KR101351631B1 - 안경형 뇌파 측정 장치와 이를 포함하는 뇌파 측정 시스템 - Google Patents
안경형 뇌파 측정 장치와 이를 포함하는 뇌파 측정 시스템 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101351631B1 KR101351631B1 KR1020110134218A KR20110134218A KR101351631B1 KR 101351631 B1 KR101351631 B1 KR 101351631B1 KR 1020110134218 A KR1020110134218 A KR 1020110134218A KR 20110134218 A KR20110134218 A KR 20110134218A KR 101351631 B1 KR101351631 B1 KR 101351631B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- eeg
- signal
- terminal
- filter
- subunit
- Prior art date
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 26
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 13
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 claims description 19
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 15
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 10
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 210000003128 head Anatomy 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000006996 mental state Effects 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 208000014644 Brain disease Diseases 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 2
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 210000001061 forehead Anatomy 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 2
- 208000019901 Anxiety disease Diseases 0.000 description 1
- 230000036506 anxiety Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000007177 brain activity Effects 0.000 description 1
- 230000003925 brain function Effects 0.000 description 1
- 210000005013 brain tissue Anatomy 0.000 description 1
- 210000003710 cerebral cortex Anatomy 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 210000000867 larynx Anatomy 0.000 description 1
- 230000036649 mental concentration Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
- A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
- A61B5/6802—Sensor mounted on worn items
- A61B5/6803—Head-worn items, e.g. helmets, masks, headphones or goggles
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
- A61B5/6887—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient mounted on external non-worn devices, e.g. non-medical devices
- A61B5/6898—Portable consumer electronic devices, e.g. music players, telephones, tablet computers
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
- A61B5/7225—Details of analog processing, e.g. isolation amplifier, gain or sensitivity adjustment, filtering, baseline or drift compensation
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Surgery (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Physiology (AREA)
- Psychiatry (AREA)
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Abstract
본 발명에 의한 안경형 뇌파 측정 장치는, 착용자의 뇌파를 측정하기 위한 적어도 하나의 뇌파 측정 단자와, 상기 뇌파 측정시 기준이 되는 기준 전위를 측정하는 기준(REF) 단자와, 회전 운동을 감지하는 자이로 센서와, 상기 뇌파 측정 단자가 측정하여 출력한 뇌파 신호, 상기 기준 단자가 측정하여 출력한 기준 신호, 및 자이로 센서가 측정하여 출력한 회전 운동 신호를 처리하여 송신하는 신호처리회로 및 상기 뇌파 측정 단자, 기준 단자, 자이로 센서, 및 신호처리회로가 설치된 안경을 포함한다.
Description
본 발명은 뇌파 취득장치와 이를 포함하는 뇌파 측정 시스템에 관한 것이다.
인간의 머리에 수 개의 전극패드를 부착하고, 여기서 얻어지는 전기신호를 증폭하여 얻은 파형을 뇌파(Electro-Encephalogram, EEG)라고 한다. 뇌파 신호의 파형은 머리 부위, 피험자의 생각 또는 정신 상태에 따라 크게 달라진다. 일반적으로 뇌파의 크기는 수uV 내지 수백uV, 주파수는 0 내지 무한대 까지 발생하지만 기존의 연구사례에서 일반적으로 0 내지 50Hz의 주파수가 많은 특징정보(의미)를 포함하는 것으로 알려져 있다. 정상인에게서 그 전압의 크기와 주파수에 따라 분류되는 δ파형, θ파형, α파형, β파형 및 γ파형의 다섯 가지 파형이 관찰된다. 이 중, α파형은 8~14Hz 주파수에 50μV 크기의 파형으로서, 정상 성인이 안정된 정신상태에 있을 때 발생되고, 특히 후두부 및 두정부에서 잘 관찰된다. β파형은 14~30Hz의 주파수를 가지며, 정신을 집중시키거나 뇌활동이 증가되는 상태에서 두정부 및 측두부에서 잘 관찰된다. θ파형은 4~8Hz의 주파수를 가지며, 어린이의 두정부와 측두부에서 관찰되고, 성인에게서는 수면 시나 깊은 실망 등의 스트레스가 있을 때 혹은 뇌질환이 있을 때 관찰된다. δ파형은 4Hz 이하 주파수 신호이고, 유아에게서도 관찰되고, 성인에게서는 깊은 수면 시나 심한 뇌질환시에 나타날 수 있다. γ파형은 31~50Hz의 주파수 신호이고, 불안 및 흥분의 강한 스트레스 상태에서 많이 발생한다. 또한, 대뇌피질을 하부 뇌조직과 분리했을 때에도 나타나는 것으로 보아 피질자체에서 독립적으로 나타나는 파형이라고 볼 수 있다. 또한, 두뇌의 활동을 시공간적(spatio-temporal)으로 파악하는 뇌파는 대표적인 생체 신호로서, 임상 및 뇌기능 연구에 폭 넓게 이용되고 있다. 최근에는 외부 자극에 의한 뇌파의 변조를 통하여 사용자의 정신적 상태를 개선하는 바이오피드백(bio-feedback)에 뇌파를 이용하고 있으며, 언어나 신체의 동작을 거치지 않고 뇌파를 통하여 인간과 기계와의 직접적인 인터페이스를 이루기 위한 두뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI: brain-computer interface) 분야에도 응용되고 있다.
