KR102562590B1 - 뇌파 측정 기기 및 그 동작 방법 - Google Patents

뇌파 측정 기기 및 그 동작 방법 Download PDF

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Abstract

두피에 전류 제공 및 뇌파 측정 및 그 동작 방법이 개시된다. 일 실시예에 따르면, 뇌파 측정 기기는, 대상자의 두피에 부착되는 복수의 전극들; 상기 복수의 전극들 중 적어도 두 개 이상의 전극들이 형성하는 적어도 하나의 전극 세트를 통해 상기 두피에 전류 신호를 제공하도록 활성화되는 전류 제공부; 상기 적어도 하나의 전극 세트를 통해 상기 대상자의 뇌파를 측정하도록 활성화되는 신호 처리부를 포함하고, 신호 처리부는 또 전류 제공부에 의해 제공된 전류에 의해 발생되는 전압에 비례하는 임피던스를 측정하는 기능이 있고, 상기 전류 제공부 및 상기 신호 처리부가 동시에 활성화되는 것을 특징으로 할 수 있다. 여기서, 전극들은 상기 전류 제공부 및 상기 신호 처리부에 의해 공유되어 사용될 수 있다.

Description

뇌파 측정 기기 및 그 동작 방법{BRAIN WAVE MEASUREMENT APPRATUS AND OPERATION METHOD THEREOF}
아래의 실시예들은 뇌파를 측정하는 측정 기기 및 그 동작 방법에 관한 기술이다.
뇌파는 뇌파 장비를 통하여 두뇌의 심리나 사고의 활동 상태를 컴퓨터 시스템에 리얼타임으로 나타내는 지표이며, 뇌파 바이오 피드백은 실시간 나타나는 뇌파의 상황을 스스로 조절하여 업그레이드된 뇌파의 패턴으로 유도하는 기술이다.
보다 상세하게, 뇌파 바이오 피드백은 뇌파를 측정하여 모니터링 하다가 원하는 상태의 뇌파가 나오면 그 뇌파를 실시간으로 대상자(피검자)에게 시각, 청각 등의 방법으로 알려주어, 대상자의 뇌 스스로가 원하는 상태의 뇌파에 동조되는 훈련 효과에 의한 원리에 기반한다.
예를 들어, 뇌파 바이오 피드백은 뇌파를 실시간으로 측정하며 주파수 대역에 따라 알파파, 베타파, 세타파, 델타파 등의 성분으로 나눈 뒤, 각 성분의 비율(일례로, 알파파 및 세타파 사이의 비율)이 임의의 값을 초과할 때 대상자에게 알람 소리로 알려줌으로써, 대상자의 뇌 스스로 하여금 특정 성분(예컨대, 알파파)을 증가시키고 다른 성분(예컨대, 세타파)을 감소시키도록 할 수 있다.
이에, 뇌파 바이오 피드백을 위하여, 대상자의 뇌파를 정확하게 측정하는 뇌파 측정 기기가 제안될 필요가 있다.
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공개특허공보 제10-2014-0080299호(2014.06.30.) 일본 공개특허공보 특개2015-043981호(2015.03.12.) 공개특허공보 제10-2018-0127798호(2018.11.30.) 공개특허공보 제10-2007-0027958호(2007.03.12.)
일 실시예들은 뇌파 측정 정확도를 향상시키고자, 두피에 전류 신호를 제공하는 전류 제공부 및 뇌파를 측정하는 신호 처리부가 동시에 또는 적어도 하나가 활성화되어 동작하는 뇌파 측정 기기 및 그 동작 방법을 제안한다.
전류 신호를 제공하면서 동시에 뇌파를 측정하는 것은 서로 간의 간섭 때문에 동시 사용이 힘들기 때문에, 스위치를 삽입하여 전류 제공과 뇌파 측정 중 어느 하나만 선택적으로 동작시키는 방법을 사용한다.
이 때, 일 실시예들은 소형화를 도모하고자, 전류 신호를 제공하는 것과 뇌파를 측정하는 것이 동일한 전극들을 통하여 이루어지는 뇌파 측정 기기 및 그 동작 방법을 제안한다.
