KR20020071595A

KR20020071595A - 뇌파 측정 및 바이오 피드백 시스템 및 그 동작 방법

Info

Publication number: KR20020071595A
Application number: KR1020010011729A
Authority: KR
Inventors: 조진호
Original assignee: 조진호
Priority date: 2001-03-07
Filing date: 2001-03-07
Publication date: 2002-09-13

Abstract

본 발명은 뇌파 측정 및 바이오 피드백 시스템 및 그 동작 방법에 관한 것으로서, 뇌파 측정 및 바이오 피드백 시스템은 인체로부터 나오는 뇌파 신호를 측정하는 측정부; 측정부로부터의 뇌파신호를 디지털화하여 뇌파 종류별 전력을 산출하고 그에 따른 피드백 자극량을 산출하는 신호 처리부; 신호 처리부로부터의 뇌파 신호 처리 결과를 저장하는 저장부; 및 신호 처리부로부터 피드백 자극량을 받아 피험자에게 출력하는 피드백 수단을 포함함을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 장소나 시간에 구애받지 않고 피험자가 뇌파 측정 및 그에 따른 피드백 치료를 받을 수 있고, 측정된 뇌파 데이터와 그에 따른 각 종 산출 데이터를 저장함으로써 추후 보다 정확한 분석에 유용하게 사용될 수 있다.

Description

뇌파 측정 및 바이오 피드백 시스템 및 그 동작 방법{System for measuring Electro-Encephalogram and bio-feedback and method thereof}

본 발명은 의학분야에 이용되는 바이오피드백 장치 및 그 동작 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 뇌파를 측정 및 분석하여 피험자에게 피드백하는 뇌파 검출에 따른 바이오피드백 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.

사람의 머리에 수개의 전극을 부착하고 여기서 얻어지는 전기신호를 증폭하여 얻은 파형을 뇌파(Electro-Encephalogram; EEG)라고 한다. 뇌파 신호의 파형은머리의 부위, 피험자의 생각 또는 정신 상태에 따라 크게 달라진다. 일반적으로 뇌파의 크기는 0~200μN, 주파수는 0~50Hz이며, 정상인에게서 α파형, β파형, θ파형 및 δ파형의 네가지 파형이 관찰될 수 있다. α파형은 8~13Hz 주파수에 50μV 크기의 파형으로서, 정상 성인이 안정된 정신 상태에서 발생되고, 특히 후두부 및 두정부 에서 잘 관찰된다. β파형은 14Hz 이상의 주파수를 가지며, 정신을 집중시키거나 뇌활동이 증가되는 상태에서 두정부 및 측두부에서 잘 관찰된다. θ파형은 4~7Hz의 주파수를 가지며, 어린이의 두정부와 측두부에서 관찰되고, 성인에게서는 수면시나 깊은 실망등의 스트레스가 있을 때 혹은 뇌질환이 있을 때 관찰된다. δ파형은 3.5Hz 이하 주파수 신호이고, 유아에게서도 관찰되고, 성인에게서는 깊은 수면시나 심한 뇌질환시에 나타날 수 있다. 또 대뇌피질을 하부 뇌조직과 분리했을 때에도 나타나는 것으로 보아 피질자체에서 독립적으로 나타나는 파형이라고 볼 수 있다.

상술한 뇌파를 측정하기 위한 종래의 장치들은 대부분 그 부피가 커 책상위에 놓이거나 별도의 운반대 위에 설치되어야 하기 때문에, 뇌파 측정이 필요한 환자는 반드시 그러한 측정 장치를 갖춘 병원에 가야만 뇌파 진단 및 그 진단 상태 기록이 가능하다. 지금까지 뇌파 측정 장치는 환자의 거동이 불편할 때 정신과 의사가 주기적으로 뇌파 측정을 하여 환자 상태를 진단하고자 할 때마다 환자를 이동시켜야 하므로 그 사용이 매우 불편하다는 문제점을 가진다. 현재 전개되고 있는 디지털 정보화 시대에는 환자의 편리를 위하여 재택진료가 일반화 될 것으로 기대되므로 직장이나 가정에서와 같이 장소에 관계없이 휴대하면서 뇌파를 측정하고 그결과를 저장할 수 있는 장치가 필요하다.

