KR101301372B1 - 뇌파신호를 이용한 사용자 맞춤형 경혈 자극장치의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 뇌파신호를 이용한 사용자 맞춤형 경혈 자극방법은 감정제어모드, 집중력향상모드 또는 건강관리모드 중 어느 하나의 운전모드를 사용자로부터 입력받는 제1단계, 사용자의 손에 대해 미리 정해진 복수의 경혈점 중 상기 입력된 운전모드에서 자극할 경혈점인 제어경혈점을 설정하는 제2단계, 및 상기 입력된 운전모드에 대해 미리 저장된 방식으로 사용자의 뇌파를 측정하여 현재 사용자의 뇌파상태를 판단하고, 판단결과에 따라 상기 제어경혈점을 자극하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 뇌파신호를 이용한 사용자 맞춤형 경혈 자극방법은 상기 측정한 사용자 뇌파의 분석결과 건강상태에 이상이 있다고 판단되는 경우에는 장갑형태로 구성된 경혈 자극부에 의해 사용자의 현재 뇌파상태와 자극에 대한 사용자 고유의 뇌파 반응특성을 고려하여 설정된 제어경혈점을 자극하여 사용자의 뇌파상태를 정상상태로 유도하는 방식이기 때문에, 다수인에 대해 통계적으로 정해진 자극점을 자극하는 종래 기술과 대비할 때 사용자의 뇌파상태를 현저히 효과적으로 정상상태로 유도할 수 있다는 장점이 있다.

Description

뇌파신호를 이용한 사용자 맞춤형 경혈 자극장치의 제어방법{Control Method of User-customized Acupuncture point Stimulating Apparatus using Brain wave signal}

본 발명은 사용자의 뇌파를 측정한 결과에 대응하여 사용자의 특정 경혈점을 자극하는 뇌파신호를 이용한 사용자 맞춤형 경혈 자극장치의 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사용자의 현재 뇌파상태를 이용하여 건강 이상여부를 판단하고 판단결과 이상이 있는 경우에는 상기 사용자의 현재 뇌파상태 및 자극에 대한 사용자 고유의 뇌파 반응특성을 고려하여 설정된 경혈점을 자극함으로써 사용자의 뇌파상태를 정상상태로 효과적으로 유도할 수 있는 뇌파신호를 이용한 사용자 맞춤형 경혈 자극장치의 제어방법에 관한 것이다.

최근 들어 기술의 발달 및 산업화, 도시화, 정보화가 가속화 됨에 따라 현대인은 물질적 풍요를 누릴 수 있게 되었으나, 사회생활을 영위함에 있어서 정보의 수집 능력 및 분석, 변환, 활용 능력 등 다양한 능력들이 요구됨에 따라 다양한 형태의 스트레스도 동시에 받고 있는 실정이다.

이와 같이 대부분의 현대인들은 직장 내의 스트레스와 과도한 업무 등으로 인하여 우울증과 같은 정신적 질환 또는 성인병과 같은 신체적 질환들에 대해 자신의 건강을 위협받고 있기 때문에 점차적으로 건강관리에 관한 관심이 높아지고 있으며, 그 결과 건강검진 등을 통하여 자신의 건강을 정기적으로 체크하고 있다.

그러나, 이러한 건강검진은 CT, MRI, 내시경, 초음파, 피검사 등을 통하여 이루어지는 것이 일반적이어서 건강검진을 위해서는 고가의 비용과 장시간의 검사시간이 요구되는 전문 의료장비를 소유하고 있는 전문병원을 방문하는 것이 불가피하기 때문에, 각 개인이 일상 생활 도중에 자신의 건강상태를 수시로 간단하게 확인하기가 용이하지 않다는 문제점이 있었다.

이를 해결하기 위하여, 최근에는 생체정보를 이용하여 사용자가 직접 자신의 건강상태를 진단하고 이상이 있는 경우 이를 치료하고자 하는 연구가 진행되고 있는데, 이러한 생체신호를 이용한 진단 및 치료방법은 하기 [문헌 1] 등에 상세히 개시되어 있다.

그러나, 종래 기술에 따른 생체신호 진단 및 치료 방법은 이상이 있는 사용자의 생체신호를 정상상태로 유도하는 과정에 있어서 자극에 대한 사용자 고유의 생체신호 반응특성을 고려함이 없이 다수인에 대한 실험을 통해 통계적으로 정해진 자극점을 일방적으로 자극하는 방식이기 때문에, 상기 통계적인 신체특성과 상이한 사용자의 경우에는 이상이 있는 생체신호가 정상상태로 효과적으로 유도될 수 없다는 문제점이 있다.

[문헌 1] 한국공개특허 제2008-107961호 (2008. 12. 11. 공개)

