KR101408656B1 - Mr-compatible appratus and method for somatosensory stimulation - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자기 공명 적합성을 갖는 감각 자극 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공기 패드와 코일을 이용하여, 압감(Pressure), 진동감(Vibrotactile) 및 온감(Heat)을 하나의 구동기(Actuator)에서 개별적으로 또는 동시에 자극할 수 있고, 자기 공명 영상 장치와 연동하여 동작할 수 있는 감각 자극 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus and method for sensory stimulation having magnetic resonance conformity, and more particularly, to a method and apparatus for sensing, stimulating, The present invention relates to a sensory stimulation apparatus and method which can be stimulated individually or simultaneously at the same time and can operate in conjunction with a magnetic resonance imaging apparatus.
종래 피험자에게 진동감, 압감 등의 자극을 주고 뇌전도(EEG, electroencephalogram) 등을 활용하여 피험자의 뇌기능 변화 등을 관찰함으로써 감각의 지각(Perception) 및 인지(Cognition)에 관한 특성을 규명하는 연구들이 진행되고 있다. Previous studies have shown that subjects perceive sensory perception and cognition by stimulating the senses of emotion and pressure and observing changes in the brain function of the subjects using electroencephalogram (EEG) It is progressing.
인간의 감각에 대한 지각 및 인지 특성을 규명하기 위해서는, 다양한 감각을 제시할 수 있는 감각 자극 기술이 필요한데, 구체적으로 압감, 온감, 진동감 등의 다양한 감각 자극을 제시하기 위하여 압력, 열, 진동 등을 발생시킬 수 있고, 제시하는 자극의 세기 등을 변화시킬 수 있는 감각 자극 기술이 필요하다. In order to identify the perception and cognitive characteristics of human senses, a sensory stimulation technique capable of presenting various senses is required. Specifically, in order to present various sensory stimuli such as pressure, warmth, and vibration, pressure, heat, vibration And a sensory stimulation technique capable of changing the strength of a stimulus to be presented and the like are needed.
하지만, 종래의 감각 자극 기술은, 제시하고자 하는 자극의 종류별로 별도의 장치들을 구비하는 방식이었다. 구체적으로, 압감 자극을 제시하기 위하여 공기 분사(Air-puff) 장치, 압력판(Diaphram), 본 프레이 필라멘트(Von frey filament) 등의 개별적인 장치를 구비하고, 온감 자극을 제시하기 위하여 백열 전구(Light bulb), 펠티어 소자(Peltier element) 등의 개별적인 장치를 구비하며, 진동감 자극을 제시하기 위하여 진동 모터(Vibration motor), 피에조 소자(Piezo element) 등의 별도의 진동 발생 장치 등을 구비하는 방식이었다. However, the conventional sensory stimulation technique has a separate device for each type of stimulus to be presented. Specifically, an individual device such as an air-puff device, a diaphragm, and a von frey filament was provided to present a pressure stimulus, and a light bulb ) And a Peltier element, and a separate vibration generating device such as a vibration motor or a piezo element is provided to present a vibration stimulus.
따라서, 동일한 부위에 2 이상의 감각 자극을 제시하고자 하는 경우에, 복수의 장치들의 목표 대상을 정확하게 일치시키는 것이 어려워서, 공간적인 신뢰성(작용 대상의 일치 여부에 관한 신뢰성)을 확보하기가 어렵다는 문제점이 있었다. Therefore, when two or more sensory stimuli are to be presented on the same region, it is difficult to precisely match the target objects of a plurality of apparatuses, and it is difficult to secure spatial reliability (reliability regarding coincidence of operation targets) .
또한, 종래의 감각 자극 기술은, 하나의 장치를 이용하여 2 이상의 감각 자극을 동시에 제시할 수 없었으므로, 2 이상의 감각 자극을 제시하고자 하는 경우에 시간적인 신뢰성(2 이상의 감각 자극이 동시에 제시되는지 여부에 관한 신뢰성)을 확보하기가 어렵다는 문제점이 있었다.
In addition, since the conventional sensory stimulation technique can not simultaneously present two or more sensory stimuli using one apparatus, it is necessary to provide temporal reliability (two or more sensory stimuli are simultaneously presented It is difficult to secure the reliability of the system.
따라서, 상기에 기술한 바와 같은 문제점들 때문에 2 이상의 복합적인 감각 자극에 대한 연구가 수행되고 있지 못하는 실정이며, 이에 따라 이러한 문제점들을 해결할 수 있는 새로운 감각 자극 장치의 개발이 요구되고 있다.
Therefore, there is no research on complex sensory stimulation of two or more because of the above-mentioned problems. Accordingly, development of a new sensory stimulation device capable of solving these problems is required.
한편, 자기 공명 영상 장치가 구비된 환경에서 인간의 감각에 대한 지각 및 인지 특성을 연구하기 위해서는, 감각 자극 장치가 자기 공명 영상 장치의 영향을 받지 않고 안정적으로 동작하여야 하며, 동시에 자기 공명 영상 장치의 동작에 영향을 끼치지 않아야 한다. In order to study the perception and cognitive characteristics of human senses in an environment equipped with a magnetic resonance imaging apparatus, the sensory stimulation apparatus must operate stably without being affected by the magnetic resonance imaging apparatus, It should not affect operation.
하지만, 종래의 감각 자극 장치들은, 장치 내부에 전자기 현상을 기초로 하는 부품들이 포함되어 있는 경우에, 감각 자극 장치 - 자기 공명 영상 장치 사이의 상호 영향을 차단하기가 어려워 자기 공명 영상에 노이즈를 발생시킬 수 있었고, 또한, 특별한 보호(Protect) 회로나 차폐막(Shield)이 구비되지 않으면 자기 공명 영상 장치가 구비된 차폐실 내부에서 정상적으로 동작하지 않거나 파손될 수 있었다.
However, in the conventional sensory stimulation apparatuses, it is difficult to prevent the mutual influence between the sensory stimulation apparatus and the magnetic resonance imaging apparatus in the case where components based on electromagnetic phenomenon are included in the apparatus, so that noise is generated in the magnetic resonance image In addition, if a special protective circuit or a shield is not provided, the magnetic resonance imaging apparatus can not normally operate or be damaged inside the shielded room equipped with the magnetic resonance imaging apparatus.
따라서, 자기 공명 영상 장치의 차폐실 내부에 배치되더라도 정상적으로 동작할 수 있고, 자기 공명 영상 장치의 출력 이미지에도 영향을 주지 않는 새로운 감각 자극 장치의 개발도 요구되고 있다.
Accordingly, development of a new sensory stimulation apparatus that can operate normally even when placed inside a shielded room of a magnetic resonance imaging apparatus and does not affect the output image of the magnetic resonance imaging apparatus is also required.
본 발명은 이상에서 살펴본 기술적인 요구들을 충족시키기 위해서 발명되었으며, 상기와 같은 문제점들을 해결함은 물론, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 개발할 수 없는 기술을 제공하기 위해 발명되었다.
The present invention has been made in order to satisfy the technical requirements of the present invention, and it is an object of the present invention to solve the above problems and to provide a technique which can not be easily developed by those skilled in the art.
본 발명은, 압감(Pressure) 자극, 진동감(Vibrotactile) 자극 및 온감(Heat) 자극을 하나의 구동기(Actuator)에서 개별적으로 또는 동시에 제시할 수 있는 감각 자극 기술을 제공하는 것을 해결 과제로 한다. The present invention is directed to providing a sensory stimulation technique capable of presenting pressure stimulation, Vibrotactile stimulation and Heat stimulation individually or simultaneously in one actuator.
또한, 본 발명은 자기 공명 적합성을 가지는 감각 자극 기술을 제공하는 것을 해결 과제로 한다.
It is another object of the present invention to provide a sensory stimulation technique having magnetic resonance fitness.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 장치는, 공기의 유입에 의해 부피가 팽창될 수 있는 공기 매트; 공급되는 전류에 따라 열을 발생시키거나 또는 진동할 수 있는 코일; 및 압감 자극 시 상기 공기 매트에 유입되는 공기를 제어하고, 진동감 또는 온감 자극 시 상기 코일에 흐르는 전류를 제어하는 자극 제어부; 를 포함하되, 상기 공기 매트 및 상기 코일은 자기 공명 영상 장치의 차폐실 내부에 배치되고, 상기 자극 제어부는 상기 차폐실 외부에 배치되는 것을 특징으로 한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a sensory stimulation apparatus comprising: an air mat capable of expanding in volume by inflow of air; A coil capable of generating or oscillating heat in accordance with the supplied current; And a stimulation control unit for controlling air flowing into the air mat at the time of pushing stimulation and controlling a current flowing through the coil when the stimulation or warm stimulation is applied; Wherein the air mat and the coil are disposed inside the shield chamber of the MRI apparatus, and the magnetic pole control unit is disposed outside the shield chamber.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 장치는, 상기 자극 제어부에서 전송되는 제어 신호에 따라 상기 코일에 전류를 공급하는 코일 구동부;를 더 포함하고, 상기 코일 구동부 상기 차폐실 내부에 배치되는 것을 특징으로 한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a sensory stimulation apparatus, comprising: a coil driver for supplying a current to the coil in accordance with a control signal transmitted from the stimulus controller; .
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 장치는, 상기 차폐실 외부에 배치되는 자극 제어부와 상기 차폐실 내부에 배치되는 상기 코일 구동부가, 광섬유 케이블로 서로 연결되어 광신호의 형태로 신호를 전달하는 것을 특징으로 한다. Further, in the sensory stimulation apparatus according to an embodiment of the present invention, the stimulus control unit disposed outside the shielded room and the coil drive unit disposed in the shielded room are connected to each other with an optical fiber cable, .
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 장치는, 상기 코일 구동부가, 자기 공명 영상 장치와의 상호 영향을 최소화하기 위하여, 공진회로의 형태로 구현되는 필터 트랩(Filter trap)을 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the sensory stimulation apparatus according to an embodiment of the present invention may include a filter trap implemented in the form of a resonance circuit in order to minimize mutual influences with the magnetic resonance imaging apparatus .