한편, 바이오피드백(bio-feedback)은 긴장완화, 고통경감, 건강증진, 생체치료등을 위해 신체에서 발생하는 신호를 검출 및 가공하여 다시 신체에 피드백시키는 제어 방법이다. 바이오피드백은 외부 장비를 통해 신체로부터 몸의 신호를 측정하고 이러한 몸의 상태에 대한 정보를 제공한다. 이에 대한 간단한 예로서 체온계나 혈압계를 들 수 있다. 임상용 바이오피드백의 목적은 인체에서 일어나는 생리적 현상을 장비를 통해 관찰하고 그를 통해 그 현상을 제어하는 것이다. 여기서 관찰은, 시각이나 청각적 수단에 의해 행해지고, 제어는 바이오피드백 훈련을 통해 가능하도록 행해진다. 바이오피드백은 직접적인 치료 수단이 아니라, 심신 단련 기술을 습득하는 방법으로 이러한 습득은 연습을 통해 달성되는데, 연습하는 과정에서 사람이 몸속의 생리적 현상들에 대한 반응을 자유롭게 조정할 수 있다.

EEG 바이오피드백은 뇌파를 측정하고 이를 연산하여 피험자에게 피드백해 줌으로써 피험자의 상태를 바람직한 어떤 상태로 유도하는 것이다. 뇌파 중에서, α파 전력 스펙트럼의 크기는 심리적 이완을 나타내는 주요 지표가 되고, 심리적 긴장이 해소될수록 진폭이 커지는 특성을 가진다. EEG 바이오피드백 시스템은 피험자로부터 출력되는 뇌파 중에서 알파파가 차지하는 비율을 연산하여 실시간으로 환자(피험자)에게 피드백 시켜 줌으로써 피험자로 하여금 자신의 상태를 알게하여 만약 피험자가 심리적 불안정 상태에 있을 때 그 상태로부터 조기에 벗어날 수 있도록 훈련시킴과 동시에 그 요령을 빨리 터득할 수 있게 한다.

알파파를 이용하여 바이오피드백을 시키는 내용은 1960년대 이후로부터 알려져 왔고, 이 이론을 뒷받침하는 장치들이 다양하게 개발되어져 왔다. 이러한 장치는, 미국의 웨이버라이드사(Waveride), EEG 스펙트럼사, 프로콤 바이오그래프사(Procomp Biograph), 브레인 센터사(Brain Center), 바이오피드백 인스트루먼트사(Biofeedback Instrument Corporation) 등에서 발매되어 왔고 국내에서는 (주)보디나에서 개인용 PC와 연결하여 사용할 수 있는 데스크탑형 바이오피드백 장치가 제공되어 있다.

그러나 기존의 장치들은 신호 처리 장치가 복잡하게 되어 부피가 크고 중량이 많이 나가기 때문에 환자가 기기가 있는 곳에 찾아가서 시술을 받아야 한다. 즉, 기존시스템은 뇌파신호 분석기와 생체피드백신호를 발생시키는 부분이 별개의 모듈로 되어 있거나, 컴퓨터 본체의 내부 슬롯에다 뇌파신호 분석처리를 담당하는 보드 및 바이오 피드백신호 드라이버 보드를 각각 꽂아서 만들어져 있으며, 테이블 위에는 이들 본체에 연결된 시청각 피드백을 위한 모니터와 스피커 등의 장비 및 기구로 구성되기 때문에 부피와 중량이 상당히 크다.

