KR20200137568A - 경두개 직류 자극법을 이용한 휴대용 학습보조장치 - Google Patents

경두개 직류 자극법을 이용한 휴대용 학습보조장치 Download PDF

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Abstract

본 기술은 경두개 직류 자극법을 이용한 휴대용 학습보조장치에 관한 것으로, 고전압 펄스 신호를 생성하는 고전압 생성부를 포함하는 전원공급부; 사용자의 좌측 이마, 우측 이마, 머리 좌측면 및 머리 우측면에 각각 위치하여 사용자의 두피에 접하고, 상기 고전압 펄스 신호를 사용자의 머리에 인가하는 제1전극, 제2전극, 제3전극 및 제4전극을 포함하는 자극부; 상기 제1전극 내지 상기 제4전극에 각각 연결되어 상기 제1전극 내지 상기 제4전극에 접하는 사용자 두피에서의 체온변화 및 임피던스변화를 센싱하여 감지신호를 생성하는 제1센서 내지 제4센서를 포함하는 감지부; 사용자의 모바일 단말에 탑재된 어플리케이션과 통신하는 통신부; 및 상기 통신부를 통해 상기 어플리케이션으로부터 전송받은 제어신호 및 상기 감지부로부터 전달받은 상기 감지신호에 응답하여 상기 제1전극 내지 상기 제4전극에 인가되는 상기 고전압 펄스 신호를 제어하는 제어부를 포함하는 학습보조장치가 제공된다.

Description

경두개 직류 자극법을 이용한 휴대용 학습보조장치{PORTABLE STUDY SUPPORT DEVICE USING TRANSCRANIAL DIRECT CURRENT STIMULATION}
본 발명은 학습보조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 경두개 직류 자극법(transcranial direct current stimulation, tDCS)을 이용하여 사용자의 학습 능력을 향상시킬 수 있는 경두개 직류 자극법을 이용한 휴대용 학습보조장치에 관한 것이다.
뇌는 인체 머리의 내부 기관으로 신경계의 최고 중추기관이며, 대뇌, 소뇌, 중간뇌, 다리뇌, 연수로 나뉘어진다. 또한, 뇌는 뉴런 활동 준위의 합이 뇌의 표피에서 측정되는 신호인 뇌파를 발생한다.
뇌의 상태를 측정하는 방법으로, 먼저 두피에 전극을 구비한 패드를 장착하여 전극으로부터 수신되는 뇌파를 측정해 검사하는 EEG(electroencephalogram) 검사, 뇌를 방사선이나 초음파를 이용하여 여러 각도에서 단층 촬영해 검사하는 CT 검사, 자기공명에 의해 뇌를 촬영하는 MRI 검사 등이 있다.
뇌신경 자극 분야에서 다양한 개념들이 알려져 있으며, 뇌를 자극시켜서 소정의 목적을 달성하는 두뇌자극술은 크게 침습식 두뇌자극술(invasive brain stimulation)과 비침습식 두뇌자극술(non-invasive brain stimulation)로 구분된다. 침습식 두뇌자극술은 수술을 통해 전극을 뇌에 침투시키고 전기 신호를 인가하는 방법이며, 비침습식 두뇌자극술은 두개골 내부로 전극을 침습하지 않고 뇌를 자극하여 소정의 효과를 달성하는 방법이다.
구체적인 두뇌자극술로는, 심부 전기 자극법(deep electrical stimulation), 경두개 자기 자극법(transcranial magnetic stimulation, TMS), 경두개 전기 자극법(transcranial electrical stimulation, TES), 경두개 직류 자극법(transcranial direct current stimulation, tDCS) 및 경두개 랜덤 노이즈 자극법(transcranial random noise stimulation, tRNS) 등이 있다. 이 가운데 경두개 직류 자극법(tDCS)을 이용한 뇌 전기 자극 기술은 상대적으로 간단한 비침습식 두뇌자극술 가운데 하나로써, 인지 능력 향상이나 우울증 또는 ADHD(Attention Deficit Hyperactivity Disorder) 등의 정신 질환 치료에 효과가 있는 것으로 알려져 있어 이와 관련된 많은 연구가 활발히 이루어지고 있다.
한편, 종래의 학습보조장치의 경우, 주로 사용자의 청각을 자극하여 집중력을 향상시키는 방법을 사용하기 때문에 사용자의 다양한 학습 형태를 지원하는데 한계가 있다.
