KR102563041B1 - 실시간 뇌파 분석을 이용한 집중과 이완 서비스 방법 및 그 시스템 - Google Patents

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Abstract

서울특별시 서울산업진흥원 2020년도 G밸리 ICT 융·복합 기술사업화 지원사업(CG200016) “ICT 기반의 뇌파 측정 웨어러블을 활용한 개인 맞춤형 치매예방 종합 훈련 플랫폼 개발”을 통해 개발된 기술이다.
실시간 뇌파 분석을 이용한 집중과 이완 서비스 방법 및 그 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 뇌파 분석을 이용한 집중과 이완 서비스 방법은 사용자의 뇌파 신호를 일정 시간 동안 실시간으로 수집하는 단계; 상기 일정 시간 동안 수집된 상기 사용자의 뇌파 신호를 분석하여 상기 사용자의 집중도 또는 이완도에 대한 평균값을 도출하는 단계; 및 상기 도출된 평균값에 대응하는 집중도 또는 이완도에 대한 주파수의 바이노럴 비트를 자동으로 발생시켜 상기 사용자에게 실시간으로 제공하는 단계를 포함한다.

Description

실시간 뇌파 분석을 이용한 집중과 이완 서비스 방법 및 그 시스템 {CONCENTRATION AND RELAXATION SERVICE METHOD USING REAL-TIME EEG ANALYSIS, AND SYSTEM THEREFOR}
본 발명은 실시간 뇌파 분석을 이용한 집중과 이완 서비스 기술에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 사용자의 뇌파를 실시간으로 분석하고, 실시간 뇌파 분석을 통해 사용자의 집중 또는 이완을 위한 주파수의 바이노럴비트를 발생시켜 사용자가 착용한 장치로 송출하여 사용자에게 제공함으로써, 사용자에게 집중 또는 이완 서비스를 제공할 수 있는 집중과 이완 서비스 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
서울특별시 서울산업진흥원 2020년도 G밸리 ICT 융·복합 기술사업화 지원사업(CG200016) “ICT 기반의 뇌파 측정 웨어러블을 활용한 개인 맞춤형 치매예방 종합 훈련 플랫폼 개발”을 통해 개발된 기술이다.
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. 유발뇌파에 대한 기술은 대한민국 등록특허공보 제10-20891337호에 기재되어 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, 사용자의 뇌파를 실시간으로 분석하고, 실시간 뇌파 분석을 통해 사용자의 집중 또는 이완을 위한 주파수의 바이노럴비트를 발생시켜 사용자가 착용한 장치로 송출하여 사용자에게 제공함으로써, 사용자에게 집중 또는 이완 서비스를 제공할 수 있는 집중과 이완 서비스 방법 및 그 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 뇌파 분석을 이용한 집중과 이완 서비스 방법은 사용자의 뇌파 신호를 일정 시간 동안 실시간으로 수집하는 단계; 상기 일정 시간 동안 수집된 상기 사용자의 뇌파 신호를 분석하여 상기 사용자의 집중도 또는 이완도에 대한 평균값을 도출하는 단계; 및 상기 도출된 평균값에 대응하는 집중도 또는 이완도에 대한 주파수의 바이노럴 비트를 자동으로 발생시켜 상기 사용자에게 실시간으로 제공하는 단계를 포함한다.
상기 평균값을 도출하는 단계는 상기 일정 시간 동안 상기 사용자의 뇌파 신호를 분석하여 상기 사용자의 집중도 또는 이완도에 대한 미리 설정된 지표를 수집하고, 상기 수집된 지표에 대한 평균값을 도출할 수 있다.
상기 평균값을 도출하는 단계는 상기 사용자의 뇌파 신호를 분석하여 상기 사용자의 집중도 또는 이완도에 대한 스펙트럼 에지 주파수(SEF90; Spectral edge frequency 90%) 지표를 수집하고, 상기 수집된 스펙트럼 에지 주파수(SEF90; Spectral edge frequency 90%) 지표에 대한 평균값을 도출할 수 있다.
상기 사용자에게 실시간으로 제공하는 단계는 상기 도출된 평균값에 대응하는 집중도 또는 이완도에 대한 주파수의 바이노럴 비트를 상기 일정 시간 동안 상기 사용자에게 실시간으로 제공할 수 있다.
