KR20110014254A - 두피와 두개골 사이의 음파전달 경계조건에 따른 초음파 주파수검파 특징을 역이용한 뇌파동조장치 및 방법과, 이를 이용한 졸음운전 방지장치 - Google Patents

두피와 두개골 사이의 음파전달 경계조건에 따른 초음파 주파수검파 특징을 역이용한 뇌파동조장치 및 방법과, 이를 이용한 졸음운전 방지장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20110014254A
KR20110014254A KR1020110007124A KR20110007124A KR20110014254A KR 20110014254 A KR20110014254 A KR 20110014254A KR 1020110007124 A KR1020110007124 A KR 1020110007124A KR 20110007124 A KR20110007124 A KR 20110007124A KR 20110014254 A KR20110014254 A KR 20110014254A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wave
signal
eeg
tuning
brain
Prior art date
Application number
KR1020110007124A
Other languages
English (en)
Inventor
강석봉
강대수
강희정
오세덕
장양근
오성민
이광희
이연화
구자홍
Original Assignee
주식회사 아이웨어
강희정
강대수
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 아이웨어, 강희정, 강대수 filed Critical 주식회사 아이웨어
Priority to KR1020110007124A priority Critical patent/KR20110014254A/ko
Publication of KR20110014254A publication Critical patent/KR20110014254A/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M21/00—Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Psychology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)

Abstract

본 발명은 뇌파동조신호를 시각과 청각 또는 촉각으로 전달하여 동조시키지 않고 두피와 두개골 사이의 음파전달 경계조건에 따른 초음파 주파수검파 특징을 역으로 이용하여 두부에 초음파로 변조한 뇌파동조음파를 직접 전달하여 뇌파를 동조시킬 수 있도록 하여 뇌파를 동조하는 중에도 사용자가 시각 또는 청각 내지 촉각을 사용하여 자유롭게 다른 활동을 할 수 있는 두피와 두개골 사이의 음파전달 경계조건에 따른 초음파 주파수검파 특징을 역이용한 뇌파동조장치 및 방법과, 이를 이용한 졸음운전 방지장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 두피부의 주파수검파를 이용한 뇌파동조장치는, 인간의 뇌파인 델타파, 세타파, 알파파, 베타파 중에서 적어도 하나를 동조시키기 위한 주파수와 파형을 갖는 뇌파동조신호를 발생시키는 뇌파동조신호 발생부(10)와, 음향임피던스가 상이한 인체의 두피와 두개골 접합면을 통과하면서 상기 뇌파동조신호가 복조되도록 감쇄되는 주파수와 파형을 갖는 변조파를 발생시키는 변조신호 발생부(30)와, 상기 뇌파동조신호 발생부(10)를 통해 생성된 뇌파동조신호와 상기 변조신호 발생부(30)를 통해 생성된 변조파를 변조하는 뇌파반송신호 변조부(20)와, 상기 뇌파반송신호 변조부(20)에서 변조된 신호를 증폭하여 출력하는 변조된 뇌파동조신호 출력부(40)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

두피와 두개골 사이의 음파전달 경계조건에 따른 초음파 주파수검파 특징을 역이용한 뇌파동조장치 및 방법과, 이를 이용한 졸음운전 방지장치{ELECTROENCEPHALOGRAM FREQUENCY TUNING APPARATUS AND METHOD USING REVERSED WAY OF ULTRASONIC FREQUENCY DEMODULATION CHARACTERISTIC OF SOUND PROPAGATION BOUNDARY CONDITION BETWEEN HUMAN SKIN AND SKULL, AND DOZE DRIVING PROTECTION APPARATUS USING THESE}
본 발명은 뇌파동조장치 및 방법과 이를 이용한 졸음운전 방지장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 뇌파동조신호를 시각과 청각 또는 촉각으로 전달하여 동조시키지 않고 두피와 두개골 사이의 음파전달 경계조건에 따른 초음파 주파수검파 특징을 역으로 이용하여 두부에 초음파로 변조한 뇌파동조음파를 직접 전달하여 뇌파를 동조시킬 수 있도록 하여 뇌파를 동조하는 중에도 사용자가 시각 또는 청각 내지 촉각을 사용하여 자유롭게 다른 활동을 할 수 있는 두피와 두개골 사이의 음파전달 경계조건에 따른 초음파 주파수검파 특징을 역이용한 뇌파동조장치 및 방법과, 이를 이용하여 운전자에게 운전방해요소를 제공하지 않으면서 졸음을 방지할 수 있도록 하여 안전운전을 유도할 수 있는 뇌파동조장치를 이용한 졸음운전 방지장치에 관한 것이다.
