KR20230103102A - 뇌파감지 보청기 및 보청기 피팅 시스템 - Google Patents

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KR20230103102A
KR20230103102A KR1020210193713A KR20210193713A KR20230103102A KR 20230103102 A KR20230103102 A KR 20230103102A KR 1020210193713 A KR1020210193713 A KR 1020210193713A KR 20210193713 A KR20210193713 A KR 20210193713A KR 20230103102 A KR20230103102 A KR 20230103102A
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장지환
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Abstract

본 발명의 일실시 형태는, 보청기 하우징과, 상기 보청기 하우징에서 외부로 노출된 EEG 전극과, 상기 EEG 전극을 통해 사용자의 뇌파의 변화를 감지하는 뇌파 감지부를 포함하는 뇌파 감지 보청기를 제공할 수 있다.

Description

뇌파감지 보청기 및 보청기 피팅 시스템{EEG DETECTING HEARING AID AND FITTING SYSTEM OF THE SAME}
본 발명은 뇌파감지 보청기 및 보청기 피팅 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보청기의 출력 음량에 따른 뇌파의 변화를 감지할 수 있는 뇌파감지 보청기 및 이러한 보청기를 사용하여 보청기의 피팅을 원격으로 수행하는 보청기 피팅 시스템에 관한 것이다.
청각이 저하 또는 상실된 상태에 있는 난청(難聽: impaired hearing) 환자의 경우 보청기의 착용을 필요로 한다. 보청기는 정상인이 들을 수 있는 대역의 음을 증폭 혹은 변형하여 난청자로 하여금 정상인과 같은 정도로 지각하도록 만들기 위한 것이다. 이러한 기존의 보청기는 도 1에 도시한 바와 같이 마이크, 증폭기, 제어기, 스피커를 구비하여 주변의 음향 및 음성을 마이크로 수음(受音: receiving sound)하여 이를 증폭한 후 스피커를 통하여 재생함으로써, 작은 소리를 잘 듣지 못하는 난청인 사람이 소리를 잘 들을 수 있도록 한다.
따라서 보청기는 청각기능이 저하된 사람이 귀에 착용하여 소리를 들을 수 있게 하는 수단으로서, 마이크로폰, 증폭기, 이어폰, 전원(電源)으로 구성되는 종래의 것과는 달리 근자에는 크기를 극 소형으로 제작하고 이를 귀 속에 내입하여 사용할 수 있도록 한 귓속형 보청기의 보급이 급속히 이루어지고 있다.
귀속형 또는 귀걸이형의 보청기 착용의 경우 저하된 청력을 보조함으로 해서 일상에 큰 도움을 주는 것은 사실이나, 스마트폰에서 제공되는 통화나 음악 등을 청취하는데는 한계가 있어, 이를 보완할 수 있는 기술적 수단이 요구되고 있다. 또한, 보청기의 성능이 저하되거나 사용자의 청각 기능이 저하된 경우에는 보청기의 출력의 피팅하는 것이 필요한데, 이러한 보청기의 피팅은 직접 청음 테스트를 통해 진행하는 경우가 일반적이다.
선행문헌 : 한국등록특허 10-1490331호
선행문헌은 사용자 피팅 환경을 제공하는 보청기 및 상기 보청기를 이용한 보청기 피팅방법에 관한 것으로서, 최초 보청기 피팅 이후에 청력 변화에 따른 보청기 피팅을 위하여 청각 전문가의 도움없이 사용자의 현재 상황에 맞는 보청기 피팅을 사용자 스스로 할 수 있도록 사용자 피팅 환경을 제공하는 보청기 및 보청기 피팅방법에 대해 개시하고 있다.
