KR101485591B1 - 초음파를 이용한 비침습적 뇌 자극을 통한 촉감 생성 장치, 방법 그리고 이를 이용한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 - Google Patents

초음파를 이용한 비침습적 뇌 자극을 통한 촉감 생성 장치, 방법 그리고 이를 이용한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 Download PDF

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Abstract

초음파를 이용한 비침습적 뇌 자극을 통한 촉감 생성 장치가 개시된다. 이 촉감 생성 장치는, 비침습적으로 특정 사용자의 뇌의 특정 부분을 자극하기 위한 초음파를 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 특정 사용자에 입력하는 기능을 수행하는 초음파 트랜스듀서 모듈, 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역의 범위에 대한 정보를 획득하고, 획득된 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역의 범위에 대한 정보를 참조로 하여 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 특정 사용자에게 입력될 초음파의 특성을 보정하기 위한 보상 모듈, 및 상기 보상 모듈에 의해 결정된 보정 값을 참조로 하여 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 특정 사용자에게 입력될 초음파를 발생시키는 초음파 생성 모듈을 포함한다.
본 발명에 따른 비침습적 뇌자극을 통한 촉감 생성 장치 및 방법에 의하면, 압감, 진동감, 온도감, 미끄러짐 등과 같은 다양한 촉감에 따라 초음파의 강도, 주파수, 주기를 조절하면서 자극할 수 있으며, 초음파가 두개골을 투과할 때 발생하는 반사와 굴절현상을 예측하여 정확한 위치를 자극하여 원하는 촉감을 사용자가 느끼게 할 수 있다.

Description

초음파를 이용한 비침습적 뇌 자극을 통한 촉감 생성 장치, 방법 그리고 이를 이용한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체{DEVICE, COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM AND METHOD FOR GENERATING TOUCH FEELING BY NON-INVASIVE BRAIN STIMULATION USING ULTRASONIC WAVES}
본 발명은 뇌 자극을 통한 촉감 생성 장치, 방법 그리고 이를 이용한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이며, 구체적으로는 초음파를 통한 비침습적 뇌 자극을 통하여 촉감을 생성함에 있어서 개인별로 다른 뇌의 특성 등을 정밀하게 감안하여 초음파의 특성을 보정함으로써 개인별로 원하는 촉감을 정확하게 생성하기 위한 장치, 방법 그리고 이를 이용한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이다.
인터넷 상의 SNS 와 같이 현실 세계와 가상 세계가 하나로 통합되는 세상이 펼쳐지고 있다. 현재는 문자, 영상 중심의 소통이 이루어지고 있으나, 원격지의 사람들이 함께 있다는 느낌을 좀 더 실제처럼 느낄 수 있도록 다양한 감각들을 서로 소통하기 위한 시도들이 이루어지고 있다. 특히, 촉감은 시각 및 청각 정보와 함께 사람에게 매우 중요한 감각으로 원격지에서 이를 전달하고 느끼게 하기 위한 시도들이 진행되어 왔다.
사용자에게 가상의 물체를 마지는 느낌을 전달하거나, 로봇이나 사람이 물건을 만지는 느낌을 원격지의 사용자에게 전달하기 위해, 사람의 손과 팔에 촉감과 역삼을 전달하기 위한 햅틱 장치들이 다수 개발되어 왔다. 최근 구동기가 소형화되고 컴퓨터의 성능이 향상되면서 많은 진전이 있었으나 아직 충분한 감각을 전달하지 못하고 있다. 또한, 기계적인 장치들이 많이 포함되어 일반 사용자들이 사용하기에는 시스템이 아직 크고 무거워 전문가를 중심으로 한 특별 응용분야에만 사용되고 있다.
특히, 손끝의 촉감을 전달하기 위해, 일렉트로-액티브 폴리머(Electro-active polymer)를 사용한 방법(이온 교환에 따른 폴리머의 팽창을 이용하여 질감 제시 장치(Tactile display)를 구현하고, 아울러 이를 유연하게 구현하는 장점이 있으나, 대부분 구동력이 작거나 물질에 따라서 수 kV 이상의 구동 전압이 필요하다), 피에조(peizo) 물질을 이용한 방법(이 방법은 큰 힘을 낼 수 있으나, 디바이스 두께가 두꺼워지고 구부러질 수 있게 만들기가 어렵다), 마그네틱 구동 방법(이 방법은 힘의 크기가 작고 두께가 두꺼워지며, 구부러질 수 있게 만들기가 어렵다), 공압(pneumatic)을 이용한 방법(이 방법은 힘의 크기가 크고 유연하게 만들 수 있으나, 어레이에서 개별 구동을 위해서는 각각의 공압 라인을 연결해야 하므로 시스템이 커지고 복잡해지는 단점이 있다) 등을 사용한 접근 방식들이 제시되어 왔다. 그러나 이러한 방식들은 크기, 무게, 감각 전달 성능 등의 한계로 인해 아직까지 상용화되지 못하고 있다. 특히, 손에 장치를 착용해야 한다는 점이 사용자들을 불편하게 하고, 시각 정보와 함께 촉감 정보를 전달할 때 몰입감을 떨어뜨리는 요소가 되고 있다.
이러한 문제점들을 극복하기 위한, 한 가지 방법으로, 일본 소니사에서 초음파를 이용하여 대뇌 피질(neural cortex)을 자극하는 방법을 미국 특허 US 6,536,440 B1(2003. 3. 25)에 제안한 바 있다. 그러나 이 종래 특허 기술에서는 다양한 패턴 형성을 위한 이중 구조를 갖는 초음파 발생장치에 대한 개념을 중심으로 기술을 제시하고 있고, 시각 정보 전달에 대한 가능성이 그 예로 제시되고 있을 뿐이었다.
본 발명은 압감, 진동감, 온도감, 미끄러짐 등과 같은 다양한 촉감을 생성하기 위하여 사용자별의 특성에 따라 초음파의 강도, 주파수, 주기를 조절하면서 자극할 수 있으며, 초음파가 사용자의 두개골을 투과할 때 발생하는 반사와 굴절현상을 예측하여 정확한 위치를 자극할 수 있을뿐만 아니라 사용자의 뇌의 촉감인지영역의 특성까지 고려하여 정확한 위치를 자극할 수 있는, 비침습적 뇌자극을 통한 촉각 생성 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 뇌의 특정 영역을 자극함으로써, 인체의 촉감 또는 감성을 유발하고, 인체의 비정상적인 운동, 예를 들면 알츠하이머로 인한 손 떨림, 비정상적인 발작 등을 완화할 수 있는 헬멧 또는 헤드셋과 같은 머리 착용형 비침습적 뇌자극을 통한 촉각 생성 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 초음파를 이용한 비침습적 뇌 자극을 통한 촉감 생성 장치는, 비침습적으로 특정 사용자의 뇌의 특정 부분을 자극하기 위한 초음파를 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 상기 특정 사용자에 입력하는 기능을 수행하는 초음파 트랜스듀서 모듈, 상기 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역의 크기에 대한 정보를 획득하고, 상기 획득된 상기 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역의 크기에 대한 정보를 참조로 하여 상기 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 상기 특정 사용자에게 입력될 초음파의 특성을 보정하기 위한 보상 모듈, 및 상기 보상 모듈에 의해 결정된 보정 값을 참조로 하여 상기 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 상기 특정 사용자에게 입력될 초음파를 발생시키는 초음파 생성 모듈을 포함한다.