뇌파를 측정하기 위한 종래의 장치들은 대부분 그 부피가 커 책상 위에 놓거나 별도의 운반대 위에 설치되어야하기 때문에, 뇌파 측정이 필요한 환자는 반드시 그러한 측정 장치를 갖춘 병원에 가야만 뇌파 진단 및 그 진단 상태 기록이 가능하다. 따라서, 지금까지 뇌파 측정 장치는 환자의 거동이 불편할 때 정신과 의사가 주기적으로 뇌파 측정을 하여 환자상태를 진단하고자 할 때마다 환자를 이동시켜야 하므로 그 사용이 매우 불편하다는 문제점을 가진다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 지금까지 개시된 휴대용 뇌파 취득 장치의 경우에도 착용 형태에 따라 헤어 밴드형, 모자형, 헤드셋형, 및 헤드폰형 등이 개발되었다. 그러나, 기존의 장치들은 착용시 불편하거나 압박감을 주는 등의 단점이 있다. 구체적으로, 헤어 밴드형 및 모자형 뇌파 취득 장치는 이마 부위의 뇌파를 취득 가능하지만 기준 단자(REF 단자)를 귀 뒷 부위에 별도로 부착하여야 하므로 착용에 불편함을 느낄 수 있다. 헤드셋형 뇌파 취득 장치는 머리의 다양한 부위의 뇌파를 취득할 수 있지만, 착용시 압박감을 받을 수 있어 장시간 착용시 심한 통증이 유발된다. 헤드폰형 뇌파 취득 장치는 이마 부위의 뇌파를 취득 가능하지만, 국제 표준으로 귀 뒷 부위에 기준 단자(REF 단자)를 위치한 구조가 아닌 뇌파 취득 부위에 각각 위치한 구조로서 취득한 뇌파 신호는 국제 표준의 취득 방법과 다르다는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 간편하게 착용이 가능하고, 착용시 압박감을 줄일 수 있는 휴대용 뇌파 취득 장치를 제공하는 것을 주된 목적의 하나로 한다.
본 발명에 의한 안경형 뇌파 측정 장치는, 착용자의 뇌파를 측정하기 위한 적어도 하나의 뇌파 측정 단자와, 상기 뇌파 측정시 기준이 되는 기준 전위를 측정하는 기준(REF) 단자와, 회전 운동을 감지하는 자이로 센서와, 상기 뇌파 측정 단자가 측정하여 출력한 뇌파 신호, 상기 기준 단자가 측정하여 출력한 기준 신호, 및 자이로 센서가 측정하여 출력한 회전 운동 신호를 처리하여 송신하는 신호처리회로 및 상기 뇌파 측정 단자, 기준 단자, 자이로 센서, 및 신호처리회로가 설치된 안경을 포함한다.
일 예에서, 상기 적어도 하나의 뇌파 측정 단자는, 뇌파를 측정하고자 하는 위치에 따라 상기 설치된 위치를 이동할 수 있다.
일 예에서, 상기 기준 단자는, 상기 안경 다리에서 착용자의 귀 뒷부분과 접촉하는 부분에 형성된다.
일 예에서, 상기 신호 처리회로는, 뇌파 측정 단자가 측정한 신호에서 노이즈를 제거하여 증폭하는 필터 및 증폭부(Filter and Amplification Unit)와, 상기 노이즈가 제거된 신호와, 상기 자이로 센서가 출력된 회전 운동 신호를 입력받아 디지털 신호로 변환하는 ADC 서브유닛(Analog to Digital Converter Subunit)을 포함하는 MCU(Micro Controller Unit)와, 상기 변환된 디지털 신호를 시리얼화(serialize)하여 소정의 프로토콜로 외부에 전송하는 통신부를 포함한다.
일 예에서, 상기 필터 및 증폭부는, 뇌파 측정 단자의 신호와, 기준 단자의 신호를 입력받아 차동 신호(differential signal)를 증폭하는 차동 증폭기(Differential Amplifier)와, 증폭된 차동 신호에서 뇌파 신호의 주파수 대역만을 여파(濾波)하는 필터서브 유닛(Filter Subunit)과, 여파된 신호를 증폭하는 증폭기 서브 유닛(Amplifier Subunit)을 포함한다.
