 음압이 아주 작은 자극 강도에서도 청각세포의 주파수특이성 반응이 유도될 수 있다. 이를테면 1000 Hz를 처리하는 청각세포의 주파수특이성이 정상이라면 1000 Hz, -1.4 dBSPL(sound pressure level) 조건의 순음 자극에 대해서도 청각세포 내 전기 반응이 유도될 수 있다.
종래기술에 따르면 복잡한 검사 장비를 이용하여 숙련된 검사자가 단지 1옥타브 해상도 단위로 6개의 분할된 지점에 대한 신호음을 피검자에게 제공하고, 피검자는 각 지점에서의 신호음을 듣고 응답 버튼을 누르는 방식으로 청력 진단을 하기 때문에 해상도가 낮아 정확한 청력 진단이 어렵고 또한 청력 진단이 번거롭다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 난청 질환을 개선할 수 있는 음향 신호를 이용한 청각 세포 자극 방법 및 장치를 제안하고자 한다.
본 발명의 다른 목적은 사용자의 청력을 보다 정확하게 진단할 수 있는 음향 신호를 이용한 청각 세포 자극 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 원격지에서도 사용자의 청력을 정확히 진단하고 또한 난청 질환 개선을 위한 서비스를 제공할 수 있는 음향 신호를 이용한 청각 세포 자극 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, (a) 미리 설정된 알고리즘에 따라 손상된 청각 세포 영역에 상응하는 주파수 대역을 판별하는 단계; (b) 상기 손상된 청각 세포 영역에 상응하는 주파수 대역을 타겟 주파수 대역으로 결정하는 단계; 및 (c) 상기 손상된 청각 세포 영역을 자극하기 위해 상기 결정된 타겟 주파수 대역으로 소정 강도를 갖는 음향 신호를 출력하는 단계를 포함하는 음향 자극을 이용한 청각 세포 자극 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 1/k 옥타브 해상도로 분할된 청각 세포 영역 이미지를 포함하는 와우 모형 인터페이스를 출력하는 단계-여기서, k는 2 이상의 자연수-; 상기 분할된 청각 세포 영역 이미지 중 선택된 적어도 하나에 상응하는 주파수 대역의 신호음을 출력하는 단계; 및 상기 신호음에 대한 사용자의 응답 여부를 통해 손상된 청각 세포 영역을 판별하는 단계를 포함하는 청각 세포 진단 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 네트워크를 통해 클라이언트와 연결된 서버에서 청각 세포 자극 서비스를 제공하는 방법으로서, (a) 상기 클라이언트에 청력 진단을 위한 어플리케이션을 전송하는 단계-상기 어플리케이션은 1/k 옥타브 해상도로 분할된 청각 세포 영역 이미지를 포함하는 와우 모형 인터페이스를 출력함-; (b) 상기 분할된 청각 세포 영역 이미지 중 선택된 적어도 하나에 상응하는 주파수 대역의 신호음에 대한 사용자의 응답 정보를 수신하는 단계; (c) 상기 응답 정보를 이용하여 손상된 청각 세포 영역에 상응하는 주파수 대역을 타겟 주파수 대역으로 결정하는 단계; 및 (d) 소정 강도를 갖는 상기 타겟 주파수 대역의 음향 신호를 상기 클라이언트로 전송하는 단계를 포함하는 음향 자극을 이용한 청각 세포 자극 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면 상기한 방법을 수행하는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 소정 신호음에 대한 사용자의 응답 정보를 이용하여 청각 세포 영역에 대한 청력 역치를 측정하는 청력 진단부; 상기 측정된 청력 역치를 이용하여 손상된 청각 세포 영역에 상응하는 주파수 대역을 타겟 주파수 대역으로 결정하는 자극 부위 판별부; 및 상기 결정된 타겟 주파수 대역으로 미리 설정된 강도를 갖는 음향 신호를 출력하는 자극 치료부를 포함하는 음향 자극을 이용한 청각 세포 자극 장치가 제공된다.
본 발명에 따르면 와우 모형 인터페이스를 통해 사용자가 손쉽고 정확하게 청력을 진단할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따르면 사용자가 음향 신호 자극 및 청력의 개선 정도를 시각적으로 확인할 수 있는 장점이 있다.
나아가 본 발명에 따르면 청력을 근본적으로 개선할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면 번호에 상관없이 동일한 수단에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하기로 한다.
도 1는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 청각 세포 자극 장치의 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 청각 세포 자극 장치는 청력 진단 부(100), 자극 부위 판별부(102) 및 자극 치료부(104)를 포함할 수 있다.
