KR20030079155A - 디지털 뇌파발생기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사람의 두뇌에서 발생하는 다양한 파장의 뇌파중 인체에 유익한 영향을 미치는 종류의 뇌파를 데이터화 하여 저장한 상태에서 필요로 하는 파장의 뇌파를 선택하여 두뇌에 자극을 가함으로써 뇌파의 생성량을 활성화 시킴과 아울러 두뇌의 피로 회복과 집중력을 향상시킬 수 있게한 디지털 뇌파발생기에 관한 것으로,

즉, 사람의 뇌파를 샘플링하여 특정 뇌파만을 필터링한 후 델타파, 세타파, 알파파 등 해당 뇌파를 추출하여 DB로 저장 하는 뇌파 저장부와; 상기 저장된 뇌파의 발생 순서 및 지속 시간을 조합하여 만들어진 프로그램들을 저장하는 프로그램부와; 상기 디지털화된 프로그램을 아날로그 신호로 전환시키는 D/A 변환부와; 상기 변환된 전압/전류를 두피에 공급하는 전극으로 구성됨으로써, 스트레스로 긴장된 인간의 두뇌를 빠른 시간 안에 피로를 회복시켜 주고 집중력을 향상시키게 된 것이다.

Description

디지털 뇌파발생기{Digital brain waves generator}

본 발명은 디지털 뇌파발생기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사람의 두뇌에서 발생하는 다양한 파장의 뇌파중 인체에 유익한 영향을 미치는 종류의 뇌파를 데이터화 하여 저장한 상태에서 필요로 하는 파장의 뇌파를 선택하여 두뇌에 자극을 가함으로써 뇌파의 생성량을 활성화 시킴과 아울러 두뇌의 피로 회복과 집중력을 향상시킬 수 있게한 디지털 뇌파발생기에 관한 것이다.

일반적으로, 사람의 뇌에서 발생되는 뇌파(腦波)는 다양한 파장을 갖는 미약한 주기성 전류를 띠고 있으며, 이러한 뇌파는 정신활동과 자극 의식수준에 따라 변동되는 것으로 뇌의 기능판정과 질병 진단 등의 기초자료로서 널리 이용되고 있다.

사람의 두뇌에서 발생되는 뇌파중 대부분을 차지하고 있는 이른바 베타파는 사람이 눈을 뜨고, 걷고, 흥분하는 행위 등 외부세계에 초점을 맞추고 활동을 영위하는 평상적인 상태로서 15Hz∼40Hz 대역의 고유한 파장을 가지고 있고, 알파파는 8Hz∼15Hz 대역의 파장으로서 사람이 긴장을 완전히 풀고 정신적인 집중력을 이완시켰을 때의 상태로서, 알파 리듬이 사람의 뇌파를 지배하게 되면 조용하고 유쾌한 감각을 이끌어내는 상태가 된다.

이러한 알파파 상태는 뇌의 중립적 또는 이완 상태로서, 건강하고 스트레스가 없는 사람들에게서 알파파의 활동량이 많이 생성되는 경향이 있으며, 여기에서 미뤄볼 때 알파파의 활동부족은 근심, 스트레스, 뇌 손상 또는 병의 신호일 수 있음이 확인되었다.

세타파는 4Hz∼8Hz의 파장을 가지고 있는 것으로, 이러한 세타파 영역의 뇌파는 갑작스런 통찰력 또는 창조적 아이디어로 연결되기도 하고, 초능력이라는 비현실적인 이고 미스테리한 환상적 상태를 보여준다.

델타파는 4Hz 이하의 파장으로 인간이 잠들어 있거나 또는 무의식 상태로서 이 경우 많은 양의 성장호르몬을 생성시킨다.

한편, 사람이 편안한 자연의 소리나 밝은 빛 혹은 향기 등을 인식하는 행위에 의해 인간의 심신이 안정화 될 수 있으며, 이때 뇌파 역시 안정화되어 알파파나세타파, 델타파 등이 안정화된 상태에서 많이 관측되는 편이다.

상기 알파파, 세타파 및 델타파 등의 뇌파는 심신의 안정과 더불어 집중력을 향상시켜 인간의 학습 및 업무 효율을 증대시키는 역할을 하고 있으나, 상기 빛과 소리 등에 의해 두뇌에서 알파파나 세타파, 델타파 양을 증가시키는 방법은 인간의 뇌를 간접적으로 자극하는 방법으로서, 특정 빛과 소리에 집중하지 않으면 효과가 떨어지고 학업이나 기타 다른 업무를 병행하면 귀와 눈으로 다른 정보들이 입력돼 알파파나 세타파의 출현량에 영향을 받는다는 문제점과 과민성 발작의 우려도 있는 것으로 보고 되고 있다.

