KR102434228B1 - 전전두엽에서의 뇌파에 따른 자극을 인가하는 뉴로 피드백 장치 - Google Patents

전전두엽에서의 뇌파에 따른 자극을 인가하는 뉴로 피드백 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102434228B1
KR102434228B1 KR1020210006084A KR20210006084A KR102434228B1 KR 102434228 B1 KR102434228 B1 KR 102434228B1 KR 1020210006084 A KR1020210006084 A KR 1020210006084A KR 20210006084 A KR20210006084 A KR 20210006084A KR 102434228 B1 KR102434228 B1 KR 102434228B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
stimulation
eeg
data processor
neurofeedback
unit
Prior art date
Application number
KR1020210006084A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20220103462A (ko
Inventor
혁 원
이규하
Original Assignee
주식회사 이엠텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 이엠텍 filed Critical 주식회사 이엠텍
Priority to KR1020210006084A priority Critical patent/KR102434228B1/ko
Publication of KR20220103462A publication Critical patent/KR20220103462A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102434228B1 publication Critical patent/KR102434228B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/316—Modalities, i.e. specific diagnostic methods
    • A61B5/369—Electroencephalography [EEG]
    • A61B5/375—Electroencephalography [EEG] using biofeedback
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/316—Modalities, i.e. specific diagnostic methods
    • A61B5/369—Electroencephalography [EEG]
    • A61B5/377—Electroencephalography [EEG] using evoked responses
    • A61B5/378—Visual stimuli
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/316—Modalities, i.e. specific diagnostic methods
    • A61B5/369—Electroencephalography [EEG]
    • A61B5/377—Electroencephalography [EEG] using evoked responses
    • A61B5/38—Acoustic or auditory stimuli
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48—Other medical applications
    • A61B5/486—Bio-feedback
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M21/00—Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N5/0613—Apparatus adapted for a specific treatment
    • A61N5/0618—Psychological treatment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N5/0613—Apparatus adapted for a specific treatment
    • A61N5/0622—Optical stimulation for exciting neural tissue
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M21/00—Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis
    • A61M2021/0005—Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis by the use of a particular sense, or stimulus
    • A61M2021/0027—Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis by the use of a particular sense, or stimulus by the hearing sense
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M21/00—Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis
    • A61M2021/0005—Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis by the use of a particular sense, or stimulus
    • A61M2021/0044—Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis by the use of a particular sense, or stimulus by the sight sense
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2230/00—Measuring parameters of the user
    • A61M2230/08—Other bio-electrical signals
    • A61M2230/10—Electroencephalographic signals

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Psychology (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Child & Adolescent Psychology (AREA)
  • Developmental Disabilities (AREA)
  • Hospice & Palliative Care (AREA)
  • Social Psychology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Neurosurgery (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
  • Electrotherapy Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 전전두엽에서의 뇌파를 측정 분석하여 미주 신경 자극을 인가하여 집중, 기억 및 감정에 대한 향상 또는 안정 효과를 제공할 수 있는 전전두엽에서의 뇌파에 따른 자극을 인가하는 뉴로 피드백 장치에 관한 것이다.
본 발명인 전전두엽에서의 뇌파에 따른 자극을 인가하는 뉴로 피드백 장치는 착용자의 이마에 접촉하여 전전두엽에서의 뇌파에 대응하는 전기 신호를 획득하여 데이터 프로세서에 인가하는 전극 모듈과, 데이터 프로세서로부터의 자극 정보에 따라 광학적 자극 및 음향적 자극을 착용자에게 인가하는 자극부와, 전극 모듈로부터의 전기 신호를 처리하여 뇌파를 산정하고, 산정된 뇌파에 대응하는 자극 정보를 생성하여 자극부에 인가하여 뉴로 피드백 기능을 수행하는 데이터 프로세서를 구비한다.