바람직하게는, 상기 보상 모듈은, 상기 특정 사용자의 제1 신체부위에 대한 자극이 입력될 때 이를 인지하는 뇌의 촉감인지영역 내의 제1 촉감인지위치 및 제2 신체부위에 대한 자극이 입력될 때 이를 인지하는 뇌의 촉감인지영역 내의 제2 촉감인지위치를 참조로 하여 상기 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역의 크기에 대한 정보를 획득하고, 상기 획득된 상기 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역의 크기에 대한 정보를 참조로 상기 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 상기 특정 사용자에게 입력될 초음파의 특성을 보정한다.
이때, 상기 보상 모듈은, 상기 제1 촉감인지위치에서 시작하여 상기 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역을 따라 이동하여 상기 제2 촉감인지위치에 이르기까지의 거리를 참조로 하여 상기 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 상기 특정 사용자에게 입력될 초음파의 특성을 보정한다.
바람직하게는, 상기 보상 모듈은, 상기 촉감인지영역의 크기를 참조로 하여, 상기 특정 사용자에게 입력될 초음파가 상기 특정 사용자의 뇌 상에서 포커싱되는 위치를 조정하기 위하여, 상기 초음파의 특성을 보정하거나 상기 초음파 트랜스듀서 모듈의 상기 특정 사용자의 뇌 상에서의 물리적 위치를 조정하기 위한 초음파 트랜스듀서 캘리브레이션 모듈, 및 상기 특정 사용자의 뇌의 두개골의 두께 및 두피 혹은 내부지방층의 두께 중 적어도 일부를 참조로 하여 상기 초음파 트랜스듀서 모듈을 통해 상기 특정 사용자에게 입력될 초음파의 특성을 보정하기 위한 두개골 특성 추정 및 보상 모듈을 포함한다.
바람직하게는, 상기 초음파 트랜스듀서 캘리브레이션 모듈은, 상기 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역 중 소정 촉감을 느끼기 위하여 사용되는 특정 촉감인지영역에 대한 위치 및 크기 정보를 획득하거나 상기 특정 사용자의 감정 및 심리 상태에 따라 변하는 뇌의 크기를 모니터링하여 현 상태의 정확한 뇌의 크기를 결정하기 위한 뇌 활동상태 모니터링 센서, 및 상기 뇌 활동상태 모니터링 센서를 통해 획득된 상기 특정 촉감인지영역에 대한 위치 및 크기 정보 또는 상기 현 상태의 정확한 뇌의 크기 정보를 참조로 하여 상기 초음파 트랜스듀서 모듈의 상기 특정 사용자의 뇌 상에 포커싱되는 초점의 위치를 조정하기 위한 위치보정유닛을 포함한다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 초음파를 이용한 비침습적 뇌 자극을 통한 촉감 생성 방법은, (a) 초음파 트랜스듀서 모듈에 포함된 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 비침습적으로 특정 사용자의 뇌의 특정 부분을 자극하기 위한 필요 정보로서, 상기 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역의 크기에 대한 정보를 획득하는 단계, (b) 상기 획득된 상기 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역의 크기에 대한 정보를 참조로 하여 상기 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 상기 특정 사용자에게 입력될 초음파의 특성을 보정하는 단계, 및 (c) 상기 특성이 보정된 초음파를 발생시키고 이를 상기 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 상기 특정 사용자에 입력되도록 하는 단계를 포함한다.
이 외에도, 본 발명을 구현하기 위한 다른 방법, 및 상기 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 더 제공된다.
본 발명에 의하면, 압감, 진동감, 온도감, 미끄러짐 등과 같은 다양한 촉감을 생성하기 위하여 사용자별 특성에 따라 초음파의 강도, 주파수, 주기를 조절하면서 자극할 수 있으며, 초음파가 사용자의 두개골을 투과할 때 발생하는 반사와 굴절현상을 예측하여 정확한 위치를 자극할 수 있을뿐만 아니라 사용자의 뇌의 촉감인지영역의 특성까지 고려하여 정확한 위치를 자극할 수 있으므로, 사용자별로 원하는 촉감을 정확하게 느끼게 할 수 있다.
본 발명에 따른 비침습적 뇌자극을 통한 촉감 생성 장치를 사용하는 경우, 사용자의 손에 별도의 장치를 장착하지 않기 때문에, 영상이나 음성 등으로 구성되는 가상환경에 대한 몰입감을 잃지 않고 촉감을 느끼면서 인터렉션 할 수 있게 된다. 또한, 원격에 아바타 로봇을 보내 작업을 시키는 경우 손으로 직접 작업하는 것 같이 촉감을 느낄 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 초음파를 이용한 비침습적 뇌 자극을 통한 촉감 생성 장치의 구성을 나타낸다.
도 2는 이용한 비침습적 뇌 자극을 통한 촉감 생성 장치의 일 실시예에 따른 구현예를 도시한다.
도 3은 뇌 활동상태 모니터링 센서의 작용 모습을 나타낸다.
도 4은 일 실시예에 따른 초음파 트랜스듀서 모듈과 뇌 활동 상태 모니터링 센서를 병합한 형태를 도시한다.
도 5는 손 가락을 이용한 뇌의 촉감인지영역의 크기 정보를 획득하는 예를 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 초음파를 이용한 비침습적 뇌 자극을 통한 촉각 생성 방법을 나타낸 흐름도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 초음파를 이용한 비침습적 뇌 자극을 통한 촉감 생성 장치의 구성을 나타낸다.
도 2는 이용한 비침습적 뇌 자극을 통한 촉감 생성 장치의 일 실시예에 따른 구현예를 도시한다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 촉감 생성 장치(10)는 초음파 트랜스듀서 모듈(11), 보상 모듈(12), 초음파 생성 모듈(13), 뇌지도 데이터베이스(14) 등을 포함한다. 참고로, 도 2에 도시된 참조번호(15)는 지지대를 가리키고 참조번호(16)은 초음파 전달 매개물질을 의미한다.