본 발명은 위와 같은 종래의 간접적인 뇌파발생 방법의 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 그 목적은 사람의 두뇌에 알파파나 세타파, 델타파 등의 파장 및 파형을 가지는 신호를 두피 전극을 통해 직접 인가함으로서 집중력을 향상시키거나 긴장 및 스트레스로 피로한 두뇌를 이완시켜 뇌가 해당 기능을 원할히 할 수 있도록 하는 디지털 뇌파발생기를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 사람의 뇌파를 샘플링하여 특정 뇌파만을 필터링한 후 델타파, 세타파, 알파파 등 해당 뇌파를 추출하여 DB로 저장 하는 뇌파 저장부와; 상기 저장된 뇌파의 발생 순서 및 지속 시간을 조합하여 만들어진 프로그램들을 저장하는 프로그램부와; 상기 디지털화된 프로그램을 아날로그 신호로 전환시키는 D/A 변환부와; 상기 변환된 전압/전류를 두피에 공급하는 전극으로 구성됨으로써, 스트레스로 긴장된 인간의 두뇌를 빠른 시간 안에 피로를 회복시켜 주고 집중력을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예의 뇌파발생 시스템에 대한 블록구성도,

도 2는 본 발명의 실시예의 뇌파획득 알고리즘을 나타낸 블럭도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 뇌파 저장부11 : 델타파 저장부

12 : 세타파 저장부13 : 알파파 저장부

20 : 프로그램부21 : 타이머

22 : D/A 변환부23 : 전극

이하, 본 발명의 디지털 뇌파발생기를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예의 뇌파발생 시스템에 대한 블록구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예의 뇌파획득 알고리즘을 나타낸 블럭도로서, 소정의 모집단으로부터 두뇌의 두피에 전극을 사용하여 전극에서 발생되는 EEG(뇌파 디지털 측정장치)로부터 뇌파를 측정하여 원시 뇌파 데이터를 얻는다.

이렇게 얻어진 뇌파 데이터는 0∼200Hz의 다양한 파장의 진동수와 진폭을 가지고 있으므로, 특정 뇌파 데이터를 얻기 위하여 상기 원시 뇌파 데이터를 주파수 대역 통과 필터(BPF;Band Pass Filter)를 통과시켜 원시 뇌파에 존재하는 각종 잡파들을 제거하고 각 주파수 별로 뇌파 저장부(10)에 저장하게 되는데, 이때 0∼4Hz의 저주파는 델타파 저장부(11)에 저장시키고, 4∼8Hz의 저주파는 세타파 저장부(12)에, 8∼15Hz의 저주파는 알파파 저장부(13)에 저장한다.

프로그램 구성은 주파수 별로 저장된 뇌파 데이터 중 델타파 저장부(11)의 델타파 데이터와 타이머(21)에서 시간 데이터를, 세타파와 알파파 저장부(12)(13)에서도 뇌파 데이터를 받아들인다. 역시 각 데이터가 구동해야 할 시간 데이터도 타이머(21)를 통해 동시에 받아들인다. 이렇게 받아 들여진 뇌파와 시간 데이터를 조합한 것이 프로그램이며 프로그램부(20)에 저장된다.

프로그램부(20)의 실행의 일례로는 델타파를 5분 동안 발생시키고, 세타파를3분, 알파파를 5분, 세타파를 2분 동안 실행하는 프로그램을 프로그램부에서 선택하여 실행하면, 상기 델타파 데이터를 델타파 저장부(11)에서 읽어 D/A 변환부(22)를 거쳐 디지털 신호가 아날로그로 전환된다.

이렇게 전환된 아날로그 신호는 크기를 인간에게 무해할 정도의 낮은 전압/전류(수mV∼수십mV/수㎂∼수십mA)로 전환시킨다. 이렇게 전환된 낮은 전압/전류는 인간의 후두엽 부분에 접촉되어 있는 전극(23)을 통해 두피에 전달된다.

