KR102430913B1 - 수면을 돕는 모노럴 비트 레이어링 믹싱 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수면을 돕는 모노럴 비트 레이어링 믹싱 방법에 관한 것으로, 수면을 돕도록 파동형태의 복수의 모노럴 비트을 믹싱하여 출력함으로써 더욱 향상되며 빠른 시간에 뇌파 동조를 할 수 있도록 선택된 뇌파 파형에 따른 복수의 주파수 데이터를 로딩하여 복수의 모노럴 비트를 생성하여 데시벨을 조정하고 이들 모노럴 비트를 믹싱하여 하나의 아날로그 웨이브 파일을 생성하는 모노럴 비트 레이어링 믹싱 방법을 제공한다.

Description

수면을 돕는 모노럴 비트 레이어링 믹싱 방법 {Monaural beat layering mixing method to help sleep}
본 발명은 수면을 돕는 모노럴 비트 레이어링 믹싱 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수면을 돕도록 파동형태의 복수의 모노럴 비트을 믹싱하여 출력하는 모노럴 비트 레이어링 믹싱 방법에 관한 것이다.
일반적으로 인간의 뇌파는 그 주파수 대역에 따라서 델타파, 세타파, 알파파, 베타파, 감마파 등으로 구분된다.
우선 델타파(delta wave)는 1 ~ 4 Hz의 주파수 대역을 가지고 있으며 진폭이 큰 파형으로 꿈을 꾸지 않는 깊은 수면 상태에서 나타나는 파형이다.
그리고, 세타파(theta wave)는 5 ~ 8 Hz의 뇌파로서 특정 수면 상태에서 발생한다. 깊은 명상 시에도 나타나는 파형으로 수면 중에 학습에 의한 기억이 공고화 되는 과정에 관여하는 것으로도 알려져 있다.
다음으로 알파파(alpha wave)는 9 ~ 12 Hz 이며 조용히 휴식을 취하고 있는 각성 상태에서 나타나는 뇌파이다.
또한, 베타파(beta wave)는 13 ~ 29 Hz로서 활성화된 대뇌피질의 리듬으로 대뇌피질이 각성상태에서 일반적인 인지적 사고 활동을 할 때 나타나는 파형이다.
아울러, 감마파(gamma wave)는 30 ~ 80 Hz의 파형으로서 긴장하거나 흥분 상태에서 나타나는 고 진동수의 뇌파로서 고도의 집중 상태에서 나타나는 파형으로 알려져 있다.
이중 델타파, 세타파, 알파파는 인간의 수면과 관련된 뇌파로서, 뇌파가 원하는 주파수에 동조되도록 하는 뇌파조절 기술에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.
이러한 델타파, 세타파, 알파파 등의 뇌파는 인간의 가청주파수가 20 ~ 20kHz에 한참 미치지 않는 12Hz 이하대 영역이므로 인간의 귀로 들을 수 없으며 대부분의 경우 뇌파유도를 위한 소리자극으로 바이노럴 비트(binaural beat)라는 기술을 사용한다.
이러한 바이노럴 비트(binaural beat)를 이용한 수면 유도 장치에 관한 기술의 일 예로 등록특허 제10-1687321호(참고문헌 1)의 수면 유도 장치 및 이를 포함하는 수면 관리 시스템이 제안된바 있다.
그런데, 이러한 방식들은 좌우 양측에서 들려오는 신호차이를 이용하는 것으로 사용자가 헤드폰이나 이어폰을 착용해야 효과적이므로 사용이 불편하다.
한편, 헤드폰이나 이어폰과 같은 음향 출력 수단을 사용자가 신체에 착용할 필요 없이 스피커를 통해 모노럴 비트(monaural beat)를 출력하는 것만으로 사용자를 각성시키거나 스트레스 완화 효과를 보장하여 사용자 편의성을 향상시킬 수 있는 기술의 일 예로 등록특허 제10-1601957호(참고문헌 2)의 모노럴 비트 기반 운전자 관리 방법이 제안된바 있다.
그런데, 상기 참고문헌 2의 방식은 사용자 등을 통해 선택 입력된 신호에 따라 알파파를 선택시 모노럴 비트(monaural beat)를 단순 보정하여 출력함에 따라 수면 효과를 극대화하기에는 미흡하다.
