KR102347773B1 - 광 및 음향 신호를 이용한 두뇌 자극장치 - Google Patents

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KR102347773B1
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Abstract

두뇌 자극장치를 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 환자의 안구 및 전두엽으로부터 기 설정된 반경 내의 위치에 장착되어, 환자의 시신경과 전두엽으로 기 설정된 파장대역의 광을 조사하여 환자의 치매 증상을 완화시키는 광 자극부 및 상기 광 자극부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 두뇌 자극장치를 제공한다.

Description

광 및 음향 신호를 이용한 두뇌 자극장치{Brain Stimulation Apparatus Using Optical and Acoustic Signals}
본 발명은 광 및 음향 신호를 이용하여 치매 의심환자의 두뇌를 자극하는 장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
치매는 뇌기능의 저하로 인해 혈관의 탄성을 떨어뜨리거나 호르몬 상의 문제를 유발하는 질환이다. 전술한 문제에 의해, 치매 환자는 기억력이 감퇴되거나 지능, 학습 또는 언어 등의 인지기능이 저하된다.
이러한 치매증상을 완화시켜보고자 종래에는 환자가 복용할 수 있는 약제 형태로 완화제가 개발되어 왔다. 치매를 유발하는 것으로 알려진 베타 아밀로이드 단백질 등을 표적으로 하여 이들을 감소시키기 위한 약제가 개발되었다. 그러나 종래의 이러한 약제들은 치매증상을 완화시키는데 한계를 가져, 치매환자의 증상을 완화하는데 충분한 역할을 하지 못해왔다.
이에, 치매환자의 증상을 완화하고자 다양한 디지털 장치가 등장하였다. 환자에 장착되어 뇌 기능을 향상시킴으로써, 치매증상을 완화하고자 하였다. 그러나 환자가 해당 장치를 장착하고 있어야 하며, 장치가 제공하는 출력 화면 등을 지속적으로 쳐다봐야 하기에, 장치가 치료효과를 보기 위한 환경이 치매 환자에게는 상당히 만족시키기 어려웠다. 이러한 문제에 의해, 종래에는 마땅히 치매증상을 완화시키기 위한 방법이 존재하지 않았다.
이러한 내용은 예를 들어, 일본 등록특허 제5117404호에서 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 환자에 불편함없이 장착되어 광 및 음향 신호로 치매 의심환자의 두뇌를 자극함으로서, 환자의 치매증상을 완화시킬 수 있는 두뇌 자극장치를 제공하는 데 일 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 환자의 안구 및 전두엽으로부터 기 설정된 반경 내의 위치에 장착되어, 환자의 시신경과 전두엽으로 기 설정된 파장대역의 광을 조사하여 환자의 치매 증상을 완화시키는 광 자극부 및 상기 광 자극부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 두뇌 자극장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 기 설정된 파장대역은 근적외선 파장대역인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 광 자극부는 730nm를 중심으로 기 설정된 범위 내의 파장대역을 갖는 광을 조사하는 제1 광 자극부 및 850nm를 중심으로 기 설정된 범위 내의 파장대역을 갖는 조사하는 제2 광 자극부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 광 자극부는 기 설정된 주파수 대역의 광을 조사하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 두뇌 자극장치는 환자로 기 설정된 주파수 대역의 공명음을 제공하는 음향 자극부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 기 설정된 주파수 대역은 감마 주파수 대역인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 제어부는 상기 광 자극부가 조사하는 광의 주파수 대역을 제2 기 설정된 주파수 대역으로 가변시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 두뇌 자극장치는 상기 광 자극부와 기 설정된 반경 내에 위치하며, 상기 광 자극부로부터 제2 기 설정된 주파수 대역을 가지며 조사되어 환자의 피부 내 동맥으로부터 반사된 광을 수광하는 제1 수광부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 제어부는 상기 제1 수광부가 수광한 정보를 토대로 환자의 심박수와 산소 포화도를 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 두뇌 자극장치는 상기 광 자극부와 기 설정된 반경 외에 위치하며, 상기 광 자극부로부터 제2 기 설정된 주파수 대역을 가지며 조사되어 환자의 전두엽으로부터 반사된 광을 수광하는 제2 수광부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 제어부는 상기 제2 수광부가 수광한 정보를 토대로 환자의 뇌 산소 포화도를 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 제2 수광부는 복수 개 포함되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, 환자에 불편함없이 장착될 수 있어 원하는 시간만큼 환자에 장착되어 증상 완화효과를 가져올 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 빛과 음향 모두로 환자의 두뇌를 자극하여 우수한 치매증상 완화효과를 가질 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 두뇌 자극장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 두뇌 자극장치의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 두뇌 자극장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는본 발명의 제2 실시예에 따른 광 자극부 및 수광부의 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 두뇌 자극장치로부터 출력되는 광 신호 및 음향신호를 도시한 그래프이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호 간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 두뇌 자극장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 두뇌 자극장치(100)는 광 자극부(110), 음향 자극부(120) 및 제어부(130)를 포함한다. 나아가, 두뇌 자극장치(100)는 배터리(140)를 더 포함할 수 있다.