일 예에서, 상기 필터 서브 유닛은, 특정 주파수 대역만을 통과시키는 대역 통과 필터(Band Pass Filter)이거나, 제1 차단 주파수를 가지는 고역 통과 필터(High Pass Filter)와 종속 접속되고, 상기 제1 차단 주파수에 보다 큰 제2 차단 주파수를 가지는 저역 통과 필터(Low Pass Filter)중 적어도 어느 하나이다.
일 예에서, 상기 제1 차단 주파수는, 0 내지 1Hz 중 어느 한 주파수이고, 상기 제2 차단 주파수는, 50Hz 내지 59Hz 중 어느 한 주파수이다.
일 예에서, 상기 대역 통과 필터는, 통과되는 대역의 저역 차단 주파수는 0 내지 1Hz 중 어느 한 주파수이고, 통과되는 대역의 고역 차단 주파수는 50Hz 내지 59Hz 중 어느 한 주파수이다.
일 예에서, 상기 소정의 프로토콜은, 블루투스(Bluetooth), 적외선(IR, Infra Red), NFC(Near Field Communication), 지그비(Zigbee), UWV(Ultra Wideband), 및 IEEE 802.15 표준 중 어느 하나의 근거리 무선 통신 프로토콜이다.
본 발명에 의한 뇌파 측정 시스템은, 안경에 장착되어 상기 안경 착용자의 뇌파 및 회전 여부를 측정 및 처리하여 송신하는 안경형 뇌파 측정 장치와, 상기 뇌파 측정 장치의 신호를 수신하여 이를 처리하는 단말을 포함한다.
일 예에서, 상기 안경형 뇌파 측정 장치는, 적어도 하나의 뇌파 측정 단자와, 착용자의 귀 뒤에 접촉하도록 상기 안경의 적어도 하나의 안경 다리에 형성된 기준단자와, 안경의 회전 여부를 검출하는 자이로 센서와, 상기 뇌파 측정 단자에 의하여 측정된 뇌파와 상기 자이로 센서가 검출한 신호를 처리하여 송신하는 신호 처리 회로가 상기 안경에 장착된다.
일 예에서, 상기 단말은, 상기 안경형 뇌파 측정 장치가 송신한 뇌파 신호 및 회전 신호를 수신하여 처리하는 휴대 전화, 스마트 폰(Smart Phone), PC(Personal Computer), 타블렛 피씨(Tablet PC), 및 PDA(Personal Digital Assistant) 중 어느 하나이다.
본 발명은 간편하게 착용이 가능한 뇌파 측정 장치를 제공한다.
본 발명은 국제 규격에 부합하는 뇌파 신호를 얻을 수 있는 뇌파 측정 장치를 제공한다.
본 발명에 의한 뇌파 측정 장치는 간편하게 휴대가 가능한 뇌파 취득 장치를 제공하며, 착용시 압박감을 줄일 수 있다는 효과가 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 안경형 뇌파 측정 장치의 개요를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 안경형 뇌파 측정 장치에 장착되는 신호 처리 회로의 개요를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 MCU의 동작을 설명하기 위한 개요도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 단말의 개요를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 안경형 뇌파 측정 장치에 장착되는 신호 처리 회로의 개요를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 MCU의 동작을 설명하기 위한 개요도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 단말의 개요를 도시한 도면이다.
이하, 본 명세서에 개시된 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명하고자 한다. 본문에서 달리 명시하지 않는 한, 도면의 유사한 참조번호들은 유사한 구성요소들을 나타낸다. 상세한 설명, 도면들 및 청구항 들에서 상술하는 예시적인 실시예들은 한정을 위한 것이 아니며, 다른 실시예들이 이용될 수 있으며, 여기서 개시되는 기술의 사상이나 범주를 벗어나지 않는 한 다른 변경들도 가능하다. 당업자는 본 개식의 구성요소들, 즉 여기서 일반적으로 기술되고, 도면에 기재되는 구성 요소들을 다양하게 다른 구성으로 배열, 구성, 결합 및 도안할 수 있으며, 이것들의 모두는 명백하게 고안되며, 본 개시의 일부를 형성하고 있음을 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 도면에서 여러 층(또는 막), 영역 및 형상을 명확하게 표현하기 위하여 구성요소의 폭, 길이, 두께 또는 형상 등은 과장되어 표현될 수도 있다.
일 구성요소가 다른 구성요소"을(과) 연결"이라고 언급되는 경우, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되는 경우는 물론, 이들 사이에 추가적인 구성요소가 개재되는 경우도 포함할 수 있다.
