KR20030088081A

KR20030088081A - 뇌파신호측정을 위한 전극, 앰프 일체형 전극시스템

Info

Publication number: KR20030088081A
Application number: KR1020020025997A
Authority: KR
Inventors: 김풍민; 현 명; 이동우; 배희연; 진제주
Original assignee: 주식회사 이머시스
Priority date: 2002-05-11
Filing date: 2002-05-11
Publication date: 2003-11-17

Abstract

본 발명은 뇌파신호측정을 위한 전극, 앰프 일체형 전극시스템에 관한 것으로, 환자의 머리에 착용하는 착용띠; 착용띠의 소정위치에 다수 개 설치되어 환자의 머리에서 발생되는 뇌파신호를 감지하는 전극과 상기 전극을 통해 인가되는 뇌파신호를 증폭하는 증폭부가 일체로 형성된 패치; 건전지를 전원으로 사용하며, 상기 패치를 통해 인가되는 뇌파신호를 전송하기 위하여 상기 착용띠에 설치되는 신호전송부; 및 상기 신호전송부와 유선으로 연결되어 신호전송부에서 인가되는 신호를 사용자가 볼 수 있도록 디스플레이 하는 피씨(PC)를 포함하는 것을 특징으로 하며, 전극과 증폭부를 하나의 패치에 함께 설치하여 이를 착용띠에 설치하므로 착용시키는 사용자나 착용하는 착용자(뇌파신호를 검출하기 위한 사람)가 편리하게 착용시키거나 착용할 수 있으며, 또한 출력 중에 내부 또는 외부로부터 신호(다른 주파수)의 간섭을 방지할 수 있으므로 보다 정확한 뇌파신호를 검사할 수 있는 효과를 가져온다. 또한, 전극과 증폭부를 하나의 패치에 함께 설치하므로 뇌파신호의 검출신호에 다른 신호(다른 주파수)에 의해 간섭이 일어나는 것을 방지할 수 있는 효과를 가져온다.

Description

뇌파신호측정을 위한 전극, 앰프 일체형 전극시스템{Amonolithic Electrode-Amp system for EEG Signal Measurement}

본 발명은 뇌파신호 측정용 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전극과 앰프가 분리된 것을 일체로 형성하여 노이즈 및 신호왜곡 등의 영향을 많이 받게 되었는데 전극과 앰프를 한 PCB에 장착하여 뇌파를 측정하며 측정된 뇌파신호를 A/D변화를 거쳐 PC로 전송하여 디스플레이 할 수 있도록 하는 뇌파신호측정을 위한 전극, 앰프 일체형 전극시스템에 관한 것이다.

일반적으로 뇌파는 주파수나 진폭 외에 위상(位相), 파형, 파동량, 분포, 연속성 등에 대해서 세밀하게 검토된다. 또 뇌파에는 정상인에서 볼 수 있는 정상뇌파와 병적 상태에서 나타나는 이상뇌파가 있다. 정상뇌파 이외의 것은 어떤 의미에서 볼 때 이상뇌파라고 할 수 있으나 정상뇌파도 개인차가 있고 지문(指紋)과 비교할 수 있을 만큼 다종다양하다. 그러나 결국은 어느 범위 내로 한정된다.

상기와 같이 뇌파신호(EEG) 측정시 전극, 케이블을 따로 두어서 길게 늘이게 되면 부착된 전극 및 전극 케이블의 움직임에 의한 뇌파신호의 간섭을 받게되어 정확한 뇌파신호를 검출하지 못하게 되어 환자의 이상 뇌파신호를 검출하는데 문제점이 있으며, 상기 뇌파신호를 신뢰하지 못하게 되어 그 환자의 상태를 정확하게 파악하지 못하게 되므로 뇌파신호의 측정을 기피하게 되는 단점 또한 있다.

