KR101667102B1

KR101667102B1 - 동작센서를 이용한 사용자 맞춤형 뇌파 유도장치 및 방법

Info

Publication number: KR101667102B1
Application number: KR1020140080447A
Authority: KR
Inventors: 신정훈; 김봉환
Original assignee: 대구가톨릭대학교산학협력단
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2014-06-30
Publication date: 2016-10-18
Also published as: KR20150003104A

Abstract

본 발명에 따른 동작센서를 이용한 사용자 맞춤형 뇌파 유도장치는 사용자의 뇌파를 측정하는 뇌파측정부, 뇌파 측정시 상기 사용자의 움직임을 감지하는 동작센서, 상기 뇌파의 측정값과 동작센서의 출력값을 이용하여 특정 주파수 대역의 뇌파를 유도하기 위한 맞춤형 뇌파유도신호를 생성하는 제어부, 및 상기 생성된 맞춤형 뇌파유도신호를 출력하는 출력부를 포함하여 구성되되, 상기 제어부는 뇌파 측정시의 상기 동작센서 출력값을 판단하여, 상기 동작센서의 출력값이 미리 정해진 설정값 미만일 때 측정된 뇌파 측정값을 이용하여 상기 맞춤형 뇌파유도신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 동작센서를 이용한 사용자 맞춤형 뇌파 유도장치 및 방법은 외부 자극에 대한 사용자 고유의 뇌파반응도인 뇌활성화도를 얻기 위한 뇌파 측정시 동작센서에 의하여 사용자의 움직임을 인식하고 사용자의 움직임이 발생한 시점에 측정된 뇌파는 분석에서 제외하도록 구성되기 때문에 사용자의 동잡음에 의한 영향을 최소화하여 안정적인 뇌파 측정이 가능하도록 하는 장점이 있다.

Description

동작센서를 이용한 사용자 맞춤형 뇌파 유도장치 및 방법{Apparatus and Method for Inducing User Adaptive Brainwave using Motion Sensor}

본 발명은 동작센서를 이용한 사용자 맞춤형 뇌파 유도장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사용자의 뇌파를 측정하여 얻은 외부 자극에 대한 뇌파반응도인 뇌활성화도를 이용하여 동일한 외부 자극에 대한 사용자 개개인 또는 동일 사용자의 경우에도 신체 상태에 따른 뇌활성화도의 차이를 고려하여 특정 주파수 대역의 뇌파를 유도하기 위한 사용자 맞춤형 뇌파유도신호를 제공하되, 상기 사용자 뇌파 측정시 동작센서를 이용하여 사용자의 움직임에 의한 동잡음의 영향을 최소화하여 안정적인 뇌파 측정이 가능하도록 하는 동작센서를 이용한 사용자 맞춤형 뇌파 유도장치 및 방법에 관한 것이다.

뇌파라 함은 대뇌피질의 신경세포에서 흥분뉴런의 전위변화에 의해 발생되는 미약한 주기성의 전류로서 일반적으로 알려진 바와 같이 인체의 상태에 따라 주파수 대역이 서로 다르게 발생되는 경향을 나타낸다.

즉, 일상생활에서 주로 발생되는 뇌파(베타파)는 15Hz에서 30Hz 사이이고, 명상(정신적인 안정)이나 휴식 상태(긴장 이완)에서 주로 발생되는 뇌파(알파파)는 8Hz에서 14Hz 사이이며, 초학습 상태나 높은 창의력 상태 등에서 주로 발생되는 뇌파(SMR파)는 12Hz에서 15Hz 사이이고, 깊은 수면 상태일때 발생되는 뇌파(델타파)는 3Hz 이하이다.

이와 같은 뇌파는 EEG(electro-encephalography)라는 장비를 이용하여 측정이 가능한데 상기와 같은 방식으로 뇌파의 변화를 측정함으로써 사람의 두뇌 상태를 간접적으로 파악할 수 있으며, 최근에는 특정한 자극을 인체에 제공하여 원하는 주파수 대역으로 동조된 뇌파가 발생되도록 유도하는 기술이 개발되었다.

이러한 뇌파 유도기술의 대표적인 예가 엠씨스퀘어와 같은 학습 보조기인데, 상기 학습 보조기는 연구와 임상실험을 통해 선별된 시각 자극(빛)과 청각 자극(소리)에 의해 원하는 주파수 대역의 뇌파가 동조되는 뇌파 동조현상을 이용한 것으로서 학습 능률의 향상을 위하여 긴장감, 피로감 및 스트레스는 해소시키고 집중력은 높여주기 위해 전술한 알파파나 세타파의 발생을 유도하는 시청각 자극을 사용자에게 제공하도록 구성된다.

상기 뇌파 동조현상은 사용자에게 제공되는 자극의 주파수 대역에 따라 뇌파가 동조되어 발생되는 현상으로서, 일예로서 11Hz의 알파파를 유도하기 위해서 11Hz의 음향 및/또는 초당 11회로 점멸하는 빛을 사용자에게 제공할 경우 상기 외부 자극에 대해서 사용자의 뇌파가 11Hz로 동조되어 발생될 수 있다.

다만, 인간의 가청주파수(20Hz 내지 20kHz)로 인하여 상기 예에서 11Hz의 음향 자극은 제공될 수 없기 때문에 청각 자극의 경우에는 원하는 주파수(즉, 11Hz) 대역의 뇌파를 유도하기 위해서 바이노럴 비트라는 기술을 사용하는 것이 일반적이다.

이때, 상기 바이노럴 비트 기술은 사용자의 양쪽 귀에 주파수 차이가 있는 1kHz 이하의 신호를 동시에 들려주면(일예로서 사용자의 왼쪽 귀와 오른쪽 귀에 각각 300Hz 신호와 311Hz의 신호를 동시에 들려줌) 상기 주파수 차이에 해당하는 뇌파(즉, 11Hz의 알파파)가 유도되는 현상을 이용한 것이다.

상술한 바와 같은 방식에 의하여 종래 기술에 따른 학습 보조기는 사용자의 특정 목적(즉, 학습, 휴식 또는 수면)에 따라 미리 정해진 시청각 자극을 제공하여 사용자의 뇌파가 상기 목적에 부합되는 주파수 대역으로 유도되도록 함으로써, 사용자의 두뇌상태가 상기 목적에 적합한 상태로 유지될 수 있도록 하는데 이와 관련된 상세한 기술은 하기 [문헌 1] 등에 상세히 개시되어 있다.