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 장치는, 상기 코일이 상기 자기 공명 영상 장치의 정자기장(Static magnetic field)을 이용하여 진동하는 것을 특징으로 한다. Also, the sensory stimulation apparatus according to an embodiment of the present invention is characterized in that the coil vibrates using a static magnetic field of the magnetic resonance imaging apparatus.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 장치는, 압감, 진동감 또는 온감을 개별적으로 자극하기 위한 모드(mode); 및 압감, 진동감 및 온감 중 2 이상의 감각을 동시에 자극하기 위한 모드(mode);를 포함하는 복수의 동작 모드 중에서 선택적으로 동작할 수 있는 것을 특징으로 한다. Further, the sensory stimulation apparatus according to an embodiment of the present invention may include a mode for individually stimulating a pressure sensation, a feeling of vibration or warmth; And a mode for simultaneously stimulating a sensation of at least two of a pressure sensation, an emotion sensation, and a warm sensation.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 장치는, 상기 자극 제어부가, 1) 압감만을 자극하는 모드로 동작하는 경우, 상기 공기 매트에는 공기가 유입되고, 상기 코일에는 전류가 흐르지 않도록 제어하고, 2) 진동감만을 자극하는 모드로 동작하는 경우, 상기 공기 매트에는 공기가 유입되지 않고, 상기 코일에는 DC 성분이 제거된 AC 전류가 흐르도록 제어하고, 3) 온감만을 자극하는 모드로 동작하는 경우, 상기 공기 매트에는 공기가 유입되지 않고, 상기 코일에는 AC 성분이 제거된 DC 전류가 흐르도록 제어하는 것을 특징으로 한다. Also, in the sensory stimulation apparatus according to an embodiment of the present invention, when the stimulation control section operates in a mode of stimulating only depression, air is introduced into the air mat, And 2) control is performed such that an air current does not flow into the air mat, and an AC current from which the DC component has been removed flows to the coil when the mode is operated to stimulate vibration only, and 3) The air mat does not flow into the air mat and a DC current from which the AC component is removed flows through the coil.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 장치는, 상기 자극 제어부가, 1) 압감 및 온감을 동시에 자극하는 모드로 동작하는 경우, 상기 공기 매트에는 공기가 유입되고, 상기 코일에는 AC 성분이 제거된 DC 전류가 흐르도록 제어하고, 2) 온감 및 진동감을 동시에 자극하는 모드로 동작하는 경우, 상기 공기 매트에는 공기가 유입되지 않고, 상기 코일에는 AC 및 DC 성분이 포함된 전류가 흐르도록 제어하며, 3) 압감 및 진동감을 동시에 자극하는 모드로 동작하는 경우, 상기 공기 매트에는 공기가 유입되고, 상기 코일에는 DC 성분이 제어된 AC 전류가 흐르도록 제어하는 것을 특징으로 한다. Also, in the sensory stimulation apparatus according to an embodiment of the present invention, when the stimulation control section operates in a mode of simultaneously stimulating pressure and warming, air is introduced into the air mat, and an AC component And 2) control is performed so that a current including AC and DC components flows in the coil, while air does not flow into the air mat when the mode is operated in a mode of simultaneously stimulating warmth and vibration, And 3) when operated in a mode for simultaneously stimulating pressure and vibration, air is introduced into the air mat, and an AC current controlled by a DC component flows through the coil.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 장치는, 상기 자극 제어부가, 압감, 온감 및 진동감을 동시에 자극하는 모드로 동작하는 경우, 상기 공기 매트에는 공기가 유입되고, 상기 코일에는 AC 및 DC 성분이 포함된 전류가 흐르도록 제어하는 것을 특징으로 한다. Also, in the sensory stimulation apparatus according to an embodiment of the present invention, when the stimulation control unit operates in a mode for simultaneously stimulating pressure, warming, and vibration, air is introduced into the air mat, and AC and DC So that a current including the component flows.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 장치는, 상기 공기 매트에는 압력 센서가 설치되고, 상기 코일에는 온도 센서 또는 3축 가속도 센서가 설치되며, 상기 자극 제어부는, 상기 압력 센서의 출력 신호를 바탕으로 상기 공기 매트에 유입되는 공기를 제어하고, 상기 온도 센서 또는 상기 3축 가속도 센서의 출력 신호를 바탕으로 상기 코일에 흐르는 전류를 제어하는 것을 특징으로 한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a sensory stimulation apparatus, wherein the air mat is provided with a pressure sensor, a temperature sensor or a three-axis acceleration sensor is installed in the coil, The air flowing into the air mat is controlled based on an output signal of the temperature sensor or the three-axis acceleration sensor, and the current flowing in the coil is controlled based on the output signal of the temperature sensor or the three-axis acceleration sensor.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 장치는, 상기 공기 매트와 상기 코일은 일체로 형성되며, 손가락 또는 발가락을 감쌀 수 있는 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다. In the sensory stimulation apparatus according to an embodiment of the present invention, the air mat and the coil are integrally formed, and are formed to be able to wrap a finger or a toe.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 장치는, 상기 코일이 솔레노이드(Solenoid)로 형성되고, 상기 코일과 상기 공기 매트가 일체로 형성된 몸체에는 손가락 또는 발가락이 삽입될 수 있는 공간이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. Further, in the sensory stimulation apparatus according to an embodiment of the present invention, the coil is formed of a solenoid, and a space in which a finger or a toe can be inserted is formed in a body in which the coil and the air mat are integrally formed .
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 장치는, 상기 공기 매트가 커프(cuff)로 형성되고, 상기 코일은 상기 커프의 표면에 결합된 평면 코일(planar coil)로 형성되며, 상기 커프는 말리는 형태로 변형될 수 있는 것을 특징으로 한다. Further, in the sensory stimulation apparatus according to an embodiment of the present invention, the air mat is formed of a cuff, and the coil is formed of a planar coil coupled to a surface of the cuff, And can be deformed into a dried form.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 장치는, 상기 공기 매트와 상기 코일이 일체로 형성되어 하나의 손가락 마디 자극부를 형성하고, 상기 손가락 마디 자극부가 복수 개로 형성되는 것을 특징으로 한다. In addition, the sensory stimulation apparatus according to an embodiment of the present invention is characterized in that the air mat and the coil are integrally formed to form a single fingertip stimulating portion, and the finger fingertip stimulating portions are formed in plural.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 장치는, 상기 자극 제어부가 상기 복수의 손가락 마디 자극부가 서로 다른 감각 자극을 구현하도록 제어하는 것을 특징으로 한다. Further, the sensory stimulation apparatus according to an embodiment of the present invention is characterized in that the stimulation control unit controls the plurality of finger-joint stimulation units to implement different sensory stimuli.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 장치는, 상기 공기 매트와 상기 코일은 상하로 배치된 상태로 형성되며, 수직 방향으로 압감을 자극하는 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
Also, in the sensory stimulation apparatus according to an embodiment of the present invention, the air mat and the coil are formed in a vertically arranged state, and are formed to stimulate pressure sensing in a vertical direction.
한편, 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 시스템은, 공기의 유입에 의해 부피가 팽창될 수 있는 공기 매트와, 전류가 흐를 때 열 또는 진동을 발생시킬 수 있는 코일을 포함하고, 압감, 진동감 및 온감 자극을 포함하는 복수의 자극들 중에서 선택된 자극을 제시할 수 있는 감각 자극 장치; 및 상기 감각 자극 장치에 의해 압감, 진동감 또는 온감 자극이 제시된 경우에 나타날 수 있는 신체 반응을 감지하기 위한 자기 공명 영상 장치;를 포함하되, 상기 공기 매트 및 상기 코일은 상기 자기 공명 영상 장치의 차폐실 내부에 배치되고, 상기 코일은 상기 자기 공명 영상 장치의 정자기장(Static magnetic field)을 이용하여 진동하는 것을 특징으로 한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a sensory stimulation system including: an air mat capable of expanding in volume by inflow of air; A sensory stimulating device including a coil and capable of presenting a stimulus selected from among a plurality of stimuli including a pressure sensation, a feeling sensation and a warm sensation; And a magnetic resonance imaging apparatus for detecting a body reaction that may occur when a pressure sensation, a vibration sensation or a warm sensation stimulus is presented by the sensory stimulation apparatus, wherein the air mat and the coil And the coil is vibrated using a static magnetic field of the magnetic resonance imaging apparatus.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 시스템은, 상기 감각 자극 장치가, 압감, 진동감 또는 온감을 개별적으로 자극하기 위한 모드(mode); 및 압감, 진동감 및 온감 중 2 이상의 감각을 동시에 자극하기 위한 모드(mode);를 포함하는 복수의 동작 모드(mode) 중에서 선택적으로 동작할 수 있는 것을 특징으로 한다.
In addition, the sensory stimulation system according to an embodiment of the present invention may include a mode in which the sensory stimulation apparatus separately stimulates a pressure sensation, a feeling or a feeling of warmth; And a mode for simultaneously stimulating a sensation of at least two of a pressure sensation, an emotion sensation, and a warm sensation.
한편, 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 방법은, (a) 감각 자극 장치의 동작 모드가 선택되고, 동작 모드의 선택에 따라 제시할 자극의 종류가 선택되는 단계; (b) 상기 감각 자극 장치에 포함된 공기 매트에 공기가 유입되거나, 또는 상기 감각 장치에 포함된 코일에 전류가 흐르는 단계; 및 (c) 상기 공기 매트가 팽창 동작을 통해 압력을 발생시키거나, 상기 코일이 열을 발생시키거나, 또는 상기 코일이 진동하는 단계;를 포함하되, 상기 공기 매트 및 상기 코일은 자기 공명 영상 장치의 차폐실 내부에 배치되고, 상기 (c) 단계에서 상기 코일은 상기 자기 공명 영상 장치의 정자기장(Static magnetic field)을 이용하여 진동하는 것을 특징으로 한다. According to an embodiment of the present invention, there is provided a sensory stimulation method comprising: (a) selecting an operation mode of a sensory stimulation apparatus and selecting a type of a stimulus to be presented according to a selection of an operation mode; step; (b) flowing air into the air mat included in the sensory stimulation device or flowing current to a coil included in the sensing device; And (c) a step in which the air mat generates pressure through an expansion operation, the coil generates heat, or the coil vibrates, wherein the air mat and the coil are mounted on a magnetic resonance imaging apparatus And the coil is vibrated using a static magnetic field of the magnetic resonance imaging apparatus in the step (c).
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 방법은, 상기 (a)단계의 동작 모드가, 압감, 진동감 또는 온감을 개별적으로 자극하기 위한 모드(mode); 및 압감, 진동감 및 온감 중 2 이상의 감각을 동시에 자극하기 위한 모드(mode);를 포함하는 복수의 동작 모드(mode) 중에서 선택되는 것을 특징으로 한다.
Further, the sensory stimulation method according to an embodiment of the present invention may include: a mode in which the operation mode of the step (a) individually stimulates a pressure sensation, an emotion sensation or a warm sensation; And a mode for simultaneously stimulating a sensation of at least two of a pressure sensation, an emotion sensation, and a warm sensation.
본 발명은 하나의 감각 자극 장치를 통하여, 압감 자극, 온감 자극 및 진동감 자극을 제시할 수 있다. The present invention can provide a pushing stimulus, a warm stimulus, and a vibration stimulus through a single sensory stimulation device.
또한, 본 발명은 압감 자극, 온감 자극 및 진동감 자극에서 선택된 2 이상의 감각 자극들을 동시에 제시할 수도 있다. 구체적으로, 본 발명은 i) 압감 및 온감 자극을 동시에 제시하거나, ii) 온감 및 진동감 자극을 동시에 지시하거나, iii) 진동감 및 압감 자극을 동시에 제시하거나, iii) 압감, 온감 및 진동감 자극을 동시에 제시할 수 있다. In addition, the present invention may simultaneously present two or more sensory stimuli selected from a pressure stimulus, a warm sensation stimulus, and a vibrating sensation stimulus. Specifically, the present invention relates to a method and apparatus for i) simultaneous presentation of pressure and warm stimulation, ii) simultaneous indication of warmth and feeling stimulus, iii) simultaneous presentation of feeling and pressure stimulation, or iii) Can be presented simultaneously.