따라서, 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 사용자의 두뇌에 직접적인 전기 자극을 인가하여 학습 형태에 따라 뇌 기능을 선택적으로 활성화시킬 수 있는 경두개 직류 자극법을 이용한 휴대용 학습보조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따른 학습보조장치는 고전압 펄스 신호를 생성하는 고전압 생성부를 포함하는 전원공급부; 사용자의 좌측 이마, 우측 이마, 머리 좌측면 및 머리 우측면에 각각 위치하여 사용자의 두피에 접하고, 상기 고전압 펄스 신호를 사용자의 머리에 인가하는 제1전극, 제2전극, 제3전극 및 제4전극을 포함하는 자극부; 상기 제1전극 내지 상기 제4전극에 각각 연결되어 상기 제1전극 내지 상기 제4전극에 접하는 사용자 두피에서의 체온변화 및 임피던스변화를 센싱하여 감지신호를 생성하는 제1센서 내지 제4센서를 포함하는 감지부; 사용자의 모바일 단말에 탑재된 어플리케이션과 통신하는 통신부; 및 상기 통신부를 통해 상기 어플리케이션으로부터 전송받은 제어신호 및 상기 감지부로부터 전달받은 상기 감지신호에 응답하여 상기 제1전극 내지 상기 제4전극에 인가되는 상기 고전압 펄스 신호를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 고전압 펄스 신호는 6Hz 내지 9Hz 범위의 주파수 및 350usec 내지 450usec 범위의 펄스폭을 가지며, 한 주기에서의 최대 전압값은 40V 내지 125V 범위 전압값을 갖고, 최소 전압값은 0V일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1전극 및 상기 제2전극은 서로 동일한 형상을 갖고, 상기 제1전극 및 상기 제2전극은 평판형상을 갖되, 상호 이격된 복수개의 라인타입 홈을 가질 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제3전극 및 상기 제4전극은 서로 동일한 형상을 갖고, 상기 제3전극 및 상기 제4전극은 머리카락을 피해 사용자의 두피에 접하는 복수개의 돌출전극을 포함하며, 상기 복수개의 돌출전극 각각은 중심부에 첨점이 형성된 피라미드 형상을 가질 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1센서 내지 상기 제4센서는 사용자 두피에서의 체온변화를 감지하여 제1감지신호를 생성하고, 상기 제1센서 내지 상기 제4센서 중 어느 하나의 센서에서 센싱된 상기 제1감지신호가 한계체온보다 큰 경우에 상기 제1전극 내지 제4전극 중 상기 어느 하나의 센서에 연결된 전극에 인가되는 상기 고전압 펄스 신호를 기 설정된 휴지기 동안 차단할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1센서 내지 상기 제4센서는 사용자 두피에서의 임피던스변화 감지하여 제2감지신호를 생성하고, 상기 제1센서 내지 상기 제4센서 중 어느 하나의 센서에서 센싱된 상기 제1감지신호가 기 설정된 오차범위를 벗어나는 경우에 상기 제1전극 내지 제4전극 중 상기 어느 하나의 센서에 연결된 전극에 인가되는 상기 고전압 펄스 신호를 기 설정된 휴지기 동안 차단할 수 있다.
본 발명에 있어서, 사용자의 집중력을 향상시키고자 하는 경우, 상기 제1전극 또는 상기 제2전극에 상기 고전압 펄스 신호를 인가하고, 나머지 전극들은 플로팅 상태를 유지할 수 있다.
본 발명에 있어서, 사용자의 암기력을 향상시키고자 하는 경우, 상기 제1전극에 상기 고전압 펄스 신호를 인가하고, 상기 제2전극은 그라운드 상태를 유지하며, 상기 제3전극 및 상기 제4전극을 플로팅 상태를 유지할 수 있고, 사용자의 학습 지구력을 향상시키고자 하는 경우, 상기 제2전극에 상기 고전압 펄스 신호를 인가하고, 상기 제1전극은 그라운드 상태를 유지하며, 상기 제3전극 및 상기 제4전극을 플로팅 상태를 유지할 수 있다.
본 발명에 있어서, 사용자의 통찰력, 문제해결능력 및 수학적 사고능력을 향상시키고자 하는 경우, 상기 제4전극에 상기 고전압 펄스 신호를 인가하고, 상기 제3전극은 그라운드 상태를 유지하며, 상기 제1전극 및 제2전극은 플로팅 상태를 유지할 수 있다.
본 발명에 있어서, 사용자의 듣기 평가 능력을 향상시키고자 하는 경우, 상기 제3전극 또는 상기 제4전극에 상기 고전압 펄스 신호를 인가하고, 나머지 전극들은 플로팅 상태를 유지할 수 있다.
본 발명에 따른 경두개 직류 자극법을 이용한 학습보조장치는 다음과 같은 효과를 제공한다.
먼저, 사용자의 두뇌에 직접적인 전기 자극을 인가하여 학습 형태에 따라 뇌 기능을 선택적으로 활성화시킬 수 있으며, 이를 통해 다양한 학습 형태를 효과적으로 보조 및 지원할 수 있는 효과가 있다.
또한, 고전압 펄스 형태로 사용자의 두뇌에 전기 신호를 인가함에 따라 종래 경두개 직류 자극법에서 예상되는 부작용들을 방지할 수 있는 효과가 있다.
발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 경두개 직류 자극법을 이용한 휴대용 학습보조장치의 착용 예시를 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 경두개 직류 자극법을 이용한 휴대용 학습보조장치를 간략히 도시한 도면으로, 도 2는 사이즈 조절수단이 개방되지 않은 상태를 나타낸 도면이고, 도 3은 사이즈 조절수단이 개방된 형태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 경두개 직류 자극법을 이용한 휴대용 학습보조장치의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 경두개 직류 자극법을 이용한 휴대용 학습보조장치의 제1동작모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 경두개 직류 자극법을 이용한 휴대용 학습보조장치의 제2동작모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 경두개 직류 자극법을 이용한 휴대용 학습보조장치의 제3동작모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 경두개 직류 자극법을 이용한 휴대용 학습보조장치의 제4동작모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 경두개 직류 자극법을 이용한 휴대용 학습보조장치의 제5동작모드를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백히 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
본 발명은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있고, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한, 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
후술하는 본 발명의 실시예는 사용자의 두뇌에 직접적인 전기 자극을 인가하여 뇌 기능을 선택적으로 활성화시킬 수 있는 경두개 직류 자극법을 이용한 휴대용 학습보조장치를 제공하기 위한 것이다. 이를 위해, 본 발명의 실시예에서는 고전압 펄스 신호를 생성하는 고전압 생성부를 포함하는 전원공급부, 사용자의 좌측 이마, 우측 이마, 머리 좌측면 및 머리 우측면에 각각 위치하여 사용자의 두피에 접하고, 고전압 펄스 신호를 사용자의 머리에 직접적으로 인가하는 제1전극 내지 제4전극을 포함하는 자극부, 제1전극 내지 제4전극에 접하는 사용자 두피에서의 체온변화 및 임피던스변화를 센싱하여 각각 제1감지신호 및 제2감지신호를 생성하는 감지부, 사용자의 모바일 단말에 탑재된 어플리케이션과 통신하는 통신부 및 통신부를 통해 어플리케이션으로부터 전송받은 제어신호 및 감지부로부터 전달받은 제1 및 제2감지신호에 응답하여 자극부에 인가되는 고전압 펄스 신호를 제어하는 제어부를 포함하는 학습보조장치를 제공할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 경두개 직류 자극법을 이용한 휴대용 학습보조장치에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 경두개 직류 자극법을 이용한 휴대용 학습보조장치의 착용 예시를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 학습보조장치(100)의 본체는 사용자의 전면 이미가 노출되는 'C'자형 헤어밴드 형상을 가질 수 있다. 즉, 학습보조장치(100)는 사용자의 좌측 이마로부터 좌측면, 후두부, 우측면 및 우측 이마까지를 둘러싸는 형상을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 학습보조장치(100)는 사용자의 휴대기기 즉, 스마트폰, 테블릿 PC와 같은 모바일 단말(200)과 무선 통신할 수 있으며, 사용자의 모바일 단말(200)에 탑재된 어플리케이션에 의해 학습보조장치(100)의 전반적인 동작 및 상태를 제어할 수 있다. 여기서, 무선 통신 방식은 공지된 다양한 방식을 사용할 수 있으며, 본 실시예에서는 블루투스 통신 방식을 사용하는 경우를 예시하였다.