기존에 뇌파를 측정하는 시스템들이 개발된바 있으나 이들은 대체로 전극과 앰프가 따로 되어 있어서 그 착용이 불편하였고, 상기 전극과 앰프가 따로 되어 있기 때문에 내부나 외부로부터 출력 중에 혼입되는 입력신호에 영향을 많이 받게 되어 정확한 뇌파신호를 측정하지 못하는 문제점이 있었다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 뇌파측정 시스템에 있어서 전에는 전극과 앰프가 분리된 상태로 존재하여 뇌파측정을 하였으나, 이는 노이즈 및 신호왜곡 등의 영향을 받게 되었는데, 이를 전극과 앰프를 한 PCB에 장착하여 뇌파를 측정하며 측정된 뇌파신호를 A/D 변환을 걸쳐 PC로 전송하고, 디스플레이 함으로서 기존의 문제점을 해결할뿐더러 그 응용을 간편하게 하려고 하는 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 패치에 전극과 앰프가 함께 설치되어 전극에서 뇌파신호를 검출하고, 상기 앰프에 의해 증폭된 뇌파신호를 뇌파신호 분석시스템으로 인가하여 사용자가 볼 수 있도록 표시하는 뇌파신호 검출 시스템에 있어서,

환자의 머리에 착용하는 착용띠; 착용띠의 소정위치에 다수 개 설치되어 환자의 머리에서 발생되는 뇌파신호를 감지하는 전극과 상기 전극을 통해 인가되는 뇌파신호를 증폭하는 증폭부가 일체로 형성된 패치; 건전지를 전원으로 사용하며, 상기 패치를 통해 인가되는 뇌파신호를 전송하기 위하여 상기 착용띠에 설치되는 신호전송부; 및 상기 신호전송부와 유선으로 연결되어 신호전송부에서 인가되는 신호를 사용자가 볼 수 있도록 디스플레이 하는 피씨(PC)를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌파신호측정을 위한 전극, 앰프 일체형 전극시스템을 제공한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 증폭부는 상기 전극을 통해 인가되는 뇌파신호를 수신하여 이를 소정의 주파수 대역으로 증폭하는 초단 차동증폭기; 상기 초단 차동증폭기를 통해 증폭된 주파수 신호에서 소정의 주파수 대역만을 필터링하는 필터;및 상기 필터를 통해 소정의 주파수 대역만 인가되는 주파수 신호를 다시 증폭하여 상기 신호전송부로 인가하는 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 신호전송부는 상기 착용띠에 설치된 전극과 증폭부로부터 인가되는 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하는 A/D컨버터; 상기 A/D컨버터로부터 인가되는 디지털신호를 수집하여 전송하는 마이크로프로세서; 및 상기 마이크로프로세서로부터 수집되어 인가되는 디지털신호를 상기 피씨에서 디스플레이 할 수 있도록 통신하는 전송부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 A/D컨버터는 상기 패치와 동일한 개수로 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 전송부는 RS232C, USB포트 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 뇌파신호측정을 위한 전극, 앰프 일체형 전극시스템을 보인 구성도.

도 2a, b는 도 1의 패치의 구성을 보인 정면도 및 배면도.

도 3은 도 1의 신호전송부의 구성을 보인 블록도.

도 4는 본 발명에 따른 뇌파신호을 검출하고 출력하는 과정을 보인 순서도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 착용띠 20 : 패치

21 : 전극 22 : 증폭부

22a : 초단 차동증폭기 22b : 노치필터

22c : 증폭기 30 : 신호전송부

31 : A/D컨버터 32 : 유-프로세서

33 : 전송부 40 : 피씨

이하 본 발명에 의한 뇌파신호측정을 위한 전극, 앰프 일체형 전극시스템을 첨부된 도면을 통해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 뇌파신호측정을 위한 전극, 앰프 일체형 전극시스템을 보인 구성도이고, 도 2a, b는 도 1의 패치의 구성을 보인 정면도 및 배면도이며, 도 3은 도 1의 신호전송부의 구성을 보인 블록도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명은 크게 착용띠(10)와, 패치(20)와, 신송전송부(30)와, 피씨(PC)(40)로 이루어진다.

상기 착용띠(10)는 뇌파를 측정할 사람의 머리에 착용할 수 있도록 원형상으로 형성되고, 상기 착용띠(10)의 소정 위치에는 뇌파신호를 측정할 사람의 두피에 접촉하여 미세한 뇌파신호를 검출하기 위하여 다수개의 패치(20)가 설치된다.

상기 패치(20)에는 사람의 두피에 접촉하여 미세한 뇌파신호를 검출하는 전극(21)이 설치되고, 상기 전극(21)의 도면상 하방향으로 상기 전극에서 검출한 미세한 뇌파신호를 증폭하는 증폭부(22)가 설치된다.

