KR101480535B1

KR101480535B1 - 헤어핀 타입의 휴대용 뇌파 측정 장치를 포함한 뇌파 측정 시스템

Info

Publication number: KR101480535B1
Application number: KR20140023663A
Authority: KR
Inventors: 차경애
Original assignee: 주식회사 올비트앤
Priority date: 2014-02-27
Filing date: 2014-02-27
Publication date: 2015-01-12

Abstract

개시된 실시 예는 헤어핀 타입의 휴대용 뇌파 측정 장치를 포함한 뇌파 측정 시스템을 이용하여 피검자의 뇌파 신호를 간단하게 측정할 수 있으며, 뇌파 측정 결과 및 분석 정보를 실시간으로 사용자에게 알려줄 수 있다.

Description

헤어핀 타입의 휴대용 뇌파 측정 장치를 포함한 뇌파 측정 시스템{Electroencephalogram detecting system including a portable electroencephalogram detecting apparatus of hair pin type}

실시 예는 헤어핀 타입의 휴대용 뇌파 측정 장치를 포함한 뇌파 측정 시스템에 관한 것이다.

뇌파(Electroencephalogram, EEG)는 1875년 영국의 생리학자 R.케이튼이 처음으로 토끼·원숭이의 대뇌피질에서 나온 미약한 전기활동을 검류계(Galvanometer)로 기록한 것이 최초이며, 뇌의 전기적인 활동을 머리 표면에 부착한 전극에 의해 비침습적으로 측정한 생체 전기신호이다.

사람의 뇌파를 최초로 검출한 Hans Berger는 머리에 외상을 입은 환자의 두개골 결손부의 피하에 2개의 백금전극을 삽입하여 기록하였으며, 나중에 두피에 전극을 얹기만 하여도 기록될 수 있다는 것을 관찰하고, 이것을 심전도(ECG;Electrocardiogram)나 근전도(EMG;Electromyog ram)와 같이 뇌전도로 명명하였으며, 그의 공적을 기려 뇌파를 베르거 리듬이라고 한다.

Hans Berger는 사람 두피에서 최초로 뇌파를 발견한 후, 수면시의 뇌파 기록(최초의 spindle 검출), 저산소증에 의한 효과, 뇌 장애의 부분과 전체 효과, 간질 발작에 의한 효과를 최초로 발견하였다.

사람을 대상으로 한 뇌파 연구는 1920년에 시작하게 되었으며, 그의 초기 뇌파 연구에서 측정용으로 string-Galvanometer를 사용하였고, 1926년에는 이중 코일 갈바노메터를 이용하여 실험을 하였으며, 이 장치와 비분극(nonpolarizable)전극을 이용하여 사람의 뇌파를 기록하였고 이를 1929년 처음으로 보고하게 되었다. 처음 기록에서는 전두엽(Frontal Lobe)과 후두엽(Occipital Lobe)에 전극(electrode)을 부착하여 단일 채널로 하여 1분에서 3분 정도 뇌파를 기록하였다.

뇌파에 반영되는 뇌의 전기적 활동은 신경세포(neurons), 교세포(glia cells), 혈뇌장벽(blood-brain barrier)에 의해 결정되는데 주로 신경세포에 의해 발생한다. 뇌 무게의 반을 차지하는 교세포들은 신경세포가 연접해 있는 부위인 시냅스(synapse)에서 이온, 분자의 흐름을 조정하고 신경세포들 간의 구조 유지, 지탱, 보수 역할을 한다. 혈뇌장벽은 뇌혈관 속에 있는 각종 물질 중 필요한 물질만 선별하여 통과시키는 역할을 한다. 교세포와 혈뇌장벽에 의한 뇌파의 변화는 조금씩 천천히 일어나며, 이와 반대로 신경세포의 활동에 의한 뇌파의 변화는 크고, 빠르며 다양하게 발생한다.

머리표면 아래의 대뇌피질(cerebral cortex)은 전두엽(Frontal Lobe), 두정부엽(Parietal Lobe), 측두엽(Temporal Lobe), 후두엽(Occipital Lobe)으로 크게 나뉘며 조금씩 역할이 다르다. 예를 들면 뒤통수에 해당하는 후두엽엔 일차 시각피질이 있어 일차적인 시각정보 처리를 담당하며, 정수리 근처에 해당하는 두정부엽엔 체성감각 피질이 있어 운동/감각관련 정보처리를 담당한다.