일 구성요소가 다른 구성요소에 배치, 위치, 또는 형성된다고 언급되는 경우, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접 배치되는 경우는 물론, 이들 사이에 추가적인 구성요소가 개재되는 경우도 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안경형 뇌파 측정 장치의 개요를 도시한 사시도이다. 도 1을 참조하면, 뇌파 측정 단자(110a, ..., 110n)는 본 발명의 실시예에 따른 안경형 뇌파 측정 장치를 착용한 측정자의 뇌파를 측정하기 위한 단자로, 측정하고자 하는 채널의 개수만큼 안경에 장착(110a)되며, 뇌파 측정이 종료된 경우에는 탈거(110n)될 수 있다. 뇌파 측정 단자(110a, ..., 110n)는 뇌파를 측정하여 뇌파 신호를 출력한다. 일 실시예에서, 뇌파 측정 단자(110a, ..., 110n)는 뇌파를 측정하고자 하는 위치에 따라 안경테 윗부분에 탈부착이 용이하게 이루어진다. 또한, 뇌파 측정 단자(110a, ..., 110n)는 용이하게 휘어지는 재질로 형성하여 뇌파 측정 부위에 밀착될 수 있도록 한다. 뇌파 측정 단자 (110a, ..., 110n)에서 두부(頭部)의 피부와 직접적으로 접촉하는 단자는 전기 저항이 작은 금, 은, 주석 등의 금속 물질로 형성하되, 피부에 이상을 일으킬 수 있는 납 등의 재질은 사용하지 않는다.
기준 단자(120a, 120b)는 뇌파 측정시 기준이 되는 기준 전위를 측정하여 기준 전위 신호를 출력한다. 국제 표준은, 귀 뒤 부위에서 뇌파 측정시 기준되는 기준 전위를 측정하도록 규정한다. 따라서, 그 외 부위에서 기준 전위를 측정하면 국제 표준의 방법으로 취득한 뇌파 신호와 다르다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 기준 단자(120a, 120b)는 안경의 안경다리에서 측정자의 귀 뒤와 접촉하는 부분에 형성된다. 일 예에서, 기준 단자는 좌측과 우측의 안경다리에서 귀 뒤와 접촉하는 부분에 형성된다. 일 예에서, 기준 단자에서, 피부와 직접 접촉하는 부분은 전기 저항이 적은 금, 은, 주석 등의 금속 물질로 형성하되, 피부에 이상을 일으킬 수 있는 납 등의 재질은 사용하지 않는다.
자이로 센서(gyro sensor, 130)는 일정한 축을 회전축으로 하는 회전운동을 감지하기 위한 센서로, 소정의 축을 기준으로 하는 회전을 측정하여 각속도를 출력한다. 일 실시예에서, 본 발명의 안경형 뇌파 측정 장치에 장착된 자이로 센서(130)는 뇌파 측정시 소정의 축을 기준으로 한 두부의 회전을 측정하여 회전 운동 신호를 출력한다. 일 예로, 회전 운동 신호는 소정의 축을 기준으로 하는 회전 운동의 각속도 값일 수 있다.
신호 처리 회로(140)은 뇌파 측정 단자(110a, ..., 110n)이 측정하여 출력한 뇌파 신호와, 기준 단자(120a, 120b)가 측정하여 출력한 기준 전위 신호와, 자이로 센서(130)가 측정하여 출력한 회전 신호를 입력받아 이를 처리하여 외부로 송신한다.
전원부(150)는 뇌파 취득 장치에 전원을 공급한다. 일 실시예에서, 전원부(150)는 내부에 장착된 배터리를 포함한다. 다른 실시예에서, 전원부는, 외장 배터리를 포함한다. 배터리는 장치의 소모전력 및 사용시간을 고려하여 적용한다. 일 실시예에서, 전원부는 어느 한 안경다리의 바깥쪽에 형성된 전원 온/오프(ON/OFF) 버튼 및 LED를 포함하며, 전원 온/오프 버튼의 조작에 의하여 전원이 인가되거나 또는 차단된다. LED는 장치의 동작 상태를 점등 또는 점멸로 표시한다. 일 실시예에서, 외부 전원 공급은 현재 스마트폰에서 사용하는 방식인 Micro USB방식 등으로 해결할 수 있도록 한다. 외부 전원 공급 단자의 위치는 착용 시 피부에 닿지 않도록 우측 안경다리가 접히는 부분과 가까운 안경다리 아래 부분에 위치한다. 외장 배터리를 사용하는 경우, 외부에서 공급되는 전원으로 전체 회로에 전원을 공급한다. 내장 배터리를 사용하는 경우, 내장된 배터리를 사용하여 전체 회로에 전원을 공급한다. 이와 같이 외부 전원 공급 단자는 전체 회로에 전원 공급 및 내장된 배터리를 충전하는 용도로 사용한다. 일 실시예에서, 신호처리 회로(140)가 좌측 또는 우측 중 어느 한 안경다리에 위치하는 경우, 안경 좌우측 무게의 균등 배분을 위하여 전원부(150)는 그 반대편 안경다리에 위치한다.