또한, 일 실시예들은 뇌파 바이오 피드백뿐만 아니라, 대상자의 두피에 미세 전류를 자극하여 원하는 상태의 뇌파에 동조되도록 하는 경두개 전기 자극 기능을 갖는 뇌파 측정 기기 및 그 동작 방법을 제안한다.
또한, 일 실시예들은 대상자의 두피에 미세 전류를 제공하고 전압을 측정하여 두뇌의 임피던스를 측정하는 기능을 갖는 뇌파 측정 기기 및 그 동작 방법을 제안한다.
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일 실시예에 따르면, 뇌파 측정 기기는, 대상자의 두피에 부착되는 복수의 전극들; 상기 복수의 전극들 중 적어도 두 개 이상의 전극들이 형성하는 적어도 하나의 전극 세트를 통해 상기 두피에 전류 신호를 제공하도록 활성화되는 전류 제공부; 및 상기 적어도 하나의 전극 세트를 통해 상기 대상자의 뇌파를 측정하도록 활성화되는 신호 처리부를 포함하고, 상기 전류 제공부 및 상기 신호 처리부가 동시에 또는 적어도 하나가 활성화되는 것을 특징으로 한다.
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또 다른 일측에 따르면, 상기 신호 처리부는, 상기 측정된 뇌파에 기초하여 상기 대상자에 대한 치매 발병 여부를 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 일측에 따르면, 상기 신호 처리부는, 상기 측정된 뇌파 중 기 설정된 주파수 범위의 스펙트럼 파워의 피크 주파수가 임계값 이하인 것으로 감지되는 경우, 상기 대상자에게 치매가 발병한 것으로 진단하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 일측에 따르면, 상기 전류 제공부는, 치매 지연 치료를 위해, 상기 두피 중 상기 뇌파가 측정된 위치에 경두개 전기 자극을 위한 전류 신호를 더 제공하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 일측에 따르면, 상기 적어도 하나의 전극 세트에 포함되는 상기 적어도 두 개 이상의 전극들은, 상기 대상자의 전두엽과 관련된 우뇌 및 좌뇌 각각의 위치들에 부착되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또 다른 일측에 따르면, 상기 복수의 전극들은, 국제 10-20 표준(International 10-20 standard)의 전극배치법에 따라 상기 대상자의 두피에 부착되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전류 제공부 및 신호 처리부를 포함하는 뇌파 측정 기기의 동작 방법은, 상기 전류 제공부가 활성화됨에 따라 대상자의 두피에 부착되는 복수의 전극들 중 적어도 두 개 이상의 전극들이 형성하는 적어도 하나의 전극 세트를 통해 상기 두피에 전류 신호를 제공하는 단계; 및 상기 두피에 상기 전류 신호가 제공된 결과, 상기 신호 처리부가 활성화됨에 따라 상기 적어도 하나의 전극 세트를 통해 상기 대상자의 뇌파를 측정하는 단계를 포함하고, 상기 제공하는 단계 및 상기 측정하는 단계는, 상기 전류 제공부 및 상기 신호 처리부 중 어느 하나만이 선택적으로 활성화됨에 따라, 순차적으로 수행되는 것을 특징으로 한다.
일측에 따르면, 상기 뇌파 측정 기기는, 상기 전류 제공부 및 상기 신호 처리부에 전원을 공급하는 적어도 하나의 전원부; 및 상기 적어도 하나의 전원부를 상기 전류 제공부 및 상기 신호 처리부에 선택적으로 연결하는 스위칭 동작을 수행하는 적어도 하나의 스위치를 더 포함하고, 상기 제공하는 단계는, 상기 적어도 하나의 스위치에 의해 상기 적어도 하나의 전원부가 상기 전류 제공부와 연결됨에 따라, 상기 전류 제공부를 활성화하는 단계를 포함하며, 상기 측정하는 단계는, 상기 적어도 하나의 스위치에 의해 상기 적어도 하나의 전원부가 상기 전류 제공부와 연결되지 않는 동시에 상기 적어도 하나의 전원부가 상기 신호 처리부와 연결됨에 따라, 상기 신호 처리부를 활성화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
삭제
일 실시예들은 두피에 전류 신호를 제공하는 전류 제공부 및 뇌파를 측정하는 신호 처리부 중 어느 하나만이 선택적으로 활성화되어 동작하는 뇌파 측정 기기 및 그 동작 방법을 제안함으로써, 뇌파 측정 정확도를 향상시키는 기술 효과를 도모할 수 있다.