뇌(Brain)의 구조를 측정하는 장치는 CT, Functional MRI와 PET, MEG 등이 사용되며, F-MRI와 PET는 뇌파에 비해 공간해상도가 높은 장점이 있으나, 뇌파에 비해 시간해상도가 낮아서 빠른 시간 내의 뇌의 변화를 볼 수 없다는 단점을 지니고 있다. 또한, 이러한 장치들은 뇌파측정기에 비해 가격이 매우 고가일 뿐 아니라 특수한 측정실을 갖추어야 하는 제약이 있다. 따라서, 비용이 저렴하고 시간 및 공간해상도가 동시에 뛰어난 뇌기능 측정장치가 개발되지 않는 한, 뇌파측정기는 뇌파를 측정하여 뇌기능(Brain Fuction)을 분석하므로, 뇌파는 CT나 MRI와 같은 뇌 구조만으로 관찰할 수 없는 뇌의 기능을 분석한다.

뇌파 측정기는 대학 병원, 병의원에서 사용자의 뇌파를 검출 및 분석하여 뇌파로부터 검출된 인지강도, 인지 속도, 집중도, 좌/우뇌 활성도를 객관적으로 측정함으로써 학습시 요구되는 필수적인 능력을 평가하고, 주의력 결핍 과잉 행동 장애(ADHD), 주의력 결핍 장애(ADD), 우울증(Depression), 학습 장애(Learning disability), 불안 장애(Anxiety Disorder), 불면증(Insomnia), 자폐(Autism), 치매(Dementia) 등을 진단하게 된다.

하지만, 종래의 뇌파 측정기는 복잡한 측정 장비들로 이루어져 있으며, 이를 활용한 다양한 응용 서비스를 제공하지 못하였으며, 휴대용 뇌파 측정 장치를 통해 뇌파 측정 결과를 실시간으로 사용자에게 알려줄 수 있는 애플리케이션을 제공하지 못하였다.

일 실시 예는 헤어핀 타입의 휴대용 뇌파 측정 장치를 포함하는 뇌파 측정 시스템을 제공하는 것이다.

일 실시 예에 따른 헤어핀 타입의 휴대용 뇌파 측정 장치를 포함한 뇌파 측정 시스템은, 상기 휴대용 뇌파 측정 장치와, 상기 휴대용 뇌파 측정 장치로부터 무선통신을 통해 전송된 뇌파 신호를 분석하는 응용 프로그램을 포함하는 단말기를 포함하고,

상기 휴대용 뇌파 측정 장치는, 상기 헤어핀의 집게 부분에 부착되는, 적어도 세 개 이상의 뇌파 검출센서; 및 상기 헤어핀에 탈부착 가능하게 상기 집게 부분의 반대편에 부착되고, 상기 적어도 세 개 이상의 뇌파 검출센서로부터 감지된 뇌파 신호를 증폭하고, 증폭된 뇌파 신호를 필터링한 후, 무선통신을 통해 상기 단말기에 전송하는 신호전처리보드를 포함하고,

상기 단말기의 응용 프로그램은, 상기 휴대용 뇌파 측정 장치로부터 전송된 뇌파 신호들 중, 0 내지 50 Hz 범위의 뇌파 신호들을 분석하고, 상기 분석 결과에 따라 뇌파의 성분 및 크기별로 출력하는 것을 특징으로 한다.

상기 휴대용 뇌파 측정 장치는, 상기 적어도 세 개 이상의 뇌파 검출센서로부터 출력된 뇌파 신호의 임피던스가 소정의 임계값 이상인지를 판단하는 제어부; 및 상기 임피던스가 상기 임계값 이상인 경우, 상기 제어부의 발광 제어 신호에 따라 적색 빛을 발광하는 발광부를 더 포함하고,

상기 제어부는, 상기 임피던스가 상기 임계값 이상인 경우, 상기 오류 신호를 상기 단말기에 전송하고, 상기 단말기의 응용프로그램은, 상기 수신된 오류 신호에 따라 상기 헤어핀의 재착용을 지시하는 메시지를 출력하는 것을 특징으로 한다.

