KR101444800B1 - 경두개 전기 자극 시스템 - Google Patents

경두개 전기 자극 시스템 Download PDF

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Abstract

경두개 전기 자극 시스템을 개시한다. 본 발명은 사용자의 선택 신호에 따라서 서로 다른 주파수 값을 가지는 전기 신호를 발생시켜 출력하는 단말 장치와, 단말 장치에서 출력된 전기 신호가 가지는 주파수 값에 따라서 경두개의 특정 위치에 부착된 복수 개의 전극들로 전기 자극 신호를 발생시켜 출력하거나 경두개의 특정 위치에서 뇌파 신호를 감지하는 뇌파 센서에 대한 구동 신호를 발생시켜 출력하는 뇌파 감지 및 전기 자극 제어 장치를 포함하여 구성된다. 본 발명에 따른 경두개 전기 자극 시스템은 경두개 전기 자극을 위해서 별도의 전원부나 자극 프로토콜 정보를 구비하지 않고도 전기 자극을 위한 전기 신호 또는 뇌파 신호 감지를 위한 뇌파 센서 구동 신호를 제공 가능하다.

Description

경두개 전기 자극 시스템{TRANSCRANIAL ELECTRIC STIMULATION SYSTEM}
본 발명은 경두개 전기 자극 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 경두개 전기 자극을 위해서 별도의 전원부나 자극 프로토콜 정보를 구비하지 않고도 전기 자극을 위한 전기 자극 신호 또는 뇌파 신호 감지를 위한 뇌파 센서 구동 신호를 제공 가능한 경두개 전기 자극 시스템에 관한 것이다.
다양한 개념들이 뇌 구조들의 신경 자극의 분야에 알려져 있다.
이들은 심부 전기 자극법(deep electrical stimulation), 경두개 자기 자극법(TMS: transcranial magnetic stimulation) 및 경두개 전기 자극법(TES:transcranial electrical stimulation), 특히 경두개 직류 자극법(tDCS: transcranial direct current stimulation) 및 경두개 랜덤 노이즈 자극법(tRNS: transcranial random noise stimulation)을 포함한다.
특히, 다음의 방법들과 장치들이 알려져 있으며, 침습적 방법과 비침습적 방법이 구분될 수 있다. 침습적 방법들의 경우에, 협심증의 경우에서 외부 척수의 수막들의 신경자극을 위한 자극기가 개시되었으며, 자극기는 수술에 의해 실행된다.
그리고, 주로 경두개 자기 및 전기 뇌 자극 방법들이 뇌의 비침습적 신경자극을 위한 방법으로서 알려져 있다. 경두개 자기 자극법(TMS)의 경우에, 머리의 표면의 위에 있는 자기 코일이 1 밀리세컨드(ms)보다 짧은 지속 시간으로 매우 짧은 자기장을 가하는데 사용된다. 자기장은 대략 1 내지 2 테슬러의 세기를 가진다. 자기장은 두개골을 통과하며 매우 짧은 전류 흐름을 유도한다. 이는 수 입방 센티미터의 정확하게 한계가 정해진 영역에서 신경성 방출들을 생성한다. 따라서, 코일 전류는 먼저 자기 에너지로 변환되며 그런 다음에 신경세포들에 있는 전류로 전환된다. 그리고, 싱글-펄스 TMS에 더하여 반복 TMS(rTMS: Repetitive TMS)가 알려져 있다. rTMS에서, 다수의 펄스들이 소정의 시퀀스에 적용된다. 높은 펄스 수는 피질의 흥분을 증가시키는 반면에 예를 들어 1 헤르츠의 낮은 펄스 수는 피질의 흥분을 억제시킨다.
경두개 직류 자극법(tDCS)의 경우에는, 약한 연속적인 직류가 두피의 위에 있는 두 개의 대면적 전극들을 통해 가해진다. 이는 피질의 신경세포들의 막 전위의 작은 변경 및 발화율의 변화를 초래하며, 그에 따라 이의 흥분 레벨이 영향을 받는다. 정확히 말하면, 이는 자극의 극성에 따라, 증가되거나 감소된다. 양극의 자극의 경우에(양극은 세포 몸체나 수지상 돌기의 근처에 있다), 탈분극화가 증가된 막 전위와 발화율에 의해 발생되며, 그에 따라 흥분을 증가시킨다. 음극의 자극의 경우에, 신경세포들은 낮아진 막 전위와 발화율의 결과로 과분극화되며, 흥분은 감소된다.