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 사용자의 현재 뇌파상태를 이용하여 건강 이상여부를 신속하게 판단하고 판단결과 이상이 있는 경우에는 상기 사용자의 현재 뇌파상태 및 자극에 대한 사용자 고유의 뇌파 반응특성을 고려하여 설정된 경혈점을 자극함으로써 사용자의 뇌파상태를 효과적으로 정상상태로 유도할 수 있는 뇌파신호를 이용한 사용자 맞춤형 경혈 자극장치의 제어방법을 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 뇌파신호를 이용한 사용자 맞춤형 경혈 자극방법은 감정제어모드, 집중력향상모드 또는 건강관리모드 중 어느 하나의 운전모드를 사용자로부터 입력받는 제1단계, 사용자의 손에 대해 미리 정해진 복수의 경혈점 중 상기 입력된 운전모드에서 자극할 경혈점인 제어경혈점을 설정하는 제2단계, 및 상기 입력된 운전모드에 대해 미리 저장된 방식으로 사용자의 뇌파를 측정하여 현재 사용자의 뇌파상태를 판단하고, 판단결과에 따라 상기 제어경혈점을 자극하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 입력된 운전모드가 감정제어모드 또는 건강관리모드인 경우 상기 제2단계는, 사용자로부터 제어경혈점을 설정하는 알고리즘을 입력받는 제2-1단계와, 상기 입력된 알고리즘이 사용자 맞춤형인 경우, 상기 복수의 경혈점 각각에 대하여 해당 경혈점에 자극을 가하기 이전의 시간구간인 안정기와, 자극을 가하거나 가한 이후의 시간구간인 자극기에 대한 사용자의 뇌파를 측정한 결과를 서로 비교하여 각 뇌파 대역별로 뇌활성화도의 차이인 제1차이값이 제1설정값 이상인 경혈점을 해당 뇌파 대역의 제어경혈점으로 설정하는 제2-2단계를 포함하되, 상기 제어경혈점은 뇌파를 측정하는 위치인 채널마다 설정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 입력된 운전모드가 감정제어모드인 경우 상기 제3단계는, 사용자의 현재 뇌파를 측정하여 각 채널별로 SASI 값을 연산하고, 연산된 SASI 값이 양수이거나 0과의 차이가 제2설정값 이하인 경우 해당 채널을 감정제어가 필요한 채널(i)로 판단하는 제3-1단계, 상기 감정제어가 필요한 채널(i)의 뇌파를 미리 저장된 해당 채널에 대한 정상인의 뇌파와 비교하여 뇌활성화도의 차이인 제2차이값이 제3설정값 이상인 뇌파 대역을 해당 채널에서 감정제어가 필요한 뇌파 대역(j)으로 판단하는 제3-2단계, 및 상기 감정제어가 필요한 채널(i) 각각의 뇌파 대역(j)에 대해 설정된 제어경혈점을 순차적으로 자극하는 제3-3단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제3-3단계에서 감정제어가 필요한 뇌파 대역(j)의 제어경혈점 중 제1차이값이 제2차이값과 가장 근사한 제어경혈점부터 우선적으로 자극하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 입력된 운전모드가 건강관리모드인 경우 상기 제3단계는, 사용자의 현재 뇌파를 측정하여 각 채널의 뇌파를 미리 저장된 해당 채널에 대한 정상인의 뇌파와 비교하고, 비교결과 뇌활성화도의 차이인 제3차이값이 제4설정값 이상인 뇌파 대역(q)이 있는 채널을 건강관리가 필요한 채널(p)로 판단하는 제3-1단계와, 상기 건강관리가 필요한 채널(p) 각각의 뇌파 대역(q)에 대해 설정된 제어경혈점을 순차적으로 자극하는 제3-2단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제3-2단계에서 건강관리가 필요한 뇌파 대역(q)의 제어경혈점 중 제1차이값이 제3차이값과 가장 근사한 제어경혈점부터 우선적으로 자극하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 입력된 운전모드가 집중력향상모드인 경우 상기 제2단계는, 사용자로부터 제어경혈점을 설정하는 알고리즘을 입력받는 제2-1단계와, 상기 입력된 알고리즘이 사용자 맞춤형인 경우, 상기 복수의 경혈점 각각에 대하여 해당 경혈점에 자극을 가하기 이전의 시간구간인 안정기와, 자극을 가하거나 가한 이후의 시간구간인 자극기에 대한 사용자의 뇌파를 측정한 결과를 서로 비교하여 SMR파 뇌활성화도의 차이인 제4차이값이 제5설정값 이상인 경혈점을 제어경혈점으로 설정하는 제2-2단계를 포함하되, 상기 제어경혈점은 뇌파를 측정하는 위치인 채널마다 설정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제3단계는 제4차이값이 가장 큰 제어경혈점부터 우선적으로 자극하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같은 구성에 의하여 본 발명에 따른 뇌파신호를 이용한 사용자 맞춤형 경혈 자극방법은 사용자의 뇌파를 측정하여 미리 저장된 정상인의 뇌파와 비교하는 것에 의하여 사용자가 가정에서도 자신의 현재 건강상태를 신속하고 용이하게 판단할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 뇌파신호를 이용한 사용자 맞춤형 경혈 자극방법은 상기 측정한 사용자 뇌파의 분석결과 건강상태에 이상이 있다고 판단되는 경우에는 장갑형태로 구성된 경혈 자극부에 의해 사용자의 현재 뇌파상태와 자극에 대한 사용자 고유의 뇌파 반응특성을 고려하여 설정된 제어경혈점을 자극하여 사용자의 뇌파상태를 정상상태로 유도하는 방식이기 때문에, 다수인에 대해 통계적으로 정해진 자극점을 자극하는 종래 기술과 대비할 때 사용자의 뇌파상태를 현저히 효과적으로 정상상태로 유도할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 뇌파신호를 이용한 사용자 맞춤형 경혈 자극방법은 특정 경혈점의 자극에 의하여 수면, 학습 등과 같이 사용자가 필요로 하는 특정 목적에 적합한 상태로 사용자의 두뇌상태를 유도할 수 있다는 장점이 있다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 뇌파신호를 이용한 사용자 맞춤형 경혈 자극장치의 동작구성을 나타낸 블럭도,
도2a 내지 도2c는 각각 본 발명의 일실시예에 따른 뇌파신호를 이용한 사용자 맞춤형 경혈 자극장치의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도,
도3은 뇌파로부터 SASI 값을 연산하는 방법을 설명하기 위한 도면,
도4a와 도4b는 각각 우울증이 있는 실험군과 정상상태의 실험군에 대해 측정한 뇌파로부터 연산한 SASI 값을 나타낸 도면, 및
도5는 도1에 도시한 경혈 자극부의 일예를 나타낸 도면이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 이용하여 상세히 설명하기로 한다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 뇌파신호를 이용한 사용자 맞춤형 경혈 자극장치의 동작구성을 나타낸 블럭도이고, 도2a 내지 도2c는 각각 본 발명의 일실시예에 따른 뇌파신호를 이용한 사용자 맞춤형 경혈 자극장치의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

본 발명에 따른 뇌파신호를 이용한 사용자 맞춤형 경혈 자극장치는 사용자로부터 사용자 정보 또는 운전모드 선택신호 등이 입력되는 입력부(10), 사용자 또는 일반인들로부터 수집한 뇌파 데이터나 장치의 동작 알고리즘 등이 저장되는 메모리부(20), 장치의 동작시간을 측정하기 위한 타이머부(30), 사용자의 뇌파를 측정하기 위한 뇌파 측정부(40), 사용자의 경혈을 자극하기 위한 경혈 자극부(50), 및 장치의 전체적인 동작을 제어하는 제어부(100)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 제어부(100)는 입력부(10)를 통해 입력된 정보에 대응하여 메모리부(20)에 미리 저장된 동작 알고리즘을 이용하여 상기 타이머부(30), 뇌파 측정부(40) 및 경혈 자극부(50)의 동작을 제어하게 된다.