상기 휴대용 뇌파 측정 장치는, 전원 ON/OFF 버튼을 구비하고, 델타파(LPF, 4Hz 이하), 쎄타파(BPF1, 4~8Hz), 알파파(BPF2, 8~13Hz), 베타파(BPF3, 13~30Hz), 감마파(HPF, 30Hz 이상)의 뇌파의 주파수 범위별로 필터 설정을 제어하는 버튼부를 더 포함하고, 상기 버튼부를 통해 상기 뇌파 신호의 측정 시작 및 종료를 지정할 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 신호전처리보드는, 각 측정위치에 부착된, 상기 적어도 세 개 이상의 뇌파 감지센서로부터 측정된 뇌파 신호를 검출하는 뇌파 신호 검출부; 상기 뇌파 신호 검출부로부터 검출된 뇌파 신호를 증폭하고 가우시안 노이즈를 제거하는 앰프(Amplifier); 0 내지 50Hz 범위의 주파수를 가진 뇌파의 분류별로 LPF, BPF, HPF를 사용하여 델타파(LPF), 쎄타파(BPF1), 알파파(BPF2), 베타파(BPF3), 감마파(HPF)의 뇌파의 주파수 범위별로 필터링하는 다수의 필터를 구비하는 필터부; 필터링된 아날로그 뇌파 신호를 디지털 뇌파 신호로 변환하는 A/D변환기; 상기 A/D변환기로부터 디지털 뇌파 신호를 수신하여 실시간으로 저장하면서 상기 무선 통신을 통해 상기 단말기로 전송하도록 제어하는 제어부; 상기 뇌파 측정 장치에 소정의 구동 전압을 제공하는 전원 공급부; 상기 측정된 뇌파 신호를 임시로 저장하는 저장부; 및 상기 측정된 뇌파 신호를 블루투스, 지그비 또는 RF 중 하나를 사용하여 상기 단말기에 전송하는 무선통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 응용 프로그램은, 사용자의 뇌파 성분 및 크기의 변화에 상응하는 정보를 텍스트, 그래프 및 이미지 형태로 출력하는 것을 특징으로 한다.

실시 예에 따른 헤어핀 타입의 휴대용 뇌파 측정 장치를 포함한 뇌파 측정 시스템을 이용하여 피검자의 뇌파 신호를 간단하게 측정할 수 있으며, 뇌파 측정 결과 및 분석 정보를 실시간으로 사용자에게 알려줄 수 있다.

도 1은 일 실시 예에 따른 헤어핀 타입의 휴대용 뇌파 측정 장치를 포함한 뇌파 측정 시스템(100)의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 헤어핀 타입의 휴대용 뇌파 측정 장치를 착용한 예시 도이다.
도 3은 헤어핀 타입의 휴대용 뇌파 측정 장치에 의해 측정된 피검자의 뇌파를 무선통신을 통해 컴퓨터, 스마트폰, 타블렛 PC 등을 포함하는 단말기(70)의 응용프로그램으로 전송하여 분석하는 신호전처리보드(SPB)의 구성도이다.
도 4는 다른 실시 예에 따른 헤어핀 타입의 휴대용 뇌파 측정 장치를 이용한 뇌파 측정 방법을 설명한 흐름 도이다.
도 5는 또 다른 실시 예에 따른 헤어핀 타입의 휴대용 뇌파 측정 장치를 이용한 뇌파 측정 방법을 설명한 흐름 도이다.

실시 예는 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 실시 예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시 예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시 예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 실시 예에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 일 실시 예에 따른 헤어핀 타입의 휴대용 뇌파 측정 장치를 포함한 뇌파 측정 시스템(100)의 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 헤어핀 타입의 휴대용 뇌파 측정 장치를 착용한 예시 도이다.

휴대용 뇌파 측정 장치는 피검자의 머리카락이 있는 어느 부위든 자유롭게 부착가능한 헤어핀의 형태일 수 있다. 도 1에 도시된 것처럼, 헤어핀의 집게 부분에 3개의 뇌파 검출 센서(25)가 부착되고, 헤어핀의 타측에 뇌파 검출 센서(25)에서 검출된 뇌파 신호를 처리하는 신호전처리보드(30)가 부착된다. 여기서, 3개의 뇌파 검출 센서(25)에 집게 부분에 부착되는 것으로 도시되어 있지만, 이에 한정되지 않고, 더 많은 수의 뇌파 검출 센서가 부착될 수 있음은 물론이다.

도 1 및 2에 도시된 뇌파 검출 센서(25)는 3개가 구비되어 있으며, 3개 이상의 전극으로부터 검출한 뇌파의 평균값을 구하고, 그 값을 기준 값으로 하여 분석할 수 있다.

신호전처리보드(SPB)(30)는 뇌파검출센서(25)로부터 감지된 신호를 입력으로 받으며, 헤어핀에 독립적으로 탈부착 가능한 형태를 갖는다.

헤어핀 타입의 휴대용 뇌파 측정 장치는 무선통신, 예를 들면 블루투스, 지그비, 또는 RF 무선통신 중 어느 하나의 통신 방식을 사용하여 EEG 신호를 단말기(70)에 전송할 수 있다. 단말기(70)는 컴퓨터, 스마트폰, 타블렛 PC, 별도의 휴대 단말기를 포함할 수 있다.

