KR200202684Y1 - 뇌파를 이용하는 수면 경보장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 주컴퓨터를 사용하다가 졸음이 오는 경우 경보벨을 울려 이를 알리거나, 주컴퓨터를 따로 작동하지 않아도 주컴퓨터에 인터럽트가 발생하여 미리 예정한 프로그램을 수행하도록 하는 장치에 관한 것이다.

본 고안은 뇌파에서 알파파 이하의 느린 뇌파( 徐派 )가 일정시간 이상 지속되면 졸음오는 상태이거나 이에 준하는 상태로 간주할 수 있음에 착안한다.

본 고안의 특징은 저역필터를 사용하여 일정 주파수( 예컨데 8hz ) 이하의 주파수를 통과 시키고 이를 주파수 카운터로 측정하는데 있다. 또한, 저역 주파수의 뇌파가 일정시간 또는 일정량 이상 지속되면 마이크로컴퓨터가 판별하여 경보 신호를 안테나를 통해 송신하며, 수신기에서 이를 받아 경보벨을 울리거나 주컴퓨터에 인터럽트를 발생시켜 진행중인 프로그램을 저장하고 종료한 후 전원을 오프시키는 것이다.

Description

뇌파를 이용하는 수면 경보장치{The alarm apparatus for the drowsiness with the brain electric waves}

종래의 수면경보기는 눈꺼풀의 움직임이나 안구운동, 자세 등에서 얻은 데이터를 분석하여 작동했다. 또는 수면시 피부의 저항이 감소하는 현상 등에 착안하고 있다. 본 고안은 이와는 달리 알파파 이하의 느린 뇌파가 일정 시간 이상 지속되면 졸음이 오거나 졸음이 오게되는 상태가 된다는데 근거하였다. 본인의 특허출원 1997년 제 65444 호에서는 저역필터를 통과한 값의 적분값을 A/D변환한 값에 따라 졸음 여부를 판단하였다.

또 일본 특허에서도 저역필터를 이용한 뇌파를 이용하는 컴퓨터가 있다. 그러나 필터는 클리어 컷 하게 동작하지 않으며, 특히 뇌파처럼 미약하여 증폭을 크게 해야 하고 진폭이 불규칙적이고 잡음의 소지가 많은 경우에는 저역필터는 단지 아우트라인을 제공할 뿐이며, 주파수 카운터를 한 뒤 이를 기준으로 컴퓨터에서 판별할 필요가 있다.

또한 실생활에서 컴퓨터 이용자가 졸음이 오는 경우 뇌파를 송신하여 주컴퓨터에서 졸음 여부를 판별하여 경보벨이 울리거나 처리 인터럽트가 발생하거나, 컴퓨터 이용자의 마이크로컴퓨터가 졸음 여부를 판별하여 경보신호를 무선으로 송신하여 주컴퓨터에서 경보벨이 울리거나 처리 인터럽트가 발생하는 장치는 아직 알려진 바가 없다.

본 고안에서는 저역필터를 통과한 뇌파를 주파수카운터로 측정하여 판단부로 보냄으로써 저역필터의 한계를 보완하였다. 또, 고역필터를 통과한 신호를 역시 주파수카운터로 측정한 뒤, 판단부로 보낸 뒤 이 값이 일정치 이하가 되면 경보신호를 쓰는 방법도 채택할 수 있다.

또한 송신장치 및 수신장치를 이용하여 졸음 판단의 원격 이용이 가능하도록 하였다.

제 1도는 뇌파를 판정하여 경보신호를 보내는 송신장치의 실시예의 불럭다이아그램이다.

제 2도는 송신장치에서 보내온 신호에 의해 경보벨을 울리거나 주컴퓨터에 인터럽트를 거는 수신장치의 실시예의 불럭다이아그램이다.

제 3도는 뇌파를 판정하여 경보신호를 보내는 송신장치의 또다른 실시예의 불럭다이아그램이다.

제 4도는 송신장치에서 보내온 신호에 의해 경보벨을 울리거나 주컴퓨터에 인터럽트를 거는 수신장치의 또다른 실시예의 불럭다이아그램이다.

제 5도는 뇌파를 판정하여 경보신호를 보내는 송신장치로 디지틀 변조를 이용하여 신호를 보내는 송신장치이다.