또한, 상기 뇌파 측정부(40)는 EEG(electro-encephalography)와 같은 공지된 통상의 뇌파측정장치를 이용하여 바람직하게 구현될 수 있다.

또한, 상기 경혈 자극부(50)는 도5에 도시한 바와 같이 일예로서 장갑의 형태로 구성될 수 있는데 사용자가 손에 착용하는 장갑형상의 본체(51), 사용자의 손에 분포한 많은 경혈점 중 후술하는 바와 같이 본 실시예에서 설정한 경혈점을 자극하도록 상기 본체에 설치된 적어도 하나의 자극발생장치(52), 상기 본체(51)의 손목부위에 설치된 제어부(100), 및 전원선(53)을 통해 상기 자극발생장치(52)에 구동전원을 공급하는 전원공급부(미도시)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 자극발생장치(52)는 일예로서 진동모터를 이용한 기계적 타격으로 경혈점을 자극하는 방식 또는 전기충격에 의하여 경혈점을 자극하는 방식 등으로 구현될 수 있는데 이에 한정되지 아니하며, 동일한 작용을 나타내는 범위 내에서는 공지된 여러 가지 신체 자극 방식 중 어느 하나에 의하여 바람직하게 구현될 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 상기 자극발생장치(52)와 전원선(53)이 본체(51)의 외부에 설치된 경우를 일예로서 설명하고 있으나 이에 한정되지 아니하며, 본체(51) 내부 또는 본체(51)를 구성하는 내피(미도시)와 외피(미도시) 사이에 개재되도록 설치될 수도 있다.

또한, 본 실시예에서는 상기 전원공급부(미도시)가 제어부(100)와 일체로 형성된 경우를 일예로서 설명하나 이에 한정되지 아니하며, 필요에 따라 제어부(100)와 별도로 구성될 수도 있다.

또한, 상기 경혈 자극부(50)는 사용자의 양손에 착용되는 장갑으로 구성될 수도 있으나, 필요에 따라서는 한쪽 손에만 착용되도록 구성될 수도 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 뇌파신호를 이용한 사용자 맞춤형 경혈 자극장치의 제어방법을 살펴보면, 먼저 제어부(100)는 입력부(10)를 통해 사용자가 입력하는 사용자 정보 입력신호와 운전모드 선택신호를 수신하고 이를 메모리부(20)에 저장한다(S10, S20).

이때, 상기 사용자 정보라 함은 사용자의 성명, 나이, 성별 등과 같이 사용자에 관한 기본적인 정보를 의미하고, 상기 운전모드라 함은 경혈 자극부(50)의 동작패턴에 관한 것으로서 본 발명에서는 일예로서 상기 운전모드는 우울증 등을 치료하기 위한 감정제어모드, 학습 등을 위해 집중력을 향상시키기 위한 집중력향상모드, 및 사용자의 건강상태를 정상상태로 유도하기 위한 건강관리모드의 세 가지 운전모드로 이루어지도록 구성하였다.

상기 S20 단계가 완료되면, 제어부(100)는 사용자가 선택한 운전모드가 감정제어모드인지 여부를 판단하고(S30), 그러한 경우이면 입력부(10)를 통해 사용자로부터 자극시간 설정신호와 제어경혈점 설정 알고리즘 선택신호를 수신한다(S40,S50).

이때, 상기 자극시간이라 함은 실제 감정제어모드를 실시하는 경우 후술하는 제어경혈점 각각을 자극하는 시간을 의미하고, 제어경혈점이라 함은 후술하는 바와 같이 경혈 자극부(50)가 자극하는 복수의 경혈점 중 자극시 사용자의 뇌활성화도 변화량이 일정값 이상인 경혈점을 의미하는데 이러한 제어경혈점은 뇌파를 측정하는 채널 각각에 대하여 뇌파 대역별로 설정된다.

또한, 상기 제어경혈점 설정 알고리즘이라 함은 전술한 제어경혈점을 설정하는 방법에 관한 것으로서, 본 실시예에서는 일예로서 일반인들을 상대로 실시한 임상실험 결과를 토대로 제어경혈점을 설정하는 일반 알고리즘과 사용자의 경혈점을 직접 자극하면서 측정한 뇌파 데이터를 토대로 제어경혈점을 설정하는 사용자 맞춤형 알고리즘으로 구분되도록 구성하였다.

또한, 본 발명에서 상기 경혈 자극부(50)가 자극하는 경혈점은 한의학에서 제시하는 경혈점들을 활용하여 선별하였으며, 선별하는 방법으로는 아래의 예시를 통하여 설명하겠다.

질환명	손바닥 경혈지점	손등 경혈 지점
갑상선 기능 저하증	A1,4,6,8,12,16,22,31, K9, F4,6,19, N18	B19~24, I38, H2,
고혈압	A3,8,12,16,18,33, C1, N18, E8,22	B24, I2, H2,9
황달	A1,8,12,13,14,16, N17,18, F19
갑상선 기능 항진증	A6,8,12,16,20,24, E6,10,21,22,24, G7,11, F5	D2,6 H6, I38, J7
고열	A23,28, G13	I38, J7, H6
빈혈	A8,12,16,33	E2,8
부정맥	A8,12,16,18,20, C1, G11, K9	I12

[갑상선 기능 저하증]	[고혈압]	[황달]
[감상선 기능 항진증]	[고열]	[빈혈]
[부정맥]	[손 바닥에 있는 전체 혈자리]	[손 등에 있는 전체 혈자리]

예를 들어, 상기 [표 1]과 [표 2]는 여러 가지 질환들을 치료하기 위해 한의학에서 제시하는 경혈점들을 나타낸 것으로서, 본 실시예에서는 대표적인 질환으로 갑상선 기능 저하증, 고혈압, 황달, 갑상선 기능 항진증, 고열, 빈혈, 부정맥을 예로 들었다.

