KR101566786B1 - 전기 자극 및 생체 전위 측정 장치 - Google Patents

전기 자극 및 생체 전위 측정 장치 Download PDF

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Abstract

전기 자극 및 생체 전위 측정 장치가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자극 및 생체 전위 측정 장치는 사용자의 두피에 접하는 적어도 하나의 전극 모듈, 상기 적어도 하나의 전극 모듈과 연결되고, 상기 적어도 하나의 전극 모듈이 상기 사용자에게 전기 자극을 가할 수 있도록, 상기 적어도 하나의 전극 모듈에 전류를 제공하는 전류 제공부, 및 상기 적어도 하나의 전극 모듈과 연결되고, 상기 적어도 하나의 전극 모듈에 의해 감지된 생체 전위 신호를 처리하는 신호 처리부를 포함하고, 상기 전류 제공부는 상기 전류를 제공하기 위한 전압 소스와 상기 적어도 하나의 전극 모듈의 사이에 배치된 적어도 하나의 스위치를 포함한다.

Description

전기 자극 및 생체 전위 측정 장치{ELETRICAL STIMULATION AND BIO-POTENTIAL MEASUREMENT DEVICE}
본 발명은 의료 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 전기 자극 및 생체 전위 측정 장치에 관한 것이다.
경두개 직류 전기 자극(transcranial Direct Current Stimulation; tDCS)을 이용한 뇌 전기 자극 기술은 인지 능력 향상과, 우울증 및 ADHD(Attention Deficit Hyperactivity Disorder) 등의 정신 질환 치료 등에 효과가 있다고 알려져 있다.
또한, 뇌전도(Electroencephalogram; EEG)를 이용한 생체 전위 측정 기술은 각종 뇌 질환을 진단하거나, 뇌의 기능을 연구하거나, 또는 두뇌 활동을 측정하기 위하여 이용되고 있다.
공개특허공보 제10-2013-0049991호, 2013.05.15
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전기 자극 및 생체 전위 측정이 모두 가능한 적어도 하나의 전극 모듈을 포함하는 전기 자극 및 생체 전위 측정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자극 및 생체 전위 측정 장치는 사용자의 두피에 접하는 적어도 하나의 전극 모듈, 상기 적어도 하나의 전극 모듈과 연결되고, 상기 적어도 하나의 전극 모듈이 상기 사용자에게 전기 자극을 가할 수 있도록, 상기 적어도 하나의 전극 모듈에 전류를 제공하는 전류 제공부, 및 상기 적어도 하나의 전극 모듈과 연결되고, 상기 적어도 하나의 전극 모듈에 의해 감지된 생체 전위 신호를 처리하는 신호 처리부를 포함하고, 상기 전류 제공부는 상기 전류를 제공하기 위한 전압 소스와 상기 적어도 하나의 전극 모듈의 사이에 배치된 적어도 하나의 스위치를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 적어도 하나의 스위치는 전기 자극 모드로 동작할 때에는 턴온(turn-on)되고, 생체 전위 측정 모드로 동작할 때에는 턴오프(turn-off)될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 적어도 하나의 스위치는 전기 자극 인에이블 신호에 따라 온오프(on-off)되는 제1 스위치와, 상기 전압 소스와 상기 적어도 하나의 전극 모듈의 사이에 배치되고 상기 제1 스위치의 통전에 따라 온오프되는 제2 스위치를 포함하고, 상기 전압 소스와 상기 제1 스위치 사이에 저항이 배치될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 신호 처리부는 상기 적어도 하나의 전극 모듈로부터 수신된 상기 생체 전위 신호를 필터링하기 위한 적어도 하나의 고역 통과 필터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 신호 처리부는 상기 적어도 하나의 고역 통과 필터에 의해 필터링된 신호를 증폭하기 위한 적어도 하나의 증폭기(amplifier)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 신호 처리부는 상기 적어도 하나의 증폭기에 의해 증폭된 신호를 필터링하기 위한 적어도 하나의 저역 통과 필터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 전기 자극은 tDCS(transcranial Direct Current Stimulation), tACS(transcranial Alternating Current Stimulation), tRNS(transcranial