KR19990046503A - Real-time brain wave estimation apparatus and method using a headband - Google Patents

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Abstract

본 발명은 피험자로부터 뇌파를 측정하여 뇌파 분석용 컴퓨터에 구비된 직렬포트를 통하여 실시간으로 전달하는 실시간 뇌파측정장치 및 그 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 뇌파측정장치는 다수의 전극들을 사용하여 상기 피험자 두피의 소정의 위치들에서의 다수 채널의 뇌파신호들을 감지하는 뇌파감지부; 뇌파감지부에서 감지된 다수 채널의 뇌파신호들의 진폭을 증폭하는 증폭부; 증폭된 다수 채널의 뇌파신호들을 각각 샘플링하여 디지털화하는 아날로그/디지털변환부; 아날로그/디지털변환부에서 산출된 각 채널의 디지털값을 실시간 부호화하는 부호화부; 부호화부에 의해 부호화된 뇌파신호를 직렬포트로 전송하는 컴퓨터인터페이스부를 구비한 인터페이스부; 및 인터페이스부와 유선으로 접속되고, 직렬포트에 접속하는 직렬포트접속부를 포함함을 특징으로 한다.The present invention relates to a real-time EEG measuring apparatus and method for measuring EEG from a subject and delivering in real time through the serial port provided in the EEG analysis computer. An EEG measuring apparatus according to the present invention comprises an EEG detecting unit for detecting EEG signals of a plurality of channels at predetermined positions of the subject scalp using a plurality of electrodes; An amplifier for amplifying the amplitude of the EEG signals of the plurality of channels detected by the EEG detector; An analog / digital converter for sampling and digitizing the amplified multiple channel EEG signals; An encoder for real-time encoding the digital value of each channel calculated by the analog / digital converter; An interface unit having a computer interface unit for transmitting an EEG signal encoded by the encoder to a serial port; And a serial port connection part connected to the interface part by wire and connected to the serial port.
본 발명에 의하면, 뇌파 분석용 컴퓨터 내부에 별도의 뇌파처리 하드웨어를 구비하지 않더라도 뇌파 분석용 컴퓨터의 하나의 직렬포트를 통하여 여러 채널의 뇌파신호를 실시간으로 감지하여 전송할 수 있다.According to the present invention, even if a separate EEG processing hardware is not provided inside the EEG analysis computer, EEG signals of various channels can be detected and transmitted in real time through one serial port of the EEG analysis computer.

Description

헤드밴드를 이용한 실시간 뇌파측정장치 및 그 방법{Real-time brain wave estimation apparatus and method using a headband}Real-time brain wave estimation apparatus and method using a headband
본 발명은 뇌파를 측정하는 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 피험자로부터 뇌파를 측정하여 뇌파 분석용 컴퓨터에 구비된 직렬포트를 통하여 실시간으로 전달하는 실시간 뇌파측정장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a device for measuring brain waves and a method thereof, and more particularly to a real-time electroencephalogram device and method for measuring the brain waves from a subject and deliver them in real time through a serial port provided in the computer for brain wave analysis.
뇌파는 인간의 두피에서 측정되며, 수십 마이크로 볼트의 전위차와 주로 30㎐ 이하의 주파수를 지닌 파장으로서, 인간의 의식상태를 반영하는 물리값이다. 뇌파에는 알파파, 베타파, 쎄타파 및 델타파 등 4가지 종류가 있다. 베타파는 13㎐ 이상의 주파수를 지닌 뇌파로서, 보통 인간의 오감이 기능할 때의 일상활동에 관련되어 있다. 알파파는 8 ~ 13㎐의 주파수를 지닌 뇌파로서, 이완된 창조적 상태에 관련되어 있다. 쎄타파는 4 ~ 8㎐의 주파수를 지닌 뇌파로서, 학습장애를 지닌 청소년에게서 종종 발견된다. 델타파는 0.5 ~ 4㎐의 주파수를 지닌 뇌파로서, 정상 수면 상태에서 전형적이다. 현재까지, 뇌파에 관한 많은 연구가 이루어지고 있으나 뇌파에 담겨있는 정보를 충분히 해석하지는 못하여, 그 판독은 아직 난해한 문제로 남아있다.EEG is measured on the human scalp and is a wavelength with a potential difference of several tens of microvolts and a frequency of less than 30 Hz, a physical value that reflects the state of consciousness of the human being. There are four types of brain waves: alpha waves, beta waves, theta waves, and delta waves. A beta wave is a brain wave with a frequency of 13 kHz or higher and is usually related to daily activities when the five senses of humans function. Alpha waves are brain waves with a frequency of 8 to 13 kHz and are associated with relaxed creative states. Theta waves are brain waves with a frequency of 4 to 8 Hz and are often found in adolescents with learning disabilities. Delta waves are brain waves with a frequency of 0.5-4 kHz and are typical in normal sleep. To date, a great deal of research has been done on EEG, but the information contained in EEG has not been sufficiently interpreted, and the reading remains a difficult problem.