한국특허공개공보 제10-2011-0086611호(공개일 : 2011.07.28)
본 발명은 경두개 전기 자극을 위해서 별도의 전원부나 자극 프로토콜 정보를 구비하지 않고도 전기 자극을 위한 전기 자극 신호 또는 뇌파 신호 감지를 위한 뇌파 센서 구동 신호를 제공 가능한 경두개 전기 자극 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
그러므로, 상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 실시 예에 따른 경두개 전기 자극 시스템은 사용자의 선택 신호에 따라서 서로 다른 주파수 값을 가지는 전기 신호를 발생시켜 출력하는 단말 장치; 및 상기 단말 장치에서 출력된 전기 신호가 가지는 주파수 값에 따라서 경두개의 특정 위치에 부착된 복수 개의 전극들로 전기 자극 신호를 발생시켜 출력하거나 상기 경두개의 특정 위치에서 뇌파 신호를 감지하는 뇌파 센서에 대한 구동 신호를 발생시켜 출력하는 뇌파 감지 및 전기 자극 제어 장치를 포함한다.
여기서, 상기 단말 장치는, 상기 사용자의 선택 신호에 따라서 기 설정된 전압 크기 및 서로 다른 주파수 값을 가지는 전기 신호를 발생시켜 출력하고, 상기 뇌파 감지 및 전기 자극 제어 장치는, 서로 다른 주파수 통과 대역을 가지어 상기 전기 신호의 주파수 값에 따라서 상기 전기 신호를 통과 또는 차단시키는 복수 개의 주파수 필터; 및 상기 복수 개의 주파수 필터 각각에 대응되어 전기적으로 연결되어 있는 복수 개의 정류부를 포함하고, 상기 복수 개의 정류부는, 상기 복수 개의 주파수 필터에서 통과된 전기 신호를 정류하여 전기적으로 연결된 상기 복수 개의 전극들로 상기 정류된 신호를 출력, 또는 상기 뇌파 센서로 상기 정류된 신호를 출력하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 뇌파 감지 및 전기 자극 제어 장치는, 상기 복수 개의 정류부 중 상기 뇌파 센서와 전기적으로 연결된 정류부에서 출력된 신호의 전압 크기를 기 설정된 전압 크기로 변환시켜 출력하는 DC/DC 컨버터를 더 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 경두개 전기 자극 시스템에서 상기 단말 장치는, 상기 사용자의 선택 신호에 따라서 하나의 주파수 값 또는 복수 개의 주파수 값을 가지는 전기 신호를 발생시켜 출력하도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 단말 장치는, 상기 뇌파 센서와 전기적으로 연결되어, 상기 뇌파 센서를 통해 감지된 뇌파 신호를 입력받고 저장하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 단말 장치는, 전기적 신호 입출력이 가능한 이어폰 접속단자를 포함하고, 상기 이어폰 접속단자를 통해 상기 전기 신호의 출력 및 상기 뇌파 신호의 입력이 수행되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 경두개 전기 자극 시스템에서 상기 단말 장치는, 상기 사용자의 선택 신호에 따라서 기 설정된 전압 크기 및 서로 다른 주파수 값을 가지는 전기 신호를 발생시켜 출력하고, 상기 뇌파 감지 및 전기 자극 제어 장치는, 서로 다른 주파수 통과 대역을 가지어 상기 전기 신호의 주파수 값에 따라서 상기 전기 신호를 통과 또는 차단시키는 복수 개의 주파수 필터; 및 상기 복수 개의 주파수 필터에 각각 대응되어 전기적으로 연결되어 있는 복수 개의 DC/DC 컨버터를 포함하고, 상기 복수 개의 DC/DC 컨버터는, 상기 복수 개의 주파수 필터에서 출력되는 전기 신호를 구동 신호로 입력받아 각각 외부로부터 입력된 DC 전원 신호의 전압 크기를 변환하여 출력하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 경두개 전기 자극 시스템에서 뇌파 감지 및 전기 자극 제어 장치는 상기 단말 장치에서 출력된 전기 신호의 전압 크기를 기 설정된 비율에 따라 변압시키어 출력하는 변압기를 더 포함하고, 상기 복수 개의 주파수 필터가 상기 변압기에서 출력된 전기 신호를 입력받아 상기 전기 신호의 주파수 값에 따라서 상기 전기 신호를 통과 또는 차단시키도록 구성될 수 있다.
