KR102324332B1 - 생체신호 측정 장치 및 그 시스템 - Google Patents

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Abstract

생체신호 측정 장치 및 그 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 장치는 사용자의 두상에 접촉하여 상기 사용자의 뇌파 신호를 측정하기 위한 적어도 하나의 뇌파 측정 센서; 및 상기 뇌파 측정 센서에서 측정한 뇌파 신호를 수신하여 미리 설정된 단말기로 전송하고, 상기 단말기로부터 전송된 음원을 수신하는 블루투스 모듈을 포함하고, 상기 블루투스 모듈은 상기 측정된 뇌파 신호를 처리하여 상기 블루투스 모듈로 제공하기 위한 제1 수단 및 상기 수신된 음원을 처리하기 위한 제2 수단과 원칩으로 구성되며, 상기 블루투스 모듈은 마이크와 연결되는 수신 단자를 통해 상기 뇌파 신호를 수신하여 상기 단말기로 전송할 수 있다.

Description

생체신호 측정 장치 및 그 시스템 {BIOLOGICAL SIGNAL MEASUREMENT APPARATUS AND SYSTEM}
본 발명은 생체신호 측정 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하나의 블루투스 모듈을 이용하여 측정된 사용자의 뇌파 신호(EEG 신호)를 제공하고, 측정 결과에 따른 맞춤형 음원 나아가 측정 결과에 대한 해석 정보를 사용자에게 제공할 수 있는 생체신호 측정 장치 및 시스템에 관한 것이다.
오늘날, 현대인들은 학업, 가사일, 인간관계, 과도한 업무 등으로 인해 스트레스를 받으며 살아가고 있다. 이러한 스트레스 때문에 현대인들은 숙면을 취하지 못하고 부족한 수면시간으로 인해 고통 받고 있다. 게다가, 컴퓨터나 스마트폰의 보급이 증가한 이후, 수면의 질이 급격히 떨어져 수면장애로 고통을 호소하며 병원을 내원하는 환자가 급증하는 추세이다.
인간의 사고와 행동은 대뇌의 기능에 의해 조절되고 대뇌의 기능은 많은 뇌 신경세포들의 활동에 달려 있다. 이러한 뇌 신경세포들의 활동을 뇌파(EEG; electroencephalogram) 또는 '뇌전위'라 한다. 이러한 뇌파는 뇌 활동의 변동을 공간적, 시간적으로 파악할 수 있는 지표로 신경생리학 분야에서 사용되고 있다. 뇌 신경세포의 활동에 의해 변하는 것이기 때문에 의식 상태와 정신활동에 따라 변화하는 특정한 패턴을 보인다. 따라서 뇌파를 검사한다는 것은 뇌의 활동수준을 객관적인 지표로 나타내어 뇌의 활동성이 높아지는지 약해지는지를 공간적, 시간적으로 파악하는 것을 의미한다. 특히 일반적으로 뇌파는 주파수 대역에 따라 델타파(0.5~4Hz), 쎄타파(4~8Hz), 알파파(8~13Hz), 베타파(13~30Hz), 감마파(30~50Hz)로 분류된다. 또한 알파파를 기준으로 해서 8Hz 미만을 서파(Slow Wave), 13Hz이상을 속파(Fast Wave)라고 구분한다. 뇌파에 의해 연구되어 온 자발뇌파는 일반적 생리현상에서 감각 등 뇌 활동으로 나타나며, 유발뇌파는 뇌 활동 상태를 알아보기 위해 인위적으로 뇌 활동을 유도하여 관찰할 수 있다.
델타파(Delta Wave)는 두뇌기능이 완전히 이완된 깊은 수면상태에서 우세하게 나타나는 0.5~4Hz 대역의 뇌파로 정상 성인의 경우 각성 시에 델타파가 나타나면 뇌종양, 뇌염 등의 병적 요인의 판단 근거가 되기도 한다. 전방 전두부에서는 안구운동 등의 영향을 받기 때문에 델타파의 활성이 높게 나타난다.