상기 [표 1] 및 [표 2]에서 알 수 있는 바와 같이 각 질환들의 치료를 위한 경혈점들이 복수 개 존재하는데, 이 중에는 여러 질환에 대하여 동일하게 자극되는 경혈점이 존재한다는 것을 알 수 있다.

따라서, 본 실시예에서는 일예로서 서로 다른 질환들에 대하여 2회 이상 동일하게 자극되는 경혈점을 상기 경혈 자극부(50)가 자극하는 경혈점으로 구성하였는데, 그 결과는 아래의 [표 3]에 나타낸 바와 같이 총 12개이다.

	손바닥에 위치한 경혈점	손등에 위치한 경혈점
경혈 자극부가 자극하는 경혈점 (대표질환들에 대하여 동일하게 자극된 횟수)	A8(6회),A12(6회), A16(5회), A20(2회), C1(2회), G11(2회), N18(3회), F19(2회)	B24(2회), H2(2회), H6(2회), J7(2회)

본 실시예에서는 일예로서 상기 과정을 통하여 선별된 경혈점들을 경혈 자극부(50)가 자극하는 것으로 구성하였으나 이에 한정되지 아니하며, 필요에 따라 상기 경혈점들은 상기 선별 과정과 같은 신뢰성 있는 과정을 거쳐 선별된 다른 경혈점으로 변경이 가능함은 물론이다.

상기 S50 단계가 완료되면, 제어부(100)는 사용자가 선택한 알고리즘이 사용자 맞춤형 알고리즘인지 여부를 판단하고(S60), 그러한 경우이면 사용자의 경혈점(본 실시예의 경우 12개 경혈점)을 순차적으로 자극하면서 각각에 대하여 안정기, 시침기 및 탈침기에 대한 뇌파를 측정한다(S70).

이를 구체적으로 살펴보면, 처음 5분간 사용자의 정상상태 뇌파를 측정(안정기)하게 되며, 정상상태 뇌파의 측정이 끝난 후에는 수행시간을 각각 5분, 10분으로 할당한 자극기(시침기 및 탈침기)에 대하여 순차적으로 뇌파를 측정하게 된다.

이때, 안정기, 시침기 및 탈침기의 시간은 필요에 따라 본 실시예와 다르게 설정될 수 있음은 물론이다.

이와 같이 각 단계(안정기, 시침기 및 탈침기)들이 완료될 때마다 수신된 뇌파 데이터들을 메모리부(20)에 저장하게 되며, 안정기, 시침기, 탈침기로 구성된 하나의 뇌파 데이터 세트는 경혈점별로 얻어지게 된다.

이때, 안정기의 뇌파를 측정하는 이유는 사용자의 정상상태 뇌파를 추출하고, 이를 이후 시침기 및 탈침기에서 측정한 뇌파와 비교하여 해당 경혈점에 대하여 자극시 뇌활성화도가 변화하는 정도를 분석하기 위한 것이다.

상기 정상상태 뇌파를 구하는 방법으로는 우선 안정기 구간동안 수집한 뇌파 정보를 이용하여 해당 뇌파 대역의 뇌활성화 에너지를 전체 뇌파 대역에서의 뇌활성화 에너지로 나누어 각 뇌파 대역별로 뇌활성화 에너지 비를 구하게 된다.

이때, 상기 각 뇌파 대역별 "뇌활성화 에너지 비"는 본 명세서 전체에서 각 뇌파 대역별 "뇌활성화도"라고 표현하기로 하는데 이는 임의의 경혈점 자극시 해당 뇌파 대역에서의 뇌파 반응도의 의미를 가지며, 이러한 각 뇌파 대역별 뇌활성화도는 뇌파를 측정하는 각 채널별로 구해지게 된다.

또한, 상기 뇌파 측정은 사용자의 머리표면 중 총 8개 부위(즉, 8개 채널)에 대하여 Mono-Polar 방식으로 뇌파를 측정하였는데 공지된 10-20 국제 전극 배치법에 의해 F2, FZ, F4, C3, C4, P3, PZ, P4의 위치에 측정전극을 부착하였으며, 기준전극은 왼쪽 귀밑, 접지전극은 오른쪽 귀밑에 각각 부착하였다.

한편, 시침기 및 탈침기 동안 측정된 뇌파 정보들도 전술한 바와 같은 과정에 의하여 각 채널에 대해서 뇌파 대역별 뇌활성화도가 구해지게 되며, 이를 안정기에서 구한 각 채널의 뇌파 대역별 뇌활성화도와 비교 분석하여 각 채널에서 뇌활성화도가 변화된 뇌파 대역들과 변화된 정도를 판단하게 된다.

이때, 전체 경혈점 중 자극시(시침기 또는 탈침기 중 어느 하나를 의미하는 것이나, 이하 본 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 시침기를 기준으로 설명한다.) 임의 채널의 임의 뇌파 대역에 대한 뇌활성화도 변화가 미리 정해진 일정수준 이상이 되는 경혈점이 후술하는 바와 같이 해당 채널의 해당 뇌파 대역에 대한 제어경혈점으로 설정된다.

상기 S70단계가 완료되면, 제어부(100)는 측정된 뇌파 데이터를 이용하여 각 채널마다 뇌파 대역(주파수 대역)별로 제어경혈점을 설정하게 된다(S80).

이때, 제어경혈점이라 함은 전술한 바와 같이 전체 경혈점(본 실시예에서는 12개의 경혈점) 중 자극시(본 실시예에서는 시침기) 해당 채널의 해당 뇌파 대역에 대한 뇌활성화도 변화량이 미리 정해진 일정수준 이상이 되는 경혈점을 의미하며, 이는 채널마다 뇌파 대역별로 하나 또는 복수 개로 설정될 수 있다.