본 발명 따른 경두개 전기 자극 시스템은 휴대 가능한 이동통신 단말기를 이용하여 사용자가 장소에 구애받지 않고 경두개 전기 자극 또는 뇌파 신호 감지를 수행할 수 있도록 해 준다.
또한, 본 발명에 따른 경두개 전기 자극 시스템은 경두개에 다양한 전기 자극을 수행하기 위해서 복잡한 자극 프로토콜 정보를 필요로 하지 않으며, 추가적으로 별도의 전원부가 없이도 전기 자극 또는 뇌파 신호 감지가 가능하도록 구성된다. 그에 따라, 본 발명은 보다 단순한 형태의 경두개 전기 자극 시스템을 제공해 준다는 점에서 의미가 있는 발명이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 경두개 전기 자극 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 경두개 전기 자극 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 경두개 전기 자극 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5는 이동통신 단말기가 이용된 본 발명의 실시 예를 도시한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 경두개 전기 자극 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 경두개 전기 자극 시스템은 단말 장치(100)와, 뇌파 감지 및 전기 자극 제어 장치(200)를 포함하여 구성되며, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1 실시 예에 따르면 뇌파 감지 및 전기 자극 제어 장치(200)는 변압기(210)와, 복수 개의 주파수 필터(220)와, 복수 개의 정류부(230)를 포함하여 구성될 수 있다.
단말 장치(100)는 사용자의 선택 신호에 따라서 기 설정된 주파수 값을 가지는 전기 신호를 발생시켜 출력하는 동작을 수행한다.
여기서, 단말 장치(100) 내에 사용자의 선택 신호에 따라서 기 설정된 주파수 값은 서로 상이한 주파수 대역 내에 해당되는 값으로, 사용자의 선택 신호에 대한 식별 값으로 볼 수 있다.
그리고, 사용자의 선택 신호는, 다양한 전기 자극 종류들 중 어느 전기 자극을 수행할 지에 대한 사용자의 선택을 나타내거나 뇌파 센서(310)를 통해 뇌파 신호 감지를 수행할지에 대한 사용자의 선택을 나타내는 신호를 말한다.
단말 장치(100)에는 사용자의 선택 신호에 따라서 하나 또는 복수 개의 주파수 값을 기 설정해 놓을 수 있다. 그에 따라, 단말 장치(100)는 사용자의 선택 신호에 따라 적어도 하나의 주파수 값을 가지는 전기 신호를 발생시킬 수 있다.
이와 같이, 단말 장치(100)는 사용자의 선택 신호에 따라 서로 다른 주파수 값을 가지는 전기 신호를 발생시키도록 구성된다. 그래서, 단말 장치(100)로부터 출력되는 전기 신호의 주파수 값을 이용하여 경두개에 부착된 복수 개의 전극들 중 특정 위치에 부착된 전극들로 전기 자극 신호가 제공되거나 뇌파 신호를 감지하는 뇌파 센서(310)로 뇌파 센서 구동 신호가 제공되도록 할 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 단말 장치(100)는 사용자의 선택 신호에 따라 기 설정된 전압 크기 및 서로 다른 주파수 값을 가지는 전기 신호를 발생시켜 출력하도록 구성될 수 있다. 여기서, 상기 전기 신호의 전압 크기는 전기 자극 신호 또는 뇌파 센서 구동 신호의 신호 크기를 결정하는 값으로 작용하고, 상기 전기 신호의 주파수 값은 경두개에 부착된 복수 개의 전극들 중 어느 전극으로 전기 자극 신호를 제공할지 또는 뇌파 센서(310)를 구동시킬지를 결정하는 값으로 작용한다.
단말 장치(100)는 뇌파 센서(310)와 전기적으로 연결되어, 뇌파 센서(310)를 통해 감지된 뇌파 신호를 입력받고 저장하도록 구성될 수 있다. 더불어, 단말 장치(100)는 저장해 놓은 뇌파 신호를 외부로 표시해 주거나 내부에 구비된 뇌파 분석 프로그램을 통해 뇌파 신호가 분석된 결과를 사용자에게 제공하도록 구성될 수 있다.