사용자의 모바일 단말(200)에 탑재된 어플리케이션은 사용자 정보 관리, 학습보조장치(100) 상태 관리, 자극 강도 제어, 자극 시간 제어, 사용기록 관리 등의 기능을 수행할 수 있다. 여기서, 자극 강도는 5단계 내지 7단계로 구성될 수 있으며, 자극 강도에 따라 후술하는 고전압 펄스 신호의 주파수, 펄스폭 및 최대 전압값을 달리 할 수 있다. 그리고, 자극 시간은 각 동작모드별로 상이할 수 있으며, 15분 내지 20분 범위의 시간을 가질 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 경두개 직류 자극법을 이용한 휴대용 학습보조장치를 간략히 도시한 도면으로, 도 2는 사이즈 조절수단이 개방되지 않은 상태를 나타낸 도면이고, 도 3은 사이즈 조절수단이 개방된 형태를 나타낸 도면이다.
먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 학습보조장치(100)는 'C'자형 본체의 중심부에 제어스위치(150) 및 상태표시수단(152)이 위치할 수 있다. 여기서, 제어스위치(150)는 학습보조장치(100)의 온/오프를 제어하는 역할 및 자극 강도를 조절하는 역할을 수행할 수 있다. 상태표시수단(152)은 학습보조장치(100)의 온/오프 상태, 학습보조장치(100)의 자극 강도, 내장된 배터리(182) 잔량상태 및 충전상태를 사용자에게 시각적으로 안내해줄 수 있다. 상태표시수단(152)은 발광다이오드를 포함할 수 있으며, 각각의 상태에 따라 서로 다른 색상 및 점멸상태를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 학습보조장치(100)는 사용자의 좌측 이마에 대응하는 위치에 배치된 제1전극(110), 사용자의 우측 이마에 대응하는 위치에 배치된 제2전극(120), 사용자의 머리 좌측면(즉, 좌측 두정엽 및 측두엽)에 대응하는 위치에 배치된 제3전극(130) 및 사용자의 머리 우측면(즉, 우측 두정엽 및 측두엽)에 대응하는 위치에 배치된 제4전극(140)을 포함할 수 있다. 제1전극(110) 및 제2전극(120)은 사용자의 전두엽(frontal lobe)에 전기자극을 인가하는 역할을 수행할 수 있고, 제3전극(130) 및 제4전극(140)은 사용자의 두정엽(parietal lobe) 및 측두엽(temporal lobe)에 전기자극을 인가하는 역할을 수행할 수 있다. 제1전극(110) 내지 제4전극(140) 각각은 20cm2 내지 35cm2 범위의 면적을 가질 수 있다. 여기서, 제1전극(110) 내지 제4전극(140) 각각의 면적이 20cm2 미만인 경우에는 접촉감 저하, 피부 발진 및 가려움을 유발할 수 있고, 35cm2 를 초과하는 경우에는 효과적으로 전기신호를 인가하기 어려울 수 있다.
한편, 변형예로서, 제3전극(130) 및 제4전극(140)은 각각 사용자 머리의 좌측면 및 우측면에 위치하되, 귀에 인접하게 위치하기 때문에 골전도 이어폰의 진동 플레이트로 작용할 수도 있다. 이를 통해, 학습보조장치(100)를 착용한 상태에서 별도의 보조장치 없이 듣기 평가와 같은 학습 형태를 동시에 진행할 수 있다.
제1전극(110) 내지 제4전극(140)은 사용자의 두피에 접하는 접촉력 및 접촉감을 개선함과 동시에 소정의 전기자극을 인가하기 위해 연성을 갖는 도전성 재질로 구성될 수 있다. 일례로, 제1전극(110) 내지 제4전극(140)은 도전성을 갖는 실리콘 재질로 구성될 수 있다. 이때, 전극을 통한 전기자극이 보다 용이하도록 제1전극(110) 내지 제4전극(140)은 도전성 파우더, 또는 도전성 필러를 더 포함할 수 있으며, 도전성 파우더 및 도전성 필러는 사용자의 뇌에 전류 전달이 용이한 이온성 전류 경로(ionicity current path)를 형성할 수 있도록 비화학량론적인 상태를 가질 수 있다.