Random-Noise Stimulation) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 생체 전위 신호는 EEG(Electroencephalogram), ECG(Electrocardiogram), EMG(Electromyogram), EOG(Electrooculography) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 자극 및 생체 전위 측정 장치는 사용자의 두피에 접하는 제1 전극 모듈과 제2 전극 모듈을 포함하는 복수의 전극 모듈, 상기 제1 전극 모듈과 연결되고, 상기 제1 전극 모듈이 상기 사용자에게 전기 자극을 가할 수 있도록, 상기 제1 전극 모듈에 전류를 제공하는 전류 제공부, 및 상기 제1 전극 모듈 및 상기 제2 전극 모듈과 연결되고, 상기 제1 전극 모듈 및 상기 제2 전극 모듈에 의해 감지된 생체 전위 신호를 처리하는 신호 처리부를 포함하고, 상기 전류 제공부는 상기 전류를 제공하기 위한 전압 소스와 상기 제1 전극 모듈의 사이에 배치된 적어도 하나의 스위치를 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 자극 및 생체 전위 측정 장치는 사용자의 두피에 접하는 제1 전극 모듈, 제2 전극 모듈 및 제3 전극 모듈을 포함하는 복수의 전극 모듈, 상기 제1 전극 모듈과 연결되고, 상기 제1 전극 모듈이 상기 사용자에게 전기 자극을 가할 수 있도록, 상기 제1 전극 모듈에 전류를 제공하는 전류 제공부, 및 상기 제1 전극 모듈, 상기 제2 전극 모듈 및 상기 제3 전극 모듈과 연결되고, 상기 제1 전극 모듈, 상기 제2 전극 모듈 및 상기 제3 전극 모듈에 의해 감지된 생체 전위 신호를 처리하는 신호 처리부를 포함하고, 상기 제1 전극 모듈은 전기 자극 및 생체 전위 측정용 모듈이고, 상기 제2 전극 모듈은 생체 전위 측정용 모듈이고, 상기 제3 전극 모듈은 생체 전위 판독용 모듈이고, 상기 전류 제공부는 상기 전류를 제공하기 위한 전압 소스와 상기 제1 전극 모듈의 사이에 배치된 적어도 하나의 스위치를 포함한다.
상기와 같은 본 발명의 전기 자극 및 생체 전위 측정 장치에 따르면, 단일 전극 모듈을 이용하여 전기 자극 및 생체 전위 측정이 모두 가능하다.
또한, 전기 자극 및 생체 전위 측정이 동시에 또는 연속적으로 수행될 수 있어, 실시간 제어에 의한 효과적인 치료가 가능하다.
또한, 장치를 교체하지 않더라도 전기 자극 및 생체 전위 측정이 모두 가능하므로, 사용자 편의를 제공할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자극 및 생체 전위 측정 장치의 개략적인 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 도 1의 전극 모듈의 세부 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 2의 전류 제공부의 세부 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 2의 신호 처리부의 세부 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하에서 언급되는 “전기 자극”은 경두개 직류 전기 자극(transcranial Direct Current Stimulation; tDCS), 경두개 교류 전기 자극(transcranial Alternating Current Stimulation; tACS), 경두개 랜덤 노이즈 자극 (transcranial Random-Noise Stimulation; tRNS) 등과 같은 경두개 전기 자극(transcranial Current Stimulation; tCS)을 나타낼 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 이하에서 언급되는 “생체 전위 측정”은 뇌전도(Electroencephalogram; EEG), 심전도(Electrocardiogram; ECG), 근전도(Electromyogram; EMG), 안구운동(Electrooculography; EOG) 등을 나타낼 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예로서tDCS 및 EEG를 이용한 전기 자극 및 생체 전위 측정 장치를 예시로 하여 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자극 및 생체 전위 측정 장치의 개략적인 구성을 도시하는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전기 자극 및 생체 전위 측정 장치(1)는 복수의 전극 모듈(110, 120, 130)과 본체 모듈(200)을 포함한다.