여기서, 뇌파 센서(310)는 경두개의 특정 위치에 부착되어 뇌파 신호를 감지할 수 있는 전극(미도시)과 그 전극에서 감지된 뇌파 신호를 증폭시켜 출력시키는 신호 증폭부(미도시)를 포함한 구성이다.
뇌파 감지 및 전기 자극 제어 장치(200)는 단말 장치(100)에서 출력된 전기 신호를 입력받아, 그 전기 신호의 주파수 값에 따라서 경두개의 특정 위치에 부착된 복수 개의 전극들로 전기 자극 신호를 발생시켜 출력하거나 경두개의 특정 위치에서 뇌파 신호를 감지하는 뇌파 센서(310)로 뇌파 센서 구동 신호를 발생시켜 출력한다.
이때, 단말 장치(100)에서 뇌파 감지 및 전기 자극 제어 장치(200)로의 전기 신호 출력 형태는 1채널로 구성되거나 그 이상의 다채널 형태로 구성될 수도 있어서, 단말 장치(100)의 전기 신호 출력 형태가 특정 형태로 제한되지는 않는다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 뇌파 감지 및 전기 자극 제어 장치(200)는 변압기(210), 복수 개의 주파수 필터(220) 및 복수 개의 정류부(230)를 포함하여 구성될 수 있다.
변압기(210)는 단말 장치(100)에서 출력된 전기 신호의 전압 크기를 기 설정된 비율로 변압하여 출력한다.
복수 개의 주파수 필터(220)는 서로 다른 주파수 통과 대역을 가지어 변압기(210)를 통해 출력된 전기 신호를 각각 입력받은 후, 그 전기 신호가 가지는 주파수 값에 따라서 전기 신호를 통과 또는 차단시킨다.
여기서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 뇌파 감지 및 전기 자극 제어 장치(200)는 변압기(210) 구성이 없이, 복수 개의 주파수 필터(220) 및 복수 개의 정류부(230)를 포함하여 구성될 수 있다. 그러한 경우에는, 복수 개의 주파수 필터(220)가 단말 장치(100)에서 출력된 전기 신호를 바로 입력받은 후, 그 전기 신호가 가지는 주파수 값에 따라서 전기 신호를 통과 또는 차단시킨다.
그리고, 복수 개의 정류부(230)는 도 1에 도시된 바와 같이 복수 개의 주파수 필터(220) 각각에 대응되어 전기적으로 연결되어 있다. 그러면서, 복수 개의 정류부(230) 각각에 전기적으로 연결된 주파수 필터로부터 통과된 전기 신호를 정류하여 그 정류된 신호를 출력한다.
이때에 복수 개의 정류부(230) 중 일부는 각각 적어도 두 개의 전극들과 전기적으로 연결되어 있다. 여기서, 복수 개의 정류부(230)에 전기적으로 연결되어 있는 전극들은 경두개에 전기 자극을 위해 부착된 복수 개의 전극들로, 복수 개의 정류부(230) 중에서 정류된 신호가 출력되는 정류부에 연결된 전극들에만 전기 자극 신호가 인가된다.
또한, 복수 개의 정류부(230) 중 나머지 일부는 도 1에 도시된 바와 같이 뇌파 센서(310)와 전기적으로 연결될 수 있다. 그래서, 뇌파 센서(100)와 전기적으로 연결되어 있는 정류부에서 정류된 신호가 출력되는 경우, 그 정류된 신호는 뇌파 센서(310)의 신호 증폭부(미도시)의 구동 신호로 동작하여, 경두개의 특정 위치에서 뇌파 신호를 감지하는 전극(미도시)으로부터 감지된 뇌파 신호가 신호 증폭부(미도시)를 통해 증폭되어 출력된다.
일 예로, 단말 장치(100)에서 출력된 전기 신호가 350Hz와 20Hz의 주파수 값을 가지는 신호이고, 제1 주파수 필터의 신호 통과 대역은 300Hz에서 400Hz 사이, 그리고 제n 주파수 필터의 신호 통과 대역은 1Hz에서 60Hz 사이에 해당되는 경우, 단말 장치(100)에서 출력된 상기 전기 신호는 제1 주파수 필터와 제n 주파수 필터만을 통과하여 제1 정류부와 제n 정류부로 입력된다. 그리고, 제1 정류부에 연결된 제1 전극(300a) 및 제2 전극(300b)으로 제1 정류부에서 정류된 신호가 전기 자극 신호로 인가되며, 제n 정류부에 연결된 뇌파 센서(310)로 제n 정류부에서 정류된 신호가 구동 신호로 인가된다.
