KR102670971B1 - Personalized brain stimulation system and brain stimulation method using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 개인맞춤형 뇌 자극 시스템은, 단말; 및 상기 단말과 통신하는 뇌 자극 디바이스;를 포함하는 시스템에 있어서, 상기 단말에 설치된 애플리케이션을 통해, 사용자와 관련된 우울증의 증상과 정도를 평가하기 위한 벡 우울척도(Beck Depression Inventory, BDI) 정보 및 상기 우울증에 대한 민감성을 측정하는 라이덴 우울 감수성 지수(Leiden Index of Depression Sensitivity-Revised, LEIDS-R) 정보 중 적어도 하나인 제1 정보가 수집되고, 상기 단말은 상기 수집된 제1 정보를 상기 뇌 자극 디바이스로 전송하며, 상기 뇌 자극 디바이스는, 상기 수신한 제1 정보를 기초로, 우울증 관련 기설정된 복수의 상태 중 상기 사용자가 제1 상태에 해당하는 것으로 결정하는 제어부; 및 상기 사용자의 뇌의 복수의 영역에서 동기화된 진동을 동조시키기 위해, 상기 결정된 제1 상태에 따라 달라지는 자극을 상기 사용자의 뇌에 전달하는 자극부;를 포함하고, 상기 자극은, 상기 사용자의 뇌의 복수의 영역에서 동기화된 감마(gamma) 진동을 동조시키기 위한 제1 자극, 상기 사용자의 뇌의 복수의 영역에서 동기화된 델타(delta), 세타(theta), 알파(alpha) 및 베타(beta) 중 어느 하나의 진동을 동조시키기 위한 제2 자극 또는 상기 제1 자극과 상기 제2 자극을 조합한 제3 자극일 수 있다.A personalized brain stimulation system according to an embodiment of the present invention includes a terminal; And a brain stimulation device that communicates with the terminal; in the system including, through an application installed on the terminal, Beck Depression Inventory (BDI) information for evaluating the symptoms and degree of depression related to the user and the First information, which is at least one piece of Leiden Index of Depression Sensitivity-Revised (LEIDS-R) information that measures sensitivity to depression, is collected, and the terminal uses the collected first information as the brain stimulation device. The brain stimulation device includes: a control unit that determines that the user is in a first state among a plurality of preset states related to depression, based on the received first information; and a stimulation unit that transmits a stimulus that varies depending on the determined first state to the user's brain in order to synchronize vibration in a plurality of regions of the user's brain. A first stimulus for entraining gamma oscillations synchronized in a plurality of regions of the user's brain, delta, theta, alpha and beta synchronized in a plurality of regions of the user's brain. It may be a second stimulus for tuning one of the vibrations, or a third stimulus combining the first stimulus and the second stimulus.

Description

개인맞춤형 뇌 자극 시스템 및 이를 이용한 뇌 자극 방법{Personalized brain stimulation system and brain stimulation method using the same}Personalized brain stimulation system and brain stimulation method using the same {Personalized brain stimulation system and brain stimulation method using the same}

본 발명은 개인맞춤형 뇌 자극 시스템 및 이를 이용한 뇌 자극 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단말의 애플리케이션을 통해 수집된 사용자와 관련된 우울증의 증상과 정도를 평가하기 위한 정보를 기반으로 사용자의 우울증 상태를 판단하고, tACS(경두개 교류전기자극, Transcranial alternating current stimulation) 기반의 복합 자극을 환자의 뇌에 전달하여 환자의 우울증 상태를 개선할 수 있는 개인맞춤형 뇌 자극 시스템 및 이를 이용한 뇌 자극 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a personalized brain stimulation system and a brain stimulation method using the same. More specifically, the present invention relates to a user's depression status based on information for evaluating the symptoms and degree of depression related to the user collected through a terminal application. It relates to a personalized brain stimulation system and a brain stimulation method using the same that can improve the patient's depression state by determining and delivering complex stimulation based on tACS (transcranial alternating current stimulation) to the patient's brain. .

최근 들어, 먹는 약이 아닌 전자약으로 질병을 치료하는 시대로 전환되고 있다. 전자약은 의약품처럼 인체 내에서 생화학적인 작용으로 증상 완화를 유도하는 것이 아니라, 전자, 자기장, 초음파 등의 에너지를 뇌신경에 작용을 하도록 하여 새로운 치료 효과를 내는 의료기기를 의미하며, 주로 뇌신경 기능 조절과 관련된 소형화된 의료기기의 새로운 분야로 볼 수 있다.Recently, there has been a transition to an era where diseases are treated with electronic medicine rather than oral medicine. Electronic medicine refers to a medical device that produces new therapeutic effects by causing energy such as electrons, magnetic fields, and ultrasound to act on the cranial nerves, rather than relieving symptoms through biochemical action within the human body like pharmaceuticals. It mainly regulates cranial nerve function. It can be seen as a new field of miniaturized medical devices related to .

또한, 전자약은 먹는 약이나 주사제처럼 환자의 몸에 약물을 직접 투입하지 않고 전기자극 등으로 질병을 치료할 수 있는 전자장치로서, 치료가 필요한 특정 부위만 선택해 자극이 가능하여 인체에 안전하다는 것이 강점으로 부각된다. 즉, 약물 복용에 거부감이 있는 환자들은 전자약 치료로 대체해 부작용을 줄일 수 있으며, 약물과 병용해 치료 시너지를 낼 수도 있다.In addition, electronic medicine is an electronic device that can treat diseases through electrical stimulation without directly injecting drugs into the patient's body like oral medicine or injections. Its strength is that it is safe for the human body as it can stimulate only the specific area that needs treatment. It is highlighted as In other words, patients who are reluctant to take medication can reduce side effects by replacing it with electronic medication treatment, and can also create treatment synergy by combining it with medication.

그리고 전자약 중 국내에서는 우울증의 원인이 되는 전두엽 기능을 정상화해 치료하는 방식의 우울증 전자약이 출시된 바 있으며, 우울증 치료를 위한 전자약의 자극방식으로는 tACS(경두개 교류전기자극, Transcranial alternating current stimulation), tDCS(경두개 직류자극법, transcranial Direct Current Stimulation), DBS(뇌심부 자극수술, Deep brain stimulation), tMS(경두개 자기자극 치료술, ranscranial Magnetic Stimulation), ECT(전기경련요법, Electroconvulsive therapy) 등이 있다.Among electronic medicines, an electronic medicine for depression has been released in Korea that treats depression by normalizing the function of the frontal lobe, which is the cause of depression. The stimulation method of electronic medicine for treating depression is tACS (transcranial alternating current electrical stimulation). current stimulation), tDCS (transcranial Direct Current Stimulation), DBS (Deep brain stimulation), tMS (transcranial Magnetic Stimulation), ECT (Electroconvulsive therapy) ), etc.

먼저, tACS는 전극을 부착하고 1 mA보다 적은 양의 미세전류를 두개에 전달하는 방식으로서, 불안감, 우울증, 불면증, 스트레스, 두통 등의 증상과 여러 종류의 통증 등을 개선시키는 비약물적 치료에 사용되고 있으며, 미세아교세포 조절에 효과적이고, 미세전류를 이용하여 안전하며, 부작용이 없어 중장기적 치료가 가능하다. 또한, 호르몬 분비를 촉진 및/또는 억제시키는 기존의 화학적 요법과의 호환성이 높은 최첨단 치료법으로서, 부가적으로 뇌 자체의 안정적인 DMN 유지로 수면 유도 및 수면의 질 향상이 가능하고, 호르몬(세로토닌, 멜라토닌, GABA 등) 개선을 통한 수면 유도 및 수면의 질 향상이 가능하다. 그리고 뇌 조직을 자극하여 신경화학물질을 스트레스 전 균형으로 되돌리게 할 수 있다. 이러한 tACS의 자극 에너지는 AC(current flow)일 수 있으며, 자극 형태는 펄스(pulse), 정현파(sinusoidal)일 수 있고, 메커니즘(또는 기전)은 전류에 의한 뇌 동조(Entrainment) 가능이며, 특징으로는 안전성 기검증(0.5 mA 또는 500 ㎂)됨으로써 환자편의성이 높다는 것이 장점이다. 다만, 회로에서 전압이 가해졌을 때 전류의 흐름을 방해하는 값인 피부 임피던스(Skin impedance)로 인해 통증이 없으나 자극 전달이 약해 자극을 인지하기 어렵다는 단점이 있다.First, tACS is a method of attaching electrodes and delivering a microcurrent of less than 1 mA to the skull. It is used for non-pharmacological treatment to improve symptoms such as anxiety, depression, insomnia, stress, headaches, and various types of pain. It is effective in controlling microglial cells, is safe using microcurrent, and has no side effects, enabling mid- to long-term treatment. In addition, it is a cutting-edge treatment that is highly compatible with existing chemical therapies that promote and/or suppress hormone secretion. In addition, it is possible to induce sleep and improve sleep quality by maintaining a stable DMN in the brain itself, and to promote and/or suppress hormone secretion (serotonin, melatonin). , GABA, etc.), it is possible to induce sleep and improve sleep quality. And it can stimulate brain tissue to return neurochemicals to their pre-stress balance. The stimulation energy of this tACS may be AC (current flow), the stimulation form may be pulse or sinusoidal, and the mechanism (or mechanisms) may be brain entrainment by current, and features include: The advantage of this product is that it has proven safety (0.5 mA or 500 ㎂), resulting in high patient convenience. However, there is no pain due to skin impedance, which is a value that impedes the flow of current when voltage is applied in the circuit, but it has the disadvantage of making it difficult to perceive the stimulation due to weak stimulation transmission.

tDCS는 머리에 전극을 붙여 약한 직류 형태의 전류로 대뇌피질의 신경세포를 자극하는 방식으로서, 뇌 손상에 따른 후유장애 회복을 위한 비침습적 뇌자극의 한 방법으로, 전기자극을 통해 뇌신경의 활성상태를 조절함으로써 뇌 기능 향상을 도울 수 있다. 이러한 tDCS의 자극 에너지는 DC(electric field)일 수 있으며, 자극 형태는 직류(DC)일 수 있고, 메커니즘은 전극 위치의 활성화(+)/억제(-) 전하에 의한 밸런스 유지이며, 특징으로는 간단한 구성으로 적용(2 mA)이 가능하다는 것이 장점이다. 다만, 실제 자극과 모조(sham)자극 간의 차이가 크지 않아 우울증의 치료 효과가 낮은 단점이 있으며, 비침습식 자극으로 처치가 간단하나 전극 부착 부위의 화상 위험이 있다.tDCS is a method of stimulating nerve cells in the cerebral cortex with a weak direct current type electric current by attaching electrodes to the head. It is a method of non-invasive brain stimulation to recover aftereffects from brain damage. It monitors the activity level of cranial nerves through electrical stimulation. It can help improve brain function by controlling . The stimulation energy of tDCS may be DC (electric field), the stimulation form may be direct current (DC), the mechanism is maintaining balance by activating (+)/inhibiting (-) charges at the electrode location, and features include: The advantage is that it can be applied (2 mA) with a simple configuration. However, there is a disadvantage in that the treatment effect for depression is low because the difference between actual stimulation and sham stimulation is not large, and although treatment is simple due to non-invasive stimulation, there is a risk of burns at the electrode attachment site.

DBS는 미세한 전극인 니들을 뇌의 깊은 핵 부위에 위치시켜 신경세포들의 활성을 자극시키는 방식으로서, 특정 뇌 부위의 핵에 전기자극을 투여하면 뇌 영역에서 발병하는 병리학적 신호를 방해함으로써 운동 장애를 비롯한 다양한 질병의 치료 및 증상개선을 꾀할 수 있다. 또한, 미세한 전극을 뇌의 깊은 핵 부위에 배치하며 심장 박동기와 유사한 방식으로 가슴에 삽입한 펄스 발생기로부터 활동에 필요한 전력을 공급받아 탈분극 차단 즉, 전극 부위에 위치한 신경세포들의 신경 출력을 차단할 수 있다. 그리고 시냅스 억제 즉, 전극 근처의 신경세포에 대한 시냅스 연결을 갖는 축삭 말단을 활성화시켜서 신경세포의 출력을 간접적으로 조절할 수 있다. 이러한 DBS의 자극 에너지는 직류(DC), 펄스(pulse), 적외선(NIR)일 수 있으며, 자극 형태는 펄스 및 정현파일 수 있고, 메커니즘은 깊은 뇌 직접 자극(deep brain direct stimulation)으로서 고주파 자극(130Hz)에 효과적일 수 있으며, 특징으로는 고주파 자극에 의해 다른 전자약 자극방식과 비교하여 우울증 치료 효과가 높다는 것이 장점이다. 다만, 니들을 뇌의 깊은 핵 부위에 삽입시키기 위한 추가적인 수술이 필요하다는 단점이 있다.DBS is a method of stimulating the activity of nerve cells by placing fine electrode needles in the deep nuclear area of the brain. When electrical stimulation is administered to the nucleus of a specific brain area, it prevents movement disorders by interfering with pathological signals that occur in the brain area. It can be used to treat and improve symptoms of various diseases, including: In addition, fine electrodes are placed in the deep nuclear area of the brain, and the power required for activity is supplied from a pulse generator inserted into the chest in a similar way to a heart pacemaker, thereby blocking depolarization, that is, blocking the neural output of nerve cells located at the electrode site. . And the output of a neuron can be indirectly controlled by synaptic inhibition, that is, by activating axon terminals that have synaptic connections to neurons near the electrode. The stimulation energy of this DBS can be direct current (DC), pulse, infrared (NIR), the stimulation form can be pulse and sinusoidal, and the mechanism is deep brain direct stimulation, which is high frequency stimulation ( 130Hz), and its advantage is that it is more effective in treating depression compared to other electronic drug stimulation methods due to high-frequency stimulation. However, it has the disadvantage of requiring additional surgery to insert the needle into the deep nuclear area of the brain.

tMS는 자기에너지를 이용하여 뇌 내의 신경세포를 비침습적으로 자극하는 방식으로서, 파킨슨증후군(Parkinson's syndrome), 우울병 등의 신경질환 및 정신질환 치료에 효과적이며, 머리 가까이에 전도 전자기 코일로 강력한 자기장을 발생시키면 이 자기장이 두개골을 통과하면서 경두개 피질의 신경세포를 자극하고, 이때 자기장의 빠르기에 따라 대뇌피질의 활성도를 높이거나 낮게 할 수 있는데, 예를 들어 우울증과 같이 대뇌 피질의 활성도가 낮은 경우는 고빈도 자극을 이용하고 불안증이나 조증과 같이 활성도가 너무 높은 경우는 저빈도 자극을 이용하여 활성도를 조절할 수 있다. 이러한 tMS의 자극 에너지는 자기장(magnetic field)에 의한 에지 전류(edge current)일 수 있으며, 자극 형태는 10Hz 펄스(5Hz iTBS)때 활성화 및 1Hz 펄스때 억제일 수 있고, 메커니즘은 자기장에 의한 에너지 공급과 이로 인해 감마파의 에너지(gamma band power)의 상승일 수 있으며, 특징으로는 비침습식 자극임에 따라 상처를 내는 시술이 필요하지 않다는 것이 장점이다. 다만, 대형장비로 인해 환자 편의성이 떨어지며, 비침습식 자극에 따라 현실적으로 높은 주파수의 전기자극이 불가능하다는 한계점이 있다.tMS is a method of non-invasively stimulating nerve cells in the brain using magnetic energy. It is effective in treating neurological and mental disorders such as Parkinson's syndrome and depression, and generates a strong magnetic field using a conducting electromagnetic coil near the head. When generated, this magnetic field passes through the skull and stimulates nerve cells in the transcranial cortex. At this time, depending on the speed of the magnetic field, the activity of the cerebral cortex can be increased or decreased. For example, in cases where the activity of the cerebral cortex is low, such as in depression. Use high-frequency stimulation, and in cases where the activity is too high, such as anxiety or mania, the activity can be adjusted using low-frequency stimulation. The stimulation energy of this tMS may be an edge current caused by a magnetic field, the stimulation type may be activation with a 10Hz pulse (5Hz iTBS) and inhibition with a 1Hz pulse, and the mechanism is energy supply by a magnetic field. This may result in an increase in the energy of gamma waves (gamma band power), and the advantage is that it does not require a procedure that causes wounds as it is a non-invasive stimulation. However, patient convenience is reduced due to the large equipment, and there are limitations in that high-frequency electrical stimulation is not realistically possible due to non-invasive stimulation.

ECT는 자극 에너지가 AC(current flow)일 수 있으며, 자극 형태는 펄스 및 정현파일 수 있고, 메커니즘은 강한 전기자극(20~70Hz)에 의해 신경세포(뉴런)를 리셋(reset) 시키는 것이다. 그러나 신경세포 리셋을 위한 강한 전기자극을 가하기 위해 마취 시술이 반드시 이루어져야 하는 문제점이 있다.In ECT, the stimulation energy may be AC (current flow), the stimulation form may be pulse or sine wave, and the mechanism is to reset nerve cells (neurons) by strong electrical stimulation (20 to 70 Hz). However, there is a problem that anesthesia must be performed in order to apply strong electrical stimulation to reset nerve cells.

한편, 상기의 전자파 자극방식 중 하나인 tACS는 상술한 다른 전자파 자극방식들과 달리 전류에 의한 뇌 동조를 통해 환자의 뇌파(electroencephalogram, EEG)를 실시간으로 모니터링하는 것이 가능하고, 이를 통해 환자의 우울증 상태 확인이 가능한 우울증 바이오마커를 시술자에게 제공할 수 있다.Meanwhile, tACS, one of the above electromagnetic stimulation methods, unlike the other electromagnetic stimulation methods mentioned above, is capable of monitoring the patient's brain waves (electroencephalogram, EEG) in real time through brain entrainment by electric current, and through this, it is possible to monitor the patient's depression. Depression biomarkers that can confirm the condition can be provided to the practitioner.

즉, tACS 기반의 우울증 치료용 전자약은 다른 자극방식 기반의 전자약과 달리 환자의 우울증 상태에 따른 개인맞춤형 뇌 자극이 가능함으로써, 환자의 우울증 치료에 보다 효과적일 것으로 예측된다.In other words, tACS-based electronic medicine for the treatment of depression is expected to be more effective in treating depression in patients by enabling personalized brain stimulation according to the patient's depression state, unlike electronic medicine based on other stimulation methods.

그러나 tACS 기반의 우울증 치료용 전자약을 제공하기 위해서는 피부 임피던스로 인해 자극 전달이 약하다는 tACS의 문제점을 개선할 필요가 있다.However, in order to provide a tACS-based electronic medicine for the treatment of depression, it is necessary to improve the problem of tACS that stimulation transmission is weak due to skin impedance.

대한민국 등록특허공보 제10-1465597호(2014.11.20 등록)Republic of Korea Patent Publication No. 10-1465597 (registered on November 20, 2014) 일본 공개특허 제2014-502900호(2014.02.06 공개)Japanese Patent Publication No. 2014-502900 (published on February 6, 2014)

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 단말의 애플리케이션을 통해 수집된 사용자와 관련된 우울증의 증상과 정도를 평가하기 위한 정보를 기반으로 사용자의 우울증 상태를 판단하고, tACS(경두개 교류전기자극, Transcranial alternating current stimulation) 기반의 복합 자극을 환자의 뇌에 전달하여 환자의 우울증 상태를 개선할 수 있는 개인맞춤형 뇌 자극 시스템 및 이를 이용한 뇌 자극 방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to determine the user's depression status based on information for evaluating the symptoms and degree of depression related to the user collected through the terminal application, and tACS (transcranial alternating current electrical stimulation). The aim is to provide a personalized brain stimulation system and a brain stimulation method using the same that can improve the patient's depression state by delivering a complex stimulation based on stimulation to the patient's brain.

구체적으로, 본 발명은 단말의 애플리케이션에서 제공하는 벡 우울척도(Beck Depression Inventory, BDI) 정보 및 상기 우울증에 대한 민감성을 측정하는 라이덴 우울 감수성 지수(Leiden Index of Depression Sensitivity-Revised, LEIDS-R) 정보 중 적어도 하나를 통해 수집된 정보를 기반으로 사용자의 우울증 상태를 판단할 수 있는 개인맞춤형 뇌 자극 시스템 및 이를 이용한 뇌 자극 방법을 제공하고자 한다.Specifically, the present invention provides Beck Depression Inventory (BDI) information provided by a terminal application and Leiden Index of Depression Sensitivity-Revised (LEIDS-R) information that measures sensitivity to depression. We aim to provide a personalized brain stimulation system that can determine the user's depression state based on information collected through at least one of the following and a brain stimulation method using the same.

또한, 본 발명은 단말의 애플리케이션에서 수집된 정보에 심박 변이도(Heart Rate Variability, HRV) 정보, 뇌파(electroencephalogram, EEG) 정보, 심박수 정보, 스트레스 정보, 체성분 정보, 체중 정보, 산소포화도 정보, 맥박 정보, 혈압 정보, 홍채 정보, 목소리 정보, 정맥 정보 및 심전도(electrocardiogram, ECG) 정보 중 적어도 하나의 생체정보를 포함하여 사용자의 우울증 상태를 판단할 수 있는 개인맞춤형 뇌 자극 시스템 및 이를 이용한 뇌 자극 방법을 제공하고자 한다.In addition, the present invention includes heart rate variability (HRV) information, electroencephalogram (EEG) information, heart rate information, stress information, body composition information, weight information, oxygen saturation information, and pulse information collected from the terminal application. , a personalized brain stimulation system that can determine the user's depression state by including at least one biometric information among blood pressure information, iris information, voice information, vein information, and electrocardiogram (ECG) information, and a brain stimulation method using the same. We would like to provide

또한, 본 발명은 환자의 우울증 관련 상태가 주요 우울장애(Major Unipolar depression, MDD) 상태일 때, 감마 진동의 동조를 통해 환자의 뇌파에서 감마레벨 뇌파를 강화시킬 수 있는 개인맞춤형 뇌 자극이 가능한 개인맞춤형 뇌 자극 디바이스를 제공하고자 한다.In addition, the present invention provides personalized brain stimulation that can strengthen gamma level brain waves in the patient's brain waves through entrainment of gamma oscillations when the patient's depression-related condition is major depressive disorder (MDD). We aim to provide customized brain stimulation devices.

또한, 본 발명은 환자의 우울증 관련 상태가 스트레스에 의한 우울장애 상태일 때, 델타, 세타, 알파 및 베타 중 어느 하나의 진동의 동조를 통해 환자의 뇌파에서 감마레벨 뇌파를 감소시킬 수 있는 개인맞춤형 뇌 자극이 가능한 개인맞춤형 뇌 자극 디바이스를 제공하고자 한다.In addition, the present invention provides a personalized device that can reduce gamma level brain waves in the patient's brain waves through entrainment of any one of delta, theta, alpha, and beta vibrations when the patient's depression-related state is a depressive disorder caused by stress. We aim to provide a personalized brain stimulation device that can stimulate the brain.

또한, 본 발명은 환자의 우울증 관련 상태가 조울증(Bipolar Disorder, BD) 상태일 때, 환자의 뇌파에서 감마레벨이 가장 낮을 때 감마레벨 뇌파를 강화시키고, 상기 환자의 뇌파에서 감마레벨 뇌파가 가장 높을 감마레벨 뇌파를 감소시킬 수 있는 개인맞춤형 뇌 자극이 가능한 개인맞춤형 뇌 자극 디바이스를 제공하고자 한다.In addition, the present invention strengthens the gamma level EEG when the patient's depression-related state is bipolar disorder (BD), and when the gamma level in the patient's EEG is the lowest, and when the gamma level EEG is the highest in the patient's EEG. We aim to provide a personalized brain stimulation device capable of personalized brain stimulation that can reduce gamma level brain waves.

다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly apparent to those skilled in the art from the description below. It will be understandable.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적 수단인 본 발명의 일 실시예에 따른 개인맞춤형 뇌 자극 시스템은, 단말; 및 상기 단말과 통신하는 뇌 자극 디바이스;를 포함하는 시스템에 있어서, 상기 단말에 설치된 애플리케이션을 통해, 사용자와 관련된 우울증의 증상과 정도를 평가하기 위한 벡 우울척도(Beck Depression Inventory, BDI) 정보 및 상기 우울증에 대한 민감성을 측정하는 라이덴 우울 감수성 지수(Leiden Index of Depression Sensitivity-Revised, LEIDS-R) 정보 중 적어도 하나인 제1 정보가 수집되고, 상기 단말은 상기 수집된 제1 정보를 상기 뇌 자극 디바이스로 전송하며, 상기 뇌 자극 디바이스는, 상기 수신한 제1 정보를 기초로, 우울증 관련 기설정된 복수의 상태 중 상기 사용자가 제1 상태에 해당하는 것으로 결정하는 제어부; 및 상기 사용자의 뇌의 복수의 영역에서 동기화된 진동을 동조시키기 위해, 상기 결정된 제1 상태에 따라 달라지는 자극을 상기 사용자의 뇌에 전달하는 자극부;를 포함하고, 상기 자극은, 상기 사용자의 뇌의 복수의 영역에서 동기화된 감마(gamma) 진동을 동조시키기 위한 제1 자극, 상기 사용자의 뇌의 복수의 영역에서 동기화된 델타(delta), 세타(theta), 알파(alpha) 및 베타(beta) 중 어느 하나의 진동을 동조시키기 위한 제2 자극 또는 상기 제1 자극과 상기 제2 자극을 조합한 제3 자극일 수 있다.A personalized brain stimulation system according to an embodiment of the present invention, which is a technical means for achieving the above object, includes a terminal; And a brain stimulation device that communicates with the terminal; in the system including, through an application installed on the terminal, Beck Depression Inventory (BDI) information for evaluating the symptoms and degree of depression related to the user and the First information, which is at least one piece of Leiden Index of Depression Sensitivity-Revised (LEIDS-R) information that measures sensitivity to depression, is collected, and the terminal uses the collected first information as the brain stimulation device. The brain stimulation device includes: a control unit that determines that the user is in a first state among a plurality of preset states related to depression, based on the received first information; and a stimulation unit that transmits a stimulus that varies depending on the determined first state to the user's brain in order to synchronize vibration in a plurality of regions of the user's brain. A first stimulus for entraining gamma oscillations synchronized in a plurality of regions of the user's brain, delta, theta, alpha and beta synchronized in a plurality of regions of the user's brain. It may be a second stimulus for tuning one of the vibrations, or a third stimulus combining the first stimulus and the second stimulus.

