KR20160095247A - 뇌파를 이용한 사용자 상태 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 뇌파를 이용한 사용자 상태 제어 방법은 사용자에 부착되어 뇌파를 수신하는 뇌파 수신 단계, 수신된 뇌파 데이터를 증폭하는 증폭 단계, 뇌파 데이터에 포함된 노이즈를 제거하는 필터링 단계, 상기 뇌파의 변화를 이용하여 사용자의 상태를 판단하는 상태 판단 단계, 사용자의 상태가 전환된 것으로 판단될 때 기기가 제어 신호를 수신할 수 있도록 온(ON) 상태로 전환시키는 페어링 신호를 생성하는 페어링 신호 생성 단계, 및 사용자의 상태에 따라 조명 또는 온도를 변화시키는 사용자 상태 조절 단계를 포함한다.

Description

뇌파를 이용한 사용자 상태 제어 방법{CONTROL MEHTOD FOR USER CONDITION USING BRAIN WAVE}

본 발명은 뇌파를 이용한 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 뇌파를 이용한 사용자 상태의 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 뇌파란, 인간의 의식 또는 무의식 상태를 직접 혹은 간접적으로 반영하는 생체신호를 말하며, 인간의 두피에 모든 영역에서 측정되고 수십 마이크로 볼트의 전위차로 주로 30Hz 이하의 주파수를 지닌 파장을 말한다.

이러한 뇌파는 주파수 대역별로 델타(delta)파, 세타(theta)파, 알파(alpha)파, 베타(beta)파, 감마(gamma)파로 분류된다. 델타파는 4Hz 이하의 주파수를 가진 뇌파로서 정상적인 수면상태에서 전형적으로 나타나며, 세타파는 4∼8Hz 정도의 주파수를 가진 뇌파로서 정신적으로 상태가 불안하거나 주위가 산만할 때 주로 나타나며 학습장애가 있는 청소년에게 종종 나타난다.

알파파는 8∼12Hz 정도의 주파수를 가진 뇌파로서 대체로 정신적인 상태가 안정적이며 눈을 감고 편안한 심리적 상태를 취하고 있을 때 뚜렷하게 나타난다. 또한 알파파는 주변의 상황에서 분리될 정도로 고도의 집중이 이루어진 경우 또는 명상으로 인하여 심리적인 안정이 이루어진 경우에도 발생한다. 감마파는 30~50Hz의 주파수를 갖는 뇌파를 말하며 흥분 상태에서 나타난다.

베타파는 12∼30Hz 정도의 주파수를 가진 뇌파를 지칭하며, 약간의 긴장상태나 일정 이상의 주의를 기울일 때 주로 나타난다. 베타파는 운동이나 학습, 또는 업무를 수행일 때 뇌 전체에서 광범위하게 나타난다. 베타파는 12∼15Hz의 주파수를 갖는 SMR파, 15∼18Hz의 주파수를 갖는 중간 베타파, 20Hz 이상의 주파수를 갖는 고 베타파로 구분된다. 베타파는 불안, 긴장 등의 스트레스를 받을 경우 더욱 강하게 나타나므로 스트레스파라고도 한다.

주의를 기울인 상태에서는 SMR파가 나타나며, 집중, 정상적인 활동을 할 때에는 좌측 뇌에서 15∼18Hz의 주파수를 갖는 중간 베타파가 나타나고 긴장과 불안이 계속될 때에는 20Hz 이상의 고베타파가 나타난다.

본 발명은 뇌파를 이용하여 환경 및 사용자의 상태를 제어할 수 있는 제어 방법을 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따른 뇌파를 이용한 사용자 상태 제어 방법은 사용자에 부착되어 뇌파를 수신하는 뇌파 수신 단계, 수신된 뇌파 데이터를 증폭하는 증폭 단계, 뇌파 데이터에 포함된 노이즈를 제거하는 필터링 단계, 상기 뇌파의 변화를 이용하여 사용자의 상태를 판단하는 상태 판단 단계, 사용자의 상태가 전환된 것으로 판단될 때 기기가 제어 신호를 수신할 수 있도록 온(ON) 상태로 전환시키는 페어링 신호를 생성하는 페어링 신호 생성 단계, 및 사용자의 상태에 따라 조명 또는 온도를 변화시키는 사용자 상태 조절 단계를 포함한다.

여기서 상기 상태 판단 단계는 반복적으로 동일한 주파수에서 꼭지점이 나타나는 것을 검색하는 활동 판단 단계와 SMR파와 중간 베파타가 모두 증가하고, SMR파의 증가량이 베타파의 증가량보다 더 큰 상태를 검색하는 학습 판단 단계, 및 세타파가 증가하고 세타파의 출력이 기 설정된 값 이상을 유지할 때 수면 상태인 것으로 판단하는 수면 판단 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 활동 판단 단계는 중간 베타파의 증가량이 SMR파의 증가량보다 크고 알파파의 감소량이 베타파의 감소량보다 클 때, 사용자가 놀이 상태인 것으로 판단할 수 있다.

또한, 상기 학습 판단 단계는 SMR파의 출력치와 중간 베타파의 출력치의 합을 세파의 출력치로 나누어 학습 집중 정도를 수치화할 수 있다.

또한, 상기 사용자 상태 조절 단계는 사용자가 학습 상태인 것으로 판단될 때, 책상에 설치된 조명의 조도를 증가시키고 책상 이외에 배치된 조명의 조도를 감소시키는 조명 조절 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 조명 조절 단계는 사용자가 수면 상태인 것으로 판단될 때, 방안의 전체 조도를 감소시킬 수 있다.

또한, 상기 사용자 상태 조절 단계는 학습 상태로 판단될 때 TV, 음악 소리를 감소시키는 음향 조절 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 사용자 상태 조절 단계는 수면 상태로 판단될 때, 방안의 온도를 23도 내지 27로 변화시키는 온도 조절 단계를 포함할 수 있다.

또한, 뇌파를 이용한 사용자 상태 제어 방법은 사용자의 상태를 스마트 기기로 전송하는 전송 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 뇌파를 이용한 상태 표시 방법은 뇌파 신호를 생성하여 사용자에게 전달하는 뇌파 전달 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 뇌파 전달 단계는 뇌파 신호를 발생시키는 뇌파 발생 단계와 근적외선을 발생시키는 근적외선 발생 단계와 뇌파 신호와 함께 근적외선을 머리에 조사하는 근적외선 조사 단계를 포함할 수 있다.

