KR200195471Y1 - 생체에너지 순환 극대화를 위한 바이오피드백 기기 - Google Patents

Abstract

생체에너지 순환 극대화를 위한 바이오피드백 기기는 심신의 안정을 도모하고 인체 에너지 순환의 극대화를 꾀하기 위한 것이다. 본 고안은 두손을 모으는 합장의 자세에 맞게 제작되며, 양손의 다섯손가락에 닿도록 바이오피드백을 위한 저항(전기전도도) 측정용 전극을 부착하고 그 손가락 중지끝부분에 심장박동율 감지용 센서를 부착하여 심장박동율과 피부 전기전도도를 측정 변수로 하여 심신의 안정상태를 측정하고, 측정결과를 빛이나 소리 혹은 컴퓨터 모니터 화면으로 표시하여 알려주도록 구성된다. 본 고안은 또한, 바이오피드백에 의한 측정결과에 따라 자동으로 혹은 시간설정에 따라 수동으로 광대역파(廣帶域波) 전원을 손바닥 중앙부에 인가하여 공진상태를 형성토록 구성된다. 따라서, 본 고안은 합장의 자세로 바이오피드백이 잘 이루어지도록 하여 심신의 안정을 가속화함과 동시에 인체 회로의 공진을 도모하여 에너지 순환이 극대화되도록 하여 건강이 증진되고 질병의 회복이 빨라질 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

Description

생체에너지 순환 극대화를 위한 바이오피드백 기기{Biofeedback device for bioenergy circulation maximizing}

본 고안은 바이오피드백(biofeedback) 기기에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 합장의 자세에 맞게 제작되어 심신(心身)의 안정을 가속시키며 광대역파 전원 인가로 공진회로를 형성하여 에너지 순환을 극대화시킬 수 있는 생체에너지 순환 극대화를 위한 바이오피드백 기기에 관한 것이다.

통상적인 바이오피드백(biofeedback) 기기의 원리는 신체의 여러가지 생리적 변수를 측정하여 본인에게 그 측정치를 되돌려주어 관찰하게 하여 스스로 심신의 안정을 도모할 수 있도록 고안된 도구이다. 이때 사용되는 신체적 변수는 뇌파, 근긴장도, 심전도, 체온, 피부 전기저항, 혈압, 심박동수, 호흡상태 등이다. 이러한 바이오피드백 원리는 현재 전세계 병원에서 신경증 환자의 치료목적으로 사용되고 있고, 요실금 치료등으로 그 적용 범위가 점점 확산되고 있다. 현재 구미 각국에서는 여러종류의 바이오피드백 기기가 널리 보급되어 있고, 국내에서도 식품의약품안정청 의료용구 고시에 번호 A30080으로 공식적으로 등록되어 있다.

심신의 안정도와 관련된 생리적 변수중에서 가장 널리 사용되는 것이 뇌파와 전기저항(또는 전도도)이다. 뇌파계는 생체신호 측정기기들중에서도 가장 먼저 발달한 것이다. 따라서, 바이오피드백에도 가장 먼저 적용되었다. 많은 실험을 통해서 심신이 안정되어 있을수록 뇌파중에서 알파(α)파의 빈도가 많아진다는 것을 알아냈다. 또한, 심신이 안정이 될수록 전기 전도도가 올라가서 전기저항이 낮아진다고 알려져 있다. 즉, 전기저항이 낮아야 에너지 순환이 좋아지고 이로 인하여 신체의 신진대사가 좋아진다.

바이오피드백 기기는 뇌파 또는 전기저항을 측정해서 측정치의 안정여부를 소리, 영상 또는 컴퓨터 모니터등의 수단을 통해 본인에게 알려준다. 만약에 심신이 안정되어 있지 못한 측정치가 나왔을 때에는 심신의 안정에 노력하여 안정된 측정치가 나오도록 한다.