또한, 상기 제1 정보는, 상기 뇌 자극 디바이스에서 측정된 생체정보를 포함하고, 상기 생체정보는, 심박 변이도(Heart Rate Variability, HRV) 정보, 뇌파(electroencephalogram, EEG) 정보, 심박수 정보, 스트레스 정보, 체성분 정보, 체중 정보, 산소포화도 정보, 맥박 정보, 혈압 정보, 홍채 정보, 목소리 정보, 정맥 정보 및 심전도(electrocardiogram, ECG) 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In addition, the first information includes biometric information measured by the brain stimulation device, and the biometric information includes heart rate variability (HRV) information, electroencephalogram (EEG) information, heart rate information, and stress information. , may include at least one of body composition information, weight information, oxygen saturation information, pulse information, blood pressure information, iris information, voice information, vein information, and electrocardiogram (ECG) information.

또한, 상기 뇌 자극 디바이스는, 상기 사용자의 제1 뇌파를 측정하는 센싱부;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1 정보와 상기 센싱부가 측정한 제1 뇌파를 이용하여 상기 사용자가 우울증 관련 기설정된 복수의 상태 중 제1 상태에 해당하는 것으로 판단할 수 있다.In addition, the brain stimulation device further includes a sensing unit that measures the user's first brain wave, and the control unit uses the first information and the first brain wave measured by the sensing unit to determine if the user is related to depression. It may be determined that it corresponds to the first state among a plurality of preset states.

또한, 상기 센싱부는, 상기 자극이 전달되는 상태에서, 상기 사용자의 제2 뇌파를 측정한 후, 상기 자극의 전달이 종료되면 상기 사용자의 제3 뇌파를 측정하고, 상기 뇌 자극 디바이스는, 상기 단말로 제1 뇌파 정보, 제2 뇌파 정보 및 제3 뇌파 정보를 전송할 수 있다.In addition, the sensing unit measures the user's second brain wave in a state in which the stimulation is delivered, and then measures the user's third brain wave when the delivery of the stimulation ends, and the brain stimulation device, the terminal First brain wave information, second brain wave information, and third brain wave information can be transmitted.

또한, 상기 제어부는, 상기 센싱부에서 측정된 제2 뇌파를 기초로, 상기 사용자의 뇌의 복수의 영역에서 동기화된 진동을 동조시키는 제1 반응이 도출되는지 여부를 판단할 수 있다.In addition, the control unit may determine whether a first response that synchronizes vibration in a plurality of regions of the user's brain is derived based on the second brain wave measured by the sensing unit.

또한, 상기 단말은, 상기 제1 정보, 제1 뇌파 정보, 제2 뇌파 정보 및 제3 뇌파 정보를 기초로, 상기 사용자의 우울증 상태와 관련된 제1 정보를 수정하고, 상기 제어부에서 상기 수정된 제1 정보를 이용한 상기 사용자의 제1 상태가 판단되도록, 상기 수정된 제1 정보를 상기 뇌 자극 디바이스에 전송할 수 있다.In addition, the terminal modifies first information related to the user's depression state based on the first information, first brain wave information, second brain wave information, and third brain wave information, and the modified first information in the control unit. 1 The modified first information may be transmitted to the brain stimulation device so that the user's first state is determined using the information.

또한, 상기 단말은, 상기 수정된 제1 정보를 기반으로, 상기 애플리케이션을 통해 상기 사용자의 우울증 상태 개선을 위한 음악 콘텐츠, 영상 콘텐츠, 게임 콘텐츠 중 적어도 하나를 제공할 수 있다.Additionally, based on the modified first information, the terminal may provide at least one of music content, video content, and game content for improving the user's depression state through the application.

또한, 상기 단말은, 상기 제1 정보, 제1 뇌파 정보, 제2 뇌파 정보, 제3 뇌파 정보 및 상기 수정된 제1 정보를 기설정된 외부로 전달하고, 상기 외부로부터 상기 전달한 정보에 대한 피드백 정보를 수신하며, 상기 애플리케이션을 통해 상기 피드백 정보에 포함된 우울증 관련 전문가 연계 콘텐츠가 표시되도록 할 수 있다.In addition, the terminal transmits the first information, first brain wave information, second brain wave information, third brain wave information, and the modified first information to a preset external party, and provides feedback information about the delivered information from the external party. It is possible to receive and display depression-related expert-linked content included in the feedback information through the application.

또한, 상기 자극은, 경두개교류전기자극(tACS: transcranial Alternating Current Stimulation)이고, 상기 경두개교류전기자극은, 기설정된 제1 주파수에 따라 온(ON) / 오프(OFF)가 반복되고, 상기 제1 주파수에 따라 온(ON)된 신호가 기설정된 제2 주파수에 따라 자극으로 인가되도록 하는 제1 복합 자극(combined signal)이며, 상기 우울증 관련 기설정된 복수의 상태는, 스트레스에 의한 우울장애 상태, 주요 우울장애(Major Unipolar depression, MDD) 상태 및 조울증(Bipolar Disorder, BD) 상태를 포함할 수 있다.In addition, the stimulation is transcranial alternating current stimulation (tACS), and the transcranial alternating current electrical stimulation is repeatedly turned on and off according to a preset first frequency, It is a first combined signal that causes a signal turned on according to a first frequency to be applied as a stimulus according to a preset second frequency, and the plurality of preset states related to depression are depressive disorder states caused by stress. , may include major depressive disorder (MDD) and bipolar disorder (BD).

또한, 상기 자극부는, 상기 제어부로부터 판단된 상기 사용자의 제1 상태가 주요 우울장애 상태인 경우, 상기 제1 자극을 상기 사용자의 뇌에 전달하며, 상기 제1 자극의 전달은, 상기 감마 진동의 동조를 통해 상기 사용자의 뇌파에서 감마레벨 뇌파를 강화시키는 것을 강화시킬 수 있다.In addition, the stimulation unit transmits the first stimulation to the user's brain when the first state of the user determined by the control unit is a major depressive disorder state, and the delivery of the first stimulation is carried out by the gamma oscillation. Through tuning, it is possible to strengthen the gamma level brain waves in the user's brain waves.

또한, 상기 자극부는, 상기 제어부로부터 판단된 상기 사용자의 제1 상태가 스트레스에 의한 우울장애 상태인 경우에 상기 제2 자극을 상기 사용자의 뇌에 전달하며, 상기 제2 자극의 전달은, 상기 델타, 세타, 알파 및 베타 중 어느 하나의 진동의 동조를 통해 상기 사용자의 뇌파에서 감마레벨 뇌파를 감소시킬 수 있다.In addition, the stimulation unit transmits the second stimulation to the user's brain when the first state of the user determined by the control unit is a state of depressive disorder caused by stress, and the delivery of the second stimulation is carried out by the delta , it is possible to reduce the gamma level brain waves in the user's brain waves through tuning the vibration of any one of theta, alpha, and beta.

또한, 상기 자극부는, 상기 제어부로부터 판단된 상기 사용자의 제1 상태가 조울증 상태인 경우, 상기 제3 자극을 상기 사용자의 뇌에 전달하며, 상기 사용자의 제1 상태가 조울증 상태이되, 상기 사용자의 뇌파에서 감마레벨 뇌파가 가장 낮은 경우, 상기 제1 자극을 상기 사용자의 뇌에 전달하여 상기 사용자의 뇌파에서 감마레벨 뇌파를 강화시키고, 상기 사용자의 제1 상태가 조울증 상태이되, 상기 사용자의 뇌파에서 상기 감마레벨 뇌파가 가장 높은 경우, 상기 제2 자극을 상기 사용자의 뇌에 전달하여 상기 사용자의 뇌파에서 감마레벨 뇌파를 감소시킬 수 있다.In addition, the stimulation unit transmits the third stimulation to the user's brain when the first state of the user determined by the control unit is a manic-depressive state, and when the first state of the user is a manic-depressive state, the user's first state is a manic-depressive state. When the gamma level brain wave is the lowest in the brain wave, the first stimulus is delivered to the user's brain to strengthen the gamma level brain wave in the user's brain wave, and the first state of the user is a manic depression state, When the gamma level brain wave is the highest, the second stimulus may be delivered to the user's brain to reduce the gamma level brain wave in the user's brain wave.

또한, 상기 제1 주파수는, 상기 사용자의 복수의 뇌 영역에서 동기화된 진동의 동조를 유도하기 위해 적용되고, 상기 제2 주파수는, 상기 사용자의 복수의 뇌 영역에서 멤브레인 활동 전위(membrane action potential) 및 뇌 오실레이션(brain oscillation)을 유도하기 위해 적용되며, 상기 제1 주파수보다 높은 값일 수 있다.Additionally, the first frequency is applied to induce entrainment of synchronized vibration in the plurality of brain regions of the user, and the second frequency is applied to induce a membrane action potential in the plurality of brain regions of the user. and is applied to induce brain oscillation, and may be a higher value than the first frequency.

또한, 상기 제어부는, 상기 센싱부가 측정한 신호 중 상기 제1 복합 자극에 의한 제1 신호는 노이즈로 처리하고, 상기 센싱부가 측정한 신호 중 상기 제1 신호를 제외한 제2 신호를 기초로 상기 제1 반응이 도출되는지 여부를 판단할 수 있다.In addition, the control unit processes the first signal caused by the first complex stimulus among the signals measured by the sensing unit as noise, and based on the second signal excluding the first signal among the signals measured by the sensing unit, the first signal is processed as noise. 1 It is possible to determine whether a response is elicited.

또한, 상기 제어부는, 상기 제1 복합 자극에 따른 상기 제1 반응이 도출되지 않는 경우, 상기 자극부가 상기 제1 주파수, 상기 제2 주파수, 상기 제2 주파수에 따른 자극의 출력, 파형 및 주기 중 적어도 하나를 수정한 제2 복합 자극을 상기 사용자의 뇌에 전달하도록 상기 자극부를 제어할 수 있다.In addition, the control unit, when the first response according to the first complex stimulation is not elicited, the stimulation unit selects the first frequency, the second frequency, and the output, waveform, and period of the stimulation according to the second frequency. The stimulation unit may be controlled to deliver at least one modified second complex stimulation to the user's brain.

또한, 상기 제1 반응은, 상기 사용자의 뇌의 복수의 영역에서 동기화된 감마 진동 또는 델타 진동, 세타 진동, 알파 진동 및 베타 진동 중 어느 하나의 진동의 동조에 대한 것이고, 상기 제1 주파수는, 상기 사용자의 전전두엽 피질(prefrontal cortex; PFC) 및 해마를 포함하는 상기 사용자의 복수의 뇌 영역에서 동기화된 감마 진동을 동조하기 위한 30Hz 내지 80Hz의 주파수, 상기 베타 진동을 동조시키기 위한 14Hz 내지 29Hz 주파수, 상기 알파 진동을 동조시키기 위한 8Hz 내지 13Hz의 주파수, 상기 세타 진동을 동조시키기 위한 4Hz 내지 7Hz의 주파수 또는 상기 델타 진동을 동조시키기 위한 0Hz 초과 4Hz 미만의 주파수일 수 있다.In addition, the first response is for entrainment of any one of gamma vibration, delta vibration, theta vibration, alpha vibration, and beta vibration synchronized in a plurality of regions of the user's brain, and the first frequency is, A frequency of 30 Hz to 80 Hz for entraining synchronized gamma oscillations in a plurality of brain regions of the user, including the user's prefrontal cortex (PFC) and hippocampus, a frequency of 14 Hz to 29 Hz for entraining the beta oscillations, It may be a frequency of 8Hz to 13Hz for tuning the alpha oscillation, a frequency of 4Hz to 7Hz for tuning the theta oscillation, or a frequency of more than 0Hz and less than 4Hz for tuning the delta oscillation.

한편, 상기 개인맞춤형 뇌 자극 시스템에 의해 수행되는 뇌 자극 방법은, 단말; 및 상기 단말과 통신하는 뇌 자극 디바이스;를 포함하는 시스템에 있어서, 상기 단말에 설치된 애플리케이션을 통해, 사용자와 관련된 우울증의 증상과 정도를 평가하기 위한 벡 우울척도(Beck Depression Inventory, BDI) 정보 및 상기 우울증에 대한 민감성을 측정하는 라이덴 우울 감수성 지수(Leiden Index of Depression Sensitivity-Revised, LEIDS-R) 정보 중 적어도 하나인 제1 정보가 수집되는 단계; 상기 단말이 상기 수집된 제1 정보를 상기 뇌 자극 디바이스로 전송하는 단계; 상기 뇌 자극 디바이스의 제어부가 상기 수신한 제1 정보를 기초로, 우울증 관련 기설정된 복수의 상태 중 상기 사용자가 제1 상태에 해당하는 것으로 결정하는 단계; 및 상기 뇌 자극 디바이스의 자극부가 상기 사용자의 뇌의 복수의 영역에서 동기화된 진동을 동조시키기 위해, 상기 결정된 제1 상태에 따라 달라지는 자극을 상기 사용자의 뇌에 전달하는 단계;를 포함하고, 상기 자극은, 상기 사용자의 뇌의 복수의 영역에서 동기화된 감마(gamma) 진동을 동조시키기 위한 제1 자극, 상기 사용자의 뇌의 복수의 영역에서 동기화된 델타(delta), 세타(theta), 알파(alpha) 및 베타(beta) 중 어느 하나의 진동을 동조시키기 위한 제2 자극 또는 상기 제1 자극과 상기 제2 자극을 조합한 제3 자극일 수 있다.Meanwhile, the brain stimulation method performed by the personalized brain stimulation system includes: a terminal; And a brain stimulation device that communicates with the terminal; in the system including, through an application installed on the terminal, Beck Depression Inventory (BDI) information for evaluating the symptoms and degree of depression related to the user and the A step of collecting first information, which is at least one piece of Leiden Index of Depression Sensitivity-Revised (LEIDS-R) information that measures sensitivity to depression; transmitting, by the terminal, the collected first information to the brain stimulation device; determining that the user is in a first state among a plurality of preset states related to depression, based on the received first information; And a stimulating unit of the brain stimulation device delivering a stimulus that varies depending on the determined first state to the user's brain to synchronize vibration in a plurality of regions of the user's brain, wherein the stimulus is, a first stimulus for entraining gamma oscillations synchronized in a plurality of regions of the user's brain, delta, theta, and alpha synchronized in a plurality of regions of the user's brain ) and beta (beta) may be a second stimulus for tuning any one of the vibrations, or a third stimulus combining the first stimulus and the second stimulus.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 단말의 애플리케이션을 통해 수집된 사용자와 관련된 우울증의 증상과 정도를 평가하기 위한 정보를 기반으로 사용자의 우울증 상태를 판단하고, tACS(경두개 교류전기자극, Transcranial alternating current stimulation) 기반의 복합 자극을 환자의 뇌에 전달하여 환자의 우울증 상태를 개선할 수 있는 개인맞춤형 뇌 자극 시스템 및 이를 이용한 뇌 자극 방법을 제공할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the user's depression status is determined based on information for evaluating the symptoms and degree of depression related to the user collected through the terminal application, and tACS (transcranial alternating electrical stimulation) A personalized brain stimulation system that can improve a patient's depression state by delivering complex stimulation based on current stimulation to the patient's brain and a brain stimulation method using the same can be provided.

구체적으로, 본 발명은 단말의 애플리케이션에서 제공하는 벡 우울척도(Beck Depression Inventory, BDI) 정보 및 상기 우울증에 대한 민감성을 측정하는 라이덴 우울 감수성 지수(Leiden Index of Depression Sensitivity-Revised, LEIDS-R) 정보 중 적어도 하나를 통해 수집된 정보를 기반으로 사용자의 우울증 상태를 판단할 수 있는 개인맞춤형 뇌 자극 시스템 및 이를 이용한 뇌 자극 방법을 제공할 수 있다.Specifically, the present invention provides Beck Depression Inventory (BDI) information provided by a terminal application and Leiden Index of Depression Sensitivity-Revised (LEIDS-R) information that measures sensitivity to depression. A personalized brain stimulation system capable of determining a user's depression state based on information collected through at least one of the following and a brain stimulation method using the same may be provided.

또한, 본 발명은 단말의 애플리케이션에서 수집된 정보에 심박 변이도(Heart Rate Variability, HRV) 정보, 뇌파(electroencephalogram, EEG) 정보, 심박수 정보, 스트레스 정보, 체성분 정보, 체중 정보, 산소포화도 정보, 맥박 정보, 혈압 정보, 홍채 정보, 목소리 정보, 정맥 정보 및 심전도(electrocardiogram, ECG) 정보 중 적어도 하나의 생체정보를 포함하여 사용자의 우울증 상태를 판단할 수 있는 개인맞춤형 뇌 자극 시스템 및 이를 이용한 뇌 자극 방법을 제공할 수 있다.In addition, the present invention includes heart rate variability (HRV) information, electroencephalogram (EEG) information, heart rate information, stress information, body composition information, weight information, oxygen saturation information, and pulse information collected from the terminal application. , a personalized brain stimulation system that can determine the user's depression state by including at least one biometric information among blood pressure information, iris information, voice information, vein information, and electrocardiogram (ECG) information, and a brain stimulation method using the same. can be provided.

또한, 본 발명은 환자의 우울증 관련 상태가 주요 우울장애(Major Unipolar depression, MDD) 상태일 때, 감마 진동의 동조를 통해 환자의 뇌파에서 감마레벨 뇌파를 강화시킬 수 있는 개인맞춤형 뇌 자극이 가능한 개인맞춤형 뇌 자극 디바이스를 제공할 수 있다.In addition, the present invention provides personalized brain stimulation that can strengthen gamma level brain waves in the patient's brain waves through entrainment of gamma oscillations when the patient's depression-related condition is major depressive disorder (MDD). We can provide customized brain stimulation devices.

또한, 본 발명은 환자의 우울증 관련 상태가 스트레스에 의한 우울장애 상태일 때, 델타, 세타, 알파 및 베타 중 어느 하나의 진동의 동조를 통해 환자의 뇌파에서 감마레벨 뇌파를 감소시킬 수 있는 개인맞춤형 뇌 자극이 가능한 개인맞춤형 뇌 자극 디바이스를 제공할 수 있다.In addition, the present invention provides a personalized device that can reduce gamma level brain waves in the patient's brain waves through entrainment of any one of delta, theta, alpha, and beta vibrations when the patient's depression-related state is a depressive disorder caused by stress. A personalized brain stimulation device capable of brain stimulation can be provided.

또한, 본 발명은 환자의 우울증 관련 상태가 조울증(Bipolar Disorder, BD) 상태일 때, 환자의 뇌파에서 감마레벨이 가장 낮을 때 감마레벨 뇌파를 강화시키고, 상기 환자의 뇌파에서 감마레벨 뇌파가 가장 높을 감마레벨 뇌파를 감소시킬 수 있는 개인맞춤형 뇌 자극이 가능한 개인맞춤형 뇌 자극 디바이스를 제공할 수 있다.In addition, the present invention strengthens the gamma level EEG when the patient's depression-related state is bipolar disorder (BD), and when the gamma level in the patient's EEG is the lowest, and when the gamma level EEG is the highest in the patient's EEG. A personalized brain stimulation device capable of personalized brain stimulation that can reduce gamma level brain waves can be provided.

다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the effects that can be obtained from the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned above will be clearly understood by those skilled in the art from the description below. You will be able to.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 개인맞춤형 뇌 자극 시스템의 블록구성도이다.
도 2는 뇌 자극 디바이스의 일례를 도시한 도면이다.
도 3은 우울증 관련 기설정된 복수의 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명이 제안하는 EEG신호 기반 closed loop neuro-feedback tACS 자극 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 tACS-EEG Neurofeedback 알고리즘 블록도이다.
도 6은 임상 시험의 임상 프로토콜을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌 자극 디바이스와 단말을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 단말에 설치된 애플리케이션에서 제공하는 콘텐츠를 도시한 블록구성도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 개인맞춤형 뇌 자극 시스템에 의해 수행되는 뇌 자극 방법의 흐름도이다.
도 10은 도 9에 도시된 자극 전달 단계의 일례를 도시한 흐름도이다.
도 11은 도 9에 도시된 자극 전달 단계의 다른예를 도시한 흐름도이다.
도 12는 도 9에 도시된 자극 전달 단계의 또 다른 예를 도시한 흐름도이다.
Figure 1 is a block diagram of a personalized brain stimulation system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram showing an example of a brain stimulation device.
Figure 3 is a diagram for explaining a plurality of preset states related to depression.
Figure 4 is a diagram to explain the EEG signal-based closed loop neuro-feedback tACS stimulation method proposed by the present invention.
Figure 5 is a block diagram of a real-time tACS-EEG Neurofeedback algorithm according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a diagram showing the clinical protocol of a clinical trial.
Figure 7 is a diagram illustrating a brain stimulation device and a terminal according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is a block diagram showing content provided by an application installed on the terminal of the present invention.
Figure 9 is a flowchart of a brain stimulation method performed by a personalized brain stimulation system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a flowchart showing an example of the stimulus delivery step shown in FIG. 9.
FIG. 11 is a flowchart showing another example of the stimulus delivery step shown in FIG. 9.
FIG. 12 is a flowchart illustrating another example of the stimulus delivery step shown in FIG. 9.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.Below, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, since the description of the present invention is only an example for structural or functional explanation, the scope of the present invention should not be construed as limited by the examples described in the text. In other words, since the embodiment can be modified in various ways and can have various forms, the scope of rights of the present invention should be understood to include equivalents that can realize the technical idea. In addition, the purpose or effect presented in the present invention does not mean that a specific embodiment must include all or only such effects, so the scope of the present invention should not be understood as limited thereby.

본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.The meaning of terms described in the present invention should be understood as follows.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.Terms such as “first” and “second” are used to distinguish one component from another component, and the scope of rights should not be limited by these terms. For example, a first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component. When a component is referred to as being “connected” to another component, it should be understood that it may be directly connected to the other component, but that other components may also exist in between. On the other hand, when a component is referred to as being “directly connected” to another component, it should be understood that there are no other components in between. Meanwhile, other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "immediately between" or "neighboring" and "directly neighboring" should be interpreted similarly.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Singular expressions should be understood to include plural expressions, unless the context clearly indicates otherwise, and terms such as “comprise” or “have” refer to the specified features, numbers, steps, operations, components, parts, or them. It is intended to specify the existence of a combination, and should be understood as not excluding in advance the possibility of the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.All terms used herein, unless otherwise defined, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the field to which the present invention pertains. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as consistent with the meaning they have in the context of the related technology, and cannot be interpreted as having an ideal or excessively formal meaning unless clearly defined in the present invention.

개인맞춤형 뇌 자극 시스템의 구성Configuration of a personalized brain stimulation system

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 구성을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the configuration of the preferred embodiment will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 개인맞춤형 뇌 자극 시스템의 블록구성도이다.Figure 1 is a block diagram of a personalized brain stimulation system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 뇌 자극 시스템(1)은 뇌 자극 디바이스(100) 및 서버(200)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the brain stimulation system 1 may include a brain stimulation device 100 and a server 200.

먼저, 뇌 자극 디바이스(100)는 무선 통신부(110), A/V(Audio/Video) 입력부(120), 사용자 입력부(130), 센싱부(140), 출력부(150), 메모리(160), 인터페이스부(170), 제어부(180), 전원 공급부(190) 및 자극부(300) 등을 포함할 수 있다.First, the brain stimulation device 100 includes a wireless communication unit 110, an audio/video (A/V) input unit 120, a user input unit 130, a sensing unit 140, an output unit 150, and a memory 160. , it may include an interface unit 170, a control unit 180, a power supply unit 190, and a stimulation unit 300.

단, 도 1에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 뇌 자극 시스템(1)이 구현될 수도 있다.However, since the components shown in FIG. 1 are not essential, the brain stimulation system 1 may be implemented with more or fewer components.

이하, 상기 구성요소들에 대해 차례대로 살펴보도록 하겠다.Below, we will look at the above components in turn.

무선 통신부(110)는 뇌 자극 시스템(1)과 무선 통신 시스템 사이 또는 기기와 기기가 위치한 네트워크 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다.The wireless communication unit 110 may include one or more modules that enable wireless communication between the brain stimulation system 1 and the wireless communication system or between the device and the network in which the device is located.

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예를 들어, 무선 통신부(110)는 이동통신 모듈(112), 무선 인터넷 모듈(113), 근거리 통신 모듈(114) 및 위치정보 모듈(115) 등을 포함할 수 있다.For example, the wireless communication unit 110 may include a mobile communication module 112, a wireless Internet module 113, a short-range communication module 114, and a location information module 115.

방송 수신 모듈(111)은 방송 채널을 통하여 외부의 방송 관리 서버로부터 방송 신호 및/또는 방송 관련된 정보를 수신한다.The broadcast reception module 111 receives broadcast signals and/or broadcast-related information from an external broadcast management server through a broadcast channel.

상기 방송 채널은 위성 채널, 지상파 채널을 포함할 수 있다. 상기 방송 관리 서버는, 방송 신호 및/또는 방송 관련 정보를 생성하여 송신하는 서버 또는 기 생성된 방송 신호 및/또는 방송 관련 정보를 제공받아 뇌 자극 디바이스(100)에 송신하는 서버를 의미할 수 있다. 상기 방송 신호는, TV 방송 신호, 라디오 방송 신호, 데이터 방송 신호를 포함할 뿐만 아니라, TV 방송 신호 또는 라디오 방송 신호에 데이터 방송 신호가 결합한 형태의 방송 신호도 포함할 수 있다.The broadcast channels may include satellite channels and terrestrial channels. The broadcast management server may refer to a server that generates and transmits broadcast signals and/or broadcast-related information, or a server that receives previously generated broadcast signals and/or broadcast-related information and transmits them to the brain stimulation device 100. . The broadcast signal not only includes a TV broadcast signal, a radio broadcast signal, and a data broadcast signal, but may also include a broadcast signal in the form of a TV broadcast signal or a radio broadcast signal combined with a data broadcast signal.