본 발명에서, 뇌파 감지 및 전기 자극 제어 장치(200)는 복수 개의 정류부(230)를 통해 상기 전기 신호를 정류시키어 전기 자극 신호 또는 뇌파 센서(310)에 대한 구동 신호를 발생시키도록 구성된다. 그에 따라, 단말 장치(100)에서 출력된 전기 신호의 전압 크기에 따라 전기 자극 신호 또는 뇌파 센서 구동 신호의 자극 세기가 결정되며, 이러한 신호 발생을 위해서 별도의 전원부를 구비할 필요가 없다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 경두개 전기 자극 시스템은 별도의 전원부을 구비하지 않아도 전기 자극을 위한 전기 자극 신호 또는 뇌파 감지를 위한 뇌파 센서 구동 신호를 제공 가능한 구성을 가진다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 경두개 전기 자극 시스템은 사용자의 선택에 따라 다양한 전기 자극이 수행될 수 있도록 각 전기 자극에 대한 자극 프로토콜 정보를 구비하지 않아도 된다. 여기서, 자극 프로토콜 정보는 전기 자극을 위해서 자극 세기, 자극 시간, 및 전기 자극 신호가 출력될 전극에 대한 정보를 포함한 정보이다. 그 이유는, 본 발명에 따른 경두개 전기 자극 시스템은 단말 장치(100)에서 사용자의 선택 신호에 따라 기 설정된 전압 크기 및 서로 다른 주파수 값을 가지는 전기 신호를 제공하고, 그 제공된 전기 신호의 전압 크기 및 주파수 값에 따라서 뇌파 감지 및 전기 자극 제어 장치(200)가 경두개에 다양한 전기 자극 신호를 제공할 수 있는 구성을 가지고 있기 때문이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 경두개 전기 자극 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
여기서, 도 2에 도시된 단말 장치(100)와, 뇌파 자극 및 전기 자극 제어 장치(200) 내 변압기(210), 복수 개의 주파수 필터(220) 및 복수 개의 정류부(230) 구성에 대해서는 도 1을 참조하여 앞서 설명한 바와 동일하므로 여기서는 생략하기로 한다.
도 1과 도 2에 도시된 뇌파 자극 및 전기 자극 제어 장치(200)의 구성을 비교해 보면, 도 2에 도시된 뇌파 자극 및 전기 자극 제어 장치(200)는 복수 개의 정류부(230) 중 뇌파 센서(310)와 전기적으로 연결된 정류부에서 출력된 신호의 전압 크기를 기 설정된 전압 크기로 변환시켜 출력하는 DC/DC 컨버터(240)를 더 포함한다.
앞서, 언급한 바와 같이 뇌파 센서(310)는 뇌파 신호를 증폭시켜 출력시키는 신호 증폭부(미도시)를 포함하고 있고, 그 신호 증폭부(미도시)를 동작시키기 위해서는 최소 동작 전압 크기 이상의 전압 크기를 가지는 구동 신호를 입력받아야 한다.
그에 따라, 뇌파 센서(310)와 전기적으로 연결된 정류부를 통해 출력된 신호 크기가 뇌파 센서(310)의 신호 증폭부(미도시)를 동작시킬 수 있는 최소 동작 전압 크기 이상의 값이 아닌 경우를 감안하여, 본 발명의 실시 예에 따른 뇌파 자극 및 전기 자극 제어 장치(200)는 도 2에 도시된 바와 같이 DC/DC 컨버터(240)를 더 구비함으로써, DC/DC 컨버터(240)를 통해 뇌파 센서(310)의 신호 증폭부(미도시) 동작에 필요한 최소 동작 전압 이상의 크기를 가지는 구동 신호가 뇌파 센서(310) 측으로 출력되도록 구성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 경두개 전기 자극 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
여기서, 도 2에 도시된 단말 장치(100)와, 뇌파 자극 및 전기 자극 제어 장치(200) 내 변압기(210) 및 복수 개의 주파수 필터(220) 구성에 대해서는 도 1을 참조하여 앞서 설명한 바와 동일하므로 여기서는 생략하기로 한다.
