KR840002473B1 - 이완 및 명상 상태의 뇌파패턴 유발장치 - Google Patents

이완 및 명상 상태의 뇌파패턴 유발장치 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

이완 및 명상 상태의 뇌파패턴 유발장치
제1도는 본 발명에 따르는 장치의 블록다이아그램으로서 스펙트럼 잡음밀도 변조기를 계통적으로 기술한 도면이며
제2도는 제1도에 도시된 장치에서 여러 지점에서의 전압파형을 도시한 도면으로서, 여러 파형들은 시간에 대해서는 서로 근사적이지만 크기면에서는 서로 근사적이 아니다.
본 발명은 환자에 있어서 깊은 이완효과를 주기위한 장치에 관한 것이다. 부가하면, 본 발명은 "뇌 구동(brain driver)"으로 공지된 바와 같이 환자에게서 명상 및 이완상태의 뇌파패턴을 유발시키기 위한 장치에 관한 것이다.
대부분의 동물, 특히 인간은 뇌파패턴에 있어서 독특한 전기주파수를 갖고 있다고 오래전부터 인지되어 왔는데, 그 각각의 패턴은 동일함을 증명할 수 있도록 생리학상의 상태에 따라 다르다, 약 8-13Hz에서 주파수를 갖는 뇌파는 알파주파수 뇌파로 공지되어 있으며, 이는 환자가 눈을 감고 의식이 있는 상태로 사고하지 않을때 발생하는 이완 및 명상상태와 관련되는 것이다.
자연적 이완을 증진시키기 위한 기술과 장치는 일반적으로 수동적이냐 능동적이냐로 분류된다. 수동적 장치는 자극적인 외부잡음을 단지 더욱 즐거운 소리로 차폐하는 역할만을 하게하거나 혹은 자연적 이완을 방해하는 모든 것으로부터 환자를 심리적으로 보호하기 위해 랜덤(random) 또는 "백색잡음(white noise)"을 이용하는 장치이다. 능동적 장치는 "뇌구동"으로 공지된 현상, 즉 환자에게서 알파주파수 뇌파를 외도적으로 유발시키는 장치이다. 그러나, 이러한 뇌파를 유발하는 방식에 관계없이, 뇌파가주로 알파주파수 범위안에 있는 환자는 깊이 이완이 일어나 자연적으로 발생한 이완상태와 마찬가지로 불안이 감소되며 아드레날린 레벨이 낮아지고 근육의 긴장도가 감소된다.
전형적인 대부분의 수동적 장치는 "백색잡음"원으로부터 출력신호를 변경시키고 이를 음향신호로 변환시켜 결국은 즐거운 마스크 사운드(masking sound)로 만드는 장치이다. 예를 들면 어떤 한 장치에서는, 백색잡음 원출력이 톱니파형에 의해 변조된 진폭을 지녀 반복적으로 부서지는 파도와 유사한 음을 산출한다. 또 다른 장치에 있어서, "백색잡음" 원으로부터의 출력신회는 환자의 순간 주뇌파 주파와 진폭에 따라 변화된 스펙트럼 용량과 진폭을 지니고 있으며, 환자의 현재의 생리학적 상태를 인지하도록 환자에 의해사용되는 궤환신호를 산출한다. 모든 수동적 장치는 이완 및 명상상태에 따르는 알파주파수를 실질적으로 유발시킬 수 없다는 점에서 기본적으로 부적합한 장치이었다.
현재, 환자를 알파주파수 뇌파를 나타내는 상태로 만들기 위해서는 3가지 기본기술이 이용되고 있는 것으로 알려져 있다. 가장 널리 사용되는 기술은 화학적인 진정제를 사용하는 것인데, 공지 또는 비공지된 음성적 부작용 또는 금기사항등에 주의하여야 한다. "뇌구동"을 위한 또 다른 기술은 빠르고 빛나는 빛, 피부전극을 통해 뇌에 직접적으로 영향을 주는 전기적 펄스자극 또는 상기를 조합한 기술을 사용하는 방법과 관련된 기술이다.
상기에 있어서 빛 또는 전기적 펄스가 알파주파수 범위, 즉 8-14Hz의 비율로 발생한다는 점에서는 동일하다. 그러나 상기 빛은 간질병환자를 자극할 뿐만 아니라 발작을 유발시키기도 한다. 또한 전기적 펄스는 뇌의 다른 부분 또는 다른 신경학상의 활동을 자극할뿐만 아니라 알려지지 않은 해로운 부작용을 산출시킬 수도 있다. 더우기 이러한 장치는 환자를 활동적이고 감정이 격양된 상태로부터 매우 이완되고 명상적인 상태로 강제적으로 급작스럽게 만들기 때문에 일반적으로 실패율이 높다.