상기 방송 관련 정보는, 방송 채널, 방송 프로그램 또는 방송 서비스 제공자에 관련한 정보를 의미할 수 있다.The broadcast-related information may mean information related to a broadcast channel, broadcast program, or broadcast service provider.

상기 방송 관련 정보는, 이동통신망을 통하여도 제공될 수 있다. 이러한 경우에는 상기 이동통신 모듈(112)에 의해 수신될 수 있다.The broadcast-related information may also be provided through a mobile communication network. In this case, it can be received by the mobile communication module 112.

상기 방송 관련 정보는 다양한 형태로 존재할 수 있다. 예를 들어, DMB(Digital Multimedia Broadcasting)의 EPG(Electronic Program Guide) 또는 DVB-H(Digital Video Broadcast-Handheld)의 ESG(Electronic Service Guide) 등의 형태로 존재할 수 있다.The broadcast-related information may exist in various forms. For example, it may exist in the form of an Electronic Program Guide (EPG) for Digital Multimedia Broadcasting (DMB) or an Electronic Service Guide (ESG) for Digital Video Broadcast-Handheld (DVB-H).

상기 방송 수신 모듈(111)은, 예를 들어, DMB-T(Digital Multimedia Broadcasting-Terrestrial), DMBS(Digital Multimedia Broadcasting-Satellite), MediaFLO(Media Forward Link Only), DVB-H(Digital Video Broadcast-Handheld), DVB-CBMS, OMA-BCAST, ISDB-T(Integrated Services Digital Broadcast-Terrestrial) 등의 디지털 방송 시스템을 이용하여 디지털 방송 신호를 수신할 수 있다. 물론, 상기 방송 수신 모듈(111)은, 상술한 디지털 방송 시스템뿐만 아니라 다른 방송 시스템에 적합하도록 구성될 수도 있다.For example, the broadcast reception module 111 may be configured for Digital Multimedia Broadcasting-Terrestrial (DMB-T), Digital Multimedia Broadcasting-Satellite (DMBS), Media Forward Link Only (MediaFLO), or Digital Video Broadcast-Handheld (DVB-H). ), DVB-CBMS, OMA-BCAST, and ISDB-T (Integrated Services Digital Broadcast-Terrestrial) can be used to receive digital broadcasting signals. Of course, the broadcast reception module 111 may be configured to be suitable for not only the above-described digital broadcasting system but also other broadcasting systems.

방송 수신 모듈(111)을 통해 수신된 방송 신호 및/또는 방송 관련 정보는 메모리(160)에 저장될 수 있다.Broadcast signals and/or broadcast-related information received through the broadcast reception module 111 may be stored in the memory 160.

이동통신 모듈(112)은, 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 뇌 자극 디바이스(100), 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. 상기 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.The mobile communication module 112 transmits and receives wireless signals with at least one of a base station, an external brain stimulation device 100, and a server on a mobile communication network. The wireless signal may include various types of data depending on the transmission and reception of voice call signals, video call signals, or text/multimedia messages.

무선 인터넷 모듈(113)은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈을 말하는 것으로, 뇌 자극 디바이스(100)에 내장되거나 외장될 수 있다.The wireless Internet module 113 refers to a module for wireless Internet access and may be built into or external to the brain stimulation device 100.

상기 무선 인터넷의 기술로는 WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등이 이용될 수 있다.The wireless Internet technology may include wireless LAN (WLAN) (Wi-Fi), wireless broadband (Wibro), World Interoperability for Microwave Access (Wimax), and High Speed Downlink Packet Access (HSDPA).

근거리 통신 모듈(114)은 근거리 통신을 위한 모듈을 말한다. 상기 근거리 통신(short range communication)의 기술로는 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra-Wideband), ZigBee 등이 이용될 수 있다.The short-range communication module 114 refers to a module for short-range communication. The short range communication technology may include Bluetooth, Radio Frequency Identification (RFID), infrared data association (IrDA), Ultra-Wideband (UWB), and ZigBee.

위치 정보 모듈(115)은 뇌 자극 디바이스(100)의 위치를 획득하기 위한 모듈로서, 그의 대표적인 예로는 GPS(Global Position System) 모듈이 있다. 현재 기술에 의하면, 상기 GPS모듈(115)은 3개 이상의 위성으로부터 떨어진 거리 정보와 정확한 시간 정보를 산출한 다음 상기 산출된 정보에 삼각법을 적용함으로써, 위도, 경도, 및 고도에 따른 3차원의 현 위치 정보를 정확히 산출할 수 있다. 현재, 3개의 위성을 이용하여 위치 및 시간 정보를 산출하고, 또다른 1개의 위성을 이용하여 상기 산출된 위치 및 시간 정보의 오차를 수정하는 방법이 널리 사용되고 있다. 또한, GPS 모듈(115)은 현 위치를 실시간으로 계속 산출함으로써 속도 정보를 산출할 수 있다.The location information module 115 is a module for acquiring the location of the brain stimulation device 100, and a representative example thereof is a Global Position System (GPS) module. According to current technology, the GPS module 115 calculates distance information and accurate time information from three or more satellites, and then applies trigonometry to the calculated information to create a three-dimensional current according to latitude, longitude, and altitude. Location information can be accurately calculated. Currently, a method of calculating location and time information using three satellites and correcting errors in the calculated location and time information using another satellite is widely used. Additionally, the GPS module 115 can calculate speed information by continuously calculating the current location in real time.

도 1을 참조하면, A/V(Audio/Video) 입력부(120)는 오디오 신호 또는 비디오 신호 입력을 위한 것으로, 이에는 카메라(121)와 마이크(122) 등이 포함될 수 있다.Referring to FIG. 1, the A/V (Audio/Video) input unit 120 is for inputting audio signals or video signals, and may include a camera 121, a microphone 122, etc.

카메라(121)는 촬영 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상 등의 화상 프레임을 처리하고, 처리된 화상 프레임은 디스플레이부(151)에 표시될 수 있다.The camera 121 processes image frames, such as still images or moving images, obtained by an image sensor in a shooting mode, and the processed image frames may be displayed on the display unit 151.

카메라(121)에서 처리된 화상 프레임은 메모리(160)에 저장되거나 무선 통신부(110)를 통하여 외부로 전송될 수 있다.Image frames processed by the camera 121 may be stored in the memory 160 or transmitted externally through the wireless communication unit 110.

카메라(121)는 사용 환경에 따라 2개 이상이 구비될 수도 있다.Two or more cameras 121 may be provided depending on the usage environment.

마이크(122)는 녹음모드, 음성인식 모드 등에서 마이크로폰(Microphone)에 의해 외부의 음향 신호를 입력 받아 전기적인 음성 데이터로 처리한다.The microphone 122 receives external sound signals through a microphone in recording mode, voice recognition mode, etc., and processes them into electrical voice data.

처리된 음성 데이터는 이동통신 모듈(112)을 통하여 이동통신 기지국으로 송신 가능한 형태로 변환되어 출력될 수 있다.The processed voice data can be converted into a form that can be transmitted to a mobile communication base station through the mobile communication module 112 and output.

마이크(122)에는 외부의 음향 신호를 입력 받는 과정에서 발생되는 잡음(noise)을 제거하기 위한 다양한 잡음 제거 알고리즘이 구현될 수 있다.Various noise removal algorithms may be implemented in the microphone 122 to remove noise generated in the process of receiving an external acoustic signal.

다음으로, 사용자 입력부(130)는 사용자가 뇌 자극 시스템(1)의 동작 제어를 위한 입력 데이터를 발생시킨다.Next, the user input unit 130 generates input data for the user to control the operation of the brain stimulation system 1.

사용자 입력부(130)는 키 패드(key pad) 돔 스위치 (dome switch), 터치 패드(정압/정전), 조그 휠, 조그 스위치 등으로 구성될 수 있다.The user input unit 130 may be composed of a key pad, a dome switch, a touch pad (static pressure/electrostatic), a jog wheel, a jog switch, etc.

센싱부(140)는 뇌 자극 시스템(1) 본체의 개폐 상태, 뇌 자극 시스템(1)의 위치, 사용자 접촉 유무, 뇌 자극 시스템(1)의 방위, 뇌 자극 시스템(1)의 가속/감속 등과 같이 뇌 자극 시스템(1)의 현 상태를 감지하여 뇌 자극 시스템(1)의 동작을 제어하기 위한 센싱 신호를 발생시킨다.The sensing unit 140 monitors the open/closed state of the main body of the brain stimulation system (1), the location of the brain stimulation system (1), the presence or absence of user contact, the orientation of the brain stimulation system (1), acceleration/deceleration of the brain stimulation system (1), etc. Likewise, the current state of the brain stimulation system 1 is detected and a sensing signal for controlling the operation of the brain stimulation system 1 is generated.

센싱부(140)는 전원 공급부(190)의 전원 공급 여부, 인터페이스부(170)의 외부 기기 결합 여부 등을 센싱할 수도 있다.The sensing unit 140 may sense whether power is supplied from the power supply unit 190 and whether the interface unit 170 is connected to an external device.

특히, 본 발명에 따른 센싱부(140)는 사용자(환자)의 생체정보를 측정하기 위한 EGG 센서(141) 및 생체정보 센서(142)를 포함할 수 있다.In particular, the sensing unit 140 according to the present invention may include an EGG sensor 141 and a biometric information sensor 142 for measuring biometric information of a user (patient).

본 발명에서, 사용자의 생체정보는 한정하지 아니하나, 심박 변이도(Heart Rate Variability, HRV) 정보, 뇌파(electroencephalogram, EEG) 정보, 심박수 정보, 스트레스 정보, 체성분 정보, 체중 정보, 산소포화도 정보, 맥박 정보, 혈압 정보, 홍채 정보, 목소리 정보, 정맥 정보 및 심전도(electrocardiogram, ECG) 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In the present invention, the user's biometric information is not limited, but includes heart rate variability (HRV) information, electroencephalogram (EEG) information, heart rate information, stress information, body composition information, weight information, oxygen saturation information, and pulse. It may include at least one of information, blood pressure information, iris information, voice information, vein information, and electrocardiogram (ECG) information.

또한, EGG 센서(141)는 사용자의 뇌파 정보를 측정하기 위한 센서를 의미하며, 생체정보 센서(142)는 EGG 센서(141)로 측정 가능한 뇌파 정보를 제외한 나머지 생체정보를 측정하기 위한 센서일 수 있다.In addition, the EGG sensor 141 refers to a sensor for measuring the user's brain wave information, and the biometric information sensor 142 may be a sensor for measuring biometric information other than the brain wave information that can be measured with the EGG sensor 141. there is.

즉, 센싱부(140)는 전술한 생체정보를 측정하기 위한 센서로 이해되는 것이 바람직하다.In other words, the sensing unit 140 is preferably understood as a sensor for measuring the biometric information described above.

뇌파는 개체의 사고, 감정, 행동들은 뇌에 존재하는 신경세포들 간의 소통에 의해서 발생한다. 뇌파는 대뇌 피질의 신경세포들이 서로 신호를 전달하면서 생겨난 동조화된 전기적 파동이다. 뇌파는 두피의 특정 지역에 위치시킨 표면전극들 사이의 전위 차이를 측정하는 뇌전도(electroencephalogram, EEG) 검사를 통해서 측정할 수 있다. 뇌전도가 보여주는 뇌파는 표면전극 밑에 있는 무수히 많은 대뇌피질 신경세포들의 전기적 활성의 합이다.Brain waves are generated by an individual's thoughts, emotions, and actions through communication between nerve cells in the brain. Brain waves are synchronized electrical waves created when nerve cells in the cerebral cortex transmit signals to each other. Brain waves can be measured through an electroencephalogram (EEG) test that measures the potential difference between surface electrodes placed in specific areas of the scalp. The brain waves shown by the electroencephalogram are the sum of the electrical activity of countless cortical neurons beneath the surface electrodes.

뇌파는 다양한 주파수 대역으로 나타나는데, 이러한 주파수 대역은 뇌의 상태를 나타낸다. 뇌파는 주파수 대역에 따라서 델타파, 세타파, 알파파, 베타파, 감마파 등으로 구분된다.Brain waves appear in various frequency bands, and these frequency bands indicate the state of the brain. Brain waves are classified into delta waves, theta waves, alpha waves, beta waves, and gamma waves depending on the frequency band.

델타파(delta wave)는 4Hz 미만의 주파수 대역을 가지고 있으며 진폭이 크다. 꿈을 꾸지 않는 깊은 수면 상태에서 나타나는 파형이다.Delta waves have a frequency band of less than 4Hz and have large amplitude. This is a waveform that appears in a state of deep sleep without dreams.

세타파(theta wave)는 4~7Hz의 뇌파로서 특정 수면 상태에서 발생하며, 깊은 명상 시에도 나타나는 파형이다. 또한, 세타파는 수면 중에 학습에 의한 기억이 공고화되는 과정에 관여하는 것으로도 알려져 있다.Theta waves are brain waves of 4 to 7 Hz that occur in certain sleep states and are also a waveform that appears during deep meditation. In addition, theta waves are known to be involved in the process of consolidating memories through learning during sleep.

알파파(alpha wave)는 대략 8~13Hz이며 조용히 휴식을 취하고 있는 각성 상태에서 나타나는 뇌파이다.Alpha waves are approximately 8 to 13 Hz and are brain waves that appear in a quietly resting, awake state.

베타파(beta wave)는 14~29Hz로서 활성화된 대뇌피질의 리듬이다. 대뇌피질이 각성상태에서 일반적인 인지적 사고 활동을 할 때 나타나는 파형이다.Beta waves are 14 to 29 Hz and are the rhythm of the activated cerebral cortex. This is a waveform that appears when the cerebral cortex performs general cognitive thinking activities in an awake state.

감마파(gamma wave)는 30~80Hz의 파형으로서 긴장하거나 흥분 상태에서 나타나는 고 진동수의 뇌파다. 고도의 집중 상태에서 나타나는 파형으로 알려져 있다.A gamma wave is a waveform of 30 to 80 Hz and is a high-frequency brain wave that appears in a tense or excited state. It is known as a waveform that appears in a state of high concentration.

뇌전도(electroencephalogram, EEG)는 뇌파를 측정하는 비침습적인 기술로서 전도성 풀을 이용하여 평면전극을 두피에 고정시킨 후 두 전극 사이의 전위차를 측정하는 것이다.Electroencephalogram (EEG) is a non-invasive technology that measures brain waves. It uses conductive glue to fix planar electrodes to the scalp and then measures the potential difference between the two electrodes.

여러 전극이 두피상의 표준 위치에 부착되고 대뇌피질의 신경세포들로부터 발생한 미약한 진폭의 전압변화가 신호증폭기를 통해서 증폭되어 뇌파기록기에 의해서 기록된다.Several electrodes are attached to standard positions on the scalp, and weak amplitude voltage changes generated from neurons in the cerebral cortex are amplified through a signal amplifier and recorded by an EEG recorder.

뇌파는 두개골 바로 아래 위치하고 있는 대뇌피질의 신경세포들이 소통하는 과정에서 발생하는 전류인 수상돌기의 시냅스 전류에 의해 나타난다.Brain waves are generated by synaptic currents in dendrites, which are currents generated during communication between nerve cells in the cerebral cortex located just below the skull.

하나의 신경세포의 시냅스 전류는 매우 미약하며 그 신호가 두피에 부착된 전극까지 도달하기 위해서는 여러 층의 뇌막, 뇌척수액, 두개골, 두피층을 지나야 한다. 뇌파의 전기적인 기록이 가능한 이유는 뇌파가 수천 개의 신경세포들이 함께 활성화되었을 때 발생한 신호의 합이기 때문이다. 그러므로 신경세포들의 활성이 동조화되면 될수록 큰 진폭의 낮은 주파수 형태의 뇌파로 나타난다.The synaptic current of a single nerve cell is very weak, and in order for the signal to reach the electrode attached to the scalp, it must pass through several layers of meninges, cerebrospinal fluid, skull, and scalp. The reason why electrical recording of brain waves is possible is because brain waves are the sum of signals generated when thousands of nerve cells are activated together. Therefore, the more the activity of nerve cells is synchronized, the more it appears as a brain wave with a large amplitude and low frequency.

한편, 출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 이에는 디스플레이부(151), 음향 출력 모듈(152), 알람부(153), 햅틱 모듈(154) 및 프로젝터 모듈(155), 헤드업 디스플레이(headup display, HUD), 헤드 마운티드 디스플레이(head mounted display, HMD) 등이 포함될 수 있다.Meanwhile, the output unit 150 is for generating output related to vision, hearing, or tactile sense, and includes a display unit 151, an audio output module 152, an alarm unit 153, a haptic module 154, and a projector. A module 155, a headup display (HUD), a head mounted display (HMD), etc. may be included.

디스플레이부(151)는 뇌 자극 시스템(1)에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다.The display unit 151 displays (outputs) information processed by the brain stimulation system 1.

디스플레이부(151)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.The display unit 151 includes a liquid crystal display (LCD), a thin film transistor-liquid crystal display (TFT LCD), an organic light-emitting diode (OLED), and a flexible display (flexible display). It may include at least one of a display) and a 3D display.

이들 중 일부 디스플레이는 그를 통해 외부를 볼 수 있도록 투명형 또는 광투과형으로 구성될 수 있다. 이는 투명 디스플레이라 호칭될 수 있는데, 상기 투명 디스플레이의 대표적인 예로는 TOLED(Transparant OLED) 등이 있다. 디스플레이부(151)의 후방 구조 또한 광 투과형 구조로 구성될 수 있다. 이러한 구조에 의하여, 사용자는 뇌 자극 시스템(1) 바디의 디스플레이부(151)가 차지하는 영역을 통해 뇌 자극 시스템(1) 바디의 후방에 위치한 사물을 볼 수 있다.Some of these displays may be transparent or light-transmissive so that the outside can be viewed through them. This may be called a transparent display, and representative examples of the transparent display include TOLED (Transparant OLED). The rear structure of the display unit 151 may also be configured as a light-transmissive structure. Due to this structure, the user can view objects located behind the brain stimulation system (1) body through the area occupied by the display unit 151 of the brain stimulation system (1) body.

뇌 자극 시스템(1)의 구현 형태에 따라 디스플레이부(151)가 2개 이상 존재할 수 있다. 예를 들어, 뇌 자극 시스템(1)에는 복수의 디스플레이부들이 하나의 면에 이격되거나 일체로 배치될 수 있고, 또한 서로 다른 면에 각각 배치될 수도 있다.Depending on the implementation form of the brain stimulation system 1, there may be two or more display units 151. For example, in the brain stimulation system 1, a plurality of display units may be spaced apart or arranged integrally on one side, or may be respectively arranged on different sides.

디스플레이부(151)와 터치 동작을 감지하는 센서(이하, '터치 센서'라 함)가 상호 레이어 구조를 이루는 경우(이하, '터치 스크린'이라 함)에, 디스플레이부(151)는 출력 장치 이외에 입력 장치로도 사용될 수 있다. 터치 센서는, 예를 들어, 터치 필름, 터치 시트, 터치 패드 등의 형태를 가질 수 있다.When the display unit 151 and a sensor that detects a touch operation (hereinafter referred to as a 'touch sensor') form a mutual layer structure (hereinafter referred to as a 'touch screen'), the display unit 151 is used in addition to the output device. It can also be used as an input device. The touch sensor may have the form of, for example, a touch film, a touch sheet, or a touch pad.

터치 센서는 디스플레이부(151)의 특정 부위에 가해진 압력 또는 디스플레이부(151)의 특정 부위에 발생하는 정전 용량 등의 변화를 전기적인 입력신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 터치 센서는 터치 되는 위치 및 면적뿐 만 아니라, 터치 시의 압력까지도 검출할 수 있도록 구성될 수 있다.The touch sensor may be configured to convert a change in pressure applied to a specific part of the display unit 151 or a change in capacitance occurring in a specific part of the display unit 151 into an electrical input signal. The touch sensor can be configured to detect not only the location and area of the touch, but also the pressure at the time of touch.

터치 센서에 대한 터치 입력이 있는 경우, 그에 대응하는 신호(들)는 터치 제어기로 보내진다. 터치 제어기는 그 신호(들)를 처리한 다음 대응하는 데이터를 제어부(180)로 전송한다. 이로써, 제어부(180)는 디스플레이부(151)의 어느 영역이 터치 되었는지 여부 등을 알 수 있게 된다.When there is a touch input to the touch sensor, the corresponding signal(s) are sent to the touch controller. The touch controller processes the signal(s) and then transmits the corresponding data to the control unit 180. As a result, the control unit 180 can determine which area of the display unit 151 has been touched.

상기 근접 센서는 상기 터치스크린에 의해 감싸지는 뇌 자극 시스템(1)의 내부 영역 또는 상기 터치 스크린의 근처에 배치될 수 있다. 상기 근접 센서는 소정의 검출면에 접근하는 물체, 혹은 근방에 존재하는 물체의 유무를 전자계의 힘 또는 적외선을 이용하여 기계적 접촉이 없이 검출하는 센서를 말한다. 근접 센서는 접촉식 센서보다는 그 수명이 길며 그 활용도 또한 높다.The proximity sensor may be placed near the touch screen or in an internal area of the brain stimulation system 1 surrounded by the touch screen. The proximity sensor refers to a sensor that detects the presence or absence of an object approaching a predetermined detection surface or an object existing nearby without mechanical contact using the power of an electromagnetic field or infrared rays. Proximity sensors have a longer lifespan and are more useful than contact sensors.

상기 근접 센서의 예로는 투과형 광전 센서, 직접 반사형 광전 센서, 미러 반사형 광전 센서, 고주파 발진형 근접 센서, 정전용량형 근접 센서, 자기형 근접 센서, 적외선 근접 센서 등이 있다. 상기 터치스크린이 정전식인 경우에는 상기 포인터의 근접에 따른 전계의 변화로 상기 포인터의 근접을 검출하도록 구성된다. 이 경우 상기 터치 스크린(터치 센서)은 근접 센서로 분류될 수도 있다.Examples of the proximity sensor include a transmissive photoelectric sensor, a direct reflection photoelectric sensor, a mirror reflection photoelectric sensor, a high-frequency oscillation type proximity sensor, a capacitive proximity sensor, a magnetic proximity sensor, and an infrared proximity sensor. When the touch screen is capacitive, it is configured to detect the proximity of the pointer through a change in electric field according to the proximity of the pointer. In this case, the touch screen (touch sensor) may be classified as a proximity sensor.

상기 근접 센서는 근접 터치와, 근접 터치 패턴(예를 들어, 근접 터치 거리, 근접 터치 방향, 근접 터치 속도, 근접 터치 시간, 근접 터치 위치, 근접 터치 이동 상태 등)을 감지한다. 상기 감지된 근접 터치 동작 및 근접 터치 패턴에 상응하는 정보는 터치 스크린상에 출력될 수 있다.The proximity sensor detects a proximity touch and a proximity touch pattern (e.g., proximity touch distance, proximity touch direction, proximity touch speed, proximity touch time, proximity touch location, proximity touch movement state, etc.). Information corresponding to the detected proximity touch motion and proximity touch pattern may be output on the touch screen.

음향 출력 모듈(152)은 녹음 모드, 음성인식 모드, 방송수신 모드 등에서 무선 통신부(110)로부터 수신되거나 메모리(160)에 저장된 오디오 데이터를 출력할 수 있다.The audio output module 152 may output audio data received from the wireless communication unit 110 or stored in the memory 160 in a recording mode, voice recognition mode, broadcast reception mode, etc.

음향 출력 모듈(152)은 뇌 자극 시스템(1)에서 수행되는 기능과 관련된 음향 신호를 출력하기도 한다. 이러한 음향 출력 모듈(152)에는 리시버(Receiver), 스피커(speaker), 버저(Buzzer) 등이 포함될 수 있다.The sound output module 152 also outputs sound signals related to functions performed in the brain stimulation system 1. This sound output module 152 may include a receiver, speaker, buzzer, etc.

알람부(153)는 뇌 자극 시스템(1)의 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력한다.The alarm unit 153 outputs a signal to notify the occurrence of an event in the brain stimulation system 1.

알람부(153)는 비디오 신호나 오디오 신호 이외에 다른 형태, 예를 들어 진동으로 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력할 수도 있다.The alarm unit 153 may output a signal for notifying the occurrence of an event in another form, for example, vibration, in addition to a video signal or an audio signal.

상기 비디오 신호나 오디오 신호는 디스플레이부(151)나 음성 출력 모듈(152)을 통해서도 출력될 수 있어서, 그들(151,152)은 알람부(153)의 일부로 분류될 수도 있다.The video signal or audio signal can also be output through the display unit 151 or the audio output module 152, so they 151 and 152 may be classified as part of the alarm unit 153.

햅틱 모듈(haptic module)(154)은, 사용자가 느낄 수 있는 다양한 촉각 효과를 발생시킨다. 햅틱 모듈(154)이 발생시키는 촉각 효과의 대표적인 예로는 진동이 있다. 햅택 모듈(154)이 발생하는 진동의 세기와 패턴 등은 제어 가능하다.The haptic module 154 generates various tactile effects that the user can feel. A representative example of a tactile effect generated by the haptic module 154 is vibration. The intensity and pattern of vibration generated by the haptack module 154 can be controlled.

예를 들어, 서로 다른 진동을 합성하여 출력하거나 순차적으로 출력할 수도 있다.For example, different vibrations can be synthesized and output or output sequentially.

햅틱 모듈(154)은 진동 외에도, 접촉 피부면에 대해 수직 운동하는 핀 배열, 분사구나 흡입구를 통한 공기의 분사력이나 흡입력, 피부 표면에 대한 스침, 전극(eletrode)의 접촉, 정전기력 등의 자극에 의한 효과와, 흡열이나 발열 가능한 소자를 이용한 냉온감 재현에 의한 효과 등 다양한 촉각 효과를 발생시킬 수 있다.In addition to vibration, the haptic module 154 is a pin array that moves perpendicular to the contact skin surface, a blowing force or suction force of air through a nozzle or inlet, grazing the skin surface, contact with an electrode (eletrode), electrostatic force, etc. A variety of tactile effects can be generated, including effects by reproducing hot and cold sensations using elements that can absorb heat or heat.