두뇌 자극장치(100)는 치매 환자에 장착되어, 광 신호와 음향 신호를 제공하며 환자의 치매증상을 완화시킨다. 특정 주파수 대역의 소리나 빛이 뇌, 특히, 전두엽으로 자극을 가하면 뇌의 인지 기능이 향상된다는 연구결과가 존재한다. 이에, 두뇌 자극장치(100)는 환자에 장착되어 광 신호로 전두엽과 시신경을 자극하고, 이와 동시에 음향 신호로 환자의 뇌를 자극함으로써 환자의 인지 기능을 향상시켜 치매증상을 완화할 수 있다.
광 자극부(110)는 근적외선 파장대역의 광을 조사하여 환자의 시신경과 전두엽을 자극한다. 광 자극부(110)는 환자의 시신경과 전두엽 모두로부터 기 설정된 반경 내에 장착되어 근적외선 파장대역의 광을 환자에 가한다. 예를 들어, 광 자극부(110)가 배치되는 위치는 환자의 시신경과 전두엽 모두로부터 기 설정된 반경 내인 미간이나 미간의 인접부위일 수 있다. 광 자극부(110)는 해당 부위에 장착되어 근적외선 파장대역의 광을 조사한다. 근적외선 파장대역의 광은 피부 내 시신경이나 피부 넘어 전두엽까지 도달할 수 있기에, 환자가 광 자극부(110)나 광 자극부(110)에서 조사되는 광을 쳐다보고 있을 필요가 없다. 환자가 눈을 감고 있더라도 광 자극부(110)는 환자의 시신경과 전두엽을 자극할 수 있다.
광 자극부(110)는 환자의 시신경과 전두엽을 자극하기 위해 근적외선 파장대역의 광을 조사한다. 광 자극부(110)는 두 개 또는 그 이상의 광원을 포함할 수 있다. 시신경을 자극하는 파장대역은 730nm 부근이며, 전두엽을 자극하는 파장대역은 850nm 부근이다. 양자를 모두 자극하기 위해, 광 자극부(110)는 두 개 또는 그 이상의 광원을 포함하여, 730nm 부근의 광과 850nm 부근의 광 모두를 조사한다.
광 자극부(110)는 제어부(130)의 제어에 따라, 근적외선 파장대역의 광을 기 설정된 주파수로 조사한다. 여기서, 기 설정된 주파수는 감마 주파수 대역, 즉, 30 내지 50Hz를 갖는다. 감마 주파수 대역의 광과 음향은 치매 증상에 관련있는 베타 아밀로이드 단백질을 감소시킨다. 특히, 감마 주파수 대역의 광은 이러한 베타 아밀로이드 단백질을 감소시키는 세포인 마이크로 글리아를 증가시킨다. 광 자극부(110)는 해당 주파수의 광을 시신경과 전두엽으로 조사함으로써, (마이크로 글리아의 증가를 유도하여) 베타 아밀로이드를 감소시켜 환자의 인지 기능을 향상시킬 수 있다.
음향 자극부(120)는 기 설정된 주파수를 갖는 공명음을 출력하여 환자의 뇌를 자극한다. 음향 자극부(120)는 광 자극부(110)와 마찬가지로 감마 주파수 대역(30 내지 50Hz)의 공명음을 조사한다. 이에, 음향 자극부(120)는 베타 아밀로이드 단백질을 감소시켜 치매증상을 완화시킬 수 있다.
제어부(130)는 광 자극부(110)와 음향 자극부(120)의 동작을 제어한다.