따라서, 본 발명의 목적은 해로운 또는 자극적인 부작용 또는 금지사항 없는 안전한 방법으로 환자에게서 이완 및 명상상태에 따르는 뇌파패턴을 유발시키는 장치의 제공에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 환자에게서 이완 및 명상상태를 점차적으로 발생시키는 것을 특징으로 하는 이완 및 명상상태에 따르는 뇌파패턴을 유발시키는 장치의 제공에 관한 것이다.
또한 본 발명의 또다른 목적은 자연적으로 발생하는 뇌 구조에서 알파주파수 뇌파패턴이 유발되는 방법과 같은 방식에 따라 변조되어 전파된 즐거운 음을 이용하는 주체 또는 환자에게서 이완 및 명상상태에 따르는 뇌파패턴을 유발시키기 위한 장치의 제공에 관한 것이다.
또한 본 발명의 목적은 음의 변조에 있어서의 모든 변화를 궁극적으로 종결함으로써 최면상태의 뇌파 패턴이 자연적으로 환자에 발생하는 것은 무엇이든지 취하게 하기 위하여 환자의 뇌를 자유롭게 하고 고무시키는 상술한 바와 같이 이완 및 명상상태에 따르는 뇌파 패턴을 위한 장치의 제공에 관한 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 목적은 알파주파수 뇌파상태로 점차적으로 전이시키고 이러한 상태로 환자를 계속 유지하기 위하여 이완 및 명상상태에 관련된 뇌파패턴 방식으로 백색잡음원의 스펙트럼 잡음원을 변조하기 위한 회로 및 백색잡음원을 유발시키는 것을 특징으로 하는 환자에서의 이완 및 명상상태에 따르는 뇌파패턴을 유발시키기 위한 장치의 제공에 관한 것이다.
본 발명의 목적 및 종래 기술과 비교한 본 발명의 장점 등은 하기 도면과 그에 따른 설명에 의해 좀 더 명확히 이해할 수 있을 것이다.
일반적으로, 환자에게 명상 및 이완상태에 따르는 뇌파패턴을 유발시키기 위한 장치는 일정한 스펙트럼 밀도를 갖는 백색잡음 신호를 발생시키기 위한 신호발생기, 백색잡음 신호를 수신하고 변조하기 위한 변조회로 및 변조잡음신호를 수신하여 이를 환자에게 결합시키기 위한 장치로 구성된다. 변조회로는 환자에게서 이완 및 명상상태에 따르는 뇌파패턴과 유사하게 백색잡음 신호를 변조시켜 환자에게 명상 및 이완 상태를 갖도록 점차 유도시킬 수 있는 장치이다.
제 1도는 이완 및 명상상태에 따르는 뇌파패턴을 유발시켜 환자의 스트레스를 감소시키기 위한 장치(10)를 도시한 것이다. 장치(10)은 크게 백색잡음 발생기(11), 스펙트럼 변조기(12), 출력증폭기(13) 및 음향 변환기(14)로 구성되어 있다. 백색잡음 발생기(11)로 종래의 잡음발생기인 랜덤형 또는 충격형을 사용할 수 있는데, 발생기는 대상범위의 주파수상에 레벨주파수 스펙트럼을 가지고 있다.
본 발명에 사용하기 적합한 발생기는 열적잡음신호와 증폭스테이지가 장치되어 있는 작동증폭기를 가지고 있다.
스펙트럼 변조기(12)는 트랜지스터분로게이트(15), 램프발생기(16) 및 전압제어발진기(이후 VCO로 칭하여짐)(17)으로 구성되어 있다. 트랜지스터 분로게이트(15)는 재래식 NPC 스위칭 트랜지스터(18), 바이패스 다이오드(19), 두개의 저항(20 과 21) 및 두개의 커패시터(22 과 23)을 포함하고 있다.
램프발생기(16)로는 이후 자세히 설명되는 주기를 갖으며 VCO(17)와 트랜지스터 분로게이트(15)와의 겸용의 최대전압을 갖는 적분기와 같은 종래의 램프발생기가 사용된다. 스위치(26)은 램프발생기를 영 포인트(Zero point)로 만들고 적분기로 하여금 이의 최대 음전압(이후 -V로 칭하여짐)을 갖도록 조절하는 역할을 한다.