그러나, 상기 종래 기술에 따른 학습 보조기(이하, '뇌파유도장치'라고 함)는 일부 시험군에 대한 임상실험 결과나 연구를 통해서 사용 목적별로 미리 정해진 패턴(일예로서, 바이노럴 비트 이론에 따른 청각 신호의 주파수 차이)으로 형성된 시청각 자극을 일방적으로 제공하는 방식이기 때문에, 사용자 개개인의 자극에 대한 뇌활성화도 차이 또는 동일 사용자의 경우에도 현재의 신체 상태에 따른 뇌활성화도 차이는 전혀 고려하지 못하는 문제점이 있었다.

따라서, 상기 종래 기술에 따른 뇌파유도장치는 시청각 자극을 결정하는데 활용된 시험군과 신체 상태 또는 자극에 대한 뇌활성화도가 다른 불특정 다수의 일반 사용자들에게 대해서는 상기 사용 목적에 부합되는 주파수 대역의 뇌파가 유도되지 않거나 매우 미미하게 유도됨으로써 실질적인 뇌파유도 효과를 얻을 수 없게 되는 문제점이 있었다.

또한, 상기 종래 기술에 따른 뇌파유도장치는 뇌파 측정시 사용자의 움직임으로 인한 사용자의 동잡음(motion artifacts) 등의 영향으로 안정적인 뇌파 측정이 이루어지기 곤란하다는 문제점이 있었다.

[문헌 1] 한국공개특허 제2006-007335호(2006. 1. 24. 공개)

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 외부 자극에 대한 사용자 고유의 뇌파반응도인 뇌활성화도를 얻기 위한 뇌파 측정시 동작센서에 의하여 사용자의 움직임을 인식하고 사용자의 움직임이 발생한 시점에 측정된 뇌파는 분석에서 제외함으로써 사용자의 동잡음에 의한 영향을 최소화하여 안정적인 뇌파 측정이 가능하도록 하는 동작센서를 이용한 사용자 맞춤형 뇌파 유도장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 사용자가 의도하는 목적에 부합되는 주파수 대역의 뇌파를 유도하기 위한 뇌파유도신호를 제공하는 경우 상기 뇌파 측정을 통해 얻은 동일한 자극에 대한 사용자 개개인의 뇌활성화도 특성 차이 또는 동일 사용자의 경우에도 신체 상태에 따른 뇌활성화도 특성 차이를 고려하여 상기 뇌파유도신호를 구성함으로써 상기 목적에 부합되는 뇌파를 효율적으로 유도할 수 있는 동작센서를 이용한 사용자 맞춤형 뇌파 유도장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 동작센서를 이용한 사용자 맞춤형 뇌파 유도장치는 사용자의 뇌파를 측정하는 뇌파측정부, 뇌파 측정시 상기 사용자의 움직임을 감지하는 동작센서, 상기 뇌파의 측정값과 동작센서의 출력값을 이용하여 특정 주파수 대역의 뇌파를 유도하기 위한 맞춤형 뇌파유도신호를 생성하는 제어부, 및 상기 생성된 맞춤형 뇌파유도신호를 출력하는 출력부를 포함하여 구성되되, 상기 제어부는 뇌파 측정시의 상기 동작센서 출력값을 판단하여, 상기 동작센서의 출력값이 미리 정해진 설정값 미만일 때 측정된 뇌파 측정값을 이용하여 상기 맞춤형 뇌파유도신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 사용자의 외부 자극에 대한 뇌파 반응도인 뇌활성화도가 상기 특정 주파수 대역에서 최대가 되도록 상기 맞춤형 뇌파유도신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 맞춤형 뇌파유도신호는 각각 하나 이상의 특성값을 가지는 시각 자극신호 또는 청각 자극신호 중 적어도 어느 하나의 자극신호이고, 상기 특성값은 시각 자극신호의 경우에는 빛의 조도이고 청각 자극신호의 경우에는 소리의 주파수인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는 미리 저장된 패턴의 자극신호의 특성값을 단계적으로 변화시켜 생성한 뇌활성화도 획득신호를 상기 출력부를 통해 출력하면서 사용자의 뇌파를 측정하고, 상기 측정된 뇌파를 분석하여 상기 특정 주파수 대역에서 사용자의 뇌활성화도가 최대가 되는 뇌활성화도 획득신호의 특성값인 최적 특성값을 획득한 후, 상기 맞춤형 뇌파유도신호의 특성값이 상기 최적 특성값이 되도록 생성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 채널은 사용자의 좌뇌측 뇌파를 측정하는 적어도 하나의 제1채널과 우뇌측 뇌파를 측정하는 적어도 하나의 제2채널을 포함하여 구성되고, 상기 제어부는 제1채널과 제2채널 각각에 대하여 상기 최적 특성값을 획득한 후, 이를 이용하여 상기 출력부를 통해 사용자의 좌이 또는 좌안 중 적어도 어느 하나에 출력되는 좌뇌 맞춤형 뇌파유도신호와 사용자의 우이 또는 우안 중 적어도 어느 하나에 출력되는 우뇌 맞춤형 뇌파유도신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 동작센서를 이용한 사용자 맞춤형 뇌파 유도방법은 동작센서를 이용하여 사용자의 움직임을 감지하면서 상기 사용자의 뇌파를 측정하는 제1단계, 상기 동작센서의 출력값이 미리 정해진 설정값 미만일 때의 상기 뇌파 측정값을 유효한 측정값으로 선택하는 제2단계, 및 상기 선택된 뇌파 측정값을 이용하여 특정 주파수 대역의 뇌파를 유도하기 위한 맞춤형 뇌파유도신호를 생성하여 출력하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1단계는 사용자의 외부 자극에 대한 뇌파 반응도인 뇌활성화도를 획득하기 위한 자극신호인 뇌활성화도 획득신호의 특성값을 단계적으로 변화시켜 사용자에게 제공하면서 사용자의 뇌파를 측정하고, 상기 제3단계는 상기 측정된 뇌파를 분석하여 상기 특정 주파수 대역에서 사용자의 뇌활성화도가 최대가 되는 뇌활성화도 획득신호의 특성값인 최적 특성값을 획득한 후, 상기 맞춤형 뇌파유도신호의 특성값이 상기 최적 특성값이 되도록 생성하되, 상기 뇌활성화도 획득신호와 맞춤형 뇌파유도신호는 각각 하나 이상의 특성값을 가지는 시각 자극신호 또는 청각 자극신호 중 적어도 어느 하나의 자극신호이고, 상기 특성값은 시각 자극신호의 경우에는 빛의 조도이고 청각 자극신호의 경우에는 소리의 주파수인 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 동작센서를 이용한 사용자 맞춤형 뇌파 유도장치 및 방법은 외부 자극에 대한 사용자 고유의 뇌파반응도인 뇌활성화도를 얻기 위한 뇌파 측정시 동작센서에 의하여 사용자의 움직임을 인식하고 사용자의 움직임이 발생한 시점에 측정된 뇌파는 분석에서 제외하도록 구성되기 때문에 사용자의 동잡음에 의한 영향을 최소화하여 안정적인 뇌파 측정이 가능하도록 하는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 동작센서를 이용한 사용자 맞춤형 뇌파 유도장치 및 방법은 사용자에게 제공되는 자극신호의 특성값 변화에 따른 상기 사용자의 뇌활성화도 변화를 분석하여 상기 뇌활성화도가 가장 크게 나타나는 자극신호의 특성값인 최적 특성값을 획득하고, 특정 주파수 대역의 뇌파를 유도하기 위한 뇌파유도신호를 상기 최적 특성값으로 변조한 맞춤형 뇌파유도신호를 사용자에게 제공하는 방식이기 때문에 어떤 사용자가 어떤 신체 상태에서 사용하든지 간에 항상 원하는 주파수 대역의 뇌파 유도효율을 최대화할 수 있다는 장점이 있다.