제어부(130)는 광 자극부(110)가 광 신호를, 음향 자극부(120)가 음향 신호를 출력하도록 제어한다. 이때, 제어부(130)는 광 자극부(110)와 음향 자극부(120)가 출력하는 신호가 모두 기 설정된 주파수 대역(감마 주파수 대역)의 주파수를 갖도록 주파수 변조하여 출력시킨다. 광 신호와 음향 신호가 치매 증상을 완화시킬 수 있도록, 제어부(130)는 기 설정된 주파수 대역을 갖도록 광 신호와 음향 신호를 변조시킨다.
제어부(130)는 광 자극부(110)와 음향 자극부(120)의 신호 출력 타이밍을 제어한다. 제어부(130)는 광 자극부(110)로부터 시신경을 자극하는 광 신호(730nm 부근의 광 신호)와 전두엽을 자극하는 광 신호(850nm 부근의 광 신호)가 번갈아 가며 출력되도록 한다. 이와 동시에, 제어부(130)는 시신경을 자극하는 광 신호가 출력되는 시점부터 전두엽을 자극하는 광 신호의 출력되는 시점까지 임의의 시점에 동기화화여 음향 신호를 함께 출력한다. 광 신호와 음향 신호가 동기화되어 함께 환자에 가해짐에 따라, 치매증상 완화효과가 보다 우수해질 수 있다. 제어부(130)에 의해 출력 타이밍이 제어되는 광 신호와 음향 신호는 도 5에 도시되어 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 두뇌 자극장치로부터 출력되는 광 신호 및 음향 신호를 도시한 그래프이다.
도 5(a)를 참조하면, 광 자극부(110)는 시신경 자극신호(510)와 전두엽 자극신호(520)를 번갈아가며 출력하고, 각 신호(510, 520)는 감마 주파수 대역을 가지며 출력된다.
도 5(b)를 참조하면, 광 신호와 동시에 음향 자극부(120)는 감마 주파수 대역을 갖는 음향 신호를 출력한다. 음향 신호는 제어부(130)의 제어에 따라 위상이 90도 내에서 조정될 수 있다. 즉, 음향 신호의 양의 피크점이 시신경 자극신호(510)와 동기화되는 위상을 가질 수도 있고, 전두엽 자극신호(520)와 동기화되는 위상을 가질 수도 있으며, 그 사이의 위상을 가질 수도 있다. 여기서 제어되는 음향 신호의 위상은 환자가 나타내는 치매 증상의 양상에 따라 달라질 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 배터리(140)는 두뇌 자극장치(100) 내 각 구성이 동작할 수 있도록 하는 전원을 제공한다. 두뇌 자극장치(100)는 배터리(140)를 포함하지 않고, 상용전원에 전기적으로 연결되는 (유선) 콘센트(미도시)를 포함할 수 있다. 다만, 두뇌 자극장치(100)가 콘센트를 포함한다면, 치매환자의 거동에 제약이 발생할 여지가 존재한다. 이에, 배터리(140)가 두뇌 자극장치(100)에 포함되어, 전원을 공급할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 두뇌 자극장치의 예시도이다.
두뇌 자극장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 환자의 이마와 귀에 걸쳐 장착되는 헤드셋 형태로 구현될 수 있다. 장치가 환자에 장착될 경우, 미간이나 미간 부과 접촉될 부분에는 광 자극부(110a, 110b)가 위치하여, 환자의 시신경과 전두엽으로 각각 광 신호를 출력한다. 별도로 환자가 광 자극부(110a, 110b) 등을 쳐다볼 필요없이 장착하기만 하더라도 광신호를 받아 증상 완화효과를 볼 수 있다.
한편, 장치가 환자에 장착될 경우, 음향 자극부(120)는 환자의 귀나 귀 주변부에 위치하여 환자에 음향 신호를 제공한다. 음향 자극부(120)는 이어폰으로 구현될 수 있으나, 이어폰은 환자의 귓구멍 내에 장착되어야 하여 치매 환자에 나쁜 착용감을 제공할 수 있다. 이에, 음향 자극부(120)는 골전도 이어폰으로 구현되어 귀 주변에 장착될 수 있으며, 헤드폰 형태로 구현될 수도 있다.