제 6도는 송신장치에서 보내온 신호에 의해 경보벨을 울리거나 주컴퓨터에 인터럽트를 거는 수신장치로 디지틀 복조를 이용하는 수신장치이다.

＜ 도면의 주요 기분에 대한 기호의 설명 ＞

17: 전극 16: 입력장치 15: 증폭장치 14: 필터 13: A/D변환기

12: 주파수카운터 10: 마이크로컴퓨터 11: 타이머 20: 스위치

21: 전원 22: 펄스발진 23: 고주파발진변조 24: 증폭 25: 안테나

30: 안테나 31: 수신 32: 증폭 33: 필터 50: 스위치 51: 전원

60: 경보벨 70: 인터럽트 발생기 26: 열쇠신호 27: FSK변조

28: FM변조 29: 증폭 25: 안테나 34: 수신장치 35: 증폭

36: FM복조 37: FSK복조 90: 마이크로컴퓨터 92: 경보벨

70: 인터럽트발생기 100: 주컴퓨터

본 고안은 주컴퓨터를 사용하다가 졸음이 오는 경우 경보벨을 울려 이를 알리거나, 주컴퓨터를 따로 작동하지 않아도 주컴퓨터에 인터럽트가 발생하여 미리 예정한 프로그램을 수행하도록 하는 장치에 관한 것이다.

본 고안은 뇌파에서 알파파나 알파파 이하의 느린 뇌파( 徐派 )가 일정 시간, 또는 일정양 이상 지속되면 졸음이 오는 상태이거나 이에 준하는 상태로 간주할 수 있음에 착안한다.

알파파는 8Hz에서 14Hz 사이의 주파수를 가진 뇌파를 말하는데, 알파파나 이보다 주파수가 작은 뇌파가 장시간 지속되면 졸린 상태이거나 수면에 이르는 것으로 간주할 수 있다. 뇌파를 이용한 수면경보기는 따라서 알파파나 알파파보다 낮은 뇌파의 상태가 일정양, 또는 일정시간 이상 지속되는 것을 경보하거나, 알파파 이상의 주파수를 가진 뇌파가 일정양 또는 일정시간 이상 지속되지 않는 것을 경보한다.

제 1도는 뇌파를 판정하여 경보신호를 보내는 송신장치의 실시예이다. 전극(17)들은 귀 부근의 기준전극과 비교전극으로 사용될 수 있으며, 국소 기전력을 감소시키기 위해 은으로 된 페이스트 전극을 사용할 수 있다. 또한 전극과 전극 사이에는 전극의 부착이 떨어졌을 때를 대비해 2개의 제너다이오드가 마주보도록 장치되는 부착 감시회로를 설치할 수 있다. 입력장치(16)에는 기준전극과 비교전극을 비교하는 비교기회로가 설치되며, 이 값은 증톡장치(15)에서 증폭된다. 전극(17)에서 측정된 뇌파신호는 입력장치(16)을 거쳐 증폭장치(15)에서 증폭된 뒤, 필터(14)를 지난다. 필터는 저역필터를 사용한다. 그러나 고역필터를 사용하여 고역의 뇌파가 일정시간 또는 일정양 이하이면 경보신호를 보내도록 프로그램화할 수도 있다. A/D변환기(13)은 아날로그 신호를 디지틀 신호로 바꾸며, 이를 그대로 마이크로컴퓨터(10)로 보낼 수도 있으나, 오차를 줄이고 분해능을 증가시키기 위해 일단, 별도의 파형정형을 하지 않고 주파수 카운터(12)에서 주파수를 카운터한 값이 마이크로컴퓨터(10)에 보내진다. 타이머(11)은 마이크로컴퓨터(10)가 뇌파 값의 시간이나 양을 측정하는데 쓰인다. 특정 뇌파(알파파 이하의 서파)의 양이나 시간에 따라, 프로그램된 값을 넘어서면, 마이크로컴퓨터에서 보낸 신호에 의해 스위치(20)이 작동하면 전원(21)이 온 되어 펄스발진(22)이 일어나고 고주파발진변조(23)가 일어나며, 증폭(24)이 되어 안테나(25)에서 송신신호가 보내진다. 스위치(20)은 트랜지스터, 다이리스터, 릴레이 회로 등을 이용할 수 있다.