이 때, 일 실시예들은 전류 신호를 제공하는 것과 뇌파를 측정하는 것이 동일한 전극들을 통하여 이루어지는 뇌파 측정 기기 및 그 동작 방법을 제안함으로써, 뇌파 측정 기기의 소형화를 도모할 수 있다.
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도 1은 일 실시예에 따른 뇌파 측정 기기를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 뇌파 측정 기기의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 뇌파 측정 기기에서 전류 제공부 및 신호 처리부가 동일한 적어도 하나의 전극 세트와 연결되어 있는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 뇌파 측정 기기에 포함되는 복수의 전극들을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 뇌파 측정 기기의 동작 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 뇌파 측정 기기를 설명하기 위한 개념도이고, 도 2는 도 1에 도시된 뇌파 측정 기기에서 전류 제공부 및 신호 처리부가 선택적으로 활성화되는 것을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 도 1에 도시된 뇌파 측정 기기에서 전류 제공부 및 신호 처리부가 동일한 적어도 하나의 전극 세트와 연결되어 있는 것을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 일 실시예에 따른 뇌파 측정 기기에 포함되는 복수의 전극들을 설명하기 위한 도면이다.
도 1의 뇌파 측정 기기(100)는 복수의 전극들(110), 전류 제공부(120), 신호 처리부(130), 적어도 하나의 전원부(140) 및 적어도 하나의 제1 스위치(150)를 포함하는 예를 나타내고 있다. 이러한 도 1의 발명은 설명을 위한 일례로서, 뇌파 측정 기기(100)는 경우에 따라서 필터 및 증폭기(미도시) 등을 더 포함하도록 구성될 수 있다.
적어도 하나의 전원부(140)는 전류 제공부(120) 및 신호 처리부(130)에 전원을 공급하도록 구성될 수 있다. 이하, 적어도 하나의 전원부(140)가 전류 제공부(120) 및 신호 처리부(130)에 의해 공통으로 사용되도록 한 개 구비되는 경우로 설명되나, 이에 제한되거나 한정되지 않고 도 2와 같이 복수 개 구비될 수도 있다. 이러한 경우 복수의 전원부들(210, 220)은 전류 제공부(120) 및 신호 처리부(130)와 일대일 대응하도록 구비될 수 있다(예컨대, 두 개의 전원부들(210, 220) 중 어느 하나의 전원부(210)는 전류 제공부(120)에 대응하도록 구비되고, 나머지 하나의 전원부(220)는 신호 처리부(130)에 대응되도록 구비될 수 있음). 이에, 후술되는 적어도 하나의 제1 스위치(150) 역시 도 2와 같이 복수 개 구비되어, 뇌파 측정 기기(100)에 복수의 제1 스위치들(230, 240)이 포함될 수 있다.
이러한 경우, 복수의 제1 스위치들(230, 240)은 반드시 반대되도록 동작할 수 있다. 예컨대, 전류 제공부(120)에 대응되는 제1 스위치(230)가 연결 동작을 수행한다면, 신호 처리부(130)에 대응되는 제1 스위치(240)는 오프 동작을 수행할 수 있다.
전류 제공부(120)는 활성화될 때 복수의 전극들(110) 중 적어도 두 개 이상의 전극들(321, 322)이 형성하는 적어도 하나의 전극 세트(320)를 통해 대상자의 두피에 전류 신호를 제공하도록 구성될 수 있다. 반면에, 전류 제공부(120)는 비활성화될 때에는 설명된 전류 신호를 제공하는 동작을 중지할 수 있다.
이 때, 전류 제공부(120)는 신호 처리부(130)에서 뇌파를 측정할 수 있도록 뇌파 측정을 위한 용도로, 0 내지 100kHz 사이의 주파수 대역을 갖는 전류 신호를 제공하도록 구성될 수 있다.