청력 진단부(100)는 사용자에게 소정의 주파수 대역에 해당하는 신호음을 제공하고 신호음에 대한 사용자의 응답 여부를 통해 각 주파수 대역에서의 사용자의 청력을 측정한다.
여기서 청력 측정은 PTA(Pure Tone Audiometry, 순음청력검사), OAE(Otoacoustic Emission, 이음향방사검사), ERA(Evoked Response Audiometry) 등을 통해 이루어질 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 청력 진단부(100)는 종래와 같이 1 옥타브 해상도가 아닌 1 옥타브를 보다 세분화한 주파수 대역의 신호음을 제공함으로써 손상된 청각 세포의 위치 및 손상 정도를 판별한다.
바람직하게, 청력 진단부(100)는 1/k 옥타브 해상도(여기서, k는 2이상의 자연수), 보다 바람직하게는 1/3 옥타브에서 1/24 옥타브의 고해상도의 각 주파수 대역별 신호음을 피검자인 사용자에게 제공하여 청력을 검사한다.
이때, 사용자에게 제공되는 신호음은 중주파인 250 내지 12000Hz 범위 내에서 제공될 수 있으며, 중주파 범위를 최대 1/24 옥타브 해상도로 분할하는 경우 사용자의 청각 세포 영역이 134개의 주파수 대역(청각 세포 영역)으로 정의될 수 있다.
청력 검사 시, 134개의 주파수 대역 중 선택된 주파수 대역에 대한 신호음이 사용자에게 제공되며, 사용자는 볼륨이 조정된 신호음에 대한 응답 정보를 입력한다.
볼륨 조정에 따른 사용자의 응답 정보는 각각 선택된 주파수 대역의 신호음에 대한 청력 역치로 저장된다. 여기서, 주파수 대역이 청력 역치는 이에 대한 주파수특이성을 갖는 청각 세포 영역의 청력 역치를 의미한다.
자극 부위 판별부(102)는 각 주파수 대역의 신호음에 대한 청력 역치를 이용하여 자극 부위를 판별한다.
여기서 자극 부위의 판별은 음향 신호 자극이 제공될 청각 세포 영역을 판별하는 것으로서, 보다 상세하게는 손상된 청각 세포 영역이 특이성을 갖는 주파수 대역을 결정하는 것이다.
자극 치료부(104)는 자극 부위 판별부(102)에 의해 손상된 것으로 결정된 청각 세포 영역의 주파수 대역으로 미리 설정된 강도의 음향 신호를 출력한다.
여기서 음향 신호는 기 저장된 해당 주파수 대역에서의 청력 역치보다 미리 설정된 수치만큼 높은 데시벨의 강도로 제공될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 음향 신호는 진폭변조음, 주파수변조음, 펄스음, 진폭변조협대역잡음 중 적어도 하나 또는 이들의 조합일 수 있다. 나아가 음향 신호는 손상된 청각 세포 영역이 복수 개인 경우, 손상이 심한 순으로 순차적으로 또는 랜덤하게 제공될 수 있으며, 손상된 복수의 청각 세포 영역에 대해 동시에 제공될 수 있다.
이처럼 사용자의 손상된 청각 세포 영역에 다양한 강도, 유형 및 순서로 음향 신호를 제공하는 경우, 사용자의 청력이 개선될 수 있게 된다.
하기에서는 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 청각 세포 자극 장치를 보다 상 세하게 살펴본다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 청각 세포 자극 장치의 상세 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 청력 진단부(100)는 UI 출력부(200) 및 응답 정보 저장부(202)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 UI 출력부(200)는 청력 측정에 있어 숙련된 전문가가 아닌 피검자인 사용자 스스로 청력을 진단할 수 있도록 도 3에 도시된 바와 같은 와우 모형 인터페이스를 디스플레이부(232)에 출력한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 와우 모형 인터페이스는 고해상도로 분할된 복수의 청각 세포 영역에 상응하는 이미지(300)를 포함하고 있다.
여기서 청력 진단의 대상이 되는 전체 주파수 범위가 중주파에 해당하는 250 내지 12000Hz이고, 이를 1/24 옥타브 해상도로 분할하는 경우 본 발명에 따른 와우 모형 인터페이스는 총 134개의 청각 세포 영역 이미지(300)를 포함할 수 있다. 여기서, 청각 세포 영역 이미지는 소정 옥타브 해상도로 분할된 주파수 범위를 식별할 수 있도록 하는 것으로서, 검사자의 주파수 선택을 위한 이미지로 이용되며, 이러한 주파수 선택 이미지가 포함된 인터페이스는 와우 모형 인터페이스 외에 다양한 형상을 가질 수 있을 것이다.