상기와 같이 본 발명에 따르면 뇌파의 변화에 따라 방안의 사용자 상태를 제어할 수 있다. 또한, 집중력 향상과 안정을 위한 뇌파를 전달하여 학습 효율 및 수면의 질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 사용자 상태 제어 장치의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 뇌파를 이용한 사용자 상태 제어 장치를 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 뇌파를 이용한 사용자 상태 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 뇌파를 이용한 사용자 상태 제어 장치를 도시한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 뇌파를 이용한 사용자 상태 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 당업자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하여 상세하게 설명한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 TV 구동 장치기 적용된 거실을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 뇌파를 이용한 TV 구동 장치를 도시한 구성도이다.

도 1은 본 발명에 따른 사용자 상태 제어 장치의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 뇌파를 이용한 사용자 상태 제어 장치를 도시한 구성도이다.

도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 제1 실시예에 따른 뇌파를 이용한 사용자 상태 제어 장치(100)는 뇌파 수신부(110), 뇌파 분석부(120), 상태 판단부(130), 사용자 상태 제어부(140), 전송부(150)를 포함한다.

뇌파 수신부(110)는 다수의 전극을 사용자의 두피에 부착하여, 상기 전극을 통해 상기 사용자의 뇌파를 수신한다. 예를 들면, 다수의 전극 중 그라운드 전극이 사용자의 두피 중앙에 배치되고, 그 양측으로 우뇌용 전극과 좌뇌용 전극이 동일한 개수로 사용자의 두피에 부착되어 사용자의 뇌파를 수신한다. 이 때, 뇌파 수신부(110)는 사용자의 전두엽영역에 대한 뇌파 또는 전두엽을 제외한 영역에 대한 뇌파 등을 선택하여 수신한다.

뇌파 수신부(110)는 목걸이(10) 형태로 이루어지고 목걸이(10)에는 머리에 부착되는 복수 개의 전극(12)이 와이어를 매개로 설치될 수 있다. 목걸이(10)에는 메달(15)이 걸려져 설치되고, 메달(15)에는 측정된 뇌파 신호를 무선 통신 방식으로 전송하는 통신칩이 실장될 수 있다. 또한 메달(15)은 사용자의 상태에 따라 서로 다른 색상을 나타낼 수 있다.

또한 뇌파 수신부는 베개에 설치될 수 있는데 뇌파 수신부가 베개에 설치된 경우에는 수면 중에 사용자의 뇌파를 용이하게 검출할 수 있다.

뇌파 분석부(120)는 수신된 뇌파로부터 주파수에 따른 뇌파의 종류를 분류하여 추출한다. 뇌파 분석부(120)는 수신된 뇌파로부터 알파파, SMR파, 중간 베타파, 고 베타파, 세타파, 델타파, 및 감마파를 추출한다. 뇌파 분석부(120)는 증폭 모듈(121)과 필터 모듈(123), AD 변환 모듈(125)을 포함한다.

증폭 모듈(121)은 내부에 증폭기를 구비하고, 증폭기를 통해 뇌파 수신부(110)에서 수신한 수십 μV~ 수십 mV의 뇌파를 3 ~ 5V로 증폭시켜, 수신된 뇌파 분석을 용이하게 하도록 한다.

필터 모듈(123)은 다수의 아날로그 필터를 구비하여 증폭 모듈(121)에서 증폭된 뇌파에 포함된 각종 노이즈를 필터링한다. 이 때, 필터는 고대역통과필터(high pass filter), 대역통과필터(band pass filter), 대역저지필터(band stop filter), 저역통과필터(low pass filter)로 구성된다. 이러한 고대역통과필터는 DC전압, 호흡, 몸 움직임, 눈 깜빡임 등에 의한 노이즈를 1차적으로 제거하고, 대역통과필터는 측정하고자 하는 주파수 대역범위를 갖는 뇌파를 필터링한다. 대역저지필터는 50Hz 또는 60Hz의 전원공급에 따른 노이즈를 제거하고, 저역통과필터는 뇌파를 대역제한 시켜 왜곡현상을 방지하고, 뇌파 복원 시 발생하는 왜곡현상을 방지한다. AD 변환 모듈(125)은 필터 모듈(123)을 통해 추출한 아날로그 상태의 뇌파를 디지털화한다.

상태 판단부(130)는 상기 추출된 뇌파의 변화를 이용하여 사용자의 상태를 판단하는데, 활동 판단 모듈(131), 학습 판단 모듈(132), 수면 판단 모듈(135)을 포함한다.

활동 판단 모듈(131)은 반복적으로 동일한 주파수에서 꼭지점이 나타나는 것을 검색하여 이를 육체적인 활동 상태로 인식한다. 뇌파는 인체의 움직임에 따라 변화하고 인체의 움직임에 따라 상이한 뇌파가 발생한다. 예를 들어 눈, 눈꺼풀, 안면근육, 코, 입, 뒷덜미의 운동은 델타파와 연관되고, 어깨, 귀, 눈 안면, 코, 입은 세터파와 대응되며, SMR파는 목, 기관지, 폐, 심장에 대응되고, 중간 베타파는 횡경막, 간장, 치아, 경추와 대응되며, 고베타파는 경추, 손, 발, 다리에 대응된다.

꼭지점은 각 주파수에 따른 전압 변화를 미분한 기울기가 변하는 것을 의미한다. 반복적으로 같은 주파수에서 꼭지점이 나타나는 것은 육체의 특징적인 활동을 의미하는 것으로 판단할 수 있다. 이에 따라 활동 판단 모듈(131)은 꼭지점의 반복 발생을 통해서 사용자가 활동 상태인 것으로 인식할 수 있다.

또한 활동 판단 모듈(131)은 중간 베타파의 증가량이 SMR파의 증가량보다 크고 알파파의 감소량이 베타파의 감소량보다 클 때, 사용자가 놀이 상태인 것으로 판단할 수 있다.

학습 판단 모듈(132)은 SMR파와 중간 베파타가 모두 증가하고, SMR파의 증가량이 중간 베타파의 증가량보다 더 큰 상태를 검색하고 이를 학습 상태로 인식한다. 학습 상태인 경우에는 SMR파와 중간 베타파가 모두 증가하는데, 문자를 인식하는 것과 사고하는 것에 의하여 SMR파의 증가량이 중간 베타파의 증가량보다 더 크게 나타난다. 이에 학습 판단 모듈(132)은 이러한 상태를 사용자가 학습 중인 상태로 인식한다. 본 기재에서 모든 종류의 뇌파의 증가량은 전압으로 측정된다.