또한, 본 발명은 2 이상의 감각을 제시하고자 할 때 공간적인 신뢰성을 확보할 수 있다. 구체적으로 본 발명은 단일 장치를 이용하여 2 이상의 감각을 제시할 수 있으므로, 동일한 부위에 2 이상의 감각 자극을 제시하고자 하는 경우에 공간적 신뢰성(작용 부위의 일치 여부에 관한 신뢰성)을 확보할 수 있다. In addition, the present invention can secure spatial reliability when presenting two or more senses. Specifically, since the present invention can present two or more senses using a single device, it is possible to secure spatial reliability (reliability regarding the coincidence of the operation sites) when two or more sensory stimuli are to be presented to the same site.
또한, 본 발명은 2 이상의 감각을 제시하고자 할 때 시간적인 신뢰성을 확보할 수 있다. 구체적으로 본 발명은 단일 장치를 이용하여 2 이상의 감각을 제시할 수 있으므로, 2 이상의 자극을 동시에 제시하고자 하는 경우에 시간적인 신뢰성(2 이상의 자극이 동시에 가해지고 있는지 여부에 관한 신뢰성)을 확보할 수 있다. In addition, the present invention can secure temporal reliability when presenting two or more senses. More specifically, the present invention can present two or more senses using a single device. Therefore, when two or more stimuli are to be presented at the same time, it is possible to secure time reliability (reliability regarding whether two or more stimuli are simultaneously applied) have.
또한, 본 발명은 공기 매트를 이용하여 압감(Pressure)을 제시하므로, 압감의 지속성을 보장할 수 있고 투입되는 공기량을 조절하여 압감의 강도도 쉽게 조절할 수 있다. 종래에는 압감 자극을 제시하기 위해 공기 분사 방식(Air-puff) 또는 압력판(Diaphram)을 이용한 방식을 이용했기 때문에, 압감 자극의 강도를 제어하거나 지속적인 압감 자극을 제시하기가 어려웠는데, 본 발명은 공기 매트를 이용하여 압감 자극을 제시하므로 이러한 문제점들을 극복할 수 있다.In addition, since the present invention uses the air mat to show the pressure, it is possible to ensure the sustainability of the pressure feeling, and the intensity of the pressure feeling can be easily adjusted by adjusting the amount of air to be introduced. Conventionally, since the method using an air-puff or a diaphragm is used for presenting a push-pull stimulus, it is difficult to control the strength of the push-pull stimulus or present a continuous push-pull stimulus. These problems can be overcome by presenting a pushing stimulus using a mat.
또한, 본 발명은 코일을 이용하여 온감을 제시하므로, 온감 자극의 면적을 제어할 수 있고 온감 자극의 강도도 정밀하게 컨트롤할 수 있다. 종래의 백열 전구를 활용한 방법은 온감 자극의 면적을 제어하거나 온감 자극의 강도를 정밀하게 제어하기가 어려웠고, 종래의 펠티어 소자를 이용한 방법은 기성품을 이용하므로 온감 자극 면적의 자유도가 떨어진다는 문제점이 있었는데, 본 발명은 코일을 이용하여 온감 자극을 제시하므로 이러한 문제점을 극복할 수 있다. Further, since the present invention uses a coil to show warmth, it is possible to control the area of the warm-up stimulus and control the strength of the warm-up stimulus precisely. The conventional method using the incandescent bulb has difficulty in controlling the area of the warm stimulus or controlling the intensity of the warm stimulus precisely and the conventional method using the Peltier element has a problem in that the degree of freedom of the warm stimulus area is lowered However, the present invention can overcome this problem by providing a warm-feeling stimulus using a coil.
또한, 본 발명은 코일을 이용하여 진동감을 제시하므로, 진동 자극의 면적을 제어할 수 있고, 자극의 강도도 정밀하게 컨트롤할 수 있고, 자극의 주파수 범위가 넓다. 종래의 진동감 자극 장치들은 진동감 자극 제시를 위하여 진동 모터, 피에조 소자를 이용하였으나 자극 면적의 제어가 어려웠고, 자극의 강도가 약하였고, 자극 주파수에 따라 자극의 강도가 변하였다. 본 발명은 진동감 자극을 위해 코일을 이용하므로 이러한 문제점들을 극복할 수 있으며, 제작 또한 쉽다는 장점이 있다. Further, since the present invention uses a coil to present a sense of vibration, it is possible to control the area of the vibration stimulus, precisely control the intensity of the stimulus, and broaden the frequency range of the stimulus. Conventional vibration stimulation devices use vibration motors and piezo elements for vibration stimulus presentation. However, it is difficult to control the area of the stimulation, the intensity of the stimulus is weak, and the intensity of the stimulus changes according to the stimulation frequency. Since the present invention uses a coil for stimulus stimulation, it is possible to overcome these problems, and it is advantageous in that it is easy to manufacture.
또한, 본 발명은 온도센서, 압력 센서 및 3축 가속도 센서를 활용한 피드백제어를 통해, 제시되는 감각 자극의 강도를 원래 의도와 부합된 상태로 정교하게 제어할 수 있다. 구체적으로, 본 발명은 상기 센서들을 이용하여, 공기 매트 또는 코일이 실제로 제시하는 압력 자극, 열 자극 또는 진동 자극을 감지할 수 있으며, 감지된 자극들의 강도가 원래 의도된 강도와 다른 경우에는, 상기 공기 매트에 주입되는 공기 또는 상기 코일에 흐르는 전류는 다시 제어하여 원래 의도된 강도로 변경시킬 수 있다. Further, the present invention can precisely control the intensity of the sensory stimulus presented in accordance with the original intention through feedback control using a temperature sensor, a pressure sensor, and a three-axis acceleration sensor. Specifically, the present invention can use the sensors to sense a pressure stimulus, a thermal stimulus or a vibration stimulus actually presented by an air mat or a coil, and when the strength of the sensed stimulus is different from the originally intended intensity, The air injected into the air mat or the current flowing through the coil can be controlled again to change to the originally intended intensity.
또한, 본 발명은 손가락 또는 발가락 등에 감각 자극을 제시하기 위한 용도로도 활용될 수 있다. 구체적으로, 본 발명은 공기매트 또는 코일이 형성하는 몸체에 손가락 또는 발가락이 삽입되거나 말려질 수 있는 형태로 구성될 수 있으므로, 손가락 또는 발가락 전체에 감각을 제시하거나, 손가락 또는 발가락의 마디별로 감각을 제시하는 데에 활용될 수 있다. (참고로, 종래의 감각 자극 장치들은 공기 분사, 압력판, 백열전구 등을 활용하여 감각 자극을 제시하였기 때문에, 손가락과 발가락과 같은 인체 부위를 대상으로는 감각 자극을 제시하기가 어려웠으며, 마디별 자극을 구현하기는 더욱 어려웠다.)In addition, the present invention can also be utilized for the purpose of presenting a sensory stimulus to a finger, a toe, or the like. Specifically, the present invention can be configured in such a manner that a finger or a toe can be inserted or dried in a body formed by an air mat or a coil, so that it is possible to present a sensation to the entire finger or toe, It can be used for presenting. (For reference, conventional sensory stimulation devices have presented sensory stimulation by using air injection, pressure plate, incandescent lamp, etc., so it was difficult to present sensory stimulation to human body parts such as fingers and toes, It was even more difficult to implement stimulation.)
또한, 본 발명은 손가락의 마디별 감각 자극을 제시하기 위한 용도로도 활용될 수 있다. 이 경우 본 발명은 각 마디별로 서로 다른 종류의 감각 자극을 제시하거나, 같은 종류의 감각 자극이라도 서로 다른 강도의 자극을 제시할 수 있다. In addition, the present invention can also be utilized as an application for presenting sensory stimulation by each node of a finger. In this case, the present invention may present different types of sensory stimuli for each of the nodes or may provide stimuli of different intensities even for the same type of sensory stimuli.
또한, 본 발명은 자기 공명 적합성을 가질 수 있다. 구체적으로 본 발명은 자기 공명 영상 장치의 차폐실 내부에 배치되더라도 정상적으로 동작할 수 있고, 자기 공명 영상 장치의 동작에도 영향을 주지 않는다. 따라서, 자기 공명 영상 장치를 기반으로 하는 뇌기능 영상 기법(Functional MRI)을 이용하여 인간의 감각에 대해 신뢰성 있고 세밀한 연구를 수행할 수 있다. Further, the present invention may have magnetic resonance fitness. Specifically, the present invention can operate normally even if it is disposed inside a shielded room of a magnetic resonance imaging apparatus, and does not affect the operation of a magnetic resonance imaging apparatus. Therefore, reliable and detailed research on human senses can be performed using a functional MRI based on a magnetic resonance imaging apparatus.
또한, 본 발명은 코일의 진동에 필요한 자기장을 생성하기 위한 내부 장치를 별도로 구비할 필요가 없다. 구체적으로, 본 발명은 자기 공명 영상 장치의 정자기장(B0,Static magnetic field)을 이용하여 코일을 진동시킬 수 있으므로, 별도의 자기장 생성부를 구비할 필요가 없다.
Further, it is not necessary for the present invention to separately provide an internal device for generating a magnetic field required for vibration of the coil. Specifically, since the coil can be vibrated using a static magnetic field (B 0 ) of a magnetic resonance imaging apparatus, it is not necessary to provide a separate magnetic field generator.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 장치의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명에 포함되는 자극 제어부와 코일 구동부의 구체적인 예시를 나타내는 예시도이다.
도 3은 본 발명에서 활용될 수 있는 필터 트랩(Filter trap)의 구체적인 예시를 나타내는 예시도이다.
도 4는 본 발명에 활용될 수 있는 필터 트랩의 성능을 보여주기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 장치를 동작시켰을 때 획득한 자기 공명 영상의 예시를 나타내는 예시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 감각 자극 장치의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 7은 본 발명에 포함되는 공기 매트가 압감 자극을 구현하는 것을 나타내는 개념도이다.
도 8은 본 발명에 포함될 수 있는 코일의 예시를 나타내는 예시도이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명에 포함될 수 있는 공기 매트 및 코일이 일체로 형성되는 실시예들을 나타내는 예시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 시스템의 구성을 나타내는 구성도이다. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a sensory stimulation apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing an example of a specific example of the stimulation controller and the coil driver included in the present invention.
3 is an exemplary view showing a specific example of a filter trap that can be utilized in the present invention.
4 is a graph showing the performance of a filter trap that can be utilized in the present invention.
5 is an exemplary view showing an example of a magnetic resonance image acquired when the sensory stimulation apparatus according to an embodiment of the present invention is operated.
6 is a configuration diagram showing a configuration of a sensory stimulation apparatus according to another embodiment of the present invention.
Fig. 7 is a conceptual diagram showing that the air mat included in the present invention implements a push-pull stimulus.
8 is an exemplary view showing an example of a coil that can be included in the present invention.
FIGS. 9 to 11 are views illustrating embodiments in which an air mat and a coil, which may be included in the present invention, are integrally formed.
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a sensory stimulation system according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 감각 자극 장치, 감각 자극 시스템 및 감각 자극 방법을 상세하게 설명한다. 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.Hereinafter, a sensory stimulation apparatus, a sensory stimulation system, and a sensory stimulation method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments are provided so that those skilled in the art can easily understand the technical spirit of the present invention, and thus the present invention is not limited thereto. In addition, the matters described in the attached drawings may be different from those actually implemented by the schematic drawings to easily describe the embodiments of the present invention.