반면에, 상기 S60 단계의 판단결과 사용자가 일반 알고리즘을 선택한 경우이면 미리 저장된 데이터(즉, 일반인을 상대로 한 임상실험 결과)를 이용하여 각 채널마다 뇌파 대역별로 제어경혈점을 설정하게 된다(S85).

이때, 상기 임상실험의 경우 예를 들어 100명의 피험자들을 상대로 전술한 바와 동일하게 복수의 경혈점 각각에 대하여 안정기, 시침기, 및 탈침기에 대한 뇌파를 측정하게 되는데, 뇌파 측정 방법은 전술한 사용자 알고리즘과 동일하다.

또한, 정상상태 뇌파를 구하는 경우 안정기에서 측정한 피험자들의 뇌파 정보를 이용하여 각 채널에 대하여 뇌파 대역별로 뇌활성화도를 구하게 되는데, 이는 해당 뇌파 대역에 대하여 피험자들마다 구해진 뇌활성화도를 평균하여 구해진다.

이와 같이 구해진 일반 알고리즘의 정상상태 뇌파 대역별 뇌활성화도는 실험군의 크기가 클 경우 정상인 뇌파의 뇌파 대역별 뇌활성화도라고 볼 수 있으며, 따라서 본 발명에서는 이를 후술하는 건강관리모드에서 채널별로 사용자 뇌파의 이상여부를 판단할 때 사용되는 정상인의 뇌파로 활용한다.

한편, 상기 S85단계에서 제어경혈점을 설정하는 경우에는 자극시 해당 뇌파 대역의 뇌활성화도가 일정수준 이상이 되는 경혈점을 제어경혈점으로 설정하는 것은 사용자 맞춤형 알고리즘과 동일하나, 일반 알고리즘의 경우 이러한 경혈점 중 이에 해당하는 피험자의 수가 일정비율 이상인 경혈점을 제어경혈점으로 설정한다는 점에서 차이가 있다.

이는 일반 알고리즘의 경우 신체특성이 상이한 복수의 피험자에 대한 임상실험결과를 토대로 이루어진 것이기 때문에 제어경혈점 설정에 대한 신뢰도를 확보하기 위한 것이다.

또한, 상기 일반 알고리즘에서 설정된 제어경혈점은 본 실시예와 달리 전술한 임상실험 결과로부터 미리 설정되어 메모리부(20)에 저장되어 있을 수도 있으며, 이 경우 제어부(100)는 S85 단계를 수행할 필요없이 미리 저장된 일반 알고리즘의 제어경혈점을 이용하여 후술하는 S90 단계를 수행하게 된다.

상기 S80 또는 S85 단계가 완료되면, 제어부(100)는 사용자의 현재상태 뇌파를 측정하여 이를 메모리부(20)에 저장하고, 저장된 뇌파 데이터를 이용하여 각 채널마다 SASI 값을 연산한다(S90).

본 발명에서는 사용자의 감정 상태를 분석하기 위하여 SASI 값을 활용하는데, 상기 SASI 값은 도3의 그래프와 아래의 수식을 이용하여 얻을 수 있다.

먼저, SASI(pectral asymmetry index, 스펙트럼 비대칭 지수) 값은 뇌파 스펙트럼에서 알파대역(8 내지 13Hz)을 제외한 양쪽 대역의 적분값을 비교한 것으로 정상인의 경우 SASI 값은 음수의 값을 나타내고 우울증을 겪고 있는 사람의 경우에는 양의 값을 나타낸다.

도3의 그래프는 뇌파 대역에서 SASI 값을 구하기 위한 주파수 위치를 나타내는 것으로서 알파대역에서 최대 크기를 갖는 fmax를 추정하고 알파대역의 적분값과 같은 넓이를 가지는 근사화된 포물선을 나타낸다.

이때, 세로축은 파워 스펙트럼 밀도를 나타내고 가로축은 뇌파의 주파수를 나타낸다. 또한, 포물선의 정점이 위치한 주파수가 fc이고, 알파 대역폭의 절반을 B라고 할 때 도3의 F1, F2, F3, F4는 각각 다음과 같이 구해질 수 있다.

즉, F1=(fc-B-4) Hz, F2=(fc-B) Hz, F3=(fc+B) Hz, F4=(fc+B+24) Hz와 같이 구해질 수 있는데, 상기 fc를 fmax라고 하였을 때 도3에서 보는 바와 같이 F2가 7, fmax가 9, F3가 11일 경우 상기 B의 값은 2가 되며, 이로부터 F1과 F4의 값을 구할 수 있게 된다.

이와 같이 F1,F2,F3 및 F4의 값이 정해지고 나면 아래의 [수식 1]에 의하여 해당 채널의 SASI 값을 구할 수 있게 된다.

---------- [수식 1]

이때, 상기 W_hm과 W_lm은 아래의 [수식 2]에 의하여 구할 수 있는데, 첨자 l은 저주파수 대역, h는 고주파수 대역, m은 EEG 채널번호 및 S는 스펙트럼 크기를 각각 의미한다.

------------ [수식 2]

상기 [수식 1]과 [수식 2]를 이용하면 SASI 값을 구할 수가 있는데, 이러한 SASI 값은 전술한 바와 같이 우울증과 같은 사람의 감정 상태를 나타내는 지표로 활용될 수 있다.

즉, 우울증이 있는 18명의 환자에게서 측정한 뇌파를 토대로 위의 수식을 적용하게 되면 도4a와 같은 그래프를 얻을 수 있는데(그래프에서는 P3와 P4 채널만을 도시함), 각 채널에 대한 SASI 값이 대부분 양의 값인 것을 알 수 있다.

반면에, 건강관리를 받고 있는 정상적인 실험자들에게서 측정한 뇌파를 토대로 SASI 값을 구하게 되면 도4b에서 보는 바와 같이 대부분 음의 값이 나타나는 것을 알 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 감정제어모드에서 사용자의 감정상태가 우울증과 같은 비정상상태인지 여부를 상기 SASI 값을 이용하여 판단하게 되는데, 일예로서 사용자의 뇌파를 분석한 결과 SASI 값이 양이거나 0에 가까운 값을 나타내는 채널이 있는 경우 해당 채널은 감정제어가 필요한 채널이라고 판단하게 된다.