상기 수집하는 단계 내지 상기 사용자에게 실시간으로 제공하는 단계는 상기 일정 시간을 주기로 반복 수행되며, 상기 수집하는 단계는 이전 반복 과정에 의해 결정된 주파수의 바이노럴 비트를 송출하여 상기 사용자의 뇌파 신호를 상기 일정 시간 동안 실시간으로 수집할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 뇌파 분석을 이용한 집중과 이완 서비스 시스템은 사용자의 뇌파 신호를 일정 시간 동안 실시간으로 수집하는 수집부; 상기 일정 시간 동안 수집된 상기 사용자의 뇌파 신호를 분석하여 상기 사용자의 집중도 또는 이완도에 대한 평균값을 도출하는 도출부; 및 상기 도출된 평균값에 대응하는 집중도 또는 이완도에 대한 주파수의 바이노럴 비트를 자동으로 발생시켜 상기 사용자에게 실시간으로 제공하는 제공부를 포함한다.
상기 도출부는 상기 일정 시간 동안 상기 사용자의 뇌파 신호를 분석하여 상기 사용자의 집중도 또는 이완도에 대한 미리 설정된 지표를 수집하고, 상기 수집된 지표에 대한 평균값을 도출할 수 있다.
상기 도출부는 상기 사용자의 뇌파 신호를 분석하여 상기 사용자의 집중도 또는 이완도에 대한 스펙트럼 에지 주파수(SEF90; Spectral edge frequency 90%) 지표를 수집하고, 상기 수집된 스펙트럼 에지 주파수(SEF90; Spectral edge frequency 90%) 지표에 대한 평균값을 도출할 수 있다.
상기 제공부는 상기 도출된 평균값에 대응하는 집중도 또는 이완도에 대한 주파수의 바이노럴 비트를 상기 일정 시간 동안 상기 사용자에게 실시간으로 제공할 수 있다.
상기 수집부는 이전 일정 시간 동안에 의해 결정된 주파수의 바이노럴 비트가 상기 제공부에 의해 상기 사용자에게 제공됨으로써, 상기 사용자의 뇌파 신호를 상기 일정 시간 동안 실시간으로 수집할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 실시간 뇌파 분석을 이용한 집중과 이완 서비스 시스템은 일정 주파수의 바이노럴 비트에 의한 사용자의 뇌파 신호를 측정하는 뇌파 신호 측정 장치; 및 상기 뇌파 신호 측정 장치에 의해 측정된 상기 사용자의 뇌파 신호를 수신하고, 상기 수신된 사용자의 뇌파 신호 분석을 통해 결정되는 주파수의 바이노럴 비트를 상기 뇌파 신호 측정 장치로 제공하는 사용자 단말기를 포함하며, 상기 사용자 단말기는 미리 설정된 일정 시간 동안 상기 뇌파 신호 측정 장치에 의해 측정된 상기 사용자의 뇌파 신호를 수집하고, 상기 일정 시간 동안 수집된 상기 사용자의 뇌파 신호를 분석하여 상기 사용자의 집중도 또는 이완도에 대한 평균값을 도출하며, 상기 도출된 평균값에 대응하는 집중도 또는 이완도에 대한 주파수의 바이노럴 비트를 자동으로 발생시켜 상기 뇌파 신호 측정 장치로 실시간으로 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 사용자의 뇌파를 실시간으로 분석하고, 실시간 뇌파 분석을 통해 사용자의 집중 또는 이완을 위한 주파수의 바이노럴비트를 발생시켜 사용자가 착용한 장치로 송출하여 사용자에게 제공함으로써, 사용자에게 집중 또는 이완 서비스를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 사용자의 실시간 뇌파 분석을 통해 집중 또는 이완에 대응하는 주파수의 바이노럴비트를 자동으로 발생시키기 때문에, 주파수별로 바이노럴비트의 음원을 저장하기 위한 별도의 저장 공간을 구비할 필요가 없고, 따라서 소프트웨어의 용량을 줄일 수 있다. 즉, 본 발명은 사용자의 실시간 뇌파 분석을 통해 집중 또는 이완에 대응하는 주파수의 바이노럴비트를 실시간으로 변화시켜 음원과 믹싱함으로써, 음원과 실시간으로 주파수가 변경되는 바이노럴비트를 믹싱하여 사용자에게 제공할 수 있다.