한편, 이하에서 표현되는 각 기능부는 본 발명을 구현하기 위한 예일 뿐이다. 따라서, 본 발명의 다른 구현에서는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 기능부가 사용될 수 있다. 또한, 각 기능부는 순전히 하드웨어 또는 소프트웨어의 구성만으로 구현될 수도 있지만, 동일 기능을 수행하는 다양한 하드웨어 및 소프트웨어 구성들의 조합으로 구현될 수도 있다. In the meantime, each functional unit expressed below is only an example for implementing the present invention. Therefore, other functional units may be used in other embodiments of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention. In addition, each functional unit may be implemented solely in hardware or software configuration, but may be implemented in combination of various hardware and software configurations performing the same function.
또한, 어떤 구성요소들을 '포함'한다는 표현은, '개방형의 표현'으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭하는 표현이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
Also, the expression " comprising " is intended to be merely an expression of the presence of that element as an " open representation ", and should not be understood as excluding any additional elements.
이하, 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명에 따른 감각 자극 장치를 상세하게 살펴본다.
Hereinafter, the sensory stimulation apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 9. FIG.
본 발명에 따른 감각 자극 장치(100)는, 자기 공명 영상 장치와 연동할 수 있는 형태로 구성될 수 있다. 구체적으로, 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 장치는, 일부의 구성들이 상기 자기 공명 영상 장치의 차폐실(20) 내부에 배치되어서 자기 공명 영상 장치와 연동할 수 있는 형태로 구성될 수 있다. The
또한, 본 발명에 따른 감각 자극 장치(100)는, 자기 공명 영상 장치의 차폐실(20) 내부에 배치되더라도 정상적으로 동작할 수 있으며, 자기 공명 영상 장치의 동작도 방해하지 않는다. Further, the
또한, 본 발명에 따른 감각 자극 장치(100)는, 자기 공명 영상 장치와 함께 통합적으로 제어될 수도 있다. 구체적으로, 본 발명은 상기 감각 자극 장치(100)의 제어부와 상기 자기 공명 영상 장치의 제어 시스템을 통합하여 통합 제어 시스템을 구성할 수도 있으며, 이러한 통합 제어 시스템을 통해 상기 감각 자극 장치(100)와 상기 자기 공명 영상 장치가 함께 제어되도록 할 수 있다.
In addition, the
한편, 상기 자기 공명 영상 장치는, 자기 공명 영상을 얻기 위한 자기장을 발생시키는 마그넷 시스템(10)을 포함할 수 있고, 마그넷 시스템(10)에서 발생되는 강한 자기장으로부터 주변의 전자기기들을 보호하기 위한 차폐실(20)을 포함할 수 있다. 또한, 도면들에는 자세히 도시되지 않았지만, 상기 마그넷(10) 시스템의 구동을 제어하고, 영상 관련 데이터를 처리하며, 바람직하게는 상기 차폐실(20)의 외부에 형성되는 제어 시스템을 더 포함할 수도 있다.
The magnetic resonance imaging apparatus may include a
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 장치(100)는, 공기의 유입에 의해 부피가 팽창될 수 있는 공기 매트(110), 공급되는 전류의 크기와 형태에 따라 열을 발생시키거나 또는 진동할 수 있는 코일(120), 상기 공기 매트에 공급되는 공기를 조절하는 공기 매트 구동부(112), 상기 코일에 공급되는 전류를 조절하는 코일 구동부(122), 상기 공기 매트 구동부 및 상기 코일 구동부의 동작을 제어하는 자극 제어부(130), 사용자로부터 파라미터 등의 정보를 입력받기 위한 입력부(140) 및 장치의 동작 상태 또는 동작 결과를 표시하기 위한 표시부(150)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the
여기서 상기 공기 매트(110), 상기 코일(120), 상기 공기 매트 구동부(112), 상기 코일 구동부(122)는 자기 공명 영상 장치의 차폐실(20) 내부에 배치되는 것이 바람직하며, 상기 자극 제어부(130), 상기 입력부(140), 상기 표시부(150)는 상기 차폐실(20) 외부에 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 공기 매트 구동부(112)와 상기 코일 구동부(122)는 상기 자극 제어부(130)와 신호를 송수신할 수 있는 형태로 구성되는 것이 바람직하다.
The
상기 공기 매트(110)는, 공기의 유입에 의해 부피가 팽창될 수 있으며, 이러한 부피 팽창을 통해 목표 부위에 압감 자극을 제시할 수 있는 구성이다. 이러한 상기 공기 매트(110)는 비닐, 천 고무 등의 다양한 재질로 형성될 수 있으며, 공기가 유입되어 부피가 팽창될 수 있는 공기 셀(air cell)을 하나 이상 포함하는 형태로 구성될 수 있다. 또한, 상기 공기 매트(110)는 바람직하게는 공기 셀(air cell)을 포함하는 커프(cuff)로 형성될 수 있는데, 여기서 상기 커프(cuff)란, 일반적으로 의료 분야에서 튜브와 기관과의 사이를 긴밀하게 하기 위하여 사용되는 것으로서, 기관 내 튜브 끝에 엷은 고무 주머니가 달려 있어 공기를 부풀게 할 수 있도록 되어 있는 구성을 의미한다. The
또한, 상기 공기 매트(110)는 상기 공기 매트 구동부(112)와 튜브를 통해 연결될 수 있으며, 상기 튜브를 통해 공급되는 공기의 변화에 따라 부피의 팽창 정도가 변화될 수 있다. 따라서, 이렇게 부피 팽창으로 대표되는 공기 매트(110) 내부 의 기압 변화를 이용하여 목표 부위에 압감 자극을 제시할 수 있다. In addition, the
한편, 상기 공기 매트(110)는 자기 공명 영상 장치의 차폐실 내부에 배치되는 것이 바람직하다. 이 경우 상기 공기 매트(110)는, 단순히 공기의 유출입을 통해 압감을 구현할 뿐이므로, 자기 공명 영상 장치의 동작에 영향을 받지 않으며 자기 공명 영상 장치의 동작에도 영향을 주지 않는다.
Meanwhile, the
상기 공기 매트 구동부(112)는, 상기 공기 매트(110)에 공급되는 공기를 조절하는 구성이다. 이러한 상기 공기 매트 구동부(112)는, 공기를 공급하기 위한 롤링 펌프(Rolling Pump) 또는 공기 압축기(Compressor)를 포함할 수 있는데, 상기 롤링 펌프 또는 공기 압축기와 공기 튜브를 이용하여 상기 공기 매트(110)에 공기를 공급할 수 있다. 또한, 상기 공기 매트 구동부(112)는, 공기를 배출시키기 위한 배출구도 포함할 수 있는데, 솔레노이드 스위치 등의 스위치를 이용하여 상기 배출구를 간단히 개폐시킬 수 있으며, 이러한 상기 배출구의 개폐 동작을 통해 공기를 배출시켜 제시된 압감 자극을 제거할 수 있다.The air
또한, 이러한 상기 공기 매트 구동부(112)의 동작은 상기 자극 제어부(130)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기 공기 매트 구동부(112)는, 상기 자극 제어부(130)의 제어신호에 따라 상기 롤링 펌프의 펌핑 시간 또는 강도를 조절하여 제시되는 압감 자극을 조절(압감의 강도, 작용시간 등)할 수 있으며, 상기 자극 제어부(130)의 제어 신호에 따라 상기 배출구를 개폐시켜 제시된 압감 자극을 제거할 수도 있다. The operation of the air
한편, 상기 공기 매트 구동부(112) 역시 자기 공명 영상 장치의 차폐실 내부에 배치되는 것이 바람직하며, 단순히 공기 매트의 공기량을 조절할 뿐이므로 자기 공명 영상 장치와 상호 작용을 일으킬 가능성이 낮다. 다만, 상기 공기 매트 구동부(112)가 상기 자극 제어부(130)로부터 제어신호를 받는 동작에서는, 상기 자기 공명 영상 장치와의 상호 작용이 일어날 가능성이 있다. 따라서, 이러한 가능성을 최소화시키기 위하여 상기 공기 매트 구동부(112)와 상기 자극 제어부(130)의 연결을 광섬유 케이블을 통해 구현하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 제어 신호가 광신호의 형태로 전송되도록 하여, 상기 자기 공명 영상 장치와의 전자기적 상호 작용을 최소화시키는 것이 바람직하다.
Meanwhile, the air
상기 코일(120)은, 공급되는 전류의 크기와 형태에 따라 열을 발생시키거나 진동을 할 수 있는 구성이다. 구체적으로, 상기 코일(120)은 DC 성분이 포함된 전류가 공급되는 경우에 열을 발생시키고, 자기 공명 영상 장치의 정자기장(B0, static magnetic field)이 가해진 상태에서 AC 전류가 공급되는 경우에 진동을 발생시킬 수 있는 구성이다. The
먼저, 상기 코일(120)은, 공급되는 전류에 DC 성분이 포함되어 있는 경우에, 코일(120)을 구성하는 저항 성분(R)에 의하여 열을 발생시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 코일(120)에 공급되는 전류의 DC 성분을 I라고 할 때, P = VI = I2R으로 계산되는 전력(P)에 비례하는 열을 발생시킬 수 있다. 따라서, 이렇게 발생 되는 열을 활용하여 온감 자극을 제시할 수 있다. First, the
또한, 상기 코일(120)은, 상기 코일(120)에 정자기장(B0, static magnetic field)이 가해지고 있는 상태에서 AC 전류가 공급되는 경우에 진동을 발생시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 코일(120)에 B0라는 정자기장이 가해진 상태에서 전류 i가 공급되는 경우에, 상기 코일(120)을 구성하는 도선들에 iL × B0(L은 도선의 길이)와 같은 로렌츠 힘(force)이 생성될 수 있는데, 이 경우 상기 전류 i가 AC 전류의 형태로 공급되면 발생하는 로렌츠 힘이 시간이 따라 변동되어서 상기 코일(120)이 진동을 할 수 있게 된다. 따라서, 이렇게 발생 되는 진동을 활용하여 진동감 자극을 제시할 수 있다. In addition, the
한편, 도선의 길이 L 을 제어하여 코일의 진동을 제어할 수도 있으나, 상대적으로 제어가 용이한 전류 i를 기초로 코일의 진동을 제어(예컨대, 진동의 주파수, 진동의 크기 등의 제어)하는 것이 바람직하다.
On the other hand, the vibration of the coil can be controlled by controlling the length L of the conductor, but it is also possible to control the vibration of the coil (for example, control the frequency of the vibration, the magnitude of the vibration, etc.) based on the relatively easy current i desirable.
