KR102064510B1 - 뇌파를 이용한 자폐 범주성 장애 진단 장치 및 그 방법 - Google Patents

뇌파를 이용한 자폐 범주성 장애 진단 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자폐 범주성 장애 진단 장치 및 방법에 관한 것으로, 뇌파 측정 및 시선 추적을 통해 자폐와 같은 발달 장애의 가능성을 진단할 수 있는 자폐 범주성 장애 진단 장치 및 그 방법에 관한 기술이다.

Description

뇌파를 이용한 자폐 범주성 장애 진단 장치 및 그 방법{ADHD/ADS DIAGNOSIS APPARATUS USING EEG AND METHOD THEREOF}
본 발명은 뇌파를 이용한 자폐 범주성 장애 진단 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 뇌파 측정 및 시선 추적을 통해 자폐와 같은 발달 장애의 가능성을 진단할 수 있는 자폐 범주성 장애 진단 장치 및 그 방법에 관한 기술이다.
뇌 신경 질환의 일종인 주의력 결핍 과잉 행동 장애(ADHD; attention deficit/hyperactivity disorder)나 자폐증과 같은 발달 장애가 증가하는 추세이나, 대부분의 부모들은 자녀의 장애 증상을 인지하지 못하는 실정이다. 또한, 정보화 사회 및 개인주의 경향이 심해지는 사회적 분위기 속에서 다양한 발달 장애들이 발생 및 증가하고 있다. 이러한 발달 장애에 의한 자살이나 사이코패스와 같은 사회 문제가 대두되고 있다.
한국등록특허공보, 10-1135124호 (2012.04.03. 등록)
그러나, 병리나 병소의 불확실성으로 인해 의사와의 상담을 통한 발달 장애 진단에 의존하고 있고, MRI 장비로 검사를 하는 경우 검사 비용이 높은 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 뇌파 측정 및 시선 추적을 통해 촬영된 사진을 이용하여 자폐와 같은 발달 장애의 가능성을 초기에 진단할 수 있고, 휴대 및 착용 가능한 장치를 이용하여 진단 비용을 절감할 수 있는 뇌파를 이용한 자폐 범주성 장애 진단 장치 및 그 방법을 제공한다.
상술한 본 발명은 자폐 범주성 장애 진단 장치로서, 뇌파를 측정하여 뇌파 측정 신호를 생성하고, 제시된 복수의 영상 중 흥미 자극으로 선정된 영상에 대한 시선 방향의 영역을 사진으로 촬영하는 측정부와, 상기 뇌파 측정 신호를 분석하여 상기 복수의 영상 중 상기 흥미 자극에 의한 뇌파가 나타난 영상을 선정하는 분석부, 및 상기 촬영된 사진을 분석하여 발달 장애를 진단하는 진단부를 포함한다.
본 발명은 뇌파를 이용한 자폐 범주성 장애 진단 장치 및 그 방법에 있어서, 뇌파 측정 및 시선 추적을 통해 촬영된 사진을 이용하여 자폐와 같은 발달 장애의 가능성을 초기에 진단할 수 있다. 또한, MRI 촬영 대신 휴대 및 착용 가능한 장치를 이용하여 진단 비용을 절감할 수 있는 효과가 달성된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 뇌파를 이용한 자폐 범주성 장애 진단 장치를 도시한 블록도.
도 2는 뇌파 측정을 위한 전극의 부착 위치를 설명하기 위한 도면.
도 3은 뇌파 측정 신호의 모식도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 뇌파를 이용한 자폐 범주성 장애 진단 방법을 도시한 순서도.
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.
이하, 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 발명의 실시 예에 따른 뇌파를 이용한 자폐 범주성 장애 진단 장치를 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 자폐 범주성 장애 진단 장치(1)는 측정부(100), 분석부(200) 및 진단부(300)를 포함한다. 측정부(100)는 사용자의 뇌파를 측정하고, 흥미 자극으로 선정된 영상에 대한 사용자의 시선을 추적하여 해당 시선에 대응하는 영역을 촬영한다. 구체적으로, 측정부(100)는 뇌파 측정부(110), 시선 추적부(120), 촬영부(130) 및 통신부(140)를 포함한다. 본 발명의 실시 예에 따른 측정부(100)는 사용자가 휴대 및 착용 가능한 형태로 제공되는 것이 바람직하다. 예컨대, 측정부(100)를 안경 또는 헤드셋의 형태로 사용자에게 제공할 수 있다. 이하의 설명에서는 설명 상의 편의를 위해 측정부(100)가 안경의 형태로 사용자에게 제공되는 경우를 예를 들어 설명한다.
여기서, 뇌파 측정부(110)는 사용자의 뇌파를 측정하여 뇌파 측정 신호를 생성한다. 뇌파(EEG; Electroencepphalogram)는 뇌 신경 세포의 전기적 활동을 두뇌의 표면에서 측정한 매우 작은 신호이다. 이러한 뇌파를 측정하기 위해 안경테는 사용자의 유양 돌기부 또는 관자 놀이 부분에 부착된 기준 채널 전극(REF), 코받침 부분에 부착된 접지 채널 전극(GND), 및 뇌파 측정용 전극을 포함한다. 여기서, 뇌파 측정용 전극은 측두-두정엽 경계 영역(temporo-parietal) 부근에 부착되는 것이 바람직하다. 측두-두정엽 경계 영역은 사용자의 집중력과 관련된 부위로, 사용자가 영상 화면에 집중하는 순간을 판단하기에 용이하다. 예컨대, 뇌파 측정용 전극은 도 2에 도시된 바와 같이, 국제 전극 배치법 상 C4, T8 및 TP8 채널에 대응하는 위치에 배치될 수 있다.
