KR101147850B1 - 촉감 자극 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 촉감 자극 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 제1 피부조직에 레이저광을 발산하여 레이저광에 대한 세기정보를 생성하고, 제2 피부조직에 대한 2차원 자기공명 영상정보 또는 3차원 자기공명 영상정보를 생성하는 촉감자극 장치; 및 2차원 자기공명 영상정보 또는 3차원 자기공명 영상정보에 포함된 데이터들을 분석하여 신경활성화 면적 데이터 및 신경활성화 크기변화 데이터를 집속조건별로 정량화하여 자기공명 통계정보를 생성하는 모니터링 서버;를 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 제1 피부조직에 레이저광을 집속함에 따라 변화되는 제2 피부조직의 2차원 자기공명 영상정보 또는 3차원 자기공명 영상정보를 집속조건별로 정량화함으로써, 평면적인 위치(location)와 깊이(depth)에 따른 촉감 자극에 대한 자기공명 통계정보를 제공하는 효과가 있다.

Description

촉감 자극 시스템 및 그 방법{TACTILE STIMULATOR SYSTEM FOR AND METHOD THEREFOR}
본 발명은 촉감 자극 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 촉감을 인위적으로 그리고 정량적으로 실감 있게 제시하기 위해, 촉각의 자극량, 자극 위치, 자극 시간을 정량적으로 제어하는 기술에 관한 것이다.
촉감이란 외부 자극에 대해 반응하는 감각의 한 종류로서 어떤 물체를 만지거나 문지를 때 접촉에 의한 자극을 인지하는 것이다. 이 감각을 통하여 사물에 대한 가장 기본적인 정보를 획득하고 판단할 수 있다.
현재 촉감과 관련된 연구 분야는, 두뇌 활성 영역을 연구하는 뇌 및 인지과학 분야가 있고, 인간의 행동을 과학적으로 탐구하는 인간공학 분야, 가상현실구현을 위한 인간과 컴퓨터의 상호 작용을 연구하는 인간 컴퓨터 인터페이스의 제어융합기술 분야와, 재활치료 분야 등이 있다.
이러한 다양한 연구가 효과적으로 수행되기 위해서는 정확한 위치에 정량적인 자극이 가능한 촉감 자극기의 개발이 필수적이다.
촉감 자극은 일반적으로 기계적, 전기적 및 열적 자극을 사용하는데, 기계적인 방법은 도선을 나선형으로 감은 코일을 이용하여 진동을 발생시키는 방법, 진동 모터를 이용하는 방법, 압전소자를 이용하는 방법 등이 있다.
또한, 전기적인 방법은 정전기 현상과 전기 자극을 이용하며, 열을 이용한 방법은 열전 현상을 이용하여 촉감 자극을 제시한다.
그러나, 이러한 촉감 자극기들은 자극시간, 세기, 영역과 관련된 정량적인 자극 제시가 어렵고, 자극의 크기가 크며, 국부적인 즉, spatial resolution 이 높은 정밀한 촉감 제시가 어려우며, 특히 깊이 방향의 정량적인 촉감 자극이 불가능한 실정이다.
전술한바와 같이, 본 발명은 종래의 촉각 자극기의 단점인 정량적인 자극량(자극 세기)의 제어에 대한 제한을 극복하기 위한 방안을 제시하고자 한다.
본 발명의 목적은, 레이저광을 이용한 촉감 자극시 mm 수준의 정확한 세기의 자극을 가하되, 자극시간, 자극세기 및 자극영역을 2차원 또는 3차원적인 공간적 위치에 대한 정밀 제어, 즉 평면적인 위치(location)와 깊이(depth)방향으로 공간적인 위치 제어가 가능한 촉각 자극 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 제1 피부조직에 레이저광을 집속함에 따라 변화되는 제2 피부조직의 2차원 자기공명 영상정보 또는 3차원 자기공명 영상정보를 집속조건별로 정량화함으로써, 평면적인 위치(location)와 깊이(depth)에 따른 촉감 자극에 대한 자기공명 통계정보를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 마이크로세컨드 수준으로 레이저 펄스 조사 시간을 조절함으로써, 자극 시간을 정량적으로 제어할 수 있는 촉각 자극 시스템을 제공함에 있다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 촉감 자극 시스템은, 제1 피부조직에 레이저광을 발산하여 레이저광에 대한 세기정보를 생성하고, 제2 피부조직에 대한 2차원 자기공명 영상정보 또는 3차원 자기공명 영상정보를 생성하는 촉감자극 장치; 및 2차원 자기공명 영상정보 또는 3차원 자기공명 영상정보에 포함된 데이터들을 분석하여 신경활성화 면적 데이터 및 신경활성화 크기변화 데이터를 집속조건별로 정량화하여 자기공명 통계정보를 생성하는 모니터링 서버;를 포함한다.