또한 상기 뇌파 바이오 피드백장치들은 뇌파측정기와 겸용으로 사용이 불가능하거나 곤란하게 되어 있고 뇌파 측정과 바이오 피드백을 동시에 할 수 있다 하더라도 휴대할 수 있는 겸용 장치는 없다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 휴대가 간편한 콤팩트한 크기를 가지고 뇌파 측정 기능, 그 측정 결과를 저장 및 디스플레이하는 기능 및 바이오 피드백 기능을 구비한 뇌파 측정 및 바이오 피드백 시스템 및 그 동작 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 뇌파 측정 및 바이오 피드백 시스템의 일실시예를 도시한 것이다.

도 2는 도 1을 상세하게 도시한 블록도이다.

도 3은 본 발명의 뇌파 측정 및 바이오 피드백 방법의 흐름도이다.

도 4는 본 발명을 이용한 바이오피드백의 효과를 보인 그래프이다.

도 5는 본 발명의 장치 및 방법이 내장된 뇌파 측정 및 바이오 피드백 시스템의 외관을 도시한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 뇌파 측정 및 바이오 피드백 시스템은, 인체로부터 나오는 뇌파 신호를 측정하는 측정부; 상기 측정부로부터의 뇌파신호를 디지털화하여 뇌파 종류별 전력을 산출하고 그에 따른 피드백 자극량을 산출하는 신호 처리부; 상기 신호 처리부로부터의 뇌파 신호 처리 결과를 저장하는 저장부; 및 상기 신호 처리부로부터 피드백 자극량을 받아 피험자에게 출력하는 피드백 수단을 포함함을 특징으로 한다.

상기 측정부는, 뇌 활동에 따른 생체 신호를 감지하여 전기 신호로 변환하는 전극; 및 상기 전극으로부터의 뇌파 신호에서 잡음을 제거하고 신호를 증폭시키는 뇌파 신호 증폭 및 필터링 수단을 포함함이 바람직하다.

상기 저장부는, 상기 뇌파 신호 처리 결과가 저장되는 뇌파 저장 매체; 및 상기 저장 매체에 저장된 데이터를 외부 재생 및 신호처리 장치로 보내는 통신부를 포함함이 바람직하다.

상기 피드백 수단은, 상기 피드백 자극량이 청각적으로 전달되는 헤드폰이나 이어폰, 촉각적으로 전달되는 바이브레이터, 시각적으로 전달되는 LED 안경임이 바람직하다.

상기 과제를 해결하기 위한, 뇌파 검출 및 바이오 피드백 방법은, 인체로부터의 뇌파를 측정하는 단계; 측정된 뇌파에 따라 피험자에게 피드백할 피드백 자극량을 산출하고 출력하는 단계; 측정된 뇌파 및 피드백 자극량의 데이터를 저장하는저장 단계; 및 저장된 데이터를 디스플레이하거나 외부로 출력하는 플레이백 단계를 포함함을 특징으로 한다.

상기 뇌파 측정 단계, 피드백 자극량 산출 단계 및 플레이백 단계는 선택적으로 수행됨이 바람직하다.

상기 뇌파 측정 단계는, 검출된 뇌파 신호의 이득을 조절하는 단계; 검출된 뇌파 신호를 디지털 변환하는 단계; 디지털 변환된 뇌파 신호를 필터링하는 단계;

필터링된 뇌파 신호를 디스플레이하는 단계; 및 필터링된 뇌파 신호를 저장하는 단계를 포함함이 바람직하다.

상기 피드백 자극량 산출단계는, 검출된 뇌파 신호를 디지털 필터링하는 단계; 디지털 필터링된 뇌파 신호를 샘플링하고 그 평균을 구하는 단계; 샘플링 및 평균화된 뇌파 신호의 전력 스펙트럼을 산출하는 단계; 전력 스펙트럼으로부터 특정 뇌파 신호별로 전력량을 산출하는 단계; 특정 뇌파 신호의 전력량으로부터 피험자에게 피드백할 자극량을 산출하고 그 값을 출력하는 단계; 및 상기 전력량과 피드백 자극량을 디스플레이 또는 저장하는 단계를 포함함이 바람직하다.