예로부터 심신의 안정이 인체 신진대사를 원할하게 한다는 사실이 알려져 왔다. 그것은 피로의 회복과 질병의 치료에 있어서 심신의 안정을 필요로 한다는 점에서 입증이 되고 있다. 또한 여러가지 종교의식들이 심신의 안정을 도모하고 있다. 불교의 참선(參禪), 요가, 명상, 기도 등 제반행위의 목적 중에는 심신의 안정이 포함되어 있다. 그런데, 전세계 인류에 공통적으로 심신의 안정을 도모하기 위해 사용되는 자세가 있는 데 그것은 바로 합장 즉, 두손을 모으는 것이다. 합장은 전세계 거의 모든 종교에서 채택되고 있는 자세이고, 종교가 없는 사람도 필요할 때 본능적으로 취하는 자세이다. 종교에서 합장은 믿음을 더욱 돈독히 하여 마음의 평안을 얻고 원하는 바를 성취하고자 하는 기도의 자세이다.

합장(合掌)이 심신의 안정에 도움이 되는 자세라는 것은 과학적으로도 설명이 된다. 전기회로적 측면에서 볼 때 합장은 양손을 통해 전기가 통할 수 있게 하는 폐쇄회로(closed circuit)를 형성시켜 준다. 전기의 순환이 좋아지면, 체액의 순환이 원할하게 되고 따라서 몸전체의 에너지 순환이 좋아지면, 체액의 순환이 원할하게 되고 따라서 몸 전체의 에너지 순환에 도움이 된다. 이러한 순환 과정을 통해 모자라는 것은 채우고 넘치는 것은 버림으로써 결국 심신의 안정에 도움이 되는 것이다.

그런데, 위와 같은 종래 바이오피드백기기는 사람마다 심신의 안정을 표시하는 신체적 변수(심박동, 저항치)에 차이가 있는 데 이를 획일적으로 하나의 값에 고정시켜 사람에 따른 다양한 차이를 반영하지 못하는 문제가 있다. 이로 인하여, 심신 안정 여부의 판정에 신뢰성이 현저히 떨어지게 된다.

따라서, 본 고안의 목적은 전술한 점을 감안하여, 미분제어(微分制御)시스템을 채용하여 신체적 변수로 심박수의 변화율과 저항(전기전도도)의 변화율을 사용하여 심신상태 측정의 신뢰성을 높일 수 있도록 한 바이오피드백 기기를 제공함에 있다.

즉, 심신 안정 노력이 제대로 되고 있으면 심박율이 떨어지고 인체 저항이 감소해야 하며, 역으로 심박율이 떨어지고 저항이 감소되고 있으면 심신 안정 노력이 제대로 이루어지고 있다고 볼 수 있다. 이러한 원리에 근거하여, 본 고안은 심박율 또는 저항이 감소하는 방향으로 변하고 있으면 '좋음'신호를 내보내고, 심박율 또는 저항의 변화가 없거나 증가하는 방향으로 변하고 있으면 '나쁨'신호를 보내주도록 한다. 이를 수학적으로 보면, 저항의 미분치가 '0'보다 적을 때 '좋음'신호를 보여주고, '0'과 같거나 '0'보다 클때 '나쁨'신호를 보여주어, '좋음'신호가 나오도록 사용자가 심호흡, 명상, 참선등의 제반기법을 동원하여 심신 안정을 행해 자연스럽게 노력할 수 있게 한다.

본 고안의 목적은 또한, 인체 공진회로 형성에 도움이 되도록, 합장의 자세에 맞게 제작되며 양손에 광대역파 전압을 인가하여 몸의 에너지 순환을 극대화시켜 건강을 증진시킬 수 있도록 한 바이오피드백기기를 제공함에 있다.