도 3에 도시된 본 발명의 제3 실시 예에 따르면, 뇌파 자극 및 전기 자극 제어 장치(200)가 복수 개의 주파수 필터(220)에 각각 대응되어 전기적으로 연결되어 있는 복수 개의 DC/DC 컨버터(250)를 포함하도록 구성되어 있다.
이 복수 개의 DC/DC 컨버터(250)는 복수 개의 주파수 필터(220)에서 출력되는 전기 신호를 구동 신호로 입력받아 각각 외부로부터 입력된 DC 전원 신호의 전압 크기를 변환하여 출력하는 동작을 수행한다.
따라서, 복수 개의 주파수 필터(220) 중 전기 신호를 출력하는 적어도 하나의 주파수 필터와 전기적으로 연결된 적어도 하나의 DC/DC 컨버터만이 외부로부터 입력된 DC 전원 신호의 전압 크기를 변환하여 출력하게 된다.
이때, 외부로부터 입력된 DC 전원 신호의 전압 크기를 어느 정도 전압 크기로 변환할 지에 대해서는, 각 DC/DC 컨버터에 변환할 전압 크기가 기 설정되어 있어서 그 설정된 전압 크기로 변환이 이루어지도록 구성되거나, 주파수 필터로부터 입력받은 전기 신호의 신호 크기에 따라 DC/DC 컨버터에서 서로 다른 전압 크기로 변환하도록 구성되어 해당 전압 크기로 변환이 이루어지도록 구성될 수 있다.
이와 같이, 도 3에 도시된 본 발명의 제3 실시 예는, 도 1 및 2에 도시된 형태와 달리, 외부로부터 DC 전원 신호 공급을 받도록 구성된 형태이다. 따라서, 복수 개의 DC/DC 컨버터(250)는 외부에 별도로 구비된 배터리(400)로부터 DC 전원 신호를 공급받도록 구성될 수 있다.
복수 개의 DC/DC 컨버터(250) 중 일부에는 전기 자극을 위한 복수 개의 전극들(300a,300b,300c,300d,..)이, 그리고 나머지에는 뇌파 신호 감지를 위한 뇌파 센서(310)가 전기적으로 연결되어 있다. 그에 따라, 복수 개의 DC/DC 컨버터(250) 중에도 전기 신호를 출력하는 적어도 하나의 주파수 필터와 전기적으로 연결된 적어도 하나의 DC/DC 컨버터만이 그에 전기적으로 연결되어 있는 전극들 또는 뇌파 센서(310) 측으로 전압 크기를 변환시킨 신호를 제공한다.
도 4 및 도 5는 이동통신 단말기가 이용된 본 발명의 실시 예를 도시한 도면이다.
단말 장치(100)는 앞서 설명한 바와 같이, 사용자의 선택 신호에 따라 기 설정된 전압 크기 및 서로 다른 주파수 값을 가지는 전기 신호를 발생시켜 출력하도록 구성될 수 있다. 또한, 단말 장치(100)는 뇌파 센서(310)와 전기적으로 연결되어, 뇌파 센서(310)를 통해 감지된 뇌파 신호를 입력받고 저장하도록 구성될 수 있다.
이에 따라, 단말 장치(100)는 전기적 신호 입출력이 가능한 이어폰 접속단자(110)를 포함하고, 이어폰 접속단자(110)를 통해 상기 전기 신호의 출력 및 상기 뇌파 신호의 입력이 수행되도록 구성 가능하다.
최근 스마트폰 등 이동통신 단말기에는 전기적 신호 입출력이 가능한 이어폰 접속단자가 구비되어 있다. 그러므로, 도 4 및 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 구성 요소인 단말 장치(100)는 스마트폰과 같은 이동통신 단말기(100)가 이용되어 구성될 수 있다.
그러한 경우, 이동통신 단말기(100)는 사용자의 선택 신호에 따라 기 설정된 전압 크기 및 서로 다른 주파수 값을 가지는 전기 신호를 발생시키고 이어폰 접속단자(110)를 통해 뇌파 감지 및 전기 자극 제어 장치(200)로 상기 발생시킨 전기 신호를 출력하도록 구성된다. 또한, 이동통신 단말기(100)는 뇌파 센서(310)를 통해 감지된 뇌파 신호를 이어폰 접속 단자(110)를 통해서 입력받아 내부 메모리(미도시)에 저장하도록 구성될 수 있다.
