KR20040094113A - 말더듬 교정용 측정기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인체 발성기관의 동작 상태를 감시하는 측정기에 관련된다. 구성의 특징으로서, 상기 발성기관의 외측에 일정한 압력으로 탈부착 가능하게 접촉하는 압착밴드(10)가 사용된다. 물리량의 변화를 전기적 신호로 검출하는 센서(15)는 상기 압착밴드(10)의 내면에서 후두에 인접한 위치에 부착된다. 그리고 디스플레이(24), 복수의 입력버튼(25), 경보기(28)를 구비하는 본체(20)가 사용된다. 또한 상기 본체(20) 내부에서 상기 센서(15)의 입력신호를 처리하여 저장하는 동시에 디스플레이(24)로 출력하며, 설정 임계치와 비교하여 비정상 범위로 판단하면 경보하는 마이크로컴퓨터(30)가 포함된다.

이에 따라 본 발명의 정보 신호를 받은 환자가 말이 막인 상태에서 빠른 시간 내에 비정상적인 발성을 멈추고 정상적인 발성을 다시 시작하도록 함으로써 말더듬 습관을 교정할 수 있다.

Description

말더듬 교정용 측정기 {Measuring device for correcting stutter}

본 발명은 전자적 측정기에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는 발성 과정에서 후두의 상태를 정확하게 검출하고 신속하게 판단하여 효율적인 치료에 조력하기 위한 말더듬 교정용 측정기에 관한 것이다.

병원의 음성-언어 치료실에는 말더듬을 호소하며 장애 진단이나 치료를 원하는 환자들이 많이 방문한다. 연구에 의하면 말더듬은 우리나라 전체 인구의 약 1%가 전문가의 치료를 요할 정도로 심한 상태에 있다고 한다. 환자들은 증상의 정도에 따라 사회적으로 공격적 행동을 보이기도 하며, 스트레스, 자기 이미지의 상실, 소심, 불안, 대인공포와 같은 부정적인 정서가 유발되어 경제적으로나 직업적으로 많은 손실과 불이익이 초래된다.

통상적으로 정상인들도 말하는 중에 성대가 폐쇄되어 말이 막히지만 이 순간 정상인들은 말을 즉시 멈추고 다시 시작하는 능력이 있다. 하지만 말더듬는 사람들은 말이 막히는데도 불구하고 말을 하려고 노력한다는 점에 차이가 있다. 이와 같은 집착적인 노력 때문에 발성음이 길게 연장되어 나오거나 반복하게 된다는 이론이 음성학 및 언어치료학 문헌에 많이 알려져 있다.

환자의 치료는 대개 의학적 접근이 불가능하기 때문에 주로 언어치료사에 의한 호흡법, 이완법, 발성법 지도(예: 후두 내리기, 멈추고 다시 시작하기 등)를 통해서 교정되는데, 올바른 발성 행동이 시간을 두고 점진적으로 형성되어 감에 따라 치료가 이루어지는 것이기 때문에 비교적 장기간의 시간이 소요된다.

환자의 장애 급수 판정이나 병사용 진단은 치료사의 주관에 의해 환자가 말을 더듬을 때 빈도수를 계산하여 1분당 말을 더듬는 수로서 말더듬의 심한 정도를 평가한다. 그러나 더듬는 순간이 아주 순간적이고 일시적이기 때문에 치료사의 고도의 노련한 경험과 노하우를 필요로 한다. 대안적인 방법으로 환자가 말하는 것을 비디오로 녹화하여 분석하기도 하지만 신뢰도가 떨어질 수밖에 없고 분석에 있어서 장시간이 걸린다는 단점이 있다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 발성 과정에서 후두의 상태를 정확하게 검출하고, 신속하게 판단하여 효율적인 치료에 조력하는 말더듬 교정용 측정기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이에 따라 본 발명의 정보 신호를 받은 환자가 말이 막인 상태에서 빠른 시간 내에 비정상적인 발성을 멈추고 정상적인 발성을 다시 시작하도록 함으로써 말더듬 습관을 효율적으로 교정할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 측정기를 투시하여 나타내는 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 측정기의 전면을 나타내는 외관도,

도 3은 본 발명에 따른 측정기의 주요 회로를 나타내는 블록도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