Description

전전두엽에서의 뇌파에 따른 자극을 인가하는 뉴로 피드백 장치{NEURO FEEDBACK DEVICE FOR APPLYING STIMULATION ACCORDING TO BRAIN WAVES FROM PREFRONTAL AREA}
본 발명은 뉴로 피드백 장치에 관한 것으로서, 특히 전전두엽에서의 뇌파를 측정 분석하여 미주 신경 자극을 인가하여 집중, 기억 및 감정에 대한 향상 또는 안정 효과를 제공할 수 있는 전전두엽에서의 뇌파에 따른 자극을 인가하는 뉴로 피드백 장치에 관한 것이다.
인간의 고차원적인 인지 기능은 뇌의 전두엽(frontal area)(더 구체적으로는 전전두엽(prefrontal area))에서 일어나고 있다. 한편, 뇌파는 인간의 뇌 활동 상태를 보여주는 중요한 생체 신호로서, 뇌파는 수행 중인 인지 기능의 종류에 따라 그 진동이 빠르거나 느려진다. 그러나 만일 뇌의 기능이 비정상적일 경우(예: 주의력결핍증(attention deficit disorder, ADD) 환자 또는 지능이 낮은 경우)는 뇌파가 정상인에 비해 느리다. 또한, 질병에 따라 다양한 특성의 비정상적인 뇌파가 나타날 수 있다. 예를 들면, 간질은 3Hz 뇌파가 강하게 나타나고, 자폐, 정신 지체, 주의력 결핍 및 과잉행동장애(attention deficit/hyperactivity disorder, ADHD), 주의력 결핍증(ADD) 또는 치매 등은 모두 세타파가 아주 강해진다. 또한, 우울증은 우뇌가 좌뇌보다 뇌파의 진동이 더 빨라진다.
이러한 비정상적인 뇌의 리듬을 조절해 정상적인 리듬으로 바꿀 수 있도록 제어하는 기술로서 바이오피드백(biofeedback) 기술이 개발되고 있다. 특히 뇌파를 통제하는 바이오피드백 기술을 신경이란 의미의 접두사 뉴로(neuro-)와 결합해 뉴로피드백(neurofeedback)이라 한다. 이러한 뉴로피드백의 효과를 증대시킬 방법들이 필요해지고 있다.
공개특허공보 제10-2003-0002677호 "뇌파 파라미터를 사용한 뉴로피드백 훈련을 위한 무선시스템 및 그 방법"
본 발명은 전전두엽에서의 뇌파를 측정 분석하여 미주 신경 자극을 인가하여 집중, 기억 및 감정에 대한 향상 또는 안정 효과를 제공할 수 있는 전전두엽에서의 뇌파에 따른 자극을 인가하는 뉴로 피드백 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명인 전전두엽에서의 뇌파에 따른 자극을 인가하는 뉴로 피드백 장치는 착용자의 이마에 접촉하여 전전두엽에서의 뇌파에 대응하는 전기 신호를 획득하여 데이터 프로세서에 인가하는 전극 모듈과, 데이터 프로세서로부터의 자극 정보에 따라 광학적 자극 및 음향적 자극을 착용자에게 인가하는 자극부와, 전극 모듈로부터의 전기 신호를 처리하여 뇌파를 산정하고, 산정된 뇌파에 대응하는 자극 정보를 생성하여 자극부에 인가하여 뉴로 피드백 기능을 수행하는 데이터 프로세서를 구비한다.
또한, 자극 정보는 광조사 특성의 설정값에 대응하는 광조사 전기 신호와, 음향 발산의 특성 설정값에 대응하는 재생 음향 신호를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 광조사 특성의 설정값은 동작 수행 및 동작 중지, 조사되는 광의 주파수, 세기, 파장, 주기 중의 적어도 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 음향 발산의 특성 설정값은 바이노럴 비트 특성 또는 배경 음악을 포함하는 음원과, 그 음원의 비트, 음량, 리듬, 주파수 중의 적어도 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 뉴로 피드백 장치는 유선 통신 또는 무선 통신을 수행하는 통신부를 구비하고, 데이터 프로세서는 통신부를 제어하여 자극 정보를 전자 기기에 전송하는 것이 바람직하다.
본 발명은 전전두엽에서의 뇌파를 측정 분석하여 미주 신경 자극을 인가하여 집중, 기억 및 감정에 대한 향상 또는 안정 효과를 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전전두엽에서의 뇌파에 따른 자극을 인가하는 뉴로 피드백 장치를 포함하는 뉴로 피드백 시스템의 구성도이다.