상기 S90 단계가 완료되면, 제어부(100)는 연산된 각 채널의 SASI 값을 이용하여 전술한 방식에 의하여 감정제어가 필요한 채널(i)이 있는지 여부를 판단하고(S100), 있는 경우이면 감정제어가 필요한 각 채널(i)마다 감정제어가 필요한 뇌파 대역(j)을 판단한다(S110).

반면에, 상기 S100 단계의 판단결과 감정제어가 필요한 채널(i)이 없는 경우이면 상기 제어부(100)는 감정제어모드를 종료하게 된다.

이때, 상기 제어부(100)는 S110 단계에서 감정제어가 필요한 뇌파 대역(j)을 판단하기 위하여 해당 채널(i)의 뇌파 대역별 뇌활성화도를 상기 해당 채널(i)에 대하여 메모리부(20)에 미리 저장된 정상인의 뇌파 대역별 뇌활성화도와 비교하게 된다.

또한, 상기 제어부(100)는 비교결과 해당 채널(i)에 대한 정상인의 뇌파와 대비할 때 뇌활성화도가 일정값 이상의 차이가 있는 뇌파 대역을 감정제어가 필요한 뇌파 대역(j)이라고 판단하게 된다.

상기 S110 단계가 완료되면, 제어부(100)는 감정제어가 필요한 각 채널(i)마다 순차적으로 해당 채널에서 감정제어가 필요한 뇌파 대역(j)에 대응되는 제어경혈점을 자극함으로써 감정제어모드를 종료한다(S120).

이때, 상기 제어부(100)는 S80 단계에서 설정된 제어경혈점 중 자극시 해당 뇌파 대역의 뇌활성화도 변화량이 상기 S110 단계에서 정상인의 뇌파와 사용자의 뇌파 비교시 해당 뇌파 대역에서의 뇌활성화도 차이와 유사한 제어경혈점부터 우선적으로 선별하여 자극하게 된다.

이와 같이 선별된 제어경혈점에 대하여 물리자극을 수행할 경우에는 S40 단계에서 사용자가 미리 설정한 자극시간만큼 자극을 주게 되는데, 각 채널(i)마다 뇌파 대역(j)별로 설정된 제어경혈점에 자극을 주게 된다.

또한, 상기 제어부(100)는 S120 단계의 수행시간 동안 사용자의 뇌파를 실시간으로 측정하게 되는데, 이 경우 각 뇌파 대역에 대응되는 제어경혈점을 자극시간 동안 자극하였음에도 불구하고 현재 선택되어진 채널 및 뇌파 대역의 뇌활성화도가 정상상태로 유도되지 않았을 경우에는 사용자가 설정한 자극시간 만큼만 수행하고 다음 뇌파 대역 또는 다음 채널로 넘어가게 된다.

또한, 상기 제어부(100)는 S120 단계에서 사용자가 설정한 자극시간이 완료되기 전이라도 해당 채널에서 사용자의 뇌파가 정상상태로 유도되었을 경우에는 다음 채널에 대한 감정제어모드를 수행하게 된다.

또한, 상기 S120 단계는 전체 채널에 대하여 수행되는 것이기 때문에 특정 채널에 대한 감정제어가 완료된 후에는 다음 채널에 대하여 상기 S100 단계 내지 S120 단계를 반복하여 수행한다.

한편, 상기 S30 단계의 판단결과 사용자가 선택한 운전모드가 감정제어모드가 아닌 경우이면 상기 제어부(100)는 운전모드가 집중력향상모드인지 여부를 판단하고(S230), 그러한 경우이면 입력부(10)를 통해 사용자로부터 자극시간 설정신호와 제어경혈점 설정 알고리즘 선택신호를 수신한다(S240,S250).

상기 S250 단계가 완료되면, 제어부(100)는 사용자가 선택한 알고리즘이 사용자 맞춤형 알고리즘인지 여부를 판단하고(S260), 그러한 경우이면 사용자의 경혈점을 순차적으로 자극하면서 각각에 대하여 안정기, 시침기 및 탈침기에 대한 뇌파를 측정한다(S270).

상기 S270단계가 완료되면, 제어부(100)는 측정된 뇌파 데이터를 이용하여 각 채널마다 자극시 SMR파가 활성화되는(즉, 안정기에 대한 SMR파 뇌활성화도의 변화량이 일정수준 이상인) 경혈점을 제어경혈점으로 설정하게 된다(S280).

이때, 상기 집중력향상모드의 경우 뇌파측정은 전두엽에 해당하는 채널에 대해서만 측정하게 되며, 각 채널에서 SMR파를 활성화하는 경혈점만을 제어경혈점으로 선택하게 된다.

이는 인간이 집중력을 가지고 두뇌활용을 극대화 하게 되면 뇌의 전두엽 기능이 활발해짐과 동시에 SMR파가 활성화가 되기 때문이다. 따라서, 본 발명의 집중력향상모드는 전두엽에 해당하는 채널들에 대해서만 사용자의 뇌파 상태를 실시간으로 측정하면서 SMR파의 활성화를 유도하는 것이다.

본 실시예에서는 일예로서 집중력향상모드에서 사용하는 뇌파 대역을 SMR파로 정하였으나 이에 한정되지 아니하며, 필요에 따라서는 알파파와 같은 다른 뇌파 대역을 사용하거나 집중력을 나타내는 다른 지표를 활용할 수도 있다.

또한, 이 경우 사용자의 뇌파를 측정하는 부위는 본 실시예와 다르게 설정될 수도 있음은 물론이다.

반면에, 상기 S260 단계의 판단결과 사용자가 일반 알고리즘을 선택한 경우이면 미리 저장된 데이터(즉, 일반인을 상대로 한 임상실험 결과)을 이용하여 각 채널마다 SMR파가 활성화되는 경혈점을 제어경혈점으로 설정하게 된다(S285).