도 3은 헤어핀 타입 뇌파 측정 장치에 의해 측정된 피검자의 뇌파를Bluetooth 통신을 통해 컴퓨터, 스마트폰, 타블렛 PC 등을 포함하는 단말기(70)의 응용프로그램으로 전송하여 분석하는 시스템을 포함한 신호전처리보드(SPB)의 구성도이다.

상기 신호전처리보드(SPB)의 시스템은 뇌파 신호 검출부(32), 앰프(Amplifier)(33), 필터(34), A/D변환기(35), 제어부(36), 버튼부(37), LED부(38), 전원 공급부(40), 저장부(43), 및 무선통신부(44)로 구성된다.

헤어핀 타입의 휴대용 뇌파 측정 장치는 무선통신부를 사용하지 않는 경우 USB 연결부를 사용하여 단말기와 유선으로 연결되거나 또는 직렬 인터페이스 연결부를 사용하여 단말기와 연결될 수도 있다.

전원 공급부(40)는 AC 220V 전원을 입력받는 전원부(41), 및 AC 220V 전원을 소정 DC 구동 전압(DC 5V)으로 변환하는 AC/DC 컨버터(42)로 구성된다.

상기 신호전처리보드(SPB)는 헤어핀의 적어도 세 개 이상의 뇌파 감지 센서로부터 전달된 뇌파 신호 검출부(32), 뇌파 신호 검출부(32)로부터 미세한 EEG 신호를 증폭하고 가우시안 노이즈를 제거하는 앰프(Amplifier)(33), 0 내지 50Hz 범위 주파수를 가진 뇌파의 분류별로 LPF, BPF, HPF를 사용하여 델타파(LPF, 4Hz 이하), 쎄타파(BPF1, 4 내지 8Hz), 알파파(BPF2, 8 내지 13Hz), 베타파(BPF3, 13 내지 30Hz), 감마파(HPF, 30Hz 이상)의 뇌파의 주파수 범위별로 필터링하도록 다수의 필터를 구비하는 필터부(34), 필터링된 아날로그 뇌파 신호를 디지털 뇌파 신호로 변환하는 A/D변환기(35), 사용자의 버튼 설정에 따라 뇌파의 주파수를 필터링 되도록 제어하며 A/D변환기(35)로부터 디지털 뇌파 신호를 수신하여 실시간으로 저장되면서 무선 통신으로 단말기의 뇌파 분석 프로그램으로 측정된 EEG 신호를 전송되도록 제어하는 제어부(36), 전원 ON/OFF 버튼을 구비하고, 델타파(LPF, 4Hz 이하), 쎄타파(BPF1, 4~8Hz), 알파파(BPF2, 8~13Hz), 베타파(BPF3, 13~30Hz), 감마파(HPF, 30Hz 이상)의 뇌파의 주파수 범위별로 필터 설정을 제어하는 버튼부(37), 뇌파 측정 장치의 전원 ON/OFF 또는 휴대용 뇌파 측정 장치의 착용상태의 적절함을 색상으로 표시하는 발광부(38); 뇌파 측정 장치에 소정의 구동 전압을 제공하는 전원 공급부(40), 측정된 EEG 신호를 임시로 저장하는 저장부(43) 및 측정된 EEG 신호를 블루투스, 지그비, 또는 RF 무선 통신을 사용하여 단말기(70)로 전송하는 무선통신부(44)를 포함할 수 있다.

제어부(36)는 3개의 뇌파 검출센서(35)로부터 출력된 뇌파 신호의 임피던스가 소정의 임계값 이상인지를 판단한다. 여기서, 임계값은 임의로 결정할 수 있는 값으로, 예를 들면 10 Ω(옴)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 측정된 임피던스가 10 옴 이상인 경우, 검출된 뇌파 신호에 노이즈가 많이 포함된 것으로 판단할 수 있으며, 이러한 상황은 피검자가 헤어핀을 잘못 착용하였거나, 뇌파 검출 센서(전극)와 두피의 밀착이 약해진 것으로 판단할 수 있다. 제어부(36)는 임피던스가 임계값 이상인 경우, 발광부(38)를 발광 제어 신호를 출력하고, 발광부(38)는 특정 색, 예를 들면 붉은 색을 표시할 수 있다. 또한, 제어부(36)는 임피던스가 임계값 이상인 경우, 오류 신호를 단말기(70)에 전송할 수 있으며, 단말기(70)의 응용 프로그램은 수신된 오류 신호에 따라 헤어핀의 재착용을 지시하는 메시지를 단말기(70)의 표시부(미도시)에 디스플레이할 수 있다. 또한, 선택적으로, 임피던스가 임계값보다 작은 경우에는 정상적인 뇌파 신호가 출력되고 있는 상황이라고 판단할 수 있으며, 이 경우, 발광부(38)에 발광 제어 신호를 출력하면, 발광부(38)는 특정 색, 예를 들면 녹색을 표시할 수 있다.