이러한 본 발명은 음악 치료법 등과 같이 사용자의 뇌파 측정을 통해 서비스를 제공할 수 있는 다양한 분양에 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 집중과 이완 서비스 시스템을 설명하기 위한 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 집중과 이완 서비스 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 3은 집중 서비스를 제공하는 과정을 설명하기 위한 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 4는 이완 서비스를 제공하는 과정을 설명하기 위한 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 집중과 이완 서비스 시스템에 대한 구성을 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 이상의 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, 사용자의 뇌파를 실시간으로 분석하고, 실시간 뇌파 분석을 통해 사용자의 집중 또는 이완을 위한 주파수의 바이노럴비트를 발생시켜 사용자가 착용한 장치로 송출하여 사용자에게 제공함으로써, 사용자에게 집중 또는 이완 서비스를 제공하는 것을 그 요지로 한다.
이 때, 본 발명은 사용자의 집중 또는 이완을 위한 주파수의 바이노럴비트를 실시간으로 발생시켜 음원에 믹싱하여 사용자에게 제공할 수 있다.
본 발명에서는 일정 시간 동안 예를 들어, 1분 동안 수집된 사용자의 뇌파를 실시간으로 분석하고, 일정 시간 동안 사용자의 뇌파를 실시간으로 분석하여 사용자의 집중도 또는 이완도에 대한 지표 예를 들어, 스펙트럼 에지 주파수(SEF90; Spectral edge frequency 90%) 지표를 수집하고, 수집된 지표에 대한 평균값을 도출함으로써, 도출된 평균값에 대한 주파수의 바이노럴비트를 자동으로 발생시켜 음원과 믹싱하여 제공할 수 있다. 물론, 본 발명은 사용자에 의해 집중 서비스와 이완 서비스 중 선택된 서비스에 대하여, 사용자의 뇌파 분석과 뇌파 분석에 의한 지표의 평균값 도출 및 도출된 평균값을 통해 선택된 서비스를 제공하기 위한 바이노럴비트의 주파수를 결정하는 과정을 일정 시간 주기로 반복 수행함으로써, 실시간 뇌파 분석을 통한 집중 서비스와 이완 서비스를 제공할 수 있다.
이러한 본 발명의 서비스는 인공지능에 의해 제공될 수 있으며, 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 집중과 이완 서비스 시스템을 설명하기 위한 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 시스템은 뇌파 신호 측정 장치와 사용자 단말기를 포함한다.
뇌파 신호 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 센서를 포함한다.
이 때, 뇌파 신호 측정 장치(100)는 하나의 블루투스 모듈을 구비하고, 사용자 단말기(200)와 페어링된 블루투스 모듈을 통해 측정된 EEG 신호 데이터를 단말기(200)로 제공하고, 단말기(200)로부터 제공되는 음원 예를 들어, 일정 주파수의 바이노럴비트와 믹싱된 음원을 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.
사용자 단말기(200)는 뇌파 신호 측정 장치(100)와 페어링되어, 뇌파 신호 측정 장치(100)로부터 측정된 사용자의 뇌파 예를 들어, 일정 주파수의 바이노럴비트가 믹싱된 음원의 송출에 의해 측정되는 사용자의 뇌파를 실시간으로 수집하고, 일정 시간 동안 예를 들어, 1분 동안 수집된 사용자의 뇌파 분석을 통해 집중 서비스 또는 이완 서비스에 대한 지표의 평균값을 도출하고, 도출된 평균값에 대한 주파수를 결정함으로써, 결정된 주파수의 바이노럴비트와 음원을 믹싱하여 다음 일정 시간 동안 뇌파 신호 측정 장치(100)로 송출하고, 이러한 과정을 해당 서비스가 완료될 때까지 반복수행한다.
즉, 본 발명은 일정 시간 예를 들어, 1분을 주기로 사용자의 뇌파 분석, 사용자에 의해 선택된 서비스 예를 들어, 집중 서비스 또는 이완 서비스에 대한 집중도 또는 이완도에 대한 지표의 평균값 도출 그리고 도출된 지표의 평균값에 대한 주파수의 바이노럴비트를 자동으로 발생시켜 음원과 믹싱하여 다음 1분 동안 송출하는 과정을 반복 수행한다.
여기서, 사용자 단말기(200)는 뇌파 신호 측정 장치(100)의 통신 모듈 예를 들어, 블루투스 모듈과 함께 페어링하고, 페어링된 블루투스 모듈을 이용한 통신을 통해 뇌파 신호 측정 장치(100)에 의해 측정된 사용자의 뇌파 신호를 수신하고, 사용자에게 필요한 음원 예를 들어, 특정 주파수의 바이노럴비트가 믹싱된 음원을 전송함으로써, 특정 주파수의 바이노럴비트가 믹싱된 음원이 이어폰을 통해 출력될 수 있도록 한다.