또한, 제1전극(110) 내지 제4전극(140)은 전류 전달 효율을 향상시키기 위해 열선을 내장할 수 있다. 구체적으로, 제1전극(110) 내지 제4전극(140) 각각에 내장된 열선은 전극과 접하는 두피의 체온을 정상체온(예컨대, 37℃)보다 1℃ 내지 2℃ 정도 높아지도록하여 미세한 땀이 발생하도록 유도하기 위한 것으로, 전극과 두피 사이에서 발생된 땀은 전극에 인가된 전기신호를 사용자의 두피로 전달하는 매개체로서 작용할 수 있다. 즉, 전극과 두피 사이에 발생된 미세한 땀을 이용하여 전류 전달 효율을 향상시킬 수 있다.
제1전극(110) 및 제2전극(120)은 서로 동일한 형상을 가질 수 있다. 제1전극(110) 및 제2전극(120)은 사용자의 이마에 접하기 때문에 요구되는 접촉면적을 용이하게 확보하기 위하여 평판형상을 가질 수 있다. 이때, 제1전극(110) 및 제2전극(120)과 사용자의 두피 사이의 접촉감을 개선하기 위해 제1전극(110) 및 제2전극(120)은 상호 이격된 라인타입의 홈(10)을 복수개 구비할 수 있다. 여기서, 제1전극(110) 및 제2전극(120)에 형성된 라인타입의 홈(10)은 제1전극(110) 및 제2전극(120)에 접하는 사용자 두피에서의 과도한 체온증가를 방지하고, 공기 통로를 제공하여 피부 발진 및 가려움을 방지하는 역할을 수행할 수 있다.
제3전극(130) 및 제4전극(140)은 서로 동일한 형상을 가질 수 있고, 제1전극(110) 및 제2전극(120)과는 서로 상이한 형상을 가질 수 있다. 이는, 제1전극(110) 및 제2전극(120)과 제3전극(130) 및 제4전극(140)이 사용자의 머리에서 접하는 영역이 서로 상이하기 때문이다. 구체적으로, 제3전극(130) 및 제4전극(140)은 사용자 머리의 좌우측면에 위치하기 때문에 머리카락을 피해 사용자의 두피에 용이하게 접할 수 있도록 복수개의 돌출전극(20)을 포함할 수 있다. 아울러, 머리카락을 피해 사용자의 두피에 보다 용이하게 접할 수 있도록 제3전극(130) 및 제4전극(140)에서 복수개의 돌출전극(20) 각각은 중심부에 첨점(P)이 형성된 피라미드 형상을 가질 수 있다. 제3전극(130) 및 제4전극(140)에서 복수개의 돌출전극(20) 각각은 도트타입, 바타입, 라인타입 등 다양한 형상을 가질 수 있고, 머리카락을 피해 사용자의 두피에 효과적으로 접할 수 있도록 다양한 형태로 배치될 수 있다. 아울러, 제3전극(130) 및 제4전극(140)이 각각 복수의 돌출전극(20)을 구비함으로써, 제1전극(110) 및 제2전극(120)의 홈(10)과 마찬가지로 사용자 두피에서의 과도한 체온증가를 방지하고, 공기 통로를 제공하여 피부 발진 및 가려움을 방지하는 역할을 수행할 수 있다.
한편, 도면에 도시하지는 않았지만, 본 발명의 실시예에 따른 학습보조장치(100)는 제1전극(110) 내지 제4전극(140) 각각의 후면에 형성되어 제1전극(110) 내지 제4전극(140)과 사용자의 두피 사이의 접촉력을 증가시키는 팽창부재(미도시)를 더 포함할 수 있다. 팽창부재는 전극을 사용자의 두피 방향으로 밀어주어 이들 사이의 접촉력을 향상시키는 역할을 수행하며, 전극과 두피 사이의 임피던스변화를 센싱하는 감지부로부터 전달받은 감지신호에 응답하여 전극과 두피 사이에서 일정 수준 이상의 접촉력을 유지할 수 있다.
다음으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 학습보조장치(100)는 사용자의 머리 사이즈에 따라 제1전극(110) 내지 제4전극(140)이 기 설정된 위치에 배치될 수 있도록 사이즈 조절수단(160)을 구비할 수 있다. 사이즈 조절수단(160)은 제1전극(110)과 제3전극(130) 사이 및 제2전극(120)과 제4전극(140) 사이에 각각 위치할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 경두개 직류 자극법을 이용한 휴대용 학습보조장치의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 학습보조장치(100)는 제1전극(110) 내지 제4전극(140)를 포함하는 자극부, 제1전극(110) 내지 제4전극(140)에 각각 배치되어 체온변화 및 임피던스변화를 센싱하여 각각 제1감지신호 및 제2감지신호를 생성하는 감지부, 배터리(182)로부터 전달받은 전원전압을 승압하여 고전압 펄스 신호를 생성하는 고전압 생성부(184)를 포함하는 전원공급부(180), 온/오프 동작을 제어하는 제어스위치(150), 동작 상태를 시각적으로 안내하는 상태표시수단(152), 동작 상태를 음성으로 안내하는 음성알림수단(154), 사용자의 모바일 단말(200)과 무선 통신하는 통신부(170) 및 이들의 동작을 총괄 제어하는 제어부(190)를 포함할 수 있다.
자극부는 제1전극(110) 내지 제4전극(140)을 포함하고, 제1전극(110) 내지 제4전극(140)은 사용자의 두피에 직류 전기 신호 즉, 고전압 생성부(184)에서 생성된 고전압 펄스 신호를 인가하는 역할을 수행할 수 있다. 제1전극(110) 내지 제4전극(140)은 각각 제어부(190)와 제1전극(110) 내지 제4전극(140) 사이에 위치하는 복수의 스위칭소자(미도시)를 더 포함할 수 있다. 스위칭소자는 감지부에서 전달되는 제1감지신호 또는 제2감지신호에 응답하여 제1전극(110) 내지 제4전극(140)에 인가되는 고전압 펄스 신호를 선택적으로 전달 또는 차단시키는 역할을 수행할 수 있다.