뇌파를 판독하는 방법으로는 시간 영역에서의 판독 방법과 주파수 영역에서의 판독 방법이 있다. 시간 영역에서의 뇌파를 판독하는 것은 많은 경험과 숙련이 요구되는 것이며, 미세한 차이를 구분하기 어렵다. 현재 널리 사용되는 주파수 분석 방법에서는 실시간으로 피험자의 상태를 쉽게 판독할 수 있도록 측정된 신호를 처리하는 것이 필요하다.The method of reading an EEG includes a reading method in the time domain and a reading method in the frequency domain. Reading brain waves in the time domain requires much experience and skill, and it is difficult to distinguish minute differences. Current widely used frequency analysis methods require processing of the measured signal so that the subject's condition can be easily read in real time.
종래의 뇌파측정장치는 주로 페이스트(paste)를 이용하여 피험자의 두피에 부착하는 컵전극을 사용하고, 측정된 다수 채널의 뇌파신호들을 입력하고 분석하기 위해서는 뇌파 분석용 컴퓨터에 별도의 내장형 카드를 구비하여야 한다.Conventional electroencephalography apparatus mainly uses a cup electrode attached to the scalp of the subject using a paste, and has a separate built-in card in the EEG analysis computer to input and analyze the measured multiple channel EEG signals shall.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 뇌파 분석용 컴퓨터 내부에 별도의 뇌파처리 하드웨어를 구비하지 않더라도 뇌파 분석용 컴퓨터의 직렬포트를 통하여 4채널의 뇌파신호를 감지하여 제공하는 뇌파측정장치 및 그 방법을 제공함을 목적으로 한다.The present invention was created to solve the above problems, EEG measurement to detect and provide four channels of EEG signals through the serial port of the EEG analysis computer even without a separate EEG processing hardware inside the EEG analysis computer It is an object to provide an apparatus and a method thereof.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 뇌파측정장치의 사용 환경을 개념적으로 도시한 것이다.1 conceptually illustrates a usage environment of an EEG apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 뇌파측정장치의 구성을 도시한 블록도이다.Figure 2 is a block diagram showing the configuration of the EEG measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3a는 본 발명의 일실시예에서 사용되는 헤드밴드의 구조를 헤드밴드를 피험자의 머리에 착용한 상태에서 상측에서 본 단면도이다.Figure 3a is a cross-sectional view of the structure of the headband used in an embodiment of the present invention as seen from the upper side while wearing the headband on the subject's head.
도 3b는 도 3a에 도시된 헤드밴드를 정면에서 바라본 도면이다.FIG. 3B is a front view of the headband shown in FIG. 3A.
도 3c는 도 3a에 도시된 헤드밴드를 후면에서 바라본 도면이다.FIG. 3C is a view of the headband shown in FIG. 3A seen from the rear side.
도 3d는 도 3b에서 A에서 A' 사이를 자른 경우의 단면도이다.FIG. 3D is a cross-sectional view taken along the line A 'from FIG. 3B.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 부호화 과정을 설명하기 위한 도면이다.4 is a diagram for describing an encoding process according to an embodiment of the present invention.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 피험자의 두피로부터 뇌파를 측정하여 뇌파를 분석하는 컴퓨터에 구비된 하나의 직렬포트로 전달하는 뇌파측정장치는 다수의 전극들을 사용하여 상기 피험자 두피의 소정의 위치들에서의 다수 채널의 뇌파신호들을 감지하는 뇌파감지부; 상기 뇌파감지부에서 감지된 다수 채널의 뇌파신호들의 진폭을 증폭하는 증폭부; 상기 증폭된 다수 채널의 뇌파신호들을 각각 샘플링하여 디지털화하는 아날로그/디지털변환부; 상기 아날로그/디지털변환부에서 산출된 각 채널의 디지털값을 실시간 부호화하는 부호화부; 상기 부호화부에 의해 부호화된 뇌파신호를 상기 직렬포트로 전송하는 컴퓨터인터페이스부를 구비한 인터페이스부; 및 상기 인터페이스부와 유선으로 접속되고, 상기 직렬포트에 접속하는 직렬포트접속부를 포함함을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the EEG measuring apparatus for measuring the brain wave from the subject's scalp according to the present invention and transmitting it to one serial port provided in the computer for analyzing the brain wave using a plurality of electrodes of the predetermined amount of the subject's scalp An EEG detecting unit for detecting EEG signals of a plurality of channels at the positions of; An amplifier for amplifying the amplitudes of the EEG signals of the plurality of channels detected by the EEG detector; An analog / digital converting unit configured to sample and digitize the amplified multiple EEG signals; An encoder for real-time encoding the digital value of each channel calculated by the analog / digital converter; An interface unit having a computer interface unit for transmitting an EEG signal encoded by the encoder to the serial port; And a serial port connection part connected to the interface part by wire and connected to the serial port.