또한, 전류 제공부(120)는 대상자의 경두개 전기 자극을 위한 용도로, 2mA 이하의 값을 갖는 전류 신호를 제공하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 전류 제공부(120)는 삼각함수(sine, cosine), biphasic wave square wave 또는 직류와 교류가 혼합된 wave, pink noise 중에서 하나의 파형을 갖는 신호를 발생시키는 파형 발생기(미도시), 파형 발생기에서 출력되는 신호의 주파수를 0 내지 100kHz 사이의 범위 내에서 가변시키는 주파수 변환기(미도시) 및 주파수 변환기에서 주파수가 변환된 신호에 기초하여 2mA 이하의 값을 갖는 정전류(Constant current)를 발생시키는 정전류 발생기를 포함하도록 구성될 수 있다.
이상, 전류 제공부(120)가 2mA 이하의 값을 갖는 전류 신호를 제공하는 것으로 설명되었으나, 이에 제한되거나 한정되지 않고 복수의 전극들(110) 각각의 면적에 기초하여 결정된 값 이하의 전류 신호를 제공할 수 있다. 일례로, 복수의 전극들(110) 각각이 5*7cm 정도의 면적을 갖는다면 전류 신호가 2mA 이하의 값을 가져야 대상자 두피에서의 화상이 방지될 수 있다. 복수의 전극들(110) 각각의 면적이 줄어든다면 전류 신호의 값이 더 작아져야 하므로, 전류 제공부(120)는 복수의 전극들(110) 각각의 면적을 고려하여 대상자 두피에서의 화상을 방지하는 값 이하의 전류 신호를 제공할 수 있다.
이처럼 전류 제공부(120)가 신호 처리부(130)에서 뇌파를 측정할 수 있도록 하는 용도 및 대상자의 경두개 전기 자극을 위한 용도 모두를 만족하도록 두피에 전류 신호를 제공함으로써, 뇌파 측정 기기(100)는 뇌파 측정 및 전기 자극 치료 모두를 가능하게 할 수 있다.
신호 처리부(130)는 활성화될 때 두피에 전류 신호가 제공된 결과, 적어도 하나의 전극 세트(320)를 통해 대상자의 뇌파를 측정하도록 구성될 수 있다. 반면에, 신호 처리부(130)는 비활성화될 때에는 설명된 뇌파를 측정하는 동작을 중지할 수 있다. 이하, 신호 처리부(130)가 적어도 하나의 전극 세트(320)를 통해 뇌파를 측정하는 방식으로는 단극자(Mono polar) 방식 또는 쌍극자(Bi polar) 방식 등이 활용될 수 있다.
또한, 신호 처리부(130)는 적어도 하나의 전극 세트(320)를 통해 뇌파를 측정하는 뇌파 측정기(미도시) 및 측정된 뇌파에 기초하여 대상자에 대한 치매 발병 여부를 판단하는 치매 진단부(미도시)를 포함하도록 구성될 수 있다.
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보다 상세하게, 치매 진단부는 측정된 뇌파 중 기 설정된 주파수 범위의 스펙트럼 파워의 피크 주파수가 임계값 이하인 것으로 감지되는 경우, 대상자에게 치매가 발병한 것으로 진단할 수 있다. 예를 들어, 치매 진단부는는 측정된 뇌파 중 4 내지 13Hz 영역의 스펙트럼 파워의 피크 주파수가 8Hz 이하인지를 판별함으로써, 뇌파가 느려진 것인지를 판단할 수 있다. 판별 및 판단 결과, 4 내지 13Hz 영역의 스펙트럼 파워의 피크 주파수가 8Hz 이하로서 뇌파가 느려진 것으로 판단되는 경우, 치매 진단부는 대상자에게 치매가 발병한 것으로 진단할 수 있다.
이상 설명된 바와 같이 신호 처리부(130)는 뇌파 측정기를 포함하는 것에 제한되거나 한정되지 않고, 뇌파 측정기에서 측정된 신호의 노이즈를 필터링하고 증폭시키는 필터 및 증폭기와, 뇌파 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD 변환기 등을 더 포함할 수 있다.