학습 판단 모듈(132)은 학습 집중도를 수치화하여 저장할 수 있는데, SMR파의 출력치와 중간 베타파의 출력치의 합을 세파의 출력치로 나눈 값을 학습 집중도로 정의한다. 학습 집중도가 높은 상태인 것은 사용자가 공부에 몰입한 것을 의미하며 학습 집중도가 낮은 상태인 것은 사용자가 학습 상태에 있지만 산만한 것을 의미한다.

학습에 집중된 상태에서는 의식저하수준을 반영하는 세타파가 감소하면서 주변을 경계하는 주의집중력을 의미하는 SMR파와 하나의 대상에 몰입하는 몰입집중력을 의미하는 중간베타파가 증가한다. 따라서 상기한 바와 같이 학습 집중도를 산출하면 보다 명확하게 학습 상태에서의 사용자의 집중 정도를 파악할 수 있다.

수면 판단 모듈(135)은 세타파가 증가하고 세타파의 출력이 기 설정된 위의 값을 유지할 때 수면 상태인 것으로 판단한다. 수면 판단 모듈(135)은 세타파만을 감시하며, 수명 상태에서 세타파가 10분동안 높은 상태를 유지할 때 수면 상태로 인식할 수 있다.

사용자 상태 제어부(140)는 사용자의 상태에 따라 조명 또는 온도를 변화시킨다. 사용자 상태 제어부(140)는 페어링 신호 생성 모듈(141), 조명 조절 모듈(142), 음향 조절 모듈(143), 온도 조절 모듈(144)을 포함한다.

페어링(pairing) 신호 생성 모듈(141)은 사용자의 상태가 전환된 것으로 판단될 때 조명 기기, 음향 기기, 또는 온도 조절 기기가 제어 신호를 수신할 수 있도록 온(ON) 상태로 전환시키는 페어링 신호를 생성한다. 페어링 신호 생성 모듈(141)은 상기한 상태 판단부(130)에서 사용자가 학습 상태에서 수면 상태로 전환된 경우, 주변 기기가 사용자 상태 제어부(140)에서 발생한 신호를 수신할 수 있도록 준비시키는데, 전원과 연결되어 있으나 비활성 상태인 기기는 온 생태로 전환하여 활성시킨다.

조명 조절 모듈(142)은 사용자가 학습 상태인 것으로 판단될 때, 책상에 설치된 조명의 조도를 증가시키고 책상 이외에 배치된 조명의 조도를 감소시킨다. 이에 따라 사용자는 학습 도중에 조명을 조절할 필요가 없으며 조명의 조절로 인하여 자연스럽게 학습에 몰입할 수 있다.

또한 조명 조절 모듈(142)은 사용자가 수면 상태인 것으로 판단될 때, 방안의 전체 조도를 감소시켜서 사용자가 빛의 방해를 받지 않고 숙면할 수 있도록 제어한다.

음향 조절 모듈(143)은 사용자가 학습 상태인 것으로 판단될 때 TV, 음악 소리를 감소시킨다. 또한 음향 조절 모듈(143)은 학습 상태에서 집중력을 향상시키는 소리, 음악을 생성하도록 제어할 수 있다. 또한 음향 조절 모듈(143)은 수면 상태에서 숙면을 취할 수 있도록 알파파, 세타파의 활성을 높이는 자연 소리, 음악을 생성하도록 제어할 수 있다. 소리는 음향 기기에 의하여 발생되며 음향 조절 모듈은 적외선 통신 등의 방식으로 음향 기기를 제어한다. 온도 조절 모듈(144)은 수면 상태로 판단될 때, 방안의 온도를 23도 내지 27로 변화시킨다.

전송부(150)는 무선 통신 방식으로 스마트 기기(30)로 사용자의 상태에 대한 정보를 전송한다. 전송부(150)는 블루투스, 와이파이 등의 방식으로 정보를 전송할 수 있으며, 가정에 설치된 유무선 공유기 등의 통신 장치(20)를 이용하여 외부의 스마트 기기(30)로 정보를 전송할 수도 있다. 이에 따라 사용자의 부모는 사용자가 어떠한 상태인지를 용이하게 파악할 수 있다. 스마트 기기(30)는 스마트 폰, 태블릿 PC 등으로 이루어질 수 있다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 뇌파를 이용한 사용자 상태 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 1 및 도 3을 참조하여 설명하면, 본 제1 실시예에 따른 뇌파를 이용한 사용자 상태 제어 방법은 뇌파 수신 단계(S101), 뇌파 증폭 단계(S102), 뇌파 필터링 단계(S103), 상태 판단 단계(S104), 페어링 신호 생성 단계(S105), 사용자 상태 조절 단계(S106), 전송 단계(S107)를 포함한다.

뇌파 수신 단계(S101)는 뇌파 수신부(110)에 의하여 이루어지며 다수의 전극을 사용자의 두피에 부착하여, 상기 전극을 통해 상기 사용자의 뇌파를 수신한다. 예를 들면, 다수의 전극 중 그라운드 전극이 사용자의 두피 중앙에 배치되고, 그 양측으로 우뇌용 전극과 좌뇌용 전극이 동일한 개수로 사용자의 두피에 부착되어 사용자의 뇌파를 수신한다. 이 때, 뇌파 수신 단계(S101)는 사용자의 전두엽영역에 대한 뇌파 또는 전두엽을 제외한 영역에 대한 뇌파 등을 선택하여 수신할 수 있다.

증폭 단계(S102)는 증폭 모듈(121)에 의하여 이루어지며 증폭기를 이용하여 뇌파 수신부(110)에서 수신한 수십 μV~ 수십 mV의 뇌파를 3 ~ 5V로 증폭시킨다.

필터링 단계(S103)는 필터 모듈(123)에 의하여 이루어지며 다수의 아날로그 필터를 이용하여 증폭된 뇌파에 포함된 각종 노이즈를 필터링한다. 이 때, 필터는 고대역통과필터(high pass filter), 대역통과필터(band pass filter), 대역저지필터(band stop filter), 저역통과필터(low pass filter)로 이루어질 수 있다. 이러한 필터링 단계(S103)는 고대역통과필터를 이용하여 DC전압, 호흡, 몸 움직임, 눈 깜빡임 등에 의한 노이즈를 1차적으로 제거하는 고대역 필터링 단계와 대역통과필터를 이용하여 측정하고자 하는 주파수 대역범위를 갖는 뇌파를 필터링하는 밴드 패스 필터링 단계를 포함한다.

