KR20140091912A

KR20140091912A - 감각 자극 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20140091912A
Application number: KR1020130003952A
Authority: KR
Inventors: 정순철; 김형식; 이정한
Original assignee: 건국대학교 산학협력단
Priority date: 2013-01-14
Filing date: 2013-01-14
Publication date: 2014-07-23
Also published as: KR101453778B1

Abstract

본 발명은 감각 자극 장치에 관한 것으로서, 공기의 유입에 의해 부피가 팽창될 수 있는 공기 매트; 공급되는 전류에 따라 열을 발생시키거나 또는 진동할 수 있는 코일; 및 상기 공기 매트에 유입되는 공기 또는 상기 코일에 흐르는 전류를 제어하는 자극 제어부;를 포함하되, 상기 자극 제어부는, 압감 자극 시 상기 공기 매트에 유입되는 공기를 제어하고, 진동감 자극 또는 온감 자극 시 상기 코일에 흐르는 전류를 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

감각 자극 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SOMATOSENSORY STIMULATION}

본 발명은 감각 자극 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공기 패드와 코일을 이용하여, 압감(Pressure), 진동감(Vibrotactile) 및 온감(Heat)을 하나의 구동기(Actuator)에서 개별적으로 또는 동시에 자극할 수 있는 감각 자극 장치 및 방법에 관한 것이다.

종래 피험자에게 진동감, 압감 등의 자극을 주고 뇌전도(EEG, electroencephalogram) 등을 활용하여 피험자의 뇌기능 변화 등을 관찰함으로써 감각의 지각(perception) 및 인지(cognition)에 관한 특성을 규명하는 연구들이 진행되고 있다.

인간의 감각에 대한 지각 및 인지 특성을 규명하기 위해서는, 다양한 감각을 제시할 수 있는 감각 자극 기술이 필요한데, 구체적으로 압감, 온감, 진동감 등의 다양한 감각 자극을 제시하기 위하여 압력, 열, 진동 등을 발생시킬 수 있고, 제시하는 자극의 세기 등을 변화시킬 수 있는 감각 자극 기술이 필요하다.

하지만, 종래의 감각 자극 기술은, 제시하고자 하는 자극의 종류별로 별도의 장치들을 구비하는 방식이었다. 구체적으로, 압감 자극을 제시하기 위하여 공기 분사(Air-puff) 장치, 압력판(Diaphram), 본 프레이 필라멘트(Von frey filament) 등의 개별적인 장치를 구비하고, 온감 자극을 제시하기 위하여 백열 전구(Light bulb), 펠티어 소자(Peltier element) 등의 개별적인 장치를 구비하며, 진동감 자극을 제시하기 위하여 진동 모터(Vibration motor), 피에조 소자(Piezo element) 등의 별도의 진동 발생 장치 등을 구비하는 방식이었다.

따라서, 동일한 부위에 2 이상의 감각 자극을 제시하고자 하는 경우에, 복수의 장치들의 목표 대상을 정확하게 일치시키는 것이 어려워서, 공간적인 신뢰성(작용 대상의 일치 여부에 관한 신뢰성)을 확보하기가 어렵다는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 감각 자극 기술은, 하나의 장치를 이용하여 2 이상의 감각 자극을 동시에 제시할 수 없었으므로, 2 이상의 감각 자극을 제시하고자 하는 경우에 시간적인 신뢰성(2 이상의 감각 자극이 동시에 제시되는지 여부에 관한 신뢰성)을 확보하기가 어렵다는 문제점이 있었다.

따라서, 상기에 기술한 바와 같은 문제점들 때문에 2 이상의 복합적인 감각 자극에 대한 연구가 수행되고 있지 못하는 실정이며, 이에 따라 이러한 문제점들을 해결할 수 있는 새로운 감각 자극 장치의 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 이상에서 살펴본 기술적인 요구를 충족시키기 위해서 발명되었으며, 상기와 같은 문제점을 해결함은 물론, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 개발할 수 없는 기술을 제공하기 위해 발명되었다.