뇌파(Electroencephalography, EEG, 뇌전도)는 신경계와 뇌신경 사이에 신호가 발생할 때 생기는 미세한 생체 전기로써, 뇌 표면에서 발생하는 전기 포텐셜 차이를 전극(Electrode)을 사용하여 측정하며, 델타(δ)파, 쎄타(θ)파, 알파(α)파, 베타(β)파, 감마(γ)파로 분류된다.

뇌파는 그 주파수와 진폭에 따라 분류할 수 있고, 사람의 뇌에서 나오는 뇌파는 0~30Hzdml 주파수가 나오며, 약 20~200μV의 진폭을 보인다.

뇌파는 진동하는 주파수의 범위에 따라 인위적으로 델타-δ파(0.2 ~ 3.99 Hz), 쎄타-θ파(4 ~ 7.99 Hz), 알파-α파(8 ~ 12.99 Hz), 베타-β파(13 ~ 29.99 Hz), 감마-γ파(30~50 Hz)로 구분된다

델타파는 0.2~4Hz의 주파수와 20~200 V의 진폭을 가지며 정상인의 깊은 수면상태나 신생아에서 주로 나타난다. 그리고 델타파 상태에서는 많은 양의 성장 호르몬을 생성시키는 것으로 알려져 있다. 성장기 청소년이 잠잘 때 키가 큰다는 이야기는 이러한 과학적인 사실이 뒷면에 존재하고 있다.

쎄타파는 4~8Hz의 주파수와 20~100 V의 진폭을 가지며, 정서적으로 안정된 상태나 수면에 빠지기 전에 나타난다. 그래서 쎄타파를 흔히 지각과 꿈의 경계상태라고도 부른다. 이 상태에서는 예기치 않은 꿈과 같은 마음의 이미지를 종종 동반하게 되고 그 이미지는 생생한 기억으로 이어지는 경험을 하게 된다.

알파파는 8~13Hz의 주파수와 20~60 V의 진폭을 가지며, 명상 같은 편안한 상태에서 나타나며 스트레스 해소 및 집중력 향상에 도움을 준다. 우리가 눈을 감고 몸을 이완시키면, 뇌파의 활동은 속도를 완화시킨다. 이때 우리 뇌는 알파파를 생산하게 되고, 뇌는 알파 상태가 된다. 건강하고 스트레스 없는 상태의 사람들은 알파파 활동상태가 많이 생성되는 경향이 있다. 알파파는 Low 알파, Middle 알파, High 알파등 더욱 세분화하여 분석할 수도 있다.

베타파는 13~30Hz의 주파수와 2~20 V의 진폭을 가지며, 긴장, 흥분 상태 등 활동할 때에 나타난다. 운동력 향상에 도움을 주고, 의식이 깨어 있을 때의 뇌파이다. 우리가 눈을 뜨고, 걷고, 흥분하고, 외부 세계에 초점을 맞추고 있는 상태에서는 베타파가 주로 나타난다. 베타파는 주로 전두엽에서 많이 나타나며, 깨어 있을 때, 말할 때와 같이 모든 의식적인 활동을 할 때 나타나며, 특히, 불안한 상태나 긴장시, 복잡한 계산처리시에 우세하게 나타난다.

감마파는 30~50Hz의 주파수와 2~20 V의 진폭을 가지며, 주로 흥분했을 때 나타난다. 감마파는 베타파보다 더 빠르게 진동하는 형태로 정서적으로 더욱 초조한 상태이거나 추리, 판단 등의 고도의 인지정보처리와 관련 깊다고 보고되고 있다.

델타파, 쎄타파, 알파파, 베타파, 감마파는 편리상 작위적으로 분류한 뇌파의 주파수 영역이며, 보통 특정상태의 뇌파특징을 분석하고자 하는 연구자들은 0-50Hz의 각 주파수 성분에 대한 파워의 분포를 전체적으로 보여주는 파워스펙트럼 분포를 먼저 관찰한 후, 주파수 성분을 분석하여 이러한 파워스펙트럼 분포를 머리표면의 각 측정 부위마다 조금씩 다른 양상을 나타낼 수도 있다.