청력 측정을 위해 사용자가 복수의 청각 세포 영역 이미지(300) 중 하나를 선택하는 경우, 선택된 청각 세포 영역 이미지에 매칭된 주파수 대역의 신호음이 출력된다.
여기서 청각 세포 영역 이미지에 매칭된 주파수 대역은 해당 청각 세포 영역이 특이성을 갖는 주파수 대역을 의미한다.
여기서, 청각 세포 영역 이미지(300)의 선택은 키버튼, 마우스 또는 터치스크린 방식으로 다양하게 구현될 수 있다.
신호음 출력 시 사용자는 볼륨 컨트롤(302)을 조정을 통해 신호음의 강도를 조정할 수 있으며, 신호음이 들리지 않은 지점에 대한 응답 정보를 입력한다.
응답 정보 저장부(202)는 사용자 입력부(220)를 통해 입력되는 각 신호음에 대한 사용자의 응답 정보를 수신하여 저장한다. 여기서 사용자 입력부(220)는 키패드, 마우스 또는 터치스크린일 수 있다. 전술한 바와 같이 사용자의 응답 정보는 해당 신호음의 주파수 대역에서의 청력 역치로 저장될 수 있다.
이와 같은 방식으로 복수의 청각 세포 영역에 대한 청력 측정이 수행될 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 자극 부위 판별부(102)는 청력 역치 비교부(204) 및 타겟 주파수 대역 결정부(206)를 포함할 수 있다.
청력 역치 비교부(204)는 응답 정보 저장부(202)에 저장된 사용자의 청력 역치와 기준 청력 역치를 비교한다.
청력 역치 비교부(204)는 측정의 대상이 된 주파수 대역에서의 청력 역치가 기준 청력 역치보다 높은지 여부를 판단하며, 타겟 주파수 대역 결정부(206)는 청력 역치의 비교를 통해 치료가 필요한 주파수 대역을 타겟 주파수 대역으로 결정한다.
여기서 타겟 주파수 대역의 결정은 손상된 청각 세포 영역을 판단하는 것으로서, 청력 진단부(100)에서와 같이 1/k 옥타브 해상도 단위로 결정될 수 있다. 그러나 이에 한정됨이 없이 높은 청력 역치를 갖는 인접한 청각 세포 영역에 상응하는 주파수 대역 범위가 타겟 주파수 대역으로 결정될 수 있다.
상기와 같이 결정된 하나 이상의 타겟 주파수 대역에 관한 정보, 손상이 심한 순서 정보는 사용자 식별 정보에 매칭되어 메모리부(208)에 저장된다.
본 발명에 따른 자극 치료부(104)는 음향 신호 강도 결정부(210), 음향 신호 유형 결정부(212), 자극 순서 결정부(214), 음향 신호 출력부(216) 및 타이머부(218)를 포함할 수 있으며, 메모리부(208)에 저장된 정보를 이용하여 해당 사용자에게 음향 신호를 제공한다.
음향 신호 강도 결정부(210)는 사용자에게 제공할 음향 신호의 강도를 결정한다.
바람직하게, 음향 신호 강도 결정부(210)는 각 타겟 주파수 대역에서의 청력 역치보다 3 내지 20 데시벨만큼 큰 강도를 해당 타겟 주파수 대역에서의 음향 신호 강도로 결정한다.
만일, 타겟 주파수 대역이 인접한 개별 청각 세포 영역에 상응하는 주파수 대역 범위로 결정된 경우, 음향 신호 강도 결정부(210)는 각 청각 세포 영역의 청력 역치 평균값에서 3 내지 20 데시벨만큼 큰 만큼을 음향 신호의 강도로 결정할 수 있다.
보다 바람직하게, 음향 신호의 강도는 3 내지 10 데시벨 범위 내에서 결정될 수 있다.
음향 신호 유형 결정부(212)는 사용자의 선택 또는 치료가 요구되는 사용자의 난청 정도 또는 타겟 주파수 대역을 고려하여 사용자에게 제공될 음향 신호의 유형을 결정한다.
본 발명에 따르면, 음향 신호의 소스음은 진폭변조음, 주파수변조음, 지속음, 펄스음 및 진폭변조협대역잡음 등을 포함할 수 있으며, 음향 신호 유형 결정부(212)는 상기한 소스음 중 적어도 하나 또는 이들의 조합을 사용자에게 제공할 음향 신호로 결정한다.
자극 순서 결정부(214)는 역시 사용자의 선택 또는 치료가 요구되는 사용자의 난청 정도 또는 타겟 주파수 대역의 인접 정도를 고려하여 복수의 타겟 주파수 대역에 대한 음향 신호 출력 순서를 결정한다.