그리고, 상술한 장치를 기반으로 하는 본 발명의 촉감 자극 방법은, 제1 피부조직에 레이저광을 발산하여 제2 피부조직에 대한 2차원 자기공명 영상정보 또는 3차원 자기공명 영상정보를 생성하는 (a) 단계; 및 2차원 자기공명 영상정보 또는 3차원 자기공명 영상정보에 포함된 데이터들을 분석하여 추출한 신경활성화 면적 데이터 및 신경활성화 크기변화 데이터를, 집속조건별로 정량화하여 자기공명 통계정보를 생성하는 (b) 단계;를 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 레이저광을 이용한 촉감 자극시 mm 수준의 정확한 세기의 자극을 가하되, 자극시간, 자극세기 및 자극영역을 2차원 또는 3차원적인 공간적 위치에 대한 정밀 제어, 즉 평면적인 위치(location)와 깊이(depth)방향으로 공간적인 위치 제어가 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 제1 피부조직에 레이저광을 집속함에 따라 변화되는 제2 피부조직의 2차원 자기공명 영상정보 또는 3차원 자기공명 영상정보를 집속조건별로 정량화함으로써, 평면적인 위치(location)와 깊이(depth)에 따른 촉감 자극에 대한 자기공명 통계정보를 제공하는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 따르면, 마이크로세컨드 수준으로 레이저 펄스 조사 시간을 조절함으로써, 자극 시간을 정량적으로 제어하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 촉감 자극 시스템을 도시한 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 촉감 자극 시스템의 촉감자극 장치를 도시한 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 촉감 자극 시스템에 대한 레이저 다이오드의 파장대역을 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 촉감 자극 시스템에 대한 레이저 다이오드의 레이저 펄스의 폭을 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 촉감 자극 시스템의 포커싱 옵틱 렌즈에 집속된 레이저 빔의 모양을 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 촉감 자극 시스템의 레이저 빔의 파장(wavelength) 및 레이저 빔의 직경을 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 촉감 자극 시스템의 레이저 빔의 파장(wavelength) 및 레이저 빔의 초점 심도를 도시한 도면.
도 8은 본 발명에 따른 촉감 자극 시스템의 제2 디텍터가 생성한 2차원 자기공명 영상정보 또는 3차원 자기공명 영상정보를 도시한 예시도.
도 9는 본 발명에 따른 촉감 자극 시스템의 모니터링 서버를 도시한 구성도.
도 10은 본 발명에 따른 흡수계수가 0.1 cm-1인 경우 환원 산란계수에 따른 LightTools 시뮬레이션 결과를 도시한 도면.
도 11은 본 발명에 따른 흡수계수가 1 cm-1인 경우 환원 산란계수에 따른 LightTools 시뮬레이션 결과를 도시한 도면.
도 12는 본 발명에 따른 흡수계수가 10 cm-1인 경우 환원 산란계수에 따른 LightTools 시뮬레이션 결과를 도시한 도면.
도 13은 본 발명에 따른 흡수계수와 환원 산란계수 변화에 따른 최다 Irradiance를 도시한 도면.
도 14는 본 발명에 따른 흡수계수와 환원 산란계수 변화에 따른 레이저 빔의 침투 깊이를 도시한 도면.
도 15는 본 발명에 따른 환원 산란계수 변화에 따른 레이저 빔의 확산 폭을 도시한 도면.
도 16은 본 발명에 따른 펄스의 파라미터(Rise & Fall time, 펄스폭, 펄스의 주기)를 도시한 도면.