단말기(PC, 스마트폰, Tablet PC)는 헤어핀 타입의 휴대용 뇌파 측정 장치로부터 측정된 EEG 신호를 무선 통신을 통해 수신받는 무선 통신부(45), 각 기능을 제어하는 마이컴(46), 응용프로그램 및 시간대별 측정된 EEG 신호를 저장하는 메모리(48), 분석된 뇌파 신호를 출력하는 LCD 표시부(47), 타이밍을 계수하는 타이머(50)를 포함할 수 있다

응용프로그램은 휴대용 뇌파 측정 장치로부터 전송된 뇌파 신호들 중, 0 내지 50 Hz 범위의 뇌파 신호들을 분석하고, 분석 결과에 따라 뇌파의 성분 및 크기별로 출력할 수 있다. 예를 들면, 전술한 주파수 범위에 따른 분류 기준으로 일정 시간 동안, 델타파, 쎄타파, 알파파, 베타파 또는 감마파가 어떻게 분포되어 출력되고 있는지, 이러한 뇌파 성분과 크기를 다양한 형태, 그래프와 이미지 형태로 출력할 수 있다. 또한, 측정 시작과 종료를 사용자가 지정한 경우, 해당 구간에서의 피검자의 뇌파 성분 및 크기를 뇌파 변화 형태로 출력할 수 있다.

도 4는 다른 실시 예에 따른 헤어핀 타입의 휴대용 뇌파 측정 장치를 이용한 뇌파 측정 방법을 설명한 흐름 도이다.

도 4를 참조하면, S10에서, 버튼에 의해 전원을 켠 후, 헤어핀 타입의 뇌파 측정 장치의 적어도 3개 이상의 뇌파 검출 전극으로부터 EEG 신호를 검출한다.

S20에서, 검출된 뇌파 신호를 증폭, 필터링, A/D 변환한다.

S30에서, 헤어핀 타입의 뇌파 측정 장치의 적어도 3개 이상의 뇌파 검출 전극으로부터 EEG 신호를 무선통신을 통해 단말기의 응용프로그램으로 전송한다.

S40에서, 단말기의 응용프로그램에서, 수신된 뇌파 신호들 중 0 내지 50Hz 범위의 뇌파 신호를 분석한다.

S50에서, 분석한 뇌파 신호의 성분 및 크기를 출력한다.

도 5는 또 다른 실시 예에 따른 헤어핀 타입의 휴대용 뇌파 측정 장치를 이용한 뇌파 측정 방법을 설명한 흐름 도이다.

도 5를 참조하면, S100에서, 헤어핀 타입의 뇌파 측정 장치로부터 뇌파 신호를 검출한다.

S200에서, 뇌파신호의 임피던스를 측정한다.

S300에서, 측정된 임피던스가 임계값이상인지 판단한다.

S300에서, 측정된 임피던스가 임계값이상인 경우, S400에서, 헤어핀 타입의 뇌파측정장치의 발광부에 적색을 표시한다.

S500에서, 단말기에 제어 신호, 즉 오류 신호를 전송하면, S600에서, 단말기에서 재착용 요청 메시지를 출력한다.

S300에서, 측정된 임피던스가 임계값보다 작은 경우에는 S700에서, 발광부에 녹색을 표시하고, 도 4에 도시된 S20으로 진행하여, 뇌파 신호에 대한 전처리를 수행한 후, 무선통신을 통해 단말기로 전송한다.

실시 예에 따른 장치는 프로세서, 프로그램 데이터를 저장하고 실행하는 메모리, 디스크 드라이브와 같은 영구 저장부(permanent storage), 외부 장치와 통신하는 통신 포트, 터치 패널, 키(key), 버튼 등과 같은 사용자 인터페이스 장치 등을 포함할 수 있다. 소프트웨어 모듈 또는 알고리즘으로 구현되는 방법들은 상기 프로세서상에서 실행 가능한 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드들 또는 프로그램 명령들로서 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체 상에 저장될 수 있다. 여기서 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로 마그네틱 저장 매체(예컨대, ROM(read-only memory), RAM(random-access memory), 플로피 디스크, 하드 디스크 등) 및 광학적 판독 매체(예컨대, 시디롬(CD-ROM), 디브이디(DVD: Digital Versatile Disc)) 등이 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템들에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 판독 가능한 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 매체는 컴퓨터에 의해 판독가능하며, 메모리에 저장되고, 프로세서에서 실행될 수 있다.

도면에 도시된 실시 예들에서 참조 부호를 기재하였으며, 실시 예들을 설명하기 위하여 특정 용어들을 사용하였으나, 특정 용어에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 실시 예는 당업자에 있어서 통상적으로 생각할 수 있는 모든 구성 요소들을 포함할 수 있다.