상기의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 피험자의 두피로부터 뇌파를 측정하여 뇌파를 분석하는 컴퓨터에 구비된 하나의 직렬포트로 전달하는 방법은 다수의 전극들을 사용하여 상기 피험자 두피의 소정의 위치들에서의 다수 채널의 뇌파신호들을 감지하는 단계; 감지된 다수 채널의 뇌파신호들의 진폭을 증폭하는 단계; 증폭된 다수 채널의 뇌파신호들을 각 채널별로 디지털화하는 단계; 각 채널별의 디지털값들을 각 채널의 식별자와 함께 실시간 부호화하는 단계; 및 부호화된 뇌파신호를 상기 직렬포트로 전송하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.In order to achieve the above another object, the method of measuring the brain wave from the subject's scalp according to the present invention and transmitting it to one serial port provided in the computer for analyzing the brain wave is a predetermined number of the subject's scalp using a plurality of electrodes Detecting EEG signals of multiple channels at locations; Amplifying the amplitudes of the sensed multiple channel EEG signals; Digitalizing the amplified multiple channel EEG signals for each channel; Real-time encoding the digital values of each channel together with the identifier of each channel; And transmitting the encoded EEG signal to the serial port.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 뇌파측정장치의 사용 환경을 개념적으로 도시한 것이다. 도 1에 의하면 피험자가 전극이 부착된 헤드밴드(1)를 착용하거나 피험자의 두피에 컵전극(2)을 부착하거나 헤드밴드(1) 및 컵전극을 모두 사용하게 되면, 이 전극들과 유선으로 연결된 인터페이스부(3)는 두피에 나타나는 수십 마이크로 볼트의 전압을 수 볼트의 전압으로 증폭한 다음 디지털 값으로 변환하고 컴퓨터(4)가 직렬포트를 통해 읽을 수 있도록 부호화한다. 컴퓨터(4)는 뇌파신호를 고속 푸리에변환하여 각 주파수 대역별로 뇌파의 강도를 구한다.1 conceptually illustrates a usage environment of an EEG apparatus according to an embodiment of the present invention. According to FIG. 1, when a subject wears the headband 1 with an electrode attached thereto or attaches the cup electrode 2 to the scalp of the subject, or uses both the headband 1 and the cup electrode, the subjects have a wired line with the electrodes. The connected interface unit 3 amplifies a voltage of several tens of microvolts appearing on the scalp to a voltage of several volts, converts it into a digital value, and encodes it so that the computer 4 can read it through the serial port. The computer 4 performs fast Fourier transform on the EEG signal to obtain the intensity of the EEG for each frequency band.
도 2에 의하면, 본 발명에 의한 뇌파측정장치의 일실시예는 뇌파감지부(20), 인터페이스부(22) 및 직렬포트접속부(28)를 포함하여 구성된다.According to FIG. 2, an embodiment of the EEG measuring apparatus according to the present invention includes an EEG detecting unit 20, an interface unit 22, and a serial port connecting unit 28.
뇌파감지부(20)는 다수의 전극들을 사용하여 피험자 두피의 소정의 위치들에서의 4개의 채널의 뇌파신호들을 감지한다. 본 발명의 일실시예에서 뇌파감지부(20)는 2채널의 헤드밴드와 2채널의 컵전극들을 구비한다. 2채널의 헤드밴드는 전두엽에서의 뇌파를 간편하게 측정하기 위한 것이고, 2채널의 컵전극들은 전두엽 이외의 위치, 즉 두정엽, 측두엽 또는 후두엽 부분 중 측정하고자 하는 부위에서의 뇌파를 선택적으로 측정하기 위한 것이다.The EEG 20 detects EEG signals of four channels at predetermined positions of the subject's scalp using a plurality of electrodes. In an embodiment of the present invention, the EEG 20 includes a head channel of two channels and cup electrodes of two channels. The two-channel headband is for easy measurement of the EEG in the frontal lobe, and the two-channel cup electrodes are for selectively measuring the EEG at a location other than the frontal lobe, that is, the part of the parietal, temporal or occipital lobe to be measured. .