이하에서, 본 발명은 실시예와 도면을 통하여 상세하게 설명된다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
본 문서에서, "가진다", "가질 수 있다", "포함한다", 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
본 문서에서, "A 또는 B", "A 또는/및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.
본 문서에서 사용된 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 제1 사용자 기기와 제2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 문서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)", "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)", "~하도록 설계된(designed to)", "~하도록 변경된(adapted to)", "~하도록 만들어진(made to)", 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성(또는 설정)된"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)"것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성(또는 설정)된 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명에 따른 전전두엽에서의 뇌파에 따른 자극을 인가하는 뉴로 피드백 장치를 포함하는 뉴로 피드백 시스템의 구성도이다.
뉴로 피드백 시스템은 착용자의 전전두엽에서의 뇌파를 측정하여 측정된 뇌파에 대응하는 자극을 결정하고, 결정된 자극을 착용자에게 인가하는 뉴로 피드백 장치(10)와, 뉴로 피드백 장치(10)로부터 결정된 자극에 대한 정보(자극 정보)를 수신하여 자극 정보에 따라 자극을 수행하는 전자 기기(20)와, 뉴로 피드백 장치(10)와 통신을 수행하여 자극 정보를 수신하거나 뇌파에 대응하는 자극을 결정하기 위한 뇌파-자극 데이터를 뉴로 피드백 장치(10)로 전송하는 전자 통신 장치(30) 등을 포함하여 구성된다. 뉴로 피드백 장치(10), 전자 기기(20) 및 전자 통신 장치(30) 중의 적어도 2개 이상은 무선 통신 또는 유선 통신을 서로 수행한다.
뉴로 피드백 장치(10)는 사용자로부터의 입력(예를 들면, 전원 온/오프, 뇌파 측정 동작/중지, 자극 동작/중지, 등)을 획득하여 데이터 프로세서(19)에 인가하는 입력부(11)와, 뇌파 측정 동작 및 자극 동작의 제어를 위한 사용자 인터페이스 등을 표시하는 표시부(12)와, 전자 기기(20) 및 전자 통신 장치(30)와 유선 또는 무선 통신을 수행하는 통신부(13)와, 검사 대상인 전전두엽에 근접한 착용자의 이마에 접촉하는 복수의 전극부(미도시)를 구비하여 뇌파에 대응하는 전기 신호를 측정하여 데이터 프로세서(290)에 인가하는 전극 모듈(15)과, 데이터 프로세서(19)로부터 자극 정보를 수신하고 자극 정보에 따른 광학적 자극 및 음향적 자극을 착용자에게 인가하는 자극부(17)와, 상술된 구성요소(입력부(11), 표시부(12), 통신부(13), 전극 모듈(15), 자극부(17) 등)을 제어하여 뇌파(예를 들면, 델타, 세타, 알파, 베타, 감마 등) 측정 동작을 수행하고, 측정된 뇌파에 따른 자극 정보를 생성하여 자극 동작을 뇌파 측정 동작에 대해서 독립적으로 또는 선택적으로 또는 교번하여 또는 동시에 수행하여 뉴로 피드백 동작을 수행하는 데이터 프로세서(19)를 포함하여 구성된다. 다만, 전원부(미도시)와, 입력부(11), 표시부(12), 통신부(13) 등은 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 당연히 인식되는 기술에 불과하여, 그 상세한 설명이 생략된다.
먼저, 전극 모듈(15)은 검사 대상의 검사 영역인 착용자의 이마에 접촉하며, 측정 전극, 기준 전극, 접지 전극 등을 위한 적어도 2개 내지 4개 이상의 채널들을 형성하는 전극판들을 포함하여 구성된다. 뉴로 피드백 장치(10)은 전극 모듈(15)과 검사 대상 간의 밀착도를 높이기 위한 바디 유닛(예를 들면, 모자 구조, 머리띠 형태의 탄성 구조, 머리 밴드 구조 등)를 구비하며, 전극 모듈(15)이 바디 유닛에 장착된다. 전극 모듈(15)은 뇌파에 대응하는 전기 신호를 획득하여 데이터 프로세서(19)에 인가한다.