일반적으로 뇌파란 뇌신경 신호가 전달될 때 생기는 전기의 흐름을 말한다. 이러한 뇌파는 잠잘 때 아주 느린 뇌파인 델타파가, 활동할 때는 빠른 뇌파인 베타파가, 명상을 할 때는 중간 정도 속도의 알파파 등이 증가된다.
특히, 상기 알파파에 대한 관심이 높아지고 있는데, 베타파는 심신이 긴장됐을 때 주로 나타나고, 세타파와 델타파는 건강이 좋지 않을 때 잘 나타나는데 반하여, 상기 알파파는 눈을 감고 긴장이 풀어진 상태에서 정신적 활동이 비교적 적을 때, 즉 머릿속에 잡념이 없을 때 발생하는 좋은 뇌파라고 알려지고 있기 때문이다.
한편, 영국 과학자 그레이 월터(Gray Walter)가 1940년대 후반에 점멸하는 빛과 소리 주파수에 반응하여 뇌파가 동조한다는 사실을 발견하고 발표한 "뇌파동조이론"을 기반으로 사람의 뇌파를 외부자극으로 유도하여 학습 또는 수면 그리고 활동성 등에 도움을 주는 뇌파동조방법이 다양하게 제안되고 있다.
먼저 시각을 사용하는 뇌파동조방법으로는 광안경 또는 광안대를 이용하여 동조시키고자 하는 뇌파 주파수로 빛을 점멸 또는 광량변화를 주어 뇌파를 동조하는 방법이 있다. 또한, 소리를 사용하는 뇌파동조방법으로는 동조시키고자 하는 뇌파 주파수가 사람의 청각으로는 인식되지 않는 20Hz 미만의 초저주파(Infrasound)이거나 인식률이 극히 낮은 50Hz 이하 주파수이기 때문에 청각으로 인지하지 못함으로 동조시키고자 하는 뇌파 주파수의 주기에 맞추어 가청주파수 대역의 일정 진폭을 갖는 음파를 발생시켜서 청각으로 인식되게 하거나, 사람의 오른쪽 귀와 왼쪽 귀에 동일형태의 파형과 진폭을 갖으면서 주파수는 차이가 나는 소리를 들려주는 바이노럴 비트(Binaural Beats)현상을 이용하는 방법 등이 있다.
여기서 상기 바이노럴 비트현상을 이용한 방법은 오른쪽 귀를 통해 듣는 소리 주파수와 왼쪽 귀를 통해 듣는 소리 주파수가 차이가 나는 경우에는 양 주파수의 차이로 연산되는 주파수를 뇌에서 인식하게 되는 것으로 이를 통해 동조시키려는 뇌파 주파수를 오른쪽 귀와 왼쪽 귀로 듣게 할 소리 주파수의 차이로 만들어 뇌파를 동조하는 방법을 말한다.
뇌파동조의 다른 방법으로는 베개의 진동을 통하여 동조시키고자 하는 뇌파 주파수의 진동을 두개골에 전달하여 뇌파를 동조하는 방법이 있다.
최근에 제안되고 있는 뇌파유도신호 발생장치를 구체적으로 살펴보면, 상기와 같은 알파파와 세타파를 유도함으로써 학습보조 및 정신집중의 효과를 발휘하도록 하는 뇌파유도신호 발생장치들이 소개되고 있는데, 이러한 뇌파유도신호 발생장치는 뇌파가 특정 주파수 영역으로 유도되고 유지될 수 있도록 빛 또는 소리를 이용하여 뇌에 지속적으로 자극을 가하는 장치이다.