복수의 전극 모듈(110, 120, 130)은 본체(10)의 표면 또는 내부에 배치되거나, 본체(10)와 연결될 수 있다. 본체(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 사용자가 머리에 착용 가능한 헬멧 형태로 구성될 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니고, 본체(10)는 사용자가 머리에 부착할 수 있는 형태로 구성될 수도 있다. 사용자가 본체(10)를 머리에 착용하거나 부착하게 되면, 복수의 전극 모듈(110, 120, 130)이 사용자의 두피(또는, 다른 신체)에 접하게 된다.
복수의 전극 모듈(110, 120, 130) 중 제1 전극 모듈(110)은 전기 자극 및 생체 전위 측정용 모듈이고, 제2 전극 모듈(120)은 생체 전위 측정용 모듈이고, 제3 전극 모듈(130)은 생체 전위 판독용 모듈로 구성된다. 전기 자극용 모듈은 본체 모듈(200)로부터 전류를 제공받아 사용자에게 전기 자극을 가할 수 있고, 생체 전위 측정용 모듈은 사용자로부터 생체 전위 신호를 감지하고 이를 본체 모듈(200)에 전송할 수 있다. 생체 전위 판독용 모듈은 생체 전위 측정용 모듈에 의해 감지된 생체 전위 신호의 판독을 위하여 이용될 수 있다. 예를 들어, 두 개의 생체 전위 판독용 모듈이 제공되고, 이 중 하나의 생체 전위 판독용 모듈은 생체 전위 신호의 감지를 위한 그라운드(ground) 전압을 제공하고, 다른 하나의 생체 전위 판독용 모듈에서 감지되는 생체 전위 신호의 전압은 생체 전위 측정용 모듈에 의해 감지된 생체 전위 신호의 판독을 위한 기준(reference) 전압으로 이용될 수 있다.
제1 전극 모듈(110)은 다른 전극 모듈(120, 130)과 달리 전류 제공 및 전류 감지가 모두 가능하여, 단일 전극 모듈임에도 불구하고 전기 자극용 및 생체 전위 측정용으로 모두 이용될 수 있다. 이러한 제1 전극 모듈(110)은 두 개 이상 제공될 수 있다.
복수의 전극 모듈(110, 120, 130)은 동작 영역(또는, 부위)에 따라 서로 이격되어 배치된다. 예를 들어, 제1 전극 모듈(110)은 복내측전전두피질(ventromedial prefrontal cortex) 영역에 배치될 수 있고, 제2 전극 모듈(120)은 배외측전전두피질(dorsolateral prefrontal cortex), 중앙엽(central lobe), 측두엽(temporal lobe), 두정엽(parietal lobe) 또는 후두엽(occipital lobe) 영역에 배치될 수 있으며, 제3 전극 모듈(130)은 귓불(earlobe) 영역에 배치될 수 있다. 이상의 영역 분류 및 전극 모듈의 배치예는 “International 10-20 System”에 따른 것으로, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 3은 도 1의 전극 모듈의 세부 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 제1 전극 모듈(110)은 각각 패치 레이어(111, patch layer) 및 전극 레이어(112, electrode layer)를 포함한다.
패치 레이어(111)는 사용자의 두피에 직접 접하는 레이어이다. 패치 레이어(111)는 단일층으로 구성될 수 있다. 패치 레이어(111)는 전극 레이어(112)로부터 전달된 전류를 이용하여 사용자의 머리에 전기 자극을 가한다. 이를 위해, 패치 레이어(111)는 전류를 전달하기 위한 전해질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 패치 레이어(111)는 전해질을 포함하는 스펀지 또는 하이드로겔(hydrogel)로 구성될 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 전해질은 사용자의 피부와 공통되는 염소 이온(Cl-)을 포함할 수 있다. 패치 레이어(111)는 상대적으로 임피던스(impedance)가 높은 물질로 형성될 수 있다.