도1a 내지 도1c는 각각 델타파, 세타파, 및 알파파 대역에서 청각 자극신호의 주파수 변화에 따른 뇌활성화도 변화를 서로 다른 사용자 A,B,C에 대하여 나타낸 도면,
도2a 내지 도2c는 각각 델타파, 세타파, 및 알파파 대역에서 시각 자극신호의 조도 변화에 따른 뇌활성화도 변화를 서로 다른 사용자 A,B,C에 대하여 나타낸 도면,
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 동작센서를 이용한 사용자 맞춤형 뇌파 유도장치의 전체적인 구성을 나타낸 블록도,
도4a는 도3에 도시한 제어부의 구체적인 구성을 나타낸 블록도,
도4b와 도4b는 각각 도3에 도시한 뇌파 측정부 및 도4a에 도시한 뇌활성화도 분석모듈의 구체적인 구성을 나타낸 블록도,
도5a와 도5b는 각각 도4a에 도시한 맞춤형 뇌파유도신호 생성모듈에서 단일 톤과 다중 톤의 맞춤형 뇌파유도신호를 생성하는 방법을 설명한 그래프,
도6a와 도6b는 도3에 도시한 뇌파 측정부의 다른 구성예를 나타낸 도면, 및
도7은 본 발명의 일실시예에 따른 동작센서를 이용한 사용자 맞춤형 뇌파 유도장치의 뇌파 유도 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도1a 내지 도1c는 각각 델타파, 세타파, 및 알파파 대역에서 청각 자극신호의 주파수 변화에 따른 뇌활성화도 변화를 서로 다른 사용자 A,B,C에 대하여 나타낸 도면이고, 도2a 내지 도2c는 각각 델타파, 세타파, 및 알파파 대역에서 시각 자극신호의 조도 변화에 따른 뇌활성화도 변화를 서로 다른 사용자 A,B,C에 대하여 나타낸 도면이다.

본 출원의 발명자는 본 발명에 따른 뇌파 유도장치 및 방법에서 적용하고 있는 뇌파 유도방식의 타당성을 확인하기 위해 서로 다른 사용자 A,B,C에 대하여 제공되는 자극신호의 특성값을 변화시켜가면서 주요 주파수 대역의 뇌파에 대한 뇌활성화도 변화를 측정하였다.

이때, 상기 자극신호라 함은 인체가 오감을 통해 인식할 수 있는 자극 중 적어도 어느 하나를 제공하는 신호를 의미하는 것으로서 본 실시예에서는 일예로서 상기 자극신호를 청각신호(소리)와 시각신호(빛)로 구성하였으며, 상기 변화되는 특성값은 청각신호의 경우 주파수이고 시각신호의 경우 조도인 것으로 구성하였다.

먼저, 청각신호의 경우 서로 다른 사용자 A,B,C에 대하여 일정한 크기의 단일 톤으로 구성된 청각신호를 가청 주파수 대역(20Hz 내지 20kHz)에서 주파수 변조하여 제공하면서 뇌활성화도의 변화를 검토하였다.

구체적으로는, 각 사용자들에게 20Hz의 청각신호를 초기에 제공한 후 30초 경과시마다 상기 청각신호의 주파수를 500Hz씩 증가시켜가면서 20kHz까지 제공하였으며, 상기 청각신호의 제공은 각 사용자들의 양쪽 귀에 대하여 별도로 이루어졌다.

또한, 시각신호의 경우에도 상기 청각신호와 유사하게 서로 다른 사용자 A,B,C에 대하여 일정한 파장의 시각신호를 5 lux부터 15 lux까지 30초마다 1 lux씩 증가시켜가면서 제공하였으며, 상기 시각신호의 제공은 각 사용자들의 양쪽 눈에 대하여 별도로 이루어졌다.

상기 시험에 따른 결과를 주요 주파수 대역의 뇌파별로 도1a 내지 도1c(청각신호의 경우)와 도2a 내지 도2c(시각신호의 경우)에 나타내었으며, 각각의 경우 Y축은 자극에 대한 뇌파 반응도의 의미를 가지는 뇌활성화도(해당 주파수 대역의 뇌활성화 에너지/전 대역의 뇌활성화 에너지), X축은 자극신호의 특성값(주파수 또는 조도), 수직선은 뇌활성화도가 가장 큰 특성값을 나타낸다.

상기 도1a 내지 도1c와 도2a 내지 도2c에 도시한 시험결과를 통해 알 수 있는 바와 같이 특정 주파수 대역의 뇌파마다 최대 뇌활성화도가 나타나는 자극신호의 특성값이 사용자마다 서로 다르다는 것을 알 수 있으며, 이와 같은 사용자 개개인의 차이(자극신호의 특성값 차이에 따른 최대 뇌활성화도의 차이)는 동일 사용자의 경우에도 좌뇌와 우뇌, 그리고 현재의 신체 상태에 따라 충분히 발생될 수 있는 것임을 용이하게 예측할 수 있다.