도 1a-1c는 본 고안에 채용된 원리를 설명하기 위한 인체 등가회로도,

도 2는 본 고안에 따른 바이오피드백 기기를 나타내는 외형도,

도 3은 도 2 기기를 나타내는 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

21 : 심박율센서 22,23 : 전극

24 : 타이머 25,32 : 스위치

26 : 광대역파 전원회로 27 : 심박율/피부전도도 미분회로

28 : 컴퓨터인터페이스 29 : 스피커

30 : LED 31 : 컴퓨터단자

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 생체에너지 순환 극대화를 위한 바이오피드백 기기는, 측정자의 심장 박동율을 감지하기 위한 센서와, 측정자의 피부 전기전도도를 측정하는 제 1전극과, 상기 감지된 심장 박동율과 측정된 피부 전기전도도를 각각 미분하여 변화율을 구하고, 그 변화율에 따라 심신상태를 판단하는 심박율/피부전도도 미분회로와, 상기 심신상태 판단결과를 측정자가 알 수 있도록 표시해주는 표시수단과, 광대역파 전원회로, 및 상기 광대역파 전원회로에서 공급되는 광대역파 전원을 측정자에게 인가하기 위한 제 2전극을 포함하며, 측정자가 두손을 모으는 합장의 자세에 맞게 제작됨을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 기술하기로 한다.

도 1a-1c는 본 고안에 채용된 원리를 설명하기 위한 인체 등가회로도로서, 합장의 전기회로적 효과를 분석하기 위한 인체의 전기적 등가회로 모델이다.

도 1a는 합장하지 않았을 때의 등가회로로서, 뇌부분(A)과 흉부, 복부등의 기타부분(B), 그리고 오른팔(Zhr)과 왼팔(Zhl)부분을 보여준다. 여기서는 양손이 떨어져 있기 때문에 양팔을 통하는 회로가 형성되지 못하고 있다(점선으로 표시된 부분). 측정자가 합장했을 경우 도 1b에 보여진 등가회로를 형성한다. 도 1b를 보면, 두손을 모음으로 양팔이 저항(Rh)과 캐패시턴스(Ch)의 병렬회로로 결합된다(점선으로 표시된 부분). 여기서, 저항(Rh)은 수㏁에 이르는 값으로 인체의 미세한 전압을 고려해 볼 때 전류가 거의 흐를 수 없게 제한하고 있다. 캐패시턴스(Ch) 역시 직류전원에 대해 절연된 상태와 같기 때문에 합장의 초기에는 회로가 거의 끊어진 상태나 마찬가지다. 그러나, 바이오피드백이 성공적으로 이루어지면 심신 안정이 되면서 저항(Rh)과 양팔의 임피던스(Zhr,Zhl)값이 현저하게 떨어진다. 또한, 내부 인체에너지 또는 외부전원 인가에 의해 회로에 고주파 전원이 발생하면 캐패시턴스(Ch)를 쉽게 통과할 수 있어 많은 전류가 흐를 수 있게 된다. 바이오피드백이 최고조에 달하게 되면 도 1c에 보여진 등가회로를 형성한다. 도 1c를 보면, 양팔의 임피던스(Zhr,Zhl)가 거의 제로에 가깝게 되고 고주파에 대해서 저항(Rh)과 커패시턴스(Ch)에 의한 임피던스도 거의 제로가 된다(점선으로 표시된 부분). 이러한 상태의 회로를 공진(resonance)되었다고 말한다. 인체에 대한 전체 회로망에서 공진회로가 조성되므로 인체 전체 에너지 순환을 한층 원할하게 해준다. 그래서, 본 고안의 바이오피드백 기기는 공진회로를 조성하기 위해 광대역파 전원을 사용한다. 광대역파는 저주파에서 초고주파에 이르기까지 광범위한 주파수를 일컫는다.