필터링 단계(S103)는 대역저지필터를 이용하여 50Hz 또는 60Hz의 전원공급에 따른 노이즈를 제거하는 대역저지 필터링 단계와 저역통과필터를 이용하여 뇌파를 대역제한 시켜 왜곡현상을 방지하고, 뇌파 복원 시 발생하는 왜곡현상을 방지하는 저역통과 필터링 단계를 더 포함한다.

또한 필터링 단계(S103)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD 변환 단계를 더 포함할 수 있는데, AD 변환 단계는 AD 변환 모듈(125)을 이용하여 아날로그 상태의 뇌파를 디지털화 한다.

상태 판단 단계(S104)는 상태 판단부(130)에 의하여 수행되며 뇌파의 변화를 이용하여 사용자의 상태를 판단한다. 상태 판단 단계(S104)는 활동 판단 단계와 학습 판단 단계, 및 수면 판단 단계를 포함한다.

활동 판단 단계는 활동 판단 모듈(131)에 의하여 수행되며 반복적으로 동일한 주파수에서 꼭지점이 나타나는 것을 검색하고 이러한 상태를 육체적인 활동으로 인식한다.

뇌파는 인체의 움직임에 따라 변화하고 인체의 움직임에 따라 상이한 뇌파가 발생한다. 예를 들어 눈, 눈꺼풀, 안면근육, 코, 입, 뒷덜미의 운동은 델타파와 연관되고, 어깨, 귀, 눈 안면, 코, 입은 세터파와 대응되며, SMR파는 목, 기관지, 폐, 심장에 대응되고, 중간 베타파는 횡경막, 간장, 치아, 경추와 대응되며, 고베타파는 경추, 손, 발, 다리에 대응된다.

꼭지점은 각 주파수에 따른 전압 변화를 미분한 기울기가 변하는 것을 의미한다. 반복적으로 같은 주파수에서 꼭지점이 나타나는 것은 육체의 특징적인 활동을 의미하는 것으로 판단할 수 있다. 이에 따라 활동 판단 모듈(131)은 꼭지점의 반복 발생을 통해서 사용자가 활동 상태인 것으로 인식할 수 있다.

또한 활동 판단 단계는 중간 베타파의 증가량이 SMR파의 증가량보다 크고 알파파의 감소량이 베타파의 감소량보다 클 때, 사용자가 놀이 상태인 것으로 판단할 수 있다.

학습 판단 단계는 학습 판단 모듈(132)에 의하여 수행되며 SMR파와 중간 베파타가 모두 증가하고, SMR파의 증가량이 베타파의 증가량보다 더 큰 상태를 검색한다.

학습 판단 단계에서는 학습 집중도를 수치화하여 저장하는데, SMR파의 출력치와 중간 베타파의 출력치의 합을 세파의 출력치로 나눈 값을 학습 집중도로 정의한다. 학습 집중도가 높은 상태인 것은 사용자가 공부에 몰입한 것을 의미하며 학습 집중도가 낮은 상태인 것은 사용자가 학습 상태에 있지만 산만한 것을 의미한다.

학습에 집중된 상태에서는 의식저하수준을 반영하는 세타파가 감소하면서 주변을 경계하는 주의집중력을 의미하는 SMR파와 하나의 대상에 몰입하는 몰입집중력을 의미하는 중간베타파가 증가한다. 따라서 상기한 바와 같이 학습 집중도를 산출하면 보다 명확하게 학습 상태에서의 사용자의 집중 정도를 파악할 수 있다.

수면 판단 단계는 수면 판단 모듈(135)에 의하여 수행되며 세타파가 증가하고 세타파의 출력이 기 설정된 값 이상을 유지할 때 수면 상태인 것으로 판단한다.

페어링 신호 생성 단계(S105)는 페어링 신호 생성 모듈(141)에 의하여 수행되며 사용자의 상태가 전환된 것으로 판단될 때 기기가 제어 신호를 수신할 수 있도록 온(ON) 상태로 전환시킨다. 페어링 신호 생성 단계(S105)는 상기한 상태 판단부(130)에서 사용자가 학습 상태에서 수면 상태로 전환된 경우, 주변 기기가 사용자 상태 제어부(140)에서 발생한 신호를 수신할 수 있도록 준비시키는데, 전원과 연결되어 있으나 비활성 상태인 기기는 온 생태로 전환하여 활성시킨다.

사용자 상태 조절 단계(S106)는 사용자 상태 제어부(140)의 하여 수행되며, 사용자의 상태에 따라 조명 또는 온도를 변화시킨다. 사용자 상태 조절 단계(S106)는 조명 조절 단계, 음향 조절 단계, 온도 조절 단계를 포함한다.

조명 조절 단계는 조명 조절 모듈(142)에 의하여 수행되며 사용자가 학습 상태인 것으로 판단될 때, 책상에 설치된 조명의 조도를 증가시키고 책상 이외에 배치된 조명의 조도를 감소시킨다. 이에 따라 사용자는 학습 도중에 조명을 조절할 필요가 없으며 조명의 조절로 인하여 자연스럽게 학습에 몰입할 수 있다.

또한 조명 조절 단계는 사용자가 수면 상태인 것으로 판단될 때, 방안의 전체 조도를 감소시켜서 사용자가 빛의 방해를 받지 않고 숙면할 수 있도록 제어한다.

음향 조절 단계는 음향 조절 모듈(143)에 의하여 수행되며 사용자가 학습 상태인 것으로 판단될 때 TV, 음악 소리를 감소시킨다. 또한 음향 조절 단계는 학습 상태에서 집중력을 향상시키는 소리, 음악을 생성하도록 제어할 수 있다. 또한 음향 조절 단계는 수면 상태에서 숙면을 취할 수 있도록 알파파, 세타파의 활성을 높이는 자연 소리, 음악을 생성하도록 제어할 수 있다. 소리는 음향 기기에 의하여 발생되며 음향 조절 모듈은 적외선 통신 등의 방식으로 음향 기기를 제어한다.

온도 조절 단계는 온도 조절 모듈(144)에 의하여 수행되며 수면 상태로 판단될 때, 방안의 온도를 23도 내지 27로 변화시킨다.

전송 단계(S107)는 전송부(150)에 의하여 수행되며 무선 통신 방식으로 스마트 기기(30)로 사용자의 상태에 대한 정보를 전송한다. 전송 단계는 블루투스, 와이파이 등의 방식으로 정보를 전송할 수 있으며, 가정에 설치된 유무선 공유기 등의 통신 장치(20)를 이용하여 외부의 스마트 기기(30)로 정보를 전송할 수도 있다. 이에 따라 사용자의 부모는 사용자가 어떠한 상태인지를 용이하게 파악할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 뇌파를 이용한 사용자 상태 제어 장치를 도시한 구성도이다.