상기 증폭부는 상기 전극(21)을 통해 인가되는 뇌파신호를 수신하여 이를 소정의 주파수 대역으로 증폭하는 초단 차동증폭기(22a)와, 상기 초단 차동증폭기(22a)를 통해 증폭된 주파수 신호에서 소정의 주파수 대역만을 필터링하는 필터(22b)와, 상기 필터(22b)를 통해 소정의 주파수 대역만 인가되는 주파수 신호를 다시 증폭하여 상기 신호전송부(30)로 인가하는 증폭기(22c)로 이루어진다.

상기 패치(20)에 설치된 증폭부(22)를 통해 증폭되어 인가되는 신호를 받아 이를 하기에서 설명할 피씨(PC)(40)에 전송하는 신호전송부(30)가 상기 패치(20)와 유선으로 연결되면서 상기 착용띠(10)의 소정위치에 설치된다.

상기 신호전송부(30)는 상기 착용띠(10)에 설치된 다수개의 패치(20)로부터 인가되는 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하는 A/D컨버터(31)와, 상기 A/D컨버터(31)로부터 인가되는 디지털신호를 수집하여 전송 하는 마이크로프로세서(32)와, 상기 마이크로프로세서(32)로부터 수집되어 인가되는 디지털신호를 상기 피씨(40)에서 디스플레이 할 수 있도록 통신하는 전송부(33)로 구성된다. 상기 전송부(33)는 RS232C, USB포트 등 인터페이스 방식 중 어느 하나를 사용하여 전송하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 신호전송부(30)의 전송부(33)를 통해 인가되는 뇌파신호를 받아 이를 사용자가 볼 수 있도록 소정의 소프트웨어에 의해 디스플레이 된다. 상기 소프트웨어는 현재 시중에서 사용하는 것을 사용하여도 무방하다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 뇌파신호측정을 위한 전극, 앰프 일체형 전극시스템의 작용을 도4를 첨부하여 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 뇌파신호를 검출하고 출력하는 과정을 보인 순서도로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은 먼저 뇌파신호를 측정할 사람의 머리에 패치(20)와 신호전송부(30)가 설치된 착용띠(10)를 착용시킨다.

상기 착용띠(10)를 뇌파신호를 측정할 사람이 착용한 후 상기 착용띠(10)의 소정 위치에 설치되어 있는 패치(20)의 전극을 통해 미세한 뇌파신호가 검출(S1)되면, 이를 증폭부(22)로 인가하여 이를 증폭시키는데, 상기 증폭부(22)로 인가된 뇌파신호를 일차적으로 초단 자동증폭기(22a)를 통해 증폭(S2)하고, 상기 초단 차동증폭기(22a)를 통해 증폭된 뇌파신호를 필터(22b)를 이용하여 필터링(S3)하며, 필터링된 뇌파신호를 다시 증폭기(22c)를 통해 다시 증폭(S4)한다.

상기 증폭기(22c)에 의해 필터링되어 증폭된 뇌파신호가 신호전송부(30)로 인가(S5)되면, 상기 신호전송부(30)에서는 상기 증폭부(22)로부터 인가되는 뇌파신호를 받아 이를 A/D컨버터(31) 디지털신호로 변환하는데, 이는 상기 전극(21)을 통해 증폭된 상기 뇌파신호는 아날로그 신호로 인가되기 때문에 이를 피씨(40)에서 디스플레이하기 위해서는 디지털신호로 변화하여 인가하기 위함이다.

상기 신호전송부(30)의 A/D컨버터(31)를 통해 디지털 신호로 변환된 뇌파신호는 마이크로프로세서(32)를 통해 모아지고 이를 전송부(33)를 통해 피씨(40)로 인가(S6)된다. 상기 전송부(33)를 통해 인가된 뇌파신호는 소정의 소프트웨어(일반적인 소프트웨어)를 통해 사용자가 볼 수 있도록 디스플레이 한다.

상기 피씨(40)를 통해 디스플레이 되는 것은파 등이 디스플레이 되며, 이를 통해 사용자는 뇌파신호에 의해 디스플레이 되는 그래프를 보고 뇌의 신호를 감지하게 되는 것이다.