뇌에서의 전전두엽은 집행 기능(Executive Function: 사고 판단, 결과 예측 등 기대 혹은 통제 능력, 충동 억제 능력 등), 집중과 기억(Attention & Memory: 단기 기억 저장소 역할, 작업 기업, 기억의 선택 등), 음성 제작 및 언어 능력(Speech Production & Language: 언어 생성, 언어 이해 및 대응 계획) 등을 수행한다. 즉, 전전두엽은 전반적으로 일상 생활에 필요한 중요한 기능을 담당하는 부위에 해당되기에, 전극 모듈(15)은 전전두엽으로부터의 뇌파에 대응하는 전기 신호를 측정하여 데이터 프로세서(19)에 인가한다.
자극부(17)는 광학적 자극을 인가할 수 있는 광 조사부와, 음향적 자극을 인가하는 음향 발산부 등을 포함하여 구성된다. 자극부(17)의 광 조사부는 데이터 프로세서(19)로부터 VNS(Vagus nerve stimulation)를 위한 자극 정보인 광 조사 전기 신호를 인가 받아 광 자극으로 수행하는 것으로, 두부 특히 귀 부위(귀를 포함함)에 광을 조사하여 광 자극을 인가하며, 집중, 기억 및 명상(meditation) 기능을 향상시킨다. 예를 들면, 귀 부위에 광 조사 시에, 뇌파는 휴식 상태의 뇌파에 가깝게 변화되어, 명상 효과가 있으며, 심박이 느려져 허혈율이 낮아지고, 횡경막 기능 상승으로 호흡 작용이 원활해지며, 사이토카인 농도 저하로 염증 방지 및 항상성이 향상되며, 도파민 분비 활성화를 통한 의존증 저하(담배, 약물 등), 포만감으로 인한 식사량 감소 기능도 성취될 수 있다.
또한, 자극부(17)의 음향 발산부는 바이노럴 비트 특징을 포함하는 음원의 정보(음원 정보)의 재생 전기 신호 또는 배경 음악의 재생 전기 신호를 데이터 프로세서(19)로부터 인가 받아 음 방출하는 소자(예를 들면, 스피커 등)를 포함하여 구성된다.
본 발명에서의 바이노럴 비트는 2개의 다른 주파수가 사용자의 각 귀에 청취될 때 뇌가 인식하는 청각적인 착각으로, 그 주파수의 차이가 뇌파 전환의 자극이 되는 것이다. 주파수의 차이에 따른 뇌파와 그 상태는 하기의 표 1과 같이 알려져 있다.
뇌파 주파수 차이(Hz) 사용자의 심리 상태(효과)
감마파 30 초과 흥분, 불안, 순간 인지
베타파 13~ 30 스트레스, 의식 깨어 있을 때
알파파 8~ 13 명상, 집중력 강화, 강박증 완화
세타파 3~8 졸음, 명상, 불안 감소, 창조력, 얕은 수면
델타파 0.5~3 깊은 수면, 내면 의식
표 1에서와 같이, 바이노럴 비트 특성은 감마파, 베타파, 알파파, 세타파, 델타파로 구별되며, 알파파는 집중력을 향상시키고, 세타 및 델타파는 장기 기억에 효과가 있는 것으로 알려져 있다.
또한, 본 명세서에 기재되는 배경 음악(Background music)은 무엇인가 다른 주체가 되는 것의 배경으로 흐르는 음악으로서, 주체의 주역이 되지 않지만, 주체를 연출하는 데 사용되는 음악을 지칭한다. 이러한 배경 음악은 즐거운 예술 형식으로의 기능뿐만 아니라 많은 중요한 기능(예를 들면, 생리적 기능, 심리적 기능, 행동적 기능, 정서적 기능, 인지적 기능 등)을 제공한다.