쎄타파(Theta Wave)는 4~8Hz 대역의 뇌파를 말하며, 일반적으로 몸과 의식이 몽롱한 상태나 졸림과 깨어있음의 중간 상태 정도를 의미한다. 쎄타파 상태에서는 꿈과 같은 이미지를 동반하고 그 이미지는 생생한 기억으로 경험되기도 한다. 각성 시에 나타나는 쎄타파는 주의 각성을 시켜 문제해결의 아이디어를 제공하기도 하고 창조적인 힘으로 연결되기도 한다. 시간과 공간의 제한을 뛰어넘는 영역으로 들어가 번뜩임이나 영감(Inspiration)으로 발생하는 경우가 발생하기도 한다. 또한 쎄타파는 깊이 내면화되고 조용한 상태의 육체, 감정 및 사고 활동과 관련된다.
알파파(Alpha Wave)는 8~13Hz 대역의 뇌파로 신경생리학적으로 두뇌의 안정 상태를 반영하는 기본파이며 잡파의 영향을 적게 받으므로 전통적으로 인간 행동에 대한 두뇌 좌우반구의 기능상태를 판정하는 데 이용되어 왔다.
베타파(Beta Wave)는 13~30Hz 대역의 뇌파로 각성상태, 활동상태, 스트레스 상태에서 나타나며 청각, 촉각, 정서적 자극에 의해서도 영향을 받는다. 베타파는 정상적으로 전두엽에서 잘 기록되며 주의를 집중하여 정신활동을 할 때 뇌 전체에서 광범위하게 나타난다.
감마파(Gamma Wave)는 30~50Hz 대역으로 외적 의식으로 불안, 흥분의 강한 스트레스 상태에서 전두엽과 두정엽에서 비교적 많이 발생하는 뇌파이다. 또한 감마파는 초월적 마음상태 또는 이완으로 벗어나서 새로운 의식 상태, 신경자원(Neural Resources)을 활성화시켜 총동원할 때, 즉 정신적으로 총력 집중할 때 발생하는 특징적인 뇌파이기도 하다.
본 발명의 실시예들은, 하나의 블루투스 모듈을 이용하여 측정된 사용자의 뇌파 신호(EEG 신호)를 제공하고, 측정 결과에 따른 맞춤형 음원 나아가 측정 결과에 대한 해석 정보를 사용자에게 제공할 수 있는 생체신호 측정 장치 및 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 장치는 사용자의 두상에 접촉하여 상기 사용자의 뇌파 신호를 측정하기 위한 적어도 하나의 뇌파 측정 센서; 및 상기 뇌파 측정 센서에서 측정한 뇌파 신호를 수신하여 미리 설정된 단말기로 전송하고, 상기 단말기로부터 전송된 음원을 수신하는 블루투스 모듈을 포함하고, 상기 블루투스 모듈은 상기 측정된 뇌파 신호를 처리하여 상기 블루투스 모듈로 제공하기 위한 제1 수단 및 상기 수신된 음원을 처리하기 위한 제2 수단과 원칩으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 블루투스 모듈은 마이크와 연결되는 수신 단자를 통해 상기 뇌파 신호를 수신하여 상기 단말기로 전송할 수 있다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 장치는 상기 사용자의 뇌파 신호를 측정하기 위한 레퍼런스(reference) 신호와 그라운드 신호를 제공하고, 상기 블루투스 모듈로 수신되는 음원을 출력하는 이어폰을 더 포함할 수 있다.
상기 이어폰은 상기 사용자의 귀에 착용하는 경우 상기 사용자의 양쪽 귀 중 어느 한쪽의 귀 영역을 레퍼런스 신호로 제공하고, 다른 한쪽의 귀 영역을 그라운드 신호로 제공할 수 있다.
상기 이어폰은 상기 사용자의 귀와 접촉하는 이어팁을 전도성 실리콘을 포함하는 전도성 물질로 구성할 수 있다.
상기 뇌파 측정 센서가 상기 사용자와 접촉하는 접촉 면적은 상기 이어폰이 상기 사용자와 접촉하는 접촉 면적의 50% 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 시스템은 사용자의 두상에 접촉하여 상기 사용자의 뇌파 신호를 측정하기 위한 적어도 하나의 뇌파 측정 센서와 상기 뇌파 측정 센서에서 측정한 뇌파 신호를 수신하여 미리 설정된 단말기로 전송하고 상기 단말기로부터 전송된 음원을 수신하는 블루투스 모듈을 포함하는 생체신호 측정 장치; 및 상기 생체신호 측정 장치와 페어링되어 상기 생체신호 측정 장치로부터 상기 사용자의 뇌파 신호를 수신하고, 상기 생체신호 측정 장치로 미리 설정된 음원을 제공하는 단말기를 포함하고, 상기 블루투스 모듈은 상기 측정된 뇌파 신호를 처리하여 상기 블루투스 모듈로 제공하기 위한 제1 수단 및 상기 수신된 음원을 처리하기 위한 제2 수단과 원칩으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 생체신호 측정 장치는 상기 사용자의 뇌파 신호를 측정하기 위한 레퍼런스(reference) 신호와 그라운드 신호를 제공하고, 상기 블루투스 모듈로 수신되는 음원을 출력하는 이어폰을 더 포함할 수 있다.