도 2는 본 고안에 따른 바이오피드백 기기의 외형도를 나타내고, 도 3은 도 2 기기의 구성도를 나타낸다. 본 고안의 바이오피드백 기기는 합장의 자세에 맞게 손장갑모양으로 제작되며, 그 양쪽 다섯 손가락부분에 피부 전기전도도를 측정하기 위한 제 1전극(22)과 중지 끝부분에 심장 박동율을 측정하기 위한 센서(21)가 부착된다. 손바닥의 중심인 장심(掌心)부분에는 광대역파 전원을 인가받기 위한 구형(球型)의 제 2전극(23)이 부착된다. 본 고안의 바이오피드백 기기는 또한, 센서(21) 및 제 1전극(22)에 의해 각 측정된 심장 박동율과 피부 전기전도도를 미분하여 심박수의 변화율과 저항의 변화율을 구하는 심박율/피부전도도미분회로(27), 구한 변화율에 따른 심신 안정 상태를 본인이 알 수 있도록 빛 또는 소리로 표시해주는 LED(30)와 스피커(29), 그리고 컴퓨터(미도시) 모니터에 화면으로 표시해주기 위한 컴퓨터인터페이스(28)와 컴퓨터단자(31)를 구비한다. 한편, 본 고안의 바이오피드백 기기는 제 2전극(23)에 광대역파 전원을 인가하기 위한 광대역파 전원회로(26), 광대역파 전원을 자동과 수동으로 인가하기 위한 자동/수동절환스위치(25), 수동설정시 설정된 시간에 광대역파 전원이 인가되도록 하기 위한 타이머(24), 및 주파수대역을 선택하기 위한 주파수절환스위치(32)를 구비한다. 이러한 구성을 갖는 도 2 및 도 3의 바이오피드백 기기에 대한 동작을 구체적으로 설명한다.

측정자는 합장의 자세에 맞게 제작된 도 2와 같은 바이오피드백 기기에 두손을 모으는 합장의 자세로 장착한다. 바이오피드백 기기의 형태에 의해 측정자는 합장의 자세를 용이하게 유지할 수 있다. 여기서, 바이오피드백 기기는 피부 전기전도도와 심장 박동율(heart rate; HR)로 심신상태를 측정한다. 심장 박동율(HR)은 초기 바이오피드백 연구에 있어서 가장 주목을 받는 변수이면서 실험을 통해 인정된 신뢰성이 높은 변수이다. 또한, 센서기술의 발달로 심장과 거리가 먼 신체부위에서도 심장 박동율(HR)을 쉽게 측정할 수 있어 휴대용으로 간편하게 사용할 수 있는 바이오피드백 기기에 가장 적합한 변수라 할 수 있다.

그래서, 측정자의 양손 중지끝부분이 닿는 부위에 설치된 센서(21)는 측정자의 심장 박동율을 감지한다. 측정자의 양쪽 다섯손가락부분이 닿는 부위에 설치된 제 1전극(22)은 측정자의 피부 전기전도도를 측정한다. 감지된 측정자의 심장 박동율과 피부 전기전도도는 심박율/피부전도도 미분회로(27)로 인가된다. 심박율/피부전도도 미분회로(27)는 감지된 심장 박동율을 미분하여 심박수의 변화율을 구하고, 측정된 피부 전기전도도를 미분하여 저항의 변화율을 구한다. 통상, 심신이 안정된 상태에서는 심장 박동율이 떨어지고 인체 저항이 감소한다는 점을 이용하여 심박수 변화율 또는 저항의 변화율이 감소하는 방향이면 측정자가 좋은 상태임을 알 수 있도록 LED(30)를 발광시켜 표시하거나 스피커(29)를 통해 소리로 표시한다. 반대로, 심박율 또는 저항의 변화율이 증가하는 방향이면 나쁜 상태임을 알 수 있도록 LED(30) 및 스피커(29)를 통해 표시해준다. 아울러, 그 결과를 컴퓨터 모니터상에서 영상으로 볼 수 있도록 컴퓨터단자(31)와 연결된 컴퓨터인터페이스(28)를 통해 출력한다. 측정자는 측정결과에 근거하여 좋은상태가 나오도록 심호흡, 명상, 참선등의 제반기법을 동원하여 심신의 안정을 향해 자연스럽게 노력하게 된다.