시선 추적부(120)는 사용자의 시선을 추적하여 방향 제어신호를 생성한다. 여기서, 방향 제어신호는 사용자의 시선 방향으로 보여지는 영상을 촬영하기 위해 진단용 카메라의 촬영 각도를 제어하는 신호이다. 시선 추적부(120)는 안구의 움직임을 측정하는 추적용 카메라(미도시)를 포함하며, 추적용 카메라는 안경테의 렌즈 부분에 배치될 수 있다.
촬영부(130)는 통신부(140)를 통해 분석부(200)로부터 구동 제어신호를 전달받고, 시선 추적부(120)로부터 방향 제어신호를 전달받아 흥미자극으로 선정된 영상에 대해 사용자의 시선 방향으로 보여지는 영역을 촬영한다. 여기서, 촬영부(130)는 영상을 촬영하는 진단용 카메라(미도시)를 포함하며, 진단용 카메라는 안경테의 렌즈 부분에 배치될 수 있다. 통신부(140)는 분석부(200) 및 진단부(300)와 무선으로 통신한다. 통신부(140)는 블루투스 모듈(미도시)을 포함할 수 있다.
그리고, 분석부(200)는 뇌파 측정 신호를 전달받아 잡음을 제거하고, 증폭 및 디지털 신호 변환을 한다. 분석부(200)는 디지털 신호 처리된 뇌파 측정 신호를 분석하여 영상을 통해 제시한 시각 자극 중 흥미 자극으로 선정된 영상을 추출한다. 여기서, 분석부(200)는 뇌파 측정 신호의 P300 전위를 기준으로 사용자의 흥미도를 판단한다. P300 전위는 사건 관련 전위(Event-Related Potential)의 일종으로, 흥미 자극에 반응하여 자극이 제시된 시점부터 약 300ms 이후의 시점에 상승하는 시각 유발 전위 응답(VEPR; Visual Evoked Potential Response)이다.
본 발명의 실시 예에 따른 흥미 자극은 특정 자극으로 제한되지 않으며, 시각, 청각, 후각 및 촉각 중 적어도 하나 이상의 감각 기관을 직접 또는 간접으로 자극하는 영상, 음성, 향기 또는 사용자의 손과 발 또는 기타 신체를 이용하는 기구 등을 포함한다. 본 발명의 실시 예에서는 흥미 자극이 시각을 자극하는 영상인 경우를 예를 들어 설명한다.
구체적으로, 분석부(200)는 도 3에 도시된 바와 같이, 비 흥미자극에 대해 나타나는 뇌파 측정 신호(P1)의 P300 전위의 진폭(A1)을 기준으로 미리 정해진 문턱 값보다 높은 진폭(A2)의 뇌파 측정 신호(P2)가 나타나는 경우 해당 자극에 대한 P300 전위를 분리한다. 분석부(200)는 분리된 P300 전위를 분석하여 해당 자극을 흥미자극으로 선정한다. 그리고, 분석부(200)는 흥미자극으로 선정된 영상을 촬영하기 위한 구동 제어 신호를 활성화시킨다.
여기서, P300 전위의 진폭은 정규화(normalization)를 위해 자극이 제시된 시점(0ms)부터 약 100ms 이후의 시점에 하강하여 나타나는 N100 전위를 기준으로 한 증가율로 판단한다.
그리고, 진단부(300)는 촬영부(130)로부터 촬영된 사진을 전달받고, 사진을 분석하여 발달 장애를 진단한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 뇌파를 이용한 자폐 범주성 장애 진단 방법을 도시한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 먼저 사용자는 측정부(100)를 포함하는 안경을 착용한다. 그리고, 사용자에게 영상을 통해 시각 자극을 제시한다. 그 다음, 뇌파 측정부(110)는 제시된 시각 자극에 대한 사용자의 뇌파를 측정하여 뇌파 측정 신호를 생성한다(단계 S1). 이때, 뇌파 측정부(110)는 5개의 채널 전극, 즉 기준 채널 전극(REF), 접지 채널 전극(GND), C4, T8 및 TP8 채널 전극에 연결된다. 그 다음, 뇌파 측정부(110)는 통신부(140)를 통해 분석부(200)에 뇌파 측정 신호를 전달한다(단계 S2).
그 다음, 분석부(200)는 뇌파 측정 신호의 잡음을 제거하고, 증폭 및 디지털 신호 처리를 한다(단계 S3). 그 다음, 분석부(200)는 신호 처리된 뇌파 측정 신호를 N100 전위를 기준으로 P300 전위의 진폭을 분석하여 제시된 영상 중 흥미 자극으로 선정된 영상을 추출한다. 그리고, 분석부(200)는 흥미 자극으로 선정된 영상을 촬영하기 위한 구동 제어 신호를 활성화시킨다. 이때, 시선 추적부(120)는 사용자의 시선을 추적하여 방향 제어 신호를 제어한다. 그러면, 촬영부(130)는 구동 제어 신호 및 방향 제어 신호에 따라 흥미 자극으로 선정된 영상에 대해 사용자의 시선 방향의 영역을 촬영한다(단계 S4).
그 다음, 진단부(300)는 촬영된 사진을 분석하여 발달 장애를 진단한다(단계 S5). 발달 장애인 사람의 경우 사물과 사람에 대한 관심도의 차이가 비 발달 장애인 사람보다 크며, 제한적이고, 반복적이며 특정 패턴이 유지되는 행동을 보이거나, 흥미를 가진다. 이러한 관점에서 진단부(300)는 진단 영상 데이터를 분석하여 영상에 포함된 대상체 중 미리 설정된 기준 이상으로 사물에 제한된 사진이 촬영되었거나, 특정 대상체에 편중되어 사진이 촬영된 경우 발달 장애로 진단한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 뇌파를 이용한 자폐 범주성 장애 진단 장치 및 방법은, 뇌파 측정 및 시선 추적을 통해 촬영된 사진을 이용하여 자폐와 같은 발달 장애의 가능성을 초기에 진단할 수 있다. 또한, 휴대 및 착용 가능한 장치를 이용하여 진단 비용을 절감할 수 있다. 그리고, 발달 장애뿐만 아니라 아이의 관심도를 사진을 통해 파악할 수 있어 부모의 양육에 도움이 될 수 있다.
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.
100: 측정부
200: 분석부
300: 진단부