참고문헌 1: 등록특허 제10-1687321호 참고문헌 2: 등록특허 제10-1601957호
따라서, 본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서 본 발명은 수면을 돕도록 파동형태의 복수의 모노럴 비트을 믹싱하여 출력함으로써 더욱 향상되며 빠른 시간에 뇌파 동조를 할 수 있도록 유도하는 모노럴 비트 레이어링 믹싱 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
아울러, 본 발명은 모노럴 비트를 믹싱하여 통상의 스피커 등과 같은 음향 출력장치로 출력하면서도 수면 효과를 극대화할 수 있는 모노럴 비트 레이어링 믹싱 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은;
선택된 뇌파 파형에 따른 복수의 주파수 데이터를 로딩하여 복수의 모노럴 비트를 생성하는 제1단계; 상기 복수의 모노럴 비트의 데시벨을 조정하는 제2단계; 및 상기 조정된 복수의 모노럴 비트를 믹싱하여 하나의 아날로그 웨이브 파일을 생성하는 제3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수면을 돕는 모노럴 비트 레이어링 믹싱 방법을 제공한다.
이때, 상기 제1단계는 상기 각각의 주파수 데이터에 로우 캐리어 주파수를 합하여 하이 캐리어 주파수 형태를 갖는 복수의 모노럴 비트를 생성하는 단계인 것을 특징으로 한다.
상기 주파수 데이터는 1 ~ 4 Hz에 해당하는 델타파의 주파수 데이터와, 5 ~ 8 Hz에 해당하는 세타파의 주파수 데이터와, 9 ~ 12 Hz에 해당하는 알파파의 주파수 데이터들 중에 선정되고; 상기 로우 캐리어(Low Carrier) 주파수는 133Hz이며; 상기 모노럴 비트는 선정된 각각의 주파수 숫자만큼 더하여 하이 캐리어(High Carrier) 주파수 형태를 갖는 복수의 모노럴 비트를 각각 생성하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제2단계는 상기 복수의 모노럴 비트중에 메인 모노럴 비트를 선정하고 나머지 모노럴 비트의 데시벨을 줄이는 조정을 하는 단계;인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 단계 이전에 델타파, 쎄타파, 알파파 중 어느 하나의 뇌파 파형을 선택하는 제4단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 파동형태의 복수의 모노럴 비트을 생성하고 이들을 믹싱하여 한번에 제공함으로써 사용자의 수면을 돕도록 뇌파 동조를 더욱 향상시킴은 물론 빠른 시간에 뇌파 동조를 할 수 있도록 유도한다.
아울러, 본 발명에 따르면 믹싱된 모노럴 비트를 믹싱하여 출력함에 따라 통상의 스피커 등과 같은 다양한 음향 출력장치를 사용 가능하므로 사용자가 귀에 이어폰이나 헤드폰을 착용하지 않고서도 편안한 수면을 유도할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 수면을 돕는 모노럴 비트 레이어링 믹싱 장치의 제어의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 수면을 돕는 모노럴 비트 레이어링 믹싱 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 모노럴 비트 파형의 일 예를 도시한 도면이다.
도 4a 내지 도 4h는 본 발명에 따른 모노럴 비트 레이어링 믹싱을 통해 출력된 레이어드 모노럴 비트의 실험 결과표들이다.
이하, 본 발명에 따른 수면을 돕는 모노럴 비트 레이어링 믹싱 방법을 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 수면을 돕는 모노럴 비트 레이어링 믹싱 방법은 수면을 돕도록 파동형태의 복수의 모노럴 비트를 믹싱하여 출력함으로써 더욱 빠른 시간에 뇌파 동조를 할 수 있는 방법이다.
이와 같은 본 발명은 뇌파 파형을 선택하는 선택부(100)와, 뇌파 파형에 따른 주파수 데이터가 저장되는 데이터저장부(200)와, 상기 선택부(100)에서 선택한 뇌파 파형에 따른 복스의 주파수 데이터를 데이터저장부(200)에서 로딩하여 복수의 모노럴 비트를 생성하고 데시벨을 조정한 후 믹싱하는 연산제어부(300)와, 상기 연산제어부(300)를 통해 믹싱된 모노럴 비트를 출력하는 출력부(400)를 포함한다.
좀 더 구체적으로 설명하면 상기 선택부(100)는 수면과 관련된 뇌파인 델타파, 쎄타파, 알파파 중에 어느 하나를 선택하기 위한 것으로 사용자가 선택할 수 있다.
여기서, 델타파(delta wave)는 1 ~ 4 Hz의 주파수 대역을 가지고 있으며 진폭이 큰 파형으로 꿈을 꾸지 않는 깊은 수면 상태에서 나타나는 파형이다.