실시 예는 기능적인 블록 구성들 및 다양한 처리 단계들로 나타내어질 수 있다. 이러한 기능 블록들은 특정 기능들을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어 또는/및 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시 예는 하나 이상의 마이크로프로세서들의 제어 또는 다른 제어 장치들에 의해서 다양한 기능들을 실행할 수 있는, 메모리, 프로세싱, 로직(logic), 룩 업 테이블(look-up table) 등과 같은 직접 회로 구성들을 채용할 수 있다. 본 발명에의 구성 요소들이 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 있는 것과 유사하게, 실시 예는 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한, 실시 예는 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 및/또는 데이터 처리 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다. “매커니즘”, “요소”, “수단”, “구성”과 같은 용어는 넓게 사용될 수 있으며, 기계적이고 물리적인 구성들로서 한정되는 것은 아니다. 상기 용어는 프로세서 등과 연계하여 소프트웨어의 일련의 처리들(routines)의 의미를 포함할 수 있다.

실시 예에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 실시 예의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, “필수적인”, “중요하게” 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.

실시 예의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 “상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 실시 예에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 마지막으로, 실시 예에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 실시 예들이 한정되는 것은 아니다. 실시 예에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 실시 예를 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 실시 예의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.

Claims

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헤어핀 타입의 휴대용 뇌파 측정 장치를 포함한 뇌파 측정 시스템에 있어서,
상기 뇌파 측정 시스템은, 상기 휴대용 뇌파 측정 장치와, 상기 휴대용 뇌파 측정 장치로부터 무선통신을 통해 전송된 뇌파 신호를 분석하는 응용 프로그램을 포함하는 단말기를 포함하고,
상기 휴대용 뇌파 측정 장치는, 상기 헤어핀의 집게 부분에 부착되는, 적어도 세 개 이상의 뇌파 검출센서; 상기 헤어핀에 탈부착 가능하게 상기 집게 부분의 반대편에 부착되고, 상기 적어도 세 개 이상의 뇌파 검출센서로부터 감지된 뇌파 신호를 증폭하고, 증폭된 뇌파 신호를 필터링한 후, 무선통신을 통해 상기 단말기에 전송하는 신호전처리보드를 포함하고,
상기 단말기의 응용 프로그램은, 상기 휴대용 뇌파 측정 장치로부터 전송된 뇌파 신호들 중, 0 내지 50 Hz 범위의 뇌파 신호들을 분석하고, 상기 분석 결과에 따라 뇌파의 성분 및 크기별로 출력하되,
상기 휴대용 뇌파 측정 장치는,
상기 적어도 세 개 이상의 뇌파 검출센서로부터 출력된 뇌파 신호의 임피던스가 소정의 임계값 이상인지를 판단하는 제어부; 및
상기 임피던스가 상기 임계값 이상인 경우, 상기 제어부의 발광 제어 신호에 따라 적색 빛을 발광하는 발광부를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 임피던스가 상기 임계값 이상인 경우, 오류 신호를 상기 단말기에 전송하고,
상기 단말기의 응용프로그램은,
상기 수신된 오류 신호에 따라 상기 헤어핀의 재착용을 지시하는 메시지를 출력하는 것을 특징으로 하는 헤어핀 타입의 휴대용 뇌파 측정 장치를 포함한 뇌파 측정 시스템.
헤어핀 타입의 휴대용 뇌파 측정 장치를 포함한 뇌파 측정 시스템에 있어서,