특히, 교육적인 기능으로, 배경 음악은 스트레스를 줄이며 집중력을 높이고, 행동을 개선하는 데 도움이 되는 것으로 알려져 있다. 이미 알려진 효과로, 예를 들면, 산수 분야에는 Folk 음악(음량 45-50 dB), 수열 추리 분야에는 모차르트 Symphony No.40 & 41, 수학, 물리, 화학 분야에는 클래식 기악곡(음량 40 dB), 언어(읽기) 분야에는 모차르트 소나타(음량 50 dB), 언어(쓰기) 분야에는 Classical-vocal (opera) (음량 45-50 dB)이 학습 능력을 향상시킨다고 한다.
음향 발산부는 스테레오 방식을 구현하기 위한 하나 또는 복수의 스피커들로 구성되며, 착용자의 청각 기관들(양쪽 또는 한쪽 귀)에 안착되거나 삽입될 수 있도록 바디 유닛에 형성된다.
데이터 프로세서(19)는 전전두엽의 뇌파 측정 동작과 자극 동작을 수행하여 뉴로 피드백을 수행하기 위한 프로세서(예를 들면, CPU, MICROPROCESSOR, MCU 등)와, 뇌파 측정 동작 및 데이터 처리를 위한 알고리즘, 자극부(17)의 광조사 특성의 설정값과, 자극부(17)의 음향 발산 특성의 설정값 등을 결정하기 위한 뇌파-자극 데이터 테이블 등을 저장하는 저장 공간(예를 들면, 메모리 등) 등을 포함하여 구성된다.
먼저, 뇌파 측정 동작 및 데이터 처리를 위한 알고리즘(예를 들면, EEG 분석 알고리즘-FIR, IIR, FFT 등)은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 이미 널리 알려진 기술에 해당되어, 그 상세한 설명이 생략된다. 다만, 데이터 프로세서(19)는 전극 모듈(15)로부터의 전기 신호를 EEG(electroencephalogram) 센서 방식으로 산정하여 각 채널에 대한 뇌파를 측정 및 산정한다. 또한, 데이터 프로세서(19)는 측정된 뇌파에 따라서 집중력, 학습 능력, 스트레스 등과 같이 일상 생활에서 능률 및 사회적인 관계 등에 대한 분석을 수행한다.
뇌파-자극 데이터는 측정된 뇌파의 분석 결과에 대응하여 착용자에게 제공하는 자극의 특성 설정값(광조사 특성의 설정값과, 음향 발산 특성의 설정값 등) 간의 관계 데이터를 포함한다.
광 조사 특성의 설정값은 광 조사부의 동작 온/오프(동작 수행, 동작 중지,) 광 조사부에 의해 조사되는 광의 주파수, 세기, 파장, 주기 등에 대한 설정값을 포함한다.
음향 발산 특성의 설정값은 바이노럴 비트 특성 또는 배경 음악을 포함하는 음원과, 그 음원의 비트(Beat), 음량 또는 크기(dB), 리듬(rhythm), 주파수(Frequency) 등에 대한 설정값을 포함한다.
데이터 프로세서(19)는 저장된 뇌파-자극 데이터를 판독하고, 판독된 뇌파-자극 데이터로부터 측정되거나 분석된 뇌파에 대응하는 자극의 특성 설정값을 선택하거나 결정하고, 선택되거나 결정된 자극의 특성 설정값에 대응하는 전기 신호(광 조사 전기 신호, 재생 음향 신호)인 자극 정보를 생성한다.
데이터 프로세서(19)는 자극 정보를 자극부(17)에 인가하고, 자극부(17)는 광학적 자극 및/또는 음향적 자극을 착용자에게 제공한다. 또한, 데이터 프로세서(19)는 자극부(17)의 자극 기능과 동시에, 또는 자극 기능의 수행 이후에도 전극 모듈(15)로부터의 전기 신호를 처리하여 뇌파를 산정하는 과정과, 뇌파 산정 과정 이후에 다시 자극 기능을 수행하도록 하여 뉴로 피드백 기능을 실시간으로 수행한다.
또한, 데이터 프로세서(19)는 통신부(13)를 통하여 전자 기기(20) 및/
또는 전자 통신 장치(30)로 자극 정보를 전송할 수도 있다.