햅틱 모듈(154)은, 직접적인 접촉을 통해 촉각 효과의 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자가 손가락이나 팔 등의 근 감각을 통해 촉각 효과를 느낄 수 있도록 구현할 수도 있다. 햅틱 모듈(154)은 뇌 자극 시스템(1)의 구현 형태에 따라 2개 이상이 구비될 수 있다.The haptic module 154 can not only deliver a tactile effect through direct contact, but can also be implemented so that the user can feel the tactile effect through muscle senses such as fingers or arms. Two or more haptic modules 154 may be provided depending on the implementation type of the brain stimulation system 1.

프로젝터 모듈(155)은 뇌 자극 시스템(1)을 이용하여 이미지 프로젝트(project) 기능을 수행하기 위한 구성요소로서, 제어부(180)의 제어 신호에 따라 디스플레이부(151)상에 디스플레이되는 영상과 동일하거나 적어도 일부가 다른 영상을 외부 스크린 또는 벽에 디스플레이할 수 있다.The projector module 155 is a component for performing an image project function using the brain stimulation system 1, and is identical to the image displayed on the display unit 151 according to the control signal from the control unit 180. Or, at least some different images can be displayed on an external screen or wall.

구체적으로, 프로젝터 모듈(155)은, 영상을 외부로 출력하기 위한 빛(일 예로서, 레이저 광)을 발생시키는 광원(미도시), 광원에 의해 발생한 빛을 이용하여 외부로 출력할 영상을 생성하기 위한 영상 생성 수단(미도시), 및 영상을 일정 초점 거리에서 외부로 확대 출력하기 위한 렌즈(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 프로젝터 모듈(155)은, 렌즈 또는 모듈 전체를 기계적으로 움직여 영상 투사 방향을 조절할 수 있는 장치(미도시)를 포함할 수 있다.Specifically, the projector module 155 generates an image to be output to the outside using a light source (not shown) that generates light (for example, laser light) for outputting an image to the outside, and the light generated by the light source. It may include an image generating means (not shown) for doing so, and a lens (not shown) for enlarging and outputting the image to the outside at a certain focal distance. Additionally, the projector module 155 may include a device (not shown) that can adjust the image projection direction by mechanically moving the lens or the entire module.

프로젝터 모듈(155)은 디스플레이 수단의 소자 종류에 따라 CRT(Cathode Ray Tube) 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 모듈 및 DLP(Digital Light Processing) 모듈 등으로 나뉠 수 있다. 특히, DLP 모듈은, 광원에서 발생한 빛이 DMD(Digital Micromirror Device) 칩에 반사됨으로써 생성된 영상을 확대 투사하는 방식으로 프로젝터 모듈(151)의 소형화에 유리할 수 있다.The projector module 155 can be divided into a CRT (Cathode Ray Tube) module, an LCD (Liquid Crystal Display) module, and a DLP (Digital Light Processing) module depending on the type of display device. In particular, the DLP module can be advantageous in miniaturizing the projector module 151 by enlarging and projecting an image generated by reflecting light generated from a light source on a DMD (Digital Micromirror Device) chip.

바람직하게, 프로젝터 모듈(155)은, 뇌 자극 시스템(1)의 측면, 정면 또는 배면에 길이 방향으로 구비될 수 있다. 물론, 프로젝터 모듈(155)은 필요에 따라 뇌 자극 시스템(1)의 어느 위치에라도 구비될 수 있음은 당연하다.Preferably, the projector module 155 may be provided longitudinally on the side, front, or back of the brain stimulation system 1. Of course, it goes without saying that the projector module 155 can be installed at any location in the brain stimulation system 1 as needed.

또한, 헤드업 디스플레이(head-up display, HUD, 156)는 차량 등에서 차량 현재 속도, 연료 잔량, 내비게이션 길안내 정보 등을 운전자 바로 앞 유리창 부분에 그래픽 이미지로 투영해주는 장치를 의미한다.In addition, a head-up display (HUD, 156) refers to a device that projects the vehicle's current speed, remaining fuel amount, navigation route information, etc. as a graphic image on the windshield directly in front of the driver in a vehicle.

또한, 헤드 마운티드 디스플레이(head mounted display, HMD, 157)는 가상 현실(Virtual reality) 정보를 출력할 수 있는 대표적인 장치이다.Additionally, a head mounted display (HMD) 157 is a representative device that can output virtual reality information.

가상 현실(Virtual reality)이란 컴퓨터를 통해 어떤 특정한 환경이나 상황을 입체감있는 3D 컨텐츠로 제작하여, 그 3D 컨텐츠를 사용하는 사람이 마치 실제 주변 상황, 환경과 상호작용하고 있는 것처럼 만들어 주는 인간-컴퓨터 사이의 인터페이스 등을 총칭한다.Virtual reality is a human-computer relationship that creates three-dimensional 3D content of a specific environment or situation through a computer, making it as if the person using the 3D content is interacting with the actual surrounding situation or environment. General term for interfaces, etc.

일반적으로 사람이 지각하는 입체감은 관찰하는 물체의 위치에 따른 수정체의 두께 변화 정도, 양쪽 눈과 대상 물과의 각도 차이, 그리고 좌우 눈에 보이는 대상물의 위치 및 형태의 차이, 대상물의 운동에 따라 생기는 시차, 그 밖에 각종 심리 및 기억에 의한 효과 등이 복합적으로 작용하여 생긴다.In general, the three-dimensional effect perceived by humans is caused by the degree of change in the thickness of the lens depending on the position of the object being observed, the difference in the angle between both eyes and the object, the difference in the position and shape of the object visible to the left and right eyes, and the movement of the object. It is caused by a complex effect of time lag and various psychological and memory effects.

그 중 사람이 입체감을 느끼는 가장 중요한 요인은, 사람의 두 눈이 가로 방향으로 약 65㎝가량 떨어져 있음으로써, 나타나게 되는 양안 시차(binocular disparity)이다. 즉, 양안 시차에 의해 대상물에 대한 각도 차이를 가지고 바라보게 되고, 이 차이로 인해 각각의 눈에 들어오는 이미지가 서로 다른 상을 갖게 되며 이 두 영상이 망막을 통해 뇌로 전달되면 뇌는 이 두 개의 정보를 정확히 서로 융합하여 본래의 3D 입체 영상을 느낄 수 있는 것이다.Among them, the most important factor in a person's sense of three-dimensionality is binocular disparity, which occurs when a person's two eyes are about 65 cm apart in the horizontal direction. In other words, due to binocular parallax, the object is viewed with a difference in angle, and due to this difference, the image entering each eye has a different image. When these two images are transmitted to the brain through the retina, the brain combines these two information. By accurately fusing together, you can feel the original 3D stereoscopic image.

이러한 입체감 있는 3D 컨텐츠들은 이미 여러 미디어 분야에 두루 이용되어 소비자들로부터 호평을 받아오고 있다. 예를 들어 3D 영화, 3D 게임 및 체험 디스플레이와 같은 것들이 대표적이다.These three-dimensional 3D contents have already been used in various media fields and have received favorable reviews from consumers. Examples include 3D movies, 3D games, and experiential displays.

이와 같이 가상 현실 기술 3D 컨텐츠들의 보편화와 더불어, 더욱 몰입도 높은 가상 현실 서비스를 제공할 수 있는 기술의 개발이 다각적으로 요구되고 있다.Along with the generalization of virtual reality technology 3D contents, the development of technologies that can provide more immersive virtual reality services is being demanded in various ways.

일반적으로 이미지 디스플레이 장치는 눈과 매우 근접한 위치에서 발생하는 영상광을 정밀한 광학 장치를 이용하여 먼 거리에 가상의 대형화면이 구성될 수 있도록 초점을 형성함으로써 사용자로 하여금 확대된 허상을 볼 수 있도록 하는 화상 표시 장치를 말한다.In general, image display devices use precise optical devices to focus image light generated very close to the eyes so that a virtual large screen can be created at a distance, allowing the user to view an enlarged virtual image. Refers to an image display device.

또한, 이미지 디스플레이 장치는, 주위 환경은 볼 수 없고 디스플레이 소자에서 발산된 영상광 만을 볼 수 있는 밀폐형(See-close)과, 윈도우를 통해 주위 환경을 볼 수 있으면서도 디스플레이 소자에서 발산된 영상광을 동시에 볼 수 있는 투과식(See-through)으로 나뉠 수 있다.In addition, the image display device includes a see-close type in which the surrounding environment cannot be seen and only the image light emitted from the display element can be seen, and an image display device in which the surrounding environment can be seen through a window but the image light emitted from the display element can be seen simultaneously. It can be divided into see-through type.

본 발명에 따른 헤드 마운티드 디스플레이(head mounted display, HMD, 157)란 안경처럼 머리에 착용하여 멀티미디어 컨텐츠를 제공받을 수 있도록 하는 각종디지털 디바이스를 말한다. 디지털 디바이스의 경량화 및 소량화 추세에 따라, 다양한 웨어러블 컴퓨터(Wearable Computer)가 개발되고 있으며, HMD 또한 널리 사용되고 있다.A head mounted display (HMD, 157) according to the present invention refers to various digital devices that can be worn on the head like glasses to provide multimedia content. In accordance with the trend of lighter and smaller digital devices, various wearable computers are being developed, and HMDs are also widely used.

HMD(157)는 단순한 디스플레이 기능을 넘어 증강 현실 기술, N 스크린 기술 등과 조합되어 유저에게 다양한 편의를 제공할 수 있다.HMD 157 goes beyond simple display functions and can provide various conveniences to users by combining augmented reality technology, N-screen technology, etc.

예를 들어, HMD(157)에 마이크와 스피커가 장착되는 경우, 유저는 HMD(157)를 착용한 상태에서, 전화 통화를 수행할 수 있다. 또한, 예를 들어, HMD(157)에 원적외선 카메라(122)가 장착되는 경우, 유저는 HMD(157)를 착용한 상태에서, 유저가 원하는 방향의 이미지를 캡쳐할 수 있다.For example, if the HMD 157 is equipped with a microphone and a speaker, the user can make a phone call while wearing the HMD 157. Additionally, for example, when the far-infrared camera 122 is mounted on the HMD 157, the user can capture an image in a direction desired by the user while wearing the HMD 157.

또한, 메모리부(160)는 제어부(180)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수도 있고, 입/출력되는 데이터들(예를 들어, 메시지, 오디오, 정지영상, 동영상 등)의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수도 있다. 상기 메모리부(160)에는 상기 데이터들 각각에 대한 사용 빈도도 함께 저장될 수 있다. 또한, 상기 메모리부(160)에는 상기 터치스크린 상의 터치 입력시 출력되는 다양한 패턴의 진동 및 음향에 관한 데이터를 저장할 수 있다In addition, the memory unit 160 may store programs for processing and controlling the control unit 180 and temporarily store input/output data (e.g., messages, audio, still images, videos, etc.). It can also perform functions for The frequency of use for each of the data may also be stored in the memory unit 160. In addition, the memory unit 160 can store data on various patterns of vibration and sound output when a touch is input on the touch screen.

메모리(160)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 뇌 자극 시스템(1)은 인터넷(internet)상에서 상기 메모리(160)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)와 관련되어 동작할 수도 있다.The memory 160 may be a flash memory type, a hard disk type, a multimedia card micro type, a card type memory (for example, SD or XD memory, etc.), or RAM. (Random Access Memory, RAM), SRAM (Static Random Access Memory), ROM (Read-Only Memory, ROM), EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory), magnetic memory, magnetic It may include at least one type of storage medium among disks and optical disks. The brain stimulation system 1 may operate in connection with web storage that performs a storage function of the memory 160 on the Internet.

인터페이스부(170)는 뇌 자극 시스템(1)에 연결되는 모든 외부기기와의 통로 역할을 한다. 인터페이스부(170)는 외부 기기로부터 데이터를 전송받거나, 전원을 공급받아 뇌 자극 시스템(1) 내부의 각 구성 요소에 전달하거나, 뇌 자극 시스템(1) 내부의 데이터가 외부 기기로 전송되도록 한다. 예를 들어, 유/무선 헤드셋 포트, 외부 충전기 포트, 유/무선 데이터 포트, 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트, 오디오 I/O(Input/Output) 포트, 비디오 I/O(Input/Output) 포트, 이어폰 포트 등이 인터페이스부(170)에 포함될 수 있다.The interface unit 170 serves as a passageway for all external devices connected to the brain stimulation system 1. The interface unit 170 receives data from an external device, receives power and transmits it to each component within the brain stimulation system 1, or transmits data inside the brain stimulation system 1 to an external device. For example, wired/wireless headset ports, external charger ports, wired/wireless data ports, memory card ports, ports for connecting devices equipped with identification modules, audio I/O (Input/Output) ports, A video input/output (I/O) port, an earphone port, etc. may be included in the interface unit 170.

식별 모듈은 뇌 자극 시스템(1)의 사용 권한을 인증하기 위한 각종 정보를 저장한 칩으로서, 사용자 인증 모듈(User Identify Module, UIM), 가입자 인증 모듈(Subscriber Identify Module, SIM), 범용 사용자 인증 모듈(Universal Subscriber Identity Module, USIM) 등을 포함할 수 있다. 식별 모듈이 구비된 장치(이하 '식별 장치')는, 스마트 카드(smart card) 형식으로 제작될 수 있다. 따라서 식별 장치는 포트를 통하여 뇌 자극 시스템(1)과 연결될 수 있다.The identification module is a chip that stores various information to authenticate the right to use the brain stimulation system (1), including the user identity module (UIM), subscriber identity module (SIM), and general user authentication module. (Universal Subscriber Identity Module, USIM), etc. A device equipped with an identification module (hereinafter referred to as an 'identification device') may be manufactured in a smart card format. Therefore, the identification device can be connected to the brain stimulation system 1 through the port.

상기 인터페이스부는 뇌 자극 시스템(1)이 외부 크래들(cradle)과 연결될 때 상기 크래들로부터의 전원이 상기 뇌 자극 시스템(1)에 공급되는 통로가 되거나, 사용자에 의해 상기 크래들에서 입력되는 각종 명령 신호가 상기 이동기기로 전달되는 통로가 될 수 있다. 상기 크래들로부터 입력되는 각종 명령 신호 또는 상기 전원은 상기 이동기기가 상기 크래들에 정확히 장착되었음을 인지하기 위한 신호로 동작될 수도 있다.The interface unit becomes a path through which power from the cradle is supplied to the brain stimulation system 1 when the brain stimulation system 1 is connected to an external cradle, or various command signals input from the cradle by the user are used. It can be a passage through which information is transmitted to the mobile device. Various command signals or the power input from the cradle may be operated as signals for recognizing that the mobile device is correctly mounted on the cradle.

제어부(controller, 180)는 통상적으로 뇌 자극 시스템(1)의 전반적인 동작을 제어한다.The controller (controller, 180) typically controls the overall operation of the brain stimulation system (1).

본 발명에서, 제어부(180)는 뇌 자극 디바이스(100)에 구비될 수 있으나 이를 한정하는 것은 아니며, 바람직하게는 뇌 자극 디바이스(100)의 사용자가 구비한 기기(예: 스마트폰, 태블릿, PC 등)에 기저장(또는 설치)되는 앱(어플리케이션)으로 구현될 수 있다.In the present invention, the control unit 180 may be provided in the brain stimulation device 100, but is not limited thereto, and is preferably provided in a device (e.g., smartphone, tablet, PC) provided by the user of the brain stimulation device 100. It can be implemented as an app (application) that is pre-stored (or installed) in the device (e.g., etc.).

전원 공급부(190)는 제어부(180)의 제어에 의해 외부의 전원, 내부의 전원을 인가받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급한다.The power supply unit 190 receives external power and internal power under the control of the control unit 180 and supplies power necessary for the operation of each component.

여기에 설명되는 다양한 실시예는 예를 들어, 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.Various embodiments described herein may be implemented, for example, in a recording medium readable by a computer or similar device using software, hardware, or a combination thereof.

하드웨어적인 구현에 의하면, 여기에 설명되는 실시예는 ASICs (application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs (field programmable gate arrays, 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적인 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 일부의 경우에 본 명세서에서 설명되는 실시예들이 제어부(180) 자체로 구현될 수 있다.According to hardware implementation, the embodiments described herein include application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), and field programmable gate arrays (FPGAs). In some cases, it may be implemented using at least one of processors, controllers, micro-controllers, microprocessors, and other electrical units for performing functions. The described embodiments may be implemented by the control unit 180 itself.

소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능과 같은 실시예들은 별도의 소프트웨어 모듈들로 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 모듈들 각각은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 기능 및 작동을 수행할 수 있다. 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션으로 소프트웨어 코드가 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 코드는 메모리(160)에 저장되고, 제어부(180)에 의해 실행될 수 있다.According to software implementation, embodiments such as procedures and functions described in this specification may be implemented as separate software modules. Each of the software modules may perform one or more functions and operations described herein. Software code can be implemented as a software application written in an appropriate programming language. The software code may be stored in the memory 160 and executed by the control unit 180.

또한, 자극부(300)는 뉴로모듈레이션 기법, 뉴로피드백 기법, 감각 자극 기법 등을 통해 사용자의 뇌를 자극하는 기능을 제공한다.Additionally, the stimulation unit 300 provides a function to stimulate the user's brain through neuromodulation techniques, neurofeedback techniques, sensory stimulation techniques, etc.

본 발명에 따른 자극부(300)는 뇌 자극 디바이스(100)에 구비될 수 있으며, 전기자극부(310), 자기장 자극부(320), 초음파 자극부(330), 광 자극부(340) 및 감각 자극부(350)를 포함할 수 있다.The stimulation unit 300 according to the present invention may be provided in the brain stimulation device 100 and includes an electrical stimulation unit 310, a magnetic field stimulation unit 320, an ultrasonic stimulation unit 330, an optical stimulation unit 340, and It may include a sensory stimulation unit 350.

먼저, 전기자극부(310)는 DBS 자극부(311), tDCS 자극부(312) 및 tACS 자극부(313)를 포함할 수 있다.First, the electrical stimulation unit 310 may include a DBS stimulation unit 311, a tDCS stimulation unit 312, and a tACS stimulation unit 313.

DBS 자극부(311)는 뇌심부자극술(Deep brain stimulation)을 이용하는 것으로, 미세한 전극을 뇌의 깊은 핵 부위에 위치시켜 신경세포들의 활성을 자극시킨다.The DBS stimulation unit 311 uses deep brain stimulation, where fine electrodes are placed in the deep nucleus of the brain to stimulate the activity of nerve cells.

DBS 자극은 DC 형태, Pulse 형태, NIR 형태로 제공될 수 있다.DBS stimulation can be provided in DC form, Pulse form, and NIR form.

뇌심부자극술(Deep brain stimulation, DBS) 관련, 특정 뇌 부위의 핵에 전기자극을 투여하면 뇌 영역에서 발병하는 병리학적 신호를 방해함으로써 운동 장애를 비롯한 다양한 질병의 치료 및 증상개선을 꾀할 수 있다.In relation to deep brain stimulation (DBS), administering electrical stimulation to the nuclei of specific brain regions can help treat and improve symptoms of various diseases, including movement disorders, by interfering with pathological signals occurring in the brain region.

뇌심부자극술은 미세한 전극을 뇌의 깊은 핵 부위에 배치하며 심장 박동기와 유사한 방식으로 가슴에 삽입한 펄스 발생기로부터 활동에 필요한 전력을 공급받는다.In deep brain stimulation, tiny electrodes are placed in deep nuclear areas of the brain, and the power needed for activity is supplied from a pulse generator inserted into the chest in a similar way to a heart pacemaker.

이를 통해, 탈분극 차단 즉, 전극 부위에 위치한 신경세포들의 신경 출력을 차단할 수 있다.Through this, it is possible to block depolarization, that is, block the nerve output of nerve cells located at the electrode site.

또한, 시냅스 억제 즉, 전극 근처의 신경세포에 대한 시냅스 연결을 갖는 축삭 말단을 활성화시켜서 신경세포의 출력을 간접적으로 조절할 수 있다.Additionally, synaptic inhibition, that is, activating axon terminals that have synaptic connections to neurons near the electrode, can indirectly control the output of neurons.

다음으로, tDCS 자극부(312)는 경두개 직류자극법(transcranial direct current stimulation)을 이용한 것으로, 머리에 전극을 붙여 약한 직류 형태의 전류로 대뇌피질의 신경세포를 자극하는 것이다.Next, the tDCS stimulation unit 312 uses transcranial direct current stimulation, in which electrodes are attached to the head to stimulate neurons in the cerebral cortex with a weak direct current.

tDCS 자극부(312)는 뇌 손상에 따른 후유장애 회복을 위한 비침습적 뇌자극의 한 방법으로, 전기자극을 통해 뇌신경의 활성상태를 조절함으로써 뇌 기능 향상을 도울 수 있다.The tDCS stimulation unit 312 is a method of non-invasive brain stimulation for recovering aftereffects from brain damage, and can help improve brain function by controlling the activity of cranial nerves through electrical stimulation.

tACS (transcranial Alternating Current Stimulation) 자극부(313)는 전극을 부착하고 이를 통해 1 mA보다 적은 양의 미세전류를 두개에 전달하는 것으로, 불안감, 우울증, 불면증, 스트레스, 두통 등의 증상과 여러 종류의 통증 등을 개선시키는 비약물적 치료에 사용된다.The tACS (transcranial Alternating Current Stimulation) stimulation unit 313 attaches electrodes and transmits a microcurrent of less than 1 mA to the skull through this, and is used to treat symptoms such as anxiety, depression, insomnia, stress, and headaches, as well as various types of symptoms. It is used as a non-pharmacological treatment to improve pain, etc.

tACS (transcranial Alternating Current Stimulation) 자극은 미세아교세포 조절에 효과적이고, 미세전류를 이용하여 안전하며, 부작용이 없어 중장기적 치료가 가능하다.tACS (transcranial Alternating Current Stimulation) stimulation is effective in controlling microglial cells, is safe using microcurrent, and has no side effects, enabling mid- to long-term treatment.

또한, 호르몬 분비를 촉진 및/또는 억제시키는 기존의 화학적 요법과의 호환성이 높은 최첨단 치료법이다.In addition, it is a cutting-edge treatment that is highly compatible with existing chemical therapies that promote and/or suppress hormone secretion.

tACS(transcranial Alternating Current Stimulation) 자극을 적용하는 경우, Brain 자체의 안정적인 DMN 유지로 수면 유도 및 수면의 질 향상이 가능하다.When applying tACS (transcranial Alternating Current Stimulation) stimulation, it is possible to induce sleep and improve sleep quality by maintaining a stable DMN in the brain itself.

또한, 호르몬 (세로토닌, 멜라토닌, GABA 등) 개선을 통한 수면 유도 및 수면의 질 향상이 가능하다.In addition, it is possible to induce sleep and improve sleep quality by improving hormones (serotonin, melatonin, GABA, etc.).

또한, 뇌 조직을 자극하여 신경화학물질을 스트레스 전 균형으로 되돌리게 할 수 있다.It can also stimulate brain tissue to return neurochemicals to their pre-stress balance.

자기장 자극부(320)는 TMS(transcranial magnetic stimulation) 방식을 사용하고, 경두개자기자극법으로 불리며, 자기에너지를 이용하여 뇌 내의 신경세포를 비침습적으로 자극한다.The magnetic field stimulation unit 320 uses a transcranial magnetic stimulation (TMS) method, called transcranial magnetic stimulation, and non-invasively stimulates nerve cells in the brain using magnetic energy.

이는 파킨슨증후군(Parkinson's syndrome), 우울병 등의 신경질환 및 정신질환 치료에 효과적이다.It is effective in treating neurological and mental disorders such as Parkinson's syndrome and depression.

머리 가까이에 전도 전자기 코일로 강력한 자기장을 발생시키면 이 자기장이 두개골을 통과하면서 경두개 피질의 신경세포를 자극한다.When a strong magnetic field is generated with a conductive electromagnetic coil near the head, this magnetic field passes through the skull and stimulates nerve cells in the transcranial cortex.

이때, 자기장의 빠르기에 따라 대뇌피질의 활성도를 높이거나 낮게 할 수 있는데, 예를 들어 우울증과 같이 대뇌피질의 활성도가 낮은 경우는 고빈도 자극을 이용하고 불안증이나 조증과 같이 활성도가 너무 높은 경우는 저빈도 자극을 이용하여 활성도를 조절하는 것이다.At this time, depending on the speed of the magnetic field, the activity of the cerebral cortex can be increased or decreased. For example, in cases where the cerebral cortex is low in activity, such as depression, high-frequency stimulation is used, and in cases where the activity is too high, such as in anxiety or mania, the activity of the cerebral cortex can be increased or decreased. The activity is controlled using low-frequency stimulation.

또한, 초음파 자극부(330)는 치료 효과를 위해 초음파를 활용하는 것으로, 산부인과, 정형외과, 피부과 등에서 광범위하게 사용된다.In addition, the ultrasonic stimulation unit 330 utilizes ultrasonic waves for treatment effects and is widely used in obstetrics and gynecology, orthopedics, dermatology, etc.

초음파는 사람이 들을 수 있는 한계를 넘어선 주파수를 가진 음파를 의미한다. 일반적으로 건강한 사람이 들을수 있는 음파는 20kHz로, 초음파는 이를 넘어선 음파를 말한다. 초음파 치료는 치료 효과를 위해 이런 초음파를 활용하는 것으로, 산부인과, 정형외과, 피부과 등에서 광범위하게 사용된다.Ultrasound refers to sound waves with a frequency that exceeds the limit of human hearing. In general, sound waves that healthy people can hear are at 20kHz, and ultrasound refers to sound waves that exceed this. Ultrasound therapy utilizes ultrasound waves for therapeutic effects and is widely used in obstetrics and gynecology, orthopedics, dermatology, etc.