도 17은 본 발명에 따른 촉감 자극 방법을 도시한 순서도.
도 18은 본 발명에 따른 촉감 자극 방법의 제S10 단계의 세부구성을 도시한 순서도.
도 19는 본 발명에 따른 촉감 자극 방법의 제S20 단계의 세부구성을 도시한 순서도.
본 발명의 구체적인 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
도 1 에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 촉감 자극 시스템(S)은 촉감자극 장치(100) 및 모니터링 서버(200)를 포함하여 구성된다. 이하에서는 그 언급을 생략하겠으나, 본 발명에 따른 촉감 자극 시스템(S)은 촉감에 국한되지 아니하며, 시각, 청각, 후각 및 미각에 적용이 가능한 것으로 이해함이 바람직하다.
도 1 내지 도 7를 참조하여 본 발명에 따른 촉감 자극 시스템(S)의 촉감자극 장치(100)에 대해 살피면 아래와 같다.
촉감자극 장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 피부조직에 기 설정된 전류와 대응하는 레이저광을 발산하여 제2 피부조직에 대한 2차원 자기공명 영상정보 또는 3차원 자기공명 영상정보를 생성하는바, 레이저 다이오드 드라이버(110), 레이저 다이오드(120), 광전송선(130), 포커싱 옵틱 렌즈(140), 제1 디텍터(150) 및 제2 디텍터(160)를 포함하여 구성된다.
구체적으로, 레이저 다이오드 드라이버(110)는 함수발생기의 기능을 수행함에 따라 레이저 다이오드(120)로 기 설정된 전류를 공급하여 레이저 다이오드(120)를 작동시키며, 레이저 출력값의 조정을 통해 레이저 펄스의 주기 및 펄스의 폭을 제어하도록 구성된다.
또한, 레이저 다이오드 드라이버(110)는 mm 수준의 위치까지 조절이 가능한 정밀 motion control stage를 통해 레이저 다이오드(120)를 제어함으로써, 레이저 다이오드(120)를 통해 발산된 레이저 빔의 평면적인 위치와 깊이 방향으로 자극점에 대한 3차원 공간적인 위치를 제어한다.
아울러, 피부와 레이저 빔과의 상호작용을 고려하지 않은 경우, 집속된 레이저 빔의 초점 심도(depth of focus, 깊이 방향으로 레이저 빔의 직경이 초점 위치의
Figure 112010043885733-pat00001
배 이내인 영역의 크기)는 [수학식 1]을 통해 도출된다.
Figure 112010043885733-pat00002
한편, 레이저 다이오드(120)는 전술한바와 같은 광선추적 시뮬레이션에 의해 선정되며, 레이저 다이오드 드라이버(110)로부터 인가받은 전류에 따라 기 설정된 파장의 레이저광을 발산시킨다. 이때, 레이저 다이오드(120)는 콜리메이터 렌즈를 통해 발산하는 레이저광을 평행하게 유지시켜 광전송선(130)과 커플링 되도록 구성된다.
또한, 레이저 다이오드(120)의 파장대역은 도 3에 도시된 바와 같이, 405㎚ 내지 1625㎚의 파장대역을 갖으나, 본 발명이 이에 국한되는 것은 아니며, 레이저 다이오드 드라이버(110)로부터 인가받는 전류에 따라 레이저 출력이 수 mW 내지 수 W 까지 변경 가능하며, 지속파(CW:Continuous Wave) 상태에서 수 kHz(주기: 수 ㎳) 내지 수 MHz(주기: 수 ㎲) 까지 레이저 펄스 변경이 가능하다.
이때, 레이저 펄스의 폭은 도 4에 도시된 바와 같이, rise 및 falling time에 제한을 받는데, 대부분의 경우 수 내지 수십 ㎱의 rise 및 falling time을 갖고 있으며, 레이저 다이오드 드라이버(110)의 출력에 따라 다양한 강도, 진동수(frequency) 및 지속기간(duration)도 상이해지게 된다.
또한, 광전송선(130)은 레이저 다이오드(120)가 발산한 레이저광을 그 끝단에서 출사하여 포커싱 옵틱 렌즈(140)까지 손실없이 전송한다.