또한, 전자 기기(20)는 예를 들면, 무선 이어버드, 헤드셋 등으로 구현될 수 있으며, 사용자로부터의 입력(예를 들면, 전원 온/오프, 통신 연결/통신 종료, 자극 동작/중지, 등)을 획득하여 데이터 프로세서(29)에 인가하는 입력부(21)와, 자극 동작의 제어를 위한 사용자 인터페이스 등을 표시하는 표시부(22)와, 뉴로 피드백 장치(10) 및 전자 통신 장치(30)와 유선 또는 무선 통신을 수행하는 통신부(23)와, 스피커(24)와, 마이크(25) 및 VNS를 위한 자극 정보인 광 조사 전기 신호를 인가 받아 광을 조사하여 광 자극으로 수행하는 조사부(27)와, 상술된 구성요소(입력부(21), 표시부(22), 통신부(23), 스피커(24), 마이크(25), 조사부(27) 등)을 제어하여 광학적 자극 기능과 음향적 자극 기능을 수행하는 데이터 프로세서(29)를 포함하여 구성된다. 다만, 전원부(미도시)와, 입력부(21), 표시부(22), 통신부(23), 스피커(24), 마이크(25) 등은 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 당연히 인식되는 기술에 불과하여, 그 상세한 설명이 생략된다.
전자 기기(20)는 수용 공간을 구비하고 외관을 형성하는 하우징을 구비하며, 하우징의 수용 공간이나 측면에 조사부(27)가 설치되어, 조사부(27)에 의해 방출된 광이 착용자의 청각 기관들(귀, 귓속 등)에 도달하여 광 자극이 수행된다. 조사부(27)는 예를 들면, LED 소자 등으로 구현될 수 있다.
데이터 프로세서(29)는 통신부(23)를 통하여 자극 정보를 수신하고, 자극 정보를 조사부(27)에 인가하여 광학적 자극을 위해 조사부(27)를 제어하고, 자극 정보를 스피커(24)에 인가하여 음향적 자극을 위해 스피커(24)를 제어한다.
또한, 전자 통신 장치(30)는 예를 들면, 스마트폰, 테블릿 등과 같은 전자 기기에 해당되며, 사용자로부터의 입력(예를 들면, 자극 기능의 동작 및 동작 중지, 뇌파-자극 데이터의 입력 및 수정 등)을 획득하여 데이터 프로세서(39)에 인가하는 입력부(31)와, 뇌파-자극 데이터를 시각적으로 및/또는 청각적으로 표시하는 표시부(32)와, 뉴로 피드백 장치(10)와 무선 통신을 수행하는 통신부(75)와, 상술된 바와 같이 전화 통화 기능, 음향 재생 기능 및 뇌파-자극 데이터의 입력 및 수정 기능을 수행하는 데이터 프로세서(39)를 포함하여 구성된다. 다만, 전원부(미도시), 입력부(31), 표시부(32) 및 통신부(33)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 당연히 인식되는 기술에 불과하여, 그 상세한 설명이 생략된다.
데이터 프로세서(39)는 입력부(31)로부터 자극 기능의 동작 입력 또는 동작 중지 입력을 획득하여 통신부(33)를 통하여 뉴로 피드백 장치(10)로 전송하고, 데이터 프로세서(19)는 통신부(13)를 통하여 자극 기능의 동작 입력 또는 동작 중지 입력을 수신하고, 수신된 입력에 따라 자극 기능을 동작시키거나 동작 중지시킨다.
또한, 데이터 프로세서(39)는 통신부(33)를 통하여 뉴로 피드백 장치(10)와 통신 연결 상태에서, 뉴로 피드백 장치(10)로 뇌파-자극 데이터를 요청하고, 데이터 프로세서(19)는 통신부(13)를 통하여 그 요청에 대응하여 기저장된 뇌파-자극 데이터를 판독하여 전자 통신 장치(30)로 전송한다. 데이터 프로세서(39)는 뇌파-자극 데이터를 수신하여 표시부(32)를 통하여 표시하여 사용자가 확인할 수 있도록 한다.