상기 코일 구동부(122)는, 상기 코일(120)에 공급되는 전류를 조절하는 구성이다. 이러한 상기 코일 구동부(122)는 전류원 소스 회로(current source circuit) 등의 전원장치를 포함할 수 있으며, 진동감 자극 발생을 위한 AC 전류 또는 온감 자극 발생을 위한 DC 전류를 상기 코일(120)에 공급할 수 있다. The
또한, 이러한 상기 코일 구동부(122)의 동작은 상기 자극 제어부(130)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기 코일 구동부(122)는, 상기 자극 제어부(130)의 제어신호에 따라 생성하는 전류의 AC 성분 및 DC 성분을 조절할 수 있으며, AC 성분의 진폭, 주파수, DC 성분의 크기, 전류 공급 시간 등도 조절할 수 있다. Also, the operation of the
한편, 상기 코일 구동부(122)가 상기 자극 제어부(130)로부터 제어신호를 받는 동작에서, 상기 자기 공명 영상 장치와의 상호 작용이 일어날 가능성이 있다. 따라서, 이러한 가능성을 최소화시키기 위하여 상기 코일 구동부(122)와 상기 자극 제어부(130)의 연결을 광섬유 케이블을 통해 구현하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 제어 신호가 광신호의 형태로 전송되도록 하여, 상기 자기 공명 영상 장치와의 전자기적 상호 작용을 최소화시키는 것이 바람직하다. On the other hand, in the operation in which the
또한, 상기 코일 구동부(122)는 자기 공명 영상 장치와의 상호작용을 방지하기 위한 필터 트랩(Filter trap)을 포함할 수 있다. 여기서 필터 트랩이란, 자기 공명 영상 촬영 시에 무선 주파수(RF)와 경사(Gradient) 펄스 신호에 의해 유도(Induced)되는 전류가 상기 코일 구동부(122)에 영향을 주는 것을 차단하거나, 상기 코일 구동부(122)의 동작 과정에서 발생 되는 전류가 자기 공명 영상 장치의 동작에 영향을 주는 것을 차단하기 위한 구성을 의미한다. 이러한 상기 필터 트랩(Filter trap)은 다양한 형태로 구현될 수 있으나, 바람직하게는 인덕터(Inductor)와 캐패시터(Capacitor)를 포함하는 LC 공진회로를 이용하여 구현될 수 있다. 또한, 상기 필터 트랩을 구현하는 전체 회로는 비자성 재질의 박스에 수납되어서 자기장을 차폐하는 형태로 구현되는 것이 바람직하다. In addition, the
도 3를 참조하면, 이러한 필터 트랩(Filer trap)의 대표적인 실시예를 확인할 수 있다. 구체적으로, LC 공진회로를 이용하여 구현되는 상기 필터 트랩의 대표적인 실시예를 확인할 수 있다.
Referring to FIG. 3, a representative embodiment of such a filter trap can be identified. Specifically, a representative embodiment of the filter trap implemented using an LC resonance circuit can be confirmed.
상기 입력부(140)는, 사용자로부터 상기 감각 자극 장치(100)의 동작에 필요한 정보를 입력받기 위한 구성을 의미한다. 이러한 상기 입력부(140)는, 동시에 제시하고자 하는 감각 자극의 개수 정보, 제시하고자 하는 감각 자극의 종류 정보, 각 자극 별 파라미터 정보 등을 입력받을 수 있는데, 입력된 정보들을 상기 자극 제어부(130)에 전달하여 상기 공기 매트 구동부(112), 상기 코일 구동부(122)의 동작을 제어하는 기초 정보로서 활용될 수 있게 한다. The
또한, 상기 입력부(140)는 키보드, 키패드, 마우스, 터치 스크린 등과 같은 다양한 종류의 입력 장치로서 형성될 수 있다. 이러한 상기 입력부(140)는 숫자 또는 문자 정보를 입력받고 각종 기능들을 설정하기 위한 다수의 입력키들을 포함할 수 있으며, 상기 감각 자극 장치(100)의 동작에 필요한 다양한 기능키들도 포함할 수 있다. In addition, the
한편, 상기 입력부(140)는, 상기 자극 제어부(130)와 함께 자기 공명 영상 장치의 차폐실(20) 외부에 배치되는 것이 바람직하다.
The
상기 표시부(150)는, 상기 감각 자극 장치(100)의 동작 상태 및 동작 결과를 표시하거나 소정의 정보를 사용자에게 제공하기 위한 구성이다. 이러한 상기 표시부(150)는 각종 메뉴를 비롯하여 사용자가 입력한 정보 및 사용자에게 제공하는 정보를 표시할 수 있으며, 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitted Diode) 등을 포함하는 다양한 출력장치들의 형태로 형성될 수 있다. The
한편, 상기 표시부(150) 역시 상기 자극 제어부(130)와 함께 자기 공명 영상 장치의 차폐실(20) 외부에 배치되는 것이 바람직하다.
The
상기 자극 제어부(130)는, 상기 공기 매트 구동부(112), 상기 코일 구동부(122), 상기 입력부(140), 상기 표시부(150)를 포함하는 상기 감각 자극 장치(100)의 다양한 구성들을 제어하기 위한 구성이다. The
이러한 상기 자극 제어부(130)는, 적어도 하나의 연산 수단과 저장 수단을 포함할 수 있는데, 여기서 상기 연산 수단은 범용적인 중앙연산장치(CPU)일 수 있으나, 특정 목적에 적합하게 구현된 프로그래머블 디바이스 소자(CPLD, FPGA)나 주문형 반도체 연산장치(ASIC) 또는 마이크로 컨트롤러 칩일 수 있다. 또한, 상기 저장 수단은 휘발성 메모리 소자이거나 비휘발성 메모리 또는 비휘발성 전자기적 저장 소자이거나 연산 수단 내부의 메모리일 수 있다.
The
또한, 상기 자극 제어부(130)는, 바람직하게는 자기 공명 영상 장치의 차폐실(20) 외부에 배치될 수 있다. The
또한, 상기 자극 제어부(130)는, 위에서도 살펴보았듯이, 자기 공명 영상 장치와의 상호 작용을 최소화하기 위하여, 광섬유 케이블을 통해 상기 공기 매트 구동부(112) 및 상기 코일 구동부(122)와 연결되는 것이 바람직하다. 상기 광섬유 케이블을 통해 제어 신호를 광신호의 형태로 전송하여 자기 공명 영상 장치와의 전자기적인 상호 작용을 최소화시킬 수 있기 때문이다.
The magnetic
한편, 상기 자극 제어부(130)는, 압감, 진동감 또는 온감을 개별적으로 자극하기 위한 모드(mode) 및 압감, 진동감 및 온감 중에서 2 이상의 감각 자극을 동시에 자극하기 위한 모드(mode)를 포함하는 복수의 동작 모드 중에서 선택적으로 동작할 수 있다. 구체적으로, 상기 자극 제어부(130)는, 1) 압감 자극만을 제시하는 모드, 2) 진동감 자극만을 제시하는 모드, 3) 온감 자극만을 제시하는 모드, 4) 압감 및 진동감 자극을 동시에 제시하는 모드, 5) 진동감 및 온감을 동시에 제시하는 모드, 6) 압감 및 온감 자극을 동시에 지시하는 모드, 7) 압감, 진동감 및 온감을 동시에 제시하는 모드를 포함하는 복수의 동작 모드 중에서 선택적으로 동작할 수 있다. Meanwhile, the
먼저, 상기 자극 제어부(130)는, 압감만을 자극하는 모드로 동작하는 경우, 상기 공기 매트 구동부(112)를 제어하여 상기 공기 매트(110)에 공기가 유입되도록 하고, 상기 코일 구동부(122)를 제어하여 상기 코일(120)에 전류가 흐르지 않도록 제어한다. 따라서, 이러한 제어 동작을 통해 상기 공기 매트(110)에 의한 압감 자극만이 제시될 수 있다. First, the
또한, 상기 자극 제어부(130)는, 진동감만을 자극하는 모드로 동작하는 경우, 상기 공기 매트 구동부(112)를 제어하여 상기 공기 매트(110)에는 공기가 유입되지 않도록 하고, 상기 코일 구동부(122)를 제어하여 상기 코일(120)에는 DC 성분이 제거된 AC 전류가 흐르도록 하며, 자기 공명 영상 장치의 정자기장(B0,static magnetic field)이 가해지도록 한다. 따라서, 이러한 제어 동작을 통해 상기 코일(120)의 진동에 의한 진동감 자극만이 제시될 수 있다. The
또한, 상기 자극 제어부(130)는, 온감만을 자극하는 모드로 동작하는 경우, 상기 공기 매트 구동부(112)를 제어하여 상기 공기 매트(110)에는 공기가 유입되지 않도록 하고, 상기 코일 구동부(122)를 제어하여 상기 코일(120)에는 AC 성분이 제거된 DC 전류가 흐르도록 한다. 따라서, 이러한 제어 동작을 통해 상기 코일(120)의 발열에 의한 온감 자극만이 제시될 수 있다. The air
또한, 상기 자극 제어부(130)는, 압감 및 온감을 동시에 자극하는 모드로 동작하는 경우, 상기 공기 매트 구동부(112)를 제어하여 상기 공기 매트(110)에는 공기가 유입되도록 하고, 상기 코일 구동부(122)를 제어하여 상기 코일(120)에는 AC 성분이 제거된 DC 전류가 흐르도록 한다. 따라서, 이러한 제어 동작을 통해 상기 공기 매트(110)에 의한 압감 자극과 상기 코일(120)에 의한 온감 자극이 동시에 제시될 수 있다. The air
또한, 상기 자극 제어부(130)는, 온감 및 진동감을 동시에 자극하는 모드로 동작하는 경우, 상기 공기 매트 구동부(112)를 제어하여 상기 공기 매트(110)에는 공기가 유입되지 않도록 하고, 상기 코일 구동부(122)를 제어하여 상기 코일(120)에는 DC 성분이 포함된 AC 전류가 흐르도록 하며, 자기 공명 영상 장치의 정자기장(B0,static magnetic field)이 가해지도록 한다. 따라서, 이러한 제어 동작을 통해 상기 코일(120)에 의한 진동감 자극 및 온감 자극이 동시에 제시될 수 있다. The air
또한, 상기 자극 제어부(130)는, 진동감 및 압감을 동시에 자극하는 모드로 동작하는 경우, 상기 공기 매트 구동부(112)를 제어하여 상기 공기 매트(110)에는 공기가 유입되도록 하고, 상기 코일 구동부(122)를 제어하여 상기 코일(120)에는 DC 성분이 제거된 AC 전류가 흐르도록 하며, 자기 공명 영상 장치의 정자기장(B0,static magnetic field)이 가해지도록 한다. 따라서, 이러한 제어 동작을 통해 상기 공기 매트(110)에 의한 압감 자극 및 상기 코일(120)에 의한 진동감 자극이 동시에 제시될 수 있다. The
또한, 상기 자극 제어부(130)는, 압감, 진동감 및 온감을 동시에 자극하는 모드로 동작하는 경우, 상기 공기 매트 구동부(112)를 제어하여 상기 공기 매트(110)에 공기가 유입되도록 하고, 상기 코일 구동부(122)를 제어하여 상기 코일(120)에는 DC 성분이 포함된 AC 전류가 흐르도록 하며, 자기 공명 영상 장치의 정자기장(B0,static magnetic field)이 가해지도록 한다. 따라서, 이러한 제어 동작을 통해 상기 공기 매트(110)에 의한 압감 자극, 상기 코일(120)에 의한 진동감 자극 및 온감 자극이 동시에 제시될 수 있다.