상기 뇌파유도신호 발생장치는 기기 본체에 내장되어 유형별 뇌파(α파, β파, δ파 또는 θ파)의 해당 주파수 데이터를 출력하는 마이컴(또는 기억장치)과, 상기 마이컴으로부터 전송된 데이터에 따른 음향을 헤드폰에 공급하는 음향발생부 및 상기 마이컴으로부터 전송된 데이터에 따른 발광신호를 안경에 공급하는 광발생부를 포함한다.
이와 같이 구성되는 종래의 뇌파유도신호 발생장치들은 사용자의 정신집중 또는 정신이완 모드를 마이컴에 입력시키면, 마이컴은 선택모드에 따른 주파수를 음향발생부 및 광발생부에 각각 인가하게 된다. 음향발생부는 마이컴에서 인가되는 주파수로부터 음향신호를 발생하여 헤드폰에 각각 출력하고, 광발생부에서는 마이컴으로부터 인가된 주파수에 적합한 점멸주기를 갖는 발광신호를 생성하여 광안경 내부에 부착된 발광장치에 인가함으로써, 뇌파유도 음 및 빛에 의해 사용자의 정신집중 또는 정신이완을 도모할 수 있는 것이다.
그러나, 종래의 뇌파유도신호 발생장치들은, 뇌파를 유도하기 위하여 학습 시작 전에 별도의 뇌파유도를 위한 상당한 시간이 필요하므로 뇌파유도시간과 학습시간을 이중으로 가져야 하는 사용상의 불편함이 있을 뿐 아니라, 학습이 장시간 진행될 경우 학습시작 전에 진행했던 뇌파유도로 이루어진 고도 집중력이 계속 유지되지 못하는 문제점이 있다. 더욱이, 상기의 기기들에서 사용하는 뇌파 유도신호는 사용자가 지루함을 느끼지 않도록 하면서도 집중력을 최대한 높이기 위해 가청 주파수 영역의 음원과 합성하여 신호를 발생시키므로 사용자가 장기간 기기를 이용함으로써 반복되는 같은 음원 또는 빛의 움직임에 노출되어 지루함을 느끼지 않도록 하기 위해서는 별도로 뇌파와 가청 주파수 영역의 다른 음원을 합성하여 제공할 수 있는 다양한 프로그램이 계속 필요하게 되는 문제점이 있다.
이러한 문제점들은 결국 상술한 바와 같이 뇌파동조방법에 있어서 시각과 청각을 사용하여 뇌파를 동조시키는 중에는 시각 또는 청각을 뇌파동조 이외에 다른 활동에 사용할 수 없고 뇌파동조 후에야 다른 활동을 할 수 있어서 사실상 뇌파를 동조시키는 중에는 다른 활동을 할 수 없다는 뇌파동조방법에 근본적인 문제점이 있는 것이다. 또한 베개를 사용한 뇌파동조방법은 뇌파를 동조시키는 중에는 베개를 베고 있는 자세를 유지하여야 하기 때문에 뇌파를 동조시키는 중에는 다른 생산적인 활동을 할 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 시각 또는 청각적 수단을 사용하지 않으면서 뇌파동조신호를 직접 출력하여 뇌파를 동조시킬 수 있는 뇌파동조 장치 및 방법을 제공하는 것이다. 다시 말해, 시각 또는 청각을 통하여 뇌파동조신호를 두뇌에 전달하여 뇌파를 동조시키는 것이 아니라 뇌파동조신호를 변조파로 만들어 직접 두뇌에 전달하여 뇌파를 동조시키는 뇌파동조장치 및 방법을 제공하는 목적이 있다.
또한, 본 발명은 이러한 뇌파동조 장치 및 방법을 이용하여 운전 중에 운전자가 졸음운전을 하지 않도록 활성 뇌파를 생성할 수 있도록 하는 졸음운전 방지장치를 제공하는 목적이 있다.