도 4를 참조하여 설명하면, 본 제2 실시예에 따른 뇌파를 이용한 사용자 상태 제어 장치(200)는 뇌파 수신부(210), 뇌파 분석부(220), 상태 판단부(230), 사용자 상태 제어부(240), 전송부(250), 뇌파 전달부(260)를 포함한다.

뇌파 수신부(210)는 다수의 전극을 사용자의 두피에 부착하여, 상기 전극을 통해 상기 사용자의 뇌파를 수신한다. 예를 들면, 다수의 전극 중 그라운드 전극이 사용자의 두피 중앙에 배치되고, 그 양측으로 우뇌용 전극과 좌뇌용 전극이 동일한 개수로 사용자의 두피에 부착되어 사용자의 뇌파를 수신한다. 이 때, 뇌파 수신부(210)는 사용자의 전두엽영역에 대한 뇌파 또는 전두엽을 제외한 영역에 대한 뇌파 등을 선택하여 수신한다.

뇌파 수신부(210)는 목걸이(10) 형태로 이루어지고 목걸이(10)에는 머리에 부착되는 복수 개의 전극(12)이 와이어를 매개로 설치될 수 있다. 목걸이(10)에는 메달(15)이 걸려져 설치되고, 메달(15)에는 측정된 뇌파 신호를 무선 통신 방식으로 전송하는 통신칩이 실장될 수 있다. 또한 메달(15)은 사용자의 상태에 따라 서로 다른 색상을 나타낼 수 있다.

또한 뇌파 수신부(210)는 베개에 설치될 수 있는데 뇌파 수신부가 베개에 설치된 경우에는 수면 중에 사용자의 뇌파를 용이하게 검출할 수 있다.

뇌파 분석부(220)는 수신된 뇌파로부터 주파수에 따른 뇌파의 종류를 분류하여 추출한다. 뇌파 분석부(220)는 수신된 뇌파로부터 알파파, SMR파, 중간 베타파, 고 베타파, 세타파, 및 감마파를 추출한다. 뇌파 분석부(220)는 증폭 모듈(221)과 필터 모듈(223), AD 변환 모듈(225)을 포함한다.

증폭 모듈(221)은 내부에 증폭기를 구비하고, 증폭기를 통해 뇌파 수신부(210)에서 수신한 수십 μV~ 수십 mV의 뇌파를 3 ~ 5V로 증폭시켜, 수신된 뇌파 분석을 용이하게 하도록 한다.

필터 모듈(223)은 다수의 아날로그 필터를 구비하여 증폭 모듈(221)에서 증폭된 뇌파에 포함된 각종 노이즈를 필터링한다. 이 때, 필터는 고대역통과필터(high pass filter), 대역통과필터(band pass filter), 대역저지필터(band stop filter), 저역통과필터(low pass filter)로 구성된다. 이러한 고대역통과필터는 DC전압, 호흡, 몸 움직임, 눈 깜빡임 등에 의한 노이즈를 1차적으로 제거하고, 대역통과필터는 측정하고자 하는 주파수 대역범위를 갖는 뇌파를 필터링한다. 대역저지필터는 50Hz 또는 60Hz의 전원공급에 따른 노이즈를 제거하고, 저역통과필터는 뇌파를 대역제한 시켜 왜곡현상을 방지하고, 뇌파 복원 시 발생하는 왜곡현상을 방지한다. AD 변환 모듈(225)은 필터 모듈(223)을 통해 추출한 아날로그 상태의 뇌파를 디지털화한다.

상태 판단부(230)는 상기 추출된 뇌파의 변화를 이용하여 사용자의 상태를 판단하는데, 활동 판단 모듈(231), 학습 판단 모듈(232), 수면 판단 모듈(235)을 포함한다.

활동 판단 모듈(231)은 반복적으로 동일한 주파수에서 꼭지점이 나타나는 것을 검색하여 이를 육체적인 활동 상태로 인식한다. 뇌파는 인체의 움직임에 따라 변화하고 인체의 움직임에 따라 상이한 뇌파가 발생한다. 예를 들어 눈, 눈꺼풀, 안면근육, 코, 입, 뒷덜미의 운동은 델타파와 연관되고, 어깨, 귀, 눈 안면, 코, 입은 세터파와 대응되며, SMR파는 목, 기관지, 폐, 심장에 대응되고, 중간 베타파는 횡경막, 간장, 치아, 경추와 대응되며, 고베타파는 경추, 손, 발, 다리에 대응된다.

꼭지점은 각 주파수에 따른 전압 변화를 미분한 기울기가 변하는 것을 의미한다. 반복적으로 같은 주파수에서 꼭지점이 나타나는 것은 육체의 특징적인 활동을 의미하는 것으로 판단할 수 있다. 이에 따라 활동 판단 모듈(231)은 꼭지점의 반복 발생을 통해서 사용자가 활동 상태인 것으로 인식할 수 있다.

또한 활동 판단 모듈(231)은 중간 베타파의 증가량이 SMR파의 증가량보다 크고 알파파의 감소량이 베타파의 감소량보다 클 때, 사용자가 놀이 상태인 것으로 판단할 수 있다.

학습 판단 모듈(232)은 SMR파와 중간 베파타가 모두 증가하고, SMR파의 증가량이 중간 베타파의 증가량보다 더 큰 상태를 검색하고 이를 학습 상태로 인식한다. 학습 상태인 경우에는 SMR파와 중간 베타파가 모두 증가하는데, 문자를 인식하는 것과 사고하는 것에 의하여 SMR파의 증가량이 중간 베타파의 증가량보다 더 크게 나타난다. 이에 학습 판단 모듈(232)은 이러한 상태를 사용자가 학습 중인 상태로 인식한다. 본 기재에서 모든 종류의 뇌파의 증가량은 전압으로 측정된다.

학습 판단 모듈(232)은 학습 집중도를 수치화하여 저장할 수 있는데, SMR파의 출력치와 중간 베타파의 출력치의 합을 세파의 출력치로 나눈 값을 학습 집중도로 정의한다. 학습 집중도가 높은 상태인 것은 사용자가 공부에 몰입한 것을 의미하며 학습 집중도가 낮은 상태인 것은 사용자가 학습 상태에 있지만 산만한 것을 의미한다.