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설명된 구조의 전류 제공부(120) 및 신호 처리부(130)를 포함하는 뇌파 측정 기기(100)에서는 전류 제공부(120) 및 신호 처리부(130) 중 어느 하나만이 선택적으로 활성화됨을 특징으로 한다. 즉, 전류 제공부(120) 및 신호 처리부(130)는 순차적으로 활성화됨으로써 뇌파 측정 동작을 수행할 수 있다. 보다 상세하게, 전류 제공부(120)가 활성화되어 적어도 하나의 전극 세트(320)를 통해 두피에 전류 신호를 제공한 뒤, 전류 제공부(120)가 비활성됨과 동시에 신호 처리부(130)가 활성화되어 적어도 하나의 전극 세트(320)를 통해 뇌파를 측정할 수 있다.
이와 같이 전류 제공부(120) 및 신호 처리부(130) 중 어느 하나만이 선택적으로 활성화되는 것은, 적어도 하나의 제1 스위치(150)에 의해 적어도 하나의 전원부(140)가 전류 제공부(120) 및 신호 처리부(130) 중 어느 하나와 연결됨에 따라 이루어질 수 있다. 일례로, 적어도 하나의 제1 스위치(150)는 적어도 하나의 전원부(140)를 전류 제공부(120) 및 신호 처리부(130)에 선택적으로 연결하는 스위칭 동작을 수행함으로써, 전류 제공부(120) 및 신호 처리부(130) 중 어느 하나만이 선택적으로 활성화되도록 할 수 있다.
복수의 전극들(110)은 도 3에 도시된 적어도 하나의 제2 스위치(320)의 스위칭 동작에 의해 전류 제공부(120) 및 신호 처리부(130)와의 연결이 제어되며, 전류 제공부(120)에서 제공되는 전류 신호가 대상자의 두피로 주입되는 통로 역할 및 대상자의 뇌파가 측정되는 통로 역할을 담당하도록 대상자의 두피에 부착될 수 있다.
즉, 복수의 전극들(110) 중 적어도 두 개 이상의 전극들(321, 322)이 적어도 하나의 제2 스위치(320)의 스위칭 동작에 의해 선택되어 전류 제공부(120) 및 신호 처리부(130)와 연결되는 적어도 하나의 전극 세트(320)가 형성될 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 전극 세트(320)는 전류 제공부(120) 및 신호 처리부(130)와 동시에 연결되어 있을 수 있다.
여기서, 복수의 전극들(110)은 도 4와 같은 국제 10-20 표준(International 10-20 standard)의 전극배치법에 따라, 머리에 부착될 수 있다. 그러나 이에 제한되거나 한정되지 않고, 적어도 하나의 전극 세트(320)는 세 개 이상의 전극들로 형성될 수도 있다. 또한, 전극 세트 별로 포함되는 세 개 이상의 전극들 중 임의의 적어도 하나 이상의 전극이 뇌파 측정 전극으로 사용될 수 있다.
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또한, 전류 신호 제공 및 뇌파 측정에 하나의 전극 세트만이 이용되는 것으로 설명되었으나 이에 제한되거나 한정되지 않고, 복수 개의 전극 세트들이 이용될 수 있다. 이러한 경우, 복수 개의 전극 세트들은 전류 제공부(120)의 전류 신호 제공 동작 및 신호 처리부(130)의 뇌파 측정 동작에서 순차적으로 이용될 수 있다. 예를 들어, 두 개의 전극 세트들이 이용된다면, 적어도 하나의 제2 스위치(320)에 의해 제1 전극 세트가 활성화됨(제1 전극 세트가 전류 제공부(120) 및 신호 처리부(130)에 동시에 연결됨)에 따라 전류 제공부(120) 및 신호 처리부(130)는 제1 전극 세트를 통해 전류 신호를 제공하고 뇌파를 측정한 뒤, 적어도 하나의 제2 스위치(320)에 의해 제2 전극 세트가 활성화됨(제2 전극 세트가 전류 제공부(120) 및 신호 처리부(130)에 동시에 연결됨)에 따라 전류 제공부(120) 및 신호 처리부(130)는 제2 전극 세트를 통해 전류 신호를 제공하고 뇌파를 측정할 수 있다. 이후, 진단 과정에서 제1 전극 세트를 통해 측정된 뇌파 및 제2 전극 세트를 통해 측정된 뇌파가 활용됨으로써, 진단 정확도가 향상되는 효과가 기대될 수 있다.