예를 들어, 상기 시험결과 사용자 A에 있어서 알파파의 유도가 필요할 때에는 시각자극의 경우 빛의 조도가 좌안(좌뇌의 뇌활성화도와 관련됨)은 9 lux, 우안(우뇌의 뇌활성화도와 관련됨)은 11 lux일 때가 가장 효과적이고, 청각자극의 경우 소리의 주파수가 좌이(좌뇌의 뇌활성화도와 관련됨)는 4kHz, 우이(우뇌의 뇌활성화도와 관련됨)는 3kHz일 때 가장 효과적임을 알 수 있다.

또한, 상기 사용자 A에 있어서 세타파의 유도가 필요할 때에는 시각자극의 경우 빛의 조도가 좌안은 7 lux, 우안은 14 lux일 때 가장 효과적이고, 청각자극의 경우 소리의 주파수가 좌이는 12kHz, 우이는 7kHz일 때 가장 효과적임을 알 수 있다.

한편, 사용자 B에 있어서는 알파파의 유도가 필요할 때에는 시각자극의 경우 빛의 조도가 좌안은 12 lux, 우안은 12 lux일 때 가장 효과적이고, 청각자극의 경우 소리의 주파수가 좌이는 2kHz, 우이는 2kHz일 때 가장 효과적임을 알 수 있다.

또한, 상기 사용자 B에 있어서 세타파의 유도가 필요할 때에는 시각자극의 경우 빛의 조도가 좌안은 12 lux, 우안은 11 lux일 때 가장 효과적이고, 청각자극의 경우 소리의 주파수가 좌이는 18kHz, 우이는 16kHz일 때 가장 효과적임을 알 수 있다.

상기 시험결과 중 개인별 차이는 개인마다의 시력, 청력과 같은 신체 상태의 차이에 기인하는 것으로 판단되며, 동일 사용자의 좌뇌와 우뇌의 차이점은 좌우측 시력차이와 좌우측 청력차이 등에 기인하는 것으로 판단된다.

따라서, 동일한 주파수 대역의 뇌파를 유도하고자 하는 경우(즉, 동일한 목적을 위해)에도 사용자에 따라 서로 다른 특성값을 가지는 자극신호를 제공하는 것이 효과적이고, 이는 마찬가지로 동일한 사용자의 경우에도 현재의 신체 상태에 따라 최대 뇌활성화도가 나타나는 특성값을 가지는 자극신호를 제공하는 것이 효과적임을 알 수 있다.

도3은 본 발명의 일실시예에 따른 동작센서를 이용한 사용자 맞춤형 뇌파 유도장치의 전체적인 구성을 나타낸 블록도이고, 도4a는 도3에 도시한 제어부의 구체적인 구성을 나타낸 블록도이다.

또한, 도4b와 도4b는 각각 도3에 도시한 뇌파 측정부 및 도4a에 도시한 뇌활성화도 분석모듈의 구체적인 구성을 나타낸 블록도이고, 도5a와 도5b는 각각 도4a에 도시한 맞춤형 뇌파유도신호 생성모듈에서 단일 톤과 다중 톤의 맞춤형 뇌파유도신호를 생성하는 방법을 설명한 그래프이며, 도6a와 도6b는 도3에 도시한 뇌파 측정부의 서로 다른 구성예를 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 동작센서를 이용한 사용자 맞춤형 뇌파 유도장치는 도3에 도시한 바와 같이 사용자로부터 작동모드의 선택신호가 입력되는 입력부(110), 사용자의 뇌파를 측정하는 뇌파측정부(120), 사용자의 움직임을 감지하는 동작센서(125), 사용자에게 제공하는 자극신호를 출력하는 출력부(140), 상기 입력부(110)와 뇌파측정부(120)에 입력된 정보를 이용하여 상기 출력부(140)의 동작을 제어하는 제어부(100), 및 상기 제어부(100)의 동작에 필요한 데이터가 저장된 메모리부(130)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 입력부(110)는 사용자로부터 본 발명에 따른 뇌파 유도장치의 작동모드를 선택하는 신호를 입력받는 구성요소로서 버튼이나 터치패널 방식 등 통상의 입력방식을 이용하여 바람직하게 구현될 수 있으며, 뇌파 유도장치와 일체로 구성되거나 통상의 리모컨과 유사하게 뇌파 유도장치와 별도로 분리되어 구성될 수 있다.

또한, 상기 뇌파 유도장치의 작동모드는 필요에 따라 여러 가지 모드로 구분될 수 있으나, 본 실시예에서는 일예로서 상기 작동모드가 자극신호의 특성값을 변화시켜가면서 주요 주파수 대역의 뇌파별로 사용자의 뇌활성화도 변화를 획득하기 위한 "설정모드"와 후술하는 바와 같이 사용자가 입력부(110)를 통해 선택하는 특정 주파수 대역의 뇌파(즉, 특정 사용목적에 부합되는 뇌파)를 유도하기 위한 "뇌파유도모드"로 이루어지는 것으로 구성하였다.

또한, 상기 뇌파측정부(120)는 설정모드에서 출력부(140)에서 제공되는 자극신호에 따라 유도되는 사용자의 뇌파 데이터를 검출하기 위한 구성요소로서, 공지된 통상의 뇌파측정장치를 이용하여 바람직하게 구현될 수 있다.

이때, 상기 뇌파측정부(120)는 사용자의 뇌파 데이터를 검출하기 위한 전극을 사용자의 좌우측 머리에 각각 부착하게 되는데, 사람의 집중 정도 상태, 긴장이나 이완 상태 등의 정보는 일반적으로 뇌의 전두전야 부분에서 관장하기 때문에 상기 전극은 각각 전두전야 부분의 좌우측 뇌파를 검출하기 용이한 부분에 부착되는 것이 바람직하다.

이를 더욱 구체적으로 살펴보면, 본 실시예의 경우 상기 뇌파측정부(120)는 좌뇌측 뇌파를 측정하기 위한 제1채널과 우뇌측 뇌파를 측정하기 위한 제2채널로 구분된다.

또한, 본 실시예에서는 2개의 채널을 통하여 좌뇌와 우뇌의 뇌파를 검출하는 경우를 일예로서 설명하였으나 이에 한정되지 아니하며, 뇌파 검출목적이나 응용분야에 따라서는 좌뇌와 우뇌에 대하여 각각 N개의 채널로 확장될 수도 있다.