초음파 치료는 크게 1000 W/cm2 이상의 고강도 초음파와 10∼50 W/cm2 범위의 저강도 초음파로 나눌 수 있다. 고강도 초음파 치료는 조직을 선택적으로 가열하여 치료하는 방식으로 주로 종양 치료에 활용되며, 저강도 초음파 치료는 피하 조직을 가열하여 치료하는 것으로 피부 리프팅, 골절, 연골세포 재생 등 근골격계 치료에 사용되고 있다. 그리고 초음파 치료는 피부 손상이 없어 회복이 빠르다는 장점이 있다.Ultrasound treatment can be broadly divided into high-intensity ultrasound of 1000 W/cm 2 or more and low-intensity ultrasound in the range of 10 to 50 W/cm 2 . High-intensity ultrasound therapy treats tissues by selectively heating them and is mainly used for tumor treatment, while low-intensity ultrasound therapy treats subcutaneous tissues by heating them and is used for musculoskeletal treatment such as skin lifting, fractures, and cartilage cell regeneration. Ultrasound treatment also has the advantage of quick recovery as there is no skin damage.

HIFU(High Intensity Focused Ultrasound, 고강도 집속형 초음파)는, 다방향에서 송출되는 초음파빔을 집속시켰을 때 발생하는 열과 에너지를 이용해 절개나 수술 없이 종양을 괴사시키거나 크기를 줄이는 방법이다. 이는 자궁근종, 전립선암, 골전이암, 간암 등의 치료에 활용되고 있다.HIFU (High Intensity Focused Ultrasound) is a method to necrosize or reduce the size of a tumor without incision or surgery using the heat and energy generated when ultrasound beams sent from multiple directions are focused. It is used to treat uterine fibroids, prostate cancer, bone metastasis cancer, and liver cancer.

LIFU(Low Intensity Focused Ultrasound, 저강도 집속형 초음파)는 열을 이용하여 피하조직의 괴사를 통해 피부 리프팅 효과를 얻을 수 있는 방법이다. 고강도 집속형 초음파와 치료기전은 유사하나 사용되는 강도와 범위에서 차이가 있다.LIFU (Low Intensity Focused Ultrasound) is a method that uses heat to achieve a skin lifting effect through necrosis of subcutaneous tissue. The treatment mechanism is similar to high-intensity focused ultrasound, but there is a difference in the intensity and range used.

LIPUS(Low Intensity Pulsed Ultrasoun, 저강도 펄스형 초음파)는 치료 부위에 초음파를 방사하여 물리적 진동을 자극해 세포를 활성화하는 방법으로 골절 치료, 연골세포 재생 치료 등에 활용된다.LIPUS (Low Intensity Pulsed Ultrasound) is a method of activating cells by stimulating physical vibration by radiating ultrasonic waves to the treatment area and is used for fracture treatment and cartilage cell regeneration treatment.

소노포레시스(Sonophoresis)는 낮은 주파수의 초음파를 이용하여 피부에 약물을 전달하는 용도로 사용된다.Sonophoresis is used to deliver drugs to the skin using low-frequency ultrasound.

또한, 광 자극부(340)는 빛을 머리에 조사하여 뇌 자극을 주는 방식으로 Brain Photo Modulation 방식을 적용할 수 있다.Additionally, the light stimulation unit 340 can apply the Brain Photo Modulation method by irradiating light to the head to stimulate the brain.

광 자극부(340)에 따르면, 600-1000 nm의 빛이 세포벽에 침투되어 미토콘드리아 내 COX (Cytochrome c oxidase) 호흡체인에 관여하게 된다.According to the light stimulation unit 340, light of 600-1000 nm penetrates the cell wall and participates in the COX (Cytochrome c oxidase) respiratory chain within the mitochondria.

이를 통해, 시냅스 생성↑/ 혈관 형성 ↑/ 혈류 ↑/ 염증 방지/ 세포 자멸사 방지/ SOD ↑/ 신경흥분독성↓이 가능하다.Through this, synapse creation ↑/ blood vessel formation ↑/ blood flow ↑/ prevention of inflammation/ prevention of apoptosis/ SOD ↑/ neuroexcitotoxicity ↓ are possible.

또한, 감각 자극부(350)는 시각 자극부(351) 및 청각 자극부(352)를 포함할 수 있다.Additionally, the sensory stimulation unit 350 may include a visual stimulation unit 351 and an auditory stimulation unit 352.

감각 자극부(350)는 뇌에 직접적 자극을 가하지 않고, 타 기관에 자극을 가함으로써 우회적으로 뇌에 자극을 가하는 방식이다.The sensory stimulation unit 350 does not directly stimulate the brain, but indirectly stimulates the brain by applying stimulation to other organs.

시각 자극부(351)은 육안에 들어와 빛의 감각을 일으킬 수 있는 방사를 말한다.The visual stimulation unit 351 refers to radiation that enters the human eye and can cause the sensation of light.

예를 들어, 시각 자극부(351)는 통상 10만 촉광 정도의 백색의 스트로보스코프의 섬광을 사용하여 폐안상태의 피검자)의 눈앞 20 ㎝ 전후에 스트로보스크포의 밸브를 고정하고 전시야)를 조사한다. 자극 방법으로서는 저빈도에서 고빈도의 순으로 자극을 10초간 주고 다음 10초간 뇌파나 피험자의 모습을 관찰한 후 다음 자극으로 넘어간다.For example, the visual stimulation unit 351 uses a white stroboscope flash of about 100,000 candles, fixes the valve of the stroboscope around 20 cm in front of the eyes of a subject with closed eyes, and irradiates the entire field. do. As a stimulation method, stimulation is given for 10 seconds in order from low frequency to high frequency, and the brain waves or the subject's appearance are observed for the next 10 seconds before moving on to the next stimulation.

한편, 서버(200)는 데이터 베이스를 구축하여 뇌 자극 디바이스(100)와 정보를 교환할 수 있다.Meanwhile, the server 200 can build a database and exchange information with the brain stimulation device 100.

이때, 서버(200)와 뇌 자극 디바이스(100) 간에는 근거리 통신 또는 원거리 통신이 적용될 수 있다.At this time, short-range communication or long-distance communication may be applied between the server 200 and the brain stimulation device 100.

또한, 서버(200)는 의료기관과 네트워크를 형성하여 의료진의 판단, 의견 관련 정보를 수신하고, 뇌 자극 디바이스(100)로 전달할 수 있다.Additionally, the server 200 may form a network with a medical institution to receive information related to the medical staff's judgment and opinion, and transmit it to the brain stimulation device 100.

뇌 자극 디바이스의 구조Structure of brain stimulation device

도 2는 뇌 자극 디바이스의 일례를 도시한 도면이다.Figure 2 is a diagram showing an example of a brain stimulation device.

도 2를 참조하면, 뇌 자극 디바이스(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 사용자의 뇌에 자극을 주는 것이 가능하도록 두부에 착용 가능한 형태로 제조될 수 있다.Referring to FIG. 2, the brain stimulation device 100 may be manufactured in a form that can be worn on the head to enable stimulation of the user's brain as shown in FIG. 3.

이때, 뇌 자극 디바이스(100)는 사용자의 생체정보를 측정하기 위해 센싱부(140)가 복수로 배치될 수 있다.At this time, the brain stimulation device 100 may have a plurality of sensing units 140 arranged to measure the user's biometric information.

일 실시예에서, 뇌 자극 디바이스(100)는 복수의 센싱부(140)가 사용자의 생체정보 중 하나인 사용자의 뇌파(electroencephalogram,, EEG) 정보를 측정하기 위한 EGG 센서(141)로 각각 구현될 수 있다.In one embodiment, the brain stimulation device 100 has a plurality of sensing units 140 each implemented as an EGG sensor 141 for measuring the user's electroencephalogram (EEG) information, which is one of the user's biometric information. You can.

또한, EGG 센서(141)에서 측정되는 뇌파 정보는 자극부(300)가 사용자의 뇌에 자극을 전달하기 전에 EGG 센서(141)가 사용자의 뇌에서 획득된 제1 뇌파일 수 있으며, 상기 EGG 센서(141)는 제1 뇌파의 측정 뿐만 아니라 자극부(300)에서 사용자의 뇌로 자극을 전달하는 상태에서 사용자의 제2 뇌파도 측정할 수 있다.In addition, the brain wave information measured by the EGG sensor 141 may be the first brain wave acquired from the user's brain by the EGG sensor 141 before the stimulation unit 300 delivers stimulation to the user's brain, and the EGG sensor 141 may be the first brain wave obtained from the user's brain. In addition to measuring the first brain wave, numeral 141 can also measure the user's second brain wave while the stimulus is transmitted from the stimulation unit 300 to the user's brain.

그리고 센싱부(140)는 뇌파(EGG) 정보를 제외한 사용자의 생체정보를 측정하는 생체정보 센서(142)로 구현될 수 있으나, 일 실시예에서는 EGG 센서(141)인 것을 기준으로 하여 설명하도록 하겠다.The sensing unit 140 may be implemented as a biometric information sensor 142 that measures the user's biometric information excluding brain wave (EGG) information, but in one embodiment, the description will be based on the EGG sensor 141. .

또한, 뇌 자극 디바이스(100)는 사용자의 우울증 개선을 위한 자극을 상기 사용자의 뇌에 전달하기 위해 전기 자극부(310)가 복수로 배치될 수 있다.Additionally, the brain stimulation device 100 may have a plurality of electrical stimulation units 310 arranged in order to deliver stimulation for improving the user's depression to the user's brain.

복수의 전기 자극부(310)는 사용자의 뇌에 tACS 기반의 복합 자극을 전달하기 위해 tACS 자극부(313)일 수 있다.The plurality of electrical stimulation units 310 may be tACS stimulation units 313 to deliver tACS-based complex stimulation to the user's brain.

또한, 복수의 전기 자극부(310)는 도면에 미도시되었으나, DBS 자극부(311) 및 tDCS 자극부(312)가 포함되거나, 상기 DBS 자극부(311) 및 tDCS 자극부(312) 중 적어도 하나로 대체될 수 있다.In addition, the plurality of electrical stimulation units 310 are not shown in the drawing, but may include a DBS stimulation unit 311 and a tDCS stimulation unit 312, or at least one of the DBS stimulation unit 311 and the tDCS stimulation unit 312. It can be replaced with one.

이러한 뇌 자극 디바이스(100)를 통해 사용자의 뇌에 자극을 전달하는 방식은 이하와 같다.The method of delivering stimulation to the user's brain through this brain stimulation device 100 is as follows.

본 발명과 관련된 자극 방식Stimulation method relevant to the present invention

먼저, 센싱부(140)는 사용자의 생체정보를 측정할 수 있다.First, the sensing unit 140 can measure the user's biometric information.

제어부(180)는 센싱부(140)로부터 측정된 사용자의 생체정보를 기초로, 상기 사용자의 상태가 도 3에 도시된 우울증 관련 기설정된 복수의 상태 중 제1 상태에 해당하는 것으로 판단할 수 있다.Based on the user's biometric information measured by the sensing unit 140, the control unit 180 may determine that the user's state corresponds to the first state among a plurality of preset states related to depression shown in FIG. 3. .

도 3은 우울증 관련 기설정된 복수의 상태를 설명하기 위한 도면이다.Figure 3 is a diagram for explaining a plurality of preset states related to depression.

본 발명에서, 우울증 관련 기설정된 복수의 상태는 도 3에 도시된 바와 같이 스트레스에 의한 우울장애 상태(스트레스성 우울증), 주요 우울장애(Major Unipolar depression, MDD) 상태 및 조울증 (Bipolar Disorder, BD) 상태를 포함할 수 있다.In the present invention, the plurality of preset conditions related to depression include depressive disorder caused by stress (stress depression), major depressive disorder (MDD), and bipolar disorder (BD), as shown in FIG. 3. Can include status.

한편, 전기 자극부(310)는 사용자의 뇌의 복수의 영역에서 동기화된 진동을 동조시키기 위해 제어부(180)로부터 판단된 사용자의 제1 상태에 따라 달라지는 자극을 사용자의 뇌에 전달할 수 있다.Meanwhile, the electrical stimulation unit 310 may deliver stimulation that varies depending on the user's first state determined by the control unit 180 to the user's brain in order to synchronize vibration in a plurality of regions of the user's brain.

본 발명에서, 사용자의 뇌로 전달되는 자극은 뇌의 복수의 영역에서 동기화된 감마(gamma) 진동을 동조시키기 위한 제1 자극, 뇌의 복수의 영역에서 동기화된 델타(delta), 세타(theta), 알파(alpha) 및 베타(beta) 중 어느 하나의 진동을 동조시키기 위한 제2 자극 또는 상기 제1 자극과 상기 제2 자극을 조합한 제3 자극일 수 있다.In the present invention, the stimulus transmitted to the user's brain is a first stimulus for entraining gamma oscillations synchronized in a plurality of regions of the brain, delta, theta, and theta synchronized in a plurality of regions of the brain. It may be a second stimulus for tuning the vibration of either alpha or beta, or a third stimulus combining the first stimulus and the second stimulus.

제1 자극, 제2 자극, 제3 자극은 각각 전기 자극부(310)에서 사용자의 뇌로 전달되는 경두개교류전기자극(tACS, 400)일 수 있다.The first stimulus, the second stimulus, and the third stimulus may each be transcranial alternating current electrical stimulation (tACS, 400) transmitted from the electrical stimulation unit 310 to the user's brain.

즉, 전기 자극부(310)는 사용자의 뇌로 tACS 자극(400)을 전달하는 것이 가능한 tACS 자극부(313)로 구성되는 것이 바람직하다.That is, the electrical stimulation unit 310 is preferably composed of a tACS stimulation unit 313 capable of delivering the tACS stimulation 400 to the user's brain.

tACS 자극부(313)는 제어부(180)로부터 판단된 사용자의 제1 상태가 주요 우울장애 상태인 경우, 제1 자극을 사용자의 뇌에 전달할 수 있다.The tACS stimulation unit 313 may deliver the first stimulation to the user's brain when the user's first state determined by the control unit 180 is a major depressive disorder state.

이때, 제1 자극의 전달은 도 3에 도시된 바와 같이 감마 진동의 동조를 통해 사용자의 뇌파에서 감마레벨 뇌파를 강화시키기 위함이다.At this time, the purpose of transmitting the first stimulus is to strengthen the gamma level brain wave in the user's brain wave through tuning the gamma oscillation, as shown in FIG. 3.

tACS 자극부(313)는 제어부(180)로부터 판단된 사용자의 제1 상태가 스트레스에 의한 우울장애 상태인 경우에 제2 자극을 사용자의 뇌에 전달할 수 있다.The tACS stimulation unit 313 may deliver a second stimulation to the user's brain when the first state of the user determined by the control unit 180 is a state of depressive disorder caused by stress.

이때, 제2 자극의 전달은 도 3에 도시된 바와 같이 델타, 세타, 알파 및 베타 중 어느 하나의 진동의 동조를 통해 사용자의 뇌파에서 감마레벨 뇌파를 감소시키기 위함이다.At this time, the purpose of transmitting the second stimulus is to reduce the gamma level brain wave in the user's brain wave through tuning one of the vibrations of delta, theta, alpha, and beta, as shown in FIG. 3.

tACS 자극부(313)는 제어부(180)로부터 판단된 사용자의 제1 상태가 조울증 상태인 경우, 제3 자극을 사용자의 뇌에 전달할 수 있다.The tACS stimulation unit 313 may deliver a third stimulation to the user's brain when the first state of the user determined by the control unit 180 is manic depression.

보다 구체적으로, tACS 자극부(313)는 사용자의 제1 상태가 조울증 상태이되, 사용자의 뇌파에서 감마레벨 뇌파가 가장 낮은 경우, 제1 자극을 사용자의 뇌에 전달하여 사용자의 뇌파에서 감마레벨 뇌파를 강화시킬 수 있다.More specifically, when the user's first state is a manic-depressive state and the gamma level EEG is the lowest in the user's EEG, the tACS stimulation unit 313 delivers the first stimulus to the user's brain to increase the gamma level EEG from the user's EEG. can be strengthened.

이와 반대로, tACS 자극부(313)는 사용자의 제1 상태가 조울증 상태이되, 사용자의 뇌파에서 감마레벨 뇌파가 가장 높은 경우, 제2 자극을 사용자의 뇌에 전달하여 사용자의 뇌파에서 감마레벨 뇌파를 감소시킬 수 있다.On the contrary, when the user's first state is a bipolar state and the gamma level EEG is the highest in the user's EEG, the tACS stimulation unit 313 transmits the second stimulus to the user's brain to generate gamma level EEG from the user's EEG. can be reduced.

본 발명이 제안하는 tACS 자극 방식tACS stimulation method proposed by the present invention

본 발명이 제안하는 tACS 자극에 따른 동기화된 감마파 진동(gamma oscillation)의 동조(entrainment)을 유도하고, 이를 실시간으로 센싱하는 것은 종래에는 불가능하였다.In the past, it was impossible to induce entrainment of synchronized gamma oscillation according to the tACS stimulation proposed by the present invention and to sense this in real time.

즉, GET(Gamma Entrainment Therapy) 방식을 위해서는 뇌신호를 실시간 모니터링하는 기술이 필수적이나 감마파 진동(gamma oscillation)은 약 25-100Hz 영역으로, 보통 40Hz가 타겟 주파수이나, 또한 40Hz로 가진하는 방식이기 때문에 가진주파수와 EEG를 통하여 측정해야 하는 주파수가 같은 주파수 영역이므로 실시간 모니터링이 기술적으로 불가능한 상황이다.In other words, for the GET (Gamma Entrainment Therapy) method, technology to monitor brain signals in real time is essential, but gamma oscillation is in the range of about 25-100Hz, and 40Hz is usually the target frequency, but it is also a method of excitation at 40Hz. Therefore, since the excitation frequency and the frequency to be measured through EEG are the same frequency range, real-time monitoring is technically impossible.

예를 들어, 감마파 진동 동조를 위해, 40Hz의 자극을 주는 경우, EEG를 통한 센싱도 40Hz 대역의 신호를 대상으로 하므로, 측정된 신호가 자극에서 오는 노이즈인지 타겟하는 EEG 신호인지 구분이 안되는 큰 문제점으로 인해 종래에서는 본 발명이 제안하는 방법을 구현할 수 없었다.For example, when 40Hz stimulation is provided for gamma wave vibration entrainment, sensing through EEG also targets signals in the 40Hz band, so it is difficult to distinguish whether the measured signal is noise from the stimulation or the target EEG signal. Due to problems, the method proposed by the present invention could not be implemented in the prior art.

이와 달리, 본 발명에서는 실시간 EEG 신호 획득을 위한 tACS 자극 방식을 Burst Frequency(Burst)와 Pulse Repetition Frequency(PRF)의 복합 자극 방식을 이용하여 EEG 주파수와 자극주파수 대역을 분리할 수 있다.In contrast, in the present invention, the tACS stimulation method for acquiring real-time EEG signals uses a complex stimulation method of Burst Frequency (Burst) and Pulse Repetition Frequency (PRF) to separate the EEG frequency and stimulation frequency band.

또한, 복합자극의 주파수는 사용자의 복수의 뇌 영역에서 동기화된 진동의 동조를 유도하기 위해, 30Hz 내지 50Hz 대역의 Pulse Repetition Frequency(PRF)에 따른다.In addition, the frequency of the complex stimulation follows the Pulse Repetition Frequency (PRF) in the 30Hz to 50Hz band to induce synchronized vibration in the user's multiple brain regions.

그리고 복합 자극은 사용자의 복수의 뇌 영역에서 멤브레인 활동 전위(membrane action potential) 및 뇌 오실레이션(brain oscillation)을 유도하기 위한 크기를 갖는 신호이고, 이 신호는 계속 인가되는 것이 아니라, 상기 PRF에 따라 온(ON)/오프(OFF)되는 버스트 신호(Burst Signal)의 형태를 갖는다.In addition, the complex stimulus is a signal with a size to induce membrane action potential and brain oscillation in multiple brain regions of the user, and this signal is not continuously applied, but is applied according to the PRF. It has the form of a burst signal that is ON/OFF.

또한, PRF에 따라 온(ON) 된 신호는 Burst Frequency에 따라 자극으로 인가되고, 이때 Burst Frequency(Burst)는 Pulse Repetition Frequency(PRF) 보다 높게 설정된다.In addition, the signal turned on according to the PRF is applied as a stimulus according to the burst frequency, and at this time, the burst frequency (Burst) is set higher than the pulse repetition frequency (PRF).

예를 들어, 온(ON)/오프(OFF)되는 PRF는 40Hz 저주파를 사용 (gamma oscillation entrainment 유도 목적)하고, 온(ON) 된 신호의 Burst 주파수는 10kHz로 고주파를 사용 (Membrane action potential 및 brain oscillation 유도 목적) 할 수 있다.For example, the ON/OFF PRF uses a low frequency of 40Hz (for the purpose of inducing gamma oscillation entrainment), and the burst frequency of the ON signal uses a high frequency of 10kHz (membrane action potential and brain (for the purpose of inducing oscillation) can be done.

여기서, 복합자극에 의한 신호는 고주파수(10kHz) 대역이므로 타겟하는 EEG 신호의 주파수(40Hz)를 측정하기 위하여, 저주파 패스 필터를 통하여 분리한다. 또한, PRF에 의해 생성되는 전기 신호의 크기가 타겟하는 EEG 신호의 크기에 비해 약 100배 정도 낮은 크기이므로, 복합자극의 PRF에 의해 유도된 뇌파 신호를 실시간으로 간섭 없이 획득할 수 있게 된다.Here, since the signal from the complex stimulation is in the high frequency (10kHz) band, it is separated through a low-frequency pass filter to measure the frequency (40Hz) of the target EEG signal. Additionally, since the size of the electrical signal generated by the PRF is about 100 times lower than the size of the target EEG signal, the EEG signal induced by the PRF of the complex stimulus can be acquired in real time without interference.

즉, 40Hz EEG를 실시간으로 받기 위해서 40Hz로 전기자극을 하면 전기자극신호와 EEG신호 간섭으로 실시간 모니터링이 될 수 없다.In other words, if electrical stimulation is performed at 40Hz to receive 40Hz EEG in real time, real-time monitoring cannot be performed due to interference between the electrical stimulation signal and the EEG signal.

따라서, 본 발명에서는 고주파의 burst 전기자극을 40Hz의 PRF를 통해 전달함으로써, 감마 동조(entrainment)를 유도한다.Therefore, in the present invention, gamma entrainment is induced by transmitting high-frequency burst electrical stimulation through a 40Hz PRF.

이때, burst에 의한 전기자극 신호는 고주파수 대역으로 구분하여 신호분리가 가능하기 때문에, 원하는 40Hz EEG신호를 실시간으로 센싱할 수 있게 된다.At this time, since the electrical stimulation signal caused by the burst can be separated into high frequency bands, the desired 40Hz EEG signal can be sensed in real time.

도 4를 참조하여 보다 구체적인 내용에 대해 설명한다.More specific details will be described with reference to FIG. 4 .

도 4는 본 발명이 제안하는 EEG신호 기반 closed loop neuro-feedback tACS 자극 방식을 설명하기 위한 도면이다.Figure 4 is a diagram to explain the EEG signal-based closed loop neuro-feedback tACS stimulation method proposed by the present invention.

도 4를 참조하면, 뇌 자극 디바이스(100)는 EEG 주파수와 자극주파수 대역을 분리하기 위해, tACS 자극(400) 방식을 Burst Frequency(Burst)와 Pulse Repetition Frequency(PRF)의 복합 자극 방식으로 이용할 수 있다.Referring to FIG. 4, the brain stimulation device 100 can use the tACS stimulation 400 method as a combined stimulation method of Burst Frequency (Burst) and Pulse Repetition Frequency (PRF) to separate the EEG frequency and stimulation frequency band. there is.

이때, 복합 자극인 tACS 자극(400)은 인가되는 신호가 기설정된 제1 주파수(410)인 Pulse Repetition Frequency(PRF)에 따라 온(ON)/오프(OFF)가 반복되고, 상기 제1 주파수(410)에 따라 온(ON) 된 신호가 기설정된 제2 주파수인(420)인 Burst Frequency(Burst)에 따라 자극으로 인가된다.At this time, the tACS stimulation 400, which is a complex stimulation, is repeatedly turned on and off according to the Pulse Repetition Frequency (PRF), which is the applied signal's preset first frequency 410, and the first frequency ( The signal turned on according to 410) is applied as a stimulus according to the Burst Frequency (Burst), which is the preset second frequency (420).

즉, tACS 자극(400)은 제1 주파수(410)와 제2 주파수(420)를 포함하는 제1 복합 자극(combined signal)일 수 있다.That is, the tACS stimulation 400 may be a first combined signal including a first frequency 410 and a second frequency 420.

전술한 것과 같이, PRF(410)는 사용자의 복수의 뇌 영역에서 동기화된 진동의 동조를 유도하기 위해 적용되고, Burst Frequency(420)는 상기 사용자의 복수의 뇌 영역에서 멤브레인 활동 전위(membrane action potential) 및 뇌 오실레이션(brain oscillation)을 유도하기 위해 적용된다.As described above, the PRF 410 is applied to induce synchronized vibration in a plurality of brain regions of the user, and the Burst Frequency 420 is a membrane action potential in the plurality of brain regions of the user. ) and is applied to induce brain oscillation.

여기서, Burst Frequency(420)는 10kHz로서, 40Hz의 값을 가지는 Pulse Repetition Frequency(410) 보다 높은 값을 갖게 된다.Here, the Burst Frequency (420) is 10kHz, which is higher than the Pulse Repetition Frequency (410), which has a value of 40Hz.

Burst Frequency(420)는, 멤브레인 활동 전위(membrane action potential)를 통해 뉴런을 움직이게 하고, 뇌 오실레이션(brain oscillation)을 유도하여 서로 커뮤니케이션하도록 한다.Burst Frequency (420) causes neurons to move through membrane action potential and induce brain oscillation to communicate with each other.

Burst Frequency(420)를 높은 주파수로 자극함으로써, 멤브레인 활동을 손쉽게 유도하고, 오실레이션을 빠르게 유도할 수 있게 된다. 나아가 Pulse Repetition Frequency(410)에 따라 뇌에서 발생되는 복합자극의 PRF(410)에 의해 유도된 뇌파 신호와 인가하는 복합 자극 간의 구분을 위해 Burst Frequency(420)는 30Hz 내지 50Hz 대역보다 훨씬 높은 주파수로 설정된다.By stimulating Burst Frequency (420) at a high frequency, membrane activity can be easily induced and oscillation can be quickly induced. Furthermore, in order to distinguish between the EEG signal induced by the PRF (410) of the complex stimulation generated in the brain according to the Pulse Repetition Frequency (410) and the applied complex stimulation, the Burst Frequency (420) is set at a frequency much higher than the 30Hz to 50Hz band. It is set.