인터페이스부(22)는 뇌파감지부와 유선으로 접속되는데, 잡음방지를 위해 실드선이 사용되는 것이 바람직하다. 인터페이스부(22)는 증폭부(23), 아날로그/디지털변환부(24), 부호화부(25) 및 컴퓨터인터페이스부(26)를 구비한다. 증폭부(23)는 뇌파감지부(20)에서 감지된 미약한 뇌파신호들의 진폭을 증폭하는데, 먼저 잡음제거를 위해 뇌파신호들을 필터링한 후, 대략 50,000배 증폭한다. 아날로그/디지털변환부(24)는 증폭된 다수 채널의 뇌파신호들을 각각 1초에 120번 샘플링하여, 디지털값으로 변환한다. 부호화부(25)는 각 채널의 식별자와 각 채널별 1바이트의 디지털값을 순차적으로 실시간 부호화한다. 컴퓨터인터페이스부(26)는 부호화부(25)에 의해 부호화된 디지털신호를 컴퓨터의 직렬포트로 전송한다.The interface unit 22 is connected to the EEG detector wired, it is preferable that a shield wire is used to prevent noise. The interface unit 22 includes an amplifier 23, an analog / digital converter 24, an encoder 25, and a computer interface 26. The amplifier 23 amplifies the amplitude of the weak EEG signals detected by the EEG sensor 20, first filter the EEG signals to remove noise, and then amplify approximately 50,000 times. The analog / digital converter 24 samples the amplified multiple channel EEG signals 120 times per second and converts them into digital values. The encoder 25 sequentially encodes an identifier of each channel and a digital value of 1 byte for each channel in real time. The computer interface unit 26 transmits the digital signal encoded by the encoder 25 to the serial port of the computer.
직렬포트접속부(28)는 인터페이스부(22)와 유선으로 접속되고, 컴퓨터의 직렬포트에 접속하기 위한 RS232-C 방식의 9핀 커넥터 또는 25핀 커넥터가 사용될 수 있다.The serial port connection unit 28 is connected to the interface unit 22 by wire, and an RS232-C type 9 pin connector or 25 pin connector for connecting to the serial port of a computer may be used.
도 3a, 도 3b, 도 3c, 도 3d 및 도 3e는 본 발명의 일실시예로서 사용되는 헤드밴드의 구조를 도시한 것이다. 도 3a는 본 발명의 일실시예로서 사용되는 헤드밴드를 피험자의 머리에 착용한 상태에서 상측에서 본 단면도이다. 피험자가 헤드밴드를 착용하였을 때, 헤드밴드에 부착된 5개의 전극(30)들은 피험자의 앞이마(즉, 전두엽 부위)에 밀착되고, 헤드밴드를 피험자의 머리에 고정시키기 위한 잠금장치(32)는 피험자의 뒷머리 부위에 위치한다. 헤드밴드는 실드선(34)을 통해 증폭부(23)에 연결된다.3A, 3B, 3C, 3D, and 3E illustrate the structure of a headband used as an embodiment of the present invention. 3A is a cross-sectional view of the headband used as an embodiment of the present invention as seen from an upper side while being worn on a subject's head. When the subject wears the headband, the five electrodes 30 attached to the headband are in close contact with the forehead (ie, the frontal lobe) of the subject, and the locking device 32 for fixing the headband to the subject's head is It is located in the back of the subject. The headband is connected to the amplifier 23 through the shield wire 34.
도 3b는 도 3a에 도시된 헤드밴드를 정면(헤드밴드를 착용한 상태에서 피험자의 머리와 접촉되지 않는 부분)에서 바라본 도면이다. 헤드밴드의 정면은 연질의 PVC(Polyvinyl chloride) 부재(36)로 감싸여 있다.FIG. 3B is a view of the headband shown in FIG. 3A viewed from the front (part not contacted with the subject's head while wearing the headband). The front of the headband is wrapped with a soft PVC (36).
도 3c는 도 3a에 도시된 헤드밴드를 후면(헤드밴드를 착용한 상태에서 피험자의 머리와 접촉되는 부분)에서 바라본 도면이다. 헤드밴드의 후면은 연질의 PVC 부재(36) 위에 제1쿠션(38)이 형성되어 있고, 제1쿠션(38)에 5개의 전극(30)들이 부착되어 있다. 연질의 PVC 부재(36)와 전극(30)들 사이에 부착된 제1쿠션(38)은 각 피험자의 머리의 크기와 모양에 관계없이 전극(30)들이 두피에 적절하게 밀착되도록 한다.3C is a view of the headband shown in FIG. 3A viewed from the rear side (part in contact with the subject's head while wearing the headband). The back of the headband has a first cushion 38 is formed on the soft PVC member 36, five electrodes 30 are attached to the first cushion 38. The first cushion 38 attached between the soft PVC member 36 and the electrodes 30 allows the electrodes 30 to properly adhere to the scalp, regardless of the size and shape of each subject's head.