그리고, 세타파(theta wave)는 5 ~ 8 Hz의 뇌파로서 특정 수면 상태에서 발생한다. 깊은 명상 시에도 나타나는 파형으로 수면 중에 학습에 의한 기억이 공고화 되는 과정에 관여하는 것으로도 알려져 있다.
다음으로 알파파(alpha wave)는 9 ~ 12 Hz 이며 조용히 휴식을 취하고 있는 각성 상태에서 나타나는 뇌파이다.
또한, 베타파(beta wave)는 13 ~ 29 Hz로서 활성화된 대뇌피질의 리듬으로 대뇌피질이 각성상태에서 일반적인 인지적 사고 활동을 할 때 나타나는 파형이다.
한편, 상기 데이터저장부(200)는 전류에 따른 주파수 데이터가 저장되는 것으로, 상기 주파수 데이터는 1 ~ 4 Hz에 해당하는 델타파의 주파수 데이터와, 5 ~ 8 Hz에 해당하는 세타파의 주파수 데이터와, 9 ~ 12 Hz에 해당하는 알파파의 주파수 데이터를 포함한다.
구체적으로 설명하면 상기 데이터저장부(200)에 델타파인 1, 2, 3 및 4 Hz에 해당하는 주파수 데이터, 세타파인 5, 6, 7 및 8 Hz에 해당하는 주파수 데이터, 알파파인 9, 10, 11 및 12 Hz에 해당하는 주파수 데이터가 데이터베이스(Database) 형태로 저장된다.
그리고, 상기 연산제어부(300)는 상기 선택부(100)에서 선택된 전류에 따른 수면과 관련된 델타파, 쎄타파, 알파파 중에 어느 하나에 해당하는 복수의 주파수 데이터를 선정한다.
또한, 이들 각각의 주파수 데이터에 로우 캐리어 주파수를 합하여 하이 캐리어 주파수 형태를 갖는 복수의 모노럴 비트를 생성하고, 이들 복수의 모노럴 비트 중에 메인주파수를 선정한 후 메인주파수를 기준으로 나머지 모노럴 비트의 데시벨을 낮추는 조정을 한 후 전체 모노럴 비트를 믹싱하여 하나의 믹싱된 모노럴 비트를 생성하여 웨이브파일로 출력한다.
그리고, 음성출력부(400)는 상기 연산제어부(300)를 통해 믹싱된 모노럴 비트를 출력한다. 이 경우 통상의 스피커를 사용할 수 있으며, 사용자의 귀와 일정거리(예를 들어 30cm) 유지하며 출력하여 사용자의 뇌파를 조절하여 수면을 유도할 수 있다.
이하 도 2 및 도 3을 참고로 본 발명에 따른 수면을 돕는 모노럴 비트 레이어링 믹싱 과정을 구체적으로 설명한다.
우선 하나의 주파수로 뇌파 동조(brainwave entrainment)를 하는 경우 연동 시간이 오래 걸리므로 전류 안에 있는 4개의 파동을 한 번에 제공하여 사용자가 더욱 빠른 시간에 뇌파 동조(brainwave entrainment)을 할 수 있게 돕는다. 이를 위해 파형(wave)을 선정하고, 관련 Frequency와 Hertz를 도출하고, 각 Hertz 마다 Monaural Beats를 생성하고, Main Frequency 선정, Main을 중심으로 Frequency마다 Decibel 조절(-30%, -60%, -90%), 하나의 Wave 파일로 믹싱하는 일련의 과정을 진행한다.
우선 선택부(100)를 통해 전류를 선정한다. 이는 델타파, 쎄타파, 알파파 중 하나의 뇌파파형을 선택하는 단계이다.(S1)
이와 같이 전류(뇌파 파형)를 선택하면 연산제어부(300)는 선택된 전류(뇌파 파형)에 따른 주파수 데이터를 데이터저장부(200)의 데이터베이스(210)에서 로딩한다. 이 경우 선택부(100)에서 델타파를 선택하는 경우 1, 2, 3 및 4 Hz에 해당하는 주파수 데이터를 로딩하고, 세타파를 선택하는 경우 5, 6, 7 및 8 Hz에 해당하는 주파수 데이터를 로딩하고, 알파파를 선택하는 경우 9, 10, 11 및 12 Hz에 해당하는 주파수 데이터를 로딩한다.