또한, 포커싱 옵틱 렌즈(140)는 단일개 또는 복수개의 렌즈로 구성되어 광전송선(130)을 통해 전송된 레이저광을 제1 피부조직에 집속시키되, 입력받은 X축, Y축 및 Z축의 좌표값에 따라 레이저광의 집속 위치를 결정한다.
이때, 포커싱 옵틱 렌즈(140)는 그 개구수가 서로 상이하도록 복수개로 구성되어 상기 개구수에 대응하도록 광전송선(130)을 통해 전송된 레이저광의 크기 또한 상이해지게 된다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 레이저광의 파장을 λ, 포커싱 옵틱 렌즈(140)의 개구수를 NA(numerical aperture)라 할 때, 집속된 레이저광의 직경(spot size)은 아래의 [수학식 2]과 같다.
Figure 112010043885733-pat00003
또한, 제1 디텍터(150)는 레이저 다이오드(120)에 의해 발생된 레이저광을 시계열적인 세기정보로 생성하며, 검출된 세기정보를 정보통신망을 통해 접속된 모니터링 서버(200)로 전송한다.
그리고, 제2 디텍터(160)는 옵틱 렌즈(140)가 제1 피부조직에 상기 레이저광을 집속함과 대응하여 변화하는 제2 피부조직을 촬영하여 2차원 자기공명 영상정보 또는 3차원 자기공명 영상정보를 생성하며, 생성한 2차원 자기공명 영상정보 또는 3차원 자기공명 영상정보를 정보통신망을 통해 접속된 모니터링 서버(200)로 전송한다.
예컨대, 제1 피부조직이 사람의 신체중에 어느 한 곳의 피부인 경우, 제1 피부조직에 가해진 자극에 따라 제2 피부조직인 뇌가 변화하는 것을 제2 디텍터(160)를 통해 도 8에 도시된 바와 같은 2차원 자기공명 영상정보 또는 3차원 자기공명 영상정보를 생성하게 된다.
한편, 도 9를 참조하여 본 발명에 따른 촉감 자극 시스템(S)의 모니터링 서버(200)에 대해 살피면 아래와 같다.
모니터링 서버(200)는 정보통신망을 통해 접속된 촉감자극 장치(100)로부터 세기정보 및 2차원 자기공명 영상정보, 또는 세기정보 및 3차원 자기공명 영상정보를 수신하여 실시간으로 디스플레이하고, 수신한 2차원 자기공명 영상정보 또는 3차원 자기공명 영상정보에 포함된 데이터들을 분석하여 신경활성화 면적 데이터 및 신경활성화 크기변화 데이터를 집속조건별로 정량화하여 자기공명 통계정보를 생성하는바, 통신수단(210), 분석수단(220), 정량화수단(230), 디스플레이수단(240) 및 영상정보 관리DB(250)를 포함하여 구성된다.
구체적으로, 통신수단(210)은 정보통신망을 통해 접속된 촉감자극 장치(100)의 제1 디텍터(150)로부터 세기정보를 수신하고, 제2 디텍터(160)로부터 2차원 자기공명 영상정보 또는 3차원 자기공명 영상정보를 수신한다.
또한, 분석수단(220)은 통신수단(210)으로부터 인가받은 2차원 자기공명 영상정보 또는 3차원 자기공명 영상정보에 포함된 데이터들을 분석하여 신경활성화 면적 데이터 및 신경활성화 크기변화 데이터를 추출한다.
또한, 정량화수단(230)은 분석수단(220)으로부터 인가받은 신경활성화 면적 데이터 및 신경활성화 크기변화 데이터를 집속조건별로 정량화하여 상기 제2 피부조직에 대한 국소혈류변화량을 산출함과 아울러 공통 좌표로 합성하여 자기공명 통계정보를 생성한다. 이때 집속조건이란, 세기정보에 포함된 레이저광 파장(wavelength)의 초점심도로 이해함이 바람직하다.