도 1에서의 사용자 단말기(200)는 수신된 사용자의 뇌파 신호를 분석할 수 있는 분석 장치일 수 있으며, 스마트 폰을 포함하는 모든 종류의 단말기일 수 있다.
나아가, 사용자 단말기(200)는 사용자의 뇌파 신호의 측정 결과에 따른 맞춤형 바이노럴비트가 믹싱된 음원 뿐만 아니라 측정 결과에 대한 해석 정보를 사용자에게 제공할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 집중과 이완 서비스 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것으로, 도 1에 도시된 사용자 단말기(200)에서의 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 사용자의 뇌파 신호를 일정 시간 동안 실시간으로 수집한다(S210).
여기서, 단계 S210은 사용자에 의해 집중 서비스와 이완 서비스 중 어느 하나의 서비스가 선택되면 해당 서비스에 대해 미리 설정된 초기 주파수의 바이노럴비트가 믹싱된 음원을 뇌파 신호 측정 장치(100)로 송출함으로써, 일정 시간 동안 예를 들어, 1분 동안 뇌파 신호 측정 장치(100)에서 측정된 사용자의 뇌파를 수집할 수 있다.
단계 S210에 의해 일정 시간 동안 사용자의 뇌파가 수집되면, 일정 시간 동안 수집된 사용자의 뇌파 신호를 분석하여 사용자의 집중도 또는 이완도에 대한 평균값을 도출한다(S220).
여기서, 단계 S220은 실시간으로 수집되는 뇌파의 특정 지표 예를 들어, 스펙트럼 에지 주파수(SEF90; Spectral edge frequency 90%) 지표를 수집하고, 일정 시간 동안에 수집된 스펙트럼 에지 주파수(SEF90; Spectral edge frequency 90%)의 평균값을 도출할 수 있다. 물론, 단계 S220은 사용자에 의해 집중 서비스가 선택되는 경우 집중도에 대한 스펙트럼 에지 주파수(SEF90; Spectral edge frequency 90%)의 평균값을 도출하고, 사용자에 의해 이완 서비스가 선택되는 경우 이완도에 대한 스펙트럼 에지 주파수(SEF90; Spectral edge frequency 90%)의 평균값을 도출할 수 있다.
단계 S220에 의해 사용자의 집중도 또는 이완도에 대한 평균값이 도출되면, 도출된 평균값에 대응하는 집중도 또는 이완도에 대한 주파수의 바이노럴 비트를 자동으로 발생시켜 다음 일정 시간 동안 사용자에게 실시간으로 제공한다(S230).
즉, 단계 S230은 집중 서비스가 선택된 경우 도출된 집중도에 대한 스펙트럼 에지 주파수(SEF90; Spectral edge frequency 90%) 지표의 평균값에 대한 주파수를 결정하고, 결정된 주파수의 바이노럴비트를 자동으로 발생시켜 음원에 실시간으로 믹싱하여 다음 일정 시간 동안 뇌파 신호 측정 장치(100)를 통해 사용자에게 제공하며, 이완 서비스가 선택된 경우 도출된 이완도에 대한 스펙트럼 에지 주파수(SEF90; Spectral edge frequency 90%) 지표의 평균값에 대한 주파수를 결정하고, 결정된 주파수의 바이노럴비트를 자동으로 발생시켜 음원에 실시간으로 믹싱하여 다음 일정 시간 동안 뇌파 신호 측정 장치(100)를 통해 사용자에게 제공함으로써, 사용자의 집중도를 올려주거나 이완도를 올려줄 수 있다.
이러한 본 발명의 방법에 대하여 도 3과 도 4를 이용하여 조금 더 설명하면 다음과 같다.