이 경우 델타파, 쎄타파, 알파파 중에 어느 하나를 선택함에 따라 해당 주파수 대역의 주파수 데이터로 주파수가 4개 선정된다. 예를 들어 델타파의 경우 1, 2, 3 및 4 Hz 주파수가 선정된다.(S2)
이와 같이 선정된 주파수 별로 모노럴 비트를 생성한다. 이때, 로우 캐리어(Low Carrier) 주파수인 133Hz를 기점으로 선정된 각각의 주파수 숫자만큼 더하여 하이 캐리어(High Carrier) 주파수 형태를 갖는 복수의 모노럴 비트를 각각 생성한다.(S3)
이 경우 예를 들어 델타파의 경우 "133 + 1 Hz", "133 + 2 Hz", "133 + 3 Hz" 및 "133 + 4 Hz"로 연산하여 134, 135, 136 및 137Hz 주파수가 생성된다. 이러한 모노럴 비트들의 파형의 일 예는 도 3에 도시된 바와 같다.
상기 단계(S3)를 통해 생성된 복수의 모노럴 비트 중에 메인 모노럴 비트를 선정한다.(S4) 이 경우 보통은 3번째 주파수를 선정하는 것이 듣기에 좋지만 기호에 따라 달라질 수 있다.
물론, 선택부(100)를 통해 메인 모노럴 비트를 선택 입력받을 수 있으며, 예를 들어 앞에 있는 주파수를 선정할 경우 파동의 간격(interval)이 짧다.
상기 단계(S4)를 통해 선정된 메인 모노럴 비트를 기점으로 나머지 모노럴 비트의 데시벨을 -30%, -60% 줄이는 조정을 한다.(S5)
예를 들어 델타파의 경우 1Hz의 모노럴 비트는 -60%, 2Hz의 모노럴 비트는 -30%, 3Hz의 모노럴 비트(메인 모노럴 비트)는 유지, 4Hz 모노럴 비트는 -30%로 데시벨을 낮춘다.
그리고, 단계(S5)를 통해 조정된 복수의 모노럴 비트를 믹싱한다.(S6)
그리고, 상기 믹싱된 모노럴 비트를 아날로그 웨이브 파일로 출력한다.(S7)
도 4a 내지 도 4h는 Muse2 기기로 전두엽에서 뇌파를 측정하여 델타파, 세타파, 베타파, 알파파, 감마파의 상대적 데시벨을 기록한 것으로, 3가지 조건(아무것도 안 들었을 때, 모노럴 비트 틀었을 때, 본 발명의 레이어드 모노럴 비트 틀었을 때)을 순서대로 기록 실험 결과표들이다. 각 조건의 실험에 영향을 주지 않기 위해 1분의 레스팅 타임을 두었다. 스피커 장치는 실험자의 귀에서 30cm 거리에 두었으며, 모든 실험자는 청각이 정상이고 실험 전 카페인이나 약을 복용하지 않았다. 실험에는 8명(6명 여자, 2명 남자; 19-28세)의 실험자가 참여하였다.
실험결과 평균적으로 아무것도 안 들은 상태에서 실험자들의 델타파는 평균 -2.04% 감소했지만 본 발명의 레이어드 모노럴 비트를 튼 상태에서 실험자들의 델타파는 평균 +15.79% 상승했음을 확인할 수 있다.
한편, 수면을 돕는 모노럴 비트 시퀀스 알고리즘의 한 방법으로 뇌파를 서수면파 상태로 서서히 이끌 수 있다. 이는 인간이 잠에 드는 뇌파의 순서를 바탕으로 뇌파 동조를 리드할 수 있는 것으로, 알파파를 설정시간(예를 들어 5분) 동안 출력하고, 쎄타파를 설정시간(예를 들어 5분) 동안 출력한 후 델타파를 설정시간(예를 들어 5분) 동안 출력할 수 있도록 시퀀스를 생성한다.
이때, 각각의 주파수를 단계별로 감소시키면서 모노럴 비트를 생성하여 출력하는 것을 반복할 수 있다. 이 경우 시간(30초 or 1분)에 따라 Frequency와 Hertz 도출하여 각 Hertz 마다 모노럴 비트(Monaural Beats)를 생성할 수 있다.
이러한 방식의 예를 들면 알파파 12Hz 1분 -> 알파파 10Hz 1분 -> 알파파 10Hz 1분 -> 세타파 8Hz 1분 -> 세타파 7Hz 1분 -> 세타파 6Hz 1분 -> 세타파 5Hz 1분 -> 델타파 4Hz 1분 -> 델타파 3Hz 1분 -> 델타파 2Hz 1분 -> 델타파 1Hz 30초 -> 델타파 0.5Hz 30초 등으로 모노럴 비트(Monaural Beats)를 생성하여 출력할 수 있다.