또한, 디스플레이수단(240)은 통신수단(210)으로부터 인가받은 세기정보, 2차원 자기공명 영상정보 또는 3차원 자기공명 영상정보를 디스플레이하고, 분석수단(220)으로부터 인가받은 신경활성화 면적 데이터 및 신경활성화 크기변화 데이터를 디스플레이하며, 정량화수단(230)으로부터 인가받은 자기공명 통계정보를 디스플레이한다.
그리고, 영상정보 관리DB(250)는 통신수단(210)으로부터 인가받은 세기정보, 2차원 자기공명 영상정보 또는 3차원 자기공명 영상정보를 저장?관리하고, 분석수단(220)으로부터 인가받은 신경활성화 면적 데이터 및 신경활성화 크기변화 데이터를 저장?관리하며, 정량화수단(230)으로부터 인가받은 자기공명 통계정보를 저장?관리한다.
한편, 도 10 내지 16을 참조하여 본 발명에 따른 촉감 자극 시스템(S)의 시뮬레이션 결과에 대해 살피면 아래와 같다.
피부 조직의 광학적 성질은 조사 레이저 빔의 파장에 따라 매우 민감하게 변하게 되는데, 촉각 자극 시스템에 사용될 레이저 다이오드(120) 선정을 위해서는 피부 조직의 광학적 성질(흡수계수, 산란계수, 산란 비등방 계수(g-factor))에 대한 문헌 조사 및 이를 바탕으로 한 광선추적 시뮬레이션이 선행된다.
상기 시뮬레이션을 위해서는 광선 추적법을 기반으로 한 상용 광학 시뮬레이션 소프트웨어인 LightTools(Optical Research Associates)를 사용하게 되는데, 도 10은 흡수계수가 0.1 cm-1인 경우 환원 산란계수에 따른 LightTools 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이고, 도 11은 흡수계수가 1 cm-1인 경우 환원 산란계수에 따른 LightTools 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이며, 도 12는 흡수계수가 10 cm-1인 경우 환원 산란계수에 따른 LightTools 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.
조사된 레이저 빔의 세기, 직경은 각각 1 mW, 100 μm임. 피부 조직의 굴절률은 1.4, g-factor(
Figure 112010043885733-pat00004
)는 0.9이고, 흡수계수(
Figure 112010043885733-pat00005
)가 각각 0.1 cm-1, 1 cm-1, 10 cm-1임. 산란계수(
Figure 112010043885733-pat00006
)는 (a) 10 cm-1, (b) 100 cm-1, (c) 1000 cm-1이며, 이에 대응하는 환원 산란계수(reduced scattering coefficient,
Figure 112010043885733-pat00007
)는 수식
Figure 112010043885733-pat00008
에 의해 계산됨. 흡수계수를 고정하고 환원 산란계수를 변화시키면서 시뮬레이션을 수행하였다.
전술한바와 같이, 시뮬레이션 결과로부터 환원 산란계수가 큰 경우 환원 산란 계수가 작은 경우에 비해 집속된 빔이 피부 내부로의 침투 깊이가 매우 작고, 광세기 분포가 조사된 레이저 빔의 본래 크기보다 매우 크게 확산됨을 알 수 있다.
또한, 도 13에 도시된 바와 같이, 피부 내에 침투된 빔의 최대 irradiance값은 환원 산란계수에 크게 의존되고, 흡수계수에는 반비례함을 알 수 있다.
또한, 도 14에 도시된 바와 같이, 최대 irradiance값의 10%, 37%, 50%에 해당하는 위치를 기준으로 피부 내부로의 침투깊이를 정의할 때 침투깊이는 환원 산란계수에 크게 의존함을 알 수 있다.
그리고, 도 15에 도시된 바와 같이, 최대 irradiance값의 10%, 37%, 50%에 해당하는 위치를 기준으로 빔의 확산 폭을 정의할 때 확산 폭은 흡수계수와 환원 산란계수에 거의 무관함을 알 수 있다.
또한, 도 16을 참조하여 펄스의 파라미터(Rise & Fall time, 펄스폭, 펄스의 주기)에 대해 살피면 아래와 같다.