상기 플레이백 단계는 저장된 데이터를 독출하는 단계; 독출한 데이터 중, 측정된 뇌파 데이터 또는 피드백 할 피드백 자극량의 데이터를 선택하는 단계; 선택된 데이터를 디스플레이하는 단계; 및 선택된 데이터를 출력하는 단계를 포함함이 바람직하다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 뇌파 측정 및 바이오 피드백 시스템의 일실시예를 도시한 것으로서, 뇌파 측정 및 바이오 피드백 시스템은, 측정부(100), 신호 처리부(110), 저장부(120) 및 피드백 수단(130)으로 구성된다.

측정부(100)는 인체로부터 나오는 뇌파 신호를 측정하며, 전극(102)과 뇌파 증폭 및 필터부(104)로 구성된다. 전극(102)은 피험자의 머리에 부착하여 뇌 활동에 따른 생체 전위를 검출한다. 뇌파 증폭 및 필터부(104)는 전극(102)으로부터 나온 전압 신호를 증폭하고 잡음을 필터링한다. 즉, 수의 뇌파 전위에 포함되어 있는 잡음을 억제하기 위해 대역을 0.04~35Hz 구간으로 제한시키고 60Hz의 잡음을 제거시켜 약 100dB의 이득으로 증폭한다. 증폭을 위해서는 저잡음 계측용 증폭기(instrumentation amplifier)가 사용된다.

신호 처리부(110)는 측정부(100)로부터 입력된 뇌파신호를 디지털 신호로 변환시키고, 측정부(100)의 뇌파 증폭 및 필터부(102)에서 부족한 필터링 특성을 보완하기 위해 추가로 디지털 필터링을 실시한다. 디지털 필터링된 신호를 일정 구간씩 나누어 실시간 전력 스펙트럼을 구한다. 전력 스펙트럼을 각각 뇌파 종류별 구간, 즉,, β, θ, δ 구간으로 나누어 각 구간별 전력을 계산하고 이에 상응하는 피드백 자극량을 산출한다.

저장부(120)는 신호 처리부(110)로부터 처리된 신호처리 결과를 저장하는 것으로, 휴대 중에 측정 및 분석된 뇌파 데이터가 저장됨으로써 필요시 그 데이터를 꺼내어 재생하거나 좀 더 구체적인 진단에 응용하도록 하기 위한 것이다. 저장부(120)는 데이터 저장용 저장매체(122)와 저장매체(122)에 든 데이터를 PC 등의 외부 재생 장치에 보내기 위한 통신부(124)로 이뤄진다. 저장매체(122)의 예로서, 3.5인치 디스크 메모리나 이보다 부피가 훨씬 작은 스마트 카드 등을 들 수 있다. 저장매체(122)에 든 데이터는 본 발명의 시스템에서 다시 플레이 백하여 필요시 측정되고 분석된 뇌파 정보를 리뷰할 수 있고, PC(140) 등과 연결될 때 통신부(124) 등을 통해 저장매체(122)에 든 데이터가 PC(140)로 전달될 수 있다. 또는 디스크나 카드 형태로 된 착탈가능한 저장매체(122)를 본 시스템으로부터 빼내어 다른 재생장치를 통해 리뷰할 수도 있다.

피드백 수단(130)은 신호 처리부(110)에서 처리하고 분석한 뇌파 파형을 디스플레이하거나, 피드백 자극량을 피험자 자신에게 출력할 수 있는 것으로, 뇌파 파형 및 그 분석 결과의 디스플레이를 위한 LCD 디스플레이 수단이나, 피드백 자극량이 청각적으로 전달 될 수 있는 자극기인 헤드폰이나 이어폰, 피드백 자극량이 촉각적으로 전달 될 수 있는 자극기인 진동 바이브레이터, 또는 시각적 자극기인 LED 안경 등일 수 있다.