또한, 상기 뇌파측정부(120)는 후술하는 바와 같이 출력부(140)에서 연속적으로 출력되는 자극신호에 대한 사용자의 뇌파 데이터를 연속적으로 검출하도록 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 뇌파측정부(120)는 일예로서 도6a와 도6b에 도시한 바와 같이 사용자의 머리에 착용가능한 형상으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 동작센서(125)는 사용자의 움직임을 감지하기 위한 센서로서 통상의 자이로 센서나 가속도 센서를 이용하여 바람직하게 구성될 수 있으며, 상술한 뇌파측정부(120)의 일측에 구비되거나 별도로 사용자의 신체에 부착가능하도록 구성될 수도 있다.

또한, 본 실시예에서는 후술하는 바와 같이 제어부(100)에서 생성된 자극신호를 사용자에게 제공하기 위한 구성요소인 출력부(140)가 상기 뇌파측정부(120)와 일체로 구성되는 경우를 일예로서 설명하나 이에 한정되지 아니하며, 필요에 따라서는 상기 출력부(140)는 안경이나 고글 타입의 시각자극 출력장치와 이어폰이나 헤드폰 타입의 청각자극 출력장치로 구성되되 상기 뇌파측정부(120)와 별도로 구성될 수도 있다.

또한, 상기 메모리부(130)는 제어부(100)의 동작에 필요한 데이터를 저장하는 구성요소로서 "설정모드"와 "뇌파유도모드"에서 각각 사용될 자극신호의 패턴이 저장된 자극패턴 저장모듈(131), 뇌파측정부(120)에서 측정된 사용자의 뇌파 데이터가 저장되는 뇌파 저장모듈(132), 및 상기 측정된 뇌파를 이용하여 제어부(100)에서 획득한 주요 주파수 대역의 뇌파에 대한 사용자의 뇌활성화도 변화에 관한 데이터를 저장하는 뇌활성화도 저장모듈(133)로 구성된다.

한편, 상기 제어부(100)는 도4a에 도시한 바와 같이 상기 입력부(110)에 입력된 작동모드에 대응되는 자극신호를 생성하기 위한 제어신호를 출력하는 제어모듈(101), 상기 뇌파측정부(120)에서 측정된 사용자의 뇌파 데이터를 수신하고 이를 상기 뇌파 저장모듈(131)에 저장하는 뇌파 데이터 수신모듈(102), 및 수신된 뇌파 데이터를 이용하여 자극신호의 특성값 변화에 따른 주요 주파수 대역의 뇌파에서 사용자의 뇌활성화도 변화를 분석하고 그 결과를 상기 뇌활성화도 저장모듈(133)에 저장하는 뇌활성화도 분석모듈(103)을 포함하여 구성된다.

이때, 상기 뇌활성화도 분석모듈(103)은 동작센서의 출력으로부터 사용자의 움직임이 발생하였는지 여부를 판단하는 동작발생 인식기(103a), 상기 뇌파 데이터 수신모듈(102)에서 전달되는 뇌파 측정값과 상기 동작발생 인식기(103a)의 판단결과로부터 동잡음이 포함된 뇌파 측정값을 제외한 후 해당 채널의 뇌파 측정값을 산출하는 뇌파 데이터 선택적 취득기(103b), 상기 뇌파 측정값을 이용하여 주요 뇌파 주파수 대역에 대하여 뇌활성화도 획득신호의 특성값에 따른 뇌활성화도 성분을 분석하는 뇌활성화도 분석기(103c)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 제어부(100)는 제어모듈(101)의 제어신호에 의해 자극패턴 저장모듈(131)에 저장된 "설정모드"를 위한 자극신호를 이용하여 상기 "설정모드"에서 제공되는 자극신호(이하, '뇌활성화도 획득신호'라 한다.)를 생성하는 뇌활성화도 획득신호 생성모듈(104)과, 상기 제어모듈(101)의 제어신호에 의해 자극패턴 저장모듈(131)에 저장된 "뇌파유도모드"를 위한 자극신호와 뇌활성화도 저장모듈(133)에 저장된 사용자의 뇌활성화도 데이터를 이용하여 사용자가 입력부(110)를 통해 선택한 주파수 대역의 뇌파를 유도하기 위한 자극신호(이하, '맞춤형 뇌파유도신호'라 한다.)를 출력하는 맞춤형 뇌파유도신호 생성모듈(105)을 포함하여 구성된다.

도7은 본 발명의 일실시예에 따른 동작센서를 이용한 사용자 맞춤형 뇌파 유도장치의 뇌파 유도 방법을 설명하기 위한 흐름도이며, 이하에서는 전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 뇌파 유도장치의 뇌파 유도방법을 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 상기 입력부(110)를 통하여 사용자로부터 뇌파 유도장치의 작동모드를 선택하는 선택신호가 입력되면(S10), 제어부(100)는 상기 입력된 선택신호가 "설정모드"의 선택인지 여부를 판단한다(S20).

상기 S20 단계의 판단결과, 사용자가 "설정모드"를 선택한 경우이면 상기 제어부(100)는 뇌활성화도 획득신호를 생성하여 출력부(140)를 통해 출력하고, 상기 뇌활성화도 획득신호에 의하여 유도된 사용자의 뇌파에 대한 데이터를 뇌파측정부(120)로부터 수신한다(S30).

이때, 상기 뇌활성화도 획득신호는 전술한 바와 같이 뇌활성화도 획득신호 생성모듈(104)에서 자극패턴 저장모듈(131)에 저장된 "설정모드"용 자극신호를 이용하여 생성하는데, 구체적으로는 상기 "설정모드"용 자극신호를 미리 정해진 특성값의 범위내에서 특성값을 변화시켜가면서 상기 뇌활성화도 획득신호를 생성한다.

본 실시예에서는 일예로서 상기 "설정모드"용 자극신호는 시각신호와 청각신호로 각각 구성되는데, 시각신호일 경우 상기 "설정모드"용 자극신호는 일정 파장(즉, 단일 톤)의 빛이고 청각신호일 경우 상기 "설정모드"용 자극신호는 일정 크기(즉, 단일 톤)의 소리이다.

또한, 상기 뇌활성화도 획득신호 생성모듈(104)은 "설정모드"용 자극신호 중 시각신호의 경우에는 미리 정해진 조도범위(일예로서, 0 lux 내지 20 lux)에서 조도를 변화시켜가면서(일예로서, 30초마다 1 lux씩 변화시킴) 상기 뇌활성화도 획득신호(시각신호)를 생성하고, 청각신호의 경우에는 미리 정해진 주파수범위(일예로서, 20Hz 내지 20kHz)에서 주파수를 변화시켜가면서(일예로서, 30초마다 500Hz씩 변화시킴) 상기 뇌활성화도 획득신호(청각신호)를 생성한다.