도 2는 본 발명에 의한 신호 처리 회로의 개요를 도시한 블록도이다. 도 1과 도 2를 참조하면, 신호 처리 회로(140)는 필터 및 증폭부(142)와, MCU(Micro Controller Unit, 144), 및 통신부(146)을 포함하여 구성된다. 필터 및 증폭부(142)는 차동 증폭기(142a), 필터 서브 유닛(142b), 및 증폭기 서브 유닛(142c)의 세 서브유닛을 포함한다. MCU(144)는 ADC(Analog to Digital Coverter, 144a)와 직렬화 서브 유닛(Serializer Subunit, 144b)의 두 서브유닛을 포함한다.
차동 증폭기(142a)는, 일 실시예에서, 뇌파 측정 단자(110a, ..., 110n)의 출력 신호인 뇌파 신호(eeg)와, 기준 단자(120a, 120b)의 출력 신호인 기준 신호(ref)를 입력받아 공통 모드 신호(common mode signal)의 증폭을 억제하고, 차동 모드 신호(differential mode signal)를 증폭한다. 기준 신호와 뇌파 신호에는 노이즈가 유입되어 있으며, 이러한 노이즈는 일반적으로 공통 모드로 유입되며, 측정의 대상이 되는 뇌파 신호는 기준 신호와 뇌파 신호의 차동 신호이므로, 공통 모드의 증폭을 최대한 억제하고, 차동 모드 신호만을 증폭하는 것이 필요하다.
필터 서브 유닛(142b)은 차동 증폭기(142a)에서 출력된 신호에서 뇌파 신호의 주파수 대역만을 여파(濾波)한다. 일 실시예에서, 필터 서브 유닛(142b)는 대역 통과 필터(Band Pass Filter)로 뇌파 신호의 주파수를 통과 대역으로 하도록 한다. 일 예에서, 대역 통과 필터의 저역 차단 주파수는 0 내지 1Hz 중 어느 한 주파수이며, 고역 차단 주파수는 50Hz 내지 59Hz 중 어느 한 주파수로 한다. 다른 실시예에서, 필터 서브 유닛(142b)는 제1 차단 주파수를 가지는 고역 통과 필터(High Pass Filter)와 제2 차단 주파수를 가지는 저역 통과 필터(Low Pass Filter)가 종속 접속된 필터로 하며, 제1 차단 주파수는 제2 차단 주파수 보다 낮은 값을 가진다. 일 예에서, 제1 차단 주파수는 0 내지 1Hz 중 어느 한 주파수이며, 제2 차단 주파수는 50Hz 내지 59Hz 중 어느 한 주파수로 한다.
증폭기 서브 유닛(142c)은 필터 서브 유닛(142b)에서 여파된 뇌파 신호를 디지털로 변환하기 충분한 레벨을 가지도록 일정한 이득으로 증폭한다. 일 예에서, 증폭기 서브 유닛(142c)의 이득은, 출력된 신호가 2.5Vpp, 3.3Vpp, 5Vpp의 범위에 있도록 설정된다. 다른 예에서, 증폭기 서브 유닛의 이득은 103 내지 105가 되도록 설정된다.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조한다. 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 A/D 변환 및 데이터 전송의 순서도이다. MCU(144)의 ADC 서브유닛(Analog to Digital Converter Subunit, 144a)과 직렬화 서브 유닛(144b)를 초기화(310) 한 후, ADC 서브 유닛(144a)은 증폭기 서브 유닛(142c)이 출력한 뇌파 신호와 자이로 센서의 신호(rot)를 입력받아 이를 디지털 신호로 변환한다. 일 실시예에서, 뇌파 측정 단자가 도합 n 개의 채널로 구성되며, 자이로 센서가 m 개의 축에 대한 회전을 감지하는 경우에는, 전체 n+m 개의 채널에 대하여 A/D 변환을 수행한다. n+m 개의 채널에 대하여 변환 완료 여부를 판단(320)하여 완료된 경우에 프레임에 헤더와 n+m 개 채널의 변환 데이터를 삽입한다(330). MCU(144)의 직렬화 서브 유닛(144b)는 완성된 프레임 데이터를 통신부로 전송한다(340). 일 예에서, 직렬화 서브 유닛은 UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter), I2C(I-Square-C), SPI(Serial Peripheral Interface)등의 인터페이스를 이용하여 통신부(146)로 전송한다(340).
MCU(144)로부터 데이터를 수신한 통신부(146)은 외부 단말로 수신한 뇌파 신호 및 회전 신호를 송신한다. 일 실시예에서, 통신부(146)는 블루투스(Bluetooth), 적외선 통신(InfraRed), NFC(Near Field Communication), 지그비(Zigbee), UWB(Ultra Wide Band), 및 IEEE 802.15 표준에 포함되는 근거리 무선통신 프로토콜을 이용하여 외부 단말에 정보를 전송한다.
안경형 뇌파 측정 장치가 송신한 정보를 수신한 외부 단말은 수신한 뇌파 신호와 회전 신호를 수신하여 뇌파 신호 및 회전 신호를 추출한다.