자극부에서 사용자 머리의 좌우측면에 위치하는 제3전극(130) 및 제4전극(140)은 각각 복수개의 돌출전극(20)을 구비할 수 있고, 복수개의 돌출전극(20)은 동시에 하나의 고전압 펄스 신호를 사용자의 두피에 인가하거나, 또는 복수개의 돌출전극(20) 각각이 순차적으로 사용자의 두피에 고전압 펄스 신호를 인가할 수도 있다. 후자의 경우, 어느 한 포인트에 고전압 펄스 신호가 집중적으로 인가되는 것을 방지할 수 있기 때문에 피부 발진 및 가려움을 보다 효과적으로 개선할 수 있다.
감지부는 제1전극(110) 내지 제4전극(140)에 각각 연결되어 전극에 접하는 사용자의 체온변화를 센싱하여 제1감지신호를 생성하고, 사용자의 두피에 접하는 전극의 임피던스변화를 센싱하여 제2감지신호를 생성하는 제1센서(112) 내지 제4센서(142)를 포함할 수 있다. 각각의 기능을 수행하기 위한 제1센서(112) 내지 제4센서(142)는 공지된 다양한 센서를 활용할 수 있으며, 제1센서(112) 내지 제4센서(142) 각각은 제1감지신호 및 제2감지신호를 생성하기 위해 복수개의 센서로 구성될 수 있다. 또한, 제1센서(112) 내지 제4센서(142)는 각각 제어부(190)와 제1센서(112) 내지 제4센서(142) 사이에 위치하는 복수의 증폭기(미도시)를 더 포함할 수 있다. 증폭기는 제1센서(112) 내지 제4센서(142)에서 센싱된 제1감지신호 및 제2감지신호를 제어부(190)가 인식가능한 수준으로 증폭하여 제공하는 역할을 수행할 수 있다.
전원공급부(180)는 전원전압을 공급하는 배터리(182) 및 고전압 펄스 신호를 생성하는 고전압 생성부(184)를 포함할 수 있다.
배터리(182)는 학습보조장치(100)에 내장되어 전원전압 즉, 각 구성요소들에게 구동전압을 공급하는 역할을 수행할 수 있다. 이때, 전원전압은 2V 내지 5V 범위의 전압값을 가질 수 있다. 배터리(182)는 충전단자(미도시) 또는 무선충전수단(미도시)을 구비할 수 있으며, 배터리(182)의 잔량 및 완충여부는 상태표시수단(152), 음성알림수단(154) 또는 사용자의 모바일 단말(200)을 통해 확인할 수 있다. 배터리(182)는 완충된 상태에서 최소 6시간 이상 동작이 가능한 용량을 가질 수 있다.
고전압 생성부(184)는 배터리(182)로부터 전원전압을 공급받아 이를 승압시긴 펌핑전압을 생성함과 동시에 소정의 주기를 갖는 고전압 펄스 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 펌핑전압은 40V 내지 125V 범위의 전압값을 가질 수 있고, 펄스 신호는 6Hz 내지 9Hz 범위의 주파수, 350usec 내지 450usec 범위의 펄스폭을 가질 수 있다. 즉, 고전압 펄스 신호는 6Hz 내지 9Hz 범위의 주파수 및 350usec 내지 450usec 범위의 펄스폭을 가질 수 있고, 하나의 주기에서 최대 전압값은 40V 내지 125V 범위의 전압값을 가질 수 있고, 최소 전압값은 0V일 수 있다. 제1전극(110) 내지 제4전극(140) 각각에 인가되는 고전압 펄스 신호는 단위면적당 0.017mA/cm2 내지 0.2mA/cm2 범위의 전류밀도를 가질 수 있다. 여기서, 고전압 펄스 신호를 생성하여 자극부에 공급하는 것은 경두개 직류 자극법을 이용한 휴대용 학습보조장치(100)에서 예상되는 부작용 예컨대, 전극 아래 피부의 저린감 및 가려움, 일시적 두통, 피곤감, 오심, 어지럼증을 방지하기 위한 것이다. 즉, 직류 전기 신호를 고전압 펄스 신호로 사용자의 머리에 인가함에 따라 경두개 직류 자극법에서 예상되는 부작용들을 방지할 수 있다.
한편, 고전압 펄스 신호의 주파수, 펄스폭 및 최대 전압값은 기 설정된 전류밀도 내에서 그 크기를 조절할 수 있다. 예를 들어, 고전압 펄스 신호의 세기는 5단계 내지 7단계로 세분화될 수 있으며, 각 단계별로 주파수, 펄스폭 및 한 주기에서의 최대 전압값이 상이할 수 있다. 예를 들어, 펄스폭 및 최대전압값이 동일하다고 가정할 때, 가장 자극이 약한 단계는 주파수가 6Hz일 수 있고, 가장 자극이 강한 단계는 주파수가 9Hz일 수 있다.
제어스위치(150)는 학습보조장치(100)의 온/오프를 제어하는 역할 및 자극 강도를 조절하는 역할을 수행할 수 있다. 상태표시수단(152) 및 음성알림수단(154)은 학습보조장치(100)의 온/오프 상태, 학습보조장치(100)의 자극 강도, 내장된 배터리(182) 잔량상태 및 충전상태를 각각 사용자에게 시각적 및 청각적으로 안내해주는 역할을 수행할 수 있다. 상태표시수단(152)은 발광다이오드를 포함할 수 있으며, 각각의 상태에 따라 서로 다른 색상 및 점멸상태를 가질 수 있다. 음성알림수단(154)은 각각의 상황에 따른 안내음성이 녹음된 메모리(미도시)를 포함할 수 있으며, 상태표시수단(152)과 더불어서 예정된 안내음성을 출력할 수 있다.