구체적으로, 초음파 트랜스듀서 모듈(11)은 비침습적으로 특정 사용자의 뇌의 특정 부분을 자극하기 위한 초음파를 하나 또는 그 이상의 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 위 특정 사용자에 입력하는 기능을 수행한다. 이 초음파 트랜스듀서 모듈(11)은 하나의 트랜스듀서 유닛만으로 구성될 수도 있으며, 다수 개의 트랜스듀서 유닛으로 이루어진 트랜스듀서 어레이로 구성될 수도 있다.
보상 모듈(12)은 상기 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역의 범위(여기서, 범위란, 뇌의 피질 상에서의 소정의 촉감에 대한 인지영역의 정확한 위치, 길이, 크기, 면적 등의 정보 중 적어도 일부를 의미함)에 대한 정보를 획득하고, 이 획득된 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역의 범위에 대한 정보를 참조로 하여 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 상기 특정 사용자에게 입력될 초음파의 특성을 보정하는 기능을 한다.
구체적으로 보상 모듈(12)는 상기 특정 사용자의 제1 신체부위에 대한 자극이 입력될 때 이를 인지하는 뇌의 촉감 영역 내의 제1 촉감인지위치 및 제2 신체부위에 대한 자극이 입력될 때 이를 인지하는 뇌의 촉감인지영역 내의 제2 촉감인지위치를 참조로 하여 상기 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역의 범위에 대한 정보를 획득하고, 획득된 특정 사용자의 촉감인지영역의 범위에 대한 정보를 참조로 하여 초음파 트랜스듀서 유닛(11)을 통해 특정 사용자에게 입력될 초음파의 특성을 보정하게 된다. 이때, 제1 촉감인지위치에서 시작하여 상기 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역을 따라 이동하여 제2 촉감인지위치에 이르기까지의 경로를 참조로 하여 상기 특정 사용자에게 입력될 초음파의 특성을 보정한다. 여기서, 상기 제1 신체부위는 상기 특정 사용자의 한 쪽 손의 제1 손가락이고 상기 제2 신체부위는 상기 특정 사용자의 상기 한 쪽 손의 제2 손가락일 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
이를 위하여 보상 모듈(12)은 초음파 트랜스듀서 캘리브레이션 모듈(121)을 포함할 수 있는데, 초음파 트랜스듀서 캘리브레이션 모듈(121)은 특정 사용자의 뇌 상의 촉감인지영역의 범위를 참조로 하여, 상기 특정 사용자에게 입력될 초음파가 상기 특정 사용자의 뇌 상에서 포커싱되는 위치를 조정하기 위하여, 상기 초음파의 특성을 보정하는 기능을 수행할 수 있다.
구체적으로, 초음파 트랜스듀서 캘리브레이션 모듈(121)은 뇌활동상태 모니터링 센서(123) 및 위치보정유닛(124)을 포함할 수 있다.
뇌 활동상태 모니터링 센서(123)는 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역 중 소정 촉감을 느끼기 위하여 사용되는 특정 촉감인지영역에 대한 범위 정보를 획득할 수 있다. 이를 위하여, 뇌 활동상태 모니터링 센서(123)는 특정 사용자의 제1 신체부위에 대한 자극이 입력될 때 이를 인지하는 뇌의 촉감인지영역 내의 제1 촉감인지 위치 및 제2 신체부위에 대한 자극이 입력될 때 이를 인지하는 뇌의 촉감인지영역 내의 제2 촉감인지위치를 획득하고 이를 참조로 하여 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역의 범위에 대한 정보를 획득한다. 이에 대해서는 추후 도 5를 참조로 하여 추가적으로 설명한다. 한편, 뇌 활동상태 모니터링 센서(123)는 특정 사용자의 감정 및 심리 상태에 따라 변화하는 뇌의 크기까지 모니터링하여 현 상태의 정확한 뇌의 크기를 결정함으로써 특정 촉감인지영역에 대한 범위 정보를 보다 정확하게 구하는 기능을 수행할 수도 있다.
한편, 도 3은 뇌 활동상태 모니터링 센서의 작용 모습을 나타낸다.
도 3을 참조하면 뇌 활동상태 모니터링 센서(123)로 NIRS (Near Infrared spectroscopy) 또는 이와 유사한 센서가 이용될 수 있다. NIRS는 도 3에 도시된 바와 같이 송신부(Emitter)와 수신부(Receiver)를 포함하여 뇌의 산소 소모량을 측정한다. 이때 위치 분해능을 증가 시키기 위해서 다수의 송신부와 수신부들을 포함할 수도 있다. 이 뇌 활동 모니터링 센서(123)는 초음파 트랜스듀서 모듈(11)과는 독립적으로 사용될 수 있으며 도 2에 도시된 바와 같이 초음파 트랜스듀서 모듈(11)의 각 초음파 트랜스듀서들 사이 또는 주변에 자유롭게 배치될 수 있다. 만일 도 2에 도시된 바와 같이, 초음파 트랜스듀서 모듈(11)이 큰 반구형으로 제작되는 경우, XY 방향 직선운동이 가능한 별도의 트랙에 다수의 모니터링 센서(123)를 장착하여 센싱을 완료하고 이 모니터링 센서(123)들을 주변부로 이동시킨 후, XYZ 방향 움직임이 가능한 초음파 트랜스듀서를 조정하여 적절한 위치에 배치시켜 뇌 자극을 수행할 수 있다. 초음파 트랜스듀서가 다수의 모듈로 제작되어 여러 개를 조합하여 사용하는 경우, 초음파 트랜스듀서들 중간중간에 뇌 활동상태 모니터링 센서(123)를 배치하여, 초음파 트랜스듀서와 모니터링 센서(123)들을 하나의 모듈로 제작한 후, XYZ 방향으로 움직이면서 사용하는 구조로 구성될 수도 있을 것이다(도 4 참조). 물론, 도 4에 표시된 뇌 활동상태 모니터링 센서(123)가 초음파 트랜스 듀서 유닛 사이사이에 배치되지 않고 도 2에서와 같이 뇌 활동상태 모니터링 센서(123)가 배치될 수도 있을 것이다.
한편, 뇌 활동상태 모니터링 센서(123)의 송신부는 두피에 직접 닿아서 빛을 보내고 수신부는 뇌에서 반사되어 나온 빛을 받아 파장의 변화를 측정한다. 이때 송신부에서 나온 빛은 깊이 통과할 수 없기 때문에 주로 피질의 변화를 측정하게 된다.
도 5는 뇌 활동상태 모니터링 센서(123)가 손가락을 이용하여 뇌의 촉감인지영역의 범위 정보를 획득하는 예를 도시한다.