이때, 상기 일반 알고리즘에서 설정된 제어경혈점은 본 실시예와 달리 전술한 임상실험 결과로부터 미리 설정되어 메모리부(20)에 저장되어 있을 수도 있으며, 이 경우 제어부(100)는 S285 단계를 수행할 필요없이 미리 저장된 일반 알고리즘의 제어경혈점을 이용하여 후술하는 S290 단계를 수행하게 된다.

상기 S280 또는 S285 단계가 완료되면, 제어부(100)는 집중력향상모드에서 사용하는 전체 채널에 대해 각 채널마다 순차적으로 제어경혈점을 자극함으로써 집중력향상모드를 종료한다(S290).

이때, 상기 제어부(100)는 S280 단계 또는 S285 단계에서 설정된 제어경혈점 중 자극시 SMR파의 뇌활성화도 변화량이 큰 제어경혈점부터 우선적으로 자극하게 된다.

이와 같이 선별된 제어경혈점에 대하여 물리자극을 수행할 경우에는 S240 단계에서 사용자가 미리 설정한 자극시간만큼 자극을 주게 되는데, 각 채널별로 설정된 자극시간만큼 순차적으로 자극하게 한다.

한편, 상기 S230 단계의 판단결과 사용자가 선택한 운전모드가 건강관리모드인 경우이면, 제어부(100)는 입력부(10)를 통해 사용자로부터 자극시간 설정신호와 제어경혈점 설정 알고리즘 선택신호를 수신한다(S440,S450).

상기 S450 단계가 완료되면, 제어부(100)는 사용자가 선택한 알고리즘이 사용자 맞춤형 알고리즘인지 여부를 판단하고(S460), 그러한 경우이면 사용자의 경혈점을 순차적으로 자극하면서 각각에 대하여 안정기, 시침기 및 탈침기에 대한 뇌파를 측정한다(S470).

상기 S470단계가 완료되면, 제어부(100)는 측정된 뇌파 데이터를 이용하여 각 채널마다 뇌파 대역별로 제어경혈점을 설정하게 되는데(S480), 이는 S80 단계에서 설명한 바와 같다.

반면에, 상기 S460 단계의 판단결과 사용자가 일반 알고리즘을 선택한 경우이면 미리 저장된 데이터(즉, 일반인을 상대로 한 임상실험 결과)을 이용하여 각 채널마다 뇌파 대역별로 제어경혈점을 설정하게 된다(S485).

이때, 상기 일반 알고리즘에서 설정된 제어경혈점은 본 실시예와 달리 전술한 임상실험 결과로부터 미리 설정되어 메모리부(20)에 저장되어 있을 수도 있으며, 이 경우 제어부(100)는 S485 단계를 수행할 필요없이 미리 저장된 일반 알고리즘의 제어경혈점을 이용하여 후술하는 S490 단계를 수행하게 된다.

상기 S480 또는 S485 단계가 완료되면, 제어부(100)는 사용자의 현재상태 뇌파를 측정하여 이를 메모리부(20)에 저장한다(S490).

또한, 상기 제어부(100)는 측정된 뇌파 데이터를 이용하여 건강관리가 필요한 채널(p)이 있는지 여부를 판단하고(S500), 있는 경우이면 건강관리가 필요한 각 채널(p)마다 건강관리가 필요한 뇌파 대역(q)을 판단한다(S510).

이때, 상기 S500 단계에서 건강관리가 필요한 채널의 판단은 사용자에게서 측정한 뇌파를 정상인의 뇌파와 각 채널마다 비교하여, 정상인의 뇌파에서 측정된 뇌활성화도와 일정값 이상의 차이가 있는 뇌파 대역이 있는 경우에는 해당 채널을 건강관리가 필요한 채널(p)이라고 판단하고 상기 차이가 있는 뇌파 대역을 건강관리가 필요한 뇌파 대역(q)이라고 판단한다.

반면에, 상기 S500 단계의 판단결과 건강관리가 필요한 채널(p)이 없는 경우이면 상기 제어부(100)는 건강관리모드를 종료하게 된다.

상기 S510 단계가 완료되면, 제어부(100)는 건강관리가 필요한 각 채널(p)마다 순차적으로 해당 채널에서 감정제어가 필요한 뇌파대역(q)에 대응되는 제어경혈점을 자극함으로써 건강관리모드를 종료한다(S520).

이때, 상기 제어부(100)는 S480 단계 또는 S485 단계에서 설정된 제어경혈점 중 자극시 해당 뇌파 대역의 뇌활성화도 변화량이 상기 S500 단계에서 정상인의 뇌파와 사용자의 뇌파 비교시 해당 뇌파 대역에서의 뇌활성화도 차이와 유사한 제어경혈점부터 우선적으로 선별하여 자극하게 된다.

이와 같이 선별된 제어경혈점에 대하여 물리자극을 수행할 경우에는 S440 단계에서 사용자가 미리 설정한 자극시간만큼 자극을 주게 되는데, 각 채널(p)마다 뇌파 대역(q)별로 설정된 제어경혈점에 자극을 주게 된다.

또한, 상기 제어부(100)는 S520 단계의 수행시간 동안 사용자의 뇌파를 실시간으로 측정하게 되는데, 이 경우 각 뇌파 대역에 대응되는 제어경혈점을 자극시간 동안 자극하였음에도 불구하고 현재 선택되어진 채널 및 뇌파 대역의 뇌활성화도가 정상상태로 유도되지 않았을 경우에는 사용자가 설정한 자극시간 만큼만 수행하고 다음 뇌파 대역 또는 다음 채널로 넘어가게 된다.

또한, 상기 제어부(100)는 S520 단계에서 사용자가 설정한 자극시간이 완료되기 전이라도 해당 채널에서 사용자의 뇌파가 정상상태로 유도되었을 경우에는 다음 채널에 대한 건강관리모드를 수행하게 된다.

또한, 상기 S520 단계는 전체 채널에 대하여 수행되는 것이기 때문에 특정 채널에 대한 건강관리가 완료된 후에는 다음 채널에 대하여 상기 S500 단계 내지 S520 단계를 반복하여 수행한다.