본 발명의 일실시 형태는, 보청기의 출력 음량에 따른 뇌파의 변화를 감지할 수 있는 뇌파감지 보청기 및 이러한 보청기를 사용하여 보청기의 피팅을 원격으로 수행하는 보청기 피팅 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시 형태는, 보청기 하우징과, 상기 보청기 하우징에서 외부로 노출된 EEG 전극과, 상기 EEG 전극을 통해 사용자의 뇌파의 변화를 감지하는 뇌파 감지부를 포함하는 뇌파 감지 보청기를 제공할 수 있다.
상기 뇌파 감지 보청기는 상기 뇌파 감지부에서 감지된 뇌파 정보를 제어 단말기로 전송하는 무선 통신부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태는, 보청기 하우징과, 상기 보청기 하우징에 노출된 EEG 전극, 및 상기 EEG 전극을 통해 사용자의 뇌파의 변화를 감지하는 뇌파 감지부를 포함하는 뇌파 감지 보청기, 및 상기 뇌파 감지 보청기로부터 감지된 뇌파 정보에 따라, 상기 뇌파 감지 보청기의 감도를 조절하는 제어부를 포함하는 보청기 피팅 시스템을 제공할 수 있다.
상기 뇌파 감지 보청기와 제어부는 무선 연결될 수 있다.
상기 보청기 피팅 시스템은, 상기 뇌파감지 보청기에서 감지된 뇌파 정보를 학습하는 인공지능 학습부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 보청기의 출력 음량에 따른 뇌파의 변화를 감지할 수 있는 뇌파감지 보청기 및 이러한 보청기를 사용하여 보청기의 피팅을 원격으로 수행하는 보청기 피팅 시스템을 얻을 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일실시 형태에 따른 뇌파감지 보청기의 구성도이다.
도 2는, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 보청기 피팅 시스템의 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하겠다.
도 1은, 본 발명의 일실시 형태에 따른 뇌파감지 보청기의 구성도이다.
도 1을 참조하면 본 실시형태에 따른 뇌파감지 보청기(110)는, 보청기 하우징(111)과, EEG 전극(112) 및 뇌파 감지부(113)를 포함할 수 있다.
보청기 하우징(111)은, 사용자의 귀에 끼워질 수 있는 형태를 가지며 내부에는 주변의 소리를 수집하여 사용자에게 전달할 수 있는 장치가 설치될 수 있다. 상기 보청기 하우징(111)내에는, 마이크, 아날로그-디지털 변환기, 버퍼, 디지털필터부, 증폭부, 혼합기, 디지털-아날로그 변환기, 스피커 등이 내장될 수 있다. 우선, 마이크는 보청기를 착용한 사용자 주변의 소리를 수집할 수 있다. 마이크에서 수집된 소리는 아날로그 형태의 신호는 아날로그-디지털 변환기에서 디지털 신호로 변환될 수 있다. 이러한 신호에는 음성신호뿐만 아니라 다양한 종류의 노이즈도 포함되어 있다. 이러한 노이즈는 각주파수 대역별로 제공된 디지털필터부를 이용해서 디지털 신호를 각 주파수 대역별으로 분할하고, 분할된 대역별로 증폭률을 조절함으로써 잡음를 제거하게 한다. 이 때, 주파수 대역별로 제공되는 디지털필터부는 병렬로 구성되거나 직렬로 구성될 수도 있다. 각 디지털필터부에 상응하는 주파수 대역의 신호만 각 디지털필터부로 제공되게 하기 위해서, 대역통과필터와 대역차단필터가 사용될 수 있다. 디지털필터부에서 출력된 신호는 증폭부에서 증폭된다. 각각의 증폭부는 사용자별 피팅 데이터에 따라 설정된 이득에 따라 디지털 신호를 증폭하는 역할을 한다. 증폭기는 결정된 증폭률을 전달받아 대역통과필터로부터 입력받은 신호를 증폭하여 출력한다. 이후, 증폭된 신호를 혼합기에서 혼합된 후, 다시 디지털-아날로그 변환기를 통해 사용자가 들을 수 있는 아날로그 신호로 변환하여 스피커를 통해 출력될 수 있다.