이와 같은 구조를 통해, 전류 제공부(120) 및 신호 처리부(130)는 복수의 전극들(110) 중 적어도 두 개 이상의 전극들(321, 322)이 형성하는 적어도 하나의 전극 세트(320)을 통해 전류 신호 제공 및 뇌파 측정을 수행할 수 있다.
적어도 하나의 제2 스위치(320)는 복수의 전극들(110) 중 적어도 하나의 전극 세트(320)를 형성하기 위한 적어도 두 개 이상의 전극들(321, 322)을 선택하는 스위칭 동작을 수행하도록 도면과 같이 구성될 수 있다.
또한, 전류 신호 제공 및 뇌파 측정에 복수의 전극 세트들이 이용되는 경우, 적어도 하나의 제2 스위치(320)는 복수의 전극 세트들을 순차적으로 선택하는 스위칭 동작을 수행할 수도 있다.
대상자에 대한 치매 지연 치료를 제공할 수도 있다. 예를 들어, 전술된 바와 같이 측정된 뇌파 중 기 설정된 주파수 범위의 스펙트럼 파워의 피크 주파수가 임계값 이하인 것으로 감지되어, 치매 진단부가 대상자에게 치매가 발병한 것으로 진단하였다면, 전류 제공부(120)는 치매 지연 치료를 위해, 대상자의 두피 중 뇌파가 측정된 위치에 경두개 전기 자극을 위한 전류 신호를 더 제공함으로써, 치매 지연 치료를 수행할 수 있다.
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여기서, 치매 지연 치료로 제공되는 전류 신호는 0 내지 10kHz 사이의 주파수를 가질 수 있으며, 삼각함수(sine, cosine), biphasic wave square wave 또는 직류와 교류가 혼합된 wave, pink noise 중에서 하나의 파형을 가질 수 있다.
이와 같은 뇌파 기기(100)의 구조는 도 1 내지 3에 도시된 것으로 제한되거나 한정되지 않고, 이상 설명된 핵심적 기능들을 구현하는 것을 전제로 실제 구현에 적합하도록 변형될 수 있다.
이하에서는 전술된 구조의 뇌파 측정 기기의 동작 방법의 구체적인 실시예를 설명하기로 한다.
도 5는 일 실시예에 따른 뇌파 측정 기기의 동작 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
이하, 설명되는 동작 방법은 도 1 내지 4을 참조하여 설명된 뇌파 측정 기기(100)가 주체가 되어 수행됨을 전제로 하며, 동작 방법은 단계들(S510 내지 S550)을 수행하는 명령(instruction)을 제공하도록 기록 매체 및 저장 매체에 기록, 저장된 적어도 하나의 프로그램 코드의 형태일 수 있다. 따라서, 전류 제공부(120) 및 신호 처리부(130)는 적어도 하나의 프로그램 코드가 제공하는 명령에 따라 단계들(S510 내지 S550)을 수행하는 서로 다른 기능들(Different functions)의 표현들일 수 있다.
별도의 단계로 도시되지는 않았으나 단계(S510) 이전에, 적어도 하나의 제2 스위치(310)는 단계들(S520 및 S540)에서 사용되는 적어도 하나의 전극 세트(320)를 형성하기 위하여 복수의 전극들(110) 중 적어도 두 개 이상의 전극들(321, 322)을 선택하는 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 즉, 적어도 두 개 이상의 전극들(321, 322)이 선택되어 형성되는 적어도 하나의 전극 세트(320)는 전류 제공부(120) 및 신호 처리부(130)와 연결된 상태를 동시에 유지할 수 있다.