상기 뇌파 측정 시스템은, 상기 휴대용 뇌파 측정 장치와, 상기 휴대용 뇌파 측정 장치로부터 무선통신을 통해 전송된 뇌파 신호를 분석하는 응용 프로그램을 포함하는 단말기를 포함하고,
상기 휴대용 뇌파 측정 장치는, 상기 헤어핀의 집게 부분에 부착되는, 적어도 세 개 이상의 뇌파 검출센서; 상기 헤어핀에 탈부착 가능하게 상기 집게 부분의 반대편에 부착되고, 상기 적어도 세 개 이상의 뇌파 검출센서로부터 감지된 뇌파 신호를 증폭하고, 증폭된 뇌파 신호를 필터링한 후, 무선통신을 통해 상기 단말기에 전송하는 신호전처리보드를 포함하고,
상기 단말기의 응용 프로그램은, 상기 휴대용 뇌파 측정 장치로부터 전송된 뇌파 신호들 중, 0 내지 50 Hz 범위의 뇌파 신호들을 분석하고, 상기 분석 결과에 따라 뇌파의 성분 및 크기별로 출력하되,
상기 휴대용 뇌파 측정 장치는,
전원 ON/OFF 버튼을 구비하고, 델타파(LPF, 4Hz 이하), 쎄타파(BPF1, 4~8Hz), 알파파(BPF2, 8~13Hz), 베타파(BPF3, 13~30Hz), 감마파(HPF, 30Hz 이상)의 뇌파의 주파수 범위별로 필터 설정을 제어하는 버튼부를 더 포함하고,
상기 버튼부를 통해 상기 뇌파 신호의 측정 시작 및 종료를 지정할 수 있는 것을 특징으로 하는 헤어핀 타입의 휴대용 뇌파 측정치를 포함한 뇌파 측정 시스템.
헤어핀 타입의 휴대용 뇌파 측정 장치를 포함한 뇌파 측정 시스템에 있어서,
상기 뇌파 측정 시스템은, 상기 휴대용 뇌파 측정 장치와, 상기 휴대용 뇌파 측정 장치로부터 무선통신을 통해 전송된 뇌파 신호를 분석하는 응용 프로그램을 포함하는 단말기를 포함하고,
상기 휴대용 뇌파 측정 장치는, 상기 헤어핀의 집게 부분에 부착되는, 적어도 세 개 이상의 뇌파 검출센서; 상기 헤어핀에 탈부착 가능하게 상기 집게 부분의 반대편에 부착되고, 상기 적어도 세 개 이상의 뇌파 검출센서로부터 감지된 뇌파 신호를 증폭하고, 증폭된 뇌파 신호를 필터링한 후, 무선통신을 통해 상기 단말기에 전송하는 신호전처리보드를 포함하고,
상기 단말기의 응용 프로그램은, 상기 휴대용 뇌파 측정 장치로부터 전송된 뇌파 신호들 중, 0 내지 50 Hz 범위의 뇌파 신호들을 분석하고, 상기 분석 결과에 따라 뇌파의 성분 및 크기별로 출력하되,
상기 신호전처리보드는,
각 측정위치에 부착된, 상기 적어도 세 개 이상의 뇌파 감지센서로부터 측정된 뇌파 신호를 검출하는 뇌파 신호 검출부;
상기 뇌파 신호 검출부로부터 검출된 뇌파 신호를 증폭하고 가우시안 노이즈를 제거하는 앰프(Amplifier);
0 내지 50Hz 범위의 주파수를 가진 뇌파의 분류별로 LPF, BPF, HPF를 사용하여 델타파(LPF), 쎄타파(BPF1), 알파파(BPF2), 베타파(BPF3), 감마파(HPF)의 뇌파의 주파수 범위별로 필터링하는 다수의 필터를 구비하는 필터부;
필터링된 아날로그 뇌파 신호를 디지털 뇌파 신호로 변환하는 A/D변환기;
상기 A/D변환기로부터 디지털 뇌파 신호를 수신하여 실시간으로 저장하면서 상기 무선 통신을 통해 상기 단말기로 전송하도록 제어하는 제어부;
상기 뇌파 측정 장치에 소정의 구동 전압을 제공하는 전원 공급부;
상기 측정된 뇌파 신호를 임시로 저장하는 저장부; 및
상기 측정된 뇌파 신호를 블루투스, 지그비 또는 RF 중 하나를 사용하여 상기 단말기에 전송하는 무선통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤어핀 타입의 휴대용 뇌파 측정치를 포함한 뇌파 측정 시스템.
헤어핀 타입의 휴대용 뇌파 측정 장치를 포함한 뇌파 측정 시스템에 있어서,
상기 뇌파 측정 시스템은, 상기 휴대용 뇌파 측정 장치와, 상기 휴대용 뇌파 측정 장치로부터 무선통신을 통해 전송된 뇌파 신호를 분석하는 응용 프로그램을 포함하는 단말기를 포함하고,
상기 휴대용 뇌파 측정 장치는, 상기 헤어핀의 집게 부분에 부착되는, 적어도 세 개 이상의 뇌파 검출센서; 상기 헤어핀에 탈부착 가능하게 상기 집게 부분의 반대편에 부착되고, 상기 적어도 세 개 이상의 뇌파 검출센서로부터 감지된 뇌파 신호를 증폭하고, 증폭된 뇌파 신호를 필터링한 후, 무선통신을 통해 상기 단말기에 전송하는 신호전처리보드를 포함하고,
상기 단말기의 응용 프로그램은, 상기 휴대용 뇌파 측정 장치로부터 전송된 뇌파 신호들 중, 0 내지 50 Hz 범위의 뇌파 신호들을 분석하고, 상기 분석 결과에 따라 뇌파의 성분 및 크기별로 출력하되,
상기 응용 프로그램은,
사용자의 뇌파 성분 및 크기의 변화에 상응하는 정보를 텍스트, 그래프 및 이미지 형태로 출력하는 것을 특징으로 하는 헤어핀 타입의 휴대용 뇌파 측정치를 포함한 뇌파 측정 시스템.