또한, Pulse Repetition Frequency(410)는 전술한 동기화된 감마 진동의 동조를 유도하기 위해 인가되고, 상기 Burst Frequency(420)에 의해 자극된 활동을 감마 오실레이션에 따라 동기화되어 동조되도록 유도하게 된다.In addition, the Pulse Repetition Frequency 410 is applied to induce tuning of the above-mentioned synchronized gamma oscillation, and the activity stimulated by the Burst Frequency 420 is induced to be synchronized and tuned according to the gamma oscillation.

특히, Pulse Repetition Frequency(410)는 사용자의 전전두엽 피질(PFC) 및 해마를 포함하는 상기 사용자의 복수의 뇌 영역에서 동기화된 감마 진동을 동조시키기 위해, 상기 사용자에 30Hz 내지 50Hz의 주파수를 갖는 자극을 전달하는 방식이 될 수 있다.In particular, the Pulse Repetition Frequency 410 provides stimulation with a frequency of 30 Hz to 50 Hz to the user in order to entrain synchronized gamma oscillations in a plurality of brain regions of the user, including the user's prefrontal cortex (PFC) and hippocampus. It could be a way to convey it.

사용자의 뇌(브레인)에 복합 자극이 인가되면, Burst Frequency(420)에 의해 뉴런의 활동이 유도되는데, 불규칙한 커뮤니테이션이 일어나고, 여기에 PRF(410)에 따른 감마파 영역의 주기로 활동이 유도된 뉴런이 동조되어 동작하게 된다.When complex stimulation is applied to the user's brain, neuron activity is induced by the Burst Frequency (420), irregular communication occurs, and activity is induced by the cycle of the gamma wave region according to the PRF (410). Neurons work in synchronization.

따라서 본 발명에서는 고주파의 burst 전기자극을 통해서 뇌파동조를 유도하고, 40Hz의 PRF를 통해서 감마 동조(entrainment)를 유도하게 된다.Therefore, in the present invention, brain wave entrainment is induced through high-frequency burst electrical stimulation, and gamma entrainment is induced through 40Hz PRF.

나아가 인가하는 복합 자극의 Burst Frequency(420)는 30Hz 내지 50Hz 대역보다 훨씬 높은 주파수로 설정되므로, 복합자극의 PRF(410)에 의해 유도된 뇌파 신호와 인가하는 복합 자극을 구분할 수 있고, 센싱된 복합 자극은 무시하고 실제 타겟하는 뇌파만을 구분하여 획득할 수 있게 된다.Furthermore, since the Burst Frequency (420) of the applied complex stimulus is set to a much higher frequency than the 30Hz to 50Hz band, it is possible to distinguish between the EEG signal induced by the PRF (410) of the complex stimulus and the applied complex stimulus, and the sensed complex stimulus It is possible to ignore stimulation and distinguish and obtain only the actual target brain waves.

예전에는 PRF를 40Hz로 인가하고 40Hz를 EEG로 센싱해야 하므로, 실시간으로 측정하는 게 불가능했으나 본 발명과 같이 Burst Frequency(420)에 따라 온(ON)/오프(OFF)되는 버스트 신호(Burst Signal)를 뇌 영역에서 동기화된 진동의 동조를 유도하기 위한 PRF(410)에 따라 복합자극으로 인가하는 경우에는, 40dB 이상(수학적으로 환산하면 100배 이상) 차이가 나게 되고, 복합자극에 따른 신호와 복합자극의 PRF(410)에 의해 유도된 뇌파 신호를 구분하는 것이 가능하며, 타겟하는 뇌파 신호만을 획득하는 것이 가능하다.In the past, it was impossible to measure in real time because PRF had to be applied at 40Hz and 40Hz had to be sensed with EEG, but as in the present invention, a burst signal that is turned on/off according to the Burst Frequency (420) When applied as a complex stimulus according to the PRF (410) to induce synchronized vibration in the brain area, there is a difference of more than 40 dB (more than 100 times when converted mathematically), and the signal according to the complex stimulus and the complex It is possible to distinguish between the EEG signals induced by the PRF 410 of stimulation, and to obtain only the targeted EEG signals.

EGG 센서(141)는 자극에 대응하여 유도되는 뇌의 뇌파를 측정할 수 있고, 제어부(180)는 상기 EGG 센서(141)에서 측정된 뇌파가 감마 진동을 동조시켰을 때에만 나타나는 동조 뇌파의 출력 및 파형에 대응되는지 여부를 이용하여 반응이 도출되는지 판단하게 된다.The EGG sensor 141 can measure brain waves induced in response to stimulation, and the control unit 180 outputs a tuned brain wave that appears only when the brain wave measured by the EGG sensor 141 is tuned to gamma oscillation. It is determined whether a response is elicited using whether it corresponds to the waveform.

제어부(180)는 EGG 센서(141)에서 측정된 사용자의 뇌파로부터 각 주파수 대역의 파워 스펙트럼(power spectrum) 값의 평균 및 표준편차, 감마(gamma)/알파(alpha)/베타(beta)/델타(delta)/세타(theta)의 뇌파 조합에 따른 각 평균값의 비율을 산출함으로써, 측정된 뇌파의 속성을 추출한다.The control unit 180 calculates the average and standard deviation, gamma/alpha/beta/delta of the power spectrum values in each frequency band from the user's brain waves measured by the EGG sensor 141. By calculating the ratio of each average value according to the brain wave combination of (delta)/theta, the properties of the measured brain waves are extracted.

본 발명에 따른 EEG 센서(141)는 실시간으로 EGG 신호(500)를 측정하게 되고, 예를 들어, 5분 간은 pre EEG 신호(510)로서 사용하지 않는 신호, 다음 20분 간은 실시간으로 분석을 위하 사용하는 RT EEG 신호(520)를 센싱할 수 있으며, RT EEG 신호(520)를 20분간 측정한 후에 한번 더 5분 간 post EEG 신호(530)로서 사용하지 않는 신호로 처리할 수 있다.The EEG sensor 141 according to the present invention measures the EGG signal 500 in real time, for example, for 5 minutes it is an unused signal as the pre EEG signal 510, and for the next 20 minutes it is analyzed in real time. The RT EEG signal 520 used for can be sensed, and after measuring the RT EEG signal 520 for 20 minutes, it can be processed as an unused signal as a post EEG signal 530 for another 5 minutes.

전술한 것과 같이, 본 발명에서 실시간으로 EEG를 측정하는 목적은 본 발명이 제공하는 기기를 통해 사용자(환자)가 실제로 뇌 영역에서 동기화된 감마 진동이 동조되었는지 확인하기 위함이다.As described above, the purpose of measuring EEG in real time in the present invention is to confirm whether the user (patient) has actually synchronized gamma oscillations in the brain region through the device provided by the present invention.

일반적으로는 40Hz의 PRF(410)에 따라 복합자극을 인가함으로써, 사용자(환자)는 동기화된 감마 진동이 동조될 수 있다.In general, by applying complex stimulation according to the PRF 410 at 40 Hz, the user (patient) can be tuned to synchronized gamma oscillation.

그러나 환자의 우울증 상태에 따라 동기화된 감마 진동의 동조가 40Hz보다 더 낮은 주파수에서 이루어질 수 있다.However, depending on the patient's depression state, synchronized entrainment of gamma oscillations may be achieved at a frequency lower than 40Hz.

따라서, 본 발명에서는 제1 주파수(410), 제2 주파수(420), 상기 제2 주파수(420)에 따른 자극의 출력, 파형 및 주기 중 적어도 하나를 수정한 제2 복합 자극을 사용자의 뇌에 전달함으로써, 실제 동기화된 감마 진동이 동조되도록 유도할 수 있다.Therefore, in the present invention, a second complex stimulus in which at least one of the first frequency 410, the second frequency 420, and the output, waveform, and period of the stimulus according to the second frequency 420 is modified is applied to the user's brain. By transmitting, the actual synchronized gamma oscillation can be induced to be tuned.

구체적인 일예로, PRF(410)를 처음에는 40Hz로 인가하였다가 감마 진동 동조가 유도되지 않는 경우, 38, 36, 34, 32Hz의 신호로 낮춰서 인가함으로써 동조를 유도할 수 있고, 이와 같이 뇌 자극 디바이스(100)의 지속적 사용을 통해 환자의 뇌 기능을 개선하여 32Hz 대역에서 동조가 유도되는 환자를 정상 범주인 40Hz 대역에서 동조가 유도되도록 할 수 있다.As a specific example, if the PRF (410) is initially applied at 40 Hz and gamma oscillation entrainment is not induced, entrainment can be induced by lowering and applying a signal of 38, 36, 34, or 32 Hz, and in this way, the brain stimulation device Through continuous use of (100), the patient's brain function can be improved so that a patient whose entrainment is induced in the 32Hz band can be induced to entrain in the 40Hz band, which is the normal range.

이와 반대로, 40Hz보다 더 높은 주파수에서 감마 진동의 동조가 유도되는 환자도 있을 수 있으므로, 주파수를 높이는 방향으로 복합 자극을 수정하여 자극하는 것도 가능하다.Conversely, since some patients may induce gamma oscillation entrainment at a frequency higher than 40 Hz, it is also possible to modify the complex stimulation to increase the frequency.

도 4를 참조하면, tACS 자극부(313)를 통해, Burst Frequency(420)에 따라 온(ON)/오프(OFF)되는 버스트 신호(Burst Signal)를 뇌 영역에서 동기화된 진동의 동조를 유도하기 위한 PRF(410)에 따라 제1 복합 자극(combined signal)을 인가할 수 있다(S1).Referring to FIG. 4, through the tACS stimulation unit 313, a burst signal that is turned on/off according to the burst frequency 420 is used to induce synchronized vibration in the brain region. A first combined signal may be applied according to the PRF 410 (S1).

또한, EGG 센서(141)는 사용자의 뇌로 자극이 전달되는 동안 제1 복합 자극에 따른 뇌파 신호를 측정할 수 있다(S2, S3).Additionally, the EGG sensor 141 can measure the brain wave signal according to the first complex stimulus while the stimulus is transmitted to the user's brain (S2, S3).

이때, 제어부(180)는 EGG 센서(141)가 측정(센싱)한 신호 중 제1 복합 자극에 의한 제1 신호는 노이즈로 구분하여 무시 가능하다.At this time, the control unit 180 can distinguish the first signal caused by the first complex stimulus among the signals measured (sensed) by the EGG sensor 141 as noise and ignore it.

또한, 제어부(180)는 제1 신호를 제외하고, EGG 센서(141)가 측정한 신호 중 복합 자극의 PRF(410)에 의해 유도된 뇌파 신호인 제2 신호를 기초로 감마 진동을 동조시키는 반응이 도출되는지 여부를 판단할 수 있다(S4).In addition, the control unit 180 reacts to synchronize gamma oscillation based on the second signal, which is an EEG signal induced by the PRF 410 of the complex stimulus, among the signals measured by the EGG sensor 141, excluding the first signal. It can be determined whether this is derived (S4).

이때 만약, 동기화된 감마 진동이 실제로 동조되어 제1 복합 자극에 따른 상기 제1 반응이 도출되는 경우(S4-YES), 제어부(180)는 환자의 우울증 관련 상태(적응증)별 우울증의 개선(치료) 효과 간 상관관계를 분석하고(S5),디스플레이부(151)를 통해 상기 상관관계의 분석 결과를 표, 그래프 등으로 출력하는 치료 모니터링 판독 모델을 사용자에게 제공할 수 있다(S6).At this time, if the synchronized gamma oscillation is actually synchronized to elicit the first response according to the first complex stimulus (S4-YES), the control unit 180 improves depression (treatment) according to the patient's depression-related condition (indication). ) It is possible to provide the user with a treatment monitoring reading model that analyzes the correlation between effects (S5) and outputs the analysis results of the correlation in a table, graph, etc. through the display unit 151 (S6).

이와 달리 만약, 동기화된 감마 진동이 실제로 동조되지 않아 제1 복합 자극에 따른 상기 제1 반응이 도출되지 않는 경우(S4-NO), 제어부(180)는 제1 주파수(410), 제2 주파수(420), 상기 제2 주파수(420)에 따른 자극의 출력, 파형 및 주기 중 적어도 하나를 수정한 제2 복합 자극을 사용자의 뇌에 전달하도록 tACS 자극부(313)를 제어할 수 있다(S7).On the other hand, if the synchronized gamma oscillation is not actually synchronized and the first response according to the first complex stimulus is not elicited (S4-NO), the control unit 180 sets the first frequency 410, the second frequency ( 420), the tACS stimulation unit 313 may be controlled to deliver a second complex stimulation in which at least one of the output, waveform, and cycle of the stimulation according to the second frequency 420 is modified to the user's brain (S7). .

이때, 제1 반응은 뇌의 복수의 영역에서 동기화된 감마 진동 또는 델타 진동, 세타 진동, 알파 진동 및 베타 진동 중 어느 하나의 진동의 동조에 대한 것이다.At this time, the first response is to the entrainment of any one of gamma vibration, delta vibration, theta vibration, alpha vibration, and beta vibration synchronized in a plurality of regions of the brain.

또한, 제1 주파수(410)는 사용자의 전전두엽 피질(prefrontal cortex; PFC) 및 해마를 포함하는 상기 사용자의 복수의 뇌 영역에서 동기화된 감마 진동을 동조하기 위한 30Hz 내지 80Hz의 주파수, 상기 베타 진동을 동조시키기 위한 14Hz 내지 29Hz 주파수, 상기 알파 진동을 동조시키기 위한 8Hz 내지 13Hz의 주파수, 상기 세타 진동을 동조시키기 위한 4Hz 내지 7Hz의 주파수 또는 상기 델타 진동을 동조시키기 위한 0Hz 초과 4Hz 미만의 주파수일 수 있다.In addition, the first frequency 410 is a frequency of 30 Hz to 80 Hz for entraining synchronized gamma oscillations in a plurality of brain regions of the user, including the user's prefrontal cortex (PFC) and hippocampus, and the beta oscillations. It may be a frequency of 14Hz to 29Hz for tuning, a frequency of 8Hz to 13Hz for tuning the alpha oscillations, a frequency of 4Hz to 7Hz for tuning the theta oscillations, or a frequency of more than 0Hz and less than 4Hz for tuning the delta oscillations. .

한편, 제1 신호의 크기가 제2 신호의 크기보다 기설정된 수치 이상 차이가 나는 것을 기초로, 제1 복합 자극에 의한 신호 간섭은 무시 가능하다.Meanwhile, based on the fact that the size of the first signal is different from the size of the second signal by more than a preset value, signal interference caused by the first complex stimulus can be ignored.

결국, 본 발명은 실시간 tACS 자극시 EEG신호 획득 기술을 기반으로 감마 진동이 실제로 이루어지는지 판단하는 neurofeedback 방식을 통해 환자의 우울증 상태를 개선할 수 있다.Ultimately, the present invention can improve the patient's depression state through a neurofeedback method that determines whether gamma oscillations actually occur based on EEG signal acquisition technology during real-time tACS stimulation.

실시간 tACS-EEG Neurofeedback 알고리즘Real-time tACS-EEG Neurofeedback Algorithm

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 tACS-EEG Neurofeedback 알고리즘 블록도이다.Figure 5 is a block diagram of a real-time tACS-EEG Neurofeedback algorithm according to an embodiment of the present invention.

먼저, 환자별로 최적화된 개인맞춤형의 감마 동조를 유도할 수 있도록 실시간 tACS-EEG Neurofeedback 알고리즘을 개발할 수 있다.First, a real-time tACS-EEG Neurofeedback algorithm can be developed to induce personalized gamma tuning optimized for each patient.

실시간 tACS-EEG Neurofeedback 알고리즘은 학습 및 검증 과정을 거친 후 제어부(180)에 탑재될 수 있다.The real-time tACS-EEG Neurofeedback algorithm can be installed in the control unit 180 after going through a learning and verification process.

또한, 제어부(180)는 EGG 센서(141)로부터 제1 복합 자극에 따른 뇌파 신호를 전처리할 수 있다(S10).Additionally, the control unit 180 may preprocess the EEG signal according to the first complex stimulus from the EGG sensor 141 (S10).

상기 전처리 단계(S10)에서, 제어부(180)는 EGG 센서(141)로부터 제1 복합 자극에 따른 뇌파 신호 중 제2 신호를 수신하면, 시간축에서 이동평균필터를 적용(S11)하고, 그 후 FFT를 통한 주파수 축 변환(S12)하며, 정격전압 제거 및 감마(Gamma) 대역만을 관찰하기 위한 대역통과필터를 적용(S13)하는 과정이 순차적으로 진행될 수 있다.In the preprocessing step (S10), when the control unit 180 receives the second signal among the EEG signals according to the first complex stimulus from the EGG sensor 141, it applies a moving average filter on the time axis (S11), and then FFT The process of converting the frequency axis through (S12), removing the rated voltage, and applying a band-pass filter to observe only the gamma band (S13) may proceed sequentially.

그리고 제어부(180)는 전처리 단계(S10) 후, 전처리된 제2 신호를 분석할 수 있다(S20).And after the preprocessing step (S10), the control unit 180 can analyze the preprocessed second signal (S20).

상기 분석 단계(S20)에서, 제어부(180)는 전처리된 제2 신호로부터 제1 반응이 도출되는지 여부를 판단하기 위해 주파수의 파워 분석(S21) 및 EGG 신호의 분석(S22)이 동시 또는 순차적으로 진행될 수 있다.In the analysis step (S20), the control unit 180 performs frequency power analysis (S21) and analysis of the EGG signal (S22) simultaneously or sequentially to determine whether the first response is derived from the preprocessed second signal. It can proceed.

또한, 제어부(180)는 분석 단계(S20) 후, 환자별로 최적화된 개인맞춤형의 감마 동조를 유도할 수 있다(S30).Additionally, the control unit 180 may induce personalized gamma tuning optimized for each patient after the analysis step (S20) (S30).

상기 감마 동조 단계(S30)는 제어부(180)는 감마 동조를 모니터링하고(S31), 환자에 최적화된 감마 동조를 위한 PRF(410)별 뉴런 진동(neuron oscillation)을 정량적으로 분석하며(S32), 정량 분석 결과에 따라 감마 동조를 위해 제1 복합 자극의 PRF(410)를 가변시킬 수 있다(S33).In the gamma tuning step (S30), the control unit 180 monitors the gamma tuning (S31) and quantitatively analyzes neuron oscillation for each PRF (410) for gamma tuning optimized for the patient (S32). According to the quantitative analysis results, the PRF 410 of the first complex stimulus may be varied for gamma tuning (S33).

한편, 제어부(180)는 뇌 자극 디바이스(100)를 사용한 환자의 월별 자극 정보/EGG 데이터가 메모리(160)에 저장되도록 하며, 무선 통신부(110)를 통해 상기 월별 자극 정보/EGG 데이터를 서버(200)로 송신할 수 있다(S40).Meanwhile, the control unit 180 stores the monthly stimulation information/EGG data of the patient using the brain stimulation device 100 in the memory 160, and sends the monthly stimulation information/EGG data to the server ( 200) can be transmitted (S40).

이에 따라, 뇌 자극 디바이스(100)는 사용자가 사용자 입력부(130) 또는 디스플레이부(150)를 터치함으로써 월별 자극 정보/EGG 데이터의 확인을 요청할 때 무선 통신부(110)를 통해 서버(200)로부터 월별 자극 정보/EGG 데이터를 수신하고, 디스플레이부(151)를 통해 월별 자극 정보/EGG 데이터를 사용자에게 제공할 수 있다.Accordingly, the brain stimulation device 100 receives monthly information from the server 200 through the wireless communication unit 110 when the user requests confirmation of monthly stimulation information/EGG data by touching the user input unit 130 or the display unit 150. Stimulation information/EGG data can be received, and monthly stimulation information/EGG data can be provided to the user through the display unit 151.

또한, 제어부(180)는 월별 자극 정보에 포함된 사용자의 뇌에 전달된 제1 복합 자극 또는 제2 복합 자극 정보가 메모리(160)에 저장되도록 하며, 무선 통신부(110)를 통해 제1 복합 자극 또는 제2 복합 자극 정보를 서버(200)로 전송할 수 있다.In addition, the control unit 180 stores the first complex stimulus or second complex stimulus information delivered to the user's brain included in the monthly stimulus information in the memory 160, and stores the first complex stimulus or second complex stimulus information through the wireless communication unit 110. Alternatively, the second complex stimulus information may be transmitted to the server 200.

이에 따라, 뇌 자극 디바이스(100)는 사용자가 사용자 입력부(130) 또는 디스플레이부(150)를 터치함으로써 사용자의 뇌에 전달된 자극 이력 확인을 요청할 때 무선 통신부(110)를 통해 서버(200)로부터 사용자의 뇌에 전달된 제1 복합 자극 또는 제2 복합 자극 정보를 수신하고, 디스플레이부(151)를 통해 자극 이력 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.Accordingly, the brain stimulation device 100 receives information from the server 200 through the wireless communication unit 110 when the user requests confirmation of the stimulation history delivered to the user's brain by touching the user input unit 130 or the display unit 150. The first complex stimulus or the second complex stimulus information delivered to the user's brain may be received, and stimulation history information may be provided to the user through the display unit 151.

임상 시험clinical trials

도 6은 임상 시험의 임상 프로토콜을 도시한 도면이다.Figure 6 is a diagram showing the clinical protocol of a clinical trial.

도 6을 참조하면, 뇌 자극 디바이스(100)를 이용하여 환자의 우울증 개선이 가능한지 확인하기 위해 임상 시험을 진행하였다.Referring to FIG. 6, a clinical test was conducted to determine whether it was possible to improve a patient's depression using the brain stimulation device 100.

임상 시험의 목적은 우울증에 대한 tACS 자극의 신경생리학적, 분자생물학적, 해부학적 및 행동학적 영향을 검증하기 위함이다.The purpose of the clinical trial is to verify the neurophysiological, molecular biological, anatomical, and behavioral effects of tACS stimulation on depression.

임상 시험의 대상은 만 40세 이상, 만 70세 미만의 불안/우울 증상을 가진 환자로 설정하였다.The subjects of the clinical trial were patients aged 40 or older but younger than 70 with anxiety/depression symptoms.

임상 시험의 표본수는 탐색 임상시험 과정에서 탈락률 15% 기준 등록인원은 최소 60명으로 설정하였으며, 확증임상 시험의 표본수는 확증 임상시험 과정에서 탐색적 전후비교 임상 결과, 식약청 승인 과정에 따라 최종결정하기로 협의하였다.The sample size of the clinical trial was set at a minimum of 60 people based on a dropout rate of 15% during the exploratory clinical trial process, and the sample size of the confirmatory clinical trial was finally determined based on the exploratory before-and-after comparison clinical results and the Food and Drug Administration approval process during the confirmatory clinical trial process. It was agreed upon.

임상 시험의 무작위 배정은 시험군(매개변수가 적용된 본 발명의 뇌 자극 디바이스), 대조군(외, 내부 디자인은 뇌 자극 디바이스와 동일하나 내부전류 차단으로 인해 실제 tACS 기반의 복합 자극이 인가되지 않는 샴 기기), 층화 블록 무작위배정 방법은 성별(여성과 남성)과 나이(42세 미만 또는 이상)을 층화하고, 시험군과 대조군이 1:1의 비율로 배정될 수 있도록 하여 2개, 4개의 블록을 무작위로 섞어서 설정하였다.The randomization of the clinical trial is a test group (brain stimulation device of the present invention with applied parameters), control group (a sham device that has the same internal design as the brain stimulation device but does not actually apply tACS-based complex stimulation due to internal current blocking) ), the stratified block randomization method stratifies gender (women and men) and age (under or over 42 years old), and allows the test group and control group to be assigned in a 1:1 ratio, creating 2 and 4 blocks. It was set by mixing randomly.

임상 시험의 유효성 평가 지표는 1차 지표는 우울증을 평가하기 위한 BDI-II, LEIDS-R로 진행되었으며, 2차 지표는 혈액검사, 심박변이도 지표인 SDNN, LF/HF의 변화량, 유도 서파(세타, 델타, 감마) 뇌파 평균 진폭 및 파워 등으로 진행되었다.The clinical trial's effectiveness evaluation indicators were the BDI-II and LEIDS-R to evaluate depression as the primary indicators, and the secondary indicators were blood tests, SDNN, a heart rate variability indicator, change in LF/HF, and induced slow wave (theta). , delta, and gamma), the brain wave average amplitude and power were measured.

임상 시험의 통계분석은 두 그룹간에 기본 인구학적 변인과 기저 검사 결과의 차이 여부를 알아보기 위해 Independent t-test 혹은 카이제곱 검정과 Paired t-test를 이용(두 그룹 간의 평균 차이에 대한 검정은 Independent t-test 방법으로 하고, 두 집단 관찰치가 짝을 이루었다면 paired t 적용)하였다.Statistical analysis of clinical trials uses Independent t-test or Chi-square test and Paired t-test to determine whether there are differences in basic demographic variables and baseline test results between the two groups (the test for the mean difference between the two groups is Independent The t-test method was used, and paired t was applied if the two group observations were paired.

임상 시험의 결과로는 본 발명의 tACS 자극부(313)가 구비된 뇌 자극 디바이스(100)인 시험군이 샴 기기인 대조군과 비교하여 우울증 개선의 효과가 있다는 것이 확인되었다.As a result of the clinical test, it was confirmed that the test group using the brain stimulation device 100 equipped with the tACS stimulation unit 313 of the present invention was effective in improving depression compared to the control group using the sham device.

개인맞춤형 뇌 자극 시스템의 변형예Variants of personalized brain stimulation systems

이하, 전술한 일 실시예의 개인맞춤형 뇌 자극 시스템(1)과 다른 기술적 특징을 기준으로, 개인맞춤형 뇌 자극 시스템(1)의 변형예에 대해 자세히 설명하도록 하겠다.Hereinafter, a modified example of the personalized brain stimulation system 1 will be described in detail based on technical features different from the personalized brain stimulation system 1 of the above-described embodiment.