여기서, 복수의 전극들(110)은 국제 10-20 표준(International 10-20 standard)의 전극배치법에 따라, 대상자의 두피에 부착될 수 있다.
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단계(S510)에서 전류 제공부(120)는, 적어도 하나의 제1 스위치(150)에 의해 적어도 하나의 전원부(140)가 전류 제공부(120)와 연결됨에 따라 활성화될 수 있다.
이에, 단계(S520)에서 전류 제공부(120)는 활성화된 상태에서 대상자의 두피에 부착되는 복수의 전극들(110) 중 적어도 두 개 이상의 전극들(321, 322)이 형성하는 적어도 하나의 전극 세트(320)를 통해 두피에 전류 신호를 제공할 수 있다. 이와 같은 전류 신호는 후술되는 단계(S540)에서 신호 처리부(130)가 뇌파를 측정하게 하기 위한 용도로 제공될 수 있으며, 그 용도로 0 내지 100kHz 사이의 주파수 대역을 가질 수 있다.
이어서, 단계(S530)에서 적어도 하나의 전원부(140)가 적어도 하나의 제1 스위치(150)에 의해 전류 제공부(120)와 연결되지 않는 동시에 신호 처리부(130)와 연결됨으로써, 신호 처리부(130)가 활성화될 수 있다.
따라서, 두피에 전류 신호가 제공된 결과, 단계(S540)에서 신호 처리부(130)는, 활성화 상태로 적어도 하나의 전극 세트(320)를 통해 대상자의 뇌파를 측정할 수 있다.
이처럼 제공하는 단계(S520) 및 측정하는 단계(S540)는, 단계(S510) 및 단계(S530)를 통해 전류 제공부(120) 및 신호 처리부(130) 중 어느 하나만이 선택적으로 활성화됨에 따라, 순차적으로 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 적어도 하나의 전극 세트(320)는 제공하는 단계(S520) 및 측정하는 단계(S540)에서 공통적으로 사용되기 때문에, 일 실시예에 따른 뇌파 측정 기기(110)의 동작 방법은 전류 신호 제공 과정에서 사용되는 특정 전극을 뇌파 측정 과정에서 뇌파 측정 전극으로 사용할 수 있다.
또한, 단계(S550)에서 신호 처리부(130)는, 측정된 뇌파에 기초하여 대상자에 대한 치매 발병 여부를 판단할 수 있으며, 진단된 치매를 지연하고자 치매 지연 치료를 위한 전기 자극을 위한 용도의 전류 신호를 더 제공할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 1 내지 4를 참조하여 기재되었으므로 생략하기로 한다.
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이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate 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 어플리케이션을 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, 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 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.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 컴퓨터로 실행 가능한 프로그램을 계속 저장하거나, 실행 또는 다운로드를 위해 임시 저장하는 것일 수도 있다. 또한, 매체는 단일 또는 수 개의 하드웨어가 결합된 형태의 다양한 기록수단 또는 저장수단일 수 있는데, 어떤 컴퓨터 시스템에 직접 접속되는 매체에 한정되지 않고, 네트워크 상에 분산 존재하는 것일 수도 있다. 매체의 예시로는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등을 포함하여 프로그램 명령어가 저장되도록 구성된 것이 있을 수 있다. 또한, 다른 매체의 예시로, 어플리케이션을 유통하는 앱 스토어나 기타 다양한 소프트웨어를 공급 내지 유통하는 사이트, 서버 등에서 관리하는 기록매체 내지 저장매체도 들 수 있다.
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.