제 2도는 송신장치에서 보내온 신호에 의해 경보벨(60)을 울리거나 주컴퓨터에 인터럽트를 거는 수신장치의 실시예이다. 수신된 신호는 안테나(30)을 거쳐 수신(31)을 거쳐 증폭(32)가 일어나고 필터(33)을 거쳐 스윗치(50)을 온 한다. 이때 전원(51)이 경보벨(60)과 연결되어 바로 경보벨(60)이 울리거나 인터럽트가 발생기(70)가 작용하여 주컴퓨터에서 경보벨이 울리거나 별도의 프로그램을 수행할 수 있다. 인터럽트 발생기(70)는 멀티바이브레이터로 이루어져서 별도의 A/D 변환기를 설치하지 않더라도 주컴퓨터(100)의 인터럽트 제어기를 통하거나 직접 포트를 통해 중앙처리장치와 연결되도록 할 수 있다.

제 3도는 뇌파를 판정하여 경보신호를 보내는 송신장치의 또다른 실시예의 불럭다이아그램이다. 제 1도와는 달리 마이크로컴퓨터를 비롯한 판정부를 송신장치 쪽이 아닌, 수신장치 쪽에 설치한 실시예이다. 전극들(17)에서 입력장치(16)에 모인 뇌파 신호들은 증폭장치(15)와 필터(14)를 거쳐 고주파변조(23)에서 고주파변조 되고 증폭(24)에서 증폭되어 안테나(25)에서 전파로 발신된다.

제 4도는 송신장치에서 보내온 신호에 의해 경보벨(60)을 울리거나 주컴퓨터에 인터럽트를 거는 수신장치의 또다른 실시예의 불럭다이아그램이다. 제 2도와는 달리 송신장치 쪽의 열쇠 신호 뿐 아니라 뇌파 전체를 지속적으로 수신하여 판정하는 것을 특징으로 한다. 안테나(30)와 수신(31)를 통해 수신된 전파는 증폭(32)에서 증폭되고 필터(33)을 거쳐 A/D변환기에서 아날로그 신호가 디지털 신호로 변환되어, 오차를 줄이고 분해능을 증가시키기 위해, 별도의 파형정형을 하지 않고 주파수 카운터(12)에서 주파수가 카운터되고 마이크로컴퓨터(10) 또는 제어회로에서 일정치 이상의 뇌파가 일정양 또는 일정시간 이하로 측정되거나, 일정치 이하의 뇌파가 일정양 또는 일정시간 이상으로 판단될 때 경보벨(60)이 울리거나, 인터럽트 발생기(70)에 의해 인터럽트가 발생되어 주컴퓨터(100)에서 경보벨이 울리거나 프로그램의 저장이나 종료 등, 예정된 프로그램이 수행된다.

제 5도는 뇌파를 판정하여 경보신호를 보내는 송신장치로 디지틀 변조를 이용하여 신호를 보내는 송신장치의 실시예이다. 전극(17)에서 측정된 뇌파신호는 입력장치(16)을 거쳐 증폭장치(15)에서 증폭된 뒤, 필터(14)를 지난다. 이 때 필터는 저역필터를 이용하여 저역의 뇌파가 일정시간 또는 일정양 이상이면 경보신호를 송신하도록 할 수 있다. 그러나 고역필터를 사용하여 고역의 뇌파가 일정시간 또는 일정양 이하이면 경보신호를 보내도록 프로그램화할 수도 있다. A/D변환기(13)은 아날로그 신호를 디지틀 신호로 바꾸며, 바로 마이크로컴퓨터(10)로 이 값이 보내지거나, 오차를 줄이고 분해능을 증가시키기 위해, 별도의 파형정형을 하지 않고 주파수 카운터(12)에서 주파수를 카운터한 뒤 그 값이 마이크로컴퓨터(10)에 보내진다. 타이머(11)은 마이크로컴퓨터(10)가 뇌파 값의 시간이나 양을 측정하는데 쓰인다. 마이크로컴퓨터에서 보낸 신호에 의해 스윗치(20)이 작동하면 전원이 온 되어 열쇠신호(26)가 FSK변조(27)를 한 뒤 FM변조(28)를 하여 증폭(29)된 뒤 안테나(25)에서 송신신호가 보내진다. 스위치(20)은 트랜지스터, 다이리스터, 릴레이 회로를 이용할 수 있다.