즉, 변형예에서 설명하지 않는 기술적 특징은 일 실시예의 개인맞춤형 뇌 자극 시스템(1)과 동일한 것으로 이해되는 것이 바람직하다.In other words, it is preferred that technical features not described in the modified example are understood to be the same as those of the personalized brain stimulation system 1 of one embodiment.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 뇌 자극 디바이스와 단말을 도시한 도면이다.Figure 7 is a diagram illustrating a brain stimulation device and a terminal according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 개인맞춤형 뇌 자극 시스템(1)은 뇌 자극 디바이스(100)와 단말(10)이 통신을 통해 서로 간의 정보 전송이 가능하다.Referring to FIG. 7, the personalized brain stimulation system 1 allows the brain stimulation device 100 and the terminal 10 to transmit information to each other through communication.

이때, 단말(10)은 뇌 자극 디바이스(100)의 제어부(180)와 다른 기기(예: 스마트폰, 태블릿, PC 등)로서 구현될 수 있다.At this time, the terminal 10 may be implemented as a device (eg, smartphone, tablet, PC, etc.) different from the control unit 180 of the brain stimulation device 100.

또한, 단말(10)은 도 7에 도시된 바와 같이 애플리케이션(11)이 설치되는데, 상기 애플리케이션(11)은 사용자에 의해 실행되면 제어부(180)가 사용자의 제1 상태를 판단하는데 기초가 되는 제1 정보를 수집하기 위한 우울증 검사 설문지를 사용자에게 제공할 수 있다.In addition, the terminal 10 is installed with the application 11 as shown in FIG. 7. When the application 11 is executed by the user, the control unit 180 determines the first state of the user. 1 A depression screening questionnaire can be provided to the user to collect information.

이때, 단말(10)이 제1 정보를 수집하는 방식은 애플리케이션(11)에서 우울증 검사 설문지를 사용자에게 제공하면, 사용자가 상기 우울증 검사 설문지에 데이터를 입력하는 것에 기반하여 진행될 수 있다.At this time, the method in which the terminal 10 collects the first information may be based on the user entering data into the depression test questionnaire when the application 11 provides the depression test questionnaire to the user.

본 발명에서, 우울증 검사 설문지는 우울증의 증상과 정도를 평가하기 위한 벡 우울척도(Beck Depression Inventory, BDI) 검사 및 우울증에 대한 민감성을 측정하는 라이덴 우울 감수성 지수(Leiden Index of Depression Sensitivity-Revised, LEIDS-R) 검사를 진행하기 위한 설문지일 수 있다.In the present invention, the depression screening questionnaire includes the Beck Depression Inventory (BDI) test to evaluate the symptoms and degree of depression and the Leiden Index of Depression Sensitivity-Revised (LEIDS) to measure sensitivity to depression. -R) It may be a questionnaire to conduct a test.

즉, 단말(10)에서 수집되는 제1 정보는 벡 우울척도 정보 및 라이덴 우울 감수성 지수 정보 중 적어도 하나일 수 있다.That is, the first information collected by the terminal 10 may be at least one of Beck depression scale information and Leiden depression susceptibility index information.

이러한 단말(10)은 애플리케이션(11)을 통해 제1 정보가 실시간으로 수집되면, 수집된 제1 정보를 뇌 자극 디바이스(100)로 전송할 수 있다.When the first information is collected in real time through the application 11, the terminal 10 may transmit the collected first information to the brain stimulation device 100.

뇌 자극 디바이스(100)의 제어부(180)는 단말(10)로부터 수신한 제1 정보를 기초로 사용자가 우울증 관련 기설정된 복수의 상태 중 제1 상태에 해당하는 것으로 결정할 수 있다.The control unit 180 of the brain stimulation device 100 may determine that the user is in the first state among a plurality of preset states related to depression based on the first information received from the terminal 10.

또한, 뇌 자극 디바이스(100)의 tACS 자극부(313)는 뇌의 복수의 영역에서 동기화된 진동을 동조시키기 위해 제어부(180)에서 결정된 제1 상태에 따라 달라지는 tACS 기반의 복합 자극을 사용자의 뇌에 전달할 수 있다.In addition, the tACS stimulation unit 313 of the brain stimulation device 100 provides tACS-based complex stimulation that varies depending on the first state determined by the control unit 180 to synchronize vibration in a plurality of regions of the brain. It can be delivered to .

한편, 뇌 자극 디바이스(100)가 단말(10)로부터 수신한 제1 정보는 전술한 생체정보를 포함할 수 있다.Meanwhile, the first information received by the brain stimulation device 100 from the terminal 10 may include the biometric information described above.

즉, 제1 정보는 단말(10)에서 수집된 벡 우울척도 정보 및 라이덴 우울 감수성 지수 정보 중 적어도 하나를 포함하는 데이터일 수 있으나, 뇌 자극 디바이스(100)에서는 벡 우울척도 정보 및 라이덴 우울 감수성 지수 정보 중 적어도 하나를 포함하면서 심박 변이도(Heart Rate Variability, HRV) 정보, 뇌파(electroencephalogram, EEG) 정보, 심박수 정보, 스트레스 정보, 체성분 정보, 체중 정보, 산소포화도 정보, 맥박 정보, 혈압 정보, 홍채 정보, 목소리 정보, 정맥 정보 및 심전도(electrocardiogram, ECG) 정보 중 적어도 하나를 포함하는 데이터로 변환될 수 있다.That is, the first information may be data including at least one of Beck Depression Scale information and Leiden Depression Susceptibility Index information collected in the terminal 10, but in the brain stimulation device 100, Beck Depression Scale information and Leiden Depression Susceptibility Index information. Containing at least one of the following information, Heart Rate Variability (HRV) information, electroencephalogram (EEG) information, heart rate information, stress information, body composition information, weight information, oxygen saturation information, pulse information, blood pressure information, and iris information , may be converted into data including at least one of voice information, vein information, and electrocardiogram (ECG) information.

제어부(180)는 센싱부(140)에서 사용자의 제1 뇌파를 측정하면, 제1 정보와 제1 뇌파를 이용하여 사용자가 우울증 관련 기설정된 복수의 상태 중 제1 상태에 해당하는 것으로 판단할 수 있다.When the sensing unit 140 measures the user's first brain wave, the control unit 180 can determine that the user is in the first state among a plurality of preset states related to depression using the first information and the first brain wave. there is.

또한, 센싱부(140)는 tACS 자극부(313)로부터 사용자의 뇌로 자극이 전달되는 상태에서 상기 사용자의 제2 뇌파를 측정할 수 있으며, 상기 사용자의 뇌로 자의 전달이 종료되면 상기 사용자의 제3 뇌파를 측정할 수 있다.In addition, the sensing unit 140 can measure the user's second brain wave while the stimulation is transmitted from the tACS stimulation unit 313 to the user's brain, and when the stimulation is transmitted to the user's brain, the user's third brain wave is measured. Brain waves can be measured.

그리고 제어부(180)는 센싱부(140)에서 측정된 제2 뇌파를 기초로 사용자의 뇌의 복수의 영역에서 동기화된 진동을 동조시키는 제1 반응이 도출되는지 여부를 판단할 수 있다.In addition, the control unit 180 may determine whether a first response that synchronizes vibration is elicited in a plurality of regions of the user's brain based on the second brain wave measured by the sensing unit 140.

또한, 뇌 자극 디바이스(100)는 센싱부(140)가 제1, 2, 3 뇌파를 각각 측정함으로써 생성된 제1 뇌파 정보, 제2 뇌파 정보 및 제3 뇌파 정보를 단말(10)로 전송할 수 있다.In addition, the brain stimulation device 100 can transmit to the terminal 10 the first brain wave information, the second brain wave information, and the third brain wave information generated by the sensing unit 140 measuring the first, second, and third brain waves, respectively. there is.

한편, 단말(10)은 뇌 자극 디바이스(100)로 전송하기 전에 사용자의 우울증 상태와 관련된 제1 정보를 저장하며, 상기 제1 정보와 상기 뇌 자극 디바이스(100)로부터 수신하는 제1 뇌파 정보, 제2 뇌파 정보 및 제3 뇌파 정보를 기초로, 상기 제1 정보를 수정할 수 있다.Meanwhile, the terminal 10 stores first information related to the user's depression state before transmitting it to the brain stimulation device 100, and the first information and first brain wave information received from the brain stimulation device 100, The first information can be modified based on the second brain wave information and the third brain wave information.

또한, 단말(10)은 제어부(180)에서 수정된 제1 정보를 이용하여 사용자의 제1 상태가 판단되도록, 상기 수정된 제1 정보를 뇌 자극 디바이스(100)에 전송할 수 있다.Additionally, the terminal 10 may transmit the modified first information to the brain stimulation device 100 so that the control unit 180 determines the user's first state using the modified first information.

그리고 단말(10)은 수정된 제1 정보를 기반으로, 애플리케이션(11)을 통해 우울증 상태 개선을 위한 다양한 콘텐츠를 사용자에게 제공할 수 있으며, 본 발명의 애플리케이션(11)에서 사용자에게 제공하는 다야안 콘텐츠는 도 8에 도시된 바와 같다.And, based on the modified first information, the terminal 10 can provide the user with various contents for improving the state of depression through the application 11, and the dayaan provided to the user by the application 11 of the present invention. The content is as shown in Figure 8.

도 8은 본 발명의 단말에 설치된 애플리케이션에서 제공하는 콘텐츠를 도시한 블록구성도이다.Figure 8 is a block diagram showing content provided by an application installed on the terminal of the present invention.

도 8을 참조하면, 단말(10)은 애플리케이션(11)을 통해 사용자의 우울증 상태 개선을 위한 음악 콘텐츠(11a), 영상 콘텐츠(11b) 및 게임 콘텐츠(11c) 중 적어도 하나를 제공할 수 있다.Referring to FIG. 8 , the terminal 10 may provide at least one of music content 11a, video content 11b, and game content 11c for improving the user's depression state through the application 11.

단말(10)은 수정되기 전의 제1 정보, 제1 뇌파 정보, 제2 뇌파 정보, 제3 뇌파 정보 및 수정된 제1 정보를 외부로 전달할 수 있다.The terminal 10 may transmit the first information before modification, the first brain wave information, the second brain wave information, the third brain wave information, and the modified first information to the outside.

여기서, 단말(10)이 정보를 전달하는 외부라 함은 우울증 관련 전문가가 전달받은 정보를 분석하여 사용자의 우울증 개선에 이바지할 수 있는 피드백 정보를 후술될 우울증 관련 전문가 연계 콘텐츠(11d)에서 제공할 수 있도록, 상기 우울증 관련 전문가가 구비한 기기일 수 있다.Here, the external to which the terminal 10 transmits information means that a depression-related expert analyzes the received information and provides feedback information that can contribute to improving the user's depression in the depression-related expert linkage content 11d, which will be described later. It may be a device provided by the depression-related expert.

또한, 단말(10)은 우울증 관련 전문가가 구비한 기기로부터 전달한 정보에 대한 피드백 정보를 수신하면, 애플리케이션(11)을 통해 상기 피드백 정보에 포함된 우울증 관련 전문가 연계 콘텐츠(11d)가 표시되도록 한다.In addition, when the terminal 10 receives feedback information about information delivered from a device equipped with a depression-related expert, the terminal 10 displays depression-related expert-linked content 11d included in the feedback information through the application 11.

그리고 단말(10)은 애플리케이션(11)의 설정에 따라 2종류의 콘텐츠를 사용자에게 동시에 제공할 수도 있다. 보다 구체적으로, 우울증 관련 전문가 연계 콘텐츠(11d)를 표시하는동안 백그라운드 재생 방식에 기반하여 우울증 개선을 위한 음악 콘텐츠(11a) 및 영상 콘텐츠(11b) 중 적어도 하나를 제공할 수 있다.Additionally, the terminal 10 may simultaneously provide two types of content to the user depending on the settings of the application 11. More specifically, while displaying content 11d related to experts related to depression, at least one of music content 11a and video content 11b for improving depression may be provided based on a background playback method.

이 뿐만 아니라, 단말(10)은 게임 콘텐츠(11c)를 제공하는 동시에 백그라운드 재생 방식에 기반하여 우울증 개선을 위한 음악 콘텐츠(11a) 및 영상 콘텐츠(11b) 중 적어도 하나를 제공할 수 있으며, 이때 게임 콘텐츠(11c)의 소리는 음소거 처리되고, 음악 콘텐츠(11a) 및 영상 콘텐츠(11b) 중 적어도 하나의 소리로 대체될 수 있다.In addition to this, the terminal 10 may provide game content 11c and at least one of music content 11a and video content 11b for improving depression based on a background playback method. The sound of the content 11c may be muted and replaced with at least one sound of the music content 11a and the video content 11b.

뇌 자극 방법Brain Stimulation Methods

도 9는 본 발명의 개인맞춤형 뇌 자극 시스템에 의해 수행되는 뇌 자극 방법의 흐름도이다.Figure 9 is a flowchart of a brain stimulation method performed by the personalized brain stimulation system of the present invention.

도 9를 참조하면, 본 발명의 뇌 자극 방법(S100)은 제1 정보 수집 단계(S110), 제1 정보 전송 단계(S120), 제1 상태 결정 단계(S130) 및 자극 전달 단계(S140)를 포함한다.Referring to Figure 9, the brain stimulation method (S100) of the present invention includes a first information collection step (S110), a first information transmission step (S120), a first state determination step (S130), and a stimulation delivery step (S140). Includes.

상기 제1 정보 수집 단계(S110)에서, 단말(10)은 사용자애 의해 조작될 시, 설치된 애플리케이션(11)을 통해 사용자와 관련된 우울증의 증상과 정도를 평가하기 위한 벡 우울척도(Beck Depression Inventory, BDI) 정보 및 상기 우울증에 대한 민감성을 측정하는 라이덴 우울 감수성 지수(Leiden Index of Depression Sensitivity-Revised, LEIDS-R) 정보 중 적어도 하나인 제1 정보가 수집될 수 있다.In the first information collection step (S110), when operated by the user, the terminal 10 uses the Beck Depression Inventory (Beck Depression Inventory) to evaluate the symptoms and degree of depression related to the user through the installed application 11. First information, which is at least one of BDI) information and Leiden Index of Depression Sensitivity-Revised (LEIDS-R) information that measures sensitivity to depression, may be collected.

상기 제1 정보 전송 단계(S120)에서, 단말(10)은 수집한 제1 정보를 뇌 자극 디바이스(100)로 전송할 수 있다.In the first information transmission step (S120), the terminal 10 may transmit the collected first information to the brain stimulation device 100.

상기 제1 상태 결정 단계(S130)에서, 뇌 자극 디바이스(100)의 제어부(180)가 수신한 제1 정보를 기초로, 우울증 관련 기설정된 복수의 상태 중 사용자가 제1 상태에 해당하는 것으로 결정할 수 있다.In the first state determination step (S130), based on the first information received by the control unit 180 of the brain stimulation device 100, the user determines that the first state corresponds to a plurality of preset states related to depression. You can.

상기 자극 전달 단계(S140)에서, 뇌 자극 디바이스(100)의 tACS 자극부(313)가 뇌의 복수의 영역에서 동기화된 진동을 동조시키기 위해, 결정된 제1 상태에 따라 달라지는 자극을 사용자의 뇌에 전달할 수 있다.In the stimulation delivery step (S140), the tACS stimulation unit 313 of the brain stimulation device 100 provides stimulation that varies depending on the determined first state to the user's brain in order to synchronize vibration in a plurality of regions of the brain. It can be delivered.

한편, 상기 자극 전달 단계(S140)는 제어부(180)로부터 결정되는 사용자의 제1 상태에 따라 제1 자극, 제2 자극 및 제3 자극 중 적어도 하나를 사용자의 뇌에 전달할 수 있다.Meanwhile, in the stimulus transmission step (S140), at least one of a first stimulus, a second stimulus, and a third stimulus may be transmitted to the user's brain according to the user's first state determined by the control unit 180.

도 10은 도 9에 도시된 자극 전달 단계의 일례를 도시한 흐름도이다.FIG. 10 is a flowchart showing an example of the stimulus delivery step shown in FIG. 9.

도 10을 참조하면, 사용자의 뇌에 제1 자극을 전달하는 제1 자극 전달 단계(S141)는 먼저, 뇌 자극 디바이스(100)의 제어부(180)가 사용자의 제1 상태를 주요 우울장애 상태인 것으로 결정할 수 있다(S141a).Referring to FIG. 10, in the first stimulus delivery step (S141) of delivering the first stimulus to the user's brain, the control unit 180 of the brain stimulation device 100 sets the user's first state to a major depressive disorder state. can be determined (S141a).

그 후, 뇌 자극 디바이스(100)의 tACS 자극부(313)는 우울증 개선을 위해 사용자의 뇌에 제1 자극을 전달하게 되며(S141b), 이러한 제1 자극의 전달은 감마 진동의 동조를 통해 사용자의 뇌파에서 감마레벨 뇌파를 강화시킬 수 있다(S141c).Afterwards, the tACS stimulation unit 313 of the brain stimulation device 100 delivers a first stimulus to the user's brain to improve depression (S141b), and this first stimulus is delivered to the user through entrainment of gamma oscillation. Gamma level brain waves can be strengthened in brain waves (S141c).

도 11은 도 9에 도시된 자극 전달 단계의 다른예를 도시한 흐름도이다.FIG. 11 is a flowchart showing another example of the stimulus delivery step shown in FIG. 9.

도 11을 참조하면, 사용자의 뇌에 제2 자극을 전달하는 제2 자극 전달 단계(S142)는 먼저, 뇌 자극 디바이스(100)의 제어부(180)가 사용자의 제1 상태를 스트레스에 의한 우울 장애 상태인 것으로 결정할 수 있다(S142a).Referring to FIG. 11, in the second stimulus delivery step (S142) of transmitting the second stimulus to the user's brain, first, the control unit 180 of the brain stimulation device 100 determines the user's first state as depressive disorder caused by stress. It can be determined that it is in a state (S142a).

그 후, 뇌 자극 디바이스(100)의 tACS 자극부(313)는 우울증 개선을 위해 사용자의 뇌에 제2 자극을 전달하게 되며(S142b), 이러한 제2 자극의 전달은 델타, 세타, 알파 및 베타 중 어느 하나의 진동의 동조를 통해 사용자의 뇌파에서 감마레벨 뇌파를 감소시킬 수 있다(S142c).Afterwards, the tACS stimulation unit 313 of the brain stimulation device 100 delivers a second stimulus to the user's brain to improve depression (S142b), and the delivery of this second stimulus is performed in delta, theta, alpha and beta. The gamma level brain waves in the user's brain waves can be reduced through tuning of any one of the vibrations (S142c).

도 12는 도 9에 도시된 자극 전달 단계의 또 다른 예를 도시한 흐름도이다.FIG. 12 is a flowchart illustrating another example of the stimulus delivery step shown in FIG. 9.

도 12를 참조하면, 사용자의 뇌에 제3 자극을 전달하는 제3 자극 전달 단계(S143)는 먼저, 뇌 자극 디바이스(100)의 제어부(180)가 사용자의 제1 상태를 조울증 상태인 것으로 결정할 수 있다(S143a).Referring to FIG. 12, in the third stimulus delivery step (S143) of transmitting the third stimulus to the user's brain, first, the control unit 180 of the brain stimulation device 100 determines the user's first state to be a manic depression state. (S143a).

본 발명의 제3 자극 전달 방식은 사용자의 감마레벨 뇌파에 따라 달라질 수 있다(S143b).The third stimulation delivery method of the present invention may vary depending on the user's gamma level brain waves (S143b).

이때 만약, 사용자의 뇌파에서 감마레벨 뇌파가 가장 낮은 경우(S143b-YES), 뇌 자극 디바이스(100)의 tACS 자극부(313)는 우울증 개선을 위해 사용자의 뇌에 제1 자극을 전달하여 감마 진동의 동조를 통해 사용자의 뇌파에서 감마레벨 뇌파를 강화시킬 수 있다(S143c).At this time, if the gamma level brain wave in the user's brain wave is the lowest (S143b-YES), the tACS stimulation unit 313 of the brain stimulation device 100 transmits the first stimulus to the user's brain to improve depression and causes gamma vibration. Gamma level brain waves can be strengthened in the user's brain waves through tuning (S143c).

이와 달리 만약, 사용자의 뇌파에서 감마레벨 뇌파가 가장 높은 경우(S143b-NO), 뇌 자극 디바이스(100)의 tACS 자극부(313)는 우울증 개선을 위해 사용자의 뇌에 제2 자극을 전달하여 델타, 세타, 알파 및 베타 중 어느 하나의 진동의 동조를 통해 사용자의 뇌파에서 감마레벨 뇌파를 감소시킬 수 있다(S143d).On the other hand, if the gamma level brain wave in the user's brain wave is the highest (S143b-NO), the tACS stimulation unit 313 of the brain stimulation device 100 delivers the second stimulation to the user's brain to improve depression. , gamma level brain waves can be reduced in the user's brain waves through tuning of any one of theta, alpha, and beta vibrations (S143d).

본 발명에 따른 효과Effects according to the present invention

본 발명은 단말의 애플리케이션을 통해 수집된 사용자와 관련된 우울증의 증상과 정도를 평가하기 위한 정보를 기반으로 사용자의 우울증 상태를 판단하고, tACS(경두개 교류전기자극, Transcranial alternating current stimulation) 기반의 복합 자극을 환자의 뇌에 전달하여 환자의 우울증 상태를 개선할 수 있는 개인맞춤형 뇌 자극 시스템 및 이를 이용한 뇌 자극 방법을 제공할 수 있다.The present invention determines the user's depression status based on information for assessing the symptoms and degree of depression related to the user collected through a terminal application, and uses a complex method based on tACS (Transcranial alternating current stimulation). A personalized brain stimulation system that can improve a patient's depression by delivering stimulation to the patient's brain and a brain stimulation method using the same can be provided.

구체적으로, 본 발명은 단말의 애플리케이션에서 제공하는 벡 우울척도(Beck Depression Inventory, BDI) 정보 및 상기 우울증에 대한 민감성을 측정하는 라이덴 우울 감수성 지수(Leiden Index of Depression Sensitivity-Revised, LEIDS-R) 정보 중 적어도 하나를 통해 수집된 정보를 기반으로 사용자의 우울증 상태를 판단할 수 있는 개인맞춤형 뇌 자극 시스템 및 이를 이용한 뇌 자극 방법을 제공할 수 있다.Specifically, the present invention provides Beck Depression Inventory (BDI) information provided by a terminal application and Leiden Index of Depression Sensitivity-Revised (LEIDS-R) information that measures sensitivity to depression. A personalized brain stimulation system capable of determining a user's depression state based on information collected through at least one of the following and a brain stimulation method using the same may be provided.

또한, 본 발명은 단말의 애플리케이션에서 수집된 정보에 심박 변이도(Heart Rate Variability, HRV) 정보, 뇌파(electroencephalogram, EEG) 정보, 심박수 정보, 스트레스 정보, 체성분 정보, 체중 정보, 산소포화도 정보, 맥박 정보, 혈압 정보, 홍채 정보, 목소리 정보, 정맥 정보 및 심전도(electrocardiogram, ECG) 정보 중 적어도 하나의 생체정보를 포함하여 사용자의 우울증 상태를 판단할 수 있는 개인맞춤형 뇌 자극 시스템 및 이를 이용한 뇌 자극 방법을 제공할 수 있다.In addition, the present invention includes heart rate variability (HRV) information, electroencephalogram (EEG) information, heart rate information, stress information, body composition information, weight information, oxygen saturation information, and pulse information collected from the terminal application. , a personalized brain stimulation system that can determine the user's depression state by including at least one biometric information among blood pressure information, iris information, voice information, vein information, and electrocardiogram (ECG) information, and a brain stimulation method using the same. can be provided.

또한, 본 발명은 환자의 우울증 관련 상태가 주요 우울장애(Major Unipolar depression, MDD) 상태일 때, 감마 진동의 동조를 통해 환자의 뇌파에서 감마레벨 뇌파를 강화시킬 수 있는 개인맞춤형 뇌 자극이 가능한 개인맞춤형 뇌 자극 디바이스를 제공할 수 있다.In addition, the present invention provides personalized brain stimulation that can strengthen gamma level brain waves in the patient's brain waves through entrainment of gamma oscillations when the patient's depression-related condition is major depressive disorder (MDD). We can provide customized brain stimulation devices.

또한, 본 발명은 환자의 우울증 관련 상태가 스트레스에 의한 우울장애 상태일 때, 델타, 세타, 알파 및 베타 중 어느 하나의 진동의 동조를 통해 환자의 뇌파에서 감마레벨 뇌파를 감소시킬 수 있는 개인맞춤형 뇌 자극이 가능한 개인맞춤형 뇌 자극 디바이스를 제공할 수 있다.In addition, the present invention provides a personalized device that can reduce gamma level brain waves in the patient's brain waves through entrainment of any one of delta, theta, alpha, and beta vibrations when the patient's depression-related state is a depressive disorder caused by stress. A personalized brain stimulation device capable of brain stimulation can be provided.

또한, 본 발명은 환자의 우울증 관련 상태가 조울증(Bipolar Disorder, BD) 상태일 때, 환자의 뇌파에서 감마레벨이 가장 낮을 때 감마레벨 뇌파를 강화시키고, 상기 환자의 뇌파에서 감마레벨 뇌파가 가장 높을 감마레벨 뇌파를 감소시킬 수 있는 개인맞춤형 뇌 자극이 가능한 개인맞춤형 뇌 자극 디바이스를 제공할 수 있다.In addition, the present invention strengthens the gamma level EEG when the patient's depression-related state is bipolar disorder (BD), and when the gamma level in the patient's EEG is the lowest, and when the gamma level EEG is the highest in the patient's EEG. A personalized brain stimulation device capable of personalized brain stimulation that can reduce gamma level brain waves can be provided.

한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.Meanwhile, the embodiments of the present invention described above can be implemented through various means. For example, embodiments of the present invention may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof.