상기와 같이 패치(20)에 전극(21)만을 설치하여 사람의 뇌파신호를 감지하므로 발생되던 뇌파신호의 간섭을 방지하므로 정확한 뇌파신호를 검출할 수 있고, 또한 간섭을 방지하므로 인하여 디스플레이 되는 뇌파신호를 신뢰할 수 있게 된다.

또한, 종래와 같이 전극과 앰프가 따로 되어 있던 것을 하나의 패치(20)에 전극(21)과 증폭부(22)를 함께 설치하여 착용띠(10)에 설치하므로 뇌파신호를 측정하는 사람이 편리하게 착용할 수 있고, 그리고 내부나 외부로부터 디스플레이 중에 신호(다른 주파수)가 혼입되는 것을 방지하게 된다.

이하 본 발명에 의한 뇌파신호측정을 위한 전극, 앰프 일체형 전극시스템의 효과를 살펴보면, 본 발명은 전극과 증폭부를 하나의 패치에 함께 설치하여 이를 착용띠에 설치하므로 착용시키는 사용자나 착용하는 착용자가 편리하게 착용시키거나 착용할 수 있으며, 또한 출력 중에 내부 또는 외부로부터 신호(다른 주파수)의 간섭을 방지할 수 있으므로 보다 정확한 뇌파신호를 검사할 수 있는 효과를 가져온다.

또한, 전극과 증폭부를 하나의 패치에 함께 설치하므로 뇌파신호의 검출신호에 다른 신호(다른 주파수)에 의해 간섭이 일어나는 것을 방지할 수 있는 효과를 가져온다.

Claims

패치에 전극만이 설치되어 뇌파신호를 검출하고, 검출된 뇌파신호는 별도의 앰프에 인가되어 뇌파신호를 증폭하고, 상기 앰프에 의해 증폭된 뇌파신호를 뇌파신호 분석시스템으로 인가하여 사용자가 볼 수 있도록 표시하는 뇌파신호 검출 시스템에 있어서,

환자의 머리에 착용하는 착용띠;

착용띠의 소정위치에 다수 개 설치되어 환자의 머리에서 발생되는 뇌파신호를 감지하는 전극과 상기 전극을 통해 인가되는 뇌파신호를 증폭하는 증폭부가 일체로 형성된 패치;

건전지를 전원으로 사용하며, 상기 패치를 통해 인가되는 뇌파신호를 인터페이스하기 위하여 상기 착용띠에 설치되는 신호전송부; 및

상기 신호전송부와 유선으로 연결되어 신호전송부에서 인가되는 신호를 사용자가 볼 수 있도록 디스플레이 하는 피씨(PC)를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌파신호측정을 위한 전극, 앰프 일체형 전극시스템.
제1항에 있어서

상기 증폭부는 상기 전극을 통해 인가되는 뇌파신호를 수신하여 이를 소정의 주파수 대역으로 증폭하는 초단 차동증폭기;

상기 초단 차동증폭기를 통해 증폭된 주파수 신호에서 소정의 주파수 대역만을 필터링하는 필터; 및

상기 필터를 통해 소정의 주파수 대역만 인가되는 주파수 신호를 다시 증폭하여 상기 신호전송부로 인가하는 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌파신호측정을 위한 전극, 앰프 일체형 전극시스템.
제1항에 있어서,

상기 신호전송부는 상기 착용띠에 설치된 패치의 전극과 증폭부로부터 인가되는 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하는 A/D컨버터;

상기 A/D컨버터로부터 인가되는 디지털신호를 수집하여 인터페이스 하는 마이크로프로세서; 및

상기 마이크로프로세서로부터 수집되어 인가되는 디지털신호를 상기 피씨에서 디스플레이 할 수 있도록 통신하는 전송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌파신호측정을 위한 전극, 앰프 일체형 전극시스템.
제2항에 있어서,

상기 A/D컨버터는 상기 패치와 동일한 개수로 구비되는 것을 특징으로 하는 뇌파신호측정을 위한 전극, 앰프 일체형 전극시스템.
제2항에 있어서

상기 전송부는 RS232C, USB포트 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 뇌파신호측정을 위한 전극, 앰프 일체형 전극시스템.