100: 뇌파 측정 기기
110: 복수의 전극들
120: 전류 제공부
130: 신호 처리부
140: 적어도 하나의 전원부
150: 적어도 하나의 제1 스위치
210, 220: 복수의 전원부들
230, 240: 복수의 제1 스위치들
310: 적어도 하나의 제2 스위치
320: 적어도 하나의 전극 세트
321, 322: 적어도 하나의 전극 세트에 포함되는 적어도 두 개 이상의 전극들

Claims (19)

  1. 대상자의 두피에 부착되는 복수의 전극들;
    상기 복수의 전극들 중 적어도 두 개 이상의 전극들이 형성하는 적어도 하나의 전극 세트를 통해 상기 두피에 전류 신호를 제공하도록 활성화되는 전류 제공부; 및
    상기 두피에 상기 복수의 전극들을 통해 상기 대상자의 뇌파를 측정하도록 활성화되는 신호 처리부
    를 포함하고,
    상기 전류 제공부 및 상기 신호 처리부는 복수의 전극들을 공유하고, 동시에 활성화되거나 적어도 하나가 활성화되고,
    상기 신호 처리부는 상기 대상자의 두피에 인가된 전류 신호에 대한 출력 전압에 기초하여 두뇌 임피던스를 측정하며,
    상기 대상자의 두피에 인가된 전류 신호를 통하여 상기 대상자의 전기 자극 치료 기능이 제공되며,
    상기 뇌파를 측정하기 위한 복수의 전극들과 상기 전류 신호를 제공하기 위한 복수의 전극들은 서로 공유되는 생체 전위 처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신호 처리부는,
    상기 활성화된 전류 제공부가 상기 적어도 하나의 전극 세트를 통해 상기 두피에 전류 신호를 제공하며, 상기 전류 제공부가 비활성화됨과 동시에 활성화되어 상기 복수의 전극들을 통해 상기 뇌파를 측정하는 것을 특징으로 하는 생체 전위 처리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전류 제공부 및 상기 신호 처리부는,
    동시에 활성화되어, 상기 서로 공유된 복수의 전극들을 통해 상기 두피에 전류 신호를 제공하는 동작 및 상기 뇌파를 측정하는 동작을 각각 수행하는 것을 특징으로 하는 생체 전위 처리 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 신호 처리부는 상기 전류 제공부에서 상기 두피에 전류 신호가 제공된 결과로 전압을 측정하여 상기 두뇌 임피던스를 산출하는 것을 특징으로 하는 생체 전위 처리 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전류 제공부는,
    정신 질환 및 뇌 병변 치료를 위해, 상기 두피 중 상기 뇌파가 측정된 위치에 경두개 전기 자극을 위한 전류 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 전위 처리 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 서로 공유된 복수의 전극들은
    상기 전류 제공부 및 상기 신호 처리부와 동시에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 생체 전위 처리 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 서로 공유된 복수의 전극들은,
    상기 전류 제공부가 임피던스 배리어 (barrier)를 통하여 상기 신호 처리부와 동시에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 생체 전위 처리 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전류 제공부 및 상기 신호 처리부는,
    상기 복수의 전극들 중 상기 적어도 두 개 이상의 전극들을 선택하는 스위칭 동작을 통해 상기 적어도 하나의 전극 세트를 형성하는 적어도 하나의 스위치
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 전위 처리 시스템.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 신호 처리부는,
    상기 측정된 두뇌 임피던스에 기초하여 상기 대상자에 대한 정신 질환 및 뇌 병변 발병 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 생체 전위 처리 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 신호 처리부는,
    상기 측정된 두뇌 임피던스 중 기 설정된 값 이상으로 감지된 경우, 상기 대상자에게 정신 질환 및 뇌 병변이 발병한 것으로 진단하는 것을 특징으로 하는 생체 전위 처리 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 신호 처리부는,
    상기 측정된 뇌파 중 기 설정된 주파수 범위의 스펙트럼 파워의 피크 주파수가 임계값 이하인 것으로 감지되는 경우, 상기 대상자에게 정신 질환 및 뇌 병변이 발병한 것으로 진단하는 것을 특징으로 하는 생체 전위 처리 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 전극들은,
    국제 10-20 표준(International 10-20 standard)의 전극배치법에 따라 상기 대상자의 두피에 부착되는 것을 특징으로 하는 생체 전위 처리 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 전류 제공부 및 상기 신호 처리부에 전원을 공급하는 전원부는,
    상기 전류 제공부 및 상기 신호 처리부에 전원을 공급을 선택하는 스위칭 동작을 통해 상기 전류 제공부 및 상기 신호 처리부를 동시에 활성화시키거나 적어도 하나를 활성화시키는 적어도 하나의 스위치
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 전위 처리 시스템.
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