학습에 집중된 상태에서는 의식저하수준을 반영하는 세타파가 감소하면서 주변을 경계하는 주의집중력을 의미하는 SMR파와 하나의 대상에 몰입하는 몰입집중력을 의미하는 중간베타파가 증가한다. 따라서 상기한 바와 같이 학습 집중도를 산출하면 보다 명확하게 학습 상태에서의 사용자의 집중 정도를 파악할 수 있다.

수면 판단 모듈(235)은 세타파가 증가하고 세타파의 출력이 기 설정된 위의 값을 유지할 때 수면 상태인 것으로 판단한다. 수면 판단 모듈(235)은 세타파만을 감시하며, 수명 상태에서 세타파가 10분동안 높은 상태를 유지할 때 수면 상태로 인식할 수 있다.

사용자 상태 제어부(240)는 사용자의 상태에 따라 조명 또는 온도를 변화시킨다. 사용자 상태 제어부(240)는 페어링 신호 생성 모듈(241), 조명 조절 모듈(242), 음향 조절 모듈(243), 온도 조절 모듈(244), 습도 조절 모듈(245), 향기 조절 모듈(246)을 포함한다.

페어링 신호 생성 모듈(241)은 사용자의 상태가 전환된 것으로 판단될 때 조명 기기, 음향 기기, 또는 온도 조절 기기가 제어 신호를 수신할 수 있도록 온(ON) 상태로 전환시키는 페어링 신호를 생성한다. 페어링 신호 생성 모듈(241)은 상기한 상태 판단부(230)에서 사용자가 학습 상태에서 수면 상태로 전환된 경우, 주변 기기가 사용자 상태 제어부(240)에서 발생한 신호를 수신할 수 있도록 준비시키는데, 전원과 연결되어 있으나 비활성 상태인 기기는 온 생태로 전환하여 활성시킨다.

조명 조절 모듈(242)은 사용자가 학습 상태인 것으로 판단될 때, 책상에 설치된 조명의 조도를 증가시키고 책상 이외에 배치된 조명의 조도를 감소시킨다. 이에 따라 사용자는 학습 도중에 조명을 조절할 필요가 없으며 조명의 조절로 인하여 자연스럽게 학습에 몰입할 수 있다.

또한 조명 조절 모듈(242)은 사용자가 수면 상태인 것으로 판단될 때, 방안의 전체 조도를 감소시켜서 사용자가 빛의 방해를 받지 않고 숙면할 수 있도록 제어한다.

음향 조절 모듈(243)은 사용자가 학습 상태인 것으로 판단될 때 TV, 음악 소리를 감소시킨다. 또한 음향 조절 모듈(243)은 학습 상태에서 집중력을 향상시키는 소리, 음악을 생성하도록 제어할 수 있다. 또한 음향 조절 모듈(243)은 수면 상태에서 숙면을 취할 수 있도록 알파파, 세타파의 활성을 높이는 자연 소리, 음악을 생성하도록 제어할 수 있다. 소리는 음향 기기에 의하여 발생되며 음향 조절 모듈은 적외선 통신 등의 방식으로 음향 기기를 제어한다.

온도 조절 모듈(244)은 사용자가 수면 상태인 것으로 판단될 때, 방안의 온도를 23도 내지 27로 변화시킨다. 습도 조절 모듈(245)은 사용자의 상태에 따라 방안의 습도를 조절한다. 향기 조절 모듈(246)은 학습 상태, 수면 상태 등 사용자의 상태 변화에 따라 라벤더향, 유칼립투스향 등의 향기를 발생시킬 수 있다.

전송부(250)는 무선 통신 방식으로 스마트 기기(30)로 사용자의 상태에 대한 정보를 전송한다. 전송부(250)는 블루투스, 와이파이 등의 방식으로 정보를 전송할 수 있으며, 가정에 설치된 유무선 공유기 등의 통신 장치(20)를 이용하여 외부의 스마트 기기(30)로 정보를 전송할 수도 있다. 이에 따라 사용자의 부모는 사용자가 어떠한 상태인지를 용이하게 파악할 수 있다. 스마트 기기(30)는 스마트 폰, 태블릿 PC 등으로 이루어질 수 있다.

뇌파 전달부(260)는 사용자가 수면 상태인 경우, 알파파, 세파타 등의 뇌파를 사용자에게 전달하여 사용자의 긴장을 완화시키고 숙면을 취하도록 유도한다.

뇌파 전달부(260)는 알파파 신호 또는 세타파 신호를 발생시키는 뇌파신호 생성 모듈(261)과 근적외선을 발생시키는 근적외선 발생 모듈(262)과 뇌파 신호와 함께 근적외선을 머리에 조사하는 근적외선 조사 모듈(263)을 포함한다.

뇌파신호 생성 모듈(261)은 사용자의 숙면을 유도하기 위해서 알파파 신호, 세타파 신호를 신호를 발생시킨다. 근적외선 발생 모듈(262)은 적외선 다이오드를 이용하여 근적외선을 발생시킨다.

근적외선 조사 모듈(263)은 두정엽(parietal lobe) 부분에 알파파 신호를 전달하고, 중심열구(central fissure) 부분에 세타파 신호를 전달하며, 뇌파 신호의 전달과 함께 근적외선을 조사한다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 뇌파를 이용한 사용자 상태 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 5를 참조하여 설명하면, 본 제2 실시예에 따른 뇌파를 이용한 사용자 상태 제어 방법은 뇌파 수신 단계(S201), 뇌파 증폭 단계(S202), 뇌파 필터링 단계(S203), 상태 판단 단계(S204), 페어링 신호 생성 단계(S205), 사용자 상태 조절 단계(S206), 전송 단계(S207), 및 뇌파 전달 단계(S208)를 포함한다.

뇌파 수신 단계(S201)는 뇌파 수신부(210)에 의하여 이루어지며 다수의 전극을 사용자의 두피에 부착하여, 상기 전극을 통해 상기 사용자의 뇌파를 수신한다. 예를 들면, 다수의 전극 중 그라운드 전극이 사용자의 두피 중앙에 배치되고, 그 양측으로 우뇌용 전극과 좌뇌용 전극이 동일한 개수로 사용자의 두피에 부착되어 사용자의 뇌파를 수신한다. 이 때, 뇌파 수신 단계(S201)는 사용자의 전두엽영역에 대한 뇌파 또는 전두엽을 제외한 영역에 대한 뇌파 등을 선택하여 수신할 수 있다.

증폭 단계(S202)는 증폭 모듈(221)에 의하여 이루어지며 증폭기를 이용하여 뇌파 수신부(210)에서 수신한 수십 μV~ 수십 mV의 뇌파를 3 ~ 5V로 증폭시킨다.