본 발명에 의한 두피와 두개골 사이의 음파전달 경계조건에 따른 초음파 주파수검파 특징을 역이용한 뇌파동조장치는, 인간의 뇌파인 델타파, 세타파, 알파파, 베타파 중에서 적어도 하나를 동조시키기 위한 주파수와 파형을 갖는 뇌파동조신호를 발생시키는 뇌파동조신호 발생부(10)와, 인간의 두피와 두개골 사이의 음파 매질이 다른 경계면 특성으로 초음파가 검파되고 초음파의 포락선이 두뇌에 전달되는 특성을 역이용하는 것으로 음향임피던스가 상이한 인체의 두피와 두개골 접합면을 통과하면서 상기 뇌파동조신호가 복조되도록 감쇄되는 주파수와 파형을 갖는 반송파를 발생시키는 반송신호 발생부(30)와, 상기 뇌파동조신호 발생부(10)를 통해 생성된 뇌파동조신호와 상기 반송신호 발생부(30)를 통해 생성된 반송파를 변조하는 뇌파반송신호 변조부(20)와, 상기 뇌파반송신호 변조부(20)에서 변조된 신호를 증폭하여 출력하는 변조된 뇌파동조신호 출력부(40)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 뇌파반송신호 변조부(20)를 통해 변조된 신호를 미리 저장하고 이를 상기 변조된 뇌파동조신호 출력부(40)로 출력할 수 있는 진폭변조뇌파 저장재생부가 상기 뇌파동조신호 발생부(10)와 상기 반송신호 발생부(30) 및 상기 뇌파반송신호 변조부(20)를 대신하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 뇌파동조신호 발생부(10)는, 상기 뇌파동조신호를 미리 저장하여 출력할 수 있는 기억장치나 상기 뇌파동조신호를 생성하기 위한 마이크로프로세서로 구성되고, 상기 반송신호 발생부(30)를 통해 생성되는 반송파는 40KHz ~ 60KHz 이고, 상기 뇌파반송신호 변조부(20)는, 상기 반송신호 발생부(30)를 통해 생성된 반송파와 상기 뇌파동조신호 발생부(10)를 통해 생성된 뇌파동조신호를 피변조파로 하여 진폭변조하거나 단측파대 진폭변조하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 의한 두피와 두개골 사이의 음파전달 경계조건에 따른 초음파 주파수검파 특징을 역이용한 뇌파동조방법은, 인간의 뇌파인 델타파, 세타파, 알파파, 베타파 중에서 적어도 하나를 동조시키기 위한 뇌파동조방법에 있어서, 상기 뇌파 중에서 적어도 하나를 동조하기 위한 뇌파동조신호를 피변조신호로 하고, 음향임피던스가 상이한 인간의 두피와 두개골의 경계면을 통과하면서 상기 뇌파동조신호가 복조되도록 감쇄되는 주파수와 파형을 갖는 반송파를 생성하는 생성단계와, 상기 뇌파동조신호와 반송파를 변조하는 변조단계와, 상기 변조된 신호를 증폭하여 출력하는 출력단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
다른 한편, 본 발명에 의한 뇌파동조장치를 이용한 졸음운전 방지장치는, 인간의 뇌파인 델타파, 세타파, 알파파, 베타파 중에서 적어도 하나를 동조시켜 챠랑을 운행하는 운전자의 졸음을 방지하기 위한 졸음운전 방지장치에 있어서, 상기 차량 내부의 전면 일측에 장착되어 상기 운전자의 뇌파 중에서 적어도 하나를 동조시키기 위한 뇌파동조신호 송신장치(12)를 포함하며, 상기 뇌파동조신호 송신장치(12)는, 상기 운전자의 뇌파 중에서 적어도 하나를 동조시키기 위한 주파수와 파형을 갖는 뇌파동조신호를 발생시키는 뇌파동조신호 발생부(10)와, 음향임피던스가 상이한 인체의 두피와 두개골 접합면을 통과하면서 상기 뇌파동조신호가 복조되도록 감쇄되는 주파수와 파형을 갖는 반송파를 발생시키는 반송신호 발생부(30)와, 상기 뇌파동조신호 발생부(10)를 통해 생성된 뇌파동조신호와 상기 반송신호 발생부(30)를 통해 생성된 반송파를 변조하는 뇌파반송신호 변조부(20)와, 상기 뇌파반송신호 변조부(20)에서 변조된 신호를 증폭하여 출력하는 변조된 뇌파동조신호 출력부(40)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 시각 내지 청각 및 촉각을 이용하는 종래의 뇌파동조방법과 달리 시각 내지 청각 및 촉각을 이용하지 않아서 사용자가 뇌파동조 중에도 다른 활동을 지장 없이 할 수 있는 편의성을 제공하는 효과와 장치의 인식과 활용을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다. 즉, 뇌파동조에 시각과 청각 또는 촉각을 사용하지 않고 비접촉으로 동조하려는 뇌파를 전달하기 때문에 뇌파를 동조하는 중에도 시각과 청각 또는 촉각을 다른 생산적인 활동에 사용 할 수 있게 하는 효과가 있다.