VCO(17)로는 출력주파수가 입력신호의 전압에 대한 함수인 공지된 다수의 비안정 멀티바이브레이터를 사용한다. VCO(17)로부터의 출력신호의 주파수 범위는 알파뇌파패턴의 주파수 범위보다 약간 크며, VCO(17)로부터의 출력신호의 주파수 범위가 램프발생기(16)이 최대음전압(-V)에 있을 때의 가장 높은 출력주파수로부터 램프발생기(16)의 최대양전압(+V)에 있을때의 가장 낮은 출력전압까지 직선적으로 변하는 것이 바람직하다. 즉, 알파뇌파수 범위가 약 8-13Hz일때, VCO(17) 출력신호 주파수의 범위가 약 5-14Hz의 범위로 제공될때가 적합하다.
음향변환기(14)로 트랜지스터 분로게이트(15)로부터의 저기출력신호를 가청신호로 변환시키는 종래의 장치를 이용한다. 그러나, 환자에 대한 이완성 또는 안정성을 증가시키기 위하여 배경소란음을 최소로 하면서 변환기와 환자사이를 결합시키는 것이 바람직하다. 그러므로, 환자의 머리에 감지할 수 있을 정도의 압력을 적용하지 않으면서 환자의 귀 각각에 음향신호를 수송할 수 있는 수정된 기송관(24),(25)를 가진 종래의 헤드폰 변환기를 이용하는 것이 바람직하다.
상술된 여러 소자 사이의 내부접속은 일렬로 배열되어 있다. 스위칭 트랜지스터(18)의 콜렉터는 커패시터(23)과 (22)를 통해 잡음발생기(11)에 접속되고, 또 한편 커패시터(23)를 통해 출력 증폭기(13)에 접속되어 있으므로 두 곳에서 잡음발생기(11)로부터의 출력신호를 받게 된다. 램프발생기(16)으로부터의 출력신호는 VCO(17)가 수신하여 저항기(20)을 통해 스위칭 트랜지스터(18)의 베이스에 수신된다. 또한 VCO(17)로부터의 출력신호는 저항기(21)을 통해 스위칭 트랜지스터(18)의 베이스에 수신된다. 다이오드(19)의 에노우드는 스위칭 트랜지스터(18)의 베이스에 접속되며 다이오드(19)의 캐소우드는 스위칭 트랜지스터(18)의 에미터에 접속되어 접지된다. 출력증폭기(13)으로부터의 출력신호는 음향변환기(14)에 의해 수신된다.
장치(10)의 작동을 가시화하기 위해 제2도에 여러 소자로부터 나온 5개의 출력신호 파형이 도시되어 있다. 제2도의 (A)-(D)에 있어서, 이러한 파형은 시간에 대해 동등하지만 진폭에 있어 동등하지 않은 지점들이 반복되고 있다. 이러한 파형들은 각각 잡음 발생기(11), 램프발생기(16), VCO(17) 및 트랜지스터 분로게이트(15)로부터 발생되는 출력신호이다.
잡음발생기(11)은 일정한 스펙트럼 잡음밀도를 지니는 "백색잡음" 출력신호(A)를 발생한다. 환언하면, 이는 특정주파수 간격이내에서 잡음발생기(11)로부터 발생한 잡음출력과 자체주파수 간격에서 잡음발생기(11)로부터 발생한 잡음출력과의 비가 일정하다는 것을 의미한다. 그러나 상기 비율의 정확한 값이 얼마인가는 본 발명에 있어 그리 중요하지 않으며, 단지 이 비율이 일정하다는 것이 중요하다.
스펙트럼 변조기(12)는 잡음발생기(11)로부터의 백색잡음신호(A)를 수신하여 이를 이완 및 명상상태에 따르는 뇌파패턴과 거의 같은 스펙트럼 잡음밀도로 변조시킨다. 부가하면 스펙트럼 변조기(12)는 알파 뇌파 패턴의 주파수 범위로 백색잡음신호(A)를 가변주파수와 함께 변조시킨다. 환자가 가장 능동적일때 발생하는 알파뇌파패턴과 관련된 주파수보다 조금 더 큰 주파수에서 백색잡음신호(A)를 변조하기 시작하여 환자 또는 주체가 가장 비능동적일때 발생되는 알파뇌파패턴과 관련된 주파수보다 조금 작은 주파수로(T)분이상동안 변조주파수를 점차 감소시키는 것이 환자 또는 주체에게서 이완 및 명상상태를 유발시키는데 가장 효과적이라는 것을 알게 되었다. 가장 낮은 변조주파수에 도달하자마자 백색잡음신호(A)의 변조를 종결하여 환자의 정상뇌파패턴이 주가되도록 한다.