통신부(170)는 사용자의 모바일 단말(200)에 탑재된 어플리케이션으로부터 제어신호를 전송받아 학습보조장치(100)의 제어부(190)에 전달하는 역할을 수행할 수 있다. 통신부(170)는 무선 통신 모듈 예컨대, 블루투스 통신 모듈일 수 있으며, 일정 거리 이내로 사용자의 모바일 단말(200)이 접근하면 자동으로 페어링될 수 있다.
제어부(190)는 어플리케이션이 탑재된 모바일 단말(200)로부터 수신된 제어신호에 응답하여 고전압 생성부(184)에서 생성되는 고전압 펄스 신호의 세기를 조절할 수 있고, 고전압 생성부(184)에서 생성된 고전압 펄스 신호가 제1전극(110) 내지 제4전극(140)에 각각 인가되는 것을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(190)는 어플리케이션이 탑재된 모바일 단말(200)로부터 수신된 제어신호 예컨대, 동작모드 및 자극강도에 대한 정보가 실린 제어신호에 응답하여 이에 대응하는 고전압 펄스 신호를 고전압 생성부(184)에서 생성하고, 생성된 고전압 펄스 신호를 동작모드에 따라 제1전극(110) 내지 제4전극(140) 중 적어도 어느 하나 이상에 기 설정된 시간동안 예컨대, 15분 내지 20분동안 인가할 수 있다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따른 학습보조장치(100)의 동작모드는 도 5 및 도 9를 참조하여 후술하기로 한다.
또한, 제어부(190)는 제1센서(112) 내지 제4센서(142) 각각에서 생성된 제1감지신호(즉, 체온변화 정도) 또는/및 제2감지신호(즉, 임피던스변화 정도)에 응답하여 제1전극(110) 내지 제4전극(140)에 각각에 인가되는 고전압 펄스 신호를 선택적으로 차단 및 원복시킬 수 있다. 예를 들어, 학습보조장치(100) 동작간 제1센서(112)에서 센싱된 제1감지신호 즉, 체온이 기 설정된 한계체온보다 높을 경우에 제1전극(110)에 인가되는 고전압 펄스 신호를 차단할 수 있다. 여기서, 한계체온은 접촉감 저하, 피부 발진 및 가려움을 유발할 수 있는 40℃일 수 있다. 이후, 기 설정된 휴지기 동안 제1전극(110)에 인가되는 고전압 펄스 신호를 차단한 후에 고전압 펄스 신호를 재인가할 수 있다. 여기서, 휴지기는 정상체온(예컨대, 37℃)으로 복원되는데 필요한 최소한의 시간으로 1분 내지 5분일 수 있다. 또 다른 방법으로, 제1센서(112)에서 센싱된 체온이 기 설정된 복원체온보다 낮아지면 고전압 펄스 신호를 제1전극(110)에 재인가할 수 있다. 여기서, 복원체온은 38℃일 수 있다.
또한, 예를 들어 제어부(190)는 학습보조장치(100)가 턴온된 상태에서 제3센서(132)에서 센싱된 제2감지신호 즉, 임피턴스값이 기준값 대비 10% 이상 차이가 발생하면, 제3센서(132)에 연결된 제3전극(130)과 사용자의 두피가 정상적으로 접촉되지 않은 상태로 판단하여 상태표시수단(152) 및 음성알림수단(154)을 통해 사용자에게 이를 안내할 수 있다. 여기서, 기준값은 전극과 사용자의 두피가 정상적으로 접촉되었을때 측정된 임피던스값을 지칭할 수 있으며, 각 전극별로 상이할 수 있다. 각 전극별 임피던스 기준값은 사용자에 의하여 설정 및 저장될 수 있다.
또한, 예를 들어 제어부(190)는 학습보조장치(100) 동작간 제4센서(142)에서 센싱된 제2감지신호 즉, 임피던스값이 기 설정된 오차범위를 벗어나는 변동이 발생할 경우, 필요 이상의 전기자극이 인가되는 것으로 판단하여 제4센서(142)에 연결된 제4전극(140)에 인가되는 고전압 펄스 신호를 차단할 수 있다. 이후, 기 설정된 휴지기 동안 제4전극(140)에 인가되는 고전압 펄스 신호를 차단한 후에 고전압 펄스 신호를 재인가할 수 있다. 여기서, 휴지기는 1분 내지 5분일 수 있다.
이하, 도 5 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 경두개 직류 자극법을 이용한 휴대용 학습보조장치의 동작모드에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 경두개 직류 자극법을 이용한 휴대용 학습보조장치의 제1동작모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 학습보조장치(100)의 제1동작모드는 청력 향상 모드로서, 음악, 국어 및 영어 듣기 평가와 같이 집중된 청력을 필요로하는 학습 형태를 보조할 수 있는 동작모드이다. 제1동작모드는 제3전극(130) 또는 제4전극(140)에 고전압 펄스 신호를 15분 내지 20분 동안 인가할 수 있다. 즉, 제1동작모드에서는 제3전극(130) 또는 제4전극(140)이 양극으로 작용할 수 있다. 이때, 고전압 펄스 신호는 6Hz 내지 9Hz 범위의 주파수, 350usec 내지 450usec 범위의 펄스폭 및 한 주기에서의 최대 전압값은 40V 내지 125V 범위일 수 있고, 최소 전압값은 0V일 수 있다.