상기 이어폰은 상기 사용자의 귀와 접촉하는 이어팁을 전도성 실리콘을 포함하는 전도성 물질로 구성하고, 상기 이어팁은 상기 뇌파 측정 센서와의 임피던스 매칭을 고려하여 상기 이어팁의 사이즈가 조절 가능할 수 있다.
상기 이어폰은 상기 사용자의 귀에 착용하는 경우 상기 사용자의 양쪽 귀 중 어느 한쪽의 귀 영역을 레퍼런스 신호로 제공하고, 다른 한쪽의 귀 영역을 그라운드 신호로 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 하나의 블루투스 모듈을 이용하여 측정된 사용자의 뇌파 신호(EEG 신호)를 제공하고, 측정 결과에 따른 맞춤형 음원 나아가 측정 결과에 대한 해석 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 하나의 블루투스 모듈을 이용하여 단말기로 생체 신호를 전송하고, 단말기로부터 전송된 음원을 수신하여 사용자에게 제공할 수 있기 때문에 장치의 제작 비용과 장치의 크기를 줄일 수 있고, 배터리 소모를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 사용자의 뇌파 신호를 측정하기 위한 레퍼런스 신호와 그라운드(또는 접지) 신호를 전도성 물질 예를 들어, 전도성 실리콘으로 구성된 이어폰의 이어팁을 이용하여 제공함으로써, 사용자의 뇌파 신호를 정확하게 측정할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 이어폰과 뇌파 신호를 측정하기 위한 뇌파 측정 센서 간의 임피던스 매칭을 수행하기 위한 전도성 물질로 구성된 이어팁의 사이즈를 사용자 귀와의 접촉 면적 및 EEG 센서의 접촉 면적을 고려하여 조절함으로써, 사용자의 귀 사이즈에 따라 이어팁의 크기를 조절할 수 있고, 이어팁의 크기를 통한 임피던스 매칭을 용이하게 수행하여 사용자의 뇌파 신호를 정확하게 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명을 설명하기 위한 시스템에 대한 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 생체신호 측정 장치에 대한 상세 구성을 설명하기 위한 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 장치에 대한 구성을 나타낸 것이다.
도 4는 블루투스 모듈을 포함하는 원칩을 설명하기 위한 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 생체신호 측정 장치에서 원칩과 배터리의 배치에 대한 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 6은 HR 센서를 설명하기 위한 일 예시도를 나타낸 것이다.
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 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상 의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
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.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예들은, 하나의 블루투스 모듈을 이용하여 측정된 사용자의 뇌파 신호(EEG 신호)를 제공하고, 측정 결과에 따른 맞춤형 음원 나아가 측정 결과에 대한 해석 정보를 사용자에게 제공하며, 사용자의 뇌파 신호를 측정하기 위한 레퍼런스 신호와 그라운드(또는 접지) 신호를 전도성 물질 예를 들어, 전도성 실리콘으로 구성된 이어폰의 이어팁을 이용하여 제공함으로써, 장치의 제작 비용과 장치의 크기를 줄이고, 배터리 소모를 감소시키며, 사용자의 뇌파 신호를 정확하게 측정하는 것을 그 요지로 한다.
도 1은 본 발명을 설명하기 위한 시스템에 대한 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 시스템은 생체신호 측정 장치(100)와 단말기(200)를 포함한다.
생체신호 측정 장치(100)는 사용자의 두상 예를 들어, 사용자의 이마에 밀착되어 사용자의 뇌파 신호(EEG 신호)를 측정하기 위한 뇌파 측정 센서 예를 들어, EEG 센서, 이어폰 나아가 사용자의 심박수를 측정하기 위한 심박 센서 예를 들어, HR 센서를 포함한다.