하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.In the case of hardware implementation, the method according to embodiments of the present invention uses one or more Application Specific Integrated Circuits (ASICs), Digital Signal Processors (DSPs), Digital Signal Processing Devices (DSPDs), and Programmable Logic Devices (PLDs). , can be implemented by FPGAs (Field Programmable Gate Arrays), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, etc.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고받을 수 있다.In the case of implementation by firmware or software, the method according to embodiments of the present invention may be implemented in the form of a module, procedure, or function that performs the functions or operations described above. Software code can be stored in a memory unit and run by a processor. The memory unit is located inside or outside the processor and can exchange data with the processor through various known means.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.A detailed description of preferred embodiments of the invention disclosed above is provided to enable any person skilled in the art to make or practice the invention. Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, those skilled in the art will understand that various modifications and changes can be made to the present invention without departing from the scope of the present invention. For example, a person skilled in the art may use each configuration described in the above-described embodiments by combining them with each other. Accordingly, the present invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.The present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit and essential features of the present invention. Accordingly, the above detailed description should not be construed as restrictive in all respects and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention. The present invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein. In addition, claims that do not have an explicit reference relationship in the patent claims can be combined to form an embodiment or included as a new claim through amendment after filing.

Claims (17)

단말; 및 상기 단말과 통신하는 뇌 자극 디바이스;를 포함하는 시스템에 있어서,
상기 단말에 설치된 애플리케이션을 통해, 사용자와 관련된 우울증의 증상과 정도를 평가하기 위한 벡 우울척도(Beck Depression Inventory, BDI) 정보 및 상기 우울증에 대한 민감성을 측정하는 라이덴 우울 감수성 지수(Leiden Index of Depression Sensitivity-Revised, LEIDS-R) 정보 중 적어도 하나인 제1 정보가 수집되고,
상기 단말은 상기 수집된 제1 정보를 상기 뇌 자극 디바이스로 전송하며,
상기 뇌 자극 디바이스는,
상기 수신한 제1 정보를 기초로, 우울증 관련 기설정된 복수의 상태 중 상기 사용자가 제1 상태에 해당하는 것으로 결정하는 제어부; 및
상기 사용자의 뇌의 복수의 영역에서 동기화된 진동을 동조시키기 위해, 상기 결정된 제1 상태에 따라 달라지는 자극을 상기 사용자의 뇌에 전달하는 자극부;를 포함하고,
상기 자극은,
상기 사용자의 뇌의 복수의 영역에서 동기화된 감마(gamma) 진동을 동조시키기 위한 제1 자극, 상기 사용자의 뇌의 복수의 영역에서 동기화된 델타(delta), 세타(theta), 알파(alpha) 및 베타(beta) 중 어느 하나의 진동을 동조시키기 위한 제2 자극 또는 상기 제1 자극과 상기 제2 자극을 조합한 제3 자극이며,
상기 제1 정보는,
상기 뇌 자극 디바이스에서 측정된 생체정보를 포함하고,
상기 생체정보는,
심박 변이도(Heart Rate Variability, HRV) 정보, 뇌파(electroencephalogram, EEG) 정보, 심박수 정보, 스트레스 정보, 체성분 정보, 체중 정보, 산소포화도 정보, 맥박 정보, 혈압 정보, 홍채 정보, 목소리 정보, 정맥 정보 및 심전도(electrocardiogram, ECG) 정보 중 적어도 하나를 포함하며,
상기 뇌 자극 디바이스는,
상기 사용자의 제1 뇌파를 측정하는 센싱부;를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 제1 정보와 상기 센싱부가 측정한 제1 뇌파를 이용하여 상기 사용자가 우울증 관련 기설정된 복수의 상태 중 제1 상태에 해당하는 것으로 판단하며,
상기 제1 정보는,
상기 벡 우울척도 정보 및 라이덴 우울 감수성 지수 정보 중 적어도 하나를 포함하면서 심박 변이도 정보, 뇌파 정보, 심박수 정보, 스트레스 정보, 체성분 정보, 체중 정보, 산소포화도 정보, 맥박 정보, 혈압 정보, 홍채 정보 목소리 정보, 정맥 정보, 심전도 정보 중 적어도 하나를 포함하는 데이터로 변환되고,
상기 센싱부는,
상기 자극이 전달되는 상태에서, 상기 사용자의 제2 뇌파를 측정한 후, 상기 자극의 전달이 종료되면 상기 사용자의 제3 뇌파를 측정하며,
상기 뇌 자극 디바이스는,
상기 단말로 제1 뇌파 정보, 제2 뇌파 정보 및 제3 뇌파 정보를 전송하고,
상기 단말은,
상기 제1 정보, 제1 뇌파 정보, 제2 뇌파 정보 및 제3 뇌파 정보를 기초로, 상기 사용자의 우울증 상태와 관련된 제1 정보를 수정하며,
상기 제어부에서 상기 수정된 제1 정보를 이용한 상기 사용자의 제1 상태가 판단되도록, 상기 수정된 제1 정보를 상기 뇌 자극 디바이스에 전송하고,
상기 단말은,
상기 수정된 제1 정보를 기반으로, 상기 애플리케이션을 통해 상기 사용자의 우울증 상태 개선을 위한 음악 콘텐츠, 영상 콘텐츠, 게임 콘텐츠 중 적어도 하나를 제공하며,
상기 제1 정보, 제1 뇌파 정보, 제2 뇌파 정보, 제3 뇌파 정보 및 상기 수정된 제1 정보를 기설정된 외부로 전달하고, 상기 외부로부터 상기 전달한 정보에 대한 피드백 정보를 수신하며, 상기 애플리케이션을 통해 상기 피드백 정보에 포함된 우울증 관련 전문가 연계 콘텐츠가 표시되고,
상기 애플리케이션의 설정에 따라 2종류의 콘텐츠를 상기 사용자에게 동시에 제공하며,
상기 우울증 관련 전문가 연계 콘텐츠를 표시하는동안 백그라운드 재생 방식에 기반하여 우울증 상태 개선을 위한 음악 콘텐츠 및 영상 콘텐츠 중 적어도 하나를 제공하고,
상기 게임 콘텐츠를 제공하는 동시에 백그라운드 재생 방식에 기반하여 우울증 개선을 위한 음악 콘텐츠 및 영상 콘텐츠 중 적어도 하나를 제공하되, 상기 게임 콘텐츠의 소리는 음소거 처리되며, 상기 음악 콘텐츠 및 영상 콘텐츠 중 적어도 하나의 소리로 대체되는 것을 특징으로 하는 개인맞춤형 뇌 자극 시스템.
terminal; In a system comprising a brain stimulation device that communicates with the terminal,
Through the application installed on the terminal, Beck Depression Inventory (BDI) information to evaluate the symptoms and degree of depression related to the user and the Leiden Index of Depression Sensitivity to measure sensitivity to the depression. -Revised, LEIDS-R) At least one piece of first information is collected,
The terminal transmits the collected first information to the brain stimulation device,
The brain stimulation device,
A control unit that determines that the user is in a first state among a plurality of preset states related to depression, based on the received first information; and
A stimulation unit that transmits a stimulus that varies depending on the determined first state to the user's brain in order to synchronize vibration in a plurality of regions of the user's brain,
The stimulus is,
A first stimulus for entraining gamma oscillations synchronized in a plurality of regions of the user's brain, delta, theta, alpha and A second stimulus for tuning the vibration of any one of beta or a third stimulus combining the first stimulus and the second stimulus,
The first information is,
Contains biometric information measured by the brain stimulation device,
The biometric information is,
Heart Rate Variability (HRV) information, electroencephalogram (EEG) information, heart rate information, stress information, body composition information, weight information, oxygen saturation information, pulse information, blood pressure information, iris information, voice information, vein information, and Contains at least one of electrocardiogram (ECG) information,
The brain stimulation device,
It further includes a sensing unit that measures the first brain wave of the user,
The control unit,
Using the first information and the first brain wave measured by the sensing unit, it is determined that the user is in the first state among a plurality of preset states related to depression,
The first information is,
Heart rate variability information, brain wave information, heart rate information, stress information, body composition information, weight information, oxygen saturation information, pulse information, blood pressure information, iris information, and voice information, including at least one of the Beck Depression Scale information and Leiden Depression Susceptibility Index information. , is converted into data containing at least one of vein information and electrocardiogram information,
The sensing unit,
In a state where the stimulus is delivered, the user's second brain wave is measured, and then when the delivery of the stimulus ends, the user's third brain wave is measured,
The brain stimulation device,
Transmitting first brain wave information, second brain wave information, and third brain wave information to the terminal,
The terminal is,
Modifying first information related to the user's depression state based on the first information, first brain wave information, second brain wave information, and third brain wave information,
Transmitting the modified first information to the brain stimulation device so that the control unit determines the first state of the user using the modified first information,
The terminal is,
Based on the modified first information, providing at least one of music content, video content, and game content for improving the user's depression state through the application,
The first information, the first brain wave information, the second brain wave information, the third brain wave information, and the modified first information are transmitted to a preset outside, and feedback information about the transmitted information is received from the outside, and the application Through this, content related to depression-related experts included in the feedback information is displayed,
Provides two types of content to the user simultaneously according to the settings of the application,
Providing at least one of music content and video content for improving the state of depression based on a background playback method while displaying the content linked to experts related to depression,
At the same time as providing the game content, at least one of music content and video content for improving depression is provided based on a background playback method, but the sound of the game content is muted, and at least one sound of the music content and video content is provided. A personalized brain stimulation system characterized by being replaced with .
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 센싱부에서 측정된 제2 뇌파를 기초로, 상기 사용자의 뇌의 복수의 영역에서 동기화된 진동을 동조시키는 제1 반응이 도출되는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 개인맞춤형 뇌 자극 시스템.
According to claim 1,
The control unit,
A personalized brain stimulation system, characterized in that it determines whether a first response that synchronizes vibration in a plurality of regions of the user's brain is elicited based on the second brain wave measured by the sensing unit.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 자극은,
경두개교류전기자극(tACS: transcranial Alternating Current Stimulation)이고,
상기 경두개교류전기자극은,
기설정된 제1 주파수에 따라 온(ON) / 오프(OFF)가 반복되고, 상기 제1 주파수에 따라 온(ON)된 신호가 기설정된 제2 주파수에 따라 자극으로 인가되도록 하는 제1 복합 자극(combined signal)이며,
상기 우울증 관련 기설정된 복수의 상태는,
스트레스에 의한 우울장애 상태, 주요 우울장애(Major Unipolar depression, MDD) 상태 및 조울증(Bipolar Disorder, BD) 상태를 포함하는 것을 특징으로 하는 개인맞춤형 뇌 자극 시스템.
According to claim 1,
The stimulus is,
Transcranial Alternating Current Stimulation (tACS)
The transcranial alternating current electrical stimulation,
A first complex stimulation (ON/OFF) is repeated according to a preset first frequency, and a signal turned on according to the first frequency is applied as a stimulus according to a preset second frequency ( combined signal),
The pre-established conditions related to depression include:
A personalized brain stimulation system characterized by including stress-induced depressive disorder, major depressive disorder (MDD), and bipolar disorder (BD).
제 9 항에 있어서,
상기 자극부는,
상기 제어부로부터 판단된 상기 사용자의 제1 상태가 주요 우울장애 상태인 경우, 상기 제1 자극을 상기 뇌에 전달하며,
상기 제1 자극의 전달은,
상기 감마 진동의 동조를 통해 상기 사용자의 뇌파에서 감마레벨 뇌파를 강화시키는 것을 강화시키는 것을 특징으로 하는 개인맞춤형 뇌 자극 시스템.
According to clause 9,
The stimulation unit,
If the first state of the user determined by the control unit is a major depressive disorder state, transmitting the first stimulus to the brain,
Delivery of the first stimulus is,
A personalized brain stimulation system characterized in that it strengthens the gamma level brain waves in the user's brain waves through tuning the gamma oscillation.
제 10 항에 있어서,
상기 자극부는,
상기 제어부로부터 판단된 상기 사용자의 제1 상태가 스트레스에 의한 우울장애 상태인 경우에 상기 제2 자극을 상기 뇌에 전달하며,
상기 제2 자극의 전달은,
상기 델타, 세타, 알파 및 베타 중 어느 하나의 진동의 동조를 통해 상기 사용자의 뇌파에서 감마레벨 뇌파를 감소시키는 것을 특징으로 하는 개인맞춤형 뇌 자극 시스템.
According to claim 10,
The stimulation unit,
When the first state of the user determined by the control unit is a state of depressive disorder caused by stress, the second stimulus is transmitted to the brain,
The transmission of the second stimulus is,
A personalized brain stimulation system, characterized in that it reduces gamma level brain waves in the user's brain waves through entrainment of any one of the delta, theta, alpha and beta vibrations.
제 11 항에 있어서,
상기 자극부는,
상기 제어부로부터 판단된 상기 사용자의 제1 상태가 조울증 상태인 경우, 상기 제3 자극을 상기 뇌에 전달하며,
상기 사용자의 제1 상태가 조울증 상태이되, 상기 사용자의 뇌파에서 감마레벨 뇌파가 가장 낮은 경우, 상기 제1 자극을 상기 뇌에 전달하여 상기 사용자의 뇌파에서 감마레벨 뇌파를 강화시키고,
상기 사용자의 제1 상태가 조울증 상태이되, 상기 사용자의 뇌파에서 상기 감마레벨 뇌파가 가장 높은 경우, 상기 제2 자극을 상기 뇌에 전달하여 상기 사용자의 뇌파에서 감마레벨 뇌파를 감소시키는 것을 특징으로 하는 개인맞춤형 뇌 자극 시스템.
According to claim 11,
The stimulation unit,
When the first state of the user determined by the control unit is a manic depression state, the third stimulus is delivered to the brain,
When the user's first state is a manic depression state and the gamma level brain wave is the lowest in the user's brain wave, the first stimulus is delivered to the brain to strengthen the gamma level brain wave in the user's brain wave,
When the user's first state is a bipolar state and the gamma level brain wave is the highest in the user's brain wave, the second stimulus is transmitted to the brain to reduce the gamma level brain wave in the user's brain wave. A personalized brain stimulation system.
제 9 항에 있어서,
상기 제1 주파수는,
상기 사용자의 복수의 뇌 영역에서 동기화된 진동의 동조를 유도하기 위해 적용되고,
상기 제2 주파수는,
상기 사용자의 복수의 뇌 영역에서 멤브레인 활동 전위(membrane action potential) 및 뇌 오실레이션(brain oscillation)을 유도하기 위해 적용되며,
상기 제1 주파수보다 높은 값인 것을 특징으로 하는 개인맞춤형 뇌 자극 시스템.
According to clause 9,
The first frequency is,
Applied to induce synchronized vibration entrainment in a plurality of brain regions of the user,
The second frequency is,
Applied to induce membrane action potential and brain oscillation in a plurality of brain regions of the user,
A personalized brain stimulation system, characterized in that the value is higher than the first frequency.
제 13 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 센싱부가 측정한 신호 중 상기 제1 복합 자극에 의한 제1 신호는 노이즈로 처리하고,
상기 센싱부가 측정한 신호 중 상기 제1 신호를 제외한 제2 신호를 기초로 상기 사용자의 뇌의 복수의 영역에서 동기화된 진동을 동조시키는 제1 반응이 도출되는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 개인맞춤형 뇌 자극 시스템.
According to claim 13,
The control unit,
Among the signals measured by the sensing unit, the first signal caused by the first complex stimulus is processed as noise,
A personalized method characterized by determining whether a first response that synchronizes vibration in a plurality of regions of the user's brain is derived based on a second signal excluding the first signal among the signals measured by the sensing unit. Brain stimulation system.
제 14 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 복합 자극에 따른 상기 제1 반응이 도출되지 않는 경우, 상기 자극부가 상기 제1 주파수, 상기 제2 주파수, 상기 제2 주파수에 따른 자극의 출력, 파형 및 주기 중 적어도 하나를 수정한 제2 복합 자극을 상기 사용자의 뇌에 전달하도록 상기 자극부를 제어하는 것을 특징으로 하는 개인맞춤형 뇌 자극 시스템.
According to claim 14,
The control unit,
When the first response according to the first complex stimulation is not elicited, the stimulation unit modifies at least one of the first frequency, the second frequency, and the output, waveform, and period of the stimulation according to the second frequency. 2 A personalized brain stimulation system, characterized in that the stimulation unit is controlled to deliver complex stimulation to the user's brain.
제 15 항에 있어서,
상기 제1 반응은,
상기 사용자의 뇌의 복수의 영역에서 동기화된 감마 진동 또는 델타 진동, 세타 진동, 알파 진동 및 베타 진동 중 어느 하나의 진동의 동조에 대한 것이고,
상기 제1 주파수는,
상기 사용자의 전전두엽 피질(prefrontal cortex; PFC) 및 해마를 포함하는 상기 사용자의 복수의 뇌 영역에서 동기화된 감마 진동을 동조하기 위한 30Hz 내지 80Hz의 주파수, 상기 베타 진동을 동조시키기 위한 14Hz 내지 29Hz 주파수, 상기 알파 진동을 동조시키기 위한 8Hz 내지 13Hz의 주파수, 상기 세타 진동을 동조시키기 위한 4Hz 내지 7Hz의 주파수 또는 상기 델타 진동을 동조시키기 위한 0Hz 초과 4Hz 미만의 주파수인 것을 특징으로 하는 개인맞춤형 뇌 자극 시스템.
According to claim 15,
The first reaction is,
Entrainment of any one of synchronized gamma oscillations, delta oscillations, theta oscillations, alpha oscillations and beta oscillations in a plurality of regions of the user's brain,
The first frequency is,
A frequency of 30 Hz to 80 Hz for entraining synchronized gamma oscillations in a plurality of brain regions of the user, including the user's prefrontal cortex (PFC) and hippocampus, a frequency of 14 Hz to 29 Hz for entraining the beta oscillations, A personalized brain stimulation system, characterized in that a frequency of 8 Hz to 13 Hz for tuning the alpha oscillations, a frequency of 4 Hz to 7 Hz for tuning the theta oscillations, or a frequency of more than 0 Hz and less than 4 Hz for tuning the delta oscillations.
단말; 및 상기 단말과 통신하는 뇌 자극 디바이스;를 포함하는 시스템에 있어서,
상기 단말에 설치된 애플리케이션을 통해, 사용자와 관련된 우울증의 증상과 정도를 평가하기 위한 벡 우울척도(Beck Depression Inventory, BDI) 정보 및 상기 우울증에 대한 민감성을 측정하는 라이덴 우울 감수성 지수(Leiden Index of Depression Sensitivity-Revised, LEIDS-R) 정보 중 적어도 하나인 제1 정보가 수집되는 단계;
상기 단말이 상기 수집된 제1 정보를 상기 뇌 자극 디바이스로 전송하는 단계;
상기 뇌 자극 디바이스의 제어부가 상기 수신한 제1 정보를 기초로, 우울증 관련 기설정된 복수의 상태 중 상기 사용자가 제1 상태에 해당하는 것으로 결정하는 단계; 및
상기 뇌 자극 디바이스의 자극부가 상기 사용자의 뇌의 복수의 영역에서 동기화된 진동을 동조시키기 위해, 상기 결정된 제1 상태에 따라 달라지는 자극을 상기 사용자의 뇌에 전달하는 단계;를 포함하고,
상기 자극은,
상기 사용자의 뇌의 복수의 영역에서 동기화된 감마(gamma) 진동을 동조시키기 위한 제1 자극, 상기 사용자의 뇌의 복수의 영역에서 동기화된 델타(delta), 세타(theta), 알파(alpha) 및 베타(beta) 중 어느 하나의 진동을 동조시키기 위한 제2 자극 또는 상기 제1 자극과 상기 제2 자극을 조합한 제3 자극이며,
상기 제1 정보는,
상기 뇌 자극 디바이스에서 측정된 생체정보를 포함하고,
상기 생체정보는,
심박 변이도(Heart Rate Variability, HRV) 정보, 뇌파(electroencephalogram, EEG) 정보, 심박수 정보, 스트레스 정보, 체성분 정보, 체중 정보, 산소포화도 정보, 맥박 정보, 혈압 정보, 홍채 정보, 목소리 정보, 정맥 정보 및 심전도(electrocardiogram, ECG) 정보 중 적어도 하나를 포함하며,
상기 뇌 자극 디바이스는,
상기 사용자의 제1 뇌파를 측정하는 센싱부;를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 제1 정보와 상기 센싱부가 측정한 제1 뇌파를 이용하여 상기 사용자가 우울증 관련 기설정된 복수의 상태 중 제1 상태에 해당하는 것으로 판단하며,
상기 제1 정보는,
상기 벡 우울척도 정보 및 라이덴 우울 감수성 지수 정보 중 적어도 하나를 포함하면서 심박 변이도 정보, 뇌파 정보, 심박수 정보, 스트레스 정보, 체성분 정보, 체중 정보, 산소포화도 정보, 맥박 정보, 혈압 정보, 홍채 정보 목소리 정보, 정맥 정보, 심전도 정보 중 적어도 하나를 포함하는 데이터로 변환되고,
상기 센싱부는,
상기 자극이 전달되는 상태에서, 상기 사용자의 제2 뇌파를 측정한 후, 상기 자극의 전달이 종료되면 상기 사용자의 제3 뇌파를 측정하며,
상기 뇌 자극 디바이스는,
상기 단말로 제1 뇌파 정보, 제2 뇌파 정보 및 제3 뇌파 정보를 전송하고,
상기 단말은,
상기 제1 정보, 제1 뇌파 정보, 제2 뇌파 정보 및 제3 뇌파 정보를 기초로, 상기 사용자의 우울증 상태와 관련된 제1 정보를 수정하며,
상기 제어부에서 상기 수정된 제1 정보를 이용한 상기 사용자의 제1 상태가 판단되도록, 상기 수정된 제1 정보를 상기 뇌 자극 디바이스에 전송하고,
상기 단말은,
상기 수정된 제1 정보를 기반으로, 상기 애플리케이션을 통해 상기 사용자의 우울증 상태 개선을 위한 음악 콘텐츠, 영상 콘텐츠, 게임 콘텐츠 중 적어도 하나를 제공하며,
상기 제1 정보, 제1 뇌파 정보, 제2 뇌파 정보, 제3 뇌파 정보 및 상기 수정된 제1 정보를 기설정된 외부로 전달하고, 상기 외부로부터 상기 전달한 정보에 대한 피드백 정보를 수신하며, 상기 애플리케이션을 통해 상기 피드백 정보에 포함된 우울증 관련 전문가 연계 콘텐츠가 표시되고,
상기 애플리케이션의 설정에 따라 2종류의 콘텐츠를 상기 사용자에게 동시에 제공하며,
상기 우울증 관련 전문가 연계 콘텐츠를 표시하는동안 백그라운드 재생 방식에 기반하여 우울증 상태 개선을 위한 음악 콘텐츠 및 영상 콘텐츠 중 적어도 하나를 제공하고,
상기 게임 콘텐츠를 제공하는 동시에 백그라운드 재생 방식에 기반하여 우울증 개선을 위한 음악 콘텐츠 및 영상 콘텐츠 중 적어도 하나를 제공하되, 상기 게임 콘텐츠의 소리는 음소거 처리되며, 상기 음악 콘텐츠 및 영상 콘텐츠 중 적어도 하나의 소리로 대체되는 것을 특징으로 하는 뇌 자극 방법.
terminal; In a system comprising a brain stimulation device that communicates with the terminal,
Through the application installed on the terminal, Beck Depression Inventory (BDI) information to evaluate the symptoms and degree of depression related to the user and the Leiden Index of Depression Sensitivity to measure sensitivity to the depression. -Revised, LEIDS-R) collecting first information, which is at least one piece of information;
The terminal transmitting the collected first information to the brain stimulation device;
determining that the user is in a first state among a plurality of preset states related to depression, based on the received first information; and
A stimulating unit of the brain stimulation device transmitting stimulation depending on the determined first state to the user's brain to synchronize vibrations in a plurality of regions of the user's brain,
The stimulus is,
A first stimulus for entraining gamma oscillations synchronized in a plurality of regions of the user's brain, delta, theta, alpha and A second stimulus for tuning the vibration of any one of beta or a third stimulus combining the first stimulus and the second stimulus,
The first information is,
Contains biometric information measured by the brain stimulation device,
The biometric information is,
Heart Rate Variability (HRV) information, electroencephalogram (EEG) information, heart rate information, stress information, body composition information, weight information, oxygen saturation information, pulse information, blood pressure information, iris information, voice information, vein information, and Contains at least one of electrocardiogram (ECG) information,
The brain stimulation device,
It further includes a sensing unit that measures the first brain wave of the user,
The control unit,
Using the first information and the first brain wave measured by the sensing unit, it is determined that the user is in the first state among a plurality of preset states related to depression,
The first information is,
Heart rate variability information, brain wave information, heart rate information, stress information, body composition information, weight information, oxygen saturation information, pulse information, blood pressure information, iris information, and voice information, including at least one of the Beck Depression Scale information and Leiden Depression Susceptibility Index information. , is converted into data containing at least one of vein information and electrocardiogram information,
The sensing unit,
In a state where the stimulus is delivered, the user's second brain wave is measured, and then when the delivery of the stimulus ends, the user's third brain wave is measured,
The brain stimulation device,
Transmitting first brain wave information, second brain wave information, and third brain wave information to the terminal,
The terminal is,
Modifying first information related to the user's depression state based on the first information, first brain wave information, second brain wave information, and third brain wave information,
Transmitting the modified first information to the brain stimulation device so that the control unit determines the first state of the user using the modified first information,
The terminal is,
Based on the modified first information, providing at least one of music content, video content, and game content for improving the user's depression state through the application,
The first information, the first brain wave information, the second brain wave information, the third brain wave information, and the modified first information are transmitted to a preset outside, and feedback information about the transmitted information is received from the outside, and the application Through this, content related to depression-related experts included in the feedback information is displayed,
Provides two types of content to the user simultaneously according to the settings of the application,
Providing at least one of music content and video content for improving the state of depression based on a background playback method while displaying the content linked to experts related to depression,
At the same time as providing the game content, at least one of music content and video content for improving depression is provided based on a background playback method, but the sound of the game content is muted, and at least one sound of the music content and video content is provided. A brain stimulation method characterized in that it is replaced by .
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