본 실시형태에서, 보청기 하우징의 형태를 인이어(in-ear) 형태로 도시하였으나, 상기 보청기 하우징의 형태는 귀에 걸 수 있는 귀걸이 부분이 포함될 수도 있으며 아래의 EEG 전극을 형성하기 위해 다양하게 변형될 수도 있다.
EEG 전극(112)은 상기 보청기 하우징(111)의 외부에 노출될 수 있다. 사용자가 상기 보청기 하우징(111)을 착용시 상기 EEG 전극(112)이 사용자의 두피와 접촉할 수 있다. 뇌파감지부(113)는, 상기 EEG 전극을 통해 사용자의 뇌파의 변화를 감지할 수 있다.
EEG(Electroencephalogram)는 전극을 통해 뇌의 전기적 활동을 기록하는 전기생리학적 측정방법을 말한다. 일반적으로 두피에 전극을 부착하여 신호를 측정할 수 있다. 신경세포 내부에서 발생하는 이온 전류에 의해 유도된 전위의 요동을 측정할 수 있다. 환자를 진단할 때에는 주로 특정 사건이 일어날 때 발생하는 사건 관련 전위나 뇌파의 스펙트럼 밀도를 주로 분석한다. 뇌전증 환자를 대부분 뇌전도의 이상을 통해 진단할 수 있다. 이외에도 수면장애, 혼수상태, 뇌증, 뇌사를 진단할 때 사용하기도 하며 마취의 깊이를 측정할 때에도 사용될 수 있다. 뇌종양이나 뇌졸증이 의심될 때 가장 처음으로 진단할 수 있는 도구이기도 하지만, 자기공명영상이나 컴퓨터 단층촬영 등 해부학적 정보를 쉽게 볼 수 있는 방식이 개발되고 난 이후에는 잘 사용되지 않는다. 뇌파는 뇌이 신경신호들이 만들어내는 파동 형태로 분석가능한 신호를 의미하는 반면, 뇌전도는 이 뇌파를 두피 위에 전극을 부착하여 비침습적으로 측정해 낸 일련의 신호 또는 측정 행위를 의미한다. 본 발명의 설명에서는 뇌파와 뇌전도라는 용어를 크게 구분하지는 않았다.
이러한 뇌파를 측정하기 위해서는 전극수가 많을수록 동시에 여러 부위의 뇌파의 양상을 관찰할 수 있다. 보통 측정가능한 전극수가 적은 경우 연구 목적과 관련깊은 부분에만 집중적으로 전극을 부착할 수 있다. 본 실시형태에서는 보청기 하우징(111)의 표면에 노출되도록 복수의 EEG 전극(112)을 형성할 수 있다. 상기 EEG 전극(112)이 두피와 접촉하여 뇌파를 측정할 수 있도록 하기 위해서 EEG 전극(112)은 보청기 하우징에서 귀 내부로 삽입되는 영역에 형성될 수도 있으며, 또는 귀 외부에 노출되어 귀에 걸수 있는 부분에 형성되어 귀 뒷부분의 두피와 접촉하도록 형성될 수 있다. 상기 EEG 전극(112)의 위치 및 갯수는 보청기 하우징(111)의 형태에 따라 다양하게 구현될 수 있다. 상기 뇌파 감지부(113)는 EEG 전극(112)을 통해 뇌파를 감지하고 이를 디지털 신호로 변환할 수 있다.
본 실시형태에 따른 뇌파 감지 보청기(110)는, 상기 뇌파 감지부(113)에서 감지된 뇌파 정보를 외부의 제어 단말기로 전송하는 무선통신부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 본 실시형태에 따른 뇌파 감지 보청기(110)에서는, 상기 뇌파 감지부(113)에서 감지된 뇌파 신호를 외부의 제어 단말기로 전송하여 뇌파 상태를 확인하고 뇌파 상태에 따라 사용자에게 적절한 조치나 보청기에 대한 피팅을 수행하는 것을 도울 수 있다. 무선통신부는, 상기 뇌파 감지부(113)의 감지 신호를 외부 단말기로 전송하고 외부 단말기로부터 신호를 수신하도록 할 수 있다. 상기 무선통신부는 블루투스, 지그비 등 근거리 통신을 통해 외부의 제어 단말기와 무선연결될 수 있다.