펄스 조사 시간의 조절은 펄스의 파라미터들과 밀접한 관계가 있는데, rise time은 파워가 10%에서 90%까지 도달하는데 소요되는 시간이다. 반면에 fall time은 파워가 90%에서 10%까지 떨어지는데 걸리는 시간이며, 펄스폭은 한 주기 내에서 파워가 50%까지 상승한 시점으로부터 피크를 도달한 후, 다시 50%로 떨어지는데 소요되는 시간이다.
펄스폭의 경우, LDD의 rise 및 fall time에 제한을 받는데, 대부분의 경우 수 내지 수십 나노세컨드 (ns) 의 rise 및 fall time을 갖고 있으며, 레이저 다이오드 드라이버의 제어를 통해 다양한 강도, frequency, duration의 자극 발생이 가능하다.
즉, 레이저를 이용하여 정량적으로 촉각 자극량, 촉각 자극 위치, 촉각 자극 시간 제어가 가능한 본 시스템을 이용하면 특정한 깊이와 직경을 가지고 있는 각각의 촉각 수용기에 정밀한 촉각 자극 제시가 가능하다.
한편, 도 17 내지 도 19를 참조하여 본 발명에 따른 촉감 자극 방법에 대해 살피면 아래와 같다.
도 17을 참조하면, 촉감자극 장치(100)가 제1 피부조직에 기 설정된 전류와 대응하는 레이저광을 발산하여 제2 피부조직에 대한 2차원 자기공명 영상정보 또는 3차원 자기공명 영상정보를 생성한다(S10).
그리고, 모니터링 서버(200)가 2차원 자기공명 영상정보 또는 3차원 자기공명 영상정보에 포함된 데이터들을 분석하여 추출한 신경활성화 면적 데이터 및 신경활성화 크기변화 데이터를, 집속조건별로 정량화하여 자기공명 통계정보를 생성한다(S20).
이하, 도 18을 참조하여 본 발명에 따른 촉감 자극 방법의 제S10 단계에 대해 세부적으로 살피면 아래와 같다.
먼저, 촉감자극 장치(100)의 레이저 다이오드 드라이버(110)가 레이저 다이오드(120)로 기 설정된 전류를 공급한다(S11).
이어서, 촉감자극 장치(100)의 레이저 다이오드(120)가 기 설정된 파장의 레이저광을 발산한다(S12).
뒤이어, 촉감자극 장치(100)의 광전송선(130)이 레이저 다이오드(120)로부터 발산된 레이저광을 그 끝단에서 출사하여 포커싱 옵틱 렌즈(140)로 전송한다(S13).
이어서, 촉감자극 장치(100)의 포커싱 옵틱 렌즈(140)가 입력받은 X축, Y축 및 Z축의 좌표값에 따라 레이저광을 제1 피부조직에 집속시킨다(S14).
뒤이어, 촉감자극 장치(100)의 제1 디텍터(150)가 레이저 다이오드(120)에 의해 발생된 레이저광에 대해 시계열적인 세기정보를 생성한다(S15).
그리고, 촉감자극 장치(100)의 제2 디텍터(160)가 상기 레이저광 집속과 대응하여 변화하는 제2 피부조직을 촬영하여 2차원 자기공명 영상정보 또는 3차원 자기공명 영상정보를 생성한다(S16).
이하, 도 19를 참조하여 본 발명에 따른 촉감 자극 방법의 제S20 단계에 대해 세부적으로 살피면 아래와 같다.
먼저, 모니터링 서버(200)의 통신수단(210)이 촉감자극 장치(100)의 제1 디텍터(150)로부터 세기정보를 수신하고, 제2 디텍터(160)로부터 2차원 자기공명 영상정보 또는 3차원 자기공명 영상정보를 수신한다(S21).
이어서, 모니터링 서버(200)의 분석수단(220)이 2차원 자기공명 영상정보 또는 3차원 자기공명 영상정보에 포함된 데이터들을 분석하여 신경활성화 면적 데이터 및 신경활성화 크기변화 데이터를 추출한다(S22).
뒤이어, 모니터링 서버(200)의 정량화수단(230)이 신경활성화 면적 데이터 및 신경활성화 크기변화 데이터를 집속조건별로 정량화하여 상기 제2 피부조직에 대한 국소혈류변화량을 산출함과 아울러 공통 좌표로 합성하여 자기공명 통계정보를 생성한다(S23).