10: 압착밴드 12: 조절밴드

15: 센서 20: 본체

22: 키패드 24: 디스플레이

25: 입력버튼 28: 경보기

30: 마이크로컴퓨터 40: 전원부

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 인체 발성기관의 동작 상태를 감시하는 측정기에 있어서: 상기 발성기관의 외측에 일정한 압력으로 탈부착 가능하게 접촉하는 압착밴드(10); 상기 압착밴드(10)의 내면에서 후두에 인접한 위치에 부착되고, 물리량의 변화를 전기적 신호로 검출하는 센서(15); 디스플레이(24), 복수의 입력버튼(25), 경보기(28)를 구비하는 본체(20); 및 상기 본체(20) 내부에서 상기 센서(15)의 입력신호를 처리하여 저장하는 동시에 디스플레이(24)로 출력하며, 설정 임계치와 비교하여 비정상 범위로 판단하면 경보하는 마이크로컴퓨터(30);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 센서(15)는 발성에 따른 진동의 주파수와 진폭을 검출하고, 인체에 미약한 전류를 흘려 전류량의 변화를 검출한다.

본 발명의 상기 마이크로컴퓨터(30)는 상기 센서(15)의 주파수, 진폭, 전류량 변화로 후두의 비정상적 상승, 경련적 발성, 성대의 폐쇄를 판단하고, 상기 입력버튼(25)을 통해 설정되는 모드로 디스플레이(24)에 출력한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 측정기를 투시하여 나타내는 사시도, 도 2는 본 발명에 따른 측정기의 전면을 나타내는 외관도이다.

본 발명은 인체 발성기관의 동작 상태를 감시하는 측정기에 관련된다. 발성 기관이란 목의 경추부에 있는 후두(laringe)와 그 안에 있는 성대(cordas vocais)를 의미하며, 폐에서 올라오는 공기의 힘이 기관을 거쳐 소리로 변환되도록 하는 역할을 한다. 후두는 공기의 흐름과 음식물의 흐름이 교차하는 점에 위치하는 연골이며 그 일부가 피하층으로 노출된다.

말더듬는 순간의 해부-생리학적 및 음향학적 특징을 살펴보면 이러한 후두의 비정상적인 상승, 성대의 비정상적인 폐쇄, 경련적 발성에 의하여 성대에 이상 진동이 일어나며 발화의 음도와 강도가 급격히 상승한다. 본 발명에서 이를 검출하도록 압착밴드(10)와 센서(15)를 사용한다.

본 발명에 따른 압착밴드(10)는 합성수지를 이용하여 U자형으로 형성되며, 상기 발성기관의 외측에 일정한 압력으로 탈부착 가능하게 접촉한다. 압착밴드(10)의 양단에는 조절밴드(12)가 설치되어 목둘레 치수에 따라 가변되도록 한다. 조절밴드(12)는 양호한 탄성을 지닌 소재로 제작하는데, 압착밴드(10)에 일단이 고정되면서 타단에서 결속 가능한 구조로 한다. 이와 같은 구조에 의하면 환자의 움직임에 따른 측정 오차를 최소화할 수 있다.

본 발명에 따른 센서(15)는 상기 압착밴드(10)의 내면에서 후두에 인접한 위치에 부착되고, 후두 부위에서 발생하는 진동이나 생체저항과 같은 물리량의 변화를 전기적 신호로 검출한다. 센서(15)는 목을 심하게 가압하지 않도록 두께가 얇은 박막형을 선택하는 것이 좋다. 본 발명에 적용되는 첫 번째의 센서(15)는 발성에 따른 진동의 주파수와 진폭을 검출하고, 두 번째의 센서(15)는 인체에 미약한 전류를 흘려 전류량의 변화를 검출하도록 선택된다.

성대의 개폐에 따른 진동수는 목소리의 높낮이를 결정하고 성대가 열리는 폭, 즉 진폭은 목소리의 크기를 결정한다. 이러한 진동의 측정을 위해 마이크로폰으로의 집음도 가능하나 본 발명은 치료를 전제로 하여 비교적 정밀한 측정을 목적으로 하기 때문에 신뢰성의 측면에서 진동센서(피에조 소자 등)의 사용이 더 바람직하다. 또한 전류량의 측정을 위해 2개의 전극을 통해 인체에 무해한 약한 전류를 내보내고 생체저항에 따른 전류의 변화량을 측정함으로서 말더듬의 특징인 비정상적인 성대 폐쇄를 감지한다. 이는 두 개의 성대가 개방되었을 때 가장 약한 전류가 나타나고 폐쇄되었을 때 가장 큰 전류가 나타나는 원리를 응용하는 것이다.