도 2는, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 보청기 피팅 시스템의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시형태에 따른 보청기 피팅 시스템(200)은, 뇌파 감지 보청기(210) 및 제어부(220)를 포함할 수 있다.
뇌파 감지 보청기(210)는, 보청기 하우징과, 상기 보청기 하우징에 노출된 EEG 전극, 및 상기 EEG 전극을 통해 사용자의 뇌파의 변화를 감지하는 뇌파 감지부를 포함할 수 있다.
보청기 하우징은, 사용자의 귀에 끼워질 수 있는 형태를 가지며 내부에는 주변의 소리를 수집하여 사용자에게 전달할 수 있는 장치가 설치될 수 있다. 상기 보청기 하우징내에는, 마이크, 아날로그-디지털 변환기, 버퍼, 디지털필터부, 증폭부, 혼합기, 디지털-아날로그 변환기, 스피커 등이 내장될 수 있다. 우선, 마이크는 보청기를 착용한 사용자 주변의 소리를 수집할 수 있다. 마이크에서 수집된 소리는 아날로그 형태의 신호는 아날로그-디지털 변환기에서 디지털 신호로 변환될 수 있다. 이러한 신호에는 음성신호뿐만 아니라 다양한 종류의 노이즈도 포함되어 있다. 이러한 노이즈는 각주파수 대역별로 제공된 디지털 필터부를 이용해서 디지털 신호를 각 주파수 대역별으로 분할하고, 분할된 대역별로 증폭률을 조절함으로써 잡음를 제거하게 한다. 이 때, 주파수 대역별로 제공되는 디지털필터부는 병렬로 구성되거나 직렬로 구성될 수도 있다. 각 디지털필터부에 상응하는 주파수 대역의 신호만 각 디지털필터부로 제공되게 하기 위해서, 대역통과필터와 대역차단필터가 사용될 수 있다. 디지털필터부에서 출력된 신호는 증폭부에서 증폭된다. 각각의 증폭부는 사용자별 피팅 데이터에 따라 설정된 이득에 따라 디지털 신호를 증폭하는 역할을 한다. 증폭기는 결정된 증폭률을 전달받아 대역통과필터로부터 입력받은 신호를 증폭하여 출력한다. 이후, 증폭된 신호를 혼합기에서 혼합된 후, 다시 디지털-아날로그 변환기를 통해 사용자가 들을 수 있는 아날로그 신호로 변환하여 스피커를 통해 출력될 수 있다. 상기 보청기 하우징의 형태는 인이어(in-ear) 형 태나, 귀에 걸 수 있는 귀걸이 부분이 포함될 수도 있으며 아래의 EEG 전극을 형성하기 위해 다양하게 변형될 수도 있다.