이어서, 모니터링 서버(200)의 디스플레이수단(240)이 상기 세기정보, 2차원 자기공명 영상정보 또는 3차원 자기공명 영상정보를 디스플레이하고, 상기 신경활성화 면적정보 및 신경활성화 크기변화정보를 디스플레이하며, 상기 자기공명 통계정보를 디스플레이한다(S24).
그리고, 모니터링 서버(200)의 영상정보 관리DB(250)가 상기 세기정보, 2차원 자기공명 영상정보 또는 3차원 자기공명 영상정보를 저장?관리하고, 상기 신경활성화 면적정보 및 신경활성화 크기변화정보를 저장?관리하며, 상기 자기공명 통계정보를 저장?관리한다(S25).
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등 물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
S: 촉감 자극 시스템 100: 촉감자극 장치
110: 레이저 다이오드 드라이버 120: 레이저 다이오드
130: 광전송선 140: 포커싱 옵틱 렌즈
150: 제1 데텍터 160: 제2 디텍터
200: 모니터링 서버 210: 통신수단
220: 분석수단 230: 정량화수단
240: 디스플레이수단 250: 영상정보 관리DB

Claims (11)

  1. 촉감 자극 시스템에 있어서,
    제1 피부조직에 레이저광을 발산하여 상기 레이저광에 대한 세기정보를 생성하고, 제2 피부조직에 대한 2차원 자기공명 영상정보 또는 3차원 자기공명 영상정보를 생성하는 촉감자극 장치; 및
    상기 2차원 자기공명 영상정보 또는 3차원 자기공명 영상정보에 포함된 데이터들을 분석하여 신경활성화 면적 데이터 및 신경활성화 크기변화 데이터를 집속조건별로 정량화하여 자기공명 통계정보를 생성하는 모니터링 서버;를 포함하되,
    상기 촉감자극 장치는, 함수발생기의 기능을 수행함에 따라 레이저 다이오드로 전류를 공급하며, 레이저 출력값의 조정을 통해 상기 레이저 다이오드의 레이저 펄스 주기 및 펄스폭을 제어하는 레이저 다이오드 드라이버와; 상기 전류를 인가받아 기 설정된 파장의 레이저광을 발산하는 레이저 다이오드와; 상기 레이저광을 그 끝단에서 출사하여 포커싱 옵틱 렌즈까지 전송하는 광전송선과; 단일개 또는 복수개의 렌즈로 구성되어 상기 광전송선을 통해 전송된 레이저광을 상기 제1 피부조직에 집속시키되, 입력받은 X축, Y축 및 Z축의 좌표값에 따라 레이저광의 집속 위치를 결정하는 포커싱 옵틱 렌즈와; 상기 레이저광을 시계열적인 세기정보로 생성하는 제1 디텍터; 및 상기 제1 피부조직에 상기 레이저광을 집속함에 따라 제2 피부조직인 뇌가 변화하는 것을 촬영하여 2차원 자기공명 영상정보 또는 3차원 자기공명 영상정보를 생성하는 제2 디텍터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉감 자극 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 다이오드는,
    콜리메이터 렌즈를 통해 발산하는 레이저광을 평행하게 유지시켜 상기 광전송선과 커플링 되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 촉감 자극 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 포커싱 옵틱 렌즈는,
    그 개구수가 서로 상이하도록 복수개로 구성되어 상기 개구수에 대응하도록 상기 광전송선을 통해 전송된 레이저광의 크기가 상이해지는 것을 특징으로 하는 촉감 자극 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 모니터링 서버는,
    상기 촉감자극 장치로부터 세기정보와, 2차원 자기공명 영상정보 또는 3차원 자기공명 영상정보를 수신하는 통신수단;
    상기 2차원 자기공명 영상정보 또는 3차원 자기공명 영상정보에 포함된 데이터들을 분석하여 신경활성화 면적 데이터 및 신경활성화 크기변화 데이터를 추출하는 분석수단; 및
    상기 신경활성화 면적 데이터 및 신경활성화 크기변화 데이터를 집속조건별로 정량화하여 상기 제2 피부조직에 대한 국소혈류변화량을 산출함과 아울러 공통 좌표로 합성하여 자기공명 통계정보를 생성하는 정량화수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉감 자극 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 집속조건은,
    상기 세기정보에 포함된 레이저광 파장(wavelength)의 초점심도인 것을 특징으로 하는 촉감 자극 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 모니터링 서버는,
    상기 세기정보, 2차원 자기공명 영상정보, 3차원 자기공명 영상정보, 신경활성화 면적 데이터, 신경활성화 크기변화 데이터 및 자기공명 통계정보를 디스플레이하는 디스플레이수단; 및
    상기 세기정보, 2차원 자기공명 영상정보, 3차원 자기공명 영상정보, 신경활성화 면적 데이터, 신경활성화 크기변화 데이터 및 자기공명 통계정보를 저장?관리하는 영상정보 관리DB;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촉감 자극 시스템.