또한, 데이터 프로세서(39)는 입력부(31)를 통하여 표시된 뇌파-자극 데이터에 대한 수정 입력 등을 획득하여 뇌파-자극 데이터를 수정하여 저장한다. 데이터 프로세서(39)는 수정된 뇌파-자극 데이터를 통신부(33)를 통하여 뉴로 피드백 장치(10)로 전송한다. 데이터 프로세서(19)는 통신부(13)를 통하여 수정된 뇌파-자극 데이터를 수신하여 저장하고, 이후에는 수정된 뇌파-자극 데이터에 따라 자극 기능을 수행한다.
다양한 실시 예에 따른 장치(예: 프로세서 또는 그 기능들) 또는 방법(예: 동작들)의 적어도 일부는, 예컨대, 프로그램 모듈의 형태로 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체(computer-readable storage media)에 저장된 명령어로 구현될 수 있다. 상기 명령어가 프로세서에 의해 실행될 경우, 상기 하나 이상의 프로세서가 상기 명령어에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체는, 예를 들면, 메모리가 될 수 있다.
컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체는, 하드디스크, 플로피디스크, 마그네틱 매체(magnetic media)(예: 자기테이프), 광기록 매체(optical media)(예: CD-ROM, DVD(Digital Versatile Disc), 자기-광 매체(magnetoopticalmedia)(예: 플롭티컬 디스크(floptical disk)), 하드웨어 장치(예: ROM, RAM, 또는 플래시 메모리 등)등을 포함할 수 있다. 또한, 프로그램 명령에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 상술한 하드웨어 장치는 다양한 실시 예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지다.
다양한 실시 예에 따른 프로세서 또는 프로세서에 의한 기능들은 전술한 구성요소들 중 적어도 하나 이상을 포함하거나, 일부가 생략되거나, 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에 따른 모듈, 프로그램 모듈 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱(heuristic)한 방법으로 실행될 수 있다. 또한, 일부 동작은 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
10: 뉴로 피드백 장치 20: 전자 기기
30: 전자 통신 장치

Claims (5)

  1. 착용자의 이마에 접촉하여 전전두엽에서의 뇌파에 대응하는 전기 신호를 획득하여 데이터 프로세서에 인가하는 전극 모듈과;
    데이터 프로세서로부터의 자극 정보에 따라 광학적 자극 및 음향적 자극을 착용자에게 인가하는 자극부와;
    전극 모듈로부터의 전기 신호를 처리하여 뇌파를 산정하고, 산정된 뇌파에 대응하는 자극 정보를 생성하여 자극부에 인가하여 뉴로 피드백 기능을 수행하는 데이터 프로세서를 구비하고,
    자극부는 귀 부위(귀를 포함함)에 광조사 특성의 설정값에 대응하는 광을 조사하여 광학적 자극을 인가하는 광 조사부와, 음향 발산의 특성 설정값에 대응하는 음향을 방출하여 음향적 자극을 인가하는 음향 발산부를 포함하고,
    음향 발산의 특정 설정값은 바이노럴 비트 특성을 포함하는 음원을 포함하는 것을 특징으로 하는 전전두엽에서의 뇌파에 따른 자극을 인가하는 뉴로 피드백 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    광조사 특성의 설정값은 동작 수행 및 동작 중지, 조사되는 광의 주파수, 세기, 파장, 주기 중의 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전전두엽에서의 뇌파에 따른 자극을 인가하는 뉴로 피드백 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    음향 발산의 특성 설정값은 바이노럴 비트 특성을 포함하는 음원의 비트, 음량, 리듬, 주파수 중의 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전전두엽에서의 뇌파에 따른 자극을 인가하는 뉴로 피드백 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    뉴로 피드백 장치는 유선 통신 또는 무선 통신을 수행하는 통신부를 구비하고,
    데이터 프로세서는 통신부를 제어하여 자극 정보를 전자 기기에 전송하는 것을 특징으로 하는 전전두엽에서의 뇌파에 따른 자극을 인가하는 뉴로 피드백 장치.