또한, 졸음방지 뇌파유도에 운전자의 시각이나 청각 및 촉각을 사용하지 않고 비접촉으로 졸음을 방지하는 뇌파를 유도하여 운전을 방해하는 요소를 포함하지 않아 효과적이고 향상된 방식의 졸음운전 방지장치를 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 두피와 두개골 사이의 음파전달 경계조건에 따른 초음파 주파수검파 특징을 역이용한 뇌파동조장치의 개략적인 구성도,
도 2는 본 발명에 의한 두피와 두개골 사이의 음파전달 경계조건에 따른 초음파 주파수검파 특징을 역이용한 뇌파동조방법의 순서도,
도 3a 내지 도 3d는 일반적인 뇌전도파형,
도 4는 본 발명의 일실시 예에 의한 뇌파동조장치를 이용한 졸음운전 방지장치의 개략적인 구성도,
도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 의한 두피와 두개골 사이의 음파전달 경계조건에 따른 초음파 주파수검파 특징을 역으로 이용한 뇌파동조장치 및 방법을 모의실험하기 위한 장치 및 측정그래프..
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 두피와 두개골 사이의 음파전달 경계조건에 따른 초음파 주파수검파 특징을 역이용한 뇌파동조 장치 및 방법과, 이를 이용한 졸음운전 방지장치를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 두피와 두개골 사이의 음파전달 경계조건에 따른 초음파 주파수검파 특징을 역이용한 뇌파동조장치의 개략적인 구성도이고, 도 2는 본 발명에 의한 두피와 두개골 사이의 음파전달 경계조건에 따른 초음파 주파수검파 특징을 역이용한 뇌파동조방법의 순서도이며, 도 3a 내지 도 3d는 일반적인 뇌전도파형이다.
또한, 도 4는 본 발명의 일실시 예에 의한 뇌파동조장치를 이용한 졸음운전 방지장치의 개략적인 구성도이고, 도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 의한 두피와 두개골 사이의 음파전달 경계조건에 따른 초음파 주파수검파 특징을 역으로 이용한 뇌파동조장치 및 방법을 모의실험하기 위한 장치 및 측정그래프이다.
상기 도면의 구성 요소들에 인용부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있으며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, '상부', '하부', '앞', '뒤', '선단', '전방', '후단' 등과 같은 방향성 용어는 개시된 도면(들)의 배향과 관련하여 사용된다. 본 발명의 실시 예의 구성요소는 다양한 배향으로 위치설정될 수 있기 때문에 방향성 용어는 예시를 목적으로 사용되는 것이지 이를 제한하는 것은 아니다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의한 두피와 두개골 사이의 음파전달 경계조건에 따른 초음파 주파수검파 특징을 역이용한 뇌파동조장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 인간의 뇌파를 동조시키기 위한 주파수와 파형을 갖는 뇌파동조신호를 발생시키는 뇌파동조신호 발생부(10)와, 지향성이 있고 음향임피던스가 상이한 인체의 두피와 두개골 경계면을 통과하면서 상기 뇌파동조신호를 복조하도록 초음파 성분이 감쇄되는 주파수와 파형을 갖는 반송파를 발생시키는 반송신호 발생부(30)와, 상기 뇌파동조신호 발생부(10)를 통해 생성된 뇌파동조신호와 상기 반송신호 발생부(30)를 통해 생성된 반송파를 변조하는 뇌파반송신호 변조부(20)와, 상기 뇌파반송신호 변조부(20)에서 변조된 신호를 증폭하여 출력하는 변조된 뇌파동조신호 출력부(40)를 포함하여 구성된다.