또, 본 발명에 따르면 디스플레이(24), 복수의 입력버튼(25), 경보기(28)를 구비하는 본체(20)가 사용된다. 디스플레이(24)는 후술하는 마이크로컴퓨터(30)의 출력부로서 본 발명의 용도상 표시 정보량이 비교적 많으므로 휴대폰 또는 PDA에서 탑재되는 것과 같은 LCD를 사용하는 것이 좋다. 모드 설정을 위한 복수의 입력버튼(25)은 외부로 노출되도록 설치되며, 내부의 키패드(22)를 통해 마이크로컴퓨터(30)의 입력부로 연결된다. 마이크로컴퓨터(30)의 또 다른 출력부에 연결되는 경보기(28)는 부저를 사용하며 반드시 외부로 노출할 필요는 없다. 본체(20)는 도시처럼 테이블 상에 수평으로 두는 구조가 될 수도 있지만, 받침대(도시 생략)를 이용하여 일정 각도로 세워지도록 할 수도 있다.

또, 본 발명에 따르면 마이크로컴퓨터(30)는 상기 본체(20) 내부에서 상기 센서(15)의 입력신호를 처리하여 저장하는 동시에 디스플레이(24)로 출력하며, 설정 임계치와 비교하여 비정상 범위로 판단하면 경보하는 기능을 수행한다. 마이크로컴퓨터(30)는 8051 원침 마이컴 소자 또는 동등 이상의 제품을 사용한다. 이는 4K 바이트의 프로그램 ROM, 128 바이트의 내부 RAM, 8비트 단위의 4개의 입출력 포트를 제공한다. 이외에도 도시에는 없으나 전기적으로 데이터의 소거와 프로그램이 가능한 고집적 비휘발성 기억소자로서 별도의 플래시 메모리가 사용된다. 플래시 메모리의 용량은 4M 이상이면 충분하지만, 시스템의 확장성을 고려하여 바람직하게는 100M 이상으로 하는 것이 좋다.

전술한 바와 같이 말더듬의 주요 특징은 비정상적인 후두의 상승과 경련성 발성인데, 경련성 발성에 의해 진동의 주파수 강도가 급격히 올라간다는 점에 주목할 필요가 있다. 압착밴드(10)를 이용하여 후두에 밀착된 상태의 센서(15)에서 검출한 신호는 마이크로컴퓨터(30)에 의해 주기적으로 입력되고 분석된다. 사용자가 입력버튼(25)을 통해 후두 상승범위, 주파수, 강도의 임계치를 설정해 주면, 센서(15)에서 임계치 이상의 신호가 검출되는 경우 경보기(28)로 신호가 발생된다. 마이크로컴퓨터(30)의 보다 구체적인 동작은 도 3을 참조한다.

한편, 도 2에 예시하는 것처럼 전원부(40)가 본체(20)에 내장된다.전원부(40)는 AC 220V의 전원을 DC 24V, DC 12V, DC 5V로 변환하여 센서(15), 디스플레이(24), 입력버튼(25), 경보기(28), 마이크로컴퓨터(30)에 공급한다. 물론 도시에는 없으나 휴대용도를 위해 전원부(40) 외에 배터리를 구비할 수도 있다.

도 3은 본 발명에 따른 측정기의 주요 회로를 나타내는 블록도가 도시된다.

본 발명의 상기 마이크로컴퓨터(30)는 상기 센서(15)의 주파수, 진폭, 전류량 변화로 후두의 비정상적 상승, 경련적 발성, 성대의 폐쇄를 판단하고, 상기 입력버튼(25)을 통해 설정되는 모드로 디스플레이(24)에 출력한다. 말더듬는 순간 성대의 비정상적인 폐쇄는 정상 발성보다 성대의 폐쇄가 강하고 폐쇄 시간이 길다는 점에 착안한다. 성대에 인접한 위치에 두 개의 전극을 부착한 센서(15)를 통해 인체에 무해한 전류를 흐르게 하면서 전류의 양을 측정할 때 성대가 개방되면 작은 전류가 흐르지만 성대가 폐쇄되면 큰 전류가 흐르는 원리가 적용된다. 비정상적으로 성대가 폐쇄되는 경우 임계치 이상의 과전류가 흐르며 전류의 지속시간이 길다. 따라서 정상치 이상의 전류량 및 지속시간에 대한 임계치를 설정해 주면 마이크로컴퓨터(30)에서 이를 비교 분석하여 경보하고 계수하고 시간을 측정한다.