도 3d는 도 3b에서 A에서 A' 사이를 자른 경우의 단면도이다. 전극접속부(44)는 얇고 탄력이 있는 제1쿠션(38)에 의해 측면이 지지되어 부착되어 있고, 전극접속부(44)와 연질의 PVC 부재(36) 사이에는 연질 PCB(Printed Circuit Board)(40)가 위치한다. 전극접속부(44)와 연질 PCB(40)와의 접속방법으로는 여러 형태의 구현이 가능한데, 예를 들어 나사를 이용한 기계적인 힘을 이용하여 접촉을 유지할 수 있다. 연성 PCB 뒷면에는 제2쿠션(42)이 들어있어 착용감과 두피에의 밀착을 돕는다. 전극을 장시간 사용하는 경우 이물질이 코팅되거나 전극의 부식, 전극의 손상(예를들면, 도면이 벗겨지는 경우)이 일어날 수 있다. 이때, 인체와의 접촉저항이 커져서 측정이 부정확해지는 것에 대비하여 본 발명에 의한 헤드밴드의 일실시예에서의 전극(30)은 탈착식으로 교체가 가능하도록 구성된다. 즉, 전극(30)에는 전극접속부(44)와의 물리적인 탈착이 가능하도록 돌출부가 형성되어 있다. 그리고, 전극접속부(44)는 전극(30)의 돌출부와 결합하기 위한 홈이 구비된다.FIG. 3D is a cross-sectional view taken along the line A 'from FIG. 3B. The electrode connecting portion 44 is supported by a thin side of the elastic first cushion 38 is attached to the side, the flexible printed circuit board (PCB) 40 between the electrode connecting portion 44 and the flexible PVC member 36 ) Is located. As the method of connecting the electrode connecting portion 44 and the flexible PCB 40 can be implemented in various forms, for example, it is possible to maintain contact by using a mechanical force using a screw. The back of the flexible PCB contains a second cushion 42 to help fit and close to the scalp. If the electrode is used for a long time, foreign matter may be coated, the electrode may be corroded, and the electrode may be damaged (for example, when the drawing is peeled off). At this time, the electrode 30 in one embodiment of the headband according to the present invention is configured to be detachably replaceable in preparation for inaccurate measurement due to a large contact resistance with the human body. That is, the protrusion 30 is formed in the electrode 30 so as to be physically detachable from the electrode connecting portion 44. In addition, the electrode connection part 44 is provided with a groove for engaging with the protrusion of the electrode 30.
도 3e는 도 3d에 도시된 연성 PCB(40)를 도시한 것이다. 5개의 전극(30)들 중, 중앙 전극은 접지전극, 왼쪽 2개 전극들은 좌뇌 전두엽 부위의 뇌파를 측정하기 위한 전극들, 오른쪽 2개의 전극들은 우뇌 전두엽 부위의 뇌파를 측정하기 위한 전극들로 사용된다. 전극(30)은 피험자의 머리에 부착된 경우 상하 방향으로 길고, 좌우 방향으로 짧은 것이 바람직하다(예를들면, 타원 형태). 각 피험자별 머리모양과 크기가 다르므로 5개 전극이 너무 넓게 퍼져 있으면 접촉불량이 발생하기 쉽다. 따라서, 좌우 방향의 넓이를 짧게 하기 위하여 전극의 크기도 좌우 방향으로 너무 크기 않은 것이 바람직하고, 충분한 접촉면적을 유지하기 위해서는 상하 방향으로는 긴 형태가 바람직하다. 전극은 전도성이 좋고 부식이 되지 않은 금속(예를들면, 금도금 금속)을 사용하는 것이 바람직하다.FIG. 3E illustrates the flexible PCB 40 shown in FIG. 3D. Of the five electrodes 30, the center electrode is the ground electrode, the left two electrodes are the electrodes for measuring the EEG of the frontal lobe of the left brain, the right two electrodes are used as the electrodes for measuring the EEG of the frontal lobe of the right brain do. When the electrode 30 is attached to the subject's head, the electrode 30 is preferably long in the vertical direction and short in the horizontal direction (for example, in the form of an ellipse). Since each subject has a different head shape and size, contact failure is likely to occur when the five electrodes are spread too wide. Therefore, in order to shorten the width | variety of a left-right direction, it is preferable that the magnitude | size of an electrode is also not too large in a left-right direction, and long form is preferable in an up-down direction in order to maintain sufficient contact area. It is preferable to use a metal (for example, a gold plated metal) which has good conductivity and is not corroded.