이 경우 상기 제어부(100)는 상술한 뇌활성화도 획득신호의 각 특성값마다 미리 정해진 시간 간격(일예로서, 수 마이크로초 내지 수 밀리초의 시간 간격)으로 연속적으로 사용자의 뇌파를 측정하게 된다.

이와 같이 짧은 시간 간격으로 연속적으로 측정할 경우 뇌파와 같은 생체신호는 서로 연속하는 시간 간격의 구간에서 정상 상태(steady state)를 나타내는 특성이 있는데, 본 발명에서는 생체신호의 이와 같은 특성을 이용하여 후술하는 바와 같이 생체신호(본 실시예의 경우 뇌파신호)를 안정적으로 측정할 수 있게 된다.

또한, 본 실시예에서는 상기 "설정모드"에서 제어부(100)가 시각신호로 이루어진 뇌활성화도 획득신호를 먼저 제공하여 그에 따른 뇌파를 측정한 후 청각신호로 이루어진 뇌활성화도 획득신호를 제공하여 그에 따른 뇌파를 측정하는 것으로 구성하였으나, 필요에 따라서는 청각신호로 이루어진 뇌활성화도 획득신호를 먼저 제공할 수도 있고 입력부(110)를 통한 사용자의 선택에 따라 제공되는 뇌활성화도 획득신호의 종류(즉, 시각신호 또는 청각신호 중 적어도 어느 하나)나 제공순서가 정해질 수도 있다.

한편, 상기 뇌파측정부(120)에서 측정된 뇌파의 수신은 뇌파 데이터 수신모듈(102)에서 이루어지는데, 이 경우 상기 뇌파 데이터 수신모듈(102)은 후술하는 S35 내지 S40 단계의 뇌파 분석이 이루어지기 전에 수신된 뇌파 데이터가 손상되는 것을 방지하기 위하여 상기 뇌파 데이터를 뇌파 저장모듈(132)에 저장함으로써 이들 단계에서 정확한 뇌파 분석이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

상기 S30 단계가 완료되면, 상기 제어부(100)는 미리 정해진 시간 간격으로 뇌파를 측정한 각 단계마다 측정된 뇌파에 사용자의 움직임에 의한 동잡음이 포함되었는지 여부를 판단한다(S35).

상기 S35 단계의 판단은 제어부(100)에서 동작센서(125)의 출력값이 미리 정해진 설정값 이상일 경우 사용자의 움직임이 발생되었다고 판단하는 방식으로 구성된다.

상기 S35 단계의 판단결과 움직임이 발생하지 않은 경우이면 후술하는 S40 단계를 수행하고, 움직임이 발생한 경우이면 해당 단계에서 측정된 뇌파값은 무시하고 S30 단계를 다시 수행한다.

본 발명은 상술한 바와 같이 생체신호의 경우 짧은 시간 구간에서는 정상상태를 나타내는 특성을 이용하는 것으로서 뇌파 측정시 동작센서(125)의 출력이 설정값 이상일 경우 상기 측정된 뇌파에 사용자의 움직임에 의한 동잡음이 포함되었다고 판단하여 이를 무시하고 다시 측정하게 된다.

따라서, 본 발명의 경우 동작센서의 출력값을 이용하여 사용자의 동잡음이 포함되지 않은 뇌파 측정값을 이용하여 해당 채널의 뇌파 측정값을 산출하는 방식을 적용하기 때문에 해당 채널의 뇌파를 매우 안정적으로 측정할 수 있게 된다.

이때, 상기 동작센서(125)의 설정값은 뇌파 측정값의 변화가 애당 시간 구간에서 정상상태에 해당된다고 판단할 수 있는 범위로 설정되는 것이 바람직한데, 이는 생체신호를 측정하는 시간 간격이나 생체신호의 종류에 따라 다르게 설정될 수 있다.

상기 S35 단계의 판단결과 사용자의 움직임이 없었던 경우이면, 제어부(100)는 뇌파측정부(120)에서 측정된 사용자의 뇌파 데이터(즉, 동잡음이 포함되지 않은 뇌파 데이터)를 이용하여 뇌활성화도 획득신호의 특성값 변화에 따른 사용자의 뇌활성화도 변화를 주요 주파수 대역의 뇌파별로 분석하고(S40), 상기 분석 결과를 메모리부(130)의 뇌활성화도 저장모듈(133)에 저장한다(S50).

이때, 상기 S40 단계와 S50 단계는 뇌활성화도 분석모듈(103)에 의하여 이루어지는데, 상기 뇌활성화도 분석모듈(103)은 측정된 뇌파 데이터를 뇌활성화도 획득신호의 특성값 마다 FFT(Fast Fourier Transform)변환하여 뇌파의 주파수 대역을 기준으로 성분을 분석한다.

본 실시예에서는 일예로서 아래의 표1과 같이 뇌파 성분을 분석하였으나 이에 한정되지 아니하며, 필요에 따라서는 뇌파 성분을 보다 포괄적으로 또는 구체적으로 구별하여 분석할 수도 있다.

뇌파 성분 (주파수 대역)	주파수명	사용목적(특징)
0.1~3	델타파	깊은 수면상태나 뇌 이상 상태
4~7	세타파	수면상태
8~12	알파파	이완 및 휴식상태
12~15	SMR파	주의상태
16~20	Mid-베타파	집중,활동상태
21~30	베타파	긴장,흥분상태,스트레스상태
30~50	감마파	불안,초조 등 강한 스트레스 상태

또한, 상기 뇌활성화도 분석모듈(103)은 이와 같이 뇌활성화도 획득신호의 각 특성값마다 얻은 뇌파성분을 이용하여 도1a 내지 도1c와 도2a 내지 도2c에 나타낸 바와 같이 특성값의 변화에 따른 각 뇌파성분의 뇌활성화도 변화패턴을 도출하여 그 결과를 상기 뇌활성화도 저장모듈(133)에 저장하게 된다.

이때, 상기 뇌활성화도 저장모듈(133)에 저장되는 뇌활성화도 정보는 각 주파수 대역의 뇌파 성분에 대하여 구분되어 저장되는 것이 바람직한데, 각각의 뇌파 성분에 대하여 저장되는 정보는 자극신호 특성값의 변화에 따른 뇌활성화도 변화가 전체로 저장될 수도 있고 뇌활성화도가 최대인 특성값(이하, '최적 특성값'이라 한다)만 저장될 수도 있다.