도 2는 도 1의 상세 블록도로서, 도 1의 측정부(100)를 이루는 전극(200)과 뇌파 증폭 및 필터부(210), 신호 처리부(220), 저장부(230) 및 피드백 수단(240)의 상세 블록도가 도시되어 있다.

뇌파 증폭 및 필터부(210)는 전극 선택회로(211), 하이패스 필터(212), 프리앰프(213), 이득조절회로(214), 로우패스 필터(215) 및 노치 필터(214)를 포함한다. 전극 선택회로(211)는 전극(200)이 복수 채널의 전극일 때, 원하는 채널을 선택하여 선택된 전극으로부터 신호를 받기 위한 것이다. 전극 선택회로(211)는 아날로그 스위치 회로를 이용하여 구성되며 원하는 채널을 선택할 때신호처리부(220)로부터 나오는 제어 신호에 따라 개폐가 이뤄진다. 일반적으로 뇌파 측정기는 8~64 채널의 다중 채널 측정기이지만, 본 발명과 같은 휴대형 측정 시스템에서는 2~8 채널 정도의 측정 채널을 수용하는 것이 바람직하다. 하이패스 필터(212)는 선택된 채널의 전극 신호가 들어 올 때, 전극(200)의 피부 부착 상태등의 변화에 따른 저역 잡음을 줄이기 위한 필터로서, 예를 들어, 0.04Hz 차단 주파수 필터가 이용될 수 있다. 프리앰프(213)는 하이패스 필터(212)를 거친 뇌파 신호로부터 예를 들어 100dB 정도의 충분한 이득을 얻기 위한 저잡음 앰프이다. 이득조절회로(214)는 프리앰프(213)를 통과한 뇌파 신호에 대해 증폭 이득을 자유롭게 제어한다. 로우패스 필터(215)는 이득조절회로(214)로부터 증폭이득이 조절된 신호로부터 고역 잡음을 차단하기 위한 것으로서, 예를 들어 35Hz의 차단 주파수를 갖는다. 노치 필터(216)는 로우패스 필터(215)에서 출력된 신호에서 전원 잡음(60Hz)을 제거하기 위한 필터이다. 로우패스을신호상기 저장부는, 상기 뇌파 신호 처리 결과가 저장되는 뇌파 저장 매체; 및 상기 저장 매체에 저장된 데이터를 외부 재생 및 신호처리 장치로 보내는 통신부를 포함함이 바람직하다.

신호 처리부(220)는 멀티플렉서(MUX)(221), 아날로그/디지털 변환기(222), 프로세서(223) 및 저장장치 드라이버(224)를 포함한다. 멀티플렉서(221)는 뇌파 증폭 및 필터부(210)로부터 입력되는 다채널 신호를 다중화시켜 하나의 신호 스트림으로 만든다. 아날로그/디지털 변환기(222)는 멀티플렉서(221)로부터 출력된 다중화된 아날로그 뇌파 신호를 디지털 변환한다. 프로세서(223)는 예를 들어, DSP(Digital Signal Processor)와 같은 것으로서, 디지털 변환된 신호에 대해 추가로 디지털 필터링을 실시한다. 디지털 필터링된 신호를 일정 구간씩 나누어 실시간 전력 스펙트럼을 구하고 그 전력 스펙트럼을 각각 뇌파 종류별 구간, 즉,, β, θ, δ 구간으로 나누어 각 구간별 전력을 계산하고 이에 상응하는 피드백 자극량을 산출한다. 저장장치 드라이버(224)는 프로세서(223)에서 산출한 뇌파 신호 측정치 데이터와 전력 스펙트럼, 뇌파 종류별 전력 및 피드백 자극량등을 저장부(230)에 저장하기 위해 저장부(230)를 구동하는 장치이다.