이 때, 생체신호 측정 장치(100)는 하나의 블루투스 모듈을 구비하고, 단말기와 페어링된 블루투스 모듈을 통해 측정된 EEG 신호 데이터 나아가 심박 신호 데이터를 단말기로 제공하고, 단말기로부터 제공되는 음원 예를 들어, 바이노럴비트를 수신하여 이어폰을 통해 사용자에게 출력할 수 있다.
여기서, 바이노럴비트는 주파수가 상이한 두 가지 음을 뇌간의 핵으로 전달함으로써, 뇌파 변화를 일으키게 되는 원리로 양쪽이 주파수의 차이 파동만큼 뇌파를 조절하는 음향심리치료법을 의미한다.
생체신호 측정 장치(100)는 비록 마이크를 구비하진 않았지만, 마이크가 구비되는 경우 마이크와 연결되는 블루투스 모듈의 단자를 통해 측정된 EEG 신호 데이터 나아가 심박 신호 데이터를 수신하고, 블루투스 모듈의 해당 단자를 통해 수신된 데이터를 블루투스 통신으로 단말기(200)로 제공할 수 있다.
즉, 생체신호 측정 장치(100)는 블루투스 모듈의 단자들 중 기존에 마이크와 연결되는 수신 단자를 통해 EEG 센서에 의해 측정된 EEG 신호 데이터 나아가 심박 센서에 의해 측정된 심박 신호 데이터를 수신하여 블루투스 통신으로 단말기(200)로 제공하고, 해당 블루투스 모듈의 다른 단자를 통해 단말기(200)로부터 전송되는 오디오 신호 예를 들어, 뇌파 측정 결과에 따른 사용자 맞춤형 음원을 블루투스 통신으로 수신하여 이어폰을 통해 출력할 수 있다.
생체신호 측정 장치(100)는 전원 공급 수단 예를 들어, 배터리를 통해 EEG용 구성 장치 예를 들어, EEG 센서와 블루투스 모듈 나아가 HR 센서 등에 전원을 공급한다.
또한, 생체신호 측정 장치(100)를 구성하는 이어폰은 사용자의 귀와 접촉하는 이어팁을 전도성 물질 예를 들어, 전도성 실리콘으로 구성함으로써, EEG 센서의 레퍼런스 신호와 그라운드 신호를 제공하고, 따라서 EEG 센서를 이용한 측정 시 이어폰을 사용자의 귀에 꽂은 상태에서 측정하며, 이어폰의 이어팁을 통하여 레퍼런스 신호와 그라운드 신호를 제공하기 때문에 레퍼런스 신호와 그라운드 신호를 제공하기 위한 별도의 수단을 구비할 필요가 없으며, 이어폰과 EEG 센서 간의 임피던스 매칭을 통해 측정하고자 하는 EEG 신호의 정확성을 향상시킬 수 있다.
이 때, 이어폰은 어느 한쪽의 이어팁 예를 들어, 오른쪽 이어팁을 통해 레퍼런스 신호를 제공하고, 다른 한쪽의 이어팁 예를 들어, 왼쪽 이어팁을 통해 그라운드 신호를 제공할 수 있으며, 임피던스 매칭을 수행하기 위하여 EEG 센서가 사용자와 접촉하는 접촉 면적이 이어팁이 사용자와 접촉하는 접촉 면적의 50% 이상 예를 들어, 55%가 되도록 이어팁의 접촉 면적을 조절할 수 있다. 물론, 이어폰의 이어팁은 사용자의 귀 사이즈에 따라 이어팁의 사이즈 종류가 다양하게 제공될 수 있으며, 이렇게 제공되는 다양한 사이즈의 이어팁 또한 EEG 센서와의 임피던스 매칭을 고려하여 그 사이즈가 결정될 수 있다.
나아가, 이어폰은 이어폰을 귀에 착용 시 사용자의 심박 신호를 측정하기 위한 심박 센서 예를 들어, HR 센서 또는 PPG 센서를 구비한 심박 측정 이어폰일 수 있으며, 심박 센서에 의해 측정된 사용자의 심박 신호는 블루투스 모듈을 통해 단말기로 제공될 수 있다.