EEG 전극은 상기 보청기 하우징의 외부에 노출될 수 있다. 사용자가 상기 보청기 하우징을 착용시 상기 EEG 전극이 사용자의 두피와 접촉할 수 있다. 뇌파감지부는, 상기 EEG 전극을 통해 사용자의 뇌파의 변화를 감지할 수 있다. EEG(Electroencephalogram)는 전극을 통해 뇌의 전기적 활동을 기록하는 전기생리학적 측정방법을 말한다. 일반적으로 두피에 전극을 부착하여 신호를 측정할 수 있다. 신경세포 내부에서 발생하는 이온 전류에 의해 유도된 전위의 요동을 측정할 수 있다. 환자를 진단할 때에는 주로 특정 사건이 일어날 때 발생하는 사건 관련 전위나 뇌파의 스펙트럼 밀도를 주로 분석한다. 뇌전증 환자를 대부분 뇌전도의 이상을 통해 진단할 수 있다. 이외에도 수면장애, 혼수상태, 뇌증, 뇌사를 진단할 때 사용하기도 하며 마취의 깊이를 측정할 때에도 사용될 수 있다. 뇌종양이나 뇌졸증이 의심될 때 가장 처음으로 진단할 수 있는 도구이기도 하지만, 자기공명영상이나 컴퓨터 단층촬영 등 해부학적 정보를 쉽게 볼 수 있는 방식이 개발되고 난 이후에는 잘 사용되지 않는다. 뇌파는 뇌이 신경신호들이 만들어내는 파동 형태로 분석가능한 신호를 의미하는 반면, 뇌전도는 이 뇌파를 두피 위에 전극을 부착하여 비침습적으로 측정해 낸 일련의 신호 또는 측정 행위를 의미한다. 본 발명의 설명에서는 뇌파와 뇌전도라는 용어를 크게 구분하지는 않았다. 이러한 뇌파를 측정하기 위해서는 전극수가 많을수록 동시에 여러 부위의 뇌파의 양상을 관찰할 수 있다. 보통 측정가능한 전극수가 적은 경우 연구 목적과 관련깊은 부분에만 집중적으로 전극을 부착할 수 있다. 본 실시형태에서는 보청기 하우징의 표면에 노출되도록 복수의 EEG 전극을 형성할 수 있다. 상기 EEG 전극이 두피와 접촉하여 뇌파를 측정할 수 있도록 하기 위해서 EEG 전극은 보청기 하우징에서 귀 내부로 삽입되는 영역에 형성될 수도 있으며, 또는 귀 외부에 노출되어 귀에 걸수 있는 부분에 형성되어 귀 뒷부분의 두피와 접촉하도록 형성될 수 있다. 상기 EEG 전극의 위치 및 갯수는 보청기 하우징의 형태에 따라 다양하게 구현될 수 있다. 상기 뇌파 감지부는 EEG 전극을 통해 뇌파를 감지하고 이를 디지털 신호로 변환할 수 있다.
본 실시형태에 따른 보청기 피팅 시스템(200)에 사용되는 뇌파 감지 보청기(210)를 사용하는 사용자는 보청기를 통해 출력되는 음성을 들었을 때 뇌파가 변화될 수 있다. 본 실시형태에 따른 보청기 피팅 시스템(200)에서는, 뇌파 감지 보청기(210)에서 출력되는 신호에 따른 사용자의 뇌파 변화를 감지하고 이를 활용하여 사용자에게 필요한 보청기의 출력을 피팅하도록 할 수 있다.
제어부(220)는, 상기 뇌파 감지 보청기(210)로부터 감지된 뇌파 정보에 따라, 상기 뇌파 감지 보청기의 감도를 조절할 수 있다. 상기 제어부(220)는 상기 뇌파 감지 보청기(210)와 유선 또는 무선으로 연결되어 상기 뇌파 감지 보청기(210)에서 측정된 사용자의 뇌파 신호를 수신하고, 상기 뇌파 신호에 맞춰 뇌파 감지 보청기의 감도를 조절하도록 피드백 신호를 상기 뇌파 감지 보청기(210)로 전송할 수 있다. 상기 제어부(220)는 별도의 제어단말기 형태로 형성될 수 있고, 스마트폰에 설치되는 어플리케이션 형태로 형성될 수 있다.