KR

2010-0080998

A

본 발명은, 압감(Pressure) 자극, 진동감(Vibrotactile) 자극 및 온감(Heat) 자극을 하나의 구동기(Actuator)에서 개별적으로 또는 동시에 제시할 수 있는 감각 자극 기술을 제공하는 것을 해결 과제로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 장치는, 공기의 유입에 의해 부피가 팽창될 수 있는 공기 매트; 공급되는 전류에 따라 열을 발생시키거나 또는 진동할 수 있는 코일; 및 상기 공기 매트에 유입되는 공기 또는 상기 코일에 흐르는 전류를 제어하는 자극 제어부;를 포함하되, 상기 자극 제어부는, 압감 자극 시 상기 공기 매트에 유입되는 공기를 제어하고, 진동감 자극 또는 온감 자극 시 상기 코일에 흐르는 전류를 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 장치는, 압감, 진동감 또는 온감을 개별적으로 자극하기 위한 모드(mode); 및 압감, 진동감 및 온감 중 2 이상의 감각을 동시에 자극하기 위한 모드(mode);를 포함하는 복수의 동작 모드(mode) 중에서 선택적으로 동작할 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 장치는, 상기 자극 제어부가, i) 압감만을 자극하는 모드로 동작하는 경우, 상기 공기 매트에는 공기가 유입되고, 상기 코일에는 전류가 흐르지 않도록 제어하고, ii) 진동감만을 자극하는 모드로 동작하는 경우, 상기 공기 매트에는 공기가 유입되지 않고, 상기 코일에는 DC 성분이 제거된 AC 전류가 흐르며, 상기 코일에는 자기장이 가해지도록 제어하고, iii) 온감만을 자극하는 모드로 동작하는 경우, 상기 공기 매트에는 공기가 유입되지 않고, 상기 코일에는 AC 성분이 제거된 DC 전류가 흐르며, 상기 코일에는 자기장이 가해지지 않도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 장치는, 상기 코일에 자기장을 가하여 상기 코일이 진동할 수 있도록 하는 자기장 생성부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 장치는, 상기 자극 제어부가, i) 압감 및 온감을 동시에 자극하는 모드로 동작하는 경우, 상기 공기 매트에는 공기가 유입되고, 상기 코일에는 DC 성분이 포함된 전류가 흐르며, 상기 코일에는 자기장이 가해지지 않도록 제어하고, ii) 온감 및 진동감을 동시에 자극하는 모드로 동작하는 경우, 상기 공기 매트에는 공기가 유입되지 않고, 상기 코일에는 AC 및 DC 성분이 포함된 전류가 흐르며, 상기 코일에는 자기장이 가해지도록 제어하며, iii) 압감 및 진동감을 동시에 자극하는 모드로 동작하는 경우, 상기 공기 매트에는 공기가 유입되고, 상기 코일에는 DC 성분이 제거된 AC 전류가 흐르며, 상기 코일에는 자기장이 가해지도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 장치는, 압감, 온감 및 진동감을 동시에 자극하는 모드로 동작하는 경우, 상기 공기 매트에는 공기가 유입되고, 상기 코일에는 AC 및 DC 성분이 포함된 전류가 흐르며, 상기 코일에는 자기장이 가해지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 장치는, 상기 공기 매트에는 압력 센서가 설치되고, 상기 자극 제어부는, 상기 압력 센서의 출력 신호를 바탕으로 상기 공기 매트에 유입되는 공기를 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 장치는, 상기 코일에는 온도 센서 또는 3축 가속도 센서가 설치되고, 상기 자극 제어부는, 상기 온도 센서 또는 3축 가속도 센서의 출력 신호를 바탕으로 상기 코일에 흐르는 전류를 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 장치는, 상기 공기 매트와 상기 코일은 일체로 형성되며, 손가락 또는 발가락을 감쌀 수 있는 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 장치는, 상기 코일은 솔레노이드(solenoid)로 형성되고, 상기 코일과 상기 공기 매트가 일체로 형성된 몸체에는 손가락 또는 발가락이 삽입될 수 있는 공간이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 장치는, 상기 공기 매트는 커프(cuff)로 형성되고, 상기 코일은 상기 커프의 표면에 결합된 평면 코일(planar coil)로 형성되며, 상기 커프는 말리는 형태로 변형될 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 장치는, 상기 공기 매트와 상기 코일이 일체로 형성되어 하나의 손가락 마디 자극부를 형성하고, 상기 손가락 마디 자극부가 복수 개로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 장치는, 상기 복수의 손가락 마디 자극부가 서로 다른 감각 자극을 구현하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 장치는, 상기 공기 매트와 상기 코일은 상하 배치된 상태로 형성되며, 수직 방향으로 압감을 자극하는 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 장치는, 롤링 펌프(rolling pump)를 포함하고, 상기 자극 제어부에서 전송되는 제어 신호에 따라 상기 공기 매트에 공기를 공급하는 공기 매트 구동부; 및 상기 자극 제어부에서 전송되는 제어 신호에 따라 상기 코일에 전류를 공급하는 코일 구동부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 감각자극 시스템은, 압감, 진동감 및 온감 자극을 포함하는 복수의 자극들 중에서 선택된 자극을 제시할 수 있고, 공기의 유입에 의해 부피가 팽창될 수 있는 공기 매트와, 전류가 흐를 때 열 또는 진동을 발생시킬 수 있는 코일을 포함하는 감각 자극 장치; 및 상기 감각 자극 장치에 의해 압감, 진동감 또는 온감 자극이 제시된 경우에 나타날 수 있는 신체 반응을 감지하기 위한 신체 반응 감지 장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 시스템은, 상기 감각 자극 장치가, 압감, 진동감 또는 온감을 개별적으로 자극하기 위한 모드(mode); 및 압감, 진동감 및 온감 중 2 이상의 감각을 동시에 자극하기 위한 모드(mode);를 포함하는 복수의 동작 모드(mode) 중에서 선택적으로 동작할 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 시스템은, 상기 신체 반응 감지 장치가, 뇌전도 장치(EEG, electroencephalography)인 것을 특징으로 한다.

한편, 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 방법은, (a) 감각 자극 장치의 동작 모드가 선택되고, 동작 모드의 선택에 따라 제시할 자극의 종류가 선택되는 단계; (b) 상기 감각 자극 장치에 포함된 공기 매트에 공기가 유입되거나, 또는 상기 감각 장치에 포함된 코일에 전류가 흐르는 단계; 및 (c) 상기 공기 매트가 팽창 동작을 통해 압력을 발생시키거나, 상기 코일이 열을 발생시키거나, 또는 상기 코일이 진동하는 단계;를 포함하되, 상기 감각 자극 장치가 제시할 수 있는 자극은, 압감 자극, 온감 자극 및 진동감 자극을 포함하는 복수의 자극들 중에서 선택된 자극인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 방법은, 상기 (a)단계의 동작 모드가, 압감, 진동감 또는 온감을 개별적으로 자극하기 위한 모드(mode); 및 압감, 진동감 및 온감 중 2 이상의 감각을 동시에 자극하기 위한 모드(mode);를 포함하는 복수의 동작 모드(mode) 중에서 선택되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 하나의 감각 자극 장치를 통하여, 압감 자극, 온감 자극 및 진동감 자극을 제시할 수 있다.

또한, 본 발명은 압감 자극, 온감 자극 및 진동감 자극에서 선택된 2 이상의 감각 자극들을 동시에 제시할 수도 있다. 구체적으로, 본 발명은 i) 압감 및 온감 자극을 동시에 제시하거나, ii) 온감 및 진동감 자극을 동시에 지시하거나, iii) 진동감 및 압감 자극을 동시에 제시하거나, iii) 압감, 온감 및 진동감 자극을 동시에 제시할 수 있다.

또한, 본 발명은 2 이상의 감각을 제시하고자 할 때 공간적인 신뢰성을 확보할 수 있다. 구체적으로 본 발명은 단일 장치를 이용하여 2 이상의 감각을 제시할 수 있으므로, 동일한 부위에 2 이상의 감각 자극을 제시하고자 하는 경우에 공간적 신뢰성(작용 부위의 일치 여부에 관한 신뢰성)을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명은 2 이상의 감각을 제시하고자 할 때 시간적인 신뢰성을 확보할 수 있다. 구체적으로 본 발명은 단일 장치를 이용하여 2 이상의 감각을 제시할 수 있으므로, 2 이상의 자극을 동시에 제시하고자 하는 경우에 시간적인 신뢰성(2 이상의 자극이 동시에 가해지고 있는지 여부에 관한 신뢰성) 역시 확보할 수 있다.

또한, 본 발명은 공기 매트를 이용하여 압감(Pressure)을 제시하므로, 압감의 지속성을 보장할 수 있고 투입되는 공기량을 조절하여 압감의 강도도 쉽게 조절할 수 있다. 종래에는 압감 자극을 제시하기 위해 공기 분사 방식(Air-puff) 또는 압력판(Diaphram)을 이용한 방식을 이용했기 때문에, 압감 자극의 강도를 제어하거나 지속적인 압감 자극을 제시하기가 어려웠는데, 본 발명은 공기 매트를 이용하여 압감 자극을 제시하므로 이러한 문제점들을 극복할 수 있다.