이 때, HR 센서는 도 6에 도시된 바와 같이, 귀에 밀착되는 부분에 구성되며, 이어폰에 구비되어 광을 방출하여 사용자의 심박 신호를 측정하기 때문에 광이 이어팁을 통과할 수 있도록 이어팁을 투명 또는 일정 이상의 투명도를 가지는 반투명 재질로 이루어질 수 있다. 물론, 투명 또는 반투명 재질의 이어팁 또한 전도성 물질로 구성될 수 있다.
더 나아가, 생체신호 측정 장치(100)는 EEG 센서에 의해 측정된 EEG 신호를 처리하기 위한 수단, HR 센서에 의해 측정된 심박 신호를 처리하기 위한 수단 및 단말기로부터 수신되는 음원 또는 오디오를 처리하기 위한 수단을 더 포함할 수 있으며, 이러한 수단들과 블루투스 모듈을 원칩으로 구성할 수도 있다.
예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 생체신호 측정 장치(100)는 EEG 센서에 의해 측정된 EEG 신호를 처리하기 위한 EEG 신호 처리부(420), HR 센서에 의해 측정된 심박 신호를 처리하기 위한 HR 신호 처리부(430), 단말기로부터 수신되는 음원 또는 오디오를 처리하기 위한 오디오 신호 처리부(440) 및 블루투스 모듈(410)을 원칩으로 구성할 수 있으며, 블루투스 모듈(440)은 EEG 신호 처리부(420)와 HR 신호 처리부(430)에 의해 처리된 EEG 신호 데이터 나아가 HR 신호 데이터를 마이크와 연결될 수 있는 블루투스 모듈의 단자를 통해 수신하여 단말기(200)로 제공하고, 단말기(200)로부터 전송되는 오디오 신호 예를 들어, 뇌파 측정 결과에 따른 사용자 맞춤형 음원을 수신하여 오디오 신호 처리부(440)로 제공함으로써, 오디오 신호 처리부(440)에 의해 처리된 오디오 신호를 이어폰을 통해 출력할 수 있다.
여기서, 본 발명의 생체신호 측정 장치(100)는 도 4의 원칩(400)을 도 5에 도시된 바와 같이, 생체신호 측정 장치(100)의 오른쪽 영역 또는 왼쪽 영역 중 어느 하나의 영역에 형성하고, 생체신호 측정 장치(100)의 좌우 무게 밸런스를 위하여 전원을 공급하는 전원 공급 장치(310) 예를 들어, 배터리를 원칩(400)이 형성된 반대 영역에 형성할 수 있다.
이러한 생체신호 측정 장치(100)는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 사용자의 두상에 착용한 후 이어폰을 사용자의 양쪽 귀에 접촉시켜 측정하게 되면 이어폰의 이어팁을 통해 접촉되는 사용자의 귀 영역을 레퍼런스와 접지로 잡고, 2채널의 EEG 센서를 이용하여 사용자의 뇌파 신호를 측정할 수 있다.
이 때, 레퍼런스 신호를 제공하기 위한 이어팁 예를 들어, 오른쪽 이어팁의 접촉 면적과 그라운드 신호를 제공하기 위한 이어팁 예를 들어, 왼쪽 이어팁의 접촉 면적은 상이할 수 있으며, 노이즈를 최소로 한 뇌파 신호를 측정하기 위하여 EEG 센서의 신체 접촉 면적이 이어팁의 신체 접촉 면적의 50% 이상일 수 있다.
이러한 생체신호 측정 장치는 적어도 하나 이상의 디스플레이 수단 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 메인 LED를 구비할 수 있다.
여기서, 메인 LED는 해당 장치의 충전, 전원 온/오프 상태, 블루투스 연결 상태 등을 디스플레이할 수 있다.
표 1은 메인 LED의 디스플레이 상태를 나타낸 것으로, 표 1을 통해 알 수 있듯이, 메인 LED는 생체신호 측정 장치가 측정 중인 경우 빨간색을 디스플레이하고, 충전 완료 상태인 경우 녹색을 디스플레이하며, 전원이 온 상태인 경우 흰색을 디스플레이하고, 배터리가 부족한 상태인 경우 빨간색을 점멸하며, 블루투스 모듈이 단말기와 연결된 상태인 경우 파란색을 디스플레이하는 것을 알 수 있다.
이 때, 메인 LED는 생체신호 측정 장치의 우측 또는 좌측에 구비될 수 있다.
Figure 112019065327726-pat00001
나아가, 생체신호 측정 장치(100)는 생체신호 측정 장치를 리셋하기 위한 리셋 수단과 생체신호 측정 장치를 충전하기 위한 충전 포트 예를 들어, USB 충전 포트를 구비할 수 있다.