도 3은 집중 서비스를 제공하는 과정을 설명하기 위한 일 예시도를 나타낸 것으로, 사용자에 의해 집중 서비스가 선택된 경우를 설명하기 위한 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 방법은 사용자가 집중 서비스를 선택하면, 집중 서비스에 대해 미리 설정된 초기 주파수인 13Hz의 바이노럴비트가 믹싱된 음원을 뇌파 신호 측정 장치(100)로 제공하여 1분 동안 집중도를 분석하기 위한 사용자의 뇌파를 수집하고, 1분 동안 수집된 사용자의 뇌파에서 스펙트럼 에지 주파수(SEF90; Spectral edge frequency 90%) 지표를 수집하여 스펙트럼 에지 주파수(SEF90; Spectral edge frequency 90%) 지표의 평균값을 통해 평균 집중도를 도출한다. 그리고, 도출된 평균 집중도에 대한 주파수를 미리 설정된 테이블 등을 통해 결정하고, 결정된 주파수의 바이노럴비트를 음원에 실시간으로 믹싱하여 뇌파 신호 측정 장치(100)를 통해 1분 동안 사용자에게 제공한다. 이러한 과정을 1분을 주기로 반복 수행함으로써, 1분을 주기로 바이노럴비트의 주파수를 실시간으로 변경하여 음원에 믹싱하여 제공하고, 따라서 사용자의 집중도를 집중 서비스가 종료될 때까지 유지시킬 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 집중 서비스 방법은 1분 동안 수집되어 도출된 스펙트럼 에지 주파수(SEF90; Spectral edge frequency 90%) 지표의 평균값이 2.68보다 크고 4.14 이하인 경우 14Hz의 바이노럴비트를 자동으로 발생시켜 음원에 믹싱시켜 다음 1분 동안 사용자에게 제공하고, 14Hz의 바이노럴비트가 믹싱된 음원을 통해 그 다음 1분 동안 사용자의 뇌파를 수집하며, 그 다음 1분 동안 수집되어 도출된 스펙트럼 에지 주파수(SEF90; Spectral edge frequency 90%) 지표의 평균값이 4.14보다 크고 4.89 이하인 경우 15Hz의 바이노럴비트를 자동으로 발생시켜 음원에 믹싱시켜 다음 1분 동안 사용자에게 제공하며, 이러한 과정을 집중 서비스가 종료될 때까지 반복 수행한다.
도 4는 이완 서비스를 제공하는 과정을 설명하기 위한 일 예시도를 나타낸 것으로, 사용자에 의해 이완 서비스가 선택된 경우를 설명하기 위한 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 방법은 사용자가 이완 서비스를 선택하면, 이완 서비스에 대해 미리 설정된 초기 주파수인 18Hz의 바이노럴비트가 믹싱된 음원을 뇌파 신호 측정 장치(100)로 제공하여 1분 동안 이완도를 분석하기 위한 사용자의 뇌파를 수집하고, 1분 동안 수집된 사용자의 뇌파에서 스펙트럼 에지 주파수(SEF90; Spectral edge frequency 90%) 지표를 수집하여 스펙트럼 에지 주파수(SEF90; Spectral edge frequency 90%) 지표의 평균값을 통해 평균 이완도를 도출한다. 그리고, 도출된 평균 이완도에 대한 주파수를 미리 설정된 테이블 등을 통해 결정하고, 결정된 주파수의 바이노럴비트를 음원에 실시간으로 믹싱하여 뇌파 신호 측정 장치(100)를 통해 1분 동안 사용자에게 제공한다. 이러한 과정을 1분을 주기로 반복 수행함으로써, 1분을 주기로 바이노럴비트의 주파수를 실시간으로 변경하여 음원에 믹싱하여 제공하고, 따라서 사용자의 이완도를 이완 서비스가 종료될 때까지 유지시킬 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 이완 서비스 방법은 1분 동안 수집되어 도출된 스펙트럼 에지 주파수(SEF90; Spectral edge frequency 90%) 지표의 평균값이 2.24보다 크고 2.81 이하인 경우 17Hz의 바이노럴비트를 자동으로 발생시켜 음원에 믹싱시켜 다음 1분 동안 사용자에게 제공하고, 17Hz의 바이노럴비트가 믹싱된 음원을 통해 그 다음 1분 동안 사용자의 뇌파를 수집하며, 그 다음 1분 동안 수집되어 도출된 스펙트럼 에지 주파수(SEF90; Spectral edge frequency 90%) 지표의 평균값이 2.81보다 크고 2.97 이하인 경우 16Hz의 바이노럴비트를 자동으로 발생시켜 음원에 믹싱시켜 다음 1분 동안 사용자에게 제공하며, 이러한 과정을 이완 서비스가 종료될 때까지 반복 수행한다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 사용자의 뇌파를 실시간으로 분석하고, 실시간 뇌파 분석을 통해 사용자의 집중 또는 이완을 위한 주파수의 바이노럴비트를 발생시켜 사용자가 착용한 장치로 송출하여 사용자에게 제공함으로써, 사용자에게 집중 또는 이완 서비스를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 사용자의 실시간 뇌파 분석을 통해 집중 또는 이완에 대응하는 주파수의 바이노럴비트를 자동으로 발생시키기 때문에, 주파수별로 바이노럴비트의 음원을 저장하기 위한 별도의 저장 공간을 구비할 필요가 없고, 따라서 소프트웨어의 용량을 줄일 수 있다. 즉, 본 발명의 방법은 사용자의 실시간 뇌파 분석을 통해 사용자의 현재 상태에 맞는 집중 또는 이완에 대응하는 주파수의 바이노럴비트를 실시간으로 변화시켜 음원과 믹싱함으로써, 음원과 실시간으로 주파수가 변경되는 바이노럴비트를 믹싱하여 사용자에게 제공할 수 있다.