전극 레이어(112)는 사용자의 두피에 접하지 않는다. 전극 레이어(112)는 패치 레이어(111)에 전류를 전달하여, 패치 레이어(111)를 통해 사용자에게 전기 자극이 가해지도록 한다. 예를 들어, 전극 레이어(112)는 전도성 카본 시트(carbon sheet) 또는 전도성 실리콘으로 구성될 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예에서, 제1 전극 모듈(110)은 복수의 세그먼트(segment)를 포함하고, 복수의 세그먼트가 서로 이격되어 동일한 베이스(115) 상에 형성될 수도 있다. 각각의 세그먼트는 상술한 패치 레이어(111) 및 전극 레이어(112)를 포함할 수 있다. 세그먼트의 개수, 형상, 세그먼트 간의 간격 등은 실시예에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 복수의 세그먼트는 각각 독립적으로 제어될 수도 있을 것이다. 또는, 몇몇 개의 세그먼트가 하나의 군을 이루어 제어될 수도 있다.
제2 전극 모듈(120) 및 제3 전극 모듈(130)은 측정용 모듈로서 전도성 폴리머(conducting polymer)에 Au, Ag, Ag/AgCl 등이 코팅되어 구성되는 건식 전극이 주로 이용될 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
본체 모듈(200)은 본체(10)의 표면(상면 또는 정면) 또는 내부에 배치될 수 있다. 본체 모듈(200)은 복수의 전극 모듈(110, 120, 130)을 제어하여 동작시킬 수 있다. 도 2는 본 발명의 요지를 설명하기 위한 도면으로서, 제1 전극 모듈(110)과 본체 모듈(200)의 연결만을 도시하고, 다른 전극 모듈(120, 130)에 관하여는 명확하게 도시하지 않았으나, 다른 전극 모듈(120, 130)도 본체 모듈(200)과 연결되어 제어될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
본체 모듈(200)은 세부 구성요소로서 전류 제공부(210), 신호 처리부(220), 저장부(230), 인터페이스부(240), 제어부(250)를 포함한다.
전류 제공부(210)는 제1 전극 모듈(110)과 연결되고, 제1 전극 모듈(110)이 사용자에게 전기 자극을 가할 수 있도록, 제1 전극 모듈(110)에 전류를 제공한다.
도 4는 도 2의 전류 제공부의 세부 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 전류 제공부(210)는 전기 자극용 전류를 제공하기 위한 전압 소스(V_tCS)와 제1 전극 모듈(110)의 사이에 배치된 스위치를 포함한다. 스위치가 턴온(turn-on)된 때에만, 전기 자극용 전류가 전압 소스(V_tCS)로부터 제1 전극 모듈(110)로 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 전류 제공부(210)는 두 개의 스위치(S1, S2)를 포함할 수 있다. 제1 스위치(S1)는 전기 자극 인에이블 신호(tCS_EN)에 따라 온오프된다. 예를 들어, 제1 스위치(S1)는 전기 자극 인에이블 신호(tCS_EN)가 제1 레벨(HIGH)인 때에 턴온(turn-on)되고, 전기 자극 인에이블 신호(tCS_EN)가 제2 레벨(LOW)인 때에 턴오프(turn-off)될 수 있다. 제2 스위치(S2)는 전압 소스(V_tCS)와 제1 전극 모듈(110)의 사이에 배치되고, 제1 스위치(S1)의 통전 여부에 따라(즉, 그라운드와의 연결 여부 따라) 온오프된다. 예를 들어, 제2 스위치(S2)는 제1 스위치(S1)가 통전되어 그라운드와 연결되면 턴온되고, 제1 스위치(S1)가 통전되지 않으면 그라운드와 연결되지 않아 턴오프된다. 그리고, 전압 소스(V_tCS)와 제1 스위치(S1) 사이에는 풀업 저항(R)이 배치될 수 있다. 전류 제공부(210)는 전압 부스터 회로 및 정전류 회로(예를 들어, CRD(Current Regulator Diode) 등)를 더 포함할 수도 있다.