바람직하게, 본 발명에 따른 자극 순서 결정부(214)는 손상이 가장 심한 청각 세포 영역의 주파수 대역부터 시작하여 손상이 심한 순으로 음향 신호가 출력되는 것으로 결정할 수 있다.
그러나 이에 한정됨이 없이 자극 순서 결정부(214)는 랜덤하게 음향 신호가 출력되는 것으로 또는 복수의 타겟 주파수 대역에 대한 음향 신호가 동시에 출력되도록 결정할 수 있다.
음향 신호 출력부(216)는 상기와 같이 결정된 강도, 유형 및 순서를 갖는 음향 신호를 출력한다.
이때, 복수의 타겟 주파수 대역이 존재하고 각 타겟 주파수 대역의 음향 신호가 개별적으로 출력되는 경우, 각 음향 신호의 출력 시간이 설정될 수 있으며, 타이머부(218)는 각 음향 신호의 출력 시간이 종료되는지 여부를 판단하여 음향 신호 출력부(216)가 다음 타겟 주파수 대역의 음향 신호를 출력하도록 하거나 또는 음향 신호의 출력을 종료할 수 있도록 한다.
한편 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, UI 출력부(200)는 사용자의 청력 치료를 위한 음향 신호가 출력되는 경우, 음향 신호의 출력 여부, 강도 및 유형 등을 사용자가 시각적으로 식별할 수 있도록 하는 정보를 와우 모형 인터페이스 상에 출력한다.
예를 들어, UI 출력부(200)는 제어부(230)의 제어 명령에 따라 현재 출력되고 있는 음향 신호의 주파수 대역(타겟 주파수 대역)에 상응하는 청각 세포 영역 이미지(300)의 색상 또는 크기를 변화시킬 수 있다.
음향 신호가 진폭변조음인 경우, UI 출력부(200)는 진폭변조음의 진폭 변화에 동기화하여 해당 청각 세포 영역 이미지(300)의 색상 또는 크기를 변화시킬 수 있다.
또한, 음향 신호가 주파수변조음인 경우, UI 출력부(200)는 주파수변조음의 주파수 변화에 동기화하여 변화된 주파수에 해당하는 청각 세포 영역 이미지(300)의 색상 또는 크기를 변화시킬 수 있다.
음향 신호가 지속음 또는 펄스음인 경우, UI 출력부(200)는 해당 청각 세포 영역 이미지(300)의 색상 또는 크기 변화를 통해 사용자가 현재 재생되고 있는 음향 신호가 지속음 또는 펄스음임을 인식할 수 있도록 한다.
나아가 본 발명에 따른 와우 모형 인터페이스는 사용자가 각 청각 세포 영역의 청력이 개선되고 있는지 여부를 직관적으로 확인할 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 UI 출력부(200)는 청력 진단에 따라 결정된 타겟 주파수 대역의 청각 세포 영역 이미지(300)를 다른 청각 세포 영역 이미지와 구별되도록 표 시하며, 손상된 청각 세포 영역의 이미지(300)를 손상 정도에 따라 다른 색상 또는 크기로 표시할 수 있다.
이후 UI 출력부(200)는 음향 신호 자극 후 각 청각 세포 영역의 개선 정도에 따라 해당 청각 세포 영역 이미지(300)의 색상 또는 크기를 변화시켜 사용자가 청력의 개선 정도를 직관적으로 확인할 수 있도록 한다.
청력의 개선 정도는 타겟 주파수 대역에 대한 청력 역치를 다시 측정함으로써 판단될 수 있다.
하기에서는 도 4 내지 5를 참조하여 본 발명에 따른 청력 진단 및 청력 개선 방법을 상세하게 살펴본다.
도 4는 본 발명에 따른 청력 진단 과정의 순서도이다.
도 4는 청각 세포 자극 장치의 디스플레이부(232)가 터치스크린인 경우에 대해 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 사용자의 청력 진단 요청이 있는 경우, 청각 세포 자극 장치는 터치스크린(232) 상에 도 3의 와우 모형 인터페이스를 출력한다(단계 400).
와우 모형 인터페이스는 중주파가 최대 1/24 옥타브의 고해상도로 분할된 주파수 대역을 시각적으로 식별할 수 있는 복수의 청각 세포 영역 이미지를 포함한다.
사용자가 와우 모형 인터페이스 상의 청각 세포 영역 이미지(300)를 선택하는지 여부를 판단하며(단계 402), 사용자의 선택이 있는 경우 해당 청각 세포 영역에 상응하는 주파수 대역의 신호음을 출력한다(단계 404).
이후 청각 세포 자극 장치는 사용자의 응답 정보가 수신되는지 여부를 판단한다(단계 406).