물론, 본 발명의 생체신호 측정 장치(100)는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 밴드형으로 한정되지 않으며, 다양한 형태로 제작될 수 있다.
단말기(200)는 생체신호 측정 장치(100)의 통신 모듈 예를 들어, 블루투스 모듈과 함께 페어링하고, 페어링된 블루투스 모듈을 이용한 통신을 통해 생체신호 측정 장치(100)에 의해 측정된 사용자의 뇌파 신호 나아가 심박 신호를 수신하고, 사용자에게 필요한 음원 예를 들어, 바이노럴비트를 전송함으로써, 바이노럴비트가 이어폰을 통해 출력될 수 있도록 한다.
여기서, 단말기(200)는 수신된 사용자의 뇌파 신호 나아가 심박 신호를 분석할 수 있는 분석 장치일 수 있으며, 스마트 폰을 포함하는 사용자 단말기일 수도 있다.
나아가, 단말기(200)는 사용자의 뇌파 신호와 심박 신호의 측정 결과에 따른 맞춤형 음원 뿐만 아니라 측정 결과에 대한 해석 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.
여기서, 단말기(200)는 사용자 맞춤형 음원 뿐만 아니라 사용자에게 복식호흡 가이드, 명상, 영상 및 기능성 게임(VR힐링 콘텐츠도 포함할 수 있음) 등의 스트레스 완화를 위한 콘텐츠를 사용자에게 제공할 수도 있다.
더 나아가, 단말기(200)는 하나의 블루투스 모듈을 통해 음원을 전송하고, EEG 신호 필요에 따라 심박 신호 등의 생체 신호를 수신하기 때문에 블루투스 모듈을 통해 수신되는 생체 신호를 소프트웨어적으로 추출하여 분석할 수 있는 알고리즘을 구비한 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 생체신호 측정 장치는 하나의 블루투스 모듈을 이용하여 측정된 사용자의 EEG 신호 나아가 심박 신호를 제공하고, 사용자의 뇌파 신호와 심박 신호의 측정 결과에 따른 사용자 맞춤형 음원 예를 들어, 바이노럴비트 뿐만 아니라 측정 결과에 대한 해석 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 생체신호 측정 장치는 하나의 블루투스 모듈을 통해 생체 신호를 단말기로 전송하고, 단말기로부터 전송된 음원을 수신할 수 있기 때문에 장치의 제작 비용과 장치의 크기를 줄이고, 배터리 소모를 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 생체신호 측정 장치는 사용자의 뇌파 신호를 측정하기 위한 레퍼런스 신호와 그라운드(또는 접지) 신호를 전도성 물질 예를 들어, 전도성 실리콘으로 구성된 이어폰의 이어팁을 이용하여 제공함으로써, 사용자의 뇌파 신호를 정확하게 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 생체신호 측정 장치는 이어폰과 뇌파 신호를 측정하기 위한 뇌파 측정 센서 간의 임피던스 매칭을 수행하기 위한 전도성 물질로 구성된 이어팁의 사이즈를 사용자 귀와의 접촉 면적 및 EEG 센서의 접촉 면적을 고려하여 조절함으로써, 사용자의 귀 사이즈에 따라 이어팁의 크기를 조절할 수 있고, 이어팁의 크기를 통한 임피던스 매칭을 용이하게 수행하여 사용자의 뇌파 신호를 정확하게 측정할 수 있다.
비록, 본 발명의 실시예들에 따른 생체신호 측정 장치는 EEG 센서가 사용자의 이마에 밀착되는 것으로 설명하고, 레퍼런스 신호와 그라운드 신호를 양쪽 이어폰의 이어팁을 이용하여 제공하는 것으로 설명하였지만, 이에 한정하지 않으며, 이어폰이 귀에 걸쳐서 고정시킬 수 있는 형태를 가지는 경우 귀에 걸쳐 귀 뒤의 사용자 두상과 밀착되는 부분에 EEG 센서를 형성할 수도 있고, 그라운드 신호와 레퍼런스 신호 또는 어느 하나의 이어폰에 구비된 이어팁을 통해 제공할 수도 있으며, 귀에 걸쳐 귀 뒤의 사용자 두상과 밀착되는 부분에 레퍼런스 신호 또는 그라운드 신호 중 어느 하나의 신호를 제공하기 위한 전극을 구비함으로써, 나머지 하나의 신호를 이어폰의 이어팁을 통해 제공할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체신호 측정 장치에 대한 구성을 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 생체신호 측정 장치(300)는 전원 공급 수단(310), EEG 센서(320), 이어폰(330) 및 블루투스 모듈(340)을 포함한다.