저장부(230)는 프로세서(223)에서 처리된 뇌파 측정 데이터와 전력 스펙트럼, 뇌파 종류별 전력 및 피드백 자극량 등을 저장하는 저장매체(231) 및 저장장치 드라이버(224)로부터 나오는 데이터들을 외부로 출력하기 위한 통신 인터페이스부(232)를 포함한다. 저장 매체(231)는 소형의 하드 디스크, 3.5인치 디스크, 스마트 카드 등이 해당될 수 있다. 통신 인터페이스부(232)는 외부의 PC 등으로 데이터를 출력하기 위해 RS-232 시리얼 인터페이스 방식 등을 이용한다.

피드백 수단(240)은, 그래픽 LCD(241), 트랜스듀서 드라이버(242) 및 피드백 트랜스듀서(243)를 포함한다. 그래픽 LCD(241)는, 신호 처리부(220)로부터 출력된 뇌파 측정치가 다채널로 표시되고 스펙트럼의 구성 상태, 즉 뇌파 종류별 측정 전력등이 표시되는 디스플레이부이다. 트랜스듀서 드라이버(242)는 증폭기 및 전류/전압 드라이버 회로를 포함하여 신호처리부(220)로부터의 피드백 자극량에 상응하는 전력을 공급하도록 하기 위한 것이다. 피드백 드랜스듀서(243)는 피험자에게 피드백 자극량이 전달되는 장치로서 LED 안경, 헤드폰, 바이브레이터 등을 그 예로 들 수 있다.

도 3은 본 발명의 뇌파 측정 및 바이오 피드백 방법의 흐름도로서, 도 1과 같은 장치를 통해 구현되는 뇌파 측정 및 바이오 피드백 방법에 대한 소프트웨어 구성도이다. 본 발명의 방법은, 인체로부터의 뇌파를 측정하는 모드(310), 측정된 뇌파에 따라 피험자에게 피드백할 피드백 자극량을 산출하고 출력하는 모드(320), 측정된 뇌파의 데이터와 피드백 자극량등의 산출 데이터를 저장하는 저장 모드 및 저장된 데이터를 디스플레이하거나 외부로 출력하는 플레이백 모드(330)로 구성된다. 이러한 각각의 단계들은 각각이 독립적으로 모드화되어 선택적으로 수행될 수 있다. 각 단계는 먼저 본 발명의 장치가 선택 모드로 된 후(300) 사용자에 의해 선택된다.

측정 모드가 선택되면(301) 검출된 뇌파 신호의 이득을 조절하여 표시 장치등에 뇌파를 디스플레이 할 때 표시 적절한 바람직한 진폭을 갖도록 만든다(311단계). 이득이 조절된 뇌파 신호를 디지털 변환하고(312단계) 뇌파 신호에 포함된 잡음을 제거하기 위해 대역 통과 디지털 필터링을 수행한다(313단계). 필터링된 뇌파 신호를 LCD 표시장치 등을 통해 디스플레이한다(314단계). 측정된 뇌파 신호를 사용자가 저장하고자 하는지의 여부에 따라(315단계) 측정된 뇌파의 데이터를 저장한다(316단계). 측정된 뇌파 데이터의 저장시, 표시장치에는 현재 메모리 사용량과 남은 용량 등이 더 표시될 수 있다.