전극들에 연결된 5개의 도선들은 증폭부(23)로 연결되며, 잡음방지를 위하여 실드선(34)이 사용된다. 이때, 전극(30)과 실드선(34) 사이의 연결은 연성 PCB(40)를 통해 이루어진다. 연성 PCB(40)는 전극(30)과 접촉되는 전극 패드(44)와 실드선(34)과 연결되는 실드선 패드(46) 및 이들 패드들을 연결하는 배선으로 이루어진다. 전극(30)과 전극 패드(44) 사이의 접촉은 기계적으로 이루어지고, 실드선(34)과 실드선 패드(46)와의 접촉은 납땜으로 연결된다. 연성 PCB(40)는 피험자의 머리 모양에 따라 변형되는 헤드밴드의 구조 내부에서 설치되어 장시간 사용되더라도 접촉불량이 발생되는 것을 방지한다. 본 발명의 일실시예에서 사용되는 연성 PCB(40)는 양면 PCB로서, PCB 뒷면인 전면접지면에는 접지전극이 연결되고, 또한 실드선의 접지선에 연결된다. 실드선(34)을 구성하는 실드도선들은 각각 증복부(23)의 실딩 케이스 또는 접지면에 연결된다. 이와 같은 구조에 의해 헤드밴드의 두피 전극(30)과 증폭부(23)까지의 연결이 실딩되고, 결과적으로 잡음의 혼입이 방지된다.Five wires connected to the electrodes are connected to the amplifier 23, and a shield wire 34 is used to prevent noise. At this time, the connection between the electrode 30 and the shield wire 34 is made through the flexible PCB (40). The flexible PCB 40 includes an electrode pad 44 in contact with the electrode 30, a shield wire pad 46 connected with the shield wire 34, and a wiring connecting the pads. The contact between the electrode 30 and the electrode pad 44 is made mechanically, and the contact between the shield wire 34 and the shield wire pad 46 is connected by soldering. The flexible PCB 40 is installed inside the structure of the headband that is deformed according to the shape of the subject's head to prevent contact failure even if used for a long time. The flexible PCB 40 used in the embodiment of the present invention is a double-sided PCB, and a ground electrode is connected to the front ground plane, which is the back side of the PCB, and is also connected to the ground line of the shield wire. The shield wires constituting the shield wire 34 are connected to the shielding case or the ground plane of the multiplier 23, respectively. This structure shields the connection between the headband scalp electrode 30 and the amplifying unit 23, and consequently prevents the mixing of noise.
증폭부(23)는 좌뇌를 뇌파를 측정하는 왼쪽 2전극 사이의 전위차를 증폭하여 하나의 채널의 뇌파신호를 산출하고, 우뇌의 뇌파를 측정하는 오른쪽 2전극 사이의 전위차를 증폭하여 또 다른 하나의 채널의 뇌파신호를 산출한다.The amplifying unit 23 amplifies the potential difference between the left two electrodes for measuring the brain waves of the left brain, and calculates the EEG signal of one channel, and amplifies the potential difference between the right two electrodes for measuring the brain waves of the right brain. Calculate the EEG signal of the channel.
도 4는 본 발명에 의한 부호화 과정을 설명하기 위한 도면이다. 문자 "A" 다음에는 채널1의 1바이트의 데이터가, 문자 "B" 다음에는 채널2의 1바이트의 데이터가, 문자 "C" 다음에는 채널3의 1바이트의 데이터가, 문자 "D" 다음에는 채널4의 1바이트의 데이터가 위치하도록 한다. 여기서, 각 채널별로 식별자를 둔 것은 전송 오류를 최소화하기 위함이다. 수신단에서는 각 채널별 식별자가 확인되지 않은 데이터는 버리게 된다. 이와 같이 부호화된 뇌파신호는 1초에 120번 전송됨으로써, 컴퓨터의 하나의 직렬포트로 여러 개의 뇌파채널을 실시간으로 송신할 수 있다.4 is a diagram for explaining an encoding process according to the present invention. After the letter "A", one byte of channel 1 data, after the letter "B", one byte of channel 2 data, after the letter "C", one byte of channel 3 data, and after the letter "D" Causes 1 byte of channel 4 to be located. Here, the identifier for each channel is to minimize the transmission error. The receiver discards data for which the identifier of each channel is not confirmed. The EEG signals encoded as described above are transmitted 120 times per second, and thus, several EEG channels may be transmitted in real time to one serial port of the computer.
본 발명에 의한 피험자의 두피로부터 뇌파를 측정하여 뇌파를 분석하는 컴퓨터에 구비된 하나의 직렬포트로 전달하는 방법은 다음과 같다.The method of measuring the brain wave from the subject's scalp according to the present invention and transmitting it to one serial port provided in the computer for analyzing the brain wave is as follows.