필터링 단계(S203)는 필터 모듈(223)에 의하여 이루어지며 다수의 아날로그 필터를 이용하여 증폭된 뇌파에 포함된 각종 노이즈를 필터링한다. 이 때, 필터는 고대역통과필터(high pass filter), 대역통과필터(band pass filter), 대역저지필터(band stop filter), 저역통과필터(low pass filter)로 이루어질 수 있다. 이러한 필터링 단계(S203)는 고대역통과필터를 이용하여 DC전압, 호흡, 몸 움직임, 눈 깜빡임 등에 의한 노이즈를 1차적으로 제거하는 고대역 필터링 단계와 대역통과필터를 이용하여 측정하고자 하는 주파수 대역범위를 갖는 뇌파를 필터링하는 밴드 패스 필터링 단계를 포함한다.

필터링 단계(S203)는 대역저지필터를 이용하여 50Hz 또는 60Hz의 전원공급에 따른 노이즈를 제거하는 대역저지 필터링 단계와 저역통과필터를 이용하여 뇌파를 대역제한 시켜 왜곡현상을 방지하고, 뇌파 복원 시 발생하는 왜곡현상을 방지하는 저역통과 필터링 단계를 더 포함한다.

또한 필터링 단계(S203)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD 변환 단계를 더 포함할 수 있는데, AD 변환 단계는 AD 변환 모듈(225)을 이용하여 아날로그 상태의 뇌파를 디지털화 한다.

상태 판단 단계(S204)는 상태 판단부(230)에 의하여 수행되며 뇌파의 변화를 이용하여 사용자의 상태를 판단한다. 상태 판단 단계(S204)는 활동 판단 단계와 학습 판단 단계, 및 수면 판단 단계를 포함한다.

활동 판단 단계는 활동 판단 모듈(231)에 의하여 수행되며 반복적으로 동일한 주파수에서 꼭지점이 나타나는 것을 검색하고 이러한 상태를 육체적인 활동으로 인식한다.

뇌파는 인체의 움직임에 따라 변화하고 인체의 움직임에 따라 상이한 뇌파가 발생한다. 예를 들어 눈, 눈꺼풀, 안면근육, 코, 입, 뒷덜미의 운동은 델타파와 연관되고, 어깨, 귀, 눈 안면, 코, 입은 세터파와 대응되며, SMR파는 목, 기관지, 폐, 심장에 대응되고, 중간 베타파는 횡경막, 간장, 치아, 경추와 대응되며, 고베타파는 경추, 손, 발, 다리에 대응된다.

꼭지점은 각 주파수에 따른 전압 변화를 미분한 기울기가 변하는 것을 의미한다. 반복적으로 같은 주파수에서 꼭지점이 나타나는 것은 육체의 특징적인 활동을 의미하는 것으로 판단할 수 있다. 이에 따라 활동 판단 모듈(231)은 꼭지점의 반복 발생을 통해서 사용자가 활동 상태인 것으로 인식할 수 있다.

또한 활동 판단 단계는 중간 베타파의 증가량이 SMR파의 증가량보다 크고 알파파의 감소량이 베타파의 감소량보다 클 때, 사용자가 놀이 상태인 것으로 판단할 수 있다.

학습 판단 단계는 학습 판단 모듈(232)에 의하여 수행되며 SMR파와 중간 베파타가 모두 증가하고, SMR파의 증가량이 베타파의 증가량보다 더 큰 상태를 검색한다.

학습 판단 단계에서는 학습 집중도를 수치화하여 저장하는데, SMR파의 출력치와 중간 베타파의 출력치의 합을 세파의 출력치로 나눈 값을 학습 집중도로 정의한다. 학습 집중도가 높은 상태인 것은 사용자가 공부에 몰입한 것을 의미하며 학습 집중도가 낮은 상태인 것은 사용자가 학습 상태에 있지만 산만한 것을 의미한다.

학습에 집중된 상태에서는 의식저하수준을 반영하는 세타파가 감소하면서 주변을 경계하는 주의집중력을 의미하는 SMR파와 하나의 대상에 몰입하는 몰입집중력을 의미하는 중간베타파가 증가한다. 따라서 상기한 바와 같이 학습 집중도를 산출하면 보다 명확하게 학습 상태에서의 사용자의 집중 정도를 파악할 수 있다.

수면 판단 단계는 수면 판단 모듈(235)에 의하여 수행되며 세타파가 증가하고 세타파의 출력이 기 설정된 값 이상을 유지할 때 수면 상태인 것으로 판단한다.

페어링 신호 생성 단계(S205)는 페어링 신호 생성 모듈(241)에 의하여 수행되며 사용자의 상태가 전환된 것으로 판단될 때 기기가 제어 신호를 수신할 수 있도록 온(ON) 상태로 전환시킨다. 페어링 신호 생성 단계(S205)는 상기한 상태 판단부(230)에서 사용자가 학습 상태에서 수면 상태로 전환된 경우, 주변 기기가 사용자 상태 제어부(240)에서 발생한 신호를 수신할 수 있도록 준비시키는데, 전원과 연결되어 있으나 비활성 상태인 기기는 온 생태로 전환하여 활성시킨다.

사용자 상태 조절 단계(S206)는 사용자 상태 제어부(240)의 하여 수행되며, 사용자의 상태에 따라 조명 또는 온도를 변화시킨다. 사용자 상태 조절 단계(S206)는 조명 조절 단계, 음향 조절 단계, 온도 조절 단계를 포함한다.

조명 조절 단계는 조명 조절 모듈(242)에 의하여 수행되며 사용자가 학습 상태인 것으로 판단될 때, 책상에 설치된 조명의 조도를 증가시키고 책상 이외에 배치된 조명의 조도를 감소시킨다. 이에 따라 사용자는 학습 도중에 조명을 조절할 필요가 없으며 조명의 조절로 인하여 자연스럽게 학습에 몰입할 수 있다.

또한 조명 조절 단계는 사용자가 수면 상태인 것으로 판단될 때, 방안의 전체 조도를 감소시켜서 사용자가 빛의 방해를 받지 않고 숙면할 수 있도록 제어한다.

음향 조절 단계는 음향 조절 모듈(243)에 의하여 수행되며 사용자가 학습 상태인 것으로 판단될 때 TV, 음악 소리를 감소시킨다. 또한 음향 조절 단계는 학습 상태에서 집중력을 향상시키는 소리, 음악을 생성하도록 제어할 수 있다. 또한 음향 조절 단계는 수면 상태에서 숙면을 취할 수 있도록 알파파, 세타파의 활성을 높이는 자연 소리, 음악을 생성하도록 제어할 수 있다. 소리는 음향 기기에 의하여 발생되며 음향 조절 모듈은 적외선 통신 등의 방식으로 음향 기기를 제어한다.