상기 뇌파동조신호 발생부(10)는, 공지된 바와 같이 뇌파동조신호를 미리 저장하여 출력할 수 있는 기억장치로 구성되거나, 상기 뇌파동조신호 예를 들어 알파파나 세타파를 생성하기 위한 마이크로프로세서로 구성될 수 있다.
상기 반송신호 발생부(30)는, 머리음파복조 현상을 해석하여 반송파가 머리음파복조에 의해 복조되는 반송음파신호를 발생하게 된다. 인간의 머리를 음파적으로 해석하면 두피는 음향임피던스가 1.5[106 Raly]이고, 두개골은 음향임피던스가 6[106 Raly]으로 각각 서로 다른 음향임피던스를 갖으며, 이들의 경계면에서는 인체에 유해하지 않은 40KHz ~ 60KHz 대역의 초음파성분은 대부분 감쇄되는 특성이 있다. 본 발명에 의한 상기 반송신호 발생부(30)는 상술한 바와 같이 두피와 두개골의 경계면에서 감쇄되는 주파수와 파형을 갖는 반송파를 생성한다.
상기 뇌파반송신호 변조부(20)는, 상기 반송신호 발생부(30)를 통해 생성된 반송파에 상기 뇌파동조신호 발생부(10)를 통해 생성된 뇌파동조신호를 진폭변조(Amplitude Modulation)하거나 단측파대 진폭변조하게 된다. 여기서 상기 변조과정은 이미 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.
한편, 본 발명은 상기 뇌파반송신호 변조부(20)를 통해 변조된 신호를 미리 저장하고 출력할 수 있는 진폭변조뇌파 저장재생부로 구성될 수 있다. 다시 말해, 상기 뇌파동조신호 발생부(10)와 상기 반송신호 발생부(30) 및 뇌파반송신호 변조부(20)의 기능을 통합적으로 수행할 수 있도록 미리 상기 변조된 신호를 저장하고 이를 상기 변조된 뇌파동조신호 출력부(40)로 출력할 수 있도록 구성하여 본 발명을 더욱 간단하고 비용을 절감하여 제조할 수 있도록 하여 제품의 생산비용을 더욱 감축시킬 수 있는 것이다.
상기 도 2를 참조하여 본 발명에 의한 두피부와 두개골 사이의 음파 매질이 다른 경계면 특성으로 초음파가 검파되고 초음파의 포락선인 유도뇌파가 두뇌에 전달되는 특성을 역이용한 뇌파동조방법을 살펴본다.
주지된 바와 같이, 인간의 뇌파는 수면 중에는 2Hz ~ 3.99Hz 대역인 델타(δ)파의 뇌파가 증가 되고, 졸음이 오는 상태에서는 4Hz ~ 7.99Hz 대역인 세타(θ)파의 뇌파가 증가 되며, 휴식 또는 명상 중에는 8Hz ~ 12.99Hz 대역인 알파(α)파의 뇌파가 증가 되고, 흥분 또는 긴장 상태에서는 13Hz ~ 30Hz 대역인 베타(β)파의 뇌파가 증가 되며, 극도의 각성과 흥분 시에는 30Hz ~ 50Hz 대역인 감마(γ)파의 뇌파가 증가된다. 다시 말해, 세타파는 내적 의식 상태로 정서적 안정 또는 수면으로 이행 시 나타나며, 창의적 상태, 초학습적 상태, 긴장완화 시에 나타난다. 상기 알파파는 내적 의식 상태로, 긴장이완, 마음의 평온, 신체적 정신적 이완 등의 정신적으로 안정되고 편안한 상태가 되면 증가한다. 또한, 상기 베타파는 의식 상태로 깨어 있을 때, 말할 때, 모든 의식적인 활동을 할 때 나타나며 불안한 상태나 긴장 시에 우세하게 나타난다. 특히 오감과 깊은 관계가 있다. 그리고 상기 감마파는 의식 상태로, 손에 땀을 쥐게 하는 스포츠경기나 어려운 수학문제 등을 풀 때 나타난다. 따라서, 스트레스를 풀고 긴장을 완화하기 위해서는 알파파가 많이 나오도록 유도하는 것이 바람직하다.