사람마다 뇌의 크기가 다르고 촉감인지영역의 범위도 조금씩 다르기 때문에 촉감 자극에 대한 반응을 보이는 뇌 피질 영역의 위치가 조금씩 다르게 된다. 이에 따라 사용자의 2곳의 신체부위(예를 들어, 손끝 2곳이나 발끝 2곳)에 대한 자극을 통해 이에 반응하는 뇌의 활동을 관찰하여 초음파 자극이 용이한 위치로 초음파 트랜스듀서 모듈(11)의 초기 위치를 조절하게 된다. 또한 개인별로 뇌의 촉감 영역의 위치와 크기가 다름은 물론, 사람의 감정 및 심리 상태에 따라 뇌의 크기가 변화될 수 있으므로 뇌 활동 모니터링 센서(123)에 의해 감지된 정보를 사용하여 뇌 피질 촉감영역 전체 길이(또는 크기) 대비 정규화에 의한 캘리브레이션을 통해 신체 부위별 뇌의 촉감인지영역의 범위에 대한 정보를 얻고 이를 통해 신체 부위를 자극 위치를 미세 조절할 수 있게 된다.
도 5를 참조하면, 자극할 사용자의 제1 신체부위 및 제2 신체부위로 제1 손가락(엄지 손가락)과 제2 손가락(새끼 손가락)을 이용한 예를 도시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 양손의 엄지 손가락과 새끼 손가락을 각각 마주치게 위치시켜 서로 누르거나 부딪히면서 자극을 가하거나, 책상 등의 딱딱한 곳에 엄지 손가락 및 새끼 손가락을 반복적으로 두드리면서 자극을 가한 후, 모니터링 센서를 통해 해당 자극에 대한 위치를 감지하고, 이 정보를 사용하여 뇌 피질 촉감영역 중 엄지 손가락과 새끼 손가락의 촉감인지를 담당하는 영역의 범위에 대한 정보를 얻을 수 있게 된다.
한편, 다시 도 1을 참조하면, 초음파 트랜스듀서 캘리브레이션 모듈(121) 내의 위치보정유닛(124)은 뇌 활동상태 모니터링 센서(123)를 통해 획득한 특정 촉감인지영역에 대한 범위 정보 및/또는 현 상태의 정확한 뇌의 크기 정보를 참조로 하여 초음파 트랜스듀서 모듈(111)의 특정 사용자의 뇌 상에 포커싱되는 초점의 위치를 조정하는 기능을 한다.
이때 위치보정유닛(124)은 사용자에게 입력될 초음파가 이 사용자의 뇌 상에 포커싱되는 위치를 조정함에 있어, 3자유도(예를 들어, x축, y축, z축)를 가진 상태에서 조정이 가능하며, 이 3자유도를 전부 소프트웨어적으로 조정할 수도 있고, 3 자유도 중 2자유도에 대해서는 하드웨어적으로 조정하고 나머지 1자유도에 대해서는 소프트웨어적으로 조정할 수도 있다. 여기서 소프트웨어적으로 자유도를 조정하는 방법은 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 사용자에게 입력되는 초음파의 강도, 주파수, 주기, 위상차, 발사각 등의 초음파의 특성을 조정하여 이루어지며, 하드웨어적으로 자유도를 조정하는 것은 초음파 트랜스듀서 모듈(11)을 사용자의 머리(즉, 두개골) 위에서 물리적으로 그 위치를 조정하는 것이다. 예를 들어, 초음파 트랜스듀서 유닛들의 강도, 위상차, 주파수, 주기, 발사각 등을 조정하여, 초음파의 포커싱 되는 위치와 깊이를 조절할 수도 있고(3자유도 전부 소프트웨어적으로 조정하는 경우), xy 방향의 위치는 초음파 트랜스듀서 모듈(11)의 물리적 위치이동을 통해, z축(즉 깊이 방향)은 소프트웨어적인 초음파의 강도나 위상차 조절을 통해 조정을 할 수도 있다(2자유도에 대해서는 하드웨어적으로 조정하고 나머지 1자유도에 대해서는 소프트웨어적으로 조정하는 경우).
이상에서 살펴본 바와 같이, 초음파 트랜스듀서 캘리브레이션 모듈(121)은 뇌 활동 상태 모니터링 센서(123) 및/또는 위치 보정 유닛(124)를 포함함으로써, 촉감인지영역의 범위를 참조로 하여, 상기 특정 사용자에게 입력될 초음파가 뇌 상에서 포커싱되는 위치를 조정하기 위하여, 초음파의 특성을 보정하거나 초음파 트랜스듀서 모듈(11)의 특정 사용자의 뇌 상에서의 물리적 위치를 조정하는 기능을 수행할 수 있다.
한편, 보상 모듈(12)은 초음파 트랜스듀서 캘리브레이션 모듈(121)뿐만 아니라 필요에 따라 두개골 특성 추정 및 보상 모듈(122)을 추가적으로 포함할 수 있다.
구체적으로, 두개골 특성 추정 및 보상 모듈(122)는 사용자의 뇌의 두개골의 두께 및 두피 혹은 내부지방층의 두께 등을 참조로 하여 초음파 트랜스듀서 모듈(11)을 통해 사용자에게 입력될 초음파의 특성을 보정하는 기능을 수행할 수 있다.
사람마다 뇌의 크기와 촉감인지영역의 크기와 위치가 상이하듯이, 사람마다 두개골의 두께가 다르고 두피도 다르며, 내부지방층의 두께도 상이하고, 두개골과 피부, 뇌의 초음파 투과 특성, 예를 들어, 초음파의 두개골에서의 굴절률이 사람마다 다르다. 이에 따라 두개골 특성 추정 및 보상 모듈(122)은 사용자의 뇌의 두개골에서의 반사 및/또는 굴절 특성을 포함하는 초음파 통과 특성을 참조로 하여, 원하는 뇌의 특정 부위에 초음파가 포커싱될 수 있도록 초음파 트랜스듀서 모듈(11)을 통해 이 사용자에게 입력될 초음파의 특성을 보정하는 기능을 한다. 이 두개골 특성 추정 및 보상 모듈(122)은 사용자의 뇌의 두개골의 반사 및/또는 굴절 특성을 포함하는 초음파 통과 특성을 참조로 하여 초음파 트랜스듀서 모듈(11)을 통해 사용자에게 입력될 초음파의 특성을 보정할 때, 뇌 지도 데이터베이스(14)에 기록된 데이터를 기준값으로 결정한 후, 이에 대하여 각 사용자마다 상이한 초음파 통과 특성을 참조하여 그 특성을 보정한다.