뇌파 감지 및 전기 자극 제어 장치(200)가 전기적으로 연결된 복수 개의 전극들(300) 및 뇌파 센서(310) 측으로 신호를 발생시켜 출력하는 동작은 앞서 살펴본 바와 동일하다.
그리고, 뇌파 감지 및 전기 자극 제어 장치(200)는 도 4에 도시된 바와 같이 별도의 장치로 구비될 수 있을 뿐만 아니라, 도 5에 도시된 바와 같이 전기 자극 및 뇌파 감지를 위해 머리에 착용하는 머리 착용 장치(500)에 부착된 형태로 구비될 수도 있다.
도 5에 도시된 실시 예를 좀 더 상세히 살펴보면, 머리 착용 장치(500)는 본체의 일정 부분에 고정된 복수 개의 전극들(300a,300b,300c,300d,311)을 구비하고 있고, 이 복수 개의 전극들 중 적어도 하나의 전극은 뇌파 신호 측정이 가능한 전극(311)으로, 복수 개의 전극들 중 적어도 둘의 전극들은 전기 자극이 가능한 전극들(300a,300b,300c,300d)로 구성되어 있다.
그리고, 도 5에 도시된 바와 같이, 머리 착용 장치(500)에는 뇌파 감지 및 전기 자극 제어 장치(200) 이외에도 배터리(400)가 더 구비되도록 구성될 수 있다. 이는, 도 3에 도시된 실시 예의 경우, 뇌파 감지 및 전기 자극 제어 장치(200)가 외부로부터 DC 전원 신호를 공급받기 위해서 별도의 전원부를 필요로 하기 때문이다.
뇌파 센서(310)는 뇌파 신호 측정이 가능한 전극(311)과 신호 증폭부(313)로 구성될 수 있으며, 뇌파 센서(310) 역시, 도 5에 도시된 바와 같이 머리 착용 장치(500)에 구비되도록 구성될 수 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 실시 예와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 경두개 전기 자극 시스템은 휴대 가능한 이동통신 단말기(100)를 이용하여 사용자가 장소에 구애받지 않고 경두개 전기 자극 또는 뇌파 감지를 수행할 수 있도록 해 준다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 경두개 전기 자극 시스템은 경두개에 다양한 전기 자극을 수행하기 위해서 복잡한 자극 프로토콜 정보를 필요로 하지 않으며, 추가적으로 별도의 전원부가 없이도 전기 자극 또는 뇌파 신호 감지가 가능하게 해 준다. 그에 따라, 본 발명은 보다 단순한 형태의 경두개 전기 자극 시스템을 제공해 준다는 점에서 의미가 있는 발명이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100 : 단말 장치, 이동통신 단말기
110 : 이어폰 접속 단자
200 : 뇌파 자극 및 전기 자극 제어 장치
210 : 변압기 220 : 복수 개의 주파수 필터
230 : 복수 개의 정류부 240 : DC/DC 컨버터
250 : 복수 개의 DC/DC 컨버터 300 : 복수 개의 전극들
300a,300b,300c,300d,311 : 전극
310 : 뇌파 센서 313 : 신호 증폭부
400 : 배터리 500 : 머리 착용 장치

Claims (8)

  1. 외부로부터 입력된 전기 신호가 가지는 주파수 값에 따라서 경두개의 특정 위치에 부착된 복수 개의 전극들로 전기 자극 신호를 발생시켜 출력하거나 상기 경두개의 특정 위치에서 뇌파 신호를 감지하는 뇌파 센서에 대한 구동 신호를 발생시켜 출력하는 뇌파 감지 및 전기 자극 제어 장치
    를 포함하고,
    상기 뇌파 감지 및 전기 자극 제어 장치는,
    서로 다른 주파수 통과 대역을 가지어 상기 전기 신호의 주파수 값에 따라서 상기 전기 신호를 통과 또는 차단시키는 복수 개의 주파수 필터; 및
    상기 복수 개의 주파수 필터 각각에 대응되어 전기적으로 연결되어 있는 복수 개의 정류부를 포함하고,
    상기 복수 개의 정류부는,
    상기 복수 개의 주파수 필터에서 통과된 전기 신호를 정류하여 전기적으로 연결된 상기 복수 개의 전극들로 상기 정류된 신호를 출력, 또는 상기 뇌파 센서의 구동 신호로 이용되도록 상기 정류된 신호를 상기 뇌파 센서로 출력하는 것인, 경두개 전기 자극 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    사용자의 선택 신호에 따라서 기 설정된 전압 크기 및 서로 다른 주파수 값을 가지는 전기 신호를 발생시켜 출력하는 단말 장치를 더 포함하고,
    상기 뇌파 감지 및 전기 자극 제어 장치의 외부로부터 입력된 전기 신호는, 상기 단말 장치에서 출력된 전기 신호인 것인, 경두개 전기 자극 시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 뇌파 감지 및 전기 자극 제어 장치는,
    상기 복수 개의 정류부 중 상기 뇌파 센서와 전기적으로 연결된 정류부에서 출력된 신호의 전압 크기를 기 설정된 전압 크기로 변환시켜 출력하는 DC/DC 컨버터를 더 포함하는 경두개 전기 자극 시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    사용자의 선택 신호에 따라서 하나의 주파수 값 또는 복수 개의 주파수 값을 가지는 전기 신호를 발생시켜 출력하는 단말 장치를 더 포함하고,
    상기 뇌파 감지 및 전기 자극 제어 장치의 외부로부터 입력된 전기 신호는, 상기 단말 장치에서 출력된 전기 신호인 것인, 경두개 전기 자극 시스템.