또한, 본 발명은 코일을 이용하여 온감을 제시하므로, 온감 자극의 면적을 제어할 수 있고 온감 자극의 강도도 정밀하게 컨트롤할 수 있다. 종래의 백열 전구를 활용한 방법은 온감 자극의 면적을 제어하거나 온감 자극의 강도를 정밀하게 제어하기가 어려웠고, 종래의 펠티어 소자를 이용한 방법은 기성품을 이용하므로 온감 자극 면적의 자유도가 떨어진다는 문제점이 있었는데, 본 발명은 코일을 이용하여 온감 자극을 제시하므로 이러한 문제점을 극복할 수 있다.

또한, 본 발명은 코일을 이용하여 진동감을 제시하므로, 진동 자극의 면적을 제어할 수 있고, 자극의 강도도 정밀하게 컨트롤할 수 있고, 자극의 주파수 범위가 넓다. 종래의 진동감 자극 장치들은 진동감 자극 제시를 위하여 진동 모터, 피에조 소자를 이용하였으나 자극 면적의 제어가 어려웠고, 자극의 강도가 약하였고, 자극 주파수에 따라 자극의 강도가 변하였다. 본 발명은 진동감 자극을 위해 코일을 이용하므로 이러한 문제점들을 극복할 수 있으며, 제작 또한 쉽다는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 온도센서, 압력 센서 및 3축 가속도 센서를 활용한 피드백제어를 통해, 제시되는 감각 자극의 강도를 원래 의도와 부합된 상태로 정교하게 제어할 수 있다. 구체적으로, 본 발명은 상기 센서들을 이용하여, 공기 매트 또는 코일이 실제로 제시하는 압력 자극, 열 자극 또는 진동 자극을 감지할 수 있으며, 감지된 자극들의 강도가 원래 의도된 강도와 다른 경우에는, 상기 공기 매트에 주입되는 공기 또는 상기 코일에 흐르는 전류는 다시 제어하여 원래 의도된 강도로 변경시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 손가락 또는 발가락에 감각 자극을 제시하기 위한 용도로도 활용될 수 있다. 구체적으로, 본 발명은 공기매트 또는 코일이 형성하는 몸체에 손가락 또는 발가락이 삽입되거나 말려질 수 있는 형태로 구성될 수 있으므로, 손가락 또는 발가락 전체에 감각을 제시하거나, 손가락 또는 발가락의 마디별로 감각을 제시하는 데에 활용될 수 있다. (참고로, 종래의 감각 자극 장치들은 공기 분사, 압력판, 백열전구 등을 활용하여 감각 자극을 제시하였기 때문에, 손가락과 발가락과 같은 인체 부위를 대상으로는 감각 자극을 제시하기가 어려웠으며, 마디별 자극을 구현하기는 더욱 어려웠다.)

또한, 본 발명은 손가락의 마디별 감각 자극을 제시하기 위한 용도로도 활용될 수 있다. 이 경우 본 발명은 각 마디별로 서로 다른 종류의 감각 자극을 제시하거나, 같은 종류의 감각 자극이라도 서로 다른 강도의 자극을 제시할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 장치의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 감각 자극 장치의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명에 포함되는 공기 매트가 압감 자극을 구현하는 것을 나타내는 개념도이다.
도 4는 본 발명에 포함될 수 있는 코일의 예시를 나타내는 예시도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명에 포함될 수 있는 공기 매트 및 코일이 일체로 형성되는 예시들을 나타내는 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 시스템의 구성을 나타내는 구성도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 감각 자극 장치를 상세하게 설명한다. 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.

한편, 이하에서 표현되는 각 기능부는 본 발명을 구현하기 위한 예일 뿐이다. 따라서, 본 발명의 다른 구현에서는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 기능부가 사용될 수 있다. 또한, 각 기능부는 순전히 하드웨어 또는 소프트웨어의 구성으로만 구현될 수도 있지만, 동일 기능을 실행하는 다양한 하드웨어 및 소프트웨어 구성들의 조합으로 구현될 수도 있다.

또한, 어떤 구성요소들을 '포함'한다는 표현은, '개방형의 표현'으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭하는 표현이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.

이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 감각 자극 장치를 상세하게 살펴본다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 장치(100)는, 공기의 유입에 의해 부피가 팽창될 수 있는 공기 매트(110), 공급되는 전류의 크기와 형태에 따라 열을 발생시키거나 또는 진동할 수 있는 코일(120), 상기 공기 매트에 공급되는 공기를 조절하는 공기 매트 구동부(112), 상기 코일에 공급되는 전류를 조절하는 코일 구동부(122), 상기 공기 매트 구동부 및 상기 코일 구동부의 동작을 제어하는 자극 제어부(130)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 감각 자극 장치(100)는, 상기 코일이 진동하기 위해 필요한 자기장을 생성하는 자기장 생성부(190)를 더 포함할 수 있으며, 사용자로부터 파라미터 등의 정보를 입력받기 위한 입력부(140) 및 장치의 동작 상태 또는 동작 결과를 표시하기 위한 표시부(150)를 더 포함할 수 있다.

상기 공기 매트(110)는, 공기의 유입에 의해 부피가 팽창될 수 있으며, 이러한 부피 팽창을 통해 목표 부위에 압감 자극을 제시할 수 있는 구성이다. 이러한 상기 공기 매트(110)는 비닐, 천 고무 등의 다양한 재질로 형성될 수 있으며, 공기가 유입되어 부피가 팽창될 수 있는 공기 셀(air cell)을 하나 이상 포함하는 형태로 구성될 수 있다. 또한, 상기 공기 매트(110)는 바람직하게는 공기 셀(air cell)을 포함하는 커프(cuff)로 형성될 수 있는데, 여기서 상기 커프(cuff)란, 일반적으로 의료 분야에서 튜브와 기관과의 사이를 긴밀하게 하기 위하여 사용되는 것으로서, 기관 내 튜브 끝에 엷은 고무 주머니가 달려 있어 공기를 부풀게 할 수 있도록 되어 있는 구성을 의미한다.

한편, 상기 공기 매트(110)는 상기 공기 매트 구동부(112)와 튜브를 통해 연결될 수 있으며, 상기 튜브를 통해 공급되는 공기의 변화에 따라 부피의 팽창 정도가 변화될 수 있다. 따라서, 이렇게 부피 팽창으로 대표되는 공기 매트(110) 내부 의 기압 변화를 이용하여 목표 부위에 압감 자극을 제시할 수 있다.

상기 공기 매트 구동부(112)는, 상기 공기 매트(110)에 공급되는 공기를 조절하는 구성이다. 이러한 상기 공기 매트 구동부(112)는, 공기를 공급하기 위한 롤링 펌프(Rolling Pump) 또는 공기 압축기(Compressor)를 포함할 수 있는데, 상기 롤링 펌프 또는 공기 압축기와 공급 튜브를 이용하여 상기 공기 매트(110)에 공기를 공급할 수 있다. 또한, 상기 공기 매트 구동부(112)는, 공기를 배출시키기 위한 배출구도 포함할 수 있는데, 솔레노이드 스위치 등의 스위치를 이용하여 상기 배출구를 간단히 개폐시킬 수 있으며, 이러한 상기 배출구의 개폐 동작을 통해 공기를 배출시켜 제시된 압감 자극을 제거할 수 있다.

한편, 이러한 상기 공기 매트 구동부(112)의 동작은 상기 자극 제어부(130)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기 공기 매트 구동부(112)는, 상기 자극 제어부(130)의 제어신호에 따라 상기 롤링 펌프의 펌핑 시간 또는 강도를 조절하여 제시되는 압감 자극을 조절(압감의 강도, 작용시간 등)할 수 있으며, 상기 자극 제어부(130)의 제어 신호에 따라 상기 배출구를 개폐시켜 제시된 압감 자극을 제거할 수도 있다.

상기 코일(120)은, 공급되는 전류의 크기와 형태에 따라 열을 발생시키거나 진동을 할 수 있는 구성이다. 구체적으로, 상기 코일(120)은 DC 성분이 포함된 전류가 공급되는 경우에 열을 발생시키고, 자기장이 가해진 상태에서 AC 전류가 공급되는 경우에 진동을 발생시킬 수 있는 구성이다.

먼저, 상기 코일(120)은, 공급되는 전류에 DC 성분이 포함되어 있는 경우에, 코일(120)을 구성하는 저항 성분(R)에 의하여 열을 발생시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 코일(120)에 공급되는 전류의 DC 성분을 I라고 할 때, P = VI = I²R으로 계산되는 전력(P)에 비례하는 열을 발생시킬 수 있다. 따라서, 이렇게 발생 되는 열을 활용하여 온감 자극을 제시할 수 있다.

또한, 상기 코일(120)은, 상기 코일(120)에 자기장이 가해지고 있는 상태에서 AC 전류가 공급되는 경우에 진동을 발생시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 코일(120)에 B라는 외부 자기장이 가해진 상태에서 전류 i가 공급되는 경우에, 상기 코일(120)을 구성하는 도선들에 iL × B(L은 도선의 길이)와 같은 로렌츠 힘(force)이 생성될 수 있는데, 이 경우 상기 전류 i가 AC 전류의 형태로 공급되면 발생하는 로렌츠 힘이 시간이 따라 변동되어서 상기 코일(120)이 진동을 할 수 있게 된다. 따라서, 이렇게 발생 되는 진동을 활용하여 진동감 자극을 제시할 수 있다.

한편, 도선의 길이 L 또는 외부 자기장 B를 제어하여 코일의 진동을 제어할 수도 있으나, 상대적으로 제어가 용이한 전류 i를 기초로 코일의 진동을 제어(예컨대, 진동의 주파수, 진동의 크기 등의 제어)하는 것이 바람직하다.

상기 코일 구동부(122)는, 상기 코일(120)에 공급되는 전류를 조절하는 구성이다. 이러한 상기 코일 구동부(122)는 전류원 소스 회로(current source circuit) 등의 전원장치를 포함할 수 있으며, 진동감 자극 발생을 위한 AC 전류 또는 온감 자극 발생을 위한 DC 전류를 상기 코일(120)에 공급할 수 있다.

한편, 이러한 상기 코일 구동부(122)의 동작은 상기 자극 제어부(130)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기 코일 구동부(122)는, 상기 자극 제어부(130)의 제어신호에 따라 생성하는 전류의 AC 성분 및 DC 성분을 조절할 수 있으며, AC 성분의 진폭, 주파수, DC 성분의 크기, 전류 공급 시간 등도 조절할 수 있다.

상기 자기장 생성부(190)는, 상기 코일(120)이 진동하는 데에 필요한 자기장을 생성하기 위한 구성이다. 이러한 상기 자기장은 다양한 방식으로 구현될 수 있는데, 예를 들어, 영구 자석을 이용한 방식, 전자석을 이용한 방식, 초전도체를 이용한 방식 등 다양한 방식으로 구현될 수 있다.

또한, 상기 자기장 생성부(190)는, 상기 코일(120)에 자기장을 선택적으로 가하는 형태로 구성되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 자기장 생성부(190)는, 전자석에 공급되는 전류를 제어하여 전자석을 여자 또는 탈자 시키거나, 영구자석에 설치된 자기장 차단막을 제어하여, 상기 코일(120)에 자기장을 선택적으로 가하는 형태로 구성(자기장 on / 자기장 off)되는 것이 바람직하다. 따라서, 이러한 선택적인 동작을 통해 상기 코일(120)의 진동 역시 선택적으로 구현할 수 있다.

한편, 상기 자기장 생성부(190)의 동작은 상기 자극 제어부(130)에 의해 제어될 수 있다. 구체적으로, 상기 자기장 생성부(190)가 전자석으로 구현되는 경우에 상기 전자석에 흐르는 전류, 또는 상기 자기장 생성부(190)가 영구 자석으로 구현되는 경우에 상기 영구 자석의 자기장을 차단하는 차단막의 동작 등이 상기 자극 제어부(130)에 의해 제어될 수 있다. 따라서, 이러한 제어 동작을 통해 상기 자기장 생성부(190)가 생성하는 자기장이 제어될 수 있다.

상기 입력부(140)는, 사용자로부터 상기 감각 자극 장치(100)의 동작에 필요한 정보를 입력받기 위한 구성을 의미한다. 이러한 상기 입력부(140)는, 동시에 제시하고자 하는 감각 자극의 개수 정보, 제시하고자 하는 감각 자극의 종류 정보, 각 자극 별 파라미터 정보 등을 입력받을 수 있는데, 입력된 정보들을 상기 자극 제어부(130)에 전달하여 상기 공기 매트 구동부(112), 상기 코일 구동부(122) 및 상기 자기장 생성부(190)의 동작을 제어하는 기초 정보로서 활용될 수 있게 한다.

한편, 상기 입력부(140)는 키보드, 키패드, 마우스, 터치 스크린 등과 같은 다양한 종류의 입력 장치로서 형성될 수 있다. 이러한 상기 입력부(140)는 숫자 또는 문자 정보를 입력받고 각종 기능들을 설정하기 위한 다수의 입력키들을 포함할 수 있으며, 상기 감각 자극 장치(100)의 동작에 필요한 다양한 기능키들도 포함할 수 있다.

상기 표시부(150)는, 상기 감각 자극 장치(100)의 동작 상태 및 동작 결과를 표시하거나 소정의 정보를 사용자에게 제공하기 위한 구성이다. 이러한 상기 표시부(150)는 각종 메뉴를 비롯하여 사용자가 입력한 정보 및 사용자에게 제공하는 정보를 표시할 수 있으며, 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitted Diode) 등을 포함하는 다양한 출력장치들의 형태로 형성될 수 있다.

상기 자극 제어부(130)는, 상기 공기 매트 구동부(112), 상기 코일 구동부(122), 상기 자기장 생성부(190), 상기 입력부(140), 상기 표시부(150)를 포함하는 상기 감각 자극 장치(100)의 다양한 구성들을 제어하기 위한 구성이다.

이러한 상기 자극 제어부(130)는, 적어도 하나의 연산 수단과 저장 수단을 포함할 수 있는데, 여기서 상기 연산 수단은 범용적인 중앙연산장치(CPU)일 수 있으나, 특정 목적에 적합하게 구현된 프로그래머블 디바이스 소자(CPLD, FPGA)나 주문형 반도체 연산장치(ASIC) 또는 마이크로 컨트롤러 칩일 수 있다. 또한, 상기 저장 수단은 휘발성 메모리 소자이거나 비휘발성 메모리 또는 비휘발성 전자기적 저장 소자이거나 연산 수단 내부의 메모리일 수 있다.

한편, 상기 자극 제어부(130)는, 압감, 진동감 또는 온감을 개별적으로 자극하기 위한 모드(mode) 및 압감, 진동감 및 온감 중에서 2 이상의 감각 자극을 동시에 자극하기 위한 모드(mode)를 포함하는 복수의 동작 모드 중에서 선택적으로 동작할 수 있다. 구체적으로, 상기 자극 제어부(130)는, 1) 압감 자극만을 제시하는 모드, 2) 진동감 자극만을 제시하는 모드, 3) 온감 자극만을 제시하는 모드, 4) 압감 및 진동감 자극을 동시에 제시하는 모드, 5) 진동감 및 온감을 동시에 제시하는 모드, 6) 압감 및 온감 자극을 동시에 지시하는 모드, 7) 압감, 진동감 및 온감을 동시에 제시하는 모드를 포함하는 복수의 동작 모드 중에서 선택적으로 동작할 수 있다.

먼저, 상기 자극 제어부(130)는, 압감만을 자극하는 모드로 동작하는 경우, 상기 공기 매트 구동부(112)를 제어하여 상기 공기 매트(110)에 공기가 유입되도록 하고, 상기 코일 구동부(122)를 제어하여 상기 코일(120)에 전류가 흐르지 않도록 제어한다. 따라서, 이러한 제어 동작을 통해 상기 공기 매트(110)에 의한 압감 자극만이 제시될 수 있다.

또한, 상기 자극 제어부(130)는, 진동감만을 자극하는 모드로 동작하는 경우, 상기 공기 매트 구동부(112)를 제어하여 상기 공기 매트(110)에는 공기가 유입되지 않도록 하고, 상기 코일 구동부(122)를 제어하여 상기 코일(120)에는 DC 성분이 제거된 AC 전류가 흐르도록 하며, 상기 자기장 생성부(190)를 제어하여 상기 코일(120)에 자기장이 가해지도록 한다. 따라서, 이러한 제어 동작을 통해 상기 코일(120)의 진동에 의한 진동감 자극만이 제시될 수 있다.

또한, 상기 자극 제어부(130)는, 온감만을 자극하는 모드로 동작하는 경우, 상기 공기 매트 구동부(112)를 제어하여 상기 공기 매트(110)에는 공기가 유입되지 않도록 하고, 상기 코일 구동부(122)를 제어하여 상기 코일(120)에는 DC 성분이 포함된 전류가 흐르도록 하며, 상기 자기장 생성부(190)를 제어하여 상기 코일(120)에 자기장이 가해지지 않도록 한다. 따라서, 이러한 제어 동작을 통해 상기 코일(120)의 발열에 의한 온감 자극만이 제시될 수 있다.

또한, 상기 자극 제어부(130)는, 압감 및 온감을 동시에 자극하는 모드로 동작하는 경우, 상기 공기 매트 구동부(112)를 제어하여 상기 공기 매트(110)에는 공기가 유입되도록 하고, 상기 코일 구동부(122)를 제어하여 상기 코일(120)에는 DC 성분이 포함된 전류가 흐르도록 하며, 상기 자기장 생성부(190)를 제어하여 상기 코일(120)에 자기장이 가해지지 않도록 한다. 따라서, 이러한 제어 동작을 통해 상기 공기 매트(110)에 의한 압감 자극과 상기 코일(120)에 의한 온감 자극이 동시에 제시될 수 있다.

또한, 상기 자극 제어부(130)는, 온감 및 진동감을 동시에 자극하는 모드로 동작하는 경우, 상기 공기 매트 구동부(112)를 제어하여 상기 공기 매트(110)에는 공기가 유입되지 않도록 하고, 상기 코일 구동부(122)를 제어하여 상기 코일(120)에는 DC 성분이 포함된 AC 전류가 흐르도록 하며, 상기 자기장 생성부(190)를 제어하여 상기 코일(120)에 자기장이 가해지도록 한다. 따라서, 이러한 제어 동작을 통해 상기 코일(120)에 의한 진동감 자극 및 온감 자극이 동시에 제시될 수 있다.

또한, 상기 자극 제어부(130)는, 진동감 및 압감을 동시에 자극하는 모드로 동작하는 경우, 상기 공기 매트 구동부(112)를 제어하여 상기 공기 매트(110)에는 공기가 유입되도록 하고, 상기 코일 구동부(122)를 제어하여 상기 코일(120)에는 DC 성분이 제거된 AC 전류가 흐르도록 하며, 상기 자기장 생성부(190)를 제어하여 상기 코일(120)에 자기장이 가해지도록 한다. 따라서, 이러한 제어 동작을 통해 상기 공기 매트(110)에 의한 압감 자극 및 상기 코일(120)에 의한 진동감 자극이 동시에 제시될 수 있다.