상기 알파파 또는 세타파를 동조하기 위한 뇌파동조신호와 상기 뇌파반송신호를 반송하기 위한 두피부와 두개골 사이의 음파 매질이 다른 경계면 특성으로 초음파가 검파되고 초음파의 포락선이 두뇌에 전달되는 특성을 역이용하여 두뇌에 도달했을 때 초음파 성분이 검파수준으로 감쇄되고 초음파 성분의 포락선으로 유도하려는 뇌파가 전달되도록하는 초음파 성분의 반송파를 생성한다(S10).
그 후 피변조신호인 상기 뇌파동조신호를 상기 반송파로 변조하고(S12), 변조된 뇌파동조신호를 증폭하고 출력한다(S14).
상기 변조된 뇌파동조신호는 초음파 변조파로 비접촉으로 인체의 머리에 방사되고, 변조된 신호를 반송하는 뇌파반송파는 두피와 두개골 경계면을 통과하는 과정에서 초음파 성분이 검파된 수준으로 감쇄되고(S16), 초음파 성분이 검파된 수준으로 감쇄된 후 남는 뇌파동조신호를 반송하는 초츰파의 포락선인 뇌파동조신호는 골진동으로 두개골을 통해 전달되어 신체 비접촉이고 무의식적으로 뇌파를 동조시키게 된다(S18, S20).
한편, 이러한 뇌파동조는 도 2에 도시되지는 않았지만, 사용자의 편리를 위하여 음성기능 또는 시각기능을 통해 음성이나 문자 또는 엘이디(LED)로 동작상태를 나타내도록 하여 사용의 편리성을 추가하거나, 뇌파동조 동작을 조절하기 위한 버튼이나 볼륨을 추가적으로 구성할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 의한 두피와 두개골 사이의 음파전달 경계조건에 따른 초음파 주파수검파 특징을 역이용한 뇌파동조방법의 뇌파 비선형 검파특성은 상기 도 5a에 도시된 바와 같이 두피와 두개골에 근접한 음향임피던스를 갖는 물질로 두개골 사이의 음향 경계조건과 근접한 음향 경계조건을 갖는 모의실험장치로 이를 확인할 수 있었으며, 이러한 실험결과는 상기 도 5a 내지 도 5d와 같고, 상기 모의실험장치를 상기 도 5a 내지 도 5d를 참조하여 설명한다.
본 모의실험에서 뇌파 비선형 검파특성을 실험하기 위해 음향임피던스 6[106 Raly]인 두개골과 근접한 음향임피던스를 갖으면서 쉽게 구할 수 있는 가로 20cm, 세로 20cm, 두께 7mm인 자기질 타일인 세라믹평판(35)을 두개골에 대응시켜 사용하였고, 음향임피던스가 1.5[106 Raly]인 두피와 근접한 음향임피던스를 갖으면서 쉽게 구할 수 있는 실리콘(33)을 상기 세라믹평판(35)에 피부 두께인 5mm로 도포하여 굳혀서 피부 대용으로 사용하여 두피와 두개골의 경계면이 갖는 음향임피던스 경계조건에 대응되는 음향임피던스 경계조건을 만들었으며, 상기 실리콘(33)이 도포된 세라믹평판(35)으로부터 이격되어 실리콘(33)이 도포된 세라믹평판(35)에 변조된 뇌파동조신호를 송신할 수 있도록 뇌파동조신호 송신장치(12)를 배치하였다. 한편, 상기 실리콘(33)과 접합되는 세라믹평판(35)의 배면에는 실리콘(33)과 세라믹평판(35)을 통과하여 전달되는 음파를 수신하도록 초음파 수신기(36)를 장착하였다.
상기 변조된 뇌파동조신호를 출력하는 뇌파동조신호 송신장치(12)는 뇌파주파수를 40KHz에