바이오 피드백 모드가 선택되면(302단계), 검출되어 증폭 및 디지털 변환되고 뇌파 신호에 포함된 잡음을 제거하기 위해 디지털 필터링을 수행한다(321단계). 뇌파 신호의 증폭 이득은 디지털 변환시 뇌파 신호 진폭의 포화가 일어나지 않도록조절된다. 필터링된 뇌파 신호로부터 남아 있는 랜덤 잡음을 제거하기 위해 소정의 수로 뇌파 신호를 샘플링하여 평균을 취한다(322단계) 샘플링 및 평균화된 뇌파 신호로부터 FFT(fast Fourier Transform) 방법 또는 블랙맨-터키(Blackman-Turkey) 방법을 이용하여 뇌파 신호의 전력 스펙트럼을 분석하고 뇌파 스펙트럼의 총전력을 산출한다(323단계). 전력 스펙트럼으로부터 스펙트럼의 총전력 대비 원하는 뇌파 신호의 스펙트럼 전력 비를 구함으로써, 특정 뇌파의 전력을 산출한다(324단계). 뇌파 스펙트럼에서 총전력이란 0.04~35Hz까지의 스펙트럼 전력의 전체 성분을 모두 합친 값을 말한다. 특정 뇌파 성분은, α파, β파, θ파 및 δ파 중 한 파의 성분으로서, 그 각 성분에 대한 뇌파비(%P_EEG)는 다음의 수학식 1에서와 같이 구할 수 있다.

위의 수학식 1은 i=1일 때 θ파, i=2일 때 δ파 i=3일 때 α파, i=4일 때 β파의 전력비에 각각 해당된다. 특정 뇌파 전력 산출 결과에 따라 피험자에게 피드백할 피드백 자극량을 산출하고 도 2의 트랜스듀서 드라이버(242)와 같은 피드백 자극량 출력 드라이버를 구동하여 피드백 자극량을 출력한다(325단계). 입력 뇌파 전력 성분에 따른 바이오 피드백 자극량의 결정은 상기와 같이 산출된 특정 뇌파비를 각각 리니어, 로그, 시그모이드, 2승, 3승 직선 및 곡선 중 한 가지 특성에 비례하는 출력량으로 변환하여 얻어진다. 각 입력 전력의 값이 일정 이상의 문턱치에 도달하지 않으면 출력값을 내지 않도록 한다. 산출된 뇌파별 전력 및 피드백 자극량을 디스플레이한다(326단계). 사용자가 산출된 뇌파별 전력 및 피드백 자극량을 저장하고자 하는지의 여부에 따라(327단계) 산출된 상기 데이터를 저장한다(328단계).

플레이백 모드가 선택되면(303단계), 본 발명의 저장 수단(도 2의 230)에 저장된 데이터를 독출하여(331단계) 뇌파 측정 데이터 또는 피드백 자극량 데이터를 선택한다(332단계). 선택된 데이터에 대해 디스플레이하고(333단계) 선택된 데이터를 도 2의 인터페이스 장치(232) 등을 통해 PC와 같은 외부 장치로 출력한다(334단계).

도 4는 본 발명을 이용한 바이오피드백의 효과를 보인 도면으로서, 측정 및 분석된 뇌파 데이터를 RS-232c 통신 등에 의해 PC로 옮겨서 디스플레이한 결과이다. (a)는 피드백 되기 전의 피험자의 뇌파 및 그 스펙트럼이고, (b)는 피드백 된 후의 환자의 뇌파 파형 및 그 스펙트럼이다. 여기서 바이오 피드백이 이뤄져 피험자에게 자극이 가해진 약 2분 후에 안정된 정신 상태를 나타내는 α파의 전력이 현저히 커짐을 알 수 있다. 도 4는 본 발명이 바이오피드백 모드에 있을 때 그래픽 디스플레이 상에 보여질 수 있는 예이며, 측정 모드시에는 막대그림으로 표시된 스펙트럼 성분은 보이지 않고 각 채널별 뇌파만 표시될 것이다.

도 5는 본 발명의 장치 및 방법이 내장된 뇌파 측정 및 바이오 피드백 시스템의 외관을 도시한 것으로서, 본체(500), 측정모드 선택 버튼(502), 바이오피드백 모드 선택 버튼(504), 저장 또는 플레이백 선택 버튼(506), 저장용 디스켓 또는 스마트 카드(508), 그래픽 디스플레이 LCD(510), 피드백용 광자극 안경(512), 피드백용 헤드폰(514), 전극(516) 및 전원 스위치(518)로 이뤄져 있다.