사용자는 신호음이 들리는지 여부에 따라 볼륨을 조정할 수 있으며, 볼륨 조정을 통해 신호음이 들리지 않는 지점에 대한 응답 정보를 입력할 수 있다.
사용자의 응답 정보는 각 신호음에 대한 주파수 대역에서의 청력 역치로 저장되며(단계 408), 사용자의 응답 정보 입력이 완료된 후 청각 세포 자극 장치는 각 신호음에 대한 주파수 대역에 대한 사용자의 청력 역치를 기준 청력 역치와 비교한다(단계 410).
청력 역치 비교를 통해 음향 신호 자극이 필요한 타겟 주파수 대역을 결정하며(단계 412), 타겟 주파수 대역에 관련된 정보를 메모리에 저장한다(단계 414).
여기서 타겟 주파수 대역에 관련된 정보는 사용자 식별 정보, 청력 진단을 수행한 주파수 대역의 청력 역치 정보, 타겟 주파수 대역 정보, 손상이 심한 순서 정보 등을 포함할 수 있다.
개별 신호음이 1/24 옥타브 해상도의 주파수 대역으로 분할되는 경우 타겟 주파수 대역은 개별 신호음의 주파수 대역별로 결정될 수 있으나 이에 한정됨이 없이 복수의 주파수 대역에 대한 평균 청력 역치가 기준치보다 높은 소정 주ㅁ파수 대역 범위로 결정될 수 있다.
예를 들어, 중주파를 1/24 옥타브 해상도로 분할하여 각각 5920 내지 6093Hz, 6093 내지 6272Hz, 6272 내지 6456Hz의 주파수 대역을 갖는 개별 신호음으로 청력을 측정한 경우, 타겟 주파수 대역은 각 구간 별로 또는 세 개의 구간을 포 함하는 5920 내지 6456Hz 단위로 결정될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 청각 세포 자극 과정의 순서도를 도시한 것이다.
상기와 같이 타겟 주파수 대역이 결정된 후에 청각 세포 자극 장치는 타겟 주파수 대역의 강도, 유형 및 순서 등을 결정하여 사용자의 청력 개선을 위한 음향 신호를 출력한다.
도 5를 참조하면, 청각 세포 자극 장치는 사용자의 음향 신호 제공 요청이 있는 경우(단계 500), 메모리부(208)로부터 해당 사용자의 타겟 주파수 대역에 관련된 정보를 독출한 후 타겟 주파수 대역의 음향 신호에 대한 강도를 결정한다(단계 502).
음향 신호의 강도 결정과 함께 타겟 주파수 대역의 유형 결정(단계 504) 및 음향 신호의 출력 순서를 결정할 수 있다(단계 506).
전술한 바와 같이, 음향 신호의 출력 순서는 손상이 심한 타겟 주파수 대역 순으로 결정될 수 있으나 이에 한정됨이 없이 랜덤하게 또는 동시에 제공되는 것으로 결정될 수 있다.
이후 결정된 강도, 유형 및 순서에 따라 음향 신호가 출력된다(단계 508).
청각 세포 자극 장치는 손상된 순서대로 또는 랜덤하게 음향 신호가 제공되고 있는 경우, 하나의 음향 신호 출력 시간이 종료되었는지 여부를 판단하며(단계 510), 출력 시간이 종료되는 경우 다음 타겟 주파수 대역의 음향 신호를 출력한다(단계 512).
한편, 음향 신호가 출력되는 경우에 청각 세포 자극 장치는 음향 신호의 출 력 여부, 진폭 변화, 주파수 변화 또는 펄스 주기에 동기화하여 와우 모형 인터페이스의 청각 세포 영역 이미지(300) 색상 또는 크기를 변화시킨다.
본 발명에 따른 청각 세포 자극 방법은 사용자 또는 병원 등에 구비된 컴퓨터 또는 휴대용 단말기를 통해 제공될 수 있으나 원격지에서 네트워크를 통해 제공될 수도 있다.
도 6은 본 발명에 따른 청력 개선 서비스 시스템을 도시한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 청력 개선 서비스 시스템은 네트워크를 통해 하나 이상의 사용자 클라이언트(402)와 연결된 청력 개선 서버(600)를 포함할 수 있다.
여기서 네트워크는 인터넷, 전용선을 포함하는 유선 네트워크와 무선 인터넷, 이동 통신망 및 위성 통신망을 포함하는 무선 네트워크를 모두 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 청력 개선 서버(600)는 사용자의 요청이 있는 경우, 사용자 클라이언트(602)로 도 3과 같은 와우 모형 인터페이스의 출력이 가능한 어플리케이션을 전송할 수 있다.
여기서 해당 어플리케이션은 다운로드 방식 또는 웹페이지에 삽입된 방식과 같이 다양하게 제공될 수 있다.