신호 처리부(220)는 제1 전극 모듈(110)과 연결되고, 제1 전극 모듈(110) 에 의해 감지된 생체 전위 신호를 수신하여 이를 처리한다. 명확하게 도시하지 않았으나, 상술한 바와 같이, 신호 처리부(220)는 다른 전극 모듈(120, 130)과도 연결될 수 있다.
도 5는 도 2의 신호 처리부의 세부 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 신호 처리부(220)는 제1 전극 모듈(110)로부터 수신된 뇌파 신호를 필터링하기 위한 고역 통과 필터(221)와, 고역 통과 필터(221)에 의해 필터링된 신호를 증폭하기 위한 증폭기(222)를 포함한다. 고역 통과 필터(221)가 제공됨으로써, 전기 자극 모드에서 전기 자극용 전류의 일부가 의도하지 않게 본체 모듈(200) 내부로 흐름에 따라 발생할 수 있는 본체 모듈(200)의 구성요소의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 고역 통과 필터(221)는 제1 전극 모듈(110)에 의해 감지된 생체 전위 신호로부터 직류 성분을 제거할 수도 있다.
실시예에 따라, 신호 처리부(220)는 증폭기(222)에 의해 증폭된 신호를 필터링하기 위한 추가적인 저역 통과 필터(223)를 더 포함할 수 있다. 고역 통과 필터(221), 증폭기(222), 저역 통과 필터(223)를 채용함으로써, 원하는 주파수 영역의 신호를 획득할 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니고, 신호 처리부(220)는 하나 이상의 필터 및/또는 하나 이상의 증폭기를 포함할 수 있다.
저장부(230)는 전기 자극 및 생체 전위 측정 장치(1)의 동작을 위한 명령어 및 프로그램, 전기 자극을 위한 프로토콜 데이터, 생체 전위의 판독을 위한 데이터 및 알고리즘, 또는 그 밖의 각종 정보를 저장할 수 있다. 저장부(230)는 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically EPROM), 플래시 메모리 등으로 구성될 수 있다.
인터페이스부(240)는 사용자와 인터페이싱한다. 인터페이스부(240)는 사용자로부터 각종 정보를 입력받고, 사용자에게 각종 정보를 출력할 수 있다. 이를 위하여, 인터페이스부(240)는 키 패드, 버튼, 스위치, 터치 패드, 조그 휠 등의 입력 수단을 포함할 수 있다. 터치 패드가 후술하는 디스플레이 모듈과 상호 레이어 구조를 이루는 경우, 터치 스크린을 구성할 수 있다. 그리고, 인터페이스부(240)는 디스플레이 모듈, 스피커 모듈, 햅틱 모듈 등의 출력 수단을 포함할 수 있다. 디스플레이 모듈은 PDP(Plasma Display Panel), LCD(Liquid Crystal Display), TFT LCD(Thin Film Transistor LCD), OLED(Organic Light Emitting Diode), 플렉시블 디스플레이(Flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 전자잉크 디스플레이(e-ink display) 등의 임의의 형태로 제공될 수 있다.
제어부(250)는 전기 자극 및 생체 전위 측정 장치(1)의 동작을 총체적으로 제어한다. 예를 들어, 제어부(250)는 프로세서, 마이크로 프로세서(Micro Processor), 마이크로 컨트롤러(Micro Controller), 중앙 처리 장치(Central Processing Unit; CPU), MPU(Micro Processing Unit), MCU(Micro Controlling Unit) 등으로 구성될 수 있다. 제어부(250) 내에는 제어 동작을 수행하기 위한 펌웨어(firmware)가 제공될 수 있다.