The
한편, 도 2를 참조하면, 상기 자극 제어부(130)와 상기 코일 구동부(122)가 광 섬유 케이블을 통해 연결된 실시예를 살펴볼 수 있다. 구체적으로, 상기 차폐실 외부(20)에 배치되는 상기 자극 제어부(130)와 상기 차폐실(20) 내부에 배치되는 상기 코일 구동부(122)가 광 섬유 케이블을 통해 연결되고, 광신호의 형태로 제어 신호를 송수신하는 실시예를 살펴볼 수 있다. 2, an embodiment in which the magnetic
이 경우 상기 자극 제어부(130)는, 전기 신호를 광신호를 변환하기 위한 소자를 포함할 수 있는데, 예를 들어 전기적 자극 신호의 크기에 따라서 빛의 밝기가 제어되는 발광 다이오드(LED) 등의 소자를 포함할 수 있다. 또한, 상기 코일 구동부는, 광신호를 전기 신호로 변환하기 위한 소자를 포함할 수 있는데, 예를 들어 포토 다이오드 등의 광전 소자를 포함할 수 있다. In this case, the
이러한 실시예에서는, 상기 자극 제어부(130)와 상기 코일 구동부(122) 사이의 신호 전달이 광신호를 매개로 수행되므로, 자기 공명 장치와의 전자기적 상호 작용을 최소화시킬 수 있다.
In this embodiment, since the signal transmission between the
한편, 도 3을 참조하면, 상기 감각 자극 장치와 자기 공명 영상 장치 사이의 전자기적 상호 작용을 최소화시키기 위한 필터 트랩(Fiter trap)의 구체적인 실시예를 살펴볼 수 있다. Referring to FIG. 3, a specific embodiment of a filter trap for minimizing electromagnetic interaction between the sensory stimulation apparatus and the MRI apparatus can be considered.
도 3의 실시예는, 상기 필터 트랩이 LC 공진 회로를 이용하는 형태로 구현된 실시예이다. 이러한 상기 필터 트랩은 본 발명에 적용되어서 1) 자기 공명 영상 촬영 시에 무선 주파수(RF)와 경사(Gradient) 펄스 신호에 의해 유도(Induced)되는 전류가 상기 코일 구동부(122)에 영향을 주는 것을 차단하거나, 2) 상기 코일 구동부(122)의 동작 과정에서 발생 되는 신호가 자기 공명 영상 장치의 동작에 영향을 주는 것을 차단할 수 있다.
The embodiment of Fig. 3 is an embodiment in which the filter trap is implemented using an LC resonant circuit. Such a filter trap is applied to the present invention and can be used for: 1) a current induced by radio frequency (RF) and gradation pulse signals during magnetic resonance imaging affects the
도 4를 참조하면 상기 필터 트랩의 성능을 확인해 볼 수 있다. 구체적으로 상기 필터 트랩이 코일 구동부(122)의 동작을 보호하는 성능을 확인해 볼 수 있다. 참고로, 상기 필터 트랩의 성능은 RF network analyzer 8712ET(Agilent Technologies)를 이용하여 측정하였다. Referring to FIG. 4, the performance of the filter trap can be checked. Specifically, the performance of the filter trap protecting the operation of the
도 4를 살펴보면, 0.3 MHz 내지 200 MHz의 대역에서 상기 필터 트랩(도 3의 실시예)의 입력에서 출력으로 전송되는 신호의 감쇄가 -60 dB 이하를 만족하는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 감각 자극 장치는, 이러한 필터 트랩의 동작을 바탕으로 3.0-Tesla 급 이하의 모든 자기 공명 영상 장치에서 보정 없이 사용될 수 있다.
Referring to FIG. 4, it can be seen that the attenuation of the signal transmitted from the input to the output of the filter trap (the embodiment of FIG. 3) in the range of 0.3 MHz to 200 MHz satisfies -60 dB or less. Therefore, the sensory stimulation apparatus according to the present invention can be used without correction in all magnetic resonance imaging apparatuses of the 3.0-Tesla class or less based on the operation of the filter traps.
또한, 도 5를 참조하면, 상기 필터 트랩의 또 다른 성능을 확인해볼 수 있다. 구체적으로, 상기 필터 트랩이 자기 공명 영상 장치의 동작을 보호하는 성능을 확인해볼 수 있다. Further, referring to FIG. 5, another performance of the filter trap can be confirmed. Specifically, the performance of the filter trap protecting the operation of the MRI apparatus can be confirmed.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 장치를 동작시켰을 때 원통형 모의 실험체(Phantom)로부터 획득한 자기 공명 영상들을 보여주는 사진이다. 여기서 모의 실험체는 자기 공명 영상 장치의 영상 품질을 평가할 때 사용되는 도구이다. FIG. 5 is a photograph showing magnetic resonance images obtained from a cylindrical simulator (Phantom) when the sensory stimulating apparatus according to an embodiment of the present invention is operated. Here, the simulator is a tool used for evaluating the image quality of a MRI apparatus.
Slice B는 모의 실험체의 중앙 위치, Slices A와 C는 Slice B로부터 종축의 위와 아래로 각각 26 mm 이격된 곳이다. 도 5에서 제시된 바와 같이, 감각 자극 장치를 배치하고 동작시켜도 영상의 노이즈가 관찰되지 않았다. 즉, 상기 감각 자극 장치가 동작하는 경우에도 영상의 왜곡이 나타나지 않는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 상기 감각 자극 장치는 자기 공명 영상 장치와 연동하여 동작하더라도 자기 공명 영상에 영향을 끼치지 않는 것을 확인할 수 있었다.
Slice B is the center position of the simulator, Slices A and C are spaced 26 mm above and below the vertical axis from Slice B, respectively. As shown in FIG. 5, no noise of the image was observed even when the sensory stimulating apparatus was arranged and operated. That is, even when the sensory stimulation apparatus operates, it can be confirmed that image distortion does not occur. Therefore, it was confirmed that the sensory stimulation apparatus does not affect the magnetic resonance imaging even if it operates in conjunction with the magnetic resonance imaging apparatus.
한편, 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 다른 감각 자극 장치(100)는, 상기 공기 매트(110)가 가하는 압력을 측정하기 위한 압력 센서(160), 상기 코일(120)이 발생시키는 열을 측정하기 위한 온도 센서(170) 및 상기 코일(120)의 진동을 측정하기 위한 3축 가속도 센서(180)를 더 포함할 수 있다. 6, another
여기서, 상기 압력 센서(160)는, 상기 공기 매트(110)가 제시하는 압력을 측정하기 위한 구성이다. 이러한 상기 압력 센서(160)는 상기 공기 매트(110)의 표면에 가해지는 직접적인 압력을 측정하는 방식으로 구현되거나, 상기 공기 매트(110) 내부의 기압을 측정하여 대상물에 가해지는 압력을 정량적으로 산출하는 방식으로 구현될 수 있다. Here, the
또한, 상기 온도 센서(170)는, 상기 코일(120)이 발생시키는 열을 측정하기 위한 센서 장치이다. 이러한 상기 온도 센서(170)는 상기 코일(120)의 발열량을 측정하기 위한 다양한 센서 장치로 구현될 수 있다. The
또한, 상기 3축 가속도 센서(180)는, 진동 자극에 의해 유발되는 코일(120)의 가속도를 감지하여, 진동 자극을 정량적으로 분석한다. 이러한 상기 3축 가속도 센서(180)가 생성하는 정보들은 진동 자극의 크기, 진동 자극의 주파수, 진동 자극의 시간 등을 감지하는 데에 활용될 수 있다. The three-
본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 감각 자극 장치(100)는, 이러한 상기 압력 센서(160), 상기 온도 센서(170) 및 상기 3축 가속도 센서(180)가 생성하는 정보들을 활용하여 상기 감각 자극 장치(100)의 동작을 피드백 제어할 수 있으며, 이를 통해 상기 감각 자극 장치(100)가 제시하는 자극의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 자극 제어부(130)는, 상기 센서 장치들이 생성하는 정보를 활용하여 실제 제시되고 있는 압력의 크기, 온도의 크기, 진동의 주파수, 진동의 크기 등을 감지할 수 있는데, 감지된 자극들의 정보가 상기 입력부(140)를 통해 입력된 파라미터들과 부합하는지를 분석하여, 분석 결과가 파라미터들과 부합하지 않는 경우에는 상기 공기 매트 구동부(112) 또는 상기 코일 구동부(122)의 동작을 조정(Regulation)하도록 할 수 있다. 따라서, 이러한 센서 장치들을 통하여 원래 목적했던 감각 자극들이 실제로 제시되고 있는지를 실시간으로 감시할 수 있으며, 감시 결과에 따라 상기 공기 매트 구동부(112) 또는 상기 코일 구동부(122)를 다시 제어하여, 원래 목적했던 감각 자극들이 제시될 수 있게 한다. The
한편, 이상에서 살핀 센서 장치들(160, 170, 180) 역시 상기 차폐실(20) 내부에 설치되는 것이 바람직하며, 상기 자극 제어부(130)와 광 섬유 케이블을 통해 연결되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 센서 장치들에도 자기 공명 영상 장치와의 전자기적 상호작용을 감소시키기 위한 필터 트랩 등의 구성이 설치될 수 있다.
It is preferable that the
한편, 본 발명에 포함될 수 있는 상기 공기 매트(110)는 손가락 또는 발가락 등의 자극 대상을 감쌀 수 있는 형태로 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 공기 매트(110)는, 손가락 또는 발가락이 삽입될 수 있는 공간이 형성되어 있는 원통, 가락지 등의 형태로 형성되거나, 손가락 또는 발가락을 감쌀 수 있는 말려지는 형태로 형성될 수 있다. 따라서, 감각 자극 시에, 도 7과 같이 손가락 또는 발가락 등의 자극 대상을 감쌀 수 있으며, 자극 대상을 감싸고 있는 상태에서 압감 자극을 제시할 수 있다. Meanwhile, the
또한, 본 발명에 포함될 수 있는 상기 코일(120) 역시 손가락 또는 발가락 등의 자극 대상을 감쌀 수 있는 형태로 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 코일(120)은 손가락 또는 발가락이 내부에 삽입될 수 있는 솔레노이드 코일(120)의 형태로 형성되거나, 손가락 또는 발가락을 감싸는 형태로 말려질 수 있는 평면코일(120)의 형태로 형성될 수 있다. 따라서, 감각 자극 시에, 도 8과 같이 손가락 또는 발가락 등의 자극 대상을 감쌀 수 있으며, 자극 대상을 감싸고 있는 상태에서 온감 또는 진동감 자극을 제시할 수 있다. In addition, the
또한, 상기 공기 매트(110)와 상기 코일(120)은 일체로 형성되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 코일(120)이 상기 공기 매트(110) 내부에 삽입 고정된 형태로 형성되거나, 상기 코일(120)이 상기 공기 매트(110)의 내부 표면에 결합된 형태로 형성될 수 있다. 도 9를 참조하면, 솔레노이드 형태의 코일(120)과 가락지 또는 원통과 유사한 형태의 공기 매트(110)가 일체로 형성된 실시예를 확인할 수 있다. 또한, 도 10을 참조하면, 하나 이상의 평면 코일 형태의 코일(120)과 말려지는 커프(cuff) 형태(참고로, 말려진 상태에서 벨크로 등의 고정 부재에 의해 고정될 수 있다)의 공기 매트(110)가 일체로 형성된 실시예를 확인할 수 있다. 따라서, 이렇게 일체로 형성된 공기 매트(110)와 코일(120)을 이용하여 압감, 진동감 및 온감 자극을 제시할 수 있기 때문에, 2 이상의 감각 자극을 제시하는 경우에 공간적인 신뢰성과 시간적인 신뢰성을 보장할 수 있다.