  8. 촉감 자극 방법에 있어서,
    (a) 제1 피부조직에 레이저광을 발산하여 제2 피부조직에 대한 2차원 자기공명 영상정보 또는 3차원 자기공명 영상정보를 생성하는 단계; 및
    (b) 상기 2차원 자기공명 영상정보 또는 3차원 자기공명 영상정보에 포함된 데이터들을 분석하여 추출한 신경활성화 면적 데이터 및 신경활성화 크기변화 데이터를, 집속조건별로 정량화하여 자기공명 통계정보를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉감 자극 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    (a-1) 상기 촉감자극 장치의 레이저 다이오드 드라이버가 레이저 다이오드로 전류를 공급하는 단계;
    (a-2) 상기 촉감자극 장치의 레이저 다이오드가 기 설정된 파장의 레이저광을 발산하는 단계;
    (a-3) 상기 촉감자극 장치의 광전송선이 상기 레이저광을 그 끝단에서 출사하여 포커싱 옵틱 렌즈로 전송하는 단계;
    (a-4) 상기 촉감자극 장치의 포커싱 옵틱 렌즈가 입력받은 X축, Y축 및 Z축의 좌표값에 따라 상기 레이저광을 제1 피부조직에 집속시키는 단계;
    (a-5) 상기 촉감자극 장치의 제1 디텍터가 상기 레이저광에 대해 시계열적인 세기정보를 생성하는 단계; 및
    (a-6) 상기 촉감자극 장치의 제2 디텍터가 상기 레이저광 집속과 대응하여 변화하는 제2 피부조직을 촬영하여 2차원 자기공명 영상정보 또는 3차원 자기공명 영상정보를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉감 자극 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    (b-1) 상기 모니터링 서버의 통신수단이 상기 세기정보와, 2차원 자기공명 영상정보 또는 3차원 자기공명 영상정보를 수신하는 단계;
    (b-2) 상기 모니터링 서버의 분석수단이 상기 2차원 자기공명 영상정보 또는 3차원 자기공명 영상정보에 포함된 데이터들을 분석하여 신경활성화 면적 데이터 및 신경활성화 크기변화 데이터를 추출하는 단계; 및
    (b-3) 상기 모니터링 서버의 정량화수단이 상기 신경활성화 면적 데이터 및 신경활성화 크기변화 데이터를 집속조건별로 정량화하여 상기 제2 피부조직에 대한 국소혈류변화량을 산출함과 아울러 공통 좌표로 합성하여 자기공명 통계정보를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉감 자극 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 (b-3) 단계 이후,
    (b-4) 상기 모니터링 서버의 디스플레이수단이 상기 세기정보, 2차원 자기공명 영상정보, 3차원 자기공명 영상정보, 신경활성화 면적정보, 신경활성화 크기변화정보 및 자기공명 통계정보를 디스플레이하는 단계; 및
    (b-5) 상기 모니터링 서버의 영상정보 관리DB가 상기 세기정보, 2차원 자기공명 영상정보, 3차원 자기공명 영상정보, 신경활성화 면적정보, 신경활성화 크기변화정보 및 자기공명 통계정보를 저장?관리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉감 자극 방법.
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