Claims (12)

  1. 복수의 종류의 시각적 정보를 받아들이는 사용자의 뇌파를 측정하여 뇌파 측정 신호를 생성하는 측정부;
    상기 뇌파 측정 신호에서 소정의 흥미 자극에 의한 파형이 나타난 경우, 상기 복수의 종류의 시각적 정보 중 상기 흥미 자극에 의한 파형을 유발한 시각적 정보의 영상을 획득하는 분석부; 및
    상기 획득된 영상에 대한 분석의 결과에 기초하여, 상기 사용자의 정신 장애에 대한 진단을 수행하는 진단부를 포함하고,
    상기 측정부는, 상기 사용자의 시선을 추적하는 시선 추적부와, 상기 흥미 자극에 의한 파형을 유발한 시각적 정보의 영상에 대해 상기 사용자의 시선의 방향을 따라 상기 시각적 정보의 영상을 촬영하는 촬영부를 포함하는,
    뇌파를 이용한 장애 진단 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 분석부는, 상기 복수의 종류의 시각적 정보 중 어느 한 시각적 정보가 상기 사용자로부터 제시된 시점으로부터 소정 시간이 경과한 시점에서의 뇌파 측정 신호의 진폭이 소정의 문턱 전압 이상일 경우, 상기 뇌파 측정 신호에서 상기 흥미 자극에 의한 파형이 나타났다고 판단하는
    뇌파를 이용한 장애 진단 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정부는, 상기 사용자의 측두-두정엽 경계 영역 위의 표피에 접촉된 전극을 이용하여 상기 뇌파 측정 신호를 생성하는
    뇌파를 이용한 장애 진단 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정부는, 상기 뇌파의 측정을 위한 복수의 전극이 장착된 헤드셋 혹은 안경의 형태로 상기 사용자가 착용 가능하도록 제공되는
    뇌파를 이용한 장애 진단 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 분석부는, 상기 뇌파 측정 신호에서 소정의 흥미 자극에 의한 파형이 나타난 경우, 상기 촬영부가 상기 영상을 촬영하도록 제어하는
    뇌파를 이용한 장애 진단 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 진단부는, 소정 개수 이상 획득된 상기 영상에 포함된 대상체의 종류를 식별하고, 상기 대상체의 종류의 수 및 상기 각 종류의 대상체가 상기 영상 내에 나타난 횟수에 기초하여 상기 사용자의 자폐성 장애를 진단하는
    뇌파를 이용한 장애 진단 장치.
  8. 삭제
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