다시 도 1을 참조하면, 초음파 생성 모듈(13)은 보상 모듈(12)에 의해 결정된 보정 값을 참조로 하여 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 사용자에게 입력될 초음파를 발생시킨다. 즉, 보상 모듈에 의해 결정된 초음파의 강도, 주파수, 주기, 위상차 등을 참조하여 이에 따른 초음파를 발생시키는 기능을 한다.
즉, 상기의 설명에 의하면, 초음파 생성 모듈(13)이 초음파를 발생시킴에 있어서, 뇌 활동상태 모니터링 센서(123)에 의해 결정된 촉감인지영역의 범위 정보 및/또는 사용자의 감정 및 심리 상태에 따라 변하는 뇌의 크기에 대한 정보를 바탕으로 초음파의 특성을 보정하여 초음파를 발생시키는 경우를 상정할 수도 있고, 뇌 활동상태 모니터링 센서(123)뿐만 아니라 두개골 특성 추정 및 보상 모듈(122)에 의해 측정된 사용자마다의 두개골의 두께 등의 정보까지 더불어 참조로 하여 초음파의 특성을 보정하여 초음파를 발생시키는 경우를 상정할 수도 있을 것이다.
한편, 뇌 지도 데이터베이스(14)는 다수의 사용자들을 대상으로 획득한 뇌에 대한 데이터를 저장하며, 아울러 뇌에 다양한 촉감을 전달하기 위해 뇌에서 자극해야 할 위치들에 대한 정보 및 촉감을 전달하기 위한 초음파의 특성을 저장한 데이터베이스이다. 이 뇌 지도 데이터베이스(14)에는 일반적인 사람의 뇌의 촉감인지영역에 대한 지도 데이터를 저장할 수 있다. 그리고 이 뇌 지도 데이터베이스(14)에 저장된 촉감 전달을 위한 초음파의 특성은, 초음파 펄스의 강도, 주기, 주파수, 위상에 대한 정보 등을 포함한다.
사람마다 개인차는 존재하지만 촉감 자극에 반응하는 뇌 피질의 전체적인 구성은 유사하다고 볼 수 있다. 또한, 진동, 압력감, 질감, 온도감, 통증 등 다양한 촉감에 반응하는 패턴도 유사하다. 따라서 뇌 지도 데이터베이스(14)에는 이러한 사람의 유사한 형태의 뇌 피질의 전체적인 촉감 반응 영역에 대한 위치 정보, 다양한 촉감에 반응하는 패턴 정보를 저장하고, 아울러, 대응하는 촉감을 전달하기 위한 초음파 펄스의 강도, 주기, 주파수, 위상에 대한 정보 등도 함께 저장하는 것이다. 촉감각에 따라 일정 수준 표준화된 위치 정보, 초음파 자극의 강도, 주파수, 주기 등을 모아 촉감 뇌 지도 데이터베이스를 구축하는 경우에는 기존의 알려진 촉감 뇌지도 데이터베이스를 그대로 이용할 수도 있을 것이다. 지지대(15)는 촉감 생성 장치(10)를 사용자의 머리에 고정시키고, 뇌 활동 상태 모니터링 센서(123), 위치 보정 유닛(124) 등이 직간접적으로 부착되어 지지하는 기능을 한다.
초음파 전달 매개물질(16)은 초음파 트랜스듀서 모듈(11)에서 방출되는 초음파를 감쇄없이 사용자의 두피까지 통과시키기 위해 초음파를 전달하기 위한 소정의 재료로 구성되어 초음파 트랜스듀서 모듈(11) 아래에 소정의 두께로 부착된다. 이 초음파 전달 매개물질(16)은 초음파 검사 시 이용되는 초음파 젤 혹은 가스가 제거된 (degassed) 물을 사용한 물주머니로 구성될 수 있다.
이와 같은 구성을 통해 뇌의 자극하려는 초점의 위치와, 촉감 자극의 종류를 선택하면, 초음파 트랜스듀서 모듈을 통해 초음파의 강도, 주기, 펄스간 위상차, 주파수 등과 물리적 위치를 조정하여 뇌에 자극을 가하게 된다. 그리고 특정 뇌의 영역에 자극을 가함으로써 그 사용자는 원하는 소정의 촉감을 뇌에서 인지하게 된다.
도 6은 본 발명에 따른 초음파를 이용한 비침습적 뇌 자극을 통한 촉각 생성 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 초음파를 이용한 비침습적 뇌 자극을 통한 촉각 생성 방법은, 크게는 촉감인지영역에 대한 범위 정보 획득 단계(S61), 초음파의 특성 보정 단계(S62) 및 보정된 초음파를 발생하여 사용자에게 투사하는 단계(S63)를 포함한다.
S61 단계에서는 초음파 트랜스듀서 모듈에 포함된 하나 또는 다수개로 구성된 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 비침습적으로 특정 사용자의 뇌의 특정 부분을 자극하기 위해 필요한 정보를 얻어야 하는데, 이 단계는 기본적으로 그 사용자의 뇌의 촉감인지영역의 범위에 대한 정보를 얻는 단계이다.
이 S61 단계에서는 특정 사용자의 제1 신체부위에 대한 자극이 입력될 때 이를 인지하는 뇌의 촉감인지영역 내의 제1 촉감인지위치 및 제2 신체부위에 대한 자극이 입력될 때 이를 인지하는 뇌의 촉감인지영역 내의 제2 촉감인지위치를 참조로 하여 상기 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역의 범위에 대한 정보를 획득한다. 앞의 도 1 및 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이, 사람마다 뇌의 크기가 다르고 촉감인지영역의 위치와 크기도 조금씩 다르기 때문에 촉감 자극에 대한 반응을 보이는 뇌 피질 영역의 위치가 조금씩 다르게 된다. 이에 따라 사용자의 2곳의 신체부위(예를 들어, 손끝 2곳이나 발끝 2곳)에 대한 자극을 통해 이에 반응하는 뇌의 활동을 관찰하여 초음파 자극이 용이한 위치로 초음파 트랜스듀서 모듈의 초기 위치를 조절하게 된다. 또한, 뇌 활동 모니터링 센서(123)에 의해 감지된 정보를 사용하여 뇌 피질 촉감영역 전체 길이(또는 크기) 대비 정규화에 의한 캘리브레이션을 통해 신체 부위별 뇌의 촉감인지영역의 범위에 대한 정보를 얻고 이를 통해 신체 부위를 자극 위치를 미세 조절할 수 있게 된다. 일 예로, 도 5에 도시된 바와 같이, 양손의 엄지 손가락과 새끼 손가락을 각각 마주치게 위치시켜 서로 누르거나 부딪히면서 자극을 가하거나, 책상 등의 딱딱한 곳에 엄지 손가락 및 새끼 손가락을 반복적으로 두드리면서 자극을 가한 후, 모니터링 센서를 통해 해당 자극에 대한 위치를 감지하고, 이 정보를 사용하여 뇌 피질 촉감영역의 범위에 대한 정보를 얻을 수 있게 된다.