전형적인 작동주기는 스위치(26)이 닫힘으로서 시작되어, -V볼트의 "0" 전압으로 램프발생기 출력신호(B)를 변화시키고 VCO의 출력신호(C)를 이의 가장 높은 주파수14Hz로 하게 함으로써 이루어진다.
VCO 출력신호(C)는 램프발생기 출력신호(B)와 합성되어 스위칭 트랜지스터(18)의 베이스에 수신되고 따라서 스위칭 트랜지스터(18)로 하여금 VCO(17)의 순간주파수(다음에는 14Hz)에서 포화상태와 차단동작상태 사이로 교차하게 한다. 다이오드(19)는 스위칭 트랜지스터(18)에 대해 최대 베이스-에미터 전압으로 고정된다.
스위칭 트랜지스터(18)의 포화상태에서 작동할때 스위칭 트랜지스터(18)은 분로되어 백색잡음신호(A)의 더 큰 주파수 성분을 접지시킨다. 스위칭 트랜지스터(18)가 차단상태에서 작동할때는 스위칭 트랜지스터(18)은 백색잡음신호(A)의 전주파수 스펙트럼으로 하여금 출력증폭기(13)에 의해 수신되도록 한다. 스펙트럼 변조기(12)로부터의 결과의 출력은 제2도에서 출력신호(D)로 도시되어 있다.
시간이 진행됨에 따라 램프발생기 출력신호(B)의 전압이 증가하고, 이에 비례해서 VCO 출력신호(C)의 주파수와 백색잡음신호(A)의 변조주파수는 감소한다. 램프발생기 출력신호(B)가 최대가능양전압(+V)에 도달할때 VCO 출력신호(C)의 주파수는 일정한 5Hz에 있게 되고 스위칭 트랜지스터(18)은 포화상태에 있게 되므로써 백색잡음신호(A)의 모든 변조가 종결되고 백색잡음신호(A)의 낙은 주파수성분만이 출력증폭기(13)에 수신된다.
출력증폭기(13)는 트랜지스터 분로게이트(15) 출력신호(D)를 수신하여 그 신호를 음향변환기(14)에 양립될수 있는 레벨까지 증폭시켜 환자가 직접 듣기에 적합한 가청형태로 그 신호를 변환시킨다. 출력증폭기(13)은 단지 더욱 큰 증폭이 요구되는 곳에 제공되는 것이 필요하다.
상술된 실시예에 대한 여러가지 변형도 주목되어야 한다. 스펙트럼밀도 변조를 계속적으로 감소시키는 것이 환자에 있어 이완 및 명상상태를 유발하는데 있어 아주 유리하다 하더라도 다른 스펙트럼 변조 방식도 사용될 수 있다는 사실이 중요하다. 예를 들면, 계속적으로 증가하는 전압신호, 계속적으로 감소하는 VCO(17)의 주파수를 발생하는 램프발생기(16)보다는 결국 스펙트럼 변조방식에 차이를 둔 변화된 전압출력의 주기와 교대된 일정한 전압출력주기를 공급하는 것이 가능하다. 발생기(16) 출력신호 파형을 간단히 조작함으로써 무한한수의 가능한 결합이 이루어질수 있다.
여기에 도시한 특정트랜지스터 분로게이트(15)는 잡음발생기 출력신호(A)를 스위칭하기 위해 적합한 수많은 회로의 단순한 본보기에 지나지 않는다는 것을 인지하길 바란다. 트랜지스터 분로게이트(15)는 자연적 알파뇌파패턴 주파수에 관련되 비율로 신호원에서 그리고 신호원의 스펙트럼 잡음밀도를 변경하는 방식으로 더 높은 주파수로 주파수를 변조시킨다.
본 발명에 있어서 많은 변화, 변경과 세밀한 수정이 수반될 수 있으므로 이 명세서 전반에 걸쳐, 또는 도면에 나타난 모든 사항은 실예로써 설명되는 것으로 이에 제한되지는 않는다.

Claims (1)

  1. 일정한 스펙트럼 잡음밀도를 지닌 백색잡음신호를 발생시키기 위한 장치, 백색잡음신호를 수신하고 이완 및 명상상태의 뇌파패턴과 유사하게 스펙트럼 잡음밀도를 변조시키기 위한 장치와, 변조된 신호를 환자에게 전달시키기 위한 변조잡음신호를 수신하는 장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 이완 및 명상상태의 뇌파패턴을 환자에게 유발시키기 위한 장치.
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