도 4는 일 실시예로서, 스마트 폰(Smart Phone)에서 실시간으로 뇌파 데이터를 수신하여 한 부위(채널)의 뇌파 파형 및 한 부위(채널)의 에너지 변화를 표시한 뇌파 취득 단말기이다. 실시간 뇌파 및 자이로 정보 측정, 뇌파 데이터 저장 및 표시의 주요 기능을 포함한다. 활용분야는 언제 어디에서나 취득한 뇌파를 이용하여 스마트폰의 다양한 어플리케이션에 적용 가능하다.
일 실시예에서, 단말은 안경형 뇌파 측정 장치가 송신한 정보를 처리할 수 있는 휴대 전화, 스마트 폰(Smart Phone), PC(Personal Computer), 타블렛 피씨(Tablet PC), 및 PDA(Personal Digital Assistant)등의 정보 처리 단말 중 하나이다.
상술한 안경형 뇌파 측정 장치에 의하여 용이하고 간단하게 뇌파를 측정하여 뇌파 정보를 얻어낼 수 있다는 장점이 제공되며, 제공된 뇌파 정보로부터 뇌파를 이용한 다양한 휴대용 뇌파 취득 장치 및 이를 이용한 뇌파 게임, 뇌파 의료, 뇌파 진단, 및 뇌파 학습등의 어플리케이션에 이용될 수 있으며, 나아가, BCI(Brain Computer Interface) 연구의 활성화를 도모할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 상기 개시된 기술을 다양한 실시예를 들어 상세히 기술하였지만, 본 개시된 기술이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 개시된 기술의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 개시된 기술을 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있을 것이다. 따라서 상기 개시된 기술의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 개시된 기술의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
100: 안경형 뇌파 측정 장치 110a, ..., 110n: 뇌파 측정 단자
120a, 120b: 기준 단자 130: 자이로 센서
140: 신호처리회로부 142: 필터 및 증폭부
142a: 차동 증폭기 142b: 필터 서브 유닛
142c: 증폭기 서브 유닛 144: MCU
144a: ADC 서브 유닛 144b: 직렬화 서브 유닛
146: 통신부
310 내지 350: ADC 서브 유닛, 및 직렬화 서브 유닛 동작의 각 단계
120a, 120b: 기준 단자 130: 자이로 센서
140: 신호처리회로부 142: 필터 및 증폭부
142a: 차동 증폭기 142b: 필터 서브 유닛
142c: 증폭기 서브 유닛 144: MCU
144a: ADC 서브 유닛 144b: 직렬화 서브 유닛
146: 통신부
310 내지 350: ADC 서브 유닛, 및 직렬화 서브 유닛 동작의 각 단계
Claims (12)
- 착용자의 뇌파를 측정하기 위한 적어도 하나의 뇌파 측정 단자;
상기 뇌파 측정시 기준이 되는 기준 전위를 측정하는 기준(REF) 단자;
회전 운동을 감지하는 자이로 센서;
상기 뇌파 측정 단자가 측정하여 출력한 뇌파 신호, 상기 기준 단자가 측정하여 출력한 기준 신호, 및 자이로 센서가 측정하여 출력한 회전 운동 신호를 처리하여 송신하는 신호처리회로; 및
상기 뇌파 측정 단자, 기준 단자, 자이로 센서, 및 신호처리회로가 설치된 안경을 포함하며,
상기 기준 단자는 상기 안경 다리에서 착용자의 귀 뒷부분과 접촉하는 부분에 형성되고, 상기 뇌파 측정 단자는 용이하게 휘어지는 재질로 형성되며, 상기 신호 처리 회로는 뇌파 측정 단자가 측정한 신호에서 노이즈를 제거하여 증폭하는 필터 및 증폭부를 포함하며,
상기 필터 및 증폭부는 증폭된 신호에서 뇌파 신호의 주파수 대역만을 여파하는 필터 서브유닛을 포함하고, 상기 필터 서브 유닛은 특정 주파수 대역만을 통과시키는 대역 통과 필터이거나, 고역 통과 필터와 종속접속된 저역 통과 필터 중 어느 하나이며,
상기 필터 서브 유닛의 통과 대역폭(pass band)은 제1 차단 주파수 내지 제2 차단 주파수까지이며, 상기 제1 차단 주파수는 0 초과하여 1Hz 미만의 어느 한 주파수이고, 제2 차단 주파수는 50Hz 내지 59Hz 중 어느 한 주파수인 안경형 뇌파 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 뇌파 측정 단자는,
뇌파를 측정하고자 하는 위치에 따라 안경테 윗부분에 탈부착이 가능한 안경형 뇌파 측정 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 신호 처리회로는,
상기 노이즈가 제거된 신호와, 상기 자이로 센서가 출력된 회전 운동 신호를 입력받아 디지털 신호로 변환하는 ADC 서브유닛(Analog to Digital Converter Subunit)을 포함하는 MCU(Micro Controller Unit)와,
상기 변환된 디지털 신호를 시리얼화(serialize)하여 소정의 프로토콜로 외부에 전송하는 통신부를 포함하는 안경형 뇌파 측정 장치. - 제1항에 있어서,
상기 필터 및 증폭부는,
뇌파 측정 단자의 신호와, 기준 단자의 신호를 입력받아 차동 신호(differential signal)를 증폭하는 차동 증폭기(Differential Amplifier)와,
상기 필터 서브 유닛에서 여파한 신호를 증폭하는 증폭기 서브 유닛(Amplifier Subunit)을 더 포함하며,
상기 필터 서브 유닛은 증폭된 차동 신호에서 뇌파 신호의 주파수 대역만을 여파(濾波)하는 안경형 뇌파 측정 장치. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제4항에 있어서,
상기 소정의 프로토콜은,
블루투스(Bluetooth), 적외선(IR, Infra Red), NFC(Near Field Communication), 지그비(Zigbee), UWV(Ultra Wideband), 및 IEEE 802.15 표준 중 어느 하나의 근거리 무선 통신 프로토콜인 안경형 뇌파 측정 장치. - 안경에 장착되어 상기 안경 착용자의 뇌파 및 회전 여부를 측정 및 처리하여 송신하는 안경형 뇌파 측정 장치;
상기 뇌파 측정 장치의 신호를 수신하여 이를 처리하는 단말을 포함하며,
상기 안경형 뇌파 측정 장치는,
적어도 하나의 뇌파 측정 단자와,
착용자의 귀 뒤에 접촉하도록 상기 안경의 적어도 하나의 안경 다리에 형성된 기준단자와,