S62 단계에서는, S61 단계에서 획득된 사용자의 뇌의 촉감인지영역의 범위에 대한 정보를 참조로 하여 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 이 사용자에게 입력될 초음파의 특성을 보정한다. 이 S62 단계는 S61 단계에서 획득된 사용자의 뇌의 촉감인지영역의 범위에 대한 정보를 참조로 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 상기 특정 사용자에게 입력될 초음파의 특성을 보정하는 것이다.
그리고 S63 단계에서는, S62 단계에서 특성이 보정된 초음파를 발생시키고 이를 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 특정 사용자에 입력(투사)되도록 하게 한다. 이에 따라 촉감 자극에 반응하는 뇌 피질의 특정 영역에 특정 강도의 초음파를 입력하게 되면, 사용자는 진동, 압력감, 질감, 온도감, 통증 등 다양한 촉감에 대해서 다양한 강도로 자극을 느낄 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 비침습적 뇌자극을 통한 촉감 생성 장치 및 방법에 의하면, 압감, 진동감, 온도감, 미끄러짐 등과 같은 다양한 촉감에 따라 초음파의 강도, 주파수, 주기를 조절하면서 자극할 수 있으며, 초음파가 두개골을 투과할 때 발생하는 반사와 굴절현상을 예측하여 정확한 위치를 자극하여 원하는 촉감을 사용자가 느끼게 할 수 있다.
본 발명에 따른 비침습적 뇌자극을 통한 촉감 생성 장치를 사용하는 경우, 사용자의 손에 별도의 장치를 장착하지 않기 때문에, 영상이나 음성 등으로 구성되는 가상환경에 대한 몰입감을 잃지 않고 촉감을 느끼면서 인터렉션 할 수 있게 된다. 또한, 원격에 아바타 로봇을 보내 작업을 시키는 경우 손으로 직접 작업하는 것 같이 촉감을 느낄 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이상 설명된 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 추천한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 추천한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 추천한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 추천한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 추천한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, CD-ROM, DVD, 플롭티컬 디스크, USB 메모리, SSD, Micro SSD 카드, 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (26)

  1. 비침습적으로 특정 사용자의 뇌의 특정 부분을 자극하기 위한 초음파를 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 상기 특정 사용자에 입력하는 기능을 수행하는 초음파 트랜스듀서 모듈;
    상기 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역의 범위에 대한 정보를 획득하고, 상기 획득된 상기 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역의 범위에 대한 정보를 참조로 하여 상기 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 상기 특정 사용자에게 입력될 초음파의 특성을 보정하기 위한 보상 모듈; 및
    상기 보상 모듈에 의해 결정된 보정 값을 참조로 하여 상기 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 상기 특정 사용자에게 입력될 초음파를 발생시키는 초음파 생성 모듈;을 포함하되,
    상기 보상 모듈은,
    상기 특정 사용자의 제1 신체부위에 대한 자극이 입력될 때 이를 인지하는 뇌의 촉감인지영역 내의 제1 촉감인지위치 및 제2 신체부위에 대한 자극이 입력될 때 이를 인지하는 뇌의 촉감인지영역 내의 제2 촉감인지위치를 참조로 하여 상기 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역의 범위에 대한 정보를 획득하고, 상기 획득된 상기 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역의 범위에 대한 정보를 참조로 상기 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 상기 특정 사용자에게 입력될 초음파의 특성을 보정하되, 상기 제1 촉감인지위치에서 시작하여 상기 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역을 따라 이동하여 상기 제2 촉감인지위치에 이르기까지의 경로를 참조로 하여 상기 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 상기 특정 사용자에게 입력될 초음파의 특성을 보정하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 비침습적 뇌 자극을 통한 촉감 생성 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 신체부위는 상기 특정 사용자의 한 쪽 손의 제1 손가락이고 상기 제2 신체부위는 상기 특정 사용자의 상기 한 쪽 손의 제2 손가락인 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 비침습적 뇌 자극을 통한 촉감 생성 장치.
  5. 삭제
  6. 비침습적으로 특정 사용자의 뇌의 특정 부분을 자극하기 위한 초음파를 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 상기 특정 사용자에 입력하는 기능을 수행하는 초음파 트랜스듀서 모듈;
    상기 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역의 범위에 대한 정보를 획득하고, 상기 획득된 상기 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역의 범위에 대한 정보를 참조로 하여 상기 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 상기 특정 사용자에게 입력될 초음파의 특성을 보정하기 위한 보상 모듈; 및
    상기 보상 모듈에 의해 결정된 보정 값을 참조로 하여 상기 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 상기 특정 사용자에게 입력될 초음파를 발생시키는 초음파 생성 모듈;을 포함하되,
    상기 보상 모듈은,
    상기 촉감인지영역의 범위를 참조로 하여, 상기 특정 사용자에게 입력될 초음파가 상기 특정 사용자의 뇌 상에서 포커싱되는 위치를 조정하기 위하여, 상기 초음파의 특성을 보정하는 초음파 트랜스듀서 캘리브레이션 모듈;을 포함하고,
    상기 초음파 트랜스듀서 캘리브레이션 모듈은,
    상기 특정 사용자에게 입력될 초음파가 상기 특정 사용자의 뇌 상에서 포커싱되는 위치를 조정하기 위하여, 상기 초음파 트랜스듀서 모듈의 상기 특정 사용자의 뇌 상에서의 물리적 위치를 추가적으로 조정할 수 있는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 비침습적 뇌 자극을 통한 촉감 생성 장치.