온도 조절 단계는 온도 조절 모듈(244)에 의하여 수행되며 수면 상태로 판단될 때, 방안의 온도를 23도 내지 27로 변화시킨다.

전송 단계(S207)는 전송부(250)에 의하여 수행되며 무선 통신 방식으로 스마트 기기(30)로 사용자의 상태에 대한 정보를 전송한다. 전송 단계는 블루투스, 와이파이 등의 방식으로 정보를 전송할 수 있으며, 가정에 설치된 유무선 공유기 등의 통신 장치(20)를 이용하여 외부의 스마트 기기(30)로 정보를 전송할 수도 있다. 이에 따라 사용자의 부모는 사용자가 어떠한 상태인지를 용이하게 파악할 수 있다.

뇌파 전달 단계(S208)는 뇌파 전달부(260)를 이용하여 사용자를 안정시키는 뇌파 또는 수면을 유도하는 뇌파를 사용자에게 전달한다. 뇌파 전달 단계(S208)는 뇌파 신호를 발생시키는 뇌파 발생 단계와 상태에 따라 근적외선을 발생시키는 근적외선 발생 단계와 뇌파 신호와 함께 근적외선을 머리에 조사하는 근적외선 조사 단계를 포함한다.

뇌파 발생 단계는 알파파 및 세타파 신호를 발생시킨다. 근적외선 발생 단계는 적외선 다이오드를 이용하여 근적외선을 발생시킨다. 근적외선 조사 단계는 뇌영역 중 두정엽(parietal lobe) 부분에 알파파를 전달하고, 중심열구(central fissure) 부분에 세타파를 전달하며, 뇌파 신호의 전달과 함께 근적외선을 조사한다.

이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

100, 200: 사용자 상태 제어 장치
110, 210: 뇌파 수신부
120, 220: 뇌파 분석부
121, 221: 증폭 모듈
123, 223: 필터 모듈
125, 225: AD 변환 모듈
130, 230: 상태 판단부
131, 231: 활동 판단 모듈
132, 232: 학습 판단 모듈
135, 235: 수면 판단 모듈
140, 240: 사용자 상태 제어부
141, 241: 신호 생성 모듈
142, 242: 조명 조절 모듈
143, 243: 음향 조절 모듈
144, 244: 온도 조절 모듈
150, 250: 전송부
245: 습도 조절 모듈
246: 향기 조절 모듈
260: 뇌파 전달부
261: 뇌파신호 생성 모듈
262: 근적외선 발생 모듈
263: 근적외선 조사 모듈

Claims (11)

1. 사용자에 부착되어 뇌파를 수신하는 뇌파 수신 단계;
   수신된 뇌파 데이터를 증폭하는 증폭 단계;
   뇌파 데이터에 포함된 노이즈를 제거하는 필터링 단계;
   상기 뇌파의 변화를 이용하여 사용자의 상태를 판단하는 상태 판단 단계;
   사용자의 상태가 전환된 것으로 판단될 때 기기가 제어 신호를 수신할 수 있도록 온(ON) 상태로 전환시키는 페어링 신호를 생성하는 페어링 신호 생성 단계; 및
   사용자의 상태에 따라 조명 또는 온도를 변화시키는 사용자 상태 조절 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌파를 이용한 사용자 상태 제어 방법.
   
2. 제2 항에 있어서,
   상기 상태 판단 단계는 반복적으로 동일한 주파수에서 꼭지점이 나타나는 것을 검색하는 활동 판단 단계와 SMR파와 중간 베파타가 모두 증가하고, SMR파의 증가량이 베타파의 증가량보다 더 큰 상태를 검색하는 학습 판단 단계, 및 세타파가 증가하고 세타파의 출력이 기 설정된 값 이상을 유지할 때 수면 상태인 것으로 판단하는 수면 판단 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌파를 이용한 사용자 상태 제어 방법
   
3. 제2 항에 있어서,
   상기 활동 판단 단계는 중간 베타파의 증가량이 SMR파의 증가량보다 크고 알파파의 감소량이 베타파의 감소량보다 클 때, 사용자가 놀이 상태인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 뇌파를 이용한 사용자 상태 제어 방법
   
4. 제2 항에 있어서,
   상기 학습 판단 단계는 SMR파의 출력치와 중간 베타파의 출력치의 합을 세파의 출력치로 나누어 학습 집중 정도를 수치화하는 것을 특징으로 하는 뇌파를 이용한 사용자 상태 제어 방법
   
5. 제1 항에 있어서,
   상기 사용자 상태 조절 단계는 사용자가 학습 상태인 것으로 판단될 때, 책상에 설치된 조명의 조도를 증가시키고 책상 이외에 배치된 조명의 조도를 감소시키는 조명 조절 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌파를 이용한 사용자 상태 제어 방법
   
6. 제5 항에 있어서,
   상기 조명 조절 단계는 사용자가 수면 상태인 것으로 판단될 때, 방안의 전체 조도를 감소시키는 것을 특징으로 하는 뇌파를 이용한 사용자 상태 제어 방법
   
7. 제5 항에 있어서,
   상기 사용자 상태 조절 단계는 학습 상태로 판단될 때 TV, 음악 소리를 감소시키는 음향 조절 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌파를 이용한 사용자 상태 제어 방법
   
8. 제5 항에 있어서,
   상기 사용자 상태 조절 단계는 수면 상태로 판단될 때, 방안의 온도를 23도 내지 27로 변화시키는 온도 조절 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌파를 이용한 사용자 상태 제어 방법
   
9. 제1 항에 있어서,
   뇌파를 이용한 사용자 상태 제어 방법은 사용자의 상태를 스마트 기기로 전송하는 전송 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌파를 이용한 사용자 상태 제어 방법
   
10. 제1 항에 있어서,
    상기 뇌파를 이용한 상태 표시 방법은 뇌파 신호를 생성하여 사용자에게 전달하는 뇌파 전달 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌파를 이용한 사용자 상태 제어 방법.
    
11. 제10 항에 있어서,
    상기 뇌파 전달 단계는 뇌파 신호를 발생시키는 뇌파 발생 단계와 근적외선을 발생시키는 근적외선 발생 단계와 뇌파 신호와 함께 근적외선을 머리에 조사하는 근적외선 조사 단계를 포함 하는 것을 특징으로 하는 뇌파를 이용한 사용자 상태 제어 방법.

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