안경의 회전 여부를 검출하는 자이로 센서와,
상기 뇌파 측정 단자에 의하여 측정된 뇌파와 상기 자이로 센서가 검출한 신호를 처리하여 송신하는 신호 처리 회로가 상기 안경에 장착되고,
상기 적어도 하나의 뇌파 측정 단자는 용이하게 휘어지는 재질로 형성되며, 상기 신호 처리 회로는 뇌파 측정 단자가 측정한 신호에서 노이즈를 제거하여 증폭하는 필터 및 증폭부를 포함하며,
상기 필터 및 증폭부는 증폭된 신호에서 뇌파 신호의 주파수 대역만을 여파하는 필터 서브유닛을 포함하고, 상기 필터 서브 유닛은 특정 주파수 대역만을 통과시키는 대역 통과 필터이거나, 고역 통과 필터와 종속접속된 저역 통과 필터 중 어느 하나이며,
상기 필터 서브 유닛의 통과 대역폭(pass band)은 제1 차단 주파수 내지 제2 차단 주파수까지이며, 상기 제1 차단 주파수는 0 초과하여 1Hz 미만의 어느 한 주파수이고, 제2 차단 주파수는 50Hz 내지 59Hz 중 어느 한 주파수인 뇌파 측정 시스템. - 삭제
- 제10항에 있어서,
상기 단말은,
상기 안경형 뇌파 측정 장치가 송신한 뇌파 신호 및 회전 신호를 수신하여 처리하는 휴대 전화, 스마트 폰(Smart Phone), PC(Personal Computer), 타블렛 피씨(Tablet PC), 및 PDA(Personal Digital Assistant) 중 어느 하나인 뇌파 측정 시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110134218A KR101351631B1 (ko) | 2011-12-14 | 2011-12-14 | 안경형 뇌파 측정 장치와 이를 포함하는 뇌파 측정 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110134218A KR101351631B1 (ko) | 2011-12-14 | 2011-12-14 | 안경형 뇌파 측정 장치와 이를 포함하는 뇌파 측정 시스템 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20130067550A KR20130067550A (ko) | 2013-06-25 |
| KR101351631B1 true KR101351631B1 (ko) | 2014-01-16 |
Family
ID=48863352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020110134218A KR101351631B1 (ko) | 2011-12-14 | 2011-12-14 | 안경형 뇌파 측정 장치와 이를 포함하는 뇌파 측정 시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101351631B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104127301A (zh) * | 2014-07-15 | 2014-11-05 | 深圳先进技术研究院 | 导盲智能眼镜及其导盲方法 |
| CN104887223A (zh) * | 2015-05-27 | 2015-09-09 | 杭州回车电子科技有限公司 | 一种无线干电极脑电采集及动作识别方法及系统 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101655106B1 (ko) * | 2015-01-29 | 2016-09-07 | 고려대학교 산학협력단 | 생체신호 측정장치 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20070040203A (ko) * | 2005-10-11 | 2007-04-16 | 삼성전자주식회사 | 원격 모니터링을 위한 소형 액세서리 |
| KR101031507B1 (ko) * | 2010-07-28 | 2011-04-29 | (주)아이맥스 | 휴대용 뇌파 측정 및 제어 시스템 |
-
2011
- 2011-12-14 KR KR1020110134218A patent/KR101351631B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20070040203A (ko) * | 2005-10-11 | 2007-04-16 | 삼성전자주식회사 | 원격 모니터링을 위한 소형 액세서리 |
| KR101031507B1 (ko) * | 2010-07-28 | 2011-04-29 | (주)아이맥스 | 휴대용 뇌파 측정 및 제어 시스템 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104127301A (zh) * | 2014-07-15 | 2014-11-05 | 深圳先进技术研究院 | 导盲智能眼镜及其导盲方法 |
| CN104887223A (zh) * | 2015-05-27 | 2015-09-09 | 杭州回车电子科技有限公司 | 一种无线干电极脑电采集及动作识别方法及系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20130067550A (ko) | 2013-06-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20220192513A1 (en) | Remote Physiological Monitor | |
| Angelucci et al. | Telemonitoring systems for respiratory patients: technological aspects | |
| KR101579364B1 (ko) | 뇌파 모니터링 및 뇌 컴퓨터 인터페이스를 위한 뇌전도 전극과 취득 시스템을 내장한 무선 이어훅 이어셋 | |
| TW200843695A (en) | Necklace type detector for electrocardiographic and temperature information | |
| TW201434437A (zh) | 個人生物感測器附屬配件 | |
| JP2021074627A (ja) | 生体信号計測装置 | |
| CN108968952A (zh) | 一种脑肌电及惯性信息同步采集装置 | |
| Zhu et al. | A wearable, high-resolution, and wireless system for multichannel surface electromyography detection | |
| CN104797188A (zh) | 用于测量生物信号的控制模块和装置 | |