그리고, 본 발명의 방법에서 도출되는 지표로 스펙트럼 에지 주파수(SEF90; Spectral edge frequency 90%)을 설명하면, 본 발명의 방법에서 이완도와 집중도를 도출하기 위한 지표가 스펙트럼 에지 주파수(SEF90; Spectral edge frequency 90%)으로 제한되거나 한정되지 않으며, 집중도와 이완도를 도출할 수 있는 모든 지표를 사용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 집중과 이완 서비스 시스템에 대한 구성을 나타낸 것으로, 도 1 내지 도 4의 방법을 수행하기 위한 시스템에 대한 개념적으로 구성을 나타낸 것이며, 사용자 단말기에 대한 개념적인 구성을 나타낸 것이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 집중과 이완 서비스 시스템(500)은 수집부(510), 도출부(520) 및 제공부(530)를 포함한다.
수집부(510)는 사용자의 뇌파 신호를 일정 시간 동안 실시간으로 수집한다.
여기서, 수집부(510)는 사용자에 의해 집중 서비스와 이완 서비스 중 어느 하나의 서비스가 선택되면 해당 서비스에 대해 미리 설정된 초기 주파수의 바이노럴비트가 믹싱된 음원을 뇌파 신호 측정 장치(100)로 송출함으로써, 일정 시간 동안 예를 들어, 1분 동안 뇌파 신호 측정 장치(100)에서 측정된 사용자의 뇌파를 수집할 수 있다.
도출부(520)는 일정 시간 동안 수집된 사용자의 뇌파 신호를 분석하여 사용자의 집중도 또는 이완도에 대한 평균값을 도출한다.
여기서, 도출부(520)는 실시간으로 수집되는 뇌파의 특정 지표 예를 들어, 스펙트럼 에지 주파수(SEF90; Spectral edge frequency 90%) 지표를 수집하고, 일정 시간 동안에 수집된 스펙트럼 에지 주파수(SEF90; Spectral edge frequency 90%)의 평균값을 도출할 수 있다. 물론, 도출부는 사용자에 의해 집중 서비스가 선택되는 경우 집중도에 대한 스펙트럼 에지 주파수(SEF90; Spectral edge frequency 90%)의 평균값을 도출하고, 사용자에 의해 이완 서비스가 선택되는 경우 이완도에 대한 스펙트럼 에지 주파수(SEF90; Spectral edge frequency 90%)의 평균값을 도출할 수 있다.
제공부(530)는 도출된 평균값에 대응하는 집중도 또는 이완도에 대한 주파수의 바이노럴 비트를 자동으로 발생시켜 다음 일정 시간 동안 사용자에게 실시간으로 제공한다.
즉, 제공부(530)는 집중 서비스가 선택된 경우 도출된 집중도에 대한 스펙트럼 에지 주파수(SEF90; Spectral edge frequency 90%) 지표의 평균값에 대한 주파수를 결정하고, 결정된 주파수의 바이노럴비트를 자동으로 발생시켜 음원에 실시간으로 믹싱하여 다음 일정 시간 동안 뇌파 신호 측정 장치(100)를 통해 사용자에게 제공하며, 이완 서비스가 선택된 경우 도출된 이완도에 대한 스펙트럼 에지 주파수(SEF90; Spectral edge frequency 90%) 지표의 평균값에 대한 주파수를 결정하고, 결정된 주파수의 바이노럴비트를 자동으로 발생시켜 음원에 실시간으로 믹싱하여 다음 일정 시간 동안 뇌파 신호 측정 장치(100)를 통해 사용자에게 제공함으로써, 사용자의 집중도를 올려주거나 이완도를 올려줄 수 있다.