  7. 비침습적으로 특정 사용자의 뇌의 특정 부분을 자극하기 위한 초음파를 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 상기 특정 사용자에 입력하는 기능을 수행하는 초음파 트랜스듀서 모듈;
    상기 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역의 범위에 대한 정보를 획득하고, 상기 획득된 상기 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역의 범위에 대한 정보를 참조로 하여 상기 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 상기 특정 사용자에게 입력될 초음파의 특성을 보정하기 위한 보상 모듈; 및
    상기 보상 모듈에 의해 결정된 보정 값을 참조로 하여 상기 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 상기 특정 사용자에게 입력될 초음파를 발생시키는 초음파 생성 모듈;을 포함하되,
    상기 보상 모듈은,
    상기 촉감인지영역의 범위를 참조로 하여, 상기 특정 사용자에게 입력될 초음파가 상기 특정 사용자의 뇌 상에서 포커싱되는 위치를 조정하기 위하여, 상기 초음파의 특성을 보정하는 초음파 트랜스듀서 캘리브레이션 모듈을 포함하고,
    상기 초음파 트랜스듀서 캘리브레이션 모듈은,
    상기 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역 중 소정 촉감을 느끼기 위하여 사용되는 특정 촉감인지영역에 대한 범위 정보를 획득하거나 상기 특정 사용자의 감정 및 심리 상태에 따라 변하는 뇌의 크기를 모니터링하여 현 상태의 정확한 뇌의 촉감인지영역의 범위를 결정하기 위한 뇌 활동상태 모니터링 센서; 및
    상기 뇌 활동상태 모니터링 센서를 통해 획득된 상기 특정 촉감인지영역에 대한 범위 정보 또는 상기 현 상태의 정확한 뇌의 크기 정보를 참조로 하여 상기 초음파 트랜스듀서 모듈의 상기 특정 사용자의 뇌 상에 포커싱되는 초점의 위치를 조정하기 위한 위치보정유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 비침습적 뇌 자극을 통한 촉감 생성 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 뇌 활동상태 모니터링 센서는,
    상기 특정 사용자의 제1 신체부위에 대한 자극이 입력될 때 이를 인지하는 뇌의 촉감인지영역 내의 제1 촉감인지위치 및 제2 신체부위에 대한 자극이 입력될 때 이를 인지하는 뇌의 촉감인지영역 내의 제2 촉감인지위치를 획득하고 이를 참조로 하여 상기 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역의 범위에 대한 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 비침습적 뇌 자극을 통한 촉감 생성 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 위치보정유닛은,
    상기 특정 사용자에게 입력될 초음파가 상기 특정 사용자의 뇌 상에서 포커싱되는 위치를 조정함에 있어서, 3 자유도를 가진 상태에서 조정하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 비침습적 뇌 자극을 통한 촉감 생성 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 위치보정유닛은,
    상기 3자유도를 소프트웨어적으로 조정하거나, 상기 3자유도 중 2자유도에 대해서는 하드웨어적으로 조정하고 나머지 1자유도에 대해서는 소프트웨어적으로 조정하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 비침습적 뇌 자극을 통한 촉감 생성 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 소프트웨어적으로 조정하는 것은,
    상기 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 상기 특정 사용자에게 입력되는 초음파의 강도, 주파수, 주기, 위상차 중 적어도 일부를 조정하는 것이고,
    상기 하드웨어적으로 조정하는 것은,
    상기 초음파 트랜스듀서 모듈의 상기 특정 사용자의 뇌 상에서의 물리적 위치를 조정하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 비침습적 뇌 자극을 통한 촉감 생성 장치.
  12. 비침습적으로 특정 사용자의 뇌의 특정 부분을 자극하기 위한 초음파를 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 상기 특정 사용자에 입력하는 기능을 수행하는 초음파 트랜스듀서 모듈;
    상기 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역의 범위에 대한 정보를 획득하고, 상기 획득된 상기 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역의 범위에 대한 정보를 참조로 하여 상기 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 상기 특정 사용자에게 입력될 초음파의 특성을 보정하기 위한 보상 모듈; 및
    상기 보상 모듈에 의해 결정된 보정 값을 참조로 하여 상기 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 상기 특정 사용자에게 입력될 초음파를 발생시키는 초음파 생성 모듈;을 포함하되,
    상기 보상 모듈은,
    상기 촉감인지영역의 범위를 참조로 하여, 상기 특정 사용자에게 입력될 초음파가 상기 특정 사용자의 뇌 상에서 포커싱되는 위치를 조정하기 위하여, 상기 초음파의 특성을 보정하는 초음파 트랜스듀서 캘리브레이션 모듈;을 포함하되, 상기 특정 사용자의 뇌의 두개골의 두께 및 두피 혹은 내부지방층의 두께 중 적어도 일부를 참조로 하여 상기 초음파 트랜스듀서 모듈을 통해 상기 특정 사용자에게 입력될 초음파의 특성을 보정하기 위한 두개골 특성 추정 및 보상 모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 비침습적 뇌 자극을 통한 촉감 생성 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 두개골 특성 추정 및 보상 모듈은,
    상기 특정 사용자의 뇌의 두개골의 반사 및/또는 굴절 특성을 포함하는 초음파 통과 특성을 참조로 하여, 원하는 뇌의 특정 부위에 상기 초음파가 포커싱될 수 있도록 상기 초음파 트랜스듀서 모듈을 통해 상기 특정 사용자에게 입력될 초음파의 특성을 보정하기 위한 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 비침습적 뇌 자극을 통한 촉감 생성 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 초음파를 이용한 비침습적 뇌 자극을 통한 촉감 생성 장치는, 복수의 사용자들을 대상으로 하여 획득된 데이터로서, 뇌에 다양한 촉감을 전달하기 위해 뇌에서 자극해야 할 위치들에 대한 정보 및 상기 촉감을 전달하기 위한 초음파의 특성을 기록한 뇌 지도 데이터베이스를 더 포함하고,
    상기 두개골 특성 추정 및 보상 모듈은,
    상기 특정 사용자의 뇌의 두개골의 반사 및/또는 굴절 특성을 포함하는 초음파 통과 특성을 참조로 하여 상기 초음파 트랜스듀서 모듈을 통해 상기 특정 사용자에게 입력될 초음파의 특성을 보정함에 있어서, 상기 뇌 지도 데이터베이스에 기록된 데이터를 기준값으로 결정하고 이에 대하여 보정을 적용하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 비침습적 뇌 자극을 통한 촉감 생성 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 뇌 지도 데이터베이스에 기록된 상기 촉감을 전달하기 위한 초음파의 특성은,
    상기 초음파의 펄스의 강도, 주기, 주파수, 위상에 대한 정보 중 적어도 일부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 비침습적 뇌 자극을 통한 촉감 생성 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 초음파 트랜스듀서 모듈은,
    하나의 트랜스듀서 유닛을 포함하거나 복수 개의 트랜스듀서 유닛으로 이루어진 트랜스듀서 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 비침습적 뇌 자극을 통한 촉감 생성 장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 초음파 트랜스듀서 모듈은,
    소정의 초음파 전달 매개물질을 통해 상기 특정 사용자의 뇌에 상기 초음파를 입력하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 비침습적 뇌 자극을 통한 촉감 생성 장치.