  5. 외부로부터 입력된 전기 신호가 가지는 주파수 값에 따라서 경두개의 특정 위치에 부착된 복수 개의 전극들로 전기 자극 신호를 발생시켜 출력하거나 상기 경두개의 특정 위치에서 뇌파 신호를 감지하는 뇌파 센서에 대한 구동 신호를 발생시켜 출력하는 뇌파 감지 및 전기 자극 제어 장치
    를 포함하고,
    상기 뇌파 감지 및 전기 자극 제어 장치는,
    서로 다른 주파수 통과 대역을 가지어 상기 전기 신호의 주파수 값에 따라서 상기 전기 신호를 통과 또는 차단시키는 복수 개의 주파수 필터; 및
    상기 복수 개의 주파수 필터에 각각 대응되어 전기적으로 연결되어 있는 복수 개의 DC/DC 컨버터를 포함하고,
    상기 복수 개의 DC/DC 컨버터는,
    상기 복수 개의 주파수 필터에서 출력되는 전기 신호를 구동 신호로 입력받아 각각 외부로부터 입력된 DC 전원 신호의 전압 크기를 변환하여 상기 복수 개의 전극들 또는 상기 뇌파 센서로 출력하는 것인 경두개 전기 자극 시스템.
  6. 제1 항 또는 제5 항에 있어서,
    사용자의 선택 신호에 따라서 기 설정된 전압 크기 및 서로 다른 주파수 값을 가지는 전기 신호를 발생시켜 출력하는 단말 장치를 더 포함하고,
    상기 뇌파 감지 및 전기 자극 제어 장치의 외부로부터 입력된 전기 신호는, 상기 단말 장치에서 출력된 전기 신호이고,
    상기 뇌파 감지 및 전기 자극 제어 장치는,
    상기 단말 장치에서 출력된 전기 신호의 전압 크기를 기 설정된 비율에 따라 변압시키어 출력하는 변압기를 더 포함하고,
    상기 복수 개의 주파수 필터가 상기 변압기에서 출력된 전기 신호를 입력받아 상기 전기 신호의 주파수 값에 따라서 상기 전기 신호를 통과 또는 차단시키는 것인 경두개 전기 자극 시스템.
  7. 제1 항 또는 제5 항에 있어서,
    사용자의 선택 신호에 따라서 기 설정된 전압 크기 및 서로 다른 주파수 값을 가지는 전기 신호를 발생시켜 출력하는 단말 장치를 더 포함하고,
    상기 뇌파 감지 및 전기 자극 제어 장치의 외부로부터 입력된 전기 신호는, 상기 단말 장치에서 출력된 전기 신호이고,
    상기 단말 장치는,
    상기 뇌파 센서와 전기적으로 연결되어, 상기 뇌파 센서를 통해 감지된 뇌파 신호를 입력받고 저장하도록 구성된 것인 경두개 전기 자극 시스템.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 단말 장치는,
    전기적 신호 입출력이 가능한 이어폰 접속단자를 포함하고,
    상기 이어폰 접속단자를 통해 상기 전기 신호의 출력 및 상기 뇌파 신호의 입력이 수행되도록 구성된 것인 경두개 전기 자극 시스템.
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