제어부(250)는 인터페이스부(240)를 통해서 사용자의 입력을 수신하고, 사용자의 입력에 따라 전기 자극 및 생체 전위 측정 장치(1)의 동작을 결정하거나, 동작 모드를 변경할 수 있다. 제어부(250)는 전기 자극 모드일 때에 상술한 전기 자극 인에이블 신호(tCS_EN)를 제1 레벨(HIGH)로 생성하고, 뇌파 측정 모드일 때에 전기 자극 인에이블 신호(tCS_EN)를 제2 레벨(LOW)로 생성하여, 전류 제공부(210)의 동작을 제어할 수 있다. 제어부(250)는 저장부(230)에 저장된 데이터 및 알고리즘을 이용하여 사용자의 생체 전위를 판독할 수 있다. 제어부(250)는 저장부(230)에 저장된 전기 자극을 위한 프로토콜 데이터 및/또는 판독 결과에 따라 전기 자극을 가하기 위한 명령(또는, 신호)을 생성할 수 있다.
명확하게 도시하지 않았으나, 본체 모듈(200)은 전원 공급부를 더 포함할 수 있다. 전원 공급부는 배터리를 포함하여 전류 제공부(210), 신호 처리부(220), 저장부(230), 인터페이스부(240), 제어부(250)를 동작시키기 위한 전원을 공급할 수 있다.
한편, 도 1 및 도 2에 도시된 구성요소가 본 발명의 실시예에 따른 전기 자극 및 생체 전위 측정 장치(1)의 필수적인 구성요소는 아니어서, 전기 자극 및 생체 전위 측정 장치(1)는 그보다 많은 구성요소(예를 들어, 유/무선 통신부, 지자기 센서, 자이로 센서, 가속 센서 등의 각종 센서 등)를 포함하거나, 그보다 적은 구성요소를 포함하는 장치로 구성될 수 있다.
본 명세서에서는 사용자의 머리에 전기 자극을 가하거나 사용자의 머리로부터 생체 전위 신호를 측정하는 장치(1)를 실시예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 기술적 특징은 머리 이외에 사용자의 다른 신체 부위에 전기 자극을 가하거나 생체 전위 신호를 측정하기 위한 다른 형태의 장치에도 실질적으로 동일하게 적용될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법은 프로세서에 의해 수행되는 소프트웨어 모듈로 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM, EPROM, EEPROM, 플래시 메모리, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 상주할 수도 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1: 전기 자극 및 생체 전위 측정 장치
10: 본체
110, 120, 130: 전극 모듈
111: 전극 레이어
112: 패치 레이어
115: 베이스
200: 본체 모듈
210: 전류 제공부
220: 신호 처리부
221, 223: 필터
222: 증폭기
230: 저장부
240: 인터페이스부
250: 제어부

Claims (10)

  1. 사용자의 두피에 접하는 적어도 하나의 전극 모듈;
    상기 적어도 하나의 전극 모듈과 연결되고, 상기 적어도 하나의 전극 모듈이 상기 사용자에게 전기 자극을 가할 수 있도록, 상기 적어도 하나의 전극 모듈에 전류를 제공하는 전류 제공부; 및
    상기 적어도 하나의 전극 모듈과 연결되고, 상기 적어도 하나의 전극 모듈에 의해 감지된 생체 전위 신호를 처리하는 신호 처리부를 포함하고,
    상기 전류 제공부는 상기 전류를 제공하기 위한 전압 소스와 상기 적어도 하나의 전극 모듈의 사이에 배치된 적어도 하나의 스위치를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 스위치는 전기 자극 모드로 동작할 때에는 턴온(turn-on)되고, 생체 전위 측정 모드로 동작할 때에는 턴오프(turn-off)되는, 전기 자극 및 생체 전위 측정 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 스위치는 전기 자극 인에이블 신호에 따라 온오프(on-off)되는 제1 스위치와, 상기 전압 소스와 상기 적어도 하나의 전극 모듈의 사이에 배치되고 상기 제1 스위치의 통전에 따라 온오프되는 제2 스위치를 포함하고,