와우 모형 인터페이스를 통해 사용자가 소정 청각 세포 영역 이미지(300)를 선택하는 경우, 상기한 어플리케이션은 사용자가 선택한 청각 세포 영역에 상응하는 주파수 대역의 신호음이 출력되도록 한다.
이후 사용자가 신호음의 볼륨 조정을 통해 신호음이 들리지 않은 지점에 대한 응답 정보를 입력하는 경우, 사용자 클라이언트(602)는 사용자의 응답 정보를 청력 개선 서버(600)로 전송한다.
청력 개선 서버(600)는 도 1 및 도 2와 도시된 바와 같은 자극 부위 판별부를 포함하고 있으며, 사용자의 응답 정보를 이용하여 치료가 필요한 타겟 주파수 대역을 결정한다.
또한 청력 개선 서버(600)는 타겟 주파수 대역에 관련된 정보를 저장하며, 사용자의 요청이 있는 경우 타겟 주파수 대역의 강도, 유형, 순서 등을 결정하여 네트워크를 통해 타겟 주파수 대역의 음향 신호를 제공한다.
사용자 클라이언트(602)는 상기한 어플리케이션을 실행할 수 있고 스피커가 구비된 단말이면 가능하며 데스크탑, 노트북 및 이동 통신 단말기 등을 모두 포함할 수 있다.
이러한 사용자 클라이언트(602)는 청력 개선 서버(600)에서 제공되는 음향 신호를 출력하여 사용자의 청각 세포에 자극이 가해질 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 청각 세포 자극 장치에 의한 청력 개선 정도는 실험으로 확인된다.
도 7은 한 피험자의 순음청력검사 결과 그래프로서, 본 발명에 따른 청력 진단부를 이용하여 2000 내지 8000Hz 영역의 청력을 1/24 옥타브 해상도로 검사한 결과이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 이 피험자는 약 3000 내지 7000Hz 영역에서 우측 귀에 경중도 난청을 보이고 있는 것을 알 수 있다.
도 8은 도 7의 피험자에 대해 결정된 타겟 주파수 대역을 도시한 것으로서, 도 7에 결과를 갖는 피험자에 대해 먼저 50dBHL에 가까운 청력 역치를 보이는 5920 내지 6840 Hz 주파수 대역 범위를 타겟 주파수 대역으로 결정하였다.
도 8과 같이 결정된 타겟 주파수 대역에 대해 주파수변조음 또는 진폭변조협대역잡음 신호를 우측 귀에만 15일 동안 아침 30분 저녁 30분 단위로 음향 신호를 제공하였다.
이때, 음향 신호의 강도는 5 내지 10 dBSL(sensational level) 정도로 조절하였다.
도 9는 음향 신호 자극의 스케줄을 도시한 것으로서, 음향 신호 자극을 주기 전, 10일간 음향 신호 자극을 준 후 그리고 5일 더, 즉 15일간 음향 신호 자극을 준 후에 각각 청력 검사를 시행하여 청력 역치를 비교하였다.
청력 검사는 검사 간에 오차로 인한 실험 해석의 오류가 생기지 않도록 1/24 옥타브 해상도의 청력 검사를 각각 10회 시행하여 평균값을 구하였다.
도 10은 우측 귀의 음향 자극 제공 전과 음향 자극 제공 10일 후의 청력 검사 결과를 비교한 표이며, 도 11은 우측 귀의 음향 자극 제공 10일 후와 15일 후의 청력 검사 결과를 비교한 표이다.
도 10 내지 도 11을 살펴보면, 음향 신호 자극 제공 후에 타겟 주파수 대역에서의 청력 역치가 낮아지고 있다는 점에서 청력이 개선되고 있다는 점을 확인할 수 있다.
또한, 도 12는 음향 신호 자극 제공 전 후의 피험자 우측 귀의 청력 역치를 도시한 그래프이다.
도 12를 살펴보면, 음향 신호 자극 전에 5920 내지 6840 Hz 주파수 대역의 우측 귀 청력 역치는 평균 45.4 dBHL이었으나, 10일간의 음향 신호 자극 후 청력 역치가 38.2dBHL로 낮아졌으며, 15일 후에는 34.2dBHL로 낮아졌음을 확인할 수 있다.
이와 같은 결과의 각각은 유의 수준에서 의미가 있는 결과라 할 수 있다.
도 13은 우측 귀에 대해 음향 신호 자극이 중단된 후에 청력 개선 효과가 지속되는지를 확인하기 위한 스케줄을 도시한 것이다.
음향 신호 자극 중단 후 5일부터 18일 후까지 청력 검사를 시행하였다.