예를 들어, 제1동작모드에서 제3전극(130)에 고전압 펄스 신호를 인가하는 경우, 동작간 제1전극(110), 제2전극(120) 및 제4전극(140)은 플로팅 상태를 유지할 수 있다. 즉, 동작간 제1전극(110), 제2전극(120) 및 제4전극(140)이 음극으로 작용하지 않도록 플로팅 상태를 유지할 수 있다. 따라서, 제3전극(130)을 통해 사용자의 좌측 두정역 및 측두엽으로 인가된 직류 전류는 상대적으로 전위가 낮은 사용자의 척추, 어깨와 같이 사용자 두뇌 아래쪽으로 빠져나가는 전류 경로를 생성할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 경두개 직류 자극법을 이용한 휴대용 학습보조장치의 제2동작모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 학습보조장치(100)의 제2동작모드는 집중력 향상 모드로서, 통상적인 학습 형태를 전반적으로 보조할 수 있는 동작모드이다. 제2동작모드는 제1전극(110) 또는 제2전극(120)에 고전압 펄스 신호를 15분 내지 20분 동안 인가할 수 있다. 즉, 제2동작모드에서는 제1전극(110) 또는 제2전극(120)이 양극으로 작용할 수 있다. 이때, 고전압 펄스 신호는 6Hz 내지 9Hz 범위의 주파수, 350usec 내지 450usec 범위의 펄스폭 및 한 주기에서의 최대 전압값은 40V 내지 125V 범위일 수 있고, 최소 전압값은 0V일 수 있다.
예를 들어, 제2동작모드에서 제1전극(110)에 고전압 펄스 신호를 인가하는 경우, 동작간 제2전극(120) 내지 제4전극(140)은 플로팅 상태를 유지할 수 있다. 즉, 동작간 제2전극(120) 내지 제4전극(140)이 음극으로 작용하지 않도록 플로팅 상태를 유지할 수 있다. 따라서, 제1전극(110)을 통해 사용자의 좌측 전두엽으로 인가된 직류 전류는 상대적으로 전위가 낮은 사용자의 척추, 어깨와 같이 사용자 두뇌 아래쪽으로 빠져나가는 전류 경로를 생성할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 경두개 직류 자극법을 이용한 휴대용 학습보조장치의 제3동작모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 학습보조장치(100)의 제3동작모드는 암기력 향상 모드로서, 역사, 지리와 같이 암기력이 필요한 사회과학영역의 학습 형태를 보조할 수 있는 동작모드이다. 제3동작모드는 제1전극(110)에 고전압 펄스 신호를 15분 내지 20분 동안 인가할 수 있고, 동작간 제2전극(120)은 그라운드로 작용할 수 있다. 이때, 고전압 펄스 신호는 6Hz 내지 9Hz 범위의 주파수, 350usec 내지 450usec 범위의 펄스폭 및 한 주기에서의 최대 전압값은 40V 내지 125V 범위일 수 있고, 최소 전압값은 0V일 수 있다.
제3동작모드에서 제1전극(110)은 양극으로 작용할 수 있고, 제2전극(120)은 음극으로 작용할 수 있다. 그리고, 동작간 제3전극(130) 및 제4전극(140)은 플로팅 상태를 유지할 수 있다. 따라서, 제1전극(110)을 통해 사용자의 좌측 전두엽에 인가된 직류 전류는 우측 전두엽에 위치하는 제2전극(120)으로 빠져나오는 반원 형태의 전류 경로를 생성할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 경두개 직류 자극법을 이용한 휴대용 학습보조장치의 제8동작모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 학습보조장치(100)의 제4동작모드는 수학 능력 향상 모드로서, 통찰력, 문제해결능력 및 수학적 사고능력이 필요한 학습 형태를 보조할 수 있는 동작모드이다. 제4동작모드는 제4전극(140)에 고전압 펄스 신호를 15분 내지 20분 동안 인가할 수 있고, 동작간 제3전극(130)은 그라운드로 작용할 수 있다. 이때, 고전압 펄스 신호는 6Hz 내지 9Hz 범위의 주파수, 350usec 내지 450usec 범위의 펄스폭 및 한 주기에서의 최대 전압값은 40V 내지 125V 범위일 수 있고, 최소 전압값은 0V일 수 있다.
제4동작모드에서 제4전극(140)은 양극으로 작용할 수 있고, 제3전극(130)은 음극으로 작용할 수 있다. 그리고, 동작간 제1전극(110) 및 제2전극(120)은 플로팅 상태를 유지할 수 있다. 따라서, 제4전극(140)을 통해 사용자의 우측 두정엽 및 측두엽으로 인가된 직류 전류는 좌측 두정역 및 측두엽에 위치하는 제3전극(130)을 통해 빠저나오는 타원형의 전류 경로를 생성할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 경두개 직류 자극법을 이용한 휴대용 학습보조장치의 제5동작모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 학습보조장치(100)의 제5동작모드는 지구력 향상 모드로서, 주변 환경에 대한 관심을 저하시켜 학습 지구력 향상에 도움을 줄 수 있는 동작모드이다. 제5동작모드는 제2전극(120)에 고전압 펄스 신호를 15분 내지 20분 동안 인가할 수 있고, 동작간 제1전극(110)은 그라운드로 작용할 수 있다. 이때, 고전압 펄스 신호는 6Hz 내지 9Hz 범위의 주파수, 350usec 내지 450usec 범위의 펄스폭 및 한 주기에서의 최대 전압값은 40V 내지 125V 범위일 수 있고, 최소 전압값은 0V일 수 있다.
제5동작모드에서 제2전극(120)은 양극으로 작용할 수 있고, 제1전극(110)은 음극으로 작용할 수 있다. 그리고, 동작간 제3전극(130) 및 제4전극(140)은 플로팅 상태를 유지할 수 있다. 따라서, 제2전극(120)을 통해 사용자의 우측 전두엽에 인가된 직류 전류는 좌측 전두엽에 위치하는 제1전극(110)으로 빠져나오는 반원 형태의 전류 경로를 생성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 경두개 직류 자극법을 이용한 휴대용 학습보조장치(100)는 사용자의 두뇌에 직접적인 전기 자극을 인가하여 학습 형태에 따라 뇌 기능을 선택적으로 활성화시킬 수 있으며, 이를 통해 다양한 학습 형태를 효과적으로 보조할 수 있다.