전원 공급 수단(310)은 생체신호 측정 장치(300)에 전원을 공급하기 위한 수단으로, 배터리를 포함할 수 있으며, 장치를 구성하는 모든 수단에 전원을 공급한다.
EEG 센서(320)는 사용자의 두상 예를 들어, 이마에 접촉하여 사용자의 뇌파 신호를 측정하며, 측정된 사용자의 뇌파 신호 데이터를 블루투스 모듈(340)을 통해 페어링된 단말기 예를 들어, 사용자 단말기 또는 뇌파 분석 장치로 전송한다.
여기서, EEG 센서(320)는 이어폰(330)이 사용자의 귀에 착용되는 경우 이어폰의 이어팁을 통해 제공되는 레퍼런스 신호와 그라운드 신호에 기초하여 사용자의 뇌파 신호를 측정할 수 있다.
이어폰(330)은 전도성 물질로 구성된 이어팁을 구비하고, 이어폰(330)이 사용자의 귀에 착용되는 경우 전도성 물질의 이어팁을 통해 뇌파 신호 측정을 위한 레퍼런스 신호와 그라운드 신호를 제공하며, 블루투스 모듈(340)을 통해 단말기로부터 음원 예를 들어, 바이노럴비트가 수신되는 경우 해당 음원을 사용자에게 제공한다.
나아가, 이어폰(330)은 어느 한쪽의 이어팁 예를 들어, 오른쪽 이어팁을 통해 레퍼런스 신호를 제공하고, 다른 한쪽의 이어팁 예를 들어, 왼쪽 이어팁을 통해 그라운드 신호를 제공할 수 있으며, 임피던스 매칭을 수행하기 위하여 EEG 센서(320)가 사용자와 접촉하는 접촉 면적이 이어팁이 사용자와 접촉하는 접촉 면적의 50% 이상 예를 들어, 55%가 되도록 이어팁의 접촉 면적을 조절할 수 있다. 물론, 이어폰(330)의 이어팁은 사용자의 귀 사이즈에 따라 이어팁의 사이즈 종류가 다양하게 제공될 수 있으며, 이렇게 제공되는 다양한 사이즈의 이어팁 또한 EEG 센서와의 임피던스 매칭을 고려하여 그 사이즈가 결정될 수 있다.
더 나아가, 이어폰(330)은 이어폰(330)이 사용자의 귀에 착용되는 경우 사용자의 심박 신호를 측정하기 위한 심박 센서를 구비할 수 있으며, 심박 센서에 의해 측정된 심박 신호는 블루투스 모듈(340)을 통해 단말기로 제공될 수 있다.
블루투스 모듈(340)은 단말기와 페어링되어, EEG 센서에 의해 측정된 EEG 신호 데이터 필요에 따라 심박 신호 데이터를 페어링된 단말기로 전송하고, 단말기로부터 수신되는 음원을 이어폰으로 출력함으로써, 해당 음원이 이어폰을 통해 사용자에게 제공되도록 한다.
여기서, 블루투스 모듈(340)은 기존 블루투스 모듈에서 마이크로 입력되는 음성 신호를 수신하는 단자로 EEG 센서에 의해 측정된 EEG 신호 필요에 따라 심박 센서에 의해 측정된 심박 신호를 수신하여 페어링된 단말기로 전송할 수 있다.
비록, 생체신호 측정 시스템 또는 장치에서 그 설명이 생략되었더라도, 생체신호 측정 시스템 또는 장치는 도 1 내지 도 6에서 설명한 모든 내용을 포함할 수 있다는 것을 이 기술 분야에 종사하는 당업자에게 있어서 자명하다.