40: 뇌파 측정부 50: 경혈 자극부
51: 본체 52: 자극발생장치
53: 전원선 100: 제어부

Claims (8)

1. 입력부, 제어부, 메모리부, 경혈 자극부 및 뇌파 측정부를 포함하는 뇌파신호를 이용한 사용자 맞춤형 경혈 자극장치의 제어방법으로서,
   상기 입력부를 통해 입력된 감정제어모드, 집중력향상모드 또는 건강관리모드 중 어느 하나의 운전모드 선택신호 및 사용자의 성명, 나이 또는 성별 중 적어도 어느 하나를 포함하는 사용자 정보 입력신호를 상기 제어부에서 수신하여 상기 메모리부에 저장하는 제1단계;
   상기 제어부는 사용자의 손에 대해 미리 정해진 복수의 경혈점 중 상기 수신한 운전모드에서 자극할 경혈점인 제어경혈점을 설정하는 제2단계; 및
   상기 뇌파 측정부에서 상기 입력된 운전모드에 대해 미리 저장된 방식으로 사용자의 뇌파를 측정하여 상기 제어부에서 사용자의 현재 뇌파상태를 판단하고, 상기 제어부의 판단결과에 따라 상기 경혈자극부에서 상기 제어경혈점을 자극하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌파신호를 이용한 사용자 맞춤형 경혈 자극장치의 제어방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어부에서 수신한 운전모드가 감정제어모드 또는 건강관리모드인 경우 상기 제2단계는,
   사용자로부터 상기 입력부를 통해 입력된 제어경혈점을 설정하는 알고리즘을 상기 제어부에서 수신하는 제2-1단계;와
   상기 수신한 알고리즘이 사용자 맞춤형인 경우, 상기 복수의 경혈점 각각에 대하여 해당 경혈점에 자극을 가하기 이전의 시간구간인 안정기와, 자극을 가한 이후의 시간구간인 자극기에 대한 사용자의 뇌파를 측정한 결과를 서로 비교하여 각 뇌파 대역별로 뇌활성화도의 차이인 제1차이값이 제1설정값 이상인 경혈점을 해당 뇌파 대역의 제어경혈점으로 설정하는 제2-2단계를 포함하되,
   상기 제어경혈점은 뇌파를 측정하는 위치인 채널마다 설정되는 것을 특징으로 하는 뇌파신호를 이용한 사용자 맞춤형 경혈 자극장치의 제어방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제어부에서 수신한 운전모드가 감정제어모드인 경우 상기 제3단계는,
   사용자의 현재 뇌파를 측정하여 각 채널별로 SASI 값을 연산하고, 연산된 SASI 값이 양수이거나 0과의 차이가 제2설정값 이하인 경우 해당 채널을 감정제어가 필요한 채널(i)로 판단하는 제3-1단계;
   상기 감정제어가 필요한 채널(i)의 뇌파를 미리 저장된 해당 채널에 대한 정상인의 뇌파와 비교하고, 비교결과 양 뇌파의 뇌활성화도 차이인 제2차이값이 제3설정값 이상인 뇌파 대역을 해당 채널에서 감정제어가 필요한 뇌파 대역(j)으로 판단하는 제3-2단계;및
   상기 감정제어가 필요한 채널(i) 각각의 뇌파 대역(j)에 대해 설정된 제어경혈점을 순차적으로 자극하는 제3-3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌파신호를 이용한 사용자 맞춤형 경혈 자극장치의 제어방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제3-3단계에서 감정제어가 필요한 뇌파 대역(j)의 제어경혈점 중 상기 제1차이값이 제2차이값과 가장 근사한 제어경혈점부터 우선적으로 자극하는 것을 특징으로 하는 뇌파신호를 이용한 사용자 맞춤형 경혈 자극장치의 제어방법.
5. 제2항에 있어서,
   상기 제어부에서 수신한 운전모드가 건강관리모드인 경우 상기 제3단계는,
   사용자의 현재 뇌파를 측정하여 각 채널의 뇌파를 미리 저장된 해당 채널에 대한 정상인의 뇌파와 비교하고, 비교결과 양 뇌파의 뇌활성화도 차이인 제3차이값이 제4설정값 이상인 뇌파 대역(q)이 있는 채널을 건강관리가 필요한 채널(p)로 판단하는 제3-1단계;와
   상기 건강관리가 필요한 채널(p) 각각의 뇌파 대역(q)에 대해 설정된 제어경혈점을 순차적으로 자극하는 제3-2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌파신호를 이용한 사용자 맞춤형 경혈 자극장치의 제어방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제3-2단계에서 건강관리가 필요한 뇌파 대역(q)의 제어경혈점 중 상기 제1차이값이 제3차이값과 가장 근사한 제어경혈점부터 우선적으로 자극하는 것을 특징으로 하는 뇌파신호를 이용한 사용자 맞춤형 경혈 자극장치의 제어방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제어부에서 수신한 운전모드가 집중력향상모드인 경우 상기 제2단계는,
   사용자로부터 상기 입력부를 통해 입력된 제어경혈점을 설정하는 알고리즘을 상기 제어부에서 수신하는 제2-1단계;와
   상기 수신한 알고리즘이 사용자 맞춤형인 경우, 상기 복수의 경혈점 각각에 대하여 해당 경혈점에 자극을 가하기 이전의 시간구간인 안정기와, 자극을 가한 이후의 시간구간인 자극기에 대한 사용자의 뇌파를 측정한 결과를 서로 비교하여 SMR파 뇌활성화도의 차이인 제4차이값이 제5설정값 이상인 경혈점을 제어경혈점으로 설정하는 제2-2단계를 포함하되,
   상기 제어경혈점은 뇌파를 측정하는 위치인 채널마다 설정되는 것을 특징으로 하는 뇌파신호를 이용한 사용자 맞춤형 경혈 자극장치의 제어방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제3단계는 제4차이값이 가장 큰 제어경혈점부터 우선적으로 자극하는 것을 특징으로 하는 뇌파신호를 이용한 사용자 맞춤형 경혈 자극장치의 제어방법.
   

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