또한, 사용자의 상태에 따라 결정되는 수면을 돕는 모노럴 비트 시퀀스 알고리즘의 한 방법으로 모노럴 비트를 믹싱하여 출력할 수 있다. 이는 별도의 뇌파 탐지 기기 등을 통해 사용자의 뇌파 상태를 파악하여 현재 어떤 파동이 가장 우세한지 순서별로 나열하고 부드럽게 뇌파 동조(entrainment)를 시작해서 델타(delta)파까지 유도할 수 있다.
예를 들어 도 4에서와 같이 알파파 69.451%, 베타파 62.118%, 델타파 57.44%, 쎄타파 53.363%, 감마파 48.25%인 경우 파동이 가장 우세한 알파파로 시작해서 베타, 쎄타를 거친 후 델타파를 유도할 수 있다.
위에서 설명한 수면을 돕는 모노럴 비트 레이어링 믹싱 방법을 정리하면, 선택된 뇌파 파형에 따른 복수의 주파수 데이터를 로딩하여 복수의 모노럴 비트를 생성하는 제1단계와 상기 복수의 모노럴 비트의 데시벨을 조정하는 제2단계 및 상기 조정된 복수의 모노럴 비트를 믹싱하여 하나의 아날로그 웨이브 파일을 생성하는 제3단계를 포함하여 이루어 진다.
이때, 상기 제1단계는 상기 각각의 주파수 데이터에 로우 캐리어 주파수를 합하여 하이 캐리어 주파수 형태를 갖는 복수의 모노럴 비트를 생성하는 단계이다.
상기 주파수 데이터는 1 ~ 4 Hz에 해당하는 델타파의 주파수 데이터와, 5 ~ 8 Hz에 해당하는 세타파의 주파수 데이터와, 9 ~ 12 Hz에 해당하는 알파파의 주파수 데이터들 중에 선정되고 상기 로우 캐리어(Low Carrier) 주파수는 133Hz이며 상기 모노럴 비트는 선정된 각각의 주파수 숫자만큼 더하여 하이 캐리어(High Carrier) 주파수 형태를 갖는 복수의 모노럴 비트를 각각 생성하게 된다.
그리고, 상기 제2단계는 상기 복수의 모노럴 비트중에 메인 모노럴 비트를 선정하고 나머지 모노럴 비트의 데시벨을 줄이는 조정을 하는 단계이다.
또한, 상기 제1 단계 이전에 델타파, 쎄타파, 알파파 중 어느 하나의 뇌파 파형을 선택하는 제4단계를 더 포함하게 된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능한 것으로, 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 선택부 200: 데이터저장부
210: 데이터베이스 300: 연산제어부
400: 출력부

Claims (5)

  1. 선택된 뇌파 파형에 따른 복수의 주파수 데이터를 로딩하여 복수의 모노럴 비트를 생성하는 제1단계;
    상기 복수의 모노럴 비트의 데시벨을 조정하는 제2단계; 및
    상기 조정된 복수의 모노럴 비트를 믹싱하여 하나의 아날로그 웨이브 파일을 생성하는 제3단계;를 포함하고,
    상기 제1단계는 상기 각각의 주파수 데이터에 로우 캐리어 주파수를 합하여 하이 캐리어 주파수 형태를 갖는 복수의 모노럴 비트를 생성하는 단계인 것을 특징으로 하는 수면을 돕는 모노럴 비트 레이어링 믹싱 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 주파수 데이터는 1 ~ 4 Hz에 해당하는 델타파의 주파수 데이터와, 5 ~ 8 Hz에 해당하는 세타파의 주파수 데이터와, 9 ~ 12 Hz에 해당하는 알파파의 주파수 데이터들 중에 선정되고,
    상기 로우 캐리어(Low Carrier) 주파수는 133Hz이며,
    상기 모노럴 비트는 선정된 각각의 주파수 숫자만큼 더하여 하이 캐리어(High Carrier) 주파수 형태를 갖는 복수의 모노럴 비트를 각각 생성하는 것을 특징으로 하는 수면을 돕는 모노럴 비트 레이어링 믹싱 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제2단계는 상기 복수의 모노럴 비트중에 메인 모노럴 비트를 선정하고 나머지 모노럴 비트의 데시벨을 줄이는 조정을 하는 단계;인 것을 특징으로 하는 수면을 돕는 모노럴 비트 레이어링 믹싱 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 단계 이전에 델타파, 쎄타파, 알파파 중 어느 하나의 뇌파 파형을 선택하는 제4단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수면을 돕는 모노럴 비트 레이어링 믹싱 방법.
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