이상 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일시적 예를 단지 예시한 것으로서, 알파파, 세타파 및 델타파의 배열 방법과 시간을 적절하게 조절하여 프로그램화 시켜 프로그램부에 저장하는 것도 가능하며, 이러한 변형예는 본 발명으로부터 용이하게 도출할 수 있는 것이다.

<실험예>

* 실험조건 : 정상성인 남녀 6명을 대상으로 뇌파검사장치(Nicolet biomedical 32 channel Digital EEG system)의 FFT을 이용한 파워스펙트럼 분석을 통하여 뇌파검사를 실시

* 실험군 :

A군 - 3명

10분간 인가직후 뇌파검사

MC2와 비교 검사 실시

B군 - 1명, 수면부족 및 숙취한 다음날 과로한 상태에서 검사

C군 - 2명, 하루 1시간씩 인가하여, 이틀간격으로 일주일 간 3번 검사

* A군(PSM, KMS, YHG)에 대한 실험결과 : 3명 모두 세타파가 주도한 형태, 1명에서는 알파파 감소되고 세타파 증가, MC2와 차이 없음. 또한 2명에서는 알파파 증가, MC2는 인가 전과 큰 차이 없으나, 본 기기는 알파파의 파워 증가가 뚜렷함(그림 1).

<그림1>

* B군(GDH)에 대한 실험결과 : 피검자의 상태가 뇌파상 심하게 졸리운 상태로 전반적으로 델타파가 주도함, 알파파 인가 후 알파파에 큰 변화는 없거나 오히려 감소된 양상임, 델타파는 증가하는 상태임(그림 2).

<그림2>

* C군(SHE, LKM)에 대한 실험결과 : 알파파 인가 전과 인가 후(하루 1시간) 일주일 동안 이틀 간격으로 뇌파검사를 실시하여 장기 효과를 조사함, 알파파의 파워는 초기 2-4일 사이에 일시적으로 증가하였다가, 다시 원상태로 돌아가는 패턴을 보임(그림 3, 그림4).

<그림3>

<그림4>

따라서, 상기 각 실험결과

1. 본 발명의 알파파 인가장치는 알파파를 유도하는 것이 증명됨.

2. 알파파의 효율적인 유도시기는 인가직후가 가장 효율적이며, 장기적으로 하는 경우에는 일시적인 효과가 지속될 수 있음.

한편, 뇌파를 자극하기 위한 기존의 유사장치인 엠씨스퀘어에 비해 다음과 같은 장점이 있다.

1. 알파파 파워 증가가 우수.

2. 인가방법이 간편하고 자극적인 않음(엠씨스퀘어의 경우, 광과민성 간질발작을 유발시킬 수 있으며, 실제로 증례보고 사례가 있음, 대한신경과학회지 14권 2호, 1996).

3. 음악을 듣거나, 다른 작업시에 방해되지 않고 인가할 수 있음.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 디지털 뇌파발생장치는 델타파나 세타파, 알파파 등의 데이터를 미리 저장한 상태에서 사용자가 원하는 기능을 수행함므로써 해당 기능의 두뇌 활동을 활성화시키게 되며, 또한 두뇌가 피로하거나 스트레스가 쌓일 때 바로 두피에 직접 인가함으로서 집중력이 향상되는 뇌파의 생성량이 증가하게 되는 등의 효과가 있다.

특히, 음악을 듣거나 책을 보는 등 외부로부터 다른 청각, 시각 정보가 발생한다 하더라도 두뇌에 가해지는 알파파나 세타파의 자극이 외부 환경에 간섭을 받지 않는 장점도 있다.

Claims (2)

1. 소정의 모집단인 원시 뇌파에서 추출한 델타파, 세타파, 알파파 등을 저장하는 뇌파 저장부와;

   상기 뇌파 저장부에 저장된 뇌파 데이터와 시간 데이터를 조합한 프로그램을 각각 저장한 프로그램부와;

   상기 프로그램부의 디지털화된 뇌파 프로그램의 적어도 어느 하나를 선택한 후 선택된 디지털 뇌파 프로그램을 아날로그로 전환하는 D/A전환부와;

   상기 뇌파 신호를 두피에 접촉된 상태에서 직접 공급하는 전극을 포함하여 된 구성을 특징으로 하는 디지털 뇌파 발생기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 델타파, 세타파, 알파파의 단위 뇌파가 데이터화 상태로 뇌파 저장부에 저장됨을 특징으로 하는 디지털 뇌파 발생기.