한편, 측정자의 손바닥 중앙부인 장심이 닿는 부위에 설치된 제 2전극(23)은 광대역파전원회로(26)에서 인가되는 광대역파 전원을 인체에 가하여 공진상태가 되도록 한다. 손바닥의 중앙부는 한의학에서 말하는 중요한 경혈의 하나인 노궁혈로, 이 부위에 광대역파 전원 인가로 치료효과를 얻을 수 있다. 측정자가 주파수절환스위치(32)를 저주파, 고주파, 초고주파중 하나로 선택하면 선택된 주파수에 해당하는 전원이 인가된다. 측정자가 자동/수동절환스위치(25)를 자동모드로 선택하면 광대역파전원회로(26)는 자동으로 제어된다. 즉, 광대역파 전원회로(26)는 자동모드에서 심박율/피부전도도 미분회로(27)로부터 측정결과를 인가받아 '좋음'상태에서는 전원인가를 중지하고, '나쁨'상태에서는 주파수절환스위치(32)에 의해 설정된 주파수대역의 전원을 제 2전극(23)에 인가한다. 측정자에 의해 수동모드로 설정된 상태에서 광대역파 전원회로(26)는 측정결과 대신 타이머(24)에 의해 설정된 시간에 맞추어 기동하여 제 2전극(23)에 광대역파 전원을 인가한다. 타이머(24)의 설정시간은 측정자의 경험에 근거하여 심신의 안정에 필요한 일정시간이 지났을 때 광대역파 전원회로(26)가 기동하도록 한다.

상술한 바와 같이, 본 고안의 생체에너지 순환 극대화를 위한 바이오피드백 기기는, 합장과 바이오피드백 원리를 결합하여 심신의 안정을 도모하도록 하며, 광대역파 전원의 사용으로 공진상태를 조성하여 신체 에너지 순환을 극대화하여 건강을 증진시키고 질병의 회복을 돕도록 하는 효과를 갖는다.

Claims (10)

1. 바이오피드백 기기에 있어서,

   측정자의 심장 박동율을 감지하기 위한 센서;

   측정자의 피부 전기전도도를 측정하는 제 1전극;

   상기 감지된 심장 박동율과 측정된 피부 전기전도도를 각각 미분하여 변화율을 구하고, 그 변화율에 따라 심신상태를 판단하는 심박율/피부전도도 미분회로;

   상기 심신상태 판단결과를 측정자가 알 수 있도록 표시해주는 표시수단;

   광대역파 전원회로; 및

   상기 광대역파 전원회로에서 공급되는 광대역파 전원을 측정자에게 인가하여 공진상태를 형성하기 위한 제 2전극을 포함하며,

   측정자가 두손을 모으는 합장의 자세에 맞게 제작됨을 특징으로 하는 바이오피드백 기기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 심장박동율 센서는 측정자의 손가락 중지 끝부분이 닿는 부위에 부착됨을 특징으로 하는 바이오피드백 기기.
3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1전극은 측정자의 양쪽 다섯손가락부분이 닿는 부위에 부착됨을 특징으로 하는 바이오피드백 기기.
4. 제 1항에 있어서, 상기 미분회로는 심장 박동율이나 피부 전기전도도의 변화율이 감소하는 방향이면 심신 안정이 좋은 상태로 판단하고, 증가하는 방향이면 나쁜 상태로 판단함을 특징으로 하는 바이오피드백 기기.
5. 제 1항에 있어서, 상기 표시수단은 LED, 스피커, 컴퓨터모니터중 적어도 하나를 사용하여 표시함을 특징으로 하는 바이오피드백 기기.
6. 제 1항에 있어서, 상기 광대역파 전원회로를 자동과 수동으로 기동하도록 선택하기 위한 자동/수동절환스위치와, 수동선택시 기동시간을 설정하기 위한 타이머를 더 포함하는 바이오피드백 기기.
7. 제 6항에 있어서, 상기 광대역파 전원회로는 상기 자동/수동절환스위치의 자동절환시 상기 심신상태 판단결과에 따라 기동하며, 수동절환시 상기 타이머에 의해 설정된 시간에 맞추어 기동함을 특징으로 하는 바이오피드백 기기.
8. 제 7항에 있어서, 상기 광대역파 전원회로에서 인가되는 전원의 주파수를 저주파, 고주파, 초고주파중 하나로 절환하기 위한 주파수절환스위치를 더 포함하는 바이오피드백 기기.
9. 제 1항에 있어서, 상기 제 2전극은 측정자 양쪽 손바닥 중심부분이 닿는 부위에 부착됨을 특징으로 하는 바이오피드백 기기.
10. 제 9항에 있어서, 상기 제 2전극은 구형인 것을 특징으로 하는 바이오피드백 기기.