두뇌 자극장치(100)는 착용으로 인한 불편을 최소화한 동시에, 환자의 별다른 행위 요구 없이 착용만으로도 치매를 효과적으로 완화시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 두뇌 자극장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 두뇌 자극장치(300)는 두뇌 자극장치(100)의 구성에 추가적으로 제2 광 자극부(310)와 수광부(320)를 더 포함한다.
제2 광 자극부(310)는 제1 광 자극부(110)와 마찬가지로, 환자의 미간 또는 미간 부근에 부착되어, 광을 환자의 시신경과 전두엽으로 조사한다. 환자의 조직 활성도등을 정확히 파악하고자, 제2 광 자극부(310)는 환자의 미간 사이에 부착되어 환자의 체내로 광을 조사한다.
제2 광 자극부(310)는 근적외선 파장대역의 광을 조사한다. 근적외선 파장대역의 광은 헤모글로빈에 흡수되는 성질을 갖는데, 전두엽에 헤모글로빈이 많이 포함되어 있으면 근적외광의 흡수량이 많아 전두엽으로부터 반사되는 광량은 적어지게 된다. 헤모글로빈은 특별한 사정(일산화탄소 중독 등)이 없는 한 산소 운반체이므로, 특정 조직의 활성화를 위해서는 반드시 헤모글로빈이 해당 조직으로 이동하여야 한다. 따라서, 제2 광 자극부(310)는 환자의 심박수나 산소포화도를 측정하고자 광을 조사한다.
제2 광 자극부(310)는 제1 광 자극부(110)와 동일하게 서로 다른 파장의 근적외광을 조사한다. 제2 광 자극부(310)도 두 개 또는 그 이상의 광원을 포함하며, 어느 하나는 730nm 대역 부근의 광을 조사하며, 다른 하나는 850nm 대역 부근의 광을 조사한다. 전두엽으로 이동하는 헤모글로빈의 종류로는 전두엽으로 산소를 제공하기 위한 옥시 헤모글로빈(Oxy Hb)과 전두엽으로 산소를 기 제공한 디옥시 헤모글로빈(Deoxy Hb)이 존재한다. 치매 진단장치(130)가 양 헤모글로빈의 농도를 각각 도출할 수 있도록, 적어도 2개의 제2 광 자극부(310)은 서로 다른 파장의 근적외광을 조사한다.
또한, 제2 광 자극부(310)는 10 내지 20Hz의 주파수를 갖는 광을 조사한다. 제1 광 자극부(110)는 증상 완화 목적에 의해 기 설정된 주파수 대역(감마 주파수 대역)의 광을 조사하였으나, 제2 광 자극부(310)는 수광부(320)가 반사광을 수광하여 제어부(130)가 산소 포화도 등을 분석할 수 있도록 하는 것이 광의 조사목적이다. 이에, 수광부(320)가 원활히 수광할 수 있는 주파수의 광을 조사하여야 한다. 이에, 제2 광 자극부(310)는 감마 주파수 대역이 아닌 10 내지 20Hz의 주파수로 광을 조사한다.
수광부(320)는 복수 개가 제2 광 자극부(310)과 일정한 거리만큼 떨어져 배치되어, 피부 내 동맥이나 전두엽에서 반사된 반사광을 수광한다.
수광부(320)는 제2 광 자극부(310)로부터 기 설정된 반경(예를 들어, 수 cm) 내에 배치될 수 있고, 기 설정된 반경 외에 복수 개가 배치될 수 있다. 광원과 수광부간 거리는 광원이 조사하는 광의 투과 정도에 비례하게 된다. 수광부(320)가 제2 광 자극부(310)로부터 기 설정된 반경 내에 배치될 경우, 환자의 전두엽까지 입사된 광이 아닌 피부 내 동맥 등에서 반사된 광이 수광된다. 반대로, 수광부(320)가 제2 광 자극부(310)로부터 기 설정된 반경 외에 배치될 경우, 환자의 전두엽까지 입사된 후 반사되어 나오는 광이 수광될 수 있다. 이에, 수광부(320)는 산소 포화도를 측정하고자 하는 대상에 따라 서로 다른 위치에 배치될 수 있다.