KR1020210006084A 2021-01-15 2021-01-15 전전두엽에서의 뇌파에 따른 자극을 인가하는 뉴로 피드백 장치 KR102434228B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210006084A KR102434228B1 (ko) 2021-01-15 2021-01-15 전전두엽에서의 뇌파에 따른 자극을 인가하는 뉴로 피드백 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210006084A KR102434228B1 (ko) 2021-01-15 2021-01-15 전전두엽에서의 뇌파에 따른 자극을 인가하는 뉴로 피드백 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220103462A KR20220103462A (ko) 2022-07-22
KR102434228B1 true KR102434228B1 (ko) 2022-08-19

Family

ID=82605823

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210006084A KR102434228B1 (ko) 2021-01-15 2021-01-15 전전두엽에서의 뇌파에 따른 자극을 인가하는 뉴로 피드백 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102434228B1 (ko)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100508885B1 (ko) 2001-06-29 2005-08-18 림스테크널러지주식회사 뇌파 파라미터를 사용한 뉴로피드백 훈련을 위한 무선 시스템
KR102031958B1 (ko) * 2017-04-06 2019-10-14 고려대학교 산학협력단 전전두엽 기반 인지적 뇌-기계 인터페이스 장치 및 방법

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Lee Y-Y, etc., Assessing the effects of audio-visual stimulation on the prefrontal EEG of good & poor sleepers. Engineering Computations. Vol.31, Issue 8, pp.1648~1660 (2014.11.14.)*
Yao L, etc., Effects of stimulating frequency of NIR LEDs light irradiation on forehead as quantified by EEG measurements. Journal of Innovative Optical Health Sciences. (2020.09.09.)*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220103462A (ko) 2022-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11318278B2 (en) Methods and apparatus for inducing or modifying sleep
Sas et al. MeditAid: a wearable adaptive neurofeedback-based system for training mindfulness state
US9521976B2 (en) Method and apparatus for encouraging physiological change through physiological control of wearable auditory and visual interruption device
Gandemer et al. The influence of horizontally rotating sound on standing balance
KR102114373B1 (ko) 청각 자극 기반 수면 유도 시스템 및 그 방법
KR101140507B1 (ko) 사용자 맞춤형 뇌파 유도장치 및 방법
JP2019518566A (ja) 睡眠深度潜時に基づいて睡眠中に聴覚刺激の音量を調整するシステム及び方法
KR20150024753A (ko) 선택적 데이터 취득기법을 이용한 사용자 맞춤형 뇌파 유도장치 및 방법
Gnansia et al. Role of slow temporal modulations in speech identification for cochlear implant users
Firestone et al. A preliminary study of the effects of attentive music listening on cochlear implant users’ speech perception, quality of life, and behavioral and objective measures of frequency change detection
Hassan et al. A preliminary study on the effects of music on human brainwaves
KR20200074797A (ko) 졸음 방지 및 숙면 유도 헤어밴드
US11141093B2 (en) System and method for delivering sensory stimulation to a user to enhance a cognitive domain in the user
JP2022515418A (ja) 感覚刺激を用いてｒｅｍ睡眠を増強するためのシステム及び方法
KR101667102B1 (ko) 동작센서를 이용한 사용자 맞춤형 뇌파 유도장치 및 방법
KR102434228B1 (ko) 전전두엽에서의 뇌파에 따른 자극을 인가하는 뉴로 피드백 장치
Hyodo et al. Psychophysiological Effect of Immersive Spatial Audio Experience Enhanced Using Sound Field Synthesis
CA3112835A1 (en) Methods and apparatus for inducing or modifying sleep
US20240001068A1 (en) Mood adjusting method and system based on real-time biosensor signals from a subject
KR102265577B1 (ko) 이어버드 장치를 이용한 음향 시스템
Inguscio et al. ‘Musical effort’and ‘musical pleasantness’: a pilot study on the neurophysiological correlates of classical music listening in adults normal hearing and unilateral cochlear implant users
KR20220068949A (ko) 치매증상 완화장치
KR20150025661A (ko) 뇌파를 이용한 졸음정도 및 집중정도의 판단 방법 및 이를 이용한 집중력저감 알림 시스템
Whitmore et al. Improving attention using wearables via haptic and multimodal rhythmic stimuli
US11809488B2 (en) Method and system for generating a personalized playlist of sounds

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant