KR20140133328A - apparatus and method for recording neural signals - Google Patents

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KR20140133328A
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Abstract

Disclosed are a device to measure a neural signal right after electrostimulation using a low-gain amplifier and a high-resolution digital converter and a measurement method using the same. The measurement device given in the present invention includes: an electrostimulation signal generation unit, a sensing unit, and a detection unit. The electrostimulation signal generation unit generates an electrostimulation signal. The sensing unit senses a response signal from a neuron in response to the electrostimulation signal. The detection unit amplifies the response signal sensed by the sensing unit into a neural signal, extracts a transient response by removing the neural signal from the neural signal transient response signal included in the amplified response signal, calculates the difference between the two, and detects the neural signal during the time section when the transient response occurred.

Description

뇌신경 신호 측정 장치 및 측정 방법{apparatus and method for recording neural signals}[0001] The present invention relates to an apparatus and a method for measuring a neural signal,

본 발명은 신경 신호를 측정하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 전기자극에 의해 발생되는 반응 신호를 감지하고, 감지한 반응 신호 속의 신경 신호를 복원하는 뇌신경 신호 측정 장치 및 측정 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and a method for measuring a neural signal, and more particularly, to a neuron signal measuring apparatus and method for detecting a response signal generated by an electric stimulus and restoring a neural signal in the sensed response signal .

전기자극을 이용하여 뇌의 특정 부분의 신경세포를 자극하는 방법은 파킨슨병과 같은 퇴행성 뇌질환 치료나 통증 완화 치료법으로 널리 사용되고 있다. 미세 전극을 통한 미세전기자극(micro-stimulation)은 높은 선택성을 요구하는 국소적 신경자극에 활용되어 왔으며, 전극을 통해 인가되는 전류는 세포막을 경계로 한 이온의 재배치를 유도하여 신경세포의 활성을 유발한다. Methods of stimulating neurons in specific areas of the brain using electrical stimulation have been widely used as treatments for degenerative brain diseases such as Parkinson's disease or as pain relief therapies. Micro-stimulation through microelectrodes has been used for local nerve stimulation requiring high selectivity, and the current applied through the electrode induces rearrangement of ions around the cell membrane, cause.

전기자극을 인가한 경우, 자극부위에서 나타나는 자극에 신경세포반응을 자극과 거의 동시에 정확하게 측정하는 것은 그 자극에 대한 효과를 알아내는데 매우 중요하다. 하지만 자극에 의한 수백 mV의 과도응답에 의해 자극 직후 응답은 최대 100ms까지 측정할 수 없는 것이 현실이다. Accurate measurement of neuronal responses to stimuli at the stimulation site almost simultaneously with stimulation is very important in determining the effect on the stimulus when the electrical stimulus is applied. However, due to the transient response of several hundred mV due to the stimulation, it is a reality that the response can not be measured up to 100 ms immediately after stimulation.

자극직후 신경 신호 측정이 어려운 주요한 원인은 인가된 전기자극펄스에 의해 전극 전해질 인터페이스에 잔존하는 전하 때문이다. 자극직후 잔존전하는 전극-전해질 계면의 고임피던스경로(high impedance path)를 통해 천천히 방전되기 때문에, 신경 신호 측정 장치에 장기 과도응답 신호(long lasting transient signal)를 만들어 낸다.The main reason for the difficulty in measuring nerve signals immediately after stimulation is due to the charge remaining on the electrode electrolyte interface due to the applied electric stimulation pulse. Immediately after stimulation, the remaining charge is slowly discharged through the high impedance path at the electrode-electrolyte interface, thus producing a long lasting transient signal to the neural signal measuring device.

현재 가장 널리 사용되고 있는 신경 신호 측정 장치들의 경우 주로 12 비트 또는 16비트의 아날로그-디지털 변화기(ADC)를 사용하기 때문에, 수백 마이크로 볼트의 신경 신호를 변환하기 위해서는 고이득(1000 ~ 10,000)의 아날로그 증폭기를 필요로 한다. 이러한 신경 신호 측정장치들은 수 볼트 단위의 전기자극이 인가되는 동안 증폭기 포화상태를 유발하여 신호를 기록할 수 없는 구간이 발생하며, 이와 더불어 전극-전해질 인터페이스에 존재하는 반전지 전위를 제거하기 위해 사용하는 고역통과필터의 필터 과도응답에 의해 신호기록 불가 구간이 더욱 증가한다. Since the most widely used neural signal measuring devices currently use 12-bit or 16-bit analog-to-digital converters (ADCs), high gain (1000 to 10,000) analog amplifiers . These neural signal measuring devices cause an amplifier saturation state during the application of electric stimulus of several volts, so that the signal can not be recorded, and in addition, it is used to eliminate the reverse electrode potential existing in the electrode-electrolyte interface The signal non-writable period further increases due to the filter transient response of the high-pass filter.

전극 계면의 잔존전하를 빠르게 제거하기 위해 『E. A. Brown, S. Member, J. D. Ross, S. Member, R. A. Blum, Y. Nam, B. C. Wheeler, and S. P. Deweerth, “Stimulus-Artifact Elimination in a Multi-Electrode System,” vol. 2, no. 1, pp. 10-21, 2008.』에서 나타낸 바와 같이, 자극 직후 로우 임피던스 패스(low impedance path)를 사용하여 아티팩트(artifact)의 크기와 지속(duration)을 줄일 수 있으며 더 빠른 증폭기의 비-포화시간(desaturation time)을 유도하여 빠른 신호 기록이 가능하다는 것을 보였다.Quot; E. < / RTI > to quickly remove the remaining charge at the electrode interface. A. Brown, S. Member, J. D. Ross, S. Member, R. A. Blum, Y. Nam, B. C. Wheeler, and S. P. Deweerth, "Stimulus-Artifact Elimination in a Multi-Electrode System," vol. 2, no. 1, pp. Immediately after stimulation, a low impedance path can be used to reduce the size and duration of the artifacts, as shown in Fig. 10-21, 2008. The desaturation of a faster amplifier (desaturation time), indicating that fast signal recording is possible.

여기에 덧붙여서, 『Y. Jimbo, N. Kasai, K. Torimitsu, T. Tateno, and H. P. C. Robinson, “A system for MEA-based multisite stimulation.,” IEEE transactions on bio - medical engineering, vol. 50, no. 2, pp. 241-8, Feb. 2003.』에서는 자극 동안의 증폭기의 입력을 끊어두는 “블랭킹 회로(Blanking circuit)”을 사용하여 DC오프셋 제거용 고역통과필터의 필터응답의 영향을 최소화 하여 자극 후 0.5ms 후의 반응을 측정하였다. 하지만 4μA의 작은 세기에 200μs의 짧은 펄스를 사용하였다. Incidentally, "Y. Jimbo, N. Kasai, K. Torimitsu, T. Tateno, and HPC Robinson, "A system for MEA-based multisite stimulation.," IEEE transactions on bio - medical engineering , vol. 50, no. 2, pp. 241-8, Feb. 2003, "the effect of the filter response of the high-pass filter for removing DC offset was minimized by using a" blanking circuit "which cuts off the input of the amplifier during the stimulation, and the response after 0.5 ms after stimulation was measured. However, a short pulse of 200μs was used for a small intensity of 4μA.

하지만 이러한 방법들은 블랭킹 회로(Blanking circuit), 샘플 앤 홀드 회로(Sample and hold circuit), 방전 회로(discharge circuit)의 복잡한 회로구현이 필요하다는 단점이 있으며 또한, 『Y. Nam, E. a Brown, J. D. Ross, R. a Blum, B. C. Wheeler, and S. P. DeWeerth, “A retrofitted neural recording system with a novel stimulation IC to monitor early neural responses from a stimulating electrode.,” Journal of neuroscience methods, vol. 178, no. 1, pp. 99-102, Mar. 2009. 』에서 언급한 것처럼 같이 방전시간(discharge time)과 측정(recording)이 가능한 time에는 트레이드 오프(trade off)가 존재한다. 또한 이러한 방법들은 자극의 세기, 전극의 임피던스 등 다양한 요인에 의해 요구되는 변수들이 바뀌기 때문에 일반화(generalized)된 시스템을 제작하기가 까다롭다는 단점이 있다. However, these methods have disadvantages such as the necessity of complicated circuit implementation of a blanking circuit, a sample and hold circuit, and a discharge circuit. "A retrofitted neural recording system with a novel stimulation IC to monitor early neural responses from a stimulating electrode." Journal of neuroscience methods, vol. 178, no. 1, pp. 99-102, Mar. 2009. "There is a trade-off in discharge time and recording time. In addition, these methods have drawbacks that it is difficult to manufacture a generalized system because the parameters required by various factors such as the intensity of the stimulus and the impedance of the electrode are changed.

자극에 의한 잡음이 증폭기의 선형동작범위 내에 있는 경우 디지털 신호처리 방법을 사용하여 신경 신호를 복원하는 방법들이 제안되었다. 간단하게는 고역통과 디지털필터를 적용할 수 있으며, 『J. W. Gnadt, S. D. Echols, A. Yildirim, H. Zhang, and K. Paul, “Spectral cancellation of microstimulation artifact for simultaneous neural recording in situ.,” IEEE transactions on bio - medical engineering, vol. 50, no. 10, pp. 1129-35, Oct. 2003. 』 에서 제안한 바와 같이 과도응답 주파수 대역을 제거하기 위한 최적화 된 위너 필터(Optimized Wiener filter)를 사용하거나 『D. a Wagenaar and S. M. Potter, “Real-time multi-channel stimulus artifact suppression by local curve fitting.,” Journal of neuroscience methods, vol. 120, no. 2, pp. 113-20, Oct. 2002. 』 에서 제안한 부분 곡선 근사화 방법(Local curve fitting), 또는 『T. Wichmann, “A digital averaging method for removal of stimulus artifacts in neurophysiologic experiments.,” Journal of neuroscience methods, vol. 98, no. 1, pp. 57-62, May 2000.』, 『T. Hashimoto, C. M. Elder, and J. L. Vitek, “A template subtraction method for stimulus artifact removal in high-frequency deep brain stimulation.,” Journal of neuroscience methods, vol. 113, no. 2, pp. 181-6, Jan. 2002. 』에서 제안한 템플릿을 이용한 과도응답 제거방법(Template subtraction method)를 적용할 수 있다. 하지만 이러한 디지털 신호처리 방법은 증폭기의 선형범위에서 출력된 신호들에 대해서만 적용 가능하며, 부분 곡선 근사화 방법의 경우 천천히 변화하는 과도응답에만 적용이 가능하며, 템플릿을 이용한 과도응답 제거방법, 최적화된 위너필터를 적용하는 경우 변수에 대한 선행학습이 요구된다.When noise caused by stimulation is within the linear operating range of the amplifier, methods for recovering neural signals using a digital signal processing method have been proposed. A high-pass digital filter can be simply applied, and a high-pass digital filter can be applied, and the " IEEE transactions on bio - medical engineering , vol. 50, no. 10, pp. 1129-35, Oct. 2003. ", an optimized Wiener filter is used to remove the transient response frequency band, or " D. a Wagenaar and SM Potter, "Real-time multi-channel stimulus artifact suppression by local curve fitting.", Journal of neuroscience methods , vol. 120, no. 2, pp. 113-20, Oct. 2002. "Local curve fitting," or "T. Wichmann, " A digital averaging method for removal of stimulus artifacts in neurophysiologic experiments. &Quot; Journal of neuroscience methods , vol. 98, no. 1, pp. 57-62, May 2000. " Hashimoto, CM Elder, and JL Vitek , "A template subtraction method for stimulus artifact removal in high-frequency deep brain stimulation.," Journal of neuroscience methods , vol. 113, no. 2, pp. 181-6, Jan. 2002. " Template subtraction method using the template proposed in the present invention can be applied. However, this digital signal processing method can be applied only to the signals output in the linear range of the amplifier. In the case of the partial curve approximation method, it can be applied only to the transient response which changes slowly, and the method of removing the transient response using the template, When a filter is applied, a prior learning is required for the variable.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 미세 금속전극에 전압 또는 전류형태의 미세전기자극(microstimulation)을 인가한 직후 수 밀리초(ms) 이내에 자극이 인가된 전극에서 한번의 시도에 대해 신호 복원이 가능한 잘 일반화 된 뇌 신경 신호 측정 장치 및 측정 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a microelectromechanical system (MEMS), in which a microstimulation of voltage or current is applied to a fine metal electrode, And to provide a well-generalized cranial nerve signal measuring device and a measuring method capable of restoring a signal for a trial.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 뇌신경 신호 측정 장치는, 전기자극 신호를 생성하는 전기자극 신호 생성부, 상기 생성된 전기자극 신호에 반응한 신경 세포의 신경 신호를 포함하는 반응 신호를 감지하는 감지부, 및 상기 감지된 반응 신호 내에 과도응답 신호를 검출하고, 상기 검출된 과도응답 신호를 보정하며, 상기 보정된 과도응답 신호에서 신경 신호 대역을 추출하여 상기 보정된 과도응답 신호 내에 존재하는 신경 신호를 검출하는 검출부를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for measuring a cranial nerve signal, including: an electric stimulation signal generator for generating an electric stimulation signal; a response signal including a nerve signal of the nerve cell responsive to the generated electric stimulation signal; Detecting a transient response signal in the sensed response signal, correcting the detected transient response signal, extracting a neural signal band from the corrected transient response signal, And a detection unit for detecting the nerve signal.

상기 뇌신경 신호 측정장치는, 시간의 변화에 따라 선택적으로 상기 전기자극 신호를 상기 감지부에 인가하는 스위치 소자를 더 포함하며, 상기 스위칭 소자는, 양극성 접합 트랜지스터(BJT : Bipolar Junction Transistor), 전계효과 트랜지스터 (FET : Field Effect Transistor), 고체 릴레이(Solid state relay) 및 기계형 릴레이(mechanical relay) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The apparatus for measuring a cerebral nerve signal according to claim 1, further comprising a switch element for selectively applying the electric stimulation signal to the sensing unit according to a change in time, wherein the switching element is a bipolar junction transistor (BJT) A field effect transistor (FET), a solid state relay, and a mechanical relay.

상기 감지부는, 배열의 구조로 분산 배치되도록 형성되어있는 미세 활성전극 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 미세 활성전극은, 탄소나노튜브(CNT : Carbon Nanotube), Ti, V, Cr, Zn, Y, Zr, Nb 및 W 중 하나 또는 하나 이상의 조합을 포함하는 천이금속계, Si, Ge 및 As 중 하나 또는 하나 이상의 조합을 포함하는 반금속계, Ru, Rd, Pd, Os, Ir 및 Pt 중 하나 또는 하나 이상의 조합을 포함하는 백금족계, Ag, Au 및 Pt 중 하나 또는 하나 이상의 조합을 포함하는 귀금속족 및 금속 산화물계 중 하나 또는 하나 이상을 포함하는 전극이고, 상기 금속 산화물계는 화학식 MxOy를 갖으며, 여기서 상기 M은 Ti, V, Cr, Zn, Y, Zr, Nb 및 W 중 하나 또는 하나 이상의 조합을 포함하는 천이금속계, Si, Ge 및 As 중 하나 또는 하나 이상의 조합을 포함하는 반금속계, Ru, Rd, Pd, Os, Ir 및 Pt 중 하나 또는 하나 이상의 조합을 포함하는 백금족계, 및 Ag, Au 및 Pt 중 하나 또는 하나 이상의 조합을 포함하는 귀금속족 중 하나 또는 이상의 조합을 포함하고, 상기 O는 산소(Oxygen), 상기 x 및 상기 y는 각각 금속과 산소의 정량비일 수 있다.The sensing unit may include at least one of fine active electrodes formed to be arranged in an arrayed structure. The fine active electrode may be one of a transition metal, Si, Ge, and As, including carbon nanotubes (CNTs), Ti, V, Cr, Zn, Y, Zr, Nb and W, Or combinations of one or more of the following metals: Ru, Rd, Pd, Os, Ir, and Pt, including platinum group metals, Ag, Au and Pt, Wherein the metal oxide system has the formula M x O y wherein M is at least one of Ti, V, Cr, Zn, Y, Zr, Nb and W, or a combination of at least one of , A semi-metallic system comprising one or more of Si, Ge and As, a platinum group system comprising one or more of Ru, Rd, Pd, Os, Ir and Pt, And < RTI ID = 0.0 > Pt, < / RTI > (Oxygen), and x and y may be quantitative ratios of metal and oxygen, respectively.

상기 검출부는 상기 반응신호를 증폭하고, 상기 증폭된 반응신호를 디지털 신호로 변환하여 표본화 처리하는 제1 신호 처리부, 및 상기 표본화 처리된 디지털 신호 내의 과도응답 신호의 왜곡 부분을 보정하고, 상기 보정된 과도응답 신호 내의 신경 신호 추출을 위해 필터링을 하는 제2 신호 처리부를 포함할 수 있다.A first signal processing unit for amplifying the response signal, converting the amplified response signal to a digital signal and sampling the processed signal, and a second signal processing unit for correcting the distorted part of the transient response signal in the sampled digital signal, And a second signal processing unit for performing filtering for extracting a neural signal in the transient response signal.

상기 제1 신호 처리부는, 상기 반응신호를 기 설정된 전압이득을 갖는 증폭신호로 출력하는 증폭부, 및 상기 출력된 증폭신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환부를 포함할 수 있다. 상기 증폭부는, 1 내지 10 범위 내의 전압 이득값을 가질 수 있다. 상기 증폭부는, 연산증폭기 및 트랜지스터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The first signal processing unit may include an amplification unit that outputs the response signal as an amplified signal having a predetermined voltage gain, and an analog-digital conversion unit that converts the amplified signal into a digital signal. The amplifying unit may have a voltage gain value within a range of 1 to 10. The amplification unit may include at least one of an operational amplifier and a transistor.

상기 아날로그 디지털 변환부는, 입력전압이 ±10V인 24비트 아날로그-디지털 컨버터를 포함할 수 있다.The analog-to-digital converter may include a 24-bit analog-to-digital converter having an input voltage of +/- 10V.

상기 제2 신호 처리부는, 상기 신경 신호가 포함된 과도응답 신호에서 부분곡선근사화 방법을 사용하여 상기 신경 신호가 포함되지 않은 과도응답 신호를 추출한 뒤 둘의 차를 구하는 방식을 사용하는 보정부, 및 상기 신경 신호의 활동전위대역을 추출하기 위한 필터부를 포함할 수 있다. 상기 보정부는, 베이스라인으로 낮아지는 시간 및 기존 활동전위 크기의 변화율 중 적어도 하나를 기초로 상기 부분곡선근사화 방법에 사용되는 변수를 결정할 수 있다. 상기 보정부는, 상기 변수로 신경 신호의 크기가 85%이상 보존이 되는 변수들의 집합에서 가장 빠르게 과도응답이 제거되는 변수를 선택할 수 있다.The second signal processing unit may include a correction unit that uses a method of approximating a transient response signal including the neural signal to extract a transient response signal that does not include the neural signal, And a filter unit for extracting an action potential band of the nerve signal. The corrector may determine a variable used in the method of approximating the partial curve based on at least one of a time to lower to baseline and a rate of change of existing action potential magnitude. The correcting unit may select a variable whose fastest transient response is removed from the set of variables whose neural signal size is 85% or more.

상기 신경 신호가 포함되지 않은 과도응답 신호를 추출하는 데 있어서 하나의 데이터 포인트에 대하여 상기 데이터 포인트를 기준으로 앞의 0.8ms 시간 구간 동안의 샘플들과 뒤 2ms동안의 샘플들을 포함하는 총 2.8ms구간 내에 존재하는 샘플들이 사용되는 것을 특징으로 하는 뇌신경 신호 측정 장치.And a total 2.8 ms section including samples for the preceding 0.8 ms time period and samples for the following 2 ms based on the data point with respect to one data point in extracting the transient response signal not including the neural signal Wherein the samples existing in the brain are used.

상기 부분곡선근사화 방법의 부분곡선근사는 3차 다항식을 기초로 할 수 있다.The partial curve approximation of the partial curve approximation method may be based on a cubic polynomial.

상기 필터부는, 0 ~ 8kHz의 대역을 통과시키는 저역 통과 필터일 수 있다.The filter unit may be a low-pass filter that passes a band of 0 to 8 kHz.

상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 뇌신경 신호 측정 방법은 전기자극 신호를 생성하는 단계, 상기 생성된 전기자극 신호에 반응한 신경 세포의 신경 신호를 포함하는 반응 신호를 감지하는 단계, 상기 감지된 반응 신호를 증폭하고, 상기 증폭된 반응 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계, 상기 변환된 반응 신호 내에 과도응답 신호를 검출하고, 상기 검출된 과도응답 신호를 보정하는 단계, 및 상기 보정된 과도응답 신호에서 신경 신호 대역을 추출하여 상기 보정된 과도응답 신호 내에 존재하는 신경 신호를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for measuring a cranial nerve signal, comprising the steps of generating an electrical stimulation signal, sensing a reaction signal including a neural signal of the neuron in response to the electrical stimulation signal, Amplifying the sensed response signal, converting the amplified response signal to a digital signal, detecting a transient response signal in the transduced response signal, and correcting the detected transient response signal, And extracting a nerve signal band from the transient response signal and detecting a nerve signal present in the corrected transient response signal.

본 발명에 따르면, 하드웨어 구성에 있어서, 저이득 증폭)으로 인한 증폭기의 선형범위 내 동작으로 항상 기록 가능하다는 이점이 있으며, 디씨 오프셋(DC offset)을 제거하기 위한 고역통과 필터를 사용하지 않으므로 지연된 필터응답이 없어 큰 세기의 자극에 대해서도 빠른 비 포화시간(de-saturation time)을 갖는다는 이점이 있다.According to the present invention, there is an advantage that it is always possible to record in the linear range operation of the amplifier due to the low gain amplification in the hardware configuration, and since the high-pass filter for eliminating the DC offset is not used, There is an advantage in that it has a fast de-saturation time even for stimulation of a large intensity.

또한, 잔존전하의 방전을 위해 사용하였던 방전시간(discharge time)이 불필요하며 그 결과 더 빠른 기록시간을 나타내며, 부분 곡선근사화에 사용되는 변수의 최적화 과정으로 빠르게 변하는 과도응답에서도 신경 신호를 복구할 수 있으며, 다양한 형태의 전류 또는 전압 자극파형에 대해서 강인하게(robust) 동작한다는 이점이 있다.
In addition, the discharge time used for the discharge of the remaining charge is unnecessary, and as a result, the faster recording time is shown. Also, the optimization process of the variable used for the partial curve approximation can recover the nerve signal even in the transient response And is robust to various types of current or voltage stimulation waveforms.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자극직후의 뇌신경 신호를 측정하는 뇌신경 신호 측정 장치를 나타낸 블럭도이다.
도 2는 도 1에 도시된 자극직후의 뇌신경 신호를 측정하는 뇌신경 신호 측정 장치를 이용한 뇌신경 신호 측정 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트이다.
도 3은 도 2에 도시된 단계 S200을 보다 상세하게 설명하기 위한 플로우 챠트이다.
도 4는 도 2에 도시된 단계 S220을 보다 상세하게 설명하기 위한 플로우 챠트이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 뇌신경 신호 측정 방법을 이용하여 자극 전극에서 과도응답을 제거하여 신경 신호를 추출하는 과정을 나타낸다.
도 6은 활동전위의 크기가 다양한 변수조합의 부분곡선근사화 방법에 의해 변형된 모양을 보이기 위한 도면이다.
도 7은 부분곡선 근사화방법의 다양한 변수조합에 대해 복원된 신경 신호와 2차 버터워스 디지털 필터링 방법으로 복원된 신경 신호를 비교하기 위한 그래프를 도시한 도면이다.
도 8a 및 도 8b 각각은 사용된 2가지 변수 프리 윈도우 크기(pre-window length) 및 포스트 윈도우 크기(post-window length)에 대한 활동전위의 크기 보존률(%)과 베이스라인으로 복원되는 시점(ms)을 2차원 그래프로 도시한 도면이고, 도 8c는 보존률과 복원시점을 1:1의 가중치로 추출한 비용(cost)에 대한 수학식을 도시한 도면이며, 도 8d는 각 변수 조합에서의 비용을 2차원으로 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 자극직후의 뇌신경 신호를 측정하는 뇌신경 신호 측정 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 10은 상용화된 신경계측 시스템을 사용한 경우와 저이득 고해상도 계측 시스템을 사용한 경우의 계측된 전극전위를 비교하는 도면이다.
1 is a block diagram illustrating a device for measuring a cranial nerve signal measuring a cranial nerve signal immediately after stimulation according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of measuring a cranial nerve signal using the cranial nerve signal measuring apparatus for measuring a cranial nerve signal immediately after stimulation shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a flowchart for explaining step S200 shown in FIG. 2 in more detail.
4 is a flow chart for explaining step S220 shown in FIG. 2 in more detail.
5 illustrates a process of extracting a nerve signal by removing a transient response at a stimulation electrode using a method of measuring a cranial nerve signal according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a shape in which the magnitude of the action potential is modified by a partial curve approximation method of various combinations of variables. FIG.
FIG. 7 is a graph showing a graph for comparing the restored neural signals with the restored neural signals by the second-order Butterworth digital filtering method with respect to various combinations of the parameters of the partial curve approximation method.
Each of Figures 8A and 8B shows the size preservation rate (%) of the action potential with respect to the two variable pre-window length and post-window length used and the time point at which it is restored to the baseline FIG. 8C is a diagram showing a formula for a cost obtained by extracting the preservation rate and the restoration time with a weight of 1: 1, and FIG. 2 is a view showing costs in two dimensions.
FIG. 9 is a block diagram illustrating a cranial nerve signal measuring system for measuring a cranial nerve signal immediately after stimulation according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram comparing measured electrode potentials when a commercialized neural measurement system is used and when a low-gain high-resolution measurement system is used.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a detailed description of preferred embodiments of the present invention will be given with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
Embodiments in accordance with the concepts of the present invention can make various changes and have various forms, so that specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in this specification or application. It is to be understood, however, that it is not intended to limit the embodiments according to the concepts of the present invention to the particular forms of disclosure, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. Other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises ",or" having ", or the like, specify that there is a stated feature, number, step, operation, , Steps, operations, components, parts, or combinations thereof, as a matter of principle.

이하에서는 도면을 참조하여 본원 발명을 보다 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전기자극 직후의 뇌신경 신호를 측정하는 뇌신경 신호 측정 장치를 나타낸 블럭도이다.
FIG. 1 is a block diagram showing a device for measuring a cranial nerve signal measuring a cranial nerve signal immediately after electric stimulation according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 뇌신경 신호 측정 장치(100)는 자극신호 생성부(220), 감지부(200) 및 검출부(300)를 포함한다.
1, the apparatus for measuring a cerebral nerve signal 100 according to an embodiment of the present invention includes a stimulus signal generation unit 220, a sensing unit 200, and a detection unit 300. As shown in FIG.

상기 자극신호 생성부(220)는 전압 또는 전류형태의 전기자극 신호를 생성하며, 스위치(210)를 통해 자극시점에 감지부(200)에 전달한다. 스위치(210)는 시간의 변화에 따라 선택적으로 상기 전기자극 신호를 감지부(200)에 인가라는 스위치 소자를 구비할 수 있다.The stimulus signal generation unit 220 generates an electric stimulation signal in the form of a voltage or a current and transmits the electric stimulation signal to the sensing unit 200 at the time of stimulation through the switch 210. The switch 210 may include a switch element for selectively applying the electric stimulation signal to the sensing unit 200 according to a change in time.

상기 스위칭 소자는 양극성 접합 트랜지스터(BJT : Bipolar Junction Transistor), 전계효과 트랜지스터 (FET : Field Effect Transistor), 고체 릴레이(Solid state relay) 및 기계형 릴레이(mechanical relay) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The switching device may include at least one of a bipolar junction transistor (BJT), a field effect transistor (FET), a solid state relay, and a mechanical relay.

상기 감지부(200)는 신경세포의 외부에서 신경의 활성을 감지하는데 사용되며, 전기자극을 신경세포에 인가하는데도 사용된다. The sensing unit 200 is used to sense the activity of the nerve outside the nerve cell, and is also used to apply electrical stimulation to the nerve cell.

상기 감지부(200)에 인가되는 전기자극은 자극의 세기가 낮은 경우 신경세포의 활성을 유발하지 못할 수 있다.The electric stimulus applied to the sensing unit 200 may not induce the activity of the neuron when the intensity of the stimulus is low.

상기 감지부(200)는 배열의 구조로 분산 배치되도록 형성되어있는 미세 활성전극 중 하나를 포함할 수 있다. 상기 미세 활성전극은 탄소나노튜브(CNT : Carbon Nanotub), Ti, V, Cr, Zn, Y, Zr, Nb 및 W 중 하나 또는 하나 이상의 조합을 포함하는 천이금속계, Si, Ge 및 As 중 하나 또는 하나 이상의 조합을 포함하는 반금속계, Ru, Rd, Pd, Os, Ir 및 Pt 중 하나 또는 하나 이상의 조합을 포함하는 백금족계, Ag, Au 및 Pt 중 하나 또는 하나 이상의 조합을 포함하는 귀금속족 및 금속 산화물계 중 하나 또는 하나 이상을 포함하는 전극일 수 있다. 상기 금속 산화물계는 화학식 MxOy를 갖으며, 여기서 상기 M은 Ti, V, Cr, Zn, Y, Zr, Nb 및 W 중 하나 또는 하나 이상의 조합을 포함하는 천이금속계, Si, Ge 및 As 중 하나 또는 하나 이상의 조합을 포함하는 반금속계, Ru, Rd, Pd, Os, Ir 및 Pt 중 하나 또는 하나 이상의 조합을 포함하는 백금족계, 및 Ag, Au 및 Pt 중 하나 또는 하나 이상의 조합을 포함하는 귀금속족 중 하나 또는 이상의 조합을 포함하고, 상기 O는 산소(Oxygen), 상기 x 및 상기 y는 각각 금속과 산소의 정량비일 수 있다.
The sensing unit 200 may include one of fine active electrodes formed to be arranged in an arrayed structure. The microactive electrode may be one of a transition metal, Si, Ge, and As, including carbon nanotubes (CNTs), Ti, V, Cr, Zn, Y, Zr, Nb and W, A noble metal and a metal containing one or more of a combination of one or more of the group consisting of one or more of the following metals: Ru, Rd, Pd, Os, Ir and Pt, An oxide system, and the like. Wherein the metal oxide system has the formula M x O y wherein M is at least one of transition metals, Si, Ge, and As, including at least one of Ti, V, Cr, Zn, Y, Zr, Nb, A platinum group system comprising one or more combinations of one or more of Ru, Rd, Pd, Os, Ir and Pt, and a precious metal group comprising one or more of Ag, Au and Pt, (Oxygen), and x and y may be quantitative ratios of metal and oxygen, respectively.

검출부(300)는 감지부(200)가 감지한 반응 신호 내에 과도응답 신호를 검출하고, 상기 검출된 과도응답 신호를 보정하며, 상기 보정된 과도응답 신호에서 신경 신호 대역을 추출하여 상기 보정된 과도응답 신호 내에 존재하는 신경 신호를 검출할 수 있다.신경 신호검출부(300)는 제1 신호 처리부(230) 및 제2 신호 처리부(240)를 포함할 수 있다.The detection unit 300 detects a transient response signal in a response signal sensed by the sensing unit 200, corrects the detected transient response signal, extracts a neural signal band from the corrected transient response signal, The neural signal detecting unit 300 may include a first signal processing unit 230 and a second signal processing unit 240. [

제1 신호 처리부(230)는 감지부(200)로부터 출력된 반응신호를 증폭하고, 상기 증폭된 반응신호를 디지털 신호로 변환하여 표본화 처리한다. 제1 신호 처리부(230)는 증폭부(231) 및 아날로그 디지털 변환부(232)를 포함한다.The first signal processing unit 230 amplifies the reaction signal output from the sensing unit 200, converts the amplified reaction signal into a digital signal, and samples it. The first signal processing unit 230 includes an amplification unit 231 and an analog-to-digital conversion unit 232.

증폭부(231)는 상기 반응신호를 기 설정된 전압이득을 갖는 증폭신호로 출력하는 기능을 수행한다. 상기 증폭부(231)는 1 내지 10 범위 내의 전압 이득값을 갖는 연산증폭기나 트랜지스터를 포함하는 증폭기를 포함할 수 있다.The amplification unit 231 outputs the response signal as an amplified signal having a predetermined voltage gain. The amplification unit 231 may include an operational amplifier or an amplifier including a transistor having a voltage gain value within a range of 1 to 10. [

아날로그 디지털 변환부(232)는 증폭부(231)가 출력한 증폭신호를 디지털 신호로 변환한다. 아날로그 디지털 변환부(232)는 ±10V를 포함하는 입력범위에서 24비트의 해상도로 변환하며, 안티 얼라이어싱 필터가 내장된 24 비트 아날로그 디지털 변환기일 수 있다. 상기 아날로그 디지털 변환부에서 샘플링 속도는 신경 신호대역의 왜곡을 막기 위해 10킬로샘플/초(kS/s) 이상으로 한다.
The analog-to-digital converter 232 converts the amplified signal output from the amplifier 231 into a digital signal. The analog-to-digital converter 232 converts the input range including ± 10 V to a resolution of 24 bits, and can be a 24-bit analog-to-digital converter with an anti-aliasing filter. In the analog-to-digital converter, the sampling rate is 10 kS / s or more to prevent distortion of the nerve signal band.

제2 신호 처리부(240)는 상기 표본화된 디지털 신호 내의 과도응답 신호의 왜곡 부분을 보정하고, 상기 보정된 신호에서 신경 신호를 추출하는 기능을 한다. 제2 신호 처리부(240)는, 보정부(241) 및 필터부(242)를 포함할 수 있다.The second signal processing unit 240 corrects a distortion part of the transient response signal in the sampled digital signal and extracts a neural signal from the corrected signal. The second signal processing unit 240 may include a correction unit 241 and a filter unit 242.

상기 보정부(241)는 상기 디지털 신호 내의 과도응답 신호의 왜곡 부분을 보정하여 자극 직후의 신호를 베이스라인으로 이동시키는 기능을 수행한다. The correcting unit 241 corrects the distorted portion of the transient response signal in the digital signal and performs a function of moving the signal immediately after stimulation to the baseline.

보정부(241)는 신경 신호가 포함된 과도응답 신호에서 부분곡선근사화 방법을 사용하여 상기 신경 신호가 포함되지 않은 과도응답 신호를 추출한 뒤 둘의 차를 구하는 방식을 사용하여, 과도응답 신호를 보정할 수 있다. 상기 신경 신호가 포함되지 않은 과도응답 신호를 추출하는 데 있어서 하나의 데이터 포인트에 대하여 상기 데이터 포인트를 기준으로 앞의 0.8ms 시간 구간 동안의 샘플들과 뒤 2ms동안의 샘플들을 포함하는 총 2.8ms구간 내에 존재하는 샘플들이 사용될 수 있다. 상기 부분곡선근사화 방법의 부분곡선근사는 3차 다항식을 기초로 할 수 있다.The correcting unit 241 corrects the transient response signal using a method of extracting a transient response signal that does not include the neural signal using the partial curve approximation method in the transient response signal including the neural signal, can do. And a total 2.8 ms section including samples for the preceding 0.8 ms time period and samples for the following 2 ms based on the data point with respect to one data point in extracting the transient response signal not including the neural signal ≪ / RTI > can be used. The partial curve approximation of the partial curve approximation method may be based on a cubic polynomial.

보정부(241)는 베이스라인으로 낮아지는 시간 및 기존 활동전위 크기의 변화율 중 적어도 하나를 기초로 상기 부분곡선근사화 방법에 사용되는 변수를 결정할 수 있다. 보정부(241)는 상기 변수로 신경 신호의 크기가 85%이상 보존이 되는 변수들의 집합에서 가장 빠르게 과도응답이 제거되는 변수를 선택할 수 있다.The corrector 241 can determine the variable used in the partial curve approximation method based on at least one of the time of lowering to the baseline and the rate of change of the existing action potential magnitude. The correcting unit 241 can select a variable in which the transient response is most rapidly removed from the set of variables in which the size of the neural signal is more than 85%.

필터부(242)는 보정된 신호에서 신경 신호의 활동전위대역을 추출하는 기능을 수행한다.The filter unit 242 performs a function of extracting the action potential band of the nerve signal from the corrected signal.

필터부(242)는, 0~ 8kHz의 대역을 통과시키는 저 대역 통과 필터일 수 있다.The filter section 242 may be a low pass filter that passes a band of 0 to 8 kHz.

도 2는 도 1에 도시된 자극직후의 뇌신경 신호를 측정하는 뇌신경 신호 측정 장치를 이용한 뇌신경 신호 측정 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트이며, 도 3은 도 2에 도시된 단계 S200을 보다 상세하게 설명하기 위한 플로우 챠트이며, 도 4는 도 2에 도시된 단계 S210을 보다 상세하게 설명하기 위한 플로우 챠트이다.FIG. 2 is a flow chart for explaining a method of measuring a cranial nerve signal using a cranial nerve signal measuring apparatus for measuring a cranial nerve signal immediately after stimulation shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a flowchart for explaining the step S200 4 is a flow chart for explaining step S210 shown in FIG. 2 in more detail.

도 2에 도시된 바와 같이, 뇌신경 신호 측정 방법(S100)은 감지 단계(S100) 및 검출 단계(S200)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the brain signal measurement method S100 includes a sensing step S100 and a sensing step S200.

상기 감지 단계(S100)는 상기 전기자극 신호를 통해 신경 세포로부터 반응된 반응 신호를 감지부(200)에서 감지하는 단계일 수 있다.The sensing step S100 may be a step of sensing the response signal from the neuron through the electrical stimulation signal,

상기 검출 단계(S200)는 전기자극에 의해 발생한 상기 과도응답 신호 내의 상기 반응신호를 부분곡선 근사화 방법과 필터링방법을 통해 검출하는 단계이다.
The detecting step S200 is a step of detecting the reaction signal in the transient response signal generated by the electric stimulation through a partial curve approximation method and a filtering method.

보다 구체적으로, 상기 감지 단계(S100)는 상기 신경 세포로 전기자극 신호를 인가한 후, 상기 신경 세포에서 반응된 반응신호를 감지부(200)에서 감지하는 단계이다.More specifically, the detecting step S100 is a step of sensing the reaction signal, which is reacted in the nerve cell, by the sensing unit 200 after applying the electric stimulation signal to the nerve cell.

도 3을 참조하면, 상기 검출 단계(S200)는 표본화 단계(S210) 및 신호 처리 단계(S220)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the detecting step S200 includes a sampling step S210 and a signal processing step S220.

상기 표본화 단계(S210)는 상기 반응신호를 증폭한 후, 디지털 신호로 변환하여 표본화 처리하는 단계일 수 있다.The sampling step (S210) may be a step of amplifying the response signal, converting the amplified response signal to a digital signal, and sampling the processed signal.

상기 신호 처리 단계(S220)는 상기 표본화된 디지털 신호 내의 과도응답 신호를 검출하고, 상기 검출된 과도응답 신호의 왜곡 부분을 보정하며, 상기 보정된 과도응답 신호에서 신경 신호를 추출하는 단계일 수 있다.The signal processing step S220 may include detecting a transient response signal in the sampled digital signal, correcting the distorted portion of the detected transient response signal, and extracting a neural signal from the corrected transient response signal .

보다 구체적으로, 도 4를 참조하면, 상기 신호 처리 단계(S220)는 보정 단계(S221) 및 추출 단계(S222)를 포함한다.More specifically, referring to FIG. 4, the signal processing step S220 includes a correction step S221 and an extraction step S222.

상기 보정 단계(S221)는 상기 표본화된 디지털 신호 내의 과도응답 신호 중 왜곡 부분을 보정하는 단계일 수 있다. 상기 보정 단계(S221)에서 상기 신경 신호가 포함된 과도응답 신호에서 부분곡선근사화 방법을 사용하여 상기 신경 신호가 포함되지 않은 과도응답 신호를 추출한 뒤 둘의 차를 구하는 방식을 사용될 수 있다. 상기 보정 단계(S221)에서 베이스라인으로 낮아지는 시간 및 기존 활동전위 크기의 변화율을 기준으로 상기 부분곡선근사화 방법에 사용되는 변수를 결정할 수 있다. The correcting step S221 may be a step of correcting a distortion part of the transient response signal in the sampled digital signal. A method of extracting a transient response signal that does not include the neural signal using the partial curve approximation method in the transient response signal including the neural signal in the correcting step (S221), and then obtaining the difference between the two signals. The variable used in the partial curve approximation method can be determined based on the time of lowering to the baseline and the rate of change of the existing action potential size in the correction step S221.

상기 신경 신호가 포함되지 않은 과도응답 신호를 추출하는 데 있어서 하나의 데이터 포인트에 대하여 상기 데이터 포인트를 기준으로 앞의 0.8ms 시간 구간 동안의 샘플들과 뒤 2ms동안의 샘플들을 포함하는 총 2.8ms구간 내에 존재하는 샘플들이 사용될 수 있으며, 과도응답이 포함된 모든 표본화된 데이터포인트에 대해 적용할 수 있다.And a total 2.8 ms section including samples for the preceding 0.8 ms time period and samples for the following 2 ms based on the data point with respect to one data point in extracting the transient response signal not including the neural signal ≪ / RTI > can be used for all sampled data points that contain transient responses.

상기 보정 단계(S221)에서 상기 부분곡선근사화 방법의 부분곡선근사는 3차 다항식을 기초로 할 수 있다.In the correction step (S221), the partial curve approximation of the partial curve approximation method may be based on a third order polynomial.

상기 추출 단계(S222)는 상기 보정 단계(S221)에서 보정된 과도응답 신호에서 신경 신호를 추출하는 단계일 수 있다. 0 ~ 8kHz의 대역을 통과시키는 저역 통과 필터링이 수행될 수 있다.
The extracting step S222 may be a step of extracting a nerve signal from the transient response signal corrected in the correcting step S221. A low pass filtering that passes a band of 0 to 8 kHz can be performed.

여기서, 본 발명에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
Here, the method according to the present invention may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 뇌신경 신호 측정 방법을 이용하여 자극 전극에서 과도응답을 제거하여 신경 신호를 추출하는 과정을 나타낸다5 illustrates a process of extracting a nerve signal by removing a transient response at a stimulation electrode using a method of measuring a cranial nerve signal according to an embodiment of the present invention

도 5에는 전류자극에 의한 자극전극에서의 과도응답과 그 속에 숨어있는 활동전위를 볼 수 있다. FIG. 5 shows the transient response at the stimulating electrode due to the current stimulation and the action potential hidden therein.

도 5를 참조하면, 곡선(510)은 감지부(200)가 감지한 과도응답이 포함된 신경 신호를 나타내고, 곡선(520)은 검출부(300)에서 부분곡선 근사화 방법으로 구한 과도응답 신호를 나타낸다. 곡선(530)은 신경 신호를 포함하는 과도응답 신호(510) 와 포함하지 않는 과도응답 신호(520)의 차이값을 나타낸다. 본 발명은 차이값(530)에서 신경 신호를 추출한다.5, a curve 510 represents a neural signal including a transient response sensed by the sensing unit 200, and a curve 520 represents a transient response signal obtained by a partial curve approximation method at the detector 300 . Curve 530 represents the difference between the transient response signal 510 including the neural signal and the transient response signal 520 not including it. The present invention extracts a neural signal from a difference value (530).

도 6은 3가지 변수조합의 부분곡선근사화 방법에 의해 활동전위의 크기가 감소되는 정도를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 6 is a diagram for explaining the degree to which the magnitude of the action potential is reduced by the partial curve approximation method of the combination of three variables.

도 6을 참조하면, 부분곡선근사화 방법에 사용된 변수는 프리 윈도우 크기(pre-window length) 와 포스트 윈도우 크기(post-window length)를 포함할 수 있다. 첫 번째로 사용되는 변수의 결정 기준은 활동전위의 크기를 85%이상을 보존할 것을 필요로 한다. 도 6은 그 변수들 중 일부에 대해 복원 후의 상세한 그림을 나타내고 있다. 도 6에서 (0.6:0.6), (0.8:2), (3:3)은 각각 (프리 윈도우 크기, 포스트 윈도우 크기(ms))를 의미한다. 도 6을 통해, 두 윈도우 길이의 합이 작을수록 활동전위의 크기가 작아지는 것을 볼 수 있다. Referring to FIG. 6, the variable used in the partial curve approximation method may include a pre-window length and a post-window length. The determination criterion of the first used variable needs to preserve at least 85% of the magnitude of the action potential. FIG. 6 shows a detailed drawing after restoration of some of the parameters. In FIG. 6, (0.6: 0.6), (0.8: 2) and (3: 3) mean free window size and post window size (ms), respectively. 6, it can be seen that as the sum of the two window lengths becomes smaller, the magnitude of the action potential decreases.

도 7은 부분곡선 근사화방법의 다양한 변수조합에 대해 복원된 신경 신호와 2차 버터워스 디지털 필터링 방법으로 복원된 신경 신호를 비교하기 위한 그래프를 도시한 도면이다.FIG. 7 is a graph showing a graph for comparing the restored neural signals with the restored neural signals by the second-order Butterworth digital filtering method with respect to various combinations of the parameters of the partial curve approximation method.

도 7에서 삼각형(701)은 자극시점을 의미하고, x축은 시간을 나타내며, y축은 신경 신호의 크기를 나타낸다. 또한 도 7에서 (0.8:2), (0.6:0.6), (3:3)은 각각 신경 신호를 추출하기 위해 사용된 변수조합(프리 윈도우 크기(ms), 포스트 윈도우 크기(ms))을 의미하며, 해당 그래프는 각 변수조합에 의한 과도응답제거결과를 보이고 있다. 또한 필터에 의한 과도응답 제거 정도와 비교하기 위해 500Hz HPF 및 200Hz 의 차단주파수를 갖는 고역통과 필터를 사용하였으며 결과적으로 부분곡선근사화 방법보다 과도응답 제거 성능이 좋지 않음을 확인할 수 있다.In FIG. 7, the triangle 701 represents the stimulation time point, the x axis represents time, and the y axis represents the size of the nerve signal. In FIG. 7, (0.8: 2), (0.6: 0.6) and (3: 3) mean the combination of variables (free window size (ms) and post window size , And the graph shows the result of removing the transient response by each combination of variables. In addition, we use a high pass filter with 500Hz HPF and 200Hz cutoff frequency to compare with the degree of elimination of the transient response by the filter. As a result, it can be confirmed that the transient response removal performance is worse than the partial curve approximation method.

그 중 곡선(710)은 부분곡선근사화 방법에 사용되는 변수로 변수(0.8:2)를 사용하여 추출된 신경 신호를 나타낸 것으로, 특정 변수조합의 부분곡선근사화 방법에 의해 과도응답은 빠르게 제거되며 따라서 과도응답 속 신경 신호는 측정 가능해진다는 것을 확인할 수 있다. 특히 (3:3)의 대칭적 변수조합은 Wagenaar et al이 제시한 변수조합이며 이 발명에서 제시하는 비대칭적 윈도우 크기(0.8:2)의 변수조합이 더 나은 성능을 나타냄을 확인할 수 있다.The curve 710 represents the neural signal extracted by using the variable (0.8: 2) as a variable used in the partial curve approximation method. The transient response is rapidly eliminated by the partial curve approximation method of a specific combination of variables, It can be seen that the nerve signal in the transient response becomes measurable. In particular, the combination of symmetric variables (3: 3) is a combination of variables presented by Wagenaar et al. It can be seen that the combination of asymmetric window sizes (0.8: 2) presented in this invention exhibits better performance.

도 8a 및 도 8b 각각은 사용된 2가지 변수 프리 윈도우 크기(pre-window length) 및 포스트 윈도우 크기(post-window length)에 대한 활동전위의 크기 보존률(%)과 베이스라인으로 복원되는 시점(ms)을 2차원 그래프로 도시한 도면이고, 도 8c는 보존률과 복원시점을 1:1의 가중치로 추출한 비용(cost)에 대한 수학식을 도시한 도면이며, 도 8d는 각 변수 조합에서의 비용을 2차원으로 도시한 도면이다.Each of Figures 8A and 8B shows the size preservation rate (%) of the action potential with respect to the two variable pre-window length and post-window length used and the time point at which it is restored to the baseline FIG. 8C is a diagram showing a formula for a cost obtained by extracting the preservation rate and the restoration time with a weight of 1: 1, and FIG. 2 is a view showing costs in two dimensions.

도 8(a)에서 각 픽셀값은 부분곡선 근사화 결과가 자극 후 정상상태에서의 표준편차에 3배를 한 값에 도달하는 시간을 나타내며 작은 값은 더 나은 과도응답 제거성능을 나타낸다. 도 8(b)에서 각 픽셀값은 도 6에서 보는 것처럼 200Hz고역통과필터링된 서로 다른 크기, 모양의 활동전위가 부분곡선근사화 결과에 의해 크기가 보존되는 정도(%)를 나타낸다. 또한 도 8(d)에서 각 픽셀값은 도 8(c)에서의 수식에 의해 결정되는 값이며 단위는 퍼센트(%)이다. In FIG. 8 (a), each pixel value indicates the time at which the partial curve approximation result reaches three times the standard deviation in the steady state after stimulation, and a smaller value indicates better transient response elimination performance. In FIG. 8 (b), each pixel value represents the degree of preservation of the magnitude of a 200 Hz high-pass filtered magnitude and shape action potential by a partial curve approximation result as shown in FIG. In Fig. 8 (d), each pixel value is a value determined by the equation in Fig. 8 (c), and the unit is percent (%).

도 8(d)에서 영역(840)는 본 발명에 요구하는 변수 그룹의 바람직한 일실시예이다. 더 바람직하게, 본 발명에서 요구하는 프리 윈도우 크기 및 포스트 윈도우 크기는 각각 0.8ms, 2ms일 수 있다. 8 (d), region 840 is a preferred embodiment of a group of variables required by the present invention. More preferably, the free window size and the post window size required by the present invention can be 0.8 ms and 2 ms, respectively.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 자극직후의 뇌신경 신호를 측정하는 뇌신경 신호 측정 시스템을 나타낸 구성도이다. FIG. 9 is a block diagram illustrating a cranial nerve signal measuring system for measuring a cranial nerve signal immediately after stimulation according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 뇌신경 신호 측정 시스템(900)은 자극신호 생성부(910), 스위치(920), 미세전극(930), 10 배 이득 증폭기(940), NI9239 아날로그 디지털 변환기(950)와 디지털 방식의 부분곡선근사방법(960) 및 LPF(Low Pass filter)(970)를 포함할 수 있다. 자극신호 생성부(910), 스위치(920), 미세전극(930), 10 배 이득 증폭기(940), NI9239(950), 보정부(960) 및 LPF(Low Pass filter)(970)는 각각 도 1에 도시된 자극신호 생성부(220), 스위치(210), 감지부(200), 증폭부(231), ADC(232) 및 보정부(241) 및 필터부(242)의 일실시예일 수 있다. NI9239(940)는 Anti-aliasing LFP(951)를 포함하는 24bit ADC(955)이며 Anti-aliasing LFP(951)는 컷오프 주파수로 12.5kHz를 갖는 로우패스필터이고, 24bit ADC(952)는 입력된 아날로그 신호를 24bit 디지털 신호로 변환하는 컨버터이다. 또한 LPF(Low Pass filter)(970)는 컷오프 주파수로 8kHz를 갖는 로우패스필터이다. 9, the cerebral nerve signal measuring system 900 includes a stimulus signal generator 910, a switch 920, a microelectrode 930, a 10x gain amplifier 940, an NI 9239 analog-to-digital converter 950, Method partial curve approximation method 960 and an LPF (Low Pass filter) 970. [ The stimulus signal generator 910, the switch 920, the fine electrode 930, the 10x gain amplifier 940, the NI 9239 950, the corrector 960 and the LPF (Low Pass filter) An embodiment of the stimulus signal generator 220, the switch 210, the sensing unit 200, the amplification unit 231, the ADC 232 and the correction unit 241 and the filter unit 242 shown in FIG. 1 have. The NI 9239 940 is a 24-bit ADC 955 that includes an anti-aliasing LFP 951 and the anti-aliasing LFP 951 is a lowpass filter with a cutoff frequency of 12.5 kHz, To a 24-bit digital signal. The LPF (Low Pass Filter) 970 is a low-pass filter having a cutoff frequency of 8 kHz.

도 10은 상용화된 신경계측 시스템을 사용한 경우와 본 발명에 따른 뇌신경 신호 측정 시스템을 사용한 경우의 계측된 전극전위를 비교하는 도면이다.10 is a view for comparing measured electrode potentials when a commercially available neural measurement system is used and when a neural signal measurement system according to the present invention is used.

도 10을 참조하면, 곡선(1010)은 상용화된 신경계측시스템(Multichannel systems)을 사용한 경우에 측정된 전극전위를 나타낸 것이고, 곡선(1020)은 본 발명에 따른 뇌신경 신호 측정 시스템(900)을 사용한 경우에 측정된 전극전위를 나타낸다. 곡선(1010)을 통해 전극과도응답의 고이득 증폭과 이로 인한 증폭기의 포화로 신경 신호를 추출하지 못 하는 약 20ms의 계측불가능 구간(1090)이 발생한다는 것을 확인할 수 있다.. 하지만 곡선(1020)을 통해 본 발명에 따른 뇌신경 신호 측정 시스템(900)은 이 구간이 존재하지 않으며 자극직후(1080)의 신호 복원이 가능하다는 것을 확인할 수 있다. 10, the curve 1010 shows the measured electrode potential when a commercialized multichannel system is used, and the curve 1020 shows the electrode potential measured using the cerebral nerve signal measuring system 900 according to the present invention And the measured electrode potential. It can be seen that a high-gain amplification of the transient response of the electrode through the curve 1010 and the resulting saturation of the amplifier result in a non-measurable period 1090 of about 20 ms that fails to extract the nerve signal. It can be seen that the cerebral nerve signal measuring system 900 according to the present invention does not have this section and it is possible to restore the signal immediately after the stimulus 1080. [

기존의 계측 시스템이 자극 직후 신경 신호의 계측을 위해 Blanking circuit, discharge circuit, Sample and hold circuit등의 추가적으로 하드웨어를 구현하거나, 디지털 신호처리 방법으로, 활동전위를 추출한 반면, 본 발명은 낮은 이득의 증폭기 및 고해상도 ADC를 이용하여 측정된 비포화 과도응답 신호에 비대칭 윈도우크기를 갖는 부분곡선근사화 방법을 적용함으로써 과도응답에 포함된 신경 신호를 검출하는 방법으로 활동전위를 추출한다. The existing measurement system implements additional hardware such as a blanking circuit, a discharge circuit, and a sample and hold circuit to measure neural signals immediately after stimulation, or extracts action potentials by a digital signal processing method. On the other hand, And a method of approximating a partial curve having an asymmetric window size to a non-saturated transient response signal measured using a high resolution ADC to extract an action potential as a method of detecting a neural signal included in a transient response.

따라서, 본 발명에 따르면, 자극직후의 신경 신호를 단일 증폭단과 고해상도의 디지털 변환의 간단한 구성과 디지털 신호처리 방법을 통해 자극 후 최소 2ms부터 신경 신호의 기록이 가능하다. 이것은 기존의 측정 장치에서 제시된 것보다 약 3ms 앞당겨 진 것이며 더 빠른 반응을 측정할 수 있다.
Therefore, according to the present invention, it is possible to record a neural signal from a minimum of 2 ms after excitation through a simple configuration of a single amplification stage, a high-resolution digital conversion, and a digital signal processing method. This is about 3 ms earlier than suggested by existing instruments and allows faster response measurements.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명이 범위는 이 같은 특성 실시 예만 한정되지 않으며 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허 청구 범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다. 
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to these exemplary embodiments. It will be possible to change it.

100: 뇌신경 신호 측정 장치 200: 감지부
210: 스위치 220: 전기자극신호 생성부
230: 제1 신호 처리부 231: 증폭부
232: ADC 240: 제2 신호 처리부
241: 보정부 242: 필터부
100: brain nerve signal measuring apparatus 200:
210: switch 220: electrical stimulation signal generator
230: first signal processing unit 231:
232: ADC 240: second signal processor
241: Correction section 242: Filter section

Claims (16)

전기자극 신호를 생성하는 전기자극 신호 생성부;
상기 생성된 전기자극 신호에 반응한 신경 세포의 신경 신호를 포함하는 반응 신호를 감지하는 감지부; 및
상기 감지된 반응 신호 내에 과도응답 신호를 검출하고, 상기 검출된 과도응답 신호를 보정하며, 상기 보정된 과도응답 신호에서 신경 신호 대역을 추출하여 상기 보정된 과도응답 신호 내에 존재하는 신경 신호를 검출하는 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌신경 신호 측정 장치.
An electric stimulation signal generating unit for generating an electric stimulation signal;
A sensing unit sensing a response signal including a neural signal of the neuron in response to the generated electrical stimulation signal; And
Detecting a transient response signal in the sensed response signal, correcting the detected transient response signal, extracting a neural signal band from the corrected transient response signal, and detecting a neural signal present in the corrected transient response signal And a detector for detecting the cranial nerve signal.
제 1항에 있어서,
상기 뇌신경 신호 측정장치는,
시간의 변화에 따라 선택적으로 상기 전기자극 신호를 상기 감지부에 인가하는 스위칭 소자를 더 포함하며,
상기 스위칭 소자는,
양극성 접합 트랜지스터(BJT : Bipolar Junction Transistor), 전계효과 트랜지스터 (FET : Field Effect Transistor), 고체 릴레이(Solid state relay) 및 기계형 릴레이(mechanical relay) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌신경 신호 측정 장치.
The method according to claim 1,
The apparatus for measuring a cranial nerve signal,
Further comprising a switching element for selectively applying the electric stimulation signal to the sensing unit according to a change in time,
The switching device includes:
A bipolar junction transistor, a bipolar junction transistor (BJT), a field effect transistor (FET), a solid state relay, and a mechanical relay. Device.
제 1항에 있어서,
상기 감지부는,
배열의 구조로 분산 배치되도록 형성되어있는 미세 활성전극 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌신경 신호 측정 장치.
The method according to claim 1,
The sensing unit includes:
And a fine active electrode formed to be arranged in a distributed arrangement in the structure of the nerve cell.
제 3항에 있어서,
상기 미세 활성전극은,
탄소나노튜브(CNT : Carbon Nanotube), Ti, V, Cr, Zn, Y, Zr, Nb 및 W 중 하나 또는 하나 이상의 조합을 포함하는 천이금속계, Si, Ge 및 As 중 하나 또는 하나 이상의 조합을 포함하는 반금속계, Ru, Rd, Pd, Os, Ir 및 Pt 중 하나 또는 하나 이상의 조합을 포함하는 백금족계, Ag, Au 및 Pt 중 하나 또는 하나 이상의 조합을 포함하는 귀금속족 및 금속 산화물계 중 하나 또는 하나 이상을 포함하는 전극이고,
상기 금속 산화물계는 화학식 MxOy를 갖으며, 여기서 상기 M은 Ti, V, Cr, Zn, Y, Zr, Nb 및 W 중 하나 또는 하나 이상의 조합을 포함하는 천이금속계, Si, Ge 및 As 중 하나 또는 하나 이상의 조합을 포함하는 반금속계, Ru, Rd, Pd, Os, Ir 및 Pt 중 하나 또는 하나 이상의 조합을 포함하는 백금족계, 및 Ag, Au 및 Pt 중 하나 또는 하나 이상의 조합을 포함하는 귀금속족 중 하나 또는 이상의 조합을 포함하고, 상기 O는 산소(Oxygen), 상기 x 및 상기 y는 각각 금속과 산소의 정량비인 것을 특징으로 하는 뇌신경 신호 측정 장치.
The method of claim 3,
Wherein the microactive electrode comprises:
Si, Ge, and As, which include one or more than one of carbon nanotubes (CNTs), Ti, V, Cr, Zn, Y, Zr, Nb and W, One of or a combination of one or more of platinum group metals, Ag, Au and Pt including one or a combination of one or more of Ru, Rd, Pd, Os, Ir and Pt, An electrode comprising at least one electrode,
Wherein the metal oxide system has the formula M x O y wherein M is at least one of transition metals, Si, Ge, and As, including at least one of Ti, V, Cr, Zn, Y, Zr, Nb, A platinum group system comprising one or more combinations of one or more of Ru, Rd, Pd, Os, Ir and Pt, and a precious metal group comprising one or more of Ag, Au and Pt, Wherein O is oxygen (Oxygen), and x and y are quantitative ratios of metal and oxygen, respectively.
제 1항에 있어서,
상기 검출부는
상기 반응신호를 증폭하고, 상기 증폭된 반응신호를 디지털 신호로 변환하여 표본화 처리하는 제1 신호 처리부; 및
상기 표본화 처리된 디지털 신호 내의 과도응답 신호의 왜곡 부분을 보정하고, 상기 보정된 과도응답 신호 내의 신경 신호 추출을 위해 필터링을 하는 제2 신호 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌신경 신호 측정 장치.
The method according to claim 1,
The detection unit
A first signal processing unit for amplifying the reaction signal, converting the amplified reaction signal into a digital signal and sampling the processed signal; And
And a second signal processing unit for correcting a distorted part of the transient response signal in the sampled digital signal and performing filtering to extract a neural signal in the corrected transient response signal.
제 5항에 있어서,
상기 제1 신호 처리부는,
상기 반응신호를 기 설정된 전압이득을 갖는 증폭신호로 출력하는 증폭부; 및
상기 출력된 증폭신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌신경 신호 측정 장치.
6. The method of claim 5,
Wherein the first signal processor comprises:
An amplifier for outputting the response signal as an amplified signal having a predetermined voltage gain; And
And an analog-to-digital converter converting the amplified signal to a digital signal.
제 6항에 있어서,
상기 증폭부는,
1 내지 10 범위 내의 전압 이득값을 갖는 것을 특징으로 하는 뇌신경 신호 측정 장치.
The method according to claim 6,
Wherein,
And a voltage gain value within a range of 1 to 10.
제 6항 또는 제 7항에 있어서,
상기 증폭부는,
연산증폭기 및 트랜지스터 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌신경 신호 측정 장치.
8. The method according to claim 6 or 7,
Wherein,
An operational amplifier, and a transistor.
제6항에 있어서,
상기 아날로그 디지털 변환부는,
입력전압이 ±10V인 24비트 아날로그-디지털 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌신경 신호 측정 장치.
The method according to claim 6,
The analog-to-
And a 24-bit analog-to-digital converter having an input voltage of +/- 10V.
제 5항에 있어서,
상기 제2 신호 처리부는,
상기 신경 신호가 포함된 과도응답 신호에서 부분곡선근사화 방법을 사용하여 상기 신경 신호가 포함되지 않은 과도응답 신호를 추출한 뒤 둘의 차를 구하는 방식을 사용하는 보정부; 및
상기 신경 신호의 활동전위대역을 추출하기 위한 필터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌신경 신호 측정 장치.
6. The method of claim 5,
Wherein the second signal processing unit comprises:
Using a partial curve approximation method in a transient response signal including the neural signal to extract a transient response signal that does not include the neural signal, and then obtaining a difference between the two signals; And
And a filter unit for extracting an action potential band of the nerve signal.
제 10항에 있어서,
상기 보정부는,
베이스라인으로 낮아지는 시간 및 기존 활동전위 크기의 변화율 중 적어도 하나를 기초로 상기 부분곡선근사화 방법에 사용되는 변수를 결정하는 것을 특징으로 하는 뇌신경 신호 측정 장치.
11. The method of claim 10,
Wherein,
Wherein the parameter used in the method of approximating the partial curve is determined based on at least one of a time of lowering to the baseline and a rate of change of the existing action potential size.
제 11항에 있어서,
상기 보정부는,
상기 변수로 신경 신호의 크기가 85%이상 보존이 되는 변수들의 집합에서 가장 빠르게 과도응답이 제거되는 변수를 선택하는 것을 특징으로 하는 뇌신경 신호 측정 장치.
12. The method of claim 11,
Wherein,
Wherein the variable is selected such that the transient response is most rapidly removed from the set of variables in which the size of the neural signal is preserved by 85% or more.
제 10항에 있어서,
상기 신경 신호가 포함되지 않은 과도응답 신호를 추출하는 데 있어서 하나의 데이터 포인트에 대하여 상기 데이터 포인트를 기준으로 앞의 0.8ms 시간 구간 동안의 샘플들과 뒤 2ms동안의 샘플들을 포함하는 총 2.8ms구간 내에 존재하는 샘플들이 사용되는 것을 특징으로 하는 뇌신경 신호 측정 장치.
11. The method of claim 10,
And a total 2.8 ms section including samples for the preceding 0.8 ms time period and samples for the following 2 ms based on the data point with respect to one data point in extracting the transient response signal not including the neural signal Wherein the samples existing in the brain are used.
제 10항에 있어서,
상기 부분곡선근사화 방법의 부분곡선근사는 3차 다항식을 기초로 하는 것을 특징으로 하는 뇌신경 신호 측정 장치.
11. The method of claim 10,
Wherein the partial curve approximation of the partial curve approximation method is based on a third order polynomial.
제 10항에 있어서,
상기 필터부는,
0 ~ 8kHz의 대역을 통과시키는 저역 통과 필터인 것을 특징으로 하는 뇌신경 신호 측정 장치.
11. The method of claim 10,
The filter unit includes:
Pass filter for passing a band of 0 to 8 kHz.
전기자극 신호를 생성하는 단계;
상기 생성된 전기자극 신호에 반응한 신경 세포의 신경 신호를 포함하는 반응 신호를 감지하는 단계;
상기 감지된 반응 신호를 증폭하고, 상기 증폭된 반응 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계;
상기 변환된 반응 신호 내에 과도응답 신호를 검출하고, 상기 검출된 과도응답 신호를 보정하는 단계; 및
상기 보정된 과도응답 신호에서 신경 신호 대역을 추출하여 상기 보정된 과도응답 신호 내에 존재하는 신경 신호를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌신경 신호 측정 방법.
Generating an electrical stimulation signal;
Sensing a response signal including a neural signal of a neuron in response to the generated electrical stimulation signal;
Amplifying the sensed reaction signal and converting the amplified reaction signal into a digital signal;
Detecting a transient response signal in the converted response signal and correcting the detected transient response signal; And
And extracting a nerve signal band from the corrected transient response signal to detect a nerve signal present in the corrected transient response signal.
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