비록, 도 5의 시스템에서 그 설명이 생략되었더라도, 도 5를 구성하는 각 구성 수단은 도 1 내지 도 4에서 설명한 모든 내용을 포함할 수 있으며, 이는 이 기술 분야에 종사하는 당업자에게 있어서 자명하다.
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, 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 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.　 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.　
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 (11)

  1. 사용자의 뇌파 신호를 일정 시간 동안 실시간으로 수집하는 단계;
    상기 일정 시간 동안 수집된 상기 사용자의 뇌파 신호를 분석하여 상기 사용자의 집중도 또는 이완도에 대한 평균값을 도출하는 단계; 및
    상기 도출된 평균값에 대응하는 집중도 또는 이완도에 대한 주파수의 바이노럴 비트를 자동으로 발생시켜 상기 사용자에게 실시간으로 제공하는 단계
    를 포함하고,
    상기 사용자에게 실시간으로 제공하는 단계는
    상기 사용자에게 집중 서비스를 제공할 때 상기 집중도에 대한 평균값이 이전 반복 과정에 의해 도출된 평균값보다 증가되는 경우 상기 바이노럴 비트의 주파수를 이전 반복 과정에 의해 결정된 바이노럴 비트의 주파수보다 큰 값으로 결정 후 상기 바이노럴 비트를 자동으로 발생시키는 단계; 또는
    상기 사용자에게 이완 서비스를 제공할 때 상기 이완도에 대한 평균값이 이전 반복 과정에 의해 도출된 평균값보다 증가되는 경우 상기 바이노럴 비트의 주파수를 이전 반복 과정에 의해 결정된 바이노럴 비트의 주파수보다 작은 값으로 결정 후 상기 바이노럴 비트를 자동으로 발생시키는 단계
    중 어느 하나의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 뇌파 분석을 이용한 집중과 이완 서비스 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 평균값을 도출하는 단계는
    상기 일정 시간 동안 상기 사용자의 뇌파 신호를 분석하여 상기 사용자의 집중도 또는 이완도에 대한 미리 설정된 지표를 수집하고, 상기 수집된 지표에 대한 평균값을 도출하는 것을 특징으로 하는 실시간 뇌파 분석을 이용한 집중과 이완 서비스 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 평균값을 도출하는 단계는
    상기 사용자의 뇌파 신호를 분석하여 상기 사용자의 집중도 또는 이완도에 대한 스펙트럼 에지 주파수(SEF90; Spectral edge frequency 90%) 지표를 수집하고, 상기 수집된 스펙트럼 에지 주파수(SEF90; Spectral edge frequency 90%) 지표에 대한 평균값을 도출하는 것을 특징으로 하는 실시간 뇌파 분석을 이용한 집중과 이완 서비스 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 사용자에게 실시간으로 제공하는 단계는
    상기 도출된 평균값에 대응하는 집중도 또는 이완도에 대한 주파수의 바이노럴 비트를 상기 일정 시간 동안 상기 사용자에게 실시간으로 제공하는 것을 특징으로 하는 실시간 뇌파 분석을 이용한 집중과 이완 서비스 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 수집하는 단계 내지 상기 사용자에게 실시간으로 제공하는 단계는
    상기 일정 시간을 주기로 반복 수행되며,
    상기 수집하는 단계는
    이전 반복 과정에 의해 결정된 주파수의 바이노럴 비트를 송출하여 상기 사용자의 뇌파 신호를 상기 일정 시간 동안 실시간으로 수집하는 것을 특징으로 하는 실시간 뇌파 분석을 이용한 집중과 이완 서비스 방법.