한편, 상기 S20 단계의 판단결과 입력부(110)에 입력된 선택신호가 특정 주파수 대역의 뇌파를 유도하기 위한 "뇌파유도모드"를 선택하는 신호이면, 상기 제어부(100)는 사용자로부터 사용목적을 선택하는 선택신호를 입력부를 통해 수신한다(S60).

이때, 상기 사용목적이라 함은 사용자가 필요로 하는 두뇌 상태를 의미하는 것이며, 이는 입력부에 마련된 복수의 선택메뉴 중 어느 하나를 사용자가 선택하는 것에 의하여 결정될 수 있다.

본 실시예에서는 상기 선택메뉴가 수면, 긴장이완, 집중력 강화, 스트레스 해소, 우울증이나 ADHD 예방 및 치료 등으로 이루어진 경우를 일예로서 설명하나 이에 한정되지 아니하며, 필요에 따라서는 상기 선택메뉴가 알파파, 세타파, SMR파와 같이 뇌파 주파수 대역으로 구성될 수도 있다.

또한, 본 실시예에서는 S20 단계와 S60 단계가 별도로 이루어지도록 구성하였으나 이에 한정되지 아니하며, 필요에 따라서는 S20 단계에서 사용자로부터 사용목적을 선택하는 선택신호가 입력된 경우 상기 제어부(100)는 전술한 2개의 작동모드 중 "뇌파유도모드"가 선택된 것으로 간주하고 S60 단계 이하를 수행하도록 구성될 수도 있다.

상기 S60 단계가 완료되면, 상기 제어부(100)는 선택된 사용목적에 대응되는 주파수 대역의 뇌파를 유도하기 위한 맞춤형 뇌파유도신호를 생성하여 출력부(140)를 통해 출력한다(S70,S80).

예를 들어, 상기 선택된 사용목적이 '수면'일 경우 상기 제어부는 델타파 또는 세타파 대역의 뇌파를 유도하기 위한 맞춤형 뇌파유도신호를 생성하여 출력하고, 상기 선택된 사용목적이 '긴장이완'일 경우 알파파 대역의 뇌파를 유도하기 위한 맞춤형 뇌파유도신호를 생성하여 출력한다.

또한, 상기 선택된 사용목적이 '집중력 강화'일 경우 상기 제어부는 SMR파, Mid-베타파 대역의 뇌파를 유도하거나 베타파와 감마파 대역이 적은 뇌파를 유도하기 위한 맞춤형 뇌파유도신호를 생성하여 출력하고, 상기 선택된 사용목적이 스트레스 해소일 경우 알파파 대역의 뇌파를 유도하거나 베타파와 세타파가 적은 뇌파를 유도하기 위한 맞춤형 뇌파유도신호를 생성하여 출력한다.

특히, 상기 선택된 사용목적 중 '집중력 강화'의 경우 상기 제어부는 아래의 [수식 1]로 계산되는 집중력 지표(T)가 높게 나오는 주파수 대역의 뇌파를 유도하기 위한 맞춤형 뇌파유도신호를 생성하여 출력할 수도 있다.

이때, S는 SMR파의 주파수, β는 Mid-베타파의 주파수, θ는 세타파의 주파수를 나타내며, 상기 각각의 주파수는 일예로서 해당 주파수 대역의 중간값, 최대값 또는 최소값 중 어느 하나로 구해질 수 있다.

______________________ [수식 1]

이때, 상기 맞춤형 뇌파유도신호는 전술한 바와 같이 맞춤형 뇌파유도신호 생성모듈(104)에서 자극패턴 저장모듈(131)에 저장된 "뇌파유도모드"용 자극신호와 뇌활성화도 저장모듈(133)에 저장된 사용자의 뇌활성화도 정보(즉, 선택된 사용목적에 대응되는 뇌파 성분에 대한 뇌활성화도 정보)를 이용하여 생성한다.

또한, 본 실시예에서는 상기 "뇌파유도모드"용 자극신호는 일예로서 시각신호와 청각신호로 각각 구성되는데, 시각신호일 경우 상기 "뇌파유도모드"용 자극신호는 일정 파장(즉, 단일 톤)의 빛이고 청각신호일 경우 상기 "뇌파유도모드"용 자극신호는 일정 크기(즉, 단일 톤)의 소리이다.

또한, 상기 맞춤형 뇌파유도신호 생성모듈(104)은 "뇌파유도모드"용 자극신호의 특성값을, 상기 선택된 사용목적에 대응되는 주파수 대역의 뇌파 성분에서 뇌활성화도가 최대로 나타난 최적 특성값으로 변조하는 방식으로 상기 맞춤형 뇌파유도신호를 생성한다.

예를 들어, 도5a에 도시한 바와 같이 상기 "뇌파유도모드"용 자극신호가 50Hz 단일 톤(즉, 단일 주파수)의 청각신호이고 상기 선택된 사용목적에 대응되는 주파수 대역의 뇌파 성분에서 뇌활성화도가 가장 큰 최적 특성값(즉, 주파수)이 사용자 A의 경우 5kHz, 사용자 B의 경우 10kHz로 나타난 경우이면, 상기 맞춤형 뇌파유도신호 생성모듈(104)은 사용자 A에 대해서는 5kHz 단일 톤의 맞춤형 뇌파유도신호를 생성하고 사용자 B에 대해서는 10kHz 단일 톤의 맞춤형 뇌파유도신호를 생성한다.

또한, 상기 "뇌파유도모드"용 자극신호가 단일 톤(즉, 단일 조도)의 시각신호인 경우에도 전술한 청각신호일 경우와 유사하게 "뇌파유도모드"용 자극신호의 조도를 상기 선택된 사용목적에 대응되는 주파수 대역의 뇌파 성분에서 뇌활성화도가 최대로 나타난 조도로 변조하여 맞춤형 뇌파유도신호를 생성한다.

한편, 본 실시예와 달리 상기 "뇌파유도모드"용 자극신호는 다중 톤(즉, 청각신호의 경우에는 복수 주파수의 소리, 시각신호의 경우에는 복수 조도의 빛으로 구성된 경우)으로 이루어질 수도 있는데, 이 경우에는 상기 맞춤형 뇌파유도신호 생성모듈(104)은 "뇌파유도모드"용 자극신호의 중심 특성값을, 상기 선택된 사용목적에 대응되는 주파수 대역의 뇌파 성분에서 뇌활성화도가 최대로 나타난 최적 특성값으로 변조하는 방식으로 상기 맞춤형 뇌파유도신호를 생성한다.