도 14는 음향 신호 자극 중단 후 우측 귀에 대한 청력 검사 표이며, 도 15는 도 14의 표를 그래프로 도시한 것이다.
도 14 내지 도 15를 참조하면, 음향 신호 자극 중단 후에도 청력 개선 효과가 지속되고 있으며, 음향 신호 자극 중단 후 18일 후에도 약 7.9 dB의 청력 개선 효과가 있음을 확인할 수 있다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
도 1는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 청각 세포 자극 장치의 블록도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 청각 세포 자극 장치의 상세 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 와우 모형 인터페이스를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 청력 진단 과정의 순서도.
도 5는 본 발명에 따른 청각 세포 자극 과정의 순서도.
도 6은 본 발명에 따른 청력 개선 서비스 시스템을 도시한 도면.
도 7은 한 피험자의 순음청력검사 결과 그래프.
도 8은 도 7의 피험자에 대해 결정된 타겟 주파수 대역을 도시한 도면.
도 9는 음향 신호 자극의 스케줄을 도시한 도면.
도 10은 우측 귀의 음향 자극 제공 전과 음향 자극 제공 10일 후의 청력 검사 결과를 비교한 표를 도시한 도면.
도 11은 우측 귀의 음향 자극 제공 10일 후와 15일 후의 청력 검사 결과를 비교한 표를 도시한 도면.
도 12는 음향 신호 자극 제공 전 후의 피험자 우측 귀의 청력 역치를 도시한 그래프.
도 13은 우측 귀에 대해 음향 신호 자극이 중단된 후에 청력 개선 효과가 지속되는지를 확인하기 위한 스케줄을 도시한 도면.
도 14는 음향 신호 자극 중단 후 우측 귀에 대한 청력 검사 표를 도시한 도면.
도 15는 도 14의 표를 그래프로 도시한 도면.

Claims (22)

  1. (a) 1/k 옥타브의 해상도로 분할된 주파수 선택 이미지를 포함하는 인터페이스 상에서, 상기 주파수 선택 이미지 중 적어도 하나의 선택이 있는 경우, 상기 선택된 주파수 선택 이미지에 상응하는 주파수 대역의 신호음을 출력하고, 상기 신호음에 대한 사용자의 응답 정보를 이용하여 청력 역치를 결정하며, 상기 결정된 청력 역치를 통해 손상된 청각 세포 영역에 상응하는 주파수 대역을 판별하는 단계-여기서, k는 2 이상의 자연수-;
    (b) 상기 손상된 청각 세포 영역에 상응하는 주파수 대역을 타겟 주파수 대역으로 결정하는 단계; 및
    (c) 상기 손상된 청각 세포 영역을 자극하기 위해 상기 결정된 타겟 주파수 대역으로 소정 강도를 갖는 음향 신호를 출력하는 단계를 포함하는 음향 자극을 이용한 청각 세포 자극 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 손상된 청각 세포 영역이 복수인 경우, 상기 (b) 단계는 손상된 청각 세포 영역 중 인접한 청각 세포 영역에 상응하는 주파수 대역 범위를 타겟 주파수 대역으로 결정하는 청각 세포 자극 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 타겟 주파수 대역이 복수 개로 결정되는 경우, 상기 (c) 단계는 손상 정도가 심한 청각 세포 영역에 상응하는 타켓 주파수 대역 순으로 또는 랜덤하게 상기 음향 신호를 출력하는 청각 세포 자극 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 타겟 주파수 대역이 복수 개로 결정되는 경우, 상기 (c) 단계는 상기 복수의 타겟 주파수 대역의 음향 신호를 동시에 출력하는 청각 세포 자극 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 음향 신호는 진폭변조음, 주파수변조음, 펄스음, 지속음, 진폭변조협대역잡음 중 적어도 하나 또는 이들의 조합으로 이루어지는 청각 세포 자극 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 인터페이스는 와우 모형 인터페이스이고, 상기 주파수 선택 이미지는 청각 세포 영역 이미지인 청각 세포 자극 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 k는 3 내지 24 중 하나인 청각 세포 자극 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 상기 청력 역치가 미리 설정된 기준치 이상이 되는 청각 세포 영역의 주파수 대역을 타겟 주파수 대역으로 결정하며,
    (d) 상기 결정된 타겟 주파수 대역에 상응하는 상기 청각 세포 영역 이미지를 시각적으로 식별할 수 있는 형태로 출력하는 단계를 더 포함하는 청각 세포 자극 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 (c) 단계는 상기 청력 역치보다 3 내지 20 데시벨만큼 큰 강도로 상기 음향 신호를 출력하는 청각 세포 자극 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 음향 신호가 진폭변조음인 경우, 상기 음향 신호의 주파수 대역에 상응하는 청각 세포 영역 이미지를 상기 진폭변조음의 진폭 변화 정도를 시각적으로 식별할 수 있는 형태로 출력하는 단계를 더 포함하는 청각 세포 자극 방법.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 음향 신호가 주파수변조음인 경우, 상기 주파수변조음의 주파수 대역에 상응하는 청각 세포 영역 이미지를 시각적으로 식별할 수 있는 형태로 출력하는 단계를 더 포함하는 청각 세포 자극 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 주파수변조음은 1/3 옥타브 이내의 해상도를 갖는 청각 세포 자극 방법.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 음향 신호가 지속음 또는 펄스음인 경우, 상기 음향 신호의 주파수 대역에 상응하는 청각 세포 영역 이미지를 현재 출력되는 음향 신호가 지속음 또는 펄스음 중 적어도 하나임을 식별할 수 있는 형태로 출력하는 단계를 더 포함하는 청각 세포 자극 방법.