수광부(320)는 반사광을 시간당 기 설정된 횟수만큼 수광한다. 수광부(320)는 제2 광 자극부(310)에게서 조사된 근적외광 중 헤모글로빈에 흡수되지 않고 반사된 반사광들을 수광한다. 각 수광부(320)는 센싱한 반사광량 정보를 제어부(130)로 전달함으로써, 제어부(130)가 반사광량을 토대로 헤모글로빈의 농도(산소 포화도)를 도출할 수 있도록 한다. 이때, 각 수광부(320)는 일정 시간 당 기 설정된 횟수만큼 수광할 수 있다. 예를 들어, 각 수광부(320)는 초당 20회만큼 반사광을 수광할 수 있다.
또한, 전두엽으로부터의 반사광을 수광하기 위한 수광부(320)는 각각 좌뇌와 우뇌 모두를 대향하도록 배치된다. 해당 수광부(320)는 이마 부근(광원과 일정 거리 떨어진 위치)에 무작위적으로 배치되는 것이 아니라, 일정 개수의 수광부는 좌뇌를, 나머지 수광부는 우뇌를 대향하도록 배치된다. 해당 수광부(320)는 이처럼 배치되어 좌뇌와 우뇌 모두로부터 반사되는 반사광을 수광할 수 있다. 해당 수광부(320)가 수광한 데이터를 토대로 제어부(130)는 대사의 활성도나 산소 포화도와 같은 조직 활성도를 도출할 수 있을 뿐만 아니라, 좌뇌와 우뇌 간의 연결성도 함께 확인할 수 있어, 치매 진단에 있어 보다 높은 정확성을 확보할 수 있다.
제어부(130)는 제1 광 자극부(110), 음향 자극부(120), 제2 광 자극부(310) 및 수광부(320)의 동작을 제어한다. 제어부(130)는 제1 광 자극부(110) 및 음향 자극부(120)에 대해서는 두뇌 자극장치(100) 내 제어부(130)와 동일하게 제어한다.
제어부(130)는 제2 광 자극부(310)의 동작을 제어한다. 제어부(130)는 제2 광 자극부(310)가 10 내지 20Hz의 광을 조사하도록 제어한다. 제어부(130)는 제2 광 자극부(310)의 동작을 제어함에 있어, 제1 광 자극부(110)의 동작과 중첩되지 않도록 제1 광 자극부(110)가 동작하지 않는 기간에 동작하도록 한다. 제2 광 자극부(310)는 수광부(320)와 함께 산소 포화도 등의 측정이 목적인 점에서, 주로, 제1 광 자극부(110)의 동작 전에 동작할 수 있다.
제어부(130)는 수광부(320)가 수광한 반사광량을 토대로, 환자로부터 산소 포화도 등을 측정한다. 제2 광 자극부(310)로부터 기 설정된 반경 내에 위치한 수광부(320)가 수광한 반사광량 값을 토대로, 제어부(130)는 환자의 피부 내 동맥으로부터 심박수나 산소 포화도를 측정한다. 한편, 제2 광 자극부(310)로부터 기 설정된 반경 외에 위치한 수광부(320)가 수광한 반사광량 값을 토대로, 제어부(130)는 환자의 뇌 산소 포화도를 측정한다.
이에 따라, 두뇌 자극장치(300)는 치매 증상의 완화뿐만 아니라, 환자의 뇌나 동맥에서의 산소포화도를 측정할 수 있다.
도 3에는 제2 광 자극부(310)가 더 포함된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정하는 것은 아니고 제어부(130)의 제어에 따라 광 자극부(110)가 출력하는 신호의 주파수를 변화함에 따라 제2 광 자극부(310)가 대체될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 자극부 및 수광부의 예시도이다.
두뇌 자극장치(300)는 두뇌 자극장치(100)와 동일한 형태로 구현될 수 있다. 다만, 두뇌 자극장치(100)는 환자의 미간 또는 미간 부근에 광 자극부(110)만이 배치되는 반면, 두뇌 자극장치(300)는 해당 위치에 도 4에 도시된 광 자극부(110, 310) 및 수광부(320)가 위치한다.
제1 광 자극부(110)와 제2 광 자극부(310)가 환자의 미간이나 미간 부근에 배치되며, 각 광 자극부(110, 310)로부터 기 설정된 반경 내에 수광부(320b)가 배치된다. 수광부(320b)는 도 4에 도시된 바와 같이, 하나만이 배치될 수도 있고 그 이상이 배치될 수도 있다.