이때, 전술한 바와 같이 말더듬 현상은 후두의 상승, 경련적 발성, 비정상적인 성대 폐쇄에 기인하지만 환자들마다 나타내는 특징이 약간씩 다르기 때문에 모든 경우에 대비하기 위해서는 다양한 모드가 동시에 그리고 복합적으로 판단되어야 한다. 이를 위해 입력버튼(25)은 후두 상승 범위에 대한 임계치 설정, 주파수의 임계치 설정, 진폭의 임계치 설정, 전류량의 임계치 설정, 과전류량의 지속시간에 대한 임계치 설정을 위한 기능을 포함한다.

또한, 센서(15)의 신호를 주기적으로 입력하는 마이크로컴퓨터(30)의 제어에 의하여 다양한 발생빈도 측정 모드의 구현이 가능하다. 여기에는 임계치 이상의 비정상적인 후두상승 빈도, 임계치 이상의 비정상적인 주파수 발생빈도, 임계치 이상의 비정상적인 진폭 발생빈도, 임계치 이상의 전류량에 대한 발생빈도, 임계치 이상의 비정상적인 전류의 지속시간 빈도가 포함된다.

이때, 입력버튼(25)은 2중의 입력을 이용한 복합 기능에 의한 발생시간의 측정모드가 가능하도록 한다. 기본적으로는 임계치 이상의 후두상승, 임계치로의 후두하강 시간간격, 임계치 이상의 주파수 상승, 임계치로의 주파수 하강 시간간격, 임계치 이상의 진폭상승, 임계치로의 진폭하강 시간간격, 임계치 이상의 전류, 임계치로의 정상 전류량의 시간간격, 임계치 이상의 긴 전류의 시간, 임계치로의 정상 전류의 시간간격을 선택하는 기능을 구비한다. 본 발명은 이에 더하여 2개의 입력버튼(25)을 동시에 조작이 가능하도록 하는 바, 예컨대 임계치 이상의 후두상승과 임계치로의 주파수 하강까지의 시간간격을 동시에 조작하면 그 결과가 디스플레이(24)에 표시된다.

이와 같이 본 발명의 마이크로컴퓨터(30)는 센서(15)에서 감지된 정보를 분석하고 비정상적인 정보에 대해서는 경보기(28)에 경보 신호를 보내고 발생빈도를 계수화하며, 정상적인 발성이 이루어지기까지의 시간간격을 측정하여 디스플레이(24)에 출력한다. 물론 비정상적인 발성 상태에 대한 임계치는 환자의 성별이나 연령을 고려하여 입력버튼(25)을 이용하여 설정 또는 변경할 수 있다.

이상의 구성 및 작용에서, 본 발명은 말더듬의 빈도를 신뢰있게 측정하고, 경련적 발성, 후두의 상승, 성대 폐쇄가 감지되는 순간 경보를 발생시켜 피드백을 제공함에 따라 피드백을 받는 순간 환자로 하여금 비정상적인 발성을 즉시 멈추고 정상적인 발성으로 다시 시작하도록 하여 부적절한 발성 노력을 감쇠하고 말더듬 행동을 효율적으로 교정하는 효과가 있다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

Claims (3)

1. 인체 발성기관의 동작 상태를 감시하는 측정기에 있어서:

   상기 발성기관의 외측에 일정한 압력으로 탈부착 가능하게 접촉하는 압착밴드(10);

   상기 압착밴드(10)의 내면에서 후두에 인접한 위치에 부착되고, 물리량의 변화를 전기적 신호로 검출하는 센서(15);

   디스플레이(24), 복수의 입력버튼(25), 경보기(28)를 구비하는 본체(20); 및

   상기 본체(20) 내부에서 상기 센서(15)의 입력신호를 처리하여 저장하는 동시에 디스플레이(24)로 출력하며, 설정 임계치와 비교하여 비정상 범위로 판단하면 경보하는 마이크로컴퓨터(30);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 말더듬 교정용 측정기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 센서(15)는 발성에 따른 진동의 주파수와 진폭을 검출하고, 인체에 미약한 전류를 흘려 전류량의 변화를 검출하는 것을 특징으로 하는 말더듬 교정용 측정기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 마이크로컴퓨터(30)는 상기 센서(15)의 주파수, 진폭, 전류량 변화로후두의 비정상적 상승, 경련적 발성, 성대의 폐쇄를 판단하고, 상기 입력버튼(25)을 통해 설정되는 모드로 디스플레이(24)에 출력하는 것을 특징으로 하는 말더듬 교정용 측정기.