예를 들어, 도5b에 도시한 바와 같이 상기 "뇌파유도모드"용 자극신호가 5Hz 내지 20kHz의 다중 톤(즉, 복수 주파수)의 청각신호이고 상기 선택된 사용목적에 대응되는 주파수 대역의 뇌파 성분에서 뇌활성화도가 가장 큰 최적 특성값(즉, 주파수)이 사용자 A의 경우 5kHz, 사용자 B의 경우 10kHz로 나타난 경우이면, 상기 맞춤형 뇌파유도신호 생성모듈(104)은 사용자 A에 대해서는 상기 "뇌파유도모드"용 자극신호를 5kHz 중심으로 재배열하고 사용자 B에 대해서는 상기 "뇌파유도모드"용 자극신호를 10kHz 중심으로 재배열하여 맞춤형 뇌파유도신호를 생성한다.

또한, 상기 "뇌파유도모드"용 자극신호가 다중 톤(즉, 복수 조도)의 시각신호인 경우에도 전술한 청각신호일 경우와 유사하게 "뇌파유도모드"용 자극신호의 중심 조도를 상기 선택된 사용목적에 대응되는 주파수 대역의 뇌파 성분에서 뇌활성화도가 최대로 나타난 조도로 변조하여 맞춤형 뇌파유도신호를 생성한다.

또한, 본 실시예에서는 사용자가 작동모드를 선택하는 경우를 일예로서 설명하였으나 이에 한정되지 아니하며, 필요에 따라서는 사용자가 사용목적을 선택하는 경우에 무조건 상기 "설정모드"를 먼저 실행하여 사용자의 뇌활성화도를 획득한 후에 선택된 사용목적에 대응되는 주파수 대역의 뇌파를 유도하기 위한 맞춤형 뇌파유도신호를 제공하도록 구성될 수도 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 뇌파유도장치 및 방법은 사용자에게 제공되는 자극신호의 특성값 변화에 따른 상기 사용자의 뇌활성화도 변화를 분석하여 상기 뇌활성화도가 가장 크게 나타나는 자극신호의 특성값을 획득하고, 특정 주파수 대역의 뇌파를 유도하기 위한 뇌파유도신호를 상기 특성값으로 변조한 맞춤형 뇌파유도신호를 사용자에게 제공하는 방식이기 때문에 어떤 사용자가 어떤 신체 상태에서 사용하든지 간에 항상 원하는 주파수 대역의 뇌파 유도효율을 최대화할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 실시예에서는 뇌활성화도 획득신호 및 맞춤형 뇌파유도신호와 같은 자극신호가 시각신호와 청각신호로 이루어진 경우를 일예로서 설명하였으나, 필요에 따라서는 이들 중 어느 하나로 구성될 수도 있다.

또한, 본 실시예에서는 상기 뇌파 유도장치가 안경 또는 고글의 형태로 구성된 경우를 일예로서 설명하였으나, 동일한 기능을 수행하는 범위 내에서는 여러 가지 다양한 형태로 구현될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 뇌파 유도장치는 학습 보조기 뿐만 아니라 TV, MP3, 오디오, 휴대폰, 프로젝터, 음향 시스템, 컴퓨터 등 여러 가지 기기에 적용될 수 있음은 물론이다.

이상에서와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이 아니며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구 범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 제어부 102: 뇌파 데이터 수신모듈
103: 뇌활성화도 분석모듈 104: 뇌활성화도 획득신호 생성모듈
105: 맞춤형 뇌파유도신호 생성모듈 110: 입력부
120: 뇌파 측정부 140: 출력부

Claims

사용자의 뇌파를 측정하는 뇌파측정부;
뇌파 측정시 상기 사용자의 움직임을 감지하는 동작센서;
상기 뇌파의 측정값과 동작센서의 출력값을 이용하여 특정 주파수 대역의 뇌파를 유도하기 위한 맞춤형 뇌파유도신호를 생성하는 제어부; 및
상기 생성된 맞춤형 뇌파유도신호를 출력하는 출력부를 포함하여 구성되되,
상기 제어부는 뇌파 측정시의 상기 동작센서 출력값을 판단하여, 상기 동작센서의 출력값이 미리 정해진 설정값 미만일 때 측정된 뇌파 측정값을 이용하여 상기 맞춤형 뇌파유도신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 동작센서를 이용한 사용자 맞춤형 뇌파유도장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 사용자의 외부 자극에 대한 뇌파 반응도인 뇌활성화도가 상기 특정 주파수 대역에서 최대가 되도록 상기 맞춤형 뇌파유도신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 동작센서를 이용한 사용자 맞춤형 뇌파유도장치.
제2항에 있어서,
상기 맞춤형 뇌파유도신호는 각각 하나 이상의 특성값을 가지는 시각 자극신호 또는 청각 자극신호 중 적어도 어느 하나의 자극신호이고,
상기 특성값은 시각 자극신호의 경우에는 빛의 조도이고 청각 자극신호의 경우에는 소리의 주파수인 것을 특징으로 하는 동작센서를 이용한 사용자 맞춤형 뇌파유도장치.
제3항에 있어서,
상기 제어부는 미리 저장된 패턴의 자극신호의 특성값을 단계적으로 변화시켜 생성한 뇌활성화도 획득신호를 상기 출력부를 통해 출력하면서 사용자의 뇌파를 측정하고, 상기 측정된 뇌파를 분석하여 상기 특정 주파수 대역에서 사용자의 뇌활성화도가 최대가 되는 뇌활성화도 획득신호의 특성값인 최적 특성값을 획득한 후, 상기 맞춤형 뇌파유도신호의 특성값이 상기 최적 특성값이 되도록 생성하는 것을 특징으로 하는 동작센서를 이용한 사용자 맞춤형 뇌파유도장치.
제4항에 있어서,
상기 뇌파측정부는 사용자의 좌뇌측 뇌파를 측정하는 적어도 하나의 제1채널과 우뇌측 뇌파를 측정하는 적어도 하나의 제2채널을 포함하여 구성되고,
상기 제어부는 제1채널과 제2채널 각각에 대하여 상기 최적 특성값을 획득한 후, 이를 이용하여 상기 출력부를 통해 사용자의 좌이 또는 좌안 중 적어도 어느 하나에 출력되는 좌뇌 맞춤형 뇌파유도신호와 사용자의 우이 또는 우안 중 적어도 어느 하나에 출력되는 우뇌 맞춤형 뇌파유도신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 동작센서를 이용한 사용자 맞춤형 뇌파유도장치.
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