또한, 고전압 펄스 형태로 사용자의 두뇌에 전기 신호를 인가함에 따라 종래 경두개 직류 자극법에서 예상되는 부작용들을 방지할 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 홈 20 : 돌출전극
P : 첨점 100 : 학습보조장치
110 : 제1전극 112 : 제1센서
120 : 제2전극 122 : 제2센서
130 : 제3전극 132 : 제3센서
140 : 제4전극 142 : 제4센서
150 : 제어스위치 152 : 상태표시수단
154 : 음성알림수단 160 : 사이즈 조절수단
170 : 통신부 180 : 전원공급부
182 : 배터리 184 : 고전압 생성부
190 : 제어부 200 : 모바일 단말

Claims (10)

  1. 고전압 펄스 신호를 생성하는 고전압 생성부를 포함하는 전원공급부;
    사용자의 좌측 이마, 우측 이마, 머리 좌측면 및 머리 우측면에 각각 위치하여 사용자의 두피에 접하고, 상기 고전압 펄스 신호를 사용자의 머리에 인가하는 제1전극, 제2전극, 제3전극 및 제4전극을 포함하는 자극부;
    상기 제1전극 내지 상기 제4전극에 각각 연결되어 상기 제1전극 내지 상기 제4전극에 접하는 사용자 두피에서의 체온변화 및 임피던스변화를 센싱하여 감지신호를 생성하는 제1센서 내지 제4센서를 포함하는 감지부;
    사용자의 모바일 단말에 탑재된 어플리케이션과 통신하는 통신부; 및
    상기 통신부를 통해 상기 어플리케이션으로부터 전송받은 제어신호 및 상기 감지부로부터 전달받은 상기 감지신호에 응답하여 상기 제1전극 내지 상기 제4전극에 인가되는 상기 고전압 펄스 신호를 제어하는 제어부
    를 포함하는 학습보조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고전압 펄스 신호는 6Hz 내지 9Hz 범위의 주파수 및 350usec 내지 450usec 범위의 펄스폭을 가지며, 한 주기에서의 최대 전압값은 40V 내지 125V 범위 전압값을 갖고, 최소 전압값은 0V인 학습보조장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극 및 상기 제2전극은 서로 동일한 형상을 갖고, 열선이 내장된 도전성 연성 재질로 구성되며, 상기 제1전극 및 상기 제2전극은 평판형상을 갖되, 상호 이격된 복수개의 라인타입 홈을 갖는 학습보조장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제3전극 및 상기 제4전극은 서로 동일한 형상을 갖고, 열선이 내장된 도전성 연성 재질로 구성되며, 상기 제3전극 및 상기 제4전극은 머리카락을 피해 사용자의 두피에 접하는 복수개의 돌출전극을 포함하고,
    상기 복수개의 돌출전극 각각은 중심부에 첨점이 형성된 피라미드 형상을 갖는 학습보조장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1센서 내지 상기 제4센서는 사용자 두피에서의 체온변화를 감지하여 제1감지신호를 생성하고,
    상기 제1센서 내지 상기 제4센서 중 어느 하나의 센서에서 센싱된 상기 제1감지신호가 한계체온보다 큰 경우에 상기 제1전극 내지 제4전극 중 상기 어느 하나의 센서에 연결된 전극에 인가되는 상기 고전압 펄스 신호를 기 설정된 휴지기 동안 차단하는 학습보조장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1센서 내지 상기 제4센서는 사용자 두피에서의 임피던스변화 감지하여 제2감지신호를 생성하고,
    상기 제1센서 내지 상기 제4센서 중 어느 하나의 센서에서 센싱된 상기 제1감지신호가 기 설정된 오차범위를 벗어나는 경우에 상기 제1전극 내지 제4전극 중 상기 어느 하나의 센서에 연결된 전극에 인가되는 상기 고전압 펄스 신호를 기 설정된 휴지기 동안 차단하는 학습보조장치.
  7. 제1항에 있어서,
    사용자의 집중력을 향상시키고자 하는 경우,
    상기 제1전극 또는 상기 제2전극에 상기 고전압 펄스 신호를 인가하고, 나머지 전극들은 플로팅 상태를 유지하는 학습보조장치.
  8. 제1항에 있어서,
    사용자의 암기력을 향상시키고자 하는 경우,
    상기 제1전극에 상기 고전압 펄스 신호를 인가하고, 상기 제2전극은 그라운드 상태를 유지하며, 상기 제3전극 및 상기 제4전극을 플로팅 상태를 유지하고,
    사용자의 학습 지구력을 향상시키고자 하는 경우,
    상기 제2전극에 상기 고전압 펄스 신호를 인가하고, 상기 제1전극은 그라운드 상태를 유지하며, 상기 제3전극 및 상기 제4전극을 플로팅 상태를 유지하는 학습보조장치.
  9. 제1항에 있어서,
    사용자의 통찰력, 문제해결능력 및 수학적 사고능력을 향상시키고자 하는 경우,
    상기 제4전극에 상기 고전압 펄스 신호를 인가하고, 상기 제3전극은 그라운드 상태를 유지하며, 상기 제1전극 및 제2전극은 플로팅 상태를 유지하는 학습보조장치.
  10. 제1항에 있어서,
    사용자의 듣기 평가 능력을 향상시키고자 하는 경우,
    상기 제3전극 또는 상기 제4전극에 상기 고전압 펄스 신호를 인가하고, 나머지 전극들은 플로팅 상태를 유지하는 학습보조장치.
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