또한, 상기 자극 제어부(130)는, 압감, 진동감 및 온감을 동시에 자극하는 모드로 동작하는 경우, 상기 공기 매트 구동부(112)를 제어하여 상기 공기 매트(110)에 공기가 유입되도록 하고, 상기 코일 구동부(122)를 제어하여 상기 코일(120)에는 DC 성분이 포함된 AC 전류가 흐르도록 하며, 상기 자기장 생성부(190)를 제어하여 상기 코일(120)에 자기장이 가해지도록 한다. 따라서, 이러한 제어 동작을 통해 상기 공기 매트(110)에 의한 압감 자극, 상기 코일(120)에 의한 진동감 자극 및 온감 자극이 동시에 제시될 수 있다.

한편, 도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 다른 감각 자극 장치(100)는, 상기 공기 매트(110)가 가하는 압력을 측정하기 위한 압력 센서(160), 상기 코일(120)이 발생시키는 열을 측정하기 위한 온도 센서(170) 및 상기 코일(120)의 진동을 측정하기 위한 3축 가속도 센서(180)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 압력 센서(160)는, 상기 공기 매트(110)가 제시하는 압력을 측정하기 위한 구성이다. 이러한 상기 압력 센서(160)는 상기 공기 매트(110)의 표면에 가해지는 직접적인 압력을 측정하는 방식으로 구현되거나, 상기 공기 매트(110) 내부의 기압을 측정하여 대상물에 가해지는 압력을 정량적으로 산출하는 방식으로 구현될 수 있다.

또한, 상기 온도 센서(170)는, 상기 코일(120)이 발생시키는 열을 측정하기 위한 센서 장치이다. 이러한 상기 온도 센서(170)는 상기 코일(120)의 발열량을 측정하기 위한 다양한 센서 장치로 구현될 수 있다.

또한, 상기 3축 가속도 센서(180)는, 진동 자극에 의해 유발되는 코일(120)의 가속도를 감지하여, 진동 자극을 정량적으로 분석한다. 이러한 상기 3축 가속도 센서(180)가 생성하는 정보들은 진동 자극의 크기, 진동 자극의 주파수, 진동 자극의 시간 등을 감지하는 데에 활용될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 감각 자극 장치(100)는, 이러한 상기 압력 센서(160), 상기 온도 센서(170) 및 상기 3축 가속도 센서(180)가 생성하는 정보들을 활용하여 상기 감각 자극 장치(100)의 동작을 피드백 제어할 수 있으며, 이를 통해 상기 감각 자극 장치(100)가 제시하는 자극의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 자극 제어부(130)는, 상기 센서 장치들이 생성하는 정보를 활용하여 실제 제시되고 있는 압력의 크기, 온도의 크기, 진동의 주파수, 진동의 크기 등을 감지할 수 있는데, 감지된 자극들의 정보가 상기 입력부(140)를 통해 입력된 파라미터들과 부합하는지를 분석하여, 분석 결과가 파라미터들과 부합하지 않는 경우에는 상기 공기 매트 구동부(112), 상기 코일 구동부(122) 또는 상기 자기장 생성부(190)의 동작을 조정(Regulation)하도록 할 수 있다. 따라서, 이러한 센서 장치들을 통하여 원래 목적했던 감각 자극들이 실제로 제시되고 있는지를 실시간으로 감시할 수 있으며, 감시 결과에 따라 상기 공기 매트 구동부(112), 상기 코일 구동부(122) 또는 상기 자기장 생성부(190)를 다시 제어하여, 원래 목적했던 감각 자극들이 제시될 수 있게 한다.

한편, 본 발명에 포함될 수 있는 상기 공기 매트(110)는 손가락 또는 발가락 등의 자극 대상을 감쌀 수 있는 형태로 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 공기 매트(110)는, 손가락 또는 발가락이 삽입될 수 있는 공간이 형성되어 있는 원통, 가락지 등의 형태로 형성되거나, 손가락 또는 발가락을 감쌀 수 있는 말려지는 형태로 형성될 수 있다. 따라서, 감각 자극 시에, 도 3과 같이 손가락 또는 발가락 등의 자극 대상을 감쌀 수 있으며, 자극 대상을 감싸고 있는 상태에서 압감 자극을 제시할 수 있다.

또한, 본 발명에 포함될 수 있는 상기 코일(120) 역시 손가락 또는 발가락 등의 자극 대상을 감쌀 수 있는 형태로 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 코일(120)은 손가락 또는 발가락이 내부에 삽입될 수 있는 솔레노이드 코일(120)의 형태로 형성되거나, 손가락 또는 발가락을 감싸는 형태로 말려질 수 있는 평면코일(120)의 형태로 형성될 수 있다. 따라서, 감각 자극 시에, 도 4와 같이 손가락 또는 발가락 등의 자극 대상을 감쌀 수 있으며, 자극 대상을 감싸고 있는 상태에서 온감 또는 진동감 자극을 제시할 수 있다.

또한, 상기 공기 매트(110)와 상기 코일(120)은 일체로 형성되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 코일(120)이 상기 공기 매트(110) 내부에 삽입 고정된 형태로 형성되거나, 상기 코일(120)이 상기 공기 매트(110)의 내부 표면에 결합된 형태로 형성될 수 있다. 도 5를 참조하면, 솔레노이드 형태의 코일(120)과 가락지 또는 원통과 유사한 형태의 공기 매트(110)가 일체로 형성된 실시예를 확인할 수 있다. 또한, 도 6을 참조하면, 하나 이상의 평면 코일 형태의 코일(120)과 말려지는 커프(cuff) 형태(참고로, 말려진 상태에서 벨크로 등의 고정 부재에 의해 고정될 수 있다)의 공기 매트(110)가 일체로 형성된 실시예를 확인할 수 있다. 따라서, 이렇게 일체로 형성된 공기 매트(110)와 코일(120)을 이용하여 압감, 진동감 및 온감 자극을 제시할 수 있기 때문에, 2 이상의 감각 자극을 제시하는 경우에 공간적인 신뢰성과 시간적인 신뢰성을 보장할 수 있다.

한편, 상기 공기 매트(110)와 상기 코일(120)은 일체로 형성되되, 손가락의 '마디'를 감쌀 수 있는 형태로도 형성될 수 있다. 또한, 상기 공기 매트(110)와 상기 코일(120)이 일체로 결합 된 몸체는, 복수의 손가락 마디에 감각 자극을 제시할 수도 있도록 복수 개로 형성될 수 있다. 도 5를 참조하면, 상기 공기 매트(110)와 상기 코일(120)이 일체로 형성되어 하나의 손가락 마디 자극부를 형성하고, 상기 손가락 마디 자극부가 복수 개(A, B, C)로 형성된 것을 확인할 수 있다. 따라서, 이러한 실시예를 통해 상기 감각 자극 장치(100)는 각 손가락의 마디에 감각 자극을 제시하는 용도로도 활용될 수 있다.