제 6도는 송신장치에서 보내온 신호에 의해 경보벨(91)이 울리거나 주컴퓨터9100)에 인터럽트발생기(70)에서 발생한 인터럽트를 거는 수신장치로 디지털 복조를 이용하는 수신장치이다. 수신된 신호는 안테나(30)을 거쳐 수신장치(34)를 거쳐 증폭(35)가 일어나고 FM복조(36)를 한 뒤 FSK복조(37)를 한 뒤 마이크로컴퓨터(90)에 의해 판정되어 경보벨(91)이 울리거나 인터럽트발생기(70)에 의해 발생된 인터럽트로 주컴퓨터(100)에 의해 경보신호가 발생하거나 별도의 프로그램을 수행할 수 있다.

전극은 피부에 대한 접촉이 좋아야 하나 상처를 입혀서는 안되기 때문에 약간 뾰족하게 내밀어 내려간 곡면이 좋다. 공모양도 좋다.

전극의 끝에는 향내음이 나는 미네랄 오일을 첨가할 수 있다.

저역필터를 사용한 것이 기본이나 고역필터를 사용한 뒤 이 고역필터를 통과한 신호를 제외하는 회로도 사용할 수 있다.

전극과 뇌 사이의 감전을 억제하기 위해 증폭장치 내부를 광결합기를 통해 구성함으로써 전극의 전원과 증폭기 이후 나머지 장치 사이의 전기적 연결을 차단할 수 있다.

본 고안은 주컴퓨터를 사용하다가 졸음이 오는 경우 경보벨을 울려 이를 알리거나, 주컴퓨터를 따로 작동하지 않아도 주컴퓨터에 인터럽트가 발생하여 미리 예정한 프로그램을 수행하도록 하는 장치에 관한 것이다.

본 고안의 뇌파에서 알파파 이하의 느린 뇌파( 徐派 )가 일정시간 이상 지속되면 졸음오는 상태이거나 이에 준하는 상태로 간주할 수 있음에 착안한다.

본 고안의 특징은 저역필터를 사용하여 일정 주파수( 예컨데 8hz ) 이하의 주파수를 통과 시키고 이를 주파수 카운터로 측정하는데 있다. 또한, 일정시간 또는 일정량 이상 지속되면 마이크로컴퓨터가 판별하여 경보 신호를 안테나를 통해 송신하며, 수신기에서 이를 받아 경보벨을 울리거나 주컴퓨터에 인터럽트를 발생시켜 진행중인 프로그램을 저장하고 종료한 후 전원을 오프시키는 등의 예정된 프로그램을 수행한다.

Claims (3)

1. 뇌파를 측정하는 전극들(17) 및 비교기 회로를 포함하는 입력장치(16)와, 지역필터(14), 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기(13), 주파수를 측정하는 주파수카운터(12), 입력신호의 시간을 측정하도록 하는 실시간 타이머(11), 이를 제어하는 마이크로 컴퓨터(10)와, 마이크로컴퓨터(10)에 의해 제어되어 전원(21)을 펄스발진회로(22)에 연결시키는 스위치회로(20)와, 펄스발진회로(22)의 펄스를 고주파로 변조시키는 고주파발진변조회로(23), 전파로 출력하기 위한 증폭회로(24), 전파로 출력하는 안테나 장치(25)로 구성된 송신 사이트와.

   수신사이트의, 안테나(30) 및 수신회로(31), 안테나에 포착된 전파를 증폭하는 증폭회로(32), 잡음을 걸러내기 위한 필터회로(33), 전원(51)을 경보벨(60)과 연결시키는 스위치회로(50), 주컴퓨터(100)에 인터럽트를 발생시키도록 하는 인터럽트발생기(70)가,

   한 조로 구성된 것을 특징으로 하는 뇌파를 이용하는 수면 경보장치.
2. 제 1항에서, 뇌파의 변화를 마이크로컴퓨터 등으로 판독하여 경보신호를 송신하는 장치에 있어서, 필터 및 주파수 카운터를 구비한 뇌파를 이용하는 수면경보장치.
3. 제 1항에서, 뇌파의 변화를 송신기로 보내도록 된 장치와, 이 신호가 수신 사이트에서 경보벨을 울리는 경보벨장치나, 주컴퓨터에 인터럽트를 거는 인터럽트 발생기를 구비한 뇌파를 이용하는 수면경보장치.