먼저, 다수의 전극들을 사용하여 피험자 두피의 소정의 위치들에서의 다수 채널의 뇌파신호들을 감지한다. 이때 페이스트를 사용하지 않고 간편하게 측정하고자 할 때에는 도 3a 내지 도 3e에 도시된 헤드밴드를 사용한다. 제안된 구조에서는 2채널의 뇌파를 측정할 수 있으나, 동일한 발명 사상에 의해 1채널의 뇌파를 측정하는 헤드밴드 및 3채널 이상의 뇌파를 측정하는 헤드밴드도 용이하게 구현할 수 있다. 또한, 2채널 헤드밴드를 2인이 동시에 사용하면 2인의 뇌파를 동시에 측정하는 4채널 모드가 된다. 한편, 1인의 피험자가 사용할 경우에는 2채널은 헤드밴드 전극들에 할당되고, 나머지 2채널은 헤드밴드로 측정하기 어려운 부위에서 다른 전극(예를 들면, 컵전극)을 사용하여 측정하거나, 4채널 모두 헤드밴드의 전극과는 다른 전극을 사용할 수도 있다.First, multiple electrodes are used to detect EEG signals of multiple channels at predetermined locations of the subject's scalp. At this time, if you want to measure easily without using a paste, the headband shown in Figs. 3a to 3e is used. In the proposed structure, two-channel EEG can be measured, but according to the same inventive concept, a headband for measuring one channel EEG and a headband for three or more channels EEG can be easily implemented. In addition, when two people use the two-channel headband at the same time, the four-channel mode to measure the brain waves of two people simultaneously. On the other hand, when one subject uses two channels, the two channels are allocated to the headband electrodes, and the other two channels are measured using another electrode (for example, a cup electrode) at a region difficult to measure with the headband, or four channels. All of them may use electrodes different from those of the headband.
이와 같이 감지된 다수 채널의 뇌파신호들의 진폭을 증폭하고, 증폭된 다수 채널의 뇌파신호들을 각 채널별로 디지털화하며, 각 채널별의 디지털값들을 각 채널의 식별자와 함께 실시간 부호화한다. 부호화된 뇌파신호는 뇌파를 분석하는 컴퓨터에 구비된 하나의 직렬포트로 전송되어 분석된다.The amplitude of the detected EEG signals of the multiple channels is amplified, the amplified multiple EEG signals of each channel are digitized for each channel, and digital values of each channel are encoded together with the identifier of each channel in real time. The encoded EEG signal is transmitted to and analyzed by one serial port provided in a computer for analyzing EEG.
본 발명에 의하면, 2채널의 헤드밴드와 2채널의 컵전극들은 구비하여 뇌파 측정의 목적에 따라 적절하게 응용할 수 있다.According to the present invention, two-channel headbands and two-channel cup electrodes are provided and can be appropriately applied according to the purpose of EEG measurement.
또한, 뇌파 분석용 컴퓨터 내부에 별도의 뇌파처리 하드웨어를 구비하지 않더라도 뇌파 분석용 컴퓨터의 직렬포트를 통하여 여러 채널의 뇌파신호를 실시간으로 감지하여 전송할 수 있다.In addition, even if the EEG analysis computer does not have a separate EEG processing hardware, it is possible to detect and transmit EEG signals of various channels in real time through the serial port of the EEG analysis computer.

Claims (6)

  1. 피험자의 두피로부터 뇌파를 측정하여 뇌파를 분석하는 컴퓨터에 구비된 하나의 직렬포트로 전달하는 뇌파측정장치에 있어서,In the EEG measuring device to measure the EEG from the scalp of the subject and transmits to one serial port provided in the computer for analyzing EEG,
    다수의 전극들을 사용하여 상기 피험자 두피의 소정의 위치들에서의 다수 채널의 뇌파신호들을 감지하는 뇌파감지부;An EEG detecting unit for detecting EEG signals of a plurality of channels at predetermined positions of the subject scalp using a plurality of electrodes;
    상기 뇌파감지부와 유선으로 접속되고, 감지된 다수 채널의 뇌파신호들을 증폭하고, 증폭된 다수 채널의 뇌파신호들을 디지털화하고, 실시간부호화하는 인터페이스부; 및An interface unit connected to the EEG detecting unit by wire and amplifying the detected EEG signals of the plurality of channels, digitizing the EEG signals of the amplified multiple channels, and encoding in real time; And
    상기 인터페이스부와 유선으로 접속되고, 상기 직렬포트에 접속하는 직렬포트접속부를 포함함을 특징으로 하는 뇌파측정장치.And a serial port connection part connected to the interface part by wire and connected to the serial port.