본 실시형태에서 상기 뇌파 감지 보청기(210)와 제어부(220)는 무선으로 연결될 수 있다. 이를 위해 상기 뇌파 감지 보청기(210)에는 뇌파 감지부에서 감지된 뇌파 정보를 외부의 제어부로 전송하는 무선통신부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 본 실시형태에 따른 보청기 피팅 시스템(200)에서는 뇌파 감지 보청기(210)에서 감지된 뇌파 신호를 외부의 제어부(220)로 전송하여 뇌파 상태를 확인하고 뇌파 상태에 따라 사용자에게 적절한 상태로 보청기 피팅을 수행하게 할 수 있다. 무선통신부는, 뇌파 감지부의 감지 신호를 외부 제어부로 전송하고 외부 제어부로부터 신호를 수신하도록 할 수 있다. 상기 뇌파 감지 보청기(210)와 제어부(220)는 블루투스, 지그비 등 근거리 통신을 통해 무선연결될 수 있다.
본 실시형태에서는 외부의 제어부(220)를 스마트폰 단말기 형태로 도시하였으나, 상기 제어부는 외부의 서버 형태(230)로 구축될 수도 있다.
본 실시형태에 따른 보청기 피팅 시스템(200)은, 상기 뇌파감지 보청기에서 감지된 뇌파 정보를 학습하는 인공지능 학습부(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 인공지능 학습부는 보청기의 음량 신호에 따른 사용자의 뇌파 정보를 수집하고 학습할 수 있다. 상기 인공지능 학습부는 제어부(220)나, 서버(230)에 형성될 수 있으며 상기 인공지능 학습부를 통해 학습된 뇌파정보에 따라 사용자의 보청기의 피팅에 적합한 제어 데이터를 생성할 수 있다.
본 실시형태에 따른 보청기 피팅 시스템(200)에서는 상기 인공지능 학습부를 통해 형성된 제어 데이터를 뇌파 감지 보청기(210)로 전송하여 보청기의 감도를 피팅하도록 할 수 있다.
본 실시형태에 따른 보청기 피팅 시스템(200)은 상기 제어부(220) 또는 서버(230)의 데이터를 저장할 수 있는 클라우드 서버(240)를 더 포함할 수 있다. 제어부(220) 또는 서버(230)에서 획득한 사용자의 뇌파 감지 데이터를 클라우드 서버(240)에 저장할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 보청기 피팅 시스템(200)은 상기 제어부(220) 또는 서버(230)와 연결되는 병원서버(250)를 더 포함할 수 있다. 병원의 원격진료가 필요한 경우에, 병원서버(250)에서는 상기 제어부(220) 또는 서버(230)에 접근하여 보청기 사용자의 뇌파 데이터를 통해 환자의 청력 상태를 확인하고 필요한 처방 및 피팅 승인 절차를 진행할 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있다. 예를 들어, 뇌파 감지 보청기 하우징의 형태, 및 상기 뇌파감지 하우징에 형성되는 EEG 전극의 위치나 갯수 등은 다양하게 구현될 수 있다.
210 : 뇌파 감지 보청기 220 : 제어부

Claims (5)

  1. 보청기 하우징;
    상기 보청기 하우징에 노출된 EEG 전극;
    상기 EEG 전극을 통해 사용자의 뇌파의 변화를 감지하는 뇌파 감지부
    를 포함하는 뇌파 감지 보청기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 뇌파 감지부에서 감지된 뇌파 정보를 제어 단말기로 전송하는 무선 통신부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌파 감지 보청기.
  3. 보청기 하우징과, 상기 보청기 하우징에 노출된 EEG 전극, 및 상기 EEG 전극을 통해 사용자의 뇌파의 변화를 감지하는 뇌파 감지부를 포함하는 뇌파 감지 보청기; 및
    상기 뇌파 감지 보청기로부터 감지된 뇌파 정보에 따라, 상기 뇌파 감지 보청기의 감도를 조절하는 제어부
    를 포함하는 보청기 피팅 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 뇌파 감지 보청기와 제어부는 무선 연결된 것을 특징으로 하는 보청기 피팅 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 뇌파감지 보청기에서 감지된 뇌파 정보를 학습하는 인공지능 학습부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보청기 피팅 시스템.
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