한편, 각 광 자극부(110, 310)로부터 기 설정된 반경 외에 수광부(320a)가 배치된다. 전술한 대로, 수광부(320a)는 좌뇌 부분과 우뇌 부분 모두에 배치될 수 있으며, 복수 개가 배치될 수 있다. 특히, 제어부(130)가 뇌 혈중 산소 포화도를 보다 정확히 측정할 수 있도록, 수광부(320a)는 총 6개 또는 그 이상이 배치될 수 있다.
또한, 도 3에는 광 자극부 및 수광부가 "T"자 형태로 배치되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 수광부(320a)가 광 자극부(110, 310)를 중심으로 동일한 반경 내에 부채꼴 형태로 배치되는 등 기 설정된 반경 외에 다양한 형태로 배치될 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 두뇌 자극장치
110, 310: 광 자극부
120: 음향 자극부
130: 제어부
140: 배터리
320: 수광부

Claims (12)

  1. 환자의 안구 및 전두엽으로부터 기 설정된 반경 내의 위치에 장착되어, 환자의 시신경과 전두엽으로 기 설정된 파장대역의 광을 조사하는 제1 광 자극부;
    감마 주파수 대역의 공명음을 출력하여 환자의 뇌를 자극하는 음향자극부;
    환자의 안구 및 전두엽으로부터 기 설정된 반경 내의 위치에 장착되어, 상기 기 설정된 파장대역과 상이한 파장대역의 광을 환자의 시신경과 전두엽으로 조사하는 제2 광 자극부;
    상기 광 자극부와 기 설정된 반경 내에 위치하며, 상기 광 자극부로부터 조사되어 환자의 피부 내 동맥으로부터 반사된 광을 수광하는 제1 수광부;
    상기 광 자극부와 기 설정된 반경 외에 위치하며, 상기 광 자극부로부터 조사되어 환자의 전두엽으로부터 반사된 광을 수광하는 복수의 제2 수광부; 및
    상기 제1 광 자극부, 상기 제2 광 자극부 및 상기 음향 자극부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제2 광 수광부는 일부가 좌뇌를 대향하도록, 나머지가 우뇌를 대향하도록 배치되어, 좌뇌와 우뇌로부터 반사되는 반사광을 모두 수광할 수 있으며,
    상기 제어부는 상기 광 자극부에 의해 출력되는 광신호와 상기 음향자극부에 의해 출력되는 음향 신호를 동기화하여 출력하는 것을 특징으로 하는 두뇌 자극장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기 설정된 파장대역은 근적외선 파장대역인 것을 특징으로 하는 두뇌 자극장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광 자극부는,
    730nm를 중심으로 기 설정된 범위 내의 파장대역을 갖는 광을 조사하는 제1 광 자극부 및 850nm를 중심으로 기 설정된 범위 내의 파장대역을 갖는 조사하는 제2 광 자극부를 포함하는 것을 특징으로 하는 두뇌 자극장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광 자극부는,
    기 설정된 주파수 대역의 광을 조사하는 것을 특징으로 하는 두뇌 자극장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 광 자극부가 조사하는 광의 주파수 대역을 제2 기 설정된 주파수 대역으로 가변시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 두뇌 자극장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 광 자극부와 기 설정된 반경 내에 위치하며, 상기 광 자극부로부터 제2 기 설정된 주파수 대역을 가지며 조사되어 환자의 피부 내 동맥으로부터 반사된 광을 수광하는 제1 수광부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 두뇌 자극장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 수광부가 수광한 정보를 토대로 환자의 심박수와 산소 포화도를 측정하는 것을 특징으로 하는 두뇌 자극장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 광 자극부와 기 설정된 반경 외에 위치하며, 상기 광 자극부로부터 제2 기 설정된 주파수 대역을 가지며 조사되어 환자의 전두엽으로부터 반사된 광을 수광하는 제2 수광부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 두뇌 자극장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제2 수광부가 수광한 정보를 토대로 환자의 뇌 산소 포화도를 측정하는 것을 특징으로 하는 두뇌 자극장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제2 수광부는,
    복수 개 포함되는 것을 특징으로 하는 두뇌 자극장치.

KR1020200155260A 2020-11-19 2020-11-19 광 및 음향 신호를 이용한 두뇌 자극장치 KR102347773B1 (ko)

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