In addition, the
한편, 상기 공기 매트(110)와 상기 코일(120)은 일체로 형성되되, 손가락의 '마디'를 감쌀 수 있는 형태로도 형성될 수 있다. 또한, 상기 공기 매트(110)와 상기 코일(120)이 일체로 결합 된 몸체는, 복수의 손가락 마디에 감각 자극을 제시할 수도 있도록 복수 개로 형성될 수 있다. 도 9를 참조하면, 상기 공기 매트(110)와 상기 코일(120)이 일체로 형성되어 하나의 손가락 마디 자극부를 형성하고, 상기 손가락 마디 자극부가 복수 개(A, B, C)로 형성된 것을 확인할 수 있다. 따라서, 이러한 실시예를 통해 상기 감각 자극 장치(100)는 각 손가락의 마디에 감각 자극을 제시하는 용도로도 활용될 수 있다. Meanwhile, the
이 경우 상기 복수의 손가락 마디 자극부에는 서로 다른 감각 자극이 제시되거나, 같은 감각 자극이라도 서로 다른 강도의 자극이 제시될 수 있다. 예를 들어, 도 5와 같이, A 손가락 마디 자극부에는 압감 및 진동감 자극만이 동시에 제시되도록 하고, B 손가락 마디 자극부에는 압감, 진동감 및 낮은 온도의 온감 자극만이 제시되도록 하고, C 손가락 마디 자극부에는 압감, 진동감 및 높은 온도의 온감 자극만이 제시되도록 할 수 있다. 따라서, 손가락 마디 별로 서로 다른 자극을 제시하면서, 뇌 반응 등의 신체 변화를 연구하는 데에 활용될 수 있다.
In this case, different sensory stimuli may be presented to the plurality of fingertip stimulating units, or stimuli of different intensities may be presented even if they are the same sensory stimuli. For example, as shown in FIG. 5, only the pressure sensation and the vibration sensation stimulus are displayed simultaneously on the A finger joint stimulus part, and only the warm sensation stimulus is displayed on the B finger joint stimulus part, And only the warm feeling stimulus of pressure, vibration, and high temperature can be presented to the finger joint stimulus part. Therefore, it can be used to study body changes such as brain reaction while presenting different stimuli for each finger segment.
한편, 본 발명에 포함될 수 있는 상기 공기 매트(110)와 상기 코일(120)은, 상하로 배치된 상태에서 일체로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 상기 공기 매트(110)와 상기 코일(120)은 도 10과 같이 상하로 배치된 상태에서 일체로 형성될 수도 있다. Meanwhile, the
도 11을 참조하여 이러한 실시예를 보다 구체적으로 살펴보면, 상기 공기 매트(110)와 상기 코일(120)이 상하로 결합 되고, 상기 공기 매트(110)와 상기 코일(120)이 상하로 결합 된 상부에 감각 제시 구성이 설치되며, 상기 감각 제시 구성 내부에 상기 코일(120)에서 연장된 도선이 설치되게 된다. 이러한 상태에서 상기 감각 제시 구성은, 상기 공기 매트(110) 또는 상기 코일(120)의 동작에 의해 압감, 진동감 및 온감을 제시하게 되는데, 구체적으로 1) 상기 공기 매트(110)의 부피 팽창에 따라 수직 방향으로 이동하게 되어, 수직 방향으로의 압감 자극을 제시하게 되고, 2) 상기 코일(120)이 진동함에 따라 함께 진동하게 되어, 진동감 자극을 제시하게 되며, 3) 상기 코일(120)에서 연장된 전선에서 발생 되는 열을 통해 온감 자극을 제시하게 된다. 따라서, 이러한 동작을 통해 상기 감각 제시 구성에 접촉한 자극 대상(도면상에서는 손가락)에 압감, 진동감 및 온감 자극을 개별적으로 또는 동시에 제시하게 된다.
11, the
이하, 도 12를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 시스템을 살펴본다.
Hereinafter, a sensory stimulation system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
도 12를 참조하면, 이상에서 살핀 상기 감각 자극 장치(100)는, 앞에서도 언급하였듯이 자기 공명 영상 장치와 연동하여 동작할 수 있으며, 이러한 연동을 통해 감각 자극 시스템을 구현할 수 있다. Referring to FIG. 12, the
따라서, 상기 감각 자극 시스템은, 상기 감각 자극 장치(100)와 상기 자기 공명 영상 장치의 연동을 통해, 다양한 감각 자극에 대한 신체 반응을 연구하는 데에 활용될 수 있다. 구체적으로, 상기 감각 자극 시스템은, 압감, 진동감 및 온감 자극을 개별적으로 또는 '동시'(종래에 연구가 수행되지 못한 분야)에 작용할 때에 나타나는 신체의 지각적(Perception) 또는 인지적(Cognition) 특성을 연구하는 데에 활용될 수 있다.
Accordingly, the sensory stimulation system can be utilized to study a body response to various sensory stimuli through interlocking of the
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 방법에 대해 살펴본다.
Hereinafter, a sensory stimulation method according to an embodiment of the present invention will be described.
본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 방법은, 감각 자극 장치의 동작 모드가 선택되고, 동작 모드의 선택에 따라 제시할 자극의 종류가 선택되는 단계(a단계)를 포함할 수 있다. The sensory stimulation method according to an embodiment of the present invention may include a step (a) in which an operation mode of the sensory stimulation apparatus is selected and a type of a stimulus to be presented is selected according to a selection of an operation mode.
여기서, 상기 감각 자극 장치가 제시할 수 있는 자극은, 압감 자극, 온감 자극 및 진동감 자극을 포함하는 복수의 자극들 중에서 선택된 자극일 수 있다. Here, the stimulus that can be presented by the sensory stimulation apparatus may be a stimulus selected from among a plurality of stimuli including a pushing stimulus, a warm stimulus, and a vibration stimulus.
또한, 상기 동작 모드는, 압감, 진동감 또는 온감을 개별적으로 자극하기 위한 모드(mode) 및 압감, 진동감 및 온감 중 2 이상의 감각을 동시에 자극하기 위한 모드(mode)를 포함하는 복수의 동작 모드(mode) 중에서 선택될 수 있다.
In addition, the operation mode may include a mode for individually stimulating pressure, a feeling or warmth, and a plurality of operation modes including a mode for simultaneously stimulating a sense of at least two of pressure, (mode).
또한, 상기 a단계 이후에, 상기 감각 자극 방법은, 상기 감각 자극 장치에 포함된 공기 매트에 공기가 유입되거나, 또는 상기 감각 장치에 포함된 코일에 전류가 흐르는 단계(b단계)를 포함할 수 있다.
Further, after the step a), the sensory stimulation method may include a step (step b) in which air flows into an air mat included in the sensory stimulation device, or a current flows in a coil included in the sensory device have.
또한, 상기 b단계 이후에, 상기 감각 자극 방법은, 상기 공기 매트가 팽창 동작을 통해 압력을 발생시키거나, 상기 코일이 열을 발생시키거나, 또는 상기 코일이 진동하는 단계(c단계)를 포함할 수 있다.
Further, after the step (b), the sensory stimulation method includes a step (c) in which the air mat generates pressure through an expansion operation, the coil generates heat, or the coil vibrates can do.
한편, 상기 공기 매트 및 상기 코일은 자기 공명 영상 장치의 차폐실 내부에 배치되는 것이 바람직하며, 상기 감각 자극 장치는 자기 공명 영상 장치와 연동된 상태로 동작하는 것이 바람직하다. Preferably, the air mat and the coil are disposed inside a shielded room of a magnetic resonance imaging apparatus, and the sensory stimulation apparatus operates in cooperation with a magnetic resonance imaging apparatus.
또한, 상기 감각 자극 장치는 별도의 자기장 생성부를 포함하지 않고, 상기 코일은 상기 자기 공명 영상 장치의 정자기장(B0,Static magnetic field)을 이용하여 진동하는 것이 바람직하다.
In addition, the sensory stimulation apparatus does not include a separate magnetic field generator, and the coil preferably oscillates using a static magnetic field (B 0 ) of the magnetic resonance imaging apparatus.
이상에서 살핀 본 발명에 따른 감각 자극 방법은, 카테고리는 상이하지만, 본 발명에 따른 감각 자극 장치(100)와 실질적으로 동일한 특징을 포함할 수 있다. 따라서, 중복서술을 방지하기 위하여 자세히 기재하지는 않았지만, 상기 감각 자극 장치(100)와 관련하여 상술한 특징들은 상기 감각 자극 방법 발명에도 쉽게 유추되어서 적용될 수 있다.
The sensory stimulation method according to the present invention may include substantially the same features as the
위에서 설명된 본 발명의 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 본 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of illustration, , Changes and additions should be considered to fall within the scope of the claims of this patent.
10 : 마그넷 시스템 20 : 차폐실
100 : 감각 자극 장치 110 : 공기 매트
112 : 공기 매트 구동부 120 : 코일
122 : 코일 구동부 130 : 자극 제어부
140 : 입력부 150 : 표시부
160 : 압력 센서 170 : 온도 센서
180 : 3축 가속도 센서
10: Magnet system 20: Shielding chamber
100: sensory stimulation device 110: air mattress
112: air mat drive unit 120: coil
122: coil drive unit 130:
140: input unit 150:
160: Pressure sensor 170: Temperature sensor
180: 3-axis acceleration sensor
Claims (20)
공급되는 전류에 따라 열을 발생시키거나 또는 진동할 수 있는 코일; 및
압감 자극 시 상기 공기 매트에 유입되는 공기를 제어하고, 진동감 또는 온감 자극 시 상기 코일에 흐르는 전류를 제어하는 자극 제어부;
를 포함하되,
상기 공기 매트 및 상기 코일은 자기 공명 영상 장치의 차폐실 내부에 배치되고, 상기 자극 제어부는 상기 차폐실 외부에 배치되는 것을 특징으로 하는 자기 공명 적합성을 갖는 감각 자극 장치.
An air mat which can be expanded in volume by the inflow of air;
A coil capable of generating or oscillating heat in accordance with the supplied current; And
A stimulation control unit for controlling the air flowing into the air mat at the time of pushing stimulation and controlling a current flowing through the coil when a vibration or a warm stimulus is applied;
, ≪ / RTI &
Wherein the air mat and the coil are disposed inside the shield chamber of the MRI apparatus, and the stimulation control unit is disposed outside the shield chamber.
상기 자극 제어부에서 전송되는 제어 신호에 따라 상기 코일에 전류를 공급하는 코일 구동부;
를 더 포함하고,
상기 코일 구동부 상기 차폐실 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 자기 공명 적합성을 갖는 감각 자극 장치.
The method according to claim 1,
A coil driver for supplying a current to the coil according to a control signal transmitted from the stimulation controller;
Further comprising:
And the coil driving unit is disposed inside the shielded chamber.
상기 차폐실 외부에 배치되는 자극 제어부와 상기 차폐실 내부에 배치되는 상기 코일 구동부는, 광섬유 케이블로 서로 연결되어 광신호의 형태로 신호를 전달하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 적합성을 갖는 감각 자극 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the magnetic pole control unit disposed outside the shielding chamber and the coil driving unit disposed inside the shielding chamber are connected to each other with an optical fiber cable to transmit a signal in the form of an optical signal.
상기 코일 구동부는, 자기 공명 영상 장치와의 상호 영향을 최소화하기 위하여, 공진회로의 형태로 구현되는 필터 트랩(Filter trap)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 적합성을 갖는 감각 자극 장치.