이상에서 설명된 시스템 또는 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 시스템, 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예들에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (10)

  1. 사용자의 두상에 접촉하여 상기 사용자의 뇌파 신호를 측정하기 위한 적어도 하나의 뇌파 측정 센서; 및
    상기 뇌파 측정 센서에서 측정한 뇌파 신호를 수신하여 미리 설정된 단말기로 전송하고, 상기 단말기로부터 전송된 음원을 수신하는 블루투스 모듈
    을 포함하고,
    상기 블루투스 모듈은
    상기 측정된 뇌파 신호를 처리하여 상기 블루투스 모듈로 제공하기 위한 제1 수단 및 상기 수신된 음원을 처리하기 위한 제2 수단과 원칩으로 구성되며,
    상기 사용자의 뇌파 신호를 측정하기 위한 상기 적어도 하나의 뇌파 측정 센서의 레퍼런스(reference) 신호와 그라운드 신호를 제공하고, 상기 블루투스 모듈로 수신되는 음원을 출력하는 이어폰
    을 더 포함하며,
    상기 적어도 하나의 뇌파 측정 센서는
    상기 이어폰이 상기 사용자의 양쪽 귀에 착용되는 경우 상기 이어폰을 통해 상기 사용자의 양쪽 귀 중 어느 한쪽의 귀 영역을 레퍼런스 신호로 제공하고, 다른 한쪽의 귀 영역을 그라운드 신호로 제공함으로써, 상기 사용자의 뇌파 신호를 측정하며,
    상기 뇌파 측정 센서가 상기 사용자와 접촉하는 접촉 면적은
    상기 이어폰이 상기 사용자와 접촉하는 접촉 면적의 50% 이상이 되도록, 상기 사용자의 귀와 접촉하는 이어팁의 접촉 면적이 조절되는 생체신호 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 블루투스 모듈은
    마이크와 연결되는 수신 단자를 통해 상기 뇌파 신호를 수신하여 상기 단말기로 전송하는 것을 생체신호 측정 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이어폰은
    상기 사용자의 귀와 접촉하는 이어팁을 전도성 실리콘을 포함하는 전도성 물질로 구성하는 것을 특징으로 하는 생체신호 측정 장치.
  6. 삭제
  7. 사용자의 두상에 접촉하여 상기 사용자의 뇌파 신호를 측정하기 위한 적어도 하나의 뇌파 측정 센서와 상기 뇌파 측정 센서에서 측정한 뇌파 신호를 수신하여 미리 설정된 단말기로 전송하고 상기 단말기로부터 전송된 음원을 수신하는 블루투스 모듈을 포함하는 생체신호 측정 장치; 및
    상기 생체신호 측정 장치와 페어링되어 상기 생체신호 측정 장치로부터 상기 사용자의 뇌파 신호를 수신하고, 상기 생체신호 측정 장치로 미리 설정된 음원을 제공하는 단말기
    를 포함하고,
    상기 블루투스 모듈은
    상기 측정된 뇌파 신호를 처리하여 상기 블루투스 모듈로 제공하기 위한 제1 수단 및 상기 수신된 음원을 처리하기 위한 제2 수단과 원칩으로 구성되며,
    상기 생체신호 측정 장치는
    상기 사용자의 뇌파 신호를 측정하기 위한 상기 적어도 하나의 뇌파 측정 센서의 레퍼런스(reference) 신호와 그라운드 신호를 제공하고, 상기 블루투스 모듈로 수신되는 음원을 출력하는 이어폰
    을 더 포함하며,
    상기 적어도 하나의 뇌파 측정 센서는
    상기 이어폰이 상기 사용자의 양쪽 귀에 착용되는 경우 상기 이어폰을 통해 상기 사용자의 양쪽 귀 중 어느 한쪽의 귀 영역을 레퍼런스 신호로 제공하고, 다른 한쪽의 귀 영역을 그라운드 신호로 제공함으로써, 상기 사용자의 뇌파 신호를 측정하며,
    상기 뇌파 측정 센서가 상기 사용자와 접촉하는 접촉 면적은
    상기 이어폰이 상기 사용자와 접촉하는 접촉 면적의 50% 이상이 되도록, 상기 사용자의 귀와 접촉하는 이어팁의 접촉 면적이 조절되는 생체신호 측정 시스템.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 이어폰은
    상기 사용자의 귀와 접촉하는 이어팁을 전도성 실리콘을 포함하는 전도성 물질로 구성하고,
    상기 이어팁은
    상기 뇌파 측정 센서와의 임피던스 매칭을 고려하여 상기 이어팁의 사이즈가 조절 가능한 것을 특징으로 하는 생체신호 측정 시스템.
  10. 삭제
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