    상기 전압 소스와 상기 제1 스위치 사이에 저항이 배치되는, 전기 자극 및 생체 전위 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 신호 처리부는 상기 적어도 하나의 전극 모듈로부터 수신된 상기 생체 전위 신호를 필터링하기 위한 적어도 하나의 고역 통과 필터를 포함하는, 전기 자극 및 생체 전위 측정 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 신호 처리부는 상기 적어도 하나의 고역 통과 필터에 의해 필터링된 신호를 증폭하기 위한 적어도 하나의 증폭기(amplifier)를 더 포함하는, 전기 자극 및 생체 전위 측정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 신호 처리부는 상기 적어도 하나의 증폭기에 의해 증폭된 신호를 필터링하기 위한 적어도 하나의 저역 통과 필터를 더 포함하는, 전기 자극 및 생체 전위 측정 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전기 자극은 tDCS(transcranial Direct Current Stimulation), tACS(transcranial Alternating Current Stimulation), tRNS(transcranial Random-Noise Stimulation) 중 적어도 하나를 포함하는, 전기 자극 및 생체 전위 측정 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 생체 전위 신호는 EEG(Electroencephalogram), ECG(Electrocardiogram), EMG(Electromyogram), EOG(Electrooculography) 중 적어도 하나를 포함하는, 전기 자극 및 생체 전위 측정 장치.
  9. 사용자의 두피에 접하는 제1 전극 모듈과 제2 전극 모듈을 포함하는 복수의 전극 모듈;
    상기 제1 전극 모듈과 연결되고, 상기 제1 전극 모듈이 상기 사용자에게 전기 자극을 가할 수 있도록, 상기 제1 전극 모듈에 전류를 제공하는 전류 제공부; 및
    상기 제1 전극 모듈 및 상기 제2 전극 모듈과 연결되고, 상기 제1 전극 모듈 및 상기 제2 전극 모듈에 의해 감지된 생체 전위 신호를 처리하는 신호 처리부를 포함하고,
    상기 전류 제공부는 상기 전류를 제공하기 위한 전압 소스와 상기 제1 전극 모듈의 사이에 배치된 적어도 하나의 스위치를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 스위치는 전기 자극 모드로 동작할 때에는 턴온(turn-on)되고, 생체 전위 측정 모드로 동작할 때에는 턴오프(turn-off)되는, 전기 자극 및 생체 전위 측정 장치.
  10. 사용자의 두피에 접하는 제1 전극 모듈, 제2 전극 모듈 및 제3 전극 모듈을 포함하는 복수의 전극 모듈;
    상기 제1 전극 모듈과 연결되고, 상기 제1 전극 모듈이 상기 사용자에게 전기 자극을 가할 수 있도록, 상기 제1 전극 모듈에 전류를 제공하는 전류 제공부; 및
    상기 제1 전극 모듈, 상기 제2 전극 모듈 및 상기 제3 전극 모듈과 연결되고, 상기 제1 전극 모듈, 상기 제2 전극 모듈 및 상기 제3 전극 모듈에 의해 감지된 생체 전위 신호를 처리하는 신호 처리부를 포함하고,
    상기 제1 전극 모듈은 전기 자극 및 생체 전위 측정용 모듈이고, 상기 제2 전극 모듈은 생체 전위 측정용 모듈이고, 상기 제3 전극 모듈은 생체 전위 판독용 모듈이고,
    상기 전류 제공부는 상기 전류를 제공하기 위한 전압 소스와 상기 제1 전극 모듈의 사이에 배치된 적어도 하나의 스위치를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 스위치는 전기 자극 모드로 동작할 때에는 턴온(turn-on)되고, 생체 전위 측정 모드로 동작할 때에는 턴오프(turn-off)되는, 전기 자극 및 생체 전위 측정 장치.
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