Claims

인체로부터 나오는 뇌파 신호를 측정하는 측정부;

상기 측정부로부터의 뇌파신호를 디지털화하여 뇌파 종류별 전력을 산출하고 그에 따른 피드백 자극량을 산출하는 신호 처리부;

상기 신호 처리부로부터의 뇌파 신호 처리 결과를 저장하는 저장부; 및

상기 신호 처리부로부터 피드백 자극량을 받아 피험자에게 출력하는 피드백 수단을 포함함을 특징으로 하는 휴대형 뇌파 측정 및 바이오 피드백 시스템.
제1항에 있어서, 상기 측정부는,

뇌 활동에 따른 생체 신호를 감지하여 전기 신호로 변환하는 전극; 및

상기 전극으로부터의 뇌파 신호에서 잡음을 제거하고 신호를 증폭시키는 뇌파 신호 증폭 및 필터링 수단을 포함함을 특징으로 하는 휴대형 뇌파 측정 및 바이오 피드백 시스템.
제1항에 있어서, 상기 저장부는,

상기 뇌파 신호 처리 결과가 저장되는 뇌파 저장 매체; 및

상기 저장 매체에 저장된 데이터를 외부 재생 및 신호처리 장치로 보내는 통신부를 포함함을 특징으로 하는 휴대형 뇌파 측정 및 바이오 피드백 시스템.
제1항에 있어서, 상기 피드백 수단은,

상기 피드백 자극량이 청각적으로 전달되는 헤드폰이나 이어폰, 촉각적으로 전달되는 바이브레이터, 시각적으로 전달되는 LED 안경임을 특징으로 하는 휴대형 뇌파 측정 및 바이오 피드백 시스템.
인체로부터의 뇌파를 측정하는 단계;

측정된 뇌파에 따라 피험자에게 피드백할 피드백 자극량을 산출하고 출력하는 단계;

측정된 뇌파 및 피드백 자극량의 데이터를 저장하는 저장 단계; 및

저장된 데이터를 디스플레이하거나 외부로 출력하는 플레이백 단계를 포함함을 특징으로 하는 뇌파 검출에 따른 바이오 피드백 방법.
제5항에 있어서,

상기 뇌파 측정 단계, 피드백 자극량 산출 단계 및 플레이백 단계는 선택적으로 수행됨을 특징으로 하는 뇌파 검출에 따른 바이오 피드백 방법.
제5항에 있어서, 상기 뇌파 측정 단계는,

검출된 뇌파 신호의 이득을 조절하는 단계;

검출된 뇌파 신호를 디지털 변환하는 단계;

디지털 변환된 뇌파 신호를 필터링하는 단계;

필터링된 뇌파 신호를 디스플레이하는 단계; 및

필터링된 뇌파 신호를 저장하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 뇌파 검출에 따른 바이오 피드백 방법.
제5항에 있어서, 상기 피드백 자극량 산출단계는,

검출된 뇌파 신호를 디지털 필터링하는 단계;

디지털 필터링된 뇌파 신호를 샘플링하고 그 평균을 구하는 단계;

샘플링 및 평균화된 뇌파 신호의 전력 스펙트럼을 산출하는 단계;

전력 스펙트럼으로부터 특정 뇌파 신호별로 전력량을 산출하는 단계;

특정 뇌파 신호의 전력량으로부터 피험자에게 피드백할 자극량을 산출하고 그 값을 출력하는 단계; 및

상기 전력량과 피드백 자극량을 디스플레이 또는 저장하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 뇌파 검출에 따른 바이오 피드백 방법.
제5항에 있어서, 상기 플레이백 단계는,

저장된 데이터를 독출하는 단계;

독출한 데이터 중, 측정된 뇌파 데이터 또는 피드백 할 피드백 자극량의 데이터를 선택하는 단계;

선택된 데이터를 디스플레이하는 단계; 및

선택된 데이터를 출력하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 뇌파 검출에 따른 바이오 피드백 방법.