  2. 제1항에서, 상기 인터페이스부는The method of claim 1, wherein the interface unit
    상기 뇌파감지부에서 감지된 다수 채널의 뇌파신호들의 진폭을 증폭하는 증폭부;An amplifier for amplifying the amplitudes of the EEG signals of the plurality of channels detected by the EEG detector;
    상기 증폭된 다수 채널의 뇌파신호들을 각각 샘플링하여 디지털화하는 아날로그/디지털변환부;An analog / digital converting unit configured to sample and digitize the amplified multiple EEG signals;
    상기 아날로그/디지털변환부에서 산출된 각 채널의 디지털값을 실시간 부호화하는 부호화부; 및An encoder for real-time encoding the digital value of each channel calculated by the analog / digital converter; And
    상기 부호화부에 의해 부호화된 뇌파신호를 상기 직렬포트로 전송하는 컴퓨터인터페이스부를 구비함을 특징으로 하는 뇌파측정장치.EEG measuring apparatus characterized in that it comprises a computer interface for transmitting the EEG signal encoded by the encoder to the serial port.
  3. 제2항에서, 상기 부호화된 뇌파신호는The method of claim 2, wherein the encoded EEG signal is
    각 채널의 식별자 및 각 채널에 대응하는 디지털값이 순차적으로 포함하고,An identifier of each channel and a digital value corresponding to each channel are sequentially included,
    상기 식별자 및 상기 디지털값은The identifier and the digital value
    각각 1바이트의 값임을 특징으로 하는 뇌파측정장치.EEG measuring apparatus, characterized in that each value of 1 byte.
  4. 제2항에서, 상기 뇌파감지부는The method of claim 2, wherein the brain wave detection unit
    피험자의 좌우 전두엽의 뇌파를 측정하는 2채널의 헤드밴드; 및A two-channel headband for measuring EEG of the left and right frontal lobes of the subject; And
    2채널의 컵전극들을 구비함을 특징으로 하는 뇌파측정장치.EEG measuring apparatus comprising two cup electrodes.
  5. 띠 형태의 기본부재;Strip-shaped base member;
    상기 기본부재 위에 설치되고, 다수의 전극 패드들, 다수의 실드선 패드들 및 상기 다수의 전극 패드들과 상기 다수의 실드선 패드들을 연결하는 배선들을 구비한 연성 PCB;A flexible PCB provided on the base member and having a plurality of electrode pads, a plurality of shield wire pads, and wires connecting the plurality of electrode pads and the plurality of shield wire pads;
    각각 상기 전극 패드들과 대응되고, 탈착을 위한 돌출부를 지닌 다수의 전극들; 및A plurality of electrodes each corresponding to the electrode pads and having protrusions for detachment; And
    각각 상기 전극 패드들과 대응되고, 그 일단은 대응하는 전극 패드와 접촉되고, 그 타단은 대응하는 전극의 돌출부와 물리적으로 결합되는 홈을 구비한 다수의 전극접속부들을 포함함을 특징으로 하는 헤드밴드.A headband each having a plurality of electrode connection portions each having a groove corresponding to the electrode pads, one end of which is in contact with a corresponding electrode pad, the other end of which is physically coupled to the protrusion of the corresponding electrode; .
  6. 피험자의 두피로부터 뇌파를 측정하여 뇌파를 분석하는 컴퓨터에 구비된 하나의 직렬포트로 전달하는 방법에 있어서,In the method of measuring the brain wave from the subject's scalp and transmitting to one serial port provided in the computer for analyzing the brain wave,
    다수의 전극들을 사용하여 상기 피험자 두피의 소정의 위치들에서의 다수 채널의 뇌파신호들을 감지하는 단계;Sensing multiple wave EEG signals at predetermined locations of the subject scalp using multiple electrodes;
    감지된 다수 채널의 뇌파신호들의 진폭을 증폭하는 단계;Amplifying the amplitudes of the sensed multiple channel EEG signals;
    증폭된 다수 채널의 뇌파신호들을 각 채널별로 디지털화하는 단계;Digitalizing the amplified multiple channel EEG signals for each channel;
    각 채널별의 디지털값들을 각 채널의 식별자와 함께 실시간 부호화하는 단계; 및Real-time encoding the digital values of each channel together with the identifier of each channel; And
    부호화된 뇌파신호를 상기 직렬포트로 전송하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 뇌파측정방법.And transmitting the encoded EEG signal to the serial port.
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J2X2 Appeal (before the supreme court)

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J303 Written judgement (supreme court)

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J302 Written judgement (patent court)

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