  18. (a) 초음파 트랜스듀서 모듈에 포함된 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 비침습적으로 특정 사용자의 뇌의 특정 부분을 자극하기 위한 필요 정보로서, 상기 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역의 범위에 대한 정보를 획득하는 단계;
    (b) 상기 획득된 상기 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역의 범위에 대한 정보를 참조로 하여 상기 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 상기 특정 사용자에게 입력될 초음파의 특성을 보정하는 단계; 및
    (c) 상기 특성이 보정된 초음파를 발생시키고 이를 상기 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 상기 특정 사용자에 입력되도록 하는 단계;를 포함하되,
    상기 (a) 단계는,
    상기 특정 사용자의 제1 신체부위에 대한 자극이 입력될 때 이를 인지하는 뇌의 촉감인지영역 내의 제1 촉감인지위치 및 제2 신체부위에 대한 자극이 입력될 때 이를 인지하는 뇌의 촉감인지영역 내의 제2 촉감인지위치를 참조로 하여 상기 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역의 범위에 대한 정보를 획득하고,
    상기 (b) 단계는,
    상기 획득된 상기 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역의 범위에 대한 정보를 참조로 상기 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 상기 특정 사용자에게 입력될 초음파의 특성을 보정하되,
    상기 제1 촉감인지위치에서 시작하여 상기 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역을 따라 이동하여 상기 제2 촉감인지위치에 이르기까지의 경로를 참조로 하여 상기 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 상기 특정 사용자에게 입력될 초음파의 특성을 보정하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 비침습적 뇌 자극을 통한 촉감 생성 방법.
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. (a) 초음파 트랜스듀서 모듈에 포함된 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 비침습적으로 특정 사용자의 뇌의 특정 부분을 자극하기 위한 필요 정보로서, 상기 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역의 범위에 대한 정보를 획득하는 단계;
    (b) 상기 획득된 상기 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역의 범위에 대한 정보를 참조로 하여 상기 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 상기 특정 사용자에게 입력될 초음파의 특성을 보정하는 단계; 및
    (c) 상기 특성이 보정된 초음파를 발생시키고 이를 상기 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 상기 특정 사용자에 입력되도록 하는 단계;를 포함하되,
    상기 (b) 단계는,
    (b-1) 상기 촉감인지영역의 범위를 참조로 하여, 상기 특정 사용자에게 입력될 초음파가 상기 특정 사용자의 뇌 상에서 포커싱되는 위치를 조정하기 위하여, 상기 초음파의 특성을 보정하는 단계;를 포함하되, 상기 (b-1) 단계는, 상기 특정 사용자에게 입력될 초음파가 상기 특정 사용자의 뇌 상에서 포커싱되는 위치를 조정하기 위하여, 상기 초음파 트랜스듀서 모듈의 상기 특정 사용자의 뇌 상에서의 물리적 위치를 추가적으로 조정할 수 있는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 비침습적 뇌 자극을 통한 촉감 생성 방법.
  22. (a) 초음파 트랜스듀서 모듈에 포함된 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 비침습적으로 특정 사용자의 뇌의 특정 부분을 자극하기 위한 필요 정보로서, 상기 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역의 범위에 대한 정보를 획득하는 단계;
    (b) 상기 획득된 상기 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역의 범위에 대한 정보를 참조로 하여 상기 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 상기 특정 사용자에게 입력될 초음파의 특성을 보정하는 단계; 및
    (c) 상기 특성이 보정된 초음파를 발생시키고 이를 상기 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 상기 특정 사용자에 입력되도록 하는 단계;를 포함하되,
    상기 (b) 단계는,
    (b-1) 상기 촉감인지영역의 범위를 참조로 하여, 상기 특정 사용자에게 입력될 초음파가 상기 특정 사용자의 뇌 상에서 포커싱되는 위치를 조정하기 위하여, 상기 초음파의 특성을 보정하는 단계;를 포함하되, 상기 (b-1) 단계는,
    (b-1-a) 상기 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역 중 소정 촉감을 느끼기 위하여 사용되는 특정 촉감인지영역에 대한 범위 정보를 획득하거나 상기 특정 사용자의 감정 및 심리 상태에 따라 변하는 뇌의 크기를 모니터링하여 현 상태의 정확한 뇌의 크기를 결정하는 단계; 및
    (b-1-b) 상기 (b-1-a) 단계를 통해 획득된 상기 특정 촉감인지영역에 대한 위치 및 범위 정보 또는 상기 현 상태의 정확한 뇌의 크기 정보를 참조로 하여 상기 초음파 트랜스듀서 모듈의 상기 특정 사용자의 뇌 상에 포커싱되는 초점의 위치를 조정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 비침습적 뇌 자극을 통한 촉감 생성 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 (b-1-a) 단계는,
    상기 특정 사용자의 제1 신체부위에 대한 자극이 입력될 때 이를 인지하는 뇌의 촉감인지영역 내의 제1 촉감인지위치 및 제2 신체부위에 대한 자극이 입력될 때 이를 인지하는 뇌의 촉감인지영역 내의 제2 촉감인지위치를 획득하고 이를 참조로 하여 상기 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역의 범위에 대한 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 비침습적 뇌 자극을 통한 촉감 생성 방법.
  24. (a) 초음파 트랜스듀서 모듈에 포함된 적어도 하나의 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 비침습적으로 특정 사용자의 뇌의 특정 부분을 자극하기 위한 필요 정보로서, 상기 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역의 범위에 대한 정보를 획득하는 단계;
    (b) 상기 획득된 상기 특정 사용자의 뇌의 촉감인지영역의 범위에 대한 정보를 참조로 하여 상기 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 상기 특정 사용자에게 입력될 초음파의 특성을 보정하는 단계; 및
    (c) 상기 특성이 보정된 초음파를 발생시키고 이를 상기 초음파 트랜스듀서 유닛을 통해 상기 특정 사용자에 입력되도록 하는 단계;를 포함하되,
    상기 (b) 단계는,
    (b-1) 상기 촉감인지영역의 범위를 참조로 하여, 상기 특정 사용자에게 입력될 초음파가 상기 특정 사용자의 뇌 상에서 포커싱되는 위치를 조정하기 위하여, 상기 초음파의 특성을 보정하는 단계; 및
    (b-2) 상기 특정 사용자의 뇌의 두개골의 두께 및 두피 혹은 내부지방층의 두께 중 적어도 일부를 참조로 하여 상기 초음파 트랜스듀서 모듈을 통해 상기 특정 사용자에게 입력될 초음파의 특성을 보정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 비침습적 뇌 자극을 통한 촉감 생성 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 (b-2) 단계는,
    상기 특정 사용자의 뇌의 두개골의 반사 및/또는 굴절 특성을 포함하는 초음파 통과 특성을 참조로 하여, 원하는 뇌의 특정 부위에 상기 초음파가 포커싱될 수 있도록 상기 초음파 트랜스듀서 모듈을 통해 상기 특정 사용자에게 입력될 초음파의 특성을 보정하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 비침습적 뇌 자극을 통한 촉감 생성 방법.
  26. 제 18 항과 제 21 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 따라 비침습적 뇌 자극을 통한 촉감 생성을 제공하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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