The method of claim 3,
Wherein the coil driving unit includes a filter trap implemented in the form of a resonant circuit so as to minimize mutual influences with the magnetic resonance imaging apparatus.
상기 코일은 상기 자기 공명 영상 장치의 정자기장(Static magnetic field)을 이용하여 진동하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 적합성을 갖는 감각 자극 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the coil vibrates using a static magnetic field of the magnetic resonance imaging apparatus.
압감, 진동감 또는 온감을 개별적으로 자극하기 위한 모드(mode); 및
압감, 진동감 및 온감 중 2 이상의 감각을 동시에 자극하기 위한 모드(mode);
를 포함하는 복수의 동작 모드 중에서 선택적으로 동작할 수 있는 것을 특징으로 하는 자기 공명 적합성을 갖는 감각 자극 장치.
6. The method of claim 5,
A mode for separately stimulating pressure, feeling or warmth; And
A mode for simultaneously stimulating a sensation of at least two of pressure, vibration, and warm feeling;
Wherein the magnetic resonance imaging apparatus is capable of selectively operating among a plurality of operation modes including a magnetic resonance imaging apparatus and a magnetic resonance imaging apparatus.
상기 자극 제어부는,
압감만을 자극하는 모드로 동작하는 경우, 상기 공기 매트에는 공기가 유입되고, 상기 코일에는 전류가 흐르지 않도록 제어하고,
진동감만을 자극하는 모드로 동작하는 경우, 상기 공기 매트에는 공기가 유입되지 않고, 상기 코일에는 DC 성분이 제거된 AC 전류가 흐르도록 제어하고,
온감만을 자극하는 모드로 동작하는 경우, 상기 공기 매트에는 공기가 유입되지 않고, 상기 코일에는 AC 성분이 제거된 DC 전류가 흐르도록 제어하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 적합성을 갖는 감각 자극 장치.
The method according to claim 6,
The magnetic-
Air is flowed into the air mat, and when the mode is operated in a mode of stimulating only pressure reduction,
When the air conditioner operates in a mode for stimulating only vibration, air is not introduced into the air mat, and an AC current from which the DC component is removed is controlled to flow through the coil,
Wherein when the mode is operated in a mode of stimulating only the warm feeling, air is not introduced into the air mat, and a DC current from which the AC component is removed flows into the coil.
상기 자극 제어부는,
압감 및 온감을 동시에 자극하는 모드로 동작하는 경우, 상기 공기 매트에는 공기가 유입되고, 상기 코일에는 AC 성분이 제거된 DC 전류가 흐르도록 제어하고,
온감 및 진동감을 동시에 자극하는 모드로 동작하는 경우, 상기 공기 매트에는 공기가 유입되지 않고, 상기 코일에는 AC 및 DC 성분이 포함된 전류가 흐르도록 제어하며,
압감 및 진동감을 동시에 자극하는 모드로 동작하는 경우, 상기 공기 매트에는 공기가 유입되고, 상기 코일에는 DC 성분이 제어된 AC 전류가 흐르도록 제어하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 적합성을 갖는 감각 자극 장치.
The method according to claim 6,
The magnetic-
When the air mat operates in a mode for simultaneously stimulating pressure and warmth, air is introduced into the air mat, a DC current from which AC components are removed is controlled to flow through the coil,
The air mat does not flow into the air mat and controls the current including the AC and DC components to flow through the coil,
Wherein air is introduced into the air mat when the mode is operated to simultaneously stimulate pressure sensing and vibration, and an AC current controlled by a DC component flows into the coil.
상기 자극 제어부는,
압감, 온감 및 진동감을 동시에 자극하는 모드로 동작하는 경우,
상기 공기 매트에는 공기가 유입되고, 상기 코일에는 AC 및 DC 성분이 포함된 전류가 흐르도록 제어하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 적합성을 갖는 감각 자극 장치.
The method according to claim 6,
The magnetic-
When operating in a mode that simultaneously stimulates pressure, warmth, and vibration,
Wherein air is introduced into the air mat, and a current including AC and DC components flows through the coil.
상기 공기 매트에는 압력 센서가 설치되고, 상기 코일에는 온도 센서 또는 3축 가속도 센서가 설치되며,
상기 자극 제어부는,
상기 압력 센서의 출력 신호를 바탕으로 상기 공기 매트에 유입되는 공기를 제어하고, 상기 온도 센서 또는 상기 3축 가속도 센서의 출력 신호를 바탕으로 상기 코일에 흐르는 전류를 제어하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 적합성을 갖는 감각 자극 장치.
The method according to claim 1,
The air mat is provided with a pressure sensor, a temperature sensor or a three-axis acceleration sensor is installed in the coil,
The magnetic-
Wherein the control unit controls the air flowing into the air mat based on the output signal of the pressure sensor and controls the current flowing in the coil based on the output signal of the temperature sensor or the three- .
상기 공기 매트와 상기 코일은 일체로 형성되며, 손가락 또는 발가락을 감쌀 수 있는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 자기 공명 적합성을 갖는 감각 자극 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the air mat and the coil are integrally formed, and the air mat and the coil are formed so as to cover the finger or the toe.
상기 코일은 솔레노이드(Solenoid)로 형성되고, 상기 코일과 상기 공기 매트가 일체로 형성된 몸체에는 손가락 또는 발가락이 삽입될 수 있는 공간이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자기 공명 적합성을 갖는 감각 자극 장치.
12. The method of claim 11,
Wherein the coil is formed of a solenoid, and a space in which a finger or a toe can be inserted is formed in a body in which the coil and the air mat are integrally formed.
상기 공기 매트는 커프(cuff)로 형성되고, 상기 코일은 상기 커프의 표면에 결합된 평면 코일(planar coil)로 형성되며, 상기 커프는 말리는 형태로 변형될 수 있는 것을 특징으로 하는 자기 공명 적합성을 갖는 감각 자극 장치.
12. The method of claim 11,
Wherein the air mat is formed of a cuff and the coil is formed of a planar coil coupled to the surface of the cuff and the cuff can be deformed into a curled shape. Having a sensory stimulation device.
상기 공기 매트와 상기 코일이 일체로 형성되어 하나의 손가락 마디 자극부를 형성하고, 상기 손가락 마디 자극부가 복수 개로 형성되는 것을 특징으로 하는 자기 공명 적합성을 갖는 감각 자극 장치.
12. The method of claim 11,
Wherein the air mat and the coil are integrally formed to form a single finger mound magnetic pole part, and the finger mound magnetic pole part is formed in plural.
상기 자극 제어부는 상기 복수의 손가락 마디 자극부가 서로 다른 감각 자극을 구현하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 자기 공명 적합성을 갖는 감각 자극 장치.
15. The method of claim 14,
Wherein the stimulation control unit controls the plurality of finger joint stimulation units to implement different sensory stimuli.
상기 공기 매트와 상기 코일은 상하로 배치된 상태로 형성되며, 수직 방향으로 압감을 자극하는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 자기 공명 적합성을 갖는 감각 자극 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the air mat and the coil are formed in a vertically arranged state, and are formed in a shape to stimulate pressure in a vertical direction.
상기 감각 자극 장치에 의해 압감, 진동감 또는 온감 자극이 제시된 경우에 나타날 수 있는 신체 반응을 감지하기 위한 자기 공명 영상 장치;
를 포함하되,
상기 공기 매트 및 상기 코일은 상기 자기 공명 영상 장치의 차폐실 내부에 배치되고, 상기 코일은 상기 자기 공명 영상 장치의 정자기장(Static magnetic field)을 이용하여 진동하는 것을 특징으로 하는 감각 자극 시스템.
An air mat capable of expanding in volume by the inflow of air, and a coil selected from the group consisting of a plurality of stimuli including pressure, vibration, and warming stimulus, Suggestive sensory stimulation devices; And
A magnetic resonance imaging apparatus for detecting a body reaction that may occur when a pressure sensation, a vibration sensation or a warm sensation stimulus is presented by the sensory stimulation apparatus;
, ≪ / RTI &
Wherein the air mat and the coil are disposed inside a shield chamber of the MRI apparatus, and the coil is vibrated using a static magnetic field of the magnetic resonance imaging apparatus.
상기 감각 자극 장치는,
압감, 진동감 또는 온감을 개별적으로 자극하기 위한 모드(mode); 및
압감, 진동감 및 온감 중 2 이상의 감각을 동시에 자극하기 위한 모드(mode);
를 포함하는 복수의 동작 모드(mode) 중에서 선택적으로 동작할 수 있는 것을 특징으로 하는 감각 자극 시스템.
18. The method of claim 17,
The sensory stimulation apparatus comprises:
A mode for separately stimulating pressure, feeling or warmth; And
A mode for simultaneously stimulating a sensation of at least two of pressure, vibration, and warm feeling;
Wherein the sensory stimulation system is capable of selectively operating among a plurality of operating modes,
(b) 상기 감각 자극 장치에 포함된 공기 매트에 공기가 유입되거나, 또는 상기 감각 장치에 포함된 코일에 전류가 흐르는 단계; 및
(c) 상기 공기 매트가 팽창 동작을 통해 압력을 발생시키거나, 상기 코일이 열을 발생시키거나, 또는 상기 코일이 진동하는 단계;
를 포함하되,
상기 공기 매트 및 상기 코일은 자기 공명 영상 장치의 차폐실 내부에 배치되고, 상기 (c) 단계에서 상기 코일은 상기 자기 공명 영상 장치의 정자기장(Static magnetic field)을 이용하여 진동하는 것을 특징으로 하는 감각 자극 방법.
(a) an operation mode of the sensory stimulation apparatus is selected, and a type of a stimulus to be presented is selected according to a selection of an operation mode;
(b) flowing air into the air mat included in the sensory stimulation device or flowing current to a coil included in the sensing device; And
(c) causing the air mat to generate pressure through an expanding operation, causing the coil to generate heat, or the coil to vibrate;
, ≪ / RTI &
Wherein the air mat and the coil are disposed inside a shield chamber of the MRI apparatus, and the coil is vibrated using a static magnetic field of the magnetic resonance imaging apparatus in the step (c) Stimulation method.
상기 (a)단계의 동작 모드는,
압감, 진동감 또는 온감을 개별적으로 자극하기 위한 모드(mode); 및
압감, 진동감 및 온감 중 2 이상의 감각을 동시에 자극하기 위한 모드(mode);
를 포함하는 복수의 동작 모드(mode) 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 감각 자극 방법.
20. The method of claim 19,
The operation mode of the step (a)
A mode for separately stimulating pressure, feeling or warmth; And
A mode for simultaneously stimulating a sensation of at least two of pressure, vibration, and warm feeling;
And a plurality of operating modes including a plurality of operating modes.
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JP2007289469A (en) | 2006-04-26 | 2007-11-08 | Hamano Life Science Research Foundation | Evaluation method for active state of cranial nerve cell |
JP2010227417A (en) | 2009-03-27 | 2010-10-14 | Chiba Univ | Focused oscillation device |
KR20130017666A (en) * | 2011-08-11 | 2013-02-20 | 경희대학교 산학협력단 | Apparatus for stimulating human body using real-time feedback controlloop |
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2013
- 2013-04-08 KR KR1020130038099A patent/KR101408656B1/en active IP Right Grant
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