| Manivannan et al. | Evaluation of a behind-the-ear ECG device for smartphone based integrated multiple smart sensor system in health applications | |
| Yu et al. | An inflatable and wearable wireless system for making 32-channel electroencephalogram measurements | |
| CN110507312A (zh) | 一种头戴式运动健康及心脑功能监测装置 | |
| KR101351631B1 (ko) | 안경형 뇌파 측정 장치와 이를 포함하는 뇌파 측정 시스템 | |
| Gargiulo et al. | Wearable dry sensors with bluetooth connection for use in remote patient monitoring systems | |
| CN204181589U (zh) | 一种多生命体征监测头带 | |
| CN204744156U (zh) | 基于无线生物医学传感的监护装置 | |
| KR101042780B1 (ko) | 안경을 이용한 실시간 건강 및 감성 모니터링 시스템 | |
| CN212853488U (zh) | 一种头戴式运动健康及心脑功能监测装置 | |
| Różanowski et al. | Architecture design of the high integrated system-on-chip for biomedical applications | |
| KR101780061B1 (ko) | 휴대형 생체 신호 측정 장치 | |
| Wongdhamma et al. | Wireless wearable multi-sensory system for monitoring of sleep apnea and other cardiorespiratory disorders | |
| CN204636355U (zh) | 一种无线麻醉深度检测装置 | |
| CN211270775U (zh) | 耳夹式血氧检测器 | |
| Vavrinsky et al. | Concept of modern EOG system for BCI | |
| KR20140112989A (ko) | 생체신호 측정장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20111214 |
|
| PA0201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20130523 Patent event code: PE09021S01D |
|
| AMND | Amendment | ||
| PG1501 | Laying open of application | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| PE0601 | Decision on rejection of patent |
Patent event date: 20131120 Comment text: Decision to Refuse Application Patent event code: PE06012S01D Patent event date: 20130523 Comment text: Notification of reason for refusal Patent event code: PE06011S01I |
|
| AMND | Amendment | ||
| PX0901 | Re-examination |
Patent event code: PX09011S01I Patent event date: 20131120 Comment text: Decision to Refuse Application Patent event code: PX09012R01I Patent event date: 20130621 Comment text: Amendment to Specification, etc. |
|
| PX0701 | Decision of registration after re-examination |
Patent event date: 20140107 Comment text: Decision to Grant Registration Patent event code: PX07013S01D Patent event date: 20131205 Comment text: Amendment to Specification, etc. Patent event code: PX07012R01I Patent event date: 20131120 Comment text: Decision to Refuse Application Patent event code: PX07011S01I Patent event date: 20130621 Comment text: Amendment to Specification, etc. Patent event code: PX07012R01I |
|
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20140108 Patent event code: PR07011E01D |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20140108 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
| PG1601 | Publication of registration | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170102 Year of fee payment: 4 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20170102 Start annual number: 4 End annual number: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180102 Year of fee payment: 5 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20180102 Start annual number: 5 End annual number: 5 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee | ||
| PC1903 | Unpaid annual fee |
Termination category: Default of registration fee Termination date: 20191019 |