이 경우 상기 복수의 손가락 마디 자극부에는 서로 다른 감각 자극이 제시되거나, 같은 감각 자극이라도 서로 다른 강도의 자극이 제시될 수 있다. 예를 들어, 도 5와 같이, A 손가락 마디 자극부에는 압감 및 진동감 자극만이 동시에 제시되도록 하고, B 손가락 마디 자극부에는 압감, 진동감 및 낮은 온도의 온감 자극만이 제시되도록 하고, C 손가락 마디 자극부에는 압감, 진동감 및 높은 온도의 온감 자극만이 제시되도록 할 수 있다. 따라서, 손가락 마디 별로 서로 다른 자극을 제시하면서, 뇌 반응 등의 신체 변화를 연구하는 데에 활용될 수 있다.

한편, 본 발명에 포함될 수 있는 상기 공기 매트(110)와 상기 코일(120)은, 상하로 배치된 상태에서 일체로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 상기 공기 매트(110)와 상기 코일(120)은 도 7과 같이 상하로 배치된 상태에서 일체로 형성될 수도 있다.

도 7을 참조하여 이러한 실시예를 보다 구체적으로 살펴보면, 상기 공기 매트(110)와 상기 코일(120)이 상하로 결합 되고, 상기 공기 매트(110)와 상기 코일(120)이 상하로 결합 된 상부에 감각 제시 구성이 설치되며, 상기 감각 제시 구성 내부에 상기 코일(120)에서 연장된 도선이 설치되게 된다. 이러한 상태에서 상기 감각 제시 구성은, 상기 공기 매트(110) 또는 상기 코일(120)의 동작에 의해 압감, 진동감 및 온감을 제시하게 되는데, 구체적으로 1) 상기 공기 매트(110)의 부피 팽창에 따라 수직 방향으로 이동하게 되어, 수직 방향으로의 압감 자극을 제시하게 되고, 2) 상기 코일(120)이 진동함에 따라 함께 진동하게 되어, 진동감 자극을 제시하게 되며, 3) 상기 코일(120)에서 연장된 전선에서 발생 되는 열을 통해 온감 자극을 제시하게 된다. 따라서, 이러한 동작을 통해 상기 감각 제시 구성에 접촉한 자극 대상(도면상에서는 손가락)에 압감, 진동감 및 온감 자극을 개별적으로 또는 동시에 제시하게 된다.

이하, 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 시스템을 살펴본다.

도 9를 참조하면, 이상에서 살핀 상기 감각 자극 장치(100)는, 신체 반응 감지 장치(200)와 연동하여 동작할 수 있으며, 이러한 연동을 통해 감각 자극 시스템을 구현할 수도 있다.

여기서 상기 신체 반응 감지 장치(200)란, 감각 자극이 제시되고 있는 상태에서의 신체 반응을 감지하기 위한 장치로서, 뇌전도 장치(EEG, electroencephalography) 등의 다양한 장치로 구성될 수 있다.

따라서, 상기 감각 자극 시스템은, 상기 감각 자극 장치(100)와 상기 신체 반응 감지 장치(200)의 연동을 통해, 다양한 감각 자극에 대한 신체 반응을 연구하는 데에 활용될 수 있다. 구체적으로, 상기 감각 자극 시스템은, 압감, 진동감 및 온감 자극을 개별적으로 또는 '동시'(종래에 연구가 수행되지 못한 분야)에 작용할 때에 나타나는 신체의 지각적(perception) 또는 인지적(cognition) 특성을 연구하는 데에 활용될 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 방법에 대해 살펴본다.

본 발명의 일 실시예에 따른 감각 자극 방법은, 감각 자극 장치의 동작 모드가 선택되고, 동작 모드의 선택에 따라 제시할 자극의 종류가 선택되는 단계(a단계)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 감각 자극 장치가 제시할 수 있는 자극은, 압감 자극, 온감 자극 및 진동감 자극을 포함하는 복수의 자극들 중에서 선택된 자극일 수 있다.

또한, 상기 동작 모드는, 압감, 진동감 또는 온감을 개별적으로 자극하기 위한 모드(mode) 및 압감, 진동감 및 온감 중 2 이상의 감각을 동시에 자극하기 위한 모드(mode)를 포함하는 복수의 동작 모드(mode) 중에서 선택될 수 있다.

또한, 상기 a단계 이후에, 상기 감각 자극 방법은, 상기 감각 자극 장치에 포함된 공기 매트에 공기가 유입되거나, 또는 상기 감각 장치에 포함된 코일에 전류가 흐르는 단계(b단계)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 b단계 이후에, 상기 감각 자극 방법은, 상기 공기 매트가 팽창 동작을 통해 압력을 발생시키거나, 상기 코일이 열을 발생시키거나, 또는 상기 코일이 진동하는 단계(c단계)를 포함할 수 있다.

이상에서 살핀 본 발명에 따른 감각 자극 방법은, 카테고리는 상이하지만, 본 발명에 따른 감각 자극 장치(100)와 실질적으로 동일한 특징을 포함할 수 있다. 따라서, 중복서술을 방지하기 위하여 자세히 기재하지는 않았지만, 상기 감각 자극 장치(100)와 관련하여 상술한 특징들은 상기 감각 자극 방법 발명에도 쉽게 유추되어서 적용될 수 있다.

위에서 설명된 본 발명의 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 본 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

100 : 감각 자극 장치 110 : 공기 매트
112 : 공기 매트 구동부 120 : 코일
122 : 코일 구동부 130 : 자극 제어부
140 : 입력부 150 : 표시부
160 : 압력 센서 170 : 온도 센서
180 : 3축 가속도 센서 190 : 자기장 생성부
200 : 신체 반응 감지 장치