  14. 제6항에 있어서,
    상기 청각 세포 영역 이미지는 청력의 개선 정도에 따라 다른 색상 또는 크기로 출력되는 청각 세포 자극 방법.
  15. 1/k 옥타브 해상도로 분할된 하나 이상의 주파수 선택 이미지를 포함하는 인터페이스를 출력하는 단계-여기서, k는 2 이상의 자연수-; 및
    상기 분할된 주파수 선택 이미지 중 선택된 적어도 하나에 상응하는 주파수 대역의 신호음을 출력하는 단계; 및
    상기 신호음에 대한 사용자의 응답 여부를 통해 손상된 청각 세포 영역을 판별하는 단계를 포함하는 청각 세포 진단 방법.
  16. 네트워크를 통해 클라이언트와 연결된 서버에서 청각 세포 자극 서비스를 제공하는 방법으로서,
    (a) 상기 클라이언트에 청력 진단을 위한 어플리케이션을 전송하는 단계-상기 어플리케이션은 1/k 옥타브 해상도로 분할된 하나 이상의 주파수 선택 이미지를 포함하는 인터페이스를 출력함-;
    (b) 상기 분할된 주파수 선택 이미지 중 선택된 적어도 하나에 상응하는 주파수 대역의 신호음에 대한 사용자의 응답 정보를 수신하는 단계;
    (c) 상기 응답 정보를 이용하여 손상된 청각 세포 영역에 상응하는 주파수 대역을 타겟 주파수 대역으로 결정하는 단계; 및
    (d) 소정 강도를 갖는 상기 타겟 주파수 대역의 음향 신호를 상기 클라이언트로 전송하는 단계를 포함하는 음향 자극을 이용한 청각 세포 자극 방법.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
  18. 1/k 옥타브의 해상도로 분할된 하나 이상의 주파수 선택 이미지를 포함하는 인터페이스 상에서 상기 주파수 선택 이미지 중 적어도 하나의 선택이 있는 경우, 상기 선택된 주파수 선택 이미지에 상응하는 주파수 대역의 신호음을 출력하고, 상기 신호음에 대한 사용자의 응답 정보를 이용하여 청각 세포 영역에 대한 청력 역치를 측정하는 청력 진단부-여기서, k는 2 이상의 자연수-;
    상기 측정된 청력 역치를 이용하여 손상된 청각 세포 영역에 상응하는 주파수 대역을 타겟 주파수 대역으로 결정하는 자극 부위 판별부; 및
    상기 결정된 타겟 주파수 대역으로 미리 설정된 강도를 갖는 음향 신호를 출력하는 자극 치료부를 포함하는 음향 자극을 이용한 청각 세포 자극 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 청력 진단부는,
    상기 인터페이스는 와우 모형 인터페이스이고, 상기 주파수 선택 이미지는 청각 세포 영역 이미지인 청각 세포 자극 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 자극 부위 치료부는 상기 분할된 청각 세포 영역 이미지 중 선택된 하나에 상응하는 주파수 대역의 청력 역치가 미리 설정된 기준치 이상이 되는 청각 세포 영역의 주파수 대역을 타겟 주파수 대역으로 결정하는 청각 세포 자극 장치.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 자극 치료부는 상기 타겟 주파수 대역의 음향 신호 강도, 유형 및 순서 중 적어도 하나를 결정하는 청각 세포 자극 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 타겟 주파수 대역의 음향 신호는 진폭변조음, 주파수변조음, 펄스음, 지속음, 진폭변조협대역잡음 중 적어도 하나 또는 이들의 조합으로 결정되며, 상기 강도는 상기 청력 역치보다 3 내지 20 데시벨만큼 크게 결정되는 청각 세포 자극 장치.
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