  6. 사용자의 뇌파 신호를 일정 시간 동안 실시간으로 수집하는 수집부;
    상기 일정 시간 동안 수집된 상기 사용자의 뇌파 신호를 분석하여 상기 사용자의 집중도 또는 이완도에 대한 평균값을 도출하는 도출부; 및
    상기 도출된 평균값에 대응하는 집중도 또는 이완도에 대한 주파수의 바이노럴 비트를 자동으로 발생시켜 상기 사용자에게 실시간으로 제공하는 제공부
    를 포함하고,
    상기 제공부는
    상기 사용자에게 집중 서비스를 제공할 때 상기 집중도에 대한 평균값이 이전 반복 과정에 의해 도출된 평균값보다 증가되는 경우 상기 바이노럴 비트의 주파수를 이전 반복 과정에 의해 결정된 바이노럴 비트의 주파수보다 큰 값으로 결정 후 상기 바이노럴 비트를 자동으로 발생시키거나,
    상기 사용자에게 이완 서비스를 제공할 때 상기 이완도에 대한 평균값이 이전 반복 과정에 의해 도출된 평균값보다 증가되는 경우 상기 바이노럴 비트의 주파수를 이전 반복 과정에 의해 결정된 바이노럴 비트의 주파수보다 작은 값으로 결정 후 상기 바이노럴 비트를 자동으로 발생시키는 것을 특징으로 하는 실시간 뇌파 분석을 이용한 집중과 이완 서비스 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 도출부는
    상기 일정 시간 동안 상기 사용자의 뇌파 신호를 분석하여 상기 사용자의 집중도 또는 이완도에 대한 미리 설정된 지표를 수집하고, 상기 수집된 지표에 대한 평균값을 도출하는 것을 특징으로 하는 실시간 뇌파 분석을 이용한 집중과 이완 서비스 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 도출부는
    상기 사용자의 뇌파 신호를 분석하여 상기 사용자의 집중도 또는 이완도에 대한 스펙트럼 에지 주파수(SEF90; Spectral edge frequency 90%) 지표를 수집하고, 상기 수집된 스펙트럼 에지 주파수(SEF90; Spectral edge frequency 90%) 지표에 대한 평균값을 도출하는 것을 특징으로 하는 실시간 뇌파 분석을 이용한 집중과 이완 서비스 시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제공부는
    상기 도출된 평균값에 대응하는 집중도 또는 이완도에 대한 주파수의 바이노럴 비트를 상기 일정 시간 동안 상기 사용자에게 실시간으로 제공하는 것을 특징으로 하는 실시간 뇌파 분석을 이용한 집중과 이완 서비스 시스템.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 수집부는
    이전 일정 시간 동안에 의해 결정된 주파수의 바이노럴 비트가 상기 제공부에 의해 상기 사용자에게 제공됨으로써, 상기 사용자의 뇌파 신호를 상기 일정 시간 동안 실시간으로 수집하는 것을 특징으로 하는 실시간 뇌파 분석을 이용한 집중과 이완 서비스 시스템.
  11. 일정 주파수의 바이노럴 비트에 의한 사용자의 뇌파 신호를 측정하는 뇌파 신호 측정 장치; 및
    상기 뇌파 신호 측정 장치에 의해 측정된 상기 사용자의 뇌파 신호를 수신하고, 상기 수신된 사용자의 뇌파 신호 분석을 통해 결정되는 주파수의 바이노럴 비트를 상기 뇌파 신호 측정 장치로 제공하는 사용자 단말기
    를 포함하며,
    상기 사용자 단말기는
    미리 설정된 일정 시간 동안 상기 뇌파 신호 측정 장치에 의해 측정된 상기 사용자의 뇌파 신호를 수집하고, 상기 일정 시간 동안 수집된 상기 사용자의 뇌파 신호를 분석하여 상기 사용자의 집중도 또는 이완도에 대한 평균값을 도출하며, 상기 도출된 평균값에 대응하는 집중도 또는 이완도에 대한 주파수의 바이노럴 비트를 자동으로 발생시켜 상기 뇌파 신호 측정 장치로 실시간으로 제공하고,
    상기 사용자 단말기는
    상기 사용자에게 집중 서비스를 제공할 때 상기 집중도에 대한 평균값이 이전 반복 과정에 의해 도출된 평균값보다 증가되는 경우 상기 바이노럴 비트의 주파수를 이전 반복 과정에 의해 결정된 바이노럴 비트의 주파수보다 큰 값으로 결정 후 상기 바이노럴 비트를 자동으로 발생시키거나,
    상기 사용자에게 이완 서비스를 제공할 때 상기 이완도에 대한 평균값이 이전 반복 과정에 의해 도출된 평균값보다 증가되는 경우 상기 바이노럴 비트의 주파수를 이전 반복 과정에 의해 결정된 바이노럴 비트의 주파수보다 작은 값으로 결정 후 상기 바이노럴 비트를 자동으로 발생시키는 것을 특징으로 하는 실시간 뇌파 분석을 이용한 집중과 이완 서비스 시스템.
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