Claims

공기의 유입에 의해 부피가 팽창될 수 있는 공기 매트;
공급되는 전류에 따라 열을 발생시키거나 또는 진동할 수 있는 코일; 및
상기 공기 매트에 유입되는 공기 또는 상기 코일에 흐르는 전류를 제어하는 자극 제어부;
를 포함하되,
상기 자극 제어부는, 압감 자극 시 상기 공기 매트에 유입되는 공기를 제어하고, 진동감 자극 또는 온감 자극 시 상기 코일에 흐르는 전류를 제어하는 것을 특징으로 하는 감각 자극 장치.
제 1 항에 있어서,
압감, 진동감 또는 온감을 개별적으로 자극하기 위한 모드(mode); 및
압감, 진동감 및 온감 중 2 이상의 감각을 동시에 자극하기 위한 모드(mode);
를 포함하는 복수의 동작 모드(mode) 중에서 선택적으로 동작할 수 있는 것을 특징으로 하는 감각 자극 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 자극 제어부는,
압감만을 자극하는 모드로 동작하는 경우, 상기 공기 매트에는 공기가 유입되고, 상기 코일에는 전류가 흐르지 않도록 제어하고,
진동감만을 자극하는 모드로 동작하는 경우, 상기 공기 매트에는 공기가 유입되지 않고, 상기 코일에는 DC 성분이 제거된 AC 전류가 흐르며, 상기 코일에는 자기장이 가해지도록 제어하고,
온감만을 자극하는 모드로 동작하는 경우, 상기 공기 매트에는 공기가 유입되지 않고, 상기 코일에는 AC 성분이 제거된 DC 전류가 흐르며, 상기 코일에는 자기장이 가해지지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 감각 자극 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 코일에 자기장을 가하여 상기 코일이 진동할 수 있도록 하는 자기장 생성부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 감각 자극 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 자극 제어부는,
압감 및 온감을 동시에 자극하는 모드로 동작하는 경우, 상기 공기 매트에는 공기가 유입되고, 상기 코일에는 DC 성분이 포함된 전류가 흐르며, 상기 코일에는 자기장이 가해지지 않도록 제어하고,
온감 및 진동감을 동시에 자극하는 모드로 동작하는 경우, 상기 공기 매트에는 공기가 유입되지 않고, 상기 코일에는 AC 및 DC 성분이 포함된 전류가 흐르며, 상기 코일에는 자기장이 가해지도록 제어하며,
압감 및 진동감을 동시에 자극하는 모드로 동작하는 경우, 상기 공기 매트에는 공기가 유입되고, 상기 코일에는 DC 성분이 제거된 AC 전류가 흐르며, 상기 코일에는 자기장이 가해지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 감각 자극 장치.
제 2 항에 있어서,
압감, 온감 및 진동감을 동시에 자극하는 모드로 동작하는 경우,
상기 공기 매트에는 공기가 유입되고, 상기 코일에는 AC 및 DC 성분이 포함된 전류가 흐르며, 상기 코일에는 자기장이 가해지는 것을 특징으로 하는 감각 자극 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 공기 매트에는 압력 센서가 설치되고,
상기 자극 제어부는, 상기 압력 센서의 출력 신호를 바탕으로 상기 공기 매트에 유입되는 공기를 제어하는 것을 특징으로 하는 감각 자극 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 코일에는 온도 센서 또는 3축 가속도 센서가 설치되고,
상기 자극 제어부는, 상기 온도 센서 또는 3축 가속도 센서의 출력 신호를 바탕으로 상기 코일에 흐르는 전류를 제어하는 것을 특징으로 하는 감각 자극 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 공기 매트와 상기 코일은 일체로 형성되며, 손가락 또는 발가락을 감쌀 수 있는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 감각 자극 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 코일은 솔레노이드(solenoid)로 형성되고, 상기 코일과 상기 공기 매트가 일체로 형성된 몸체에는 손가락 또는 발가락이 삽입될 수 있는 공간이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 감각 자극 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 공기 매트는 커프(cuff)로 형성되고, 상기 코일은 상기 커프의 표면에 결합된 평면 코일(planar coil)로 형성되며, 상기 커프는 말리는 형태로 변형될 수 있는 것을 특징으로 하는 감각 자극 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 공기 매트와 상기 코일이 일체로 형성되어 하나의 손가락 마디 자극부를 형성하고, 상기 손가락 마디 자극부가 복수 개로 형성되는 것을 특징으로 하는 감각 자극 장치.
제 12 항에 있어서,
상기 자극 제어부는 상기 복수의 손가락 마디 자극부가 서로 다른 감각 자극을 구현하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 감각 자극 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 공기 매트와 상기 코일은 상하 배치된 상태로 형성되며, 수직 방향으로 압감을 자극하는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 감각 자극 장치.
제 1 항에 있어서,
롤링 펌프(rolling pump)를 포함하고, 상기 자극 제어부에서 전송되는 제어 신호에 따라 상기 공기 매트에 공기를 공급하는 공기 매트 구동부; 및
상기 자극 제어부에서 전송되는 제어 신호에 따라 상기 코일에 전류를 공급하는 코일 구동부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 감각 자극 장치.
압감, 진동감 및 온감 자극을 포함하는 복수의 자극들 중에서 선택된 자극을 제시할 수 있고, 공기의 유입에 의해 부피가 팽창될 수 있는 공기 매트와, 전류가 흐를 때 열 또는 진동을 발생시킬 수 있는 코일을 포함하는 감각 자극 장치; 및
상기 감각 자극 장치에 의해 압감, 진동감 또는 온감 자극이 제시된 경우에 나타날 수 있는 신체 반응을 감지하기 위한 신체 반응 감지 장치;
를 포함하는 감각 자극 시스템.
제 16 항에 있어서,
상기 감각 자극 장치는,
압감, 진동감 또는 온감을 개별적으로 자극하기 위한 모드(mode); 및
압감, 진동감 및 온감 중 2 이상의 감각을 동시에 자극하기 위한 모드(mode);
를 포함하는 복수의 동작 모드(mode) 중에서 선택적으로 동작할 수 있는 것을 특징으로 하는 감각 자극 시스템.
제 16 항에 있어서,
상기 신체 반응 감지 장치는, 뇌전도 장치(EEG, electroencephalography)인 것을 특징으로 하는 감각 자극 시스템.
(a) 감각 자극 장치의 동작 모드가 선택되고, 동작 모드의 선택에 따라 제시할 자극의 종류가 선택되는 단계;
(b) 상기 감각 자극 장치에 포함된 공기 매트에 공기가 유입되거나, 또는 상기 감각 장치에 포함된 코일에 전류가 흐르는 단계; 및
(c) 상기 공기 매트가 팽창 동작을 통해 압력을 발생시키거나, 상기 코일이 열을 발생시키거나, 또는 상기 코일이 진동하는 단계;
를 포함하되,
상기 감각 자극 장치가 제시할 수 있는 자극은, 압감 자극, 온감 자극 및 진동감 자극을 포함하는 복수의 자극들 중에서 선택된 자극인 것을 특징으로 하는 감각 자극 방법.
제 19 항에 있어서,
상기 (a)단계의 동작 모드는,
압감, 진동감 또는 온감을 개별적으로 자극하기 위한 모드(mode); 및
압감, 진동감 및 온감 중 2 이상의 감각을 동시에 자극하기 위한 모드(mode);
를 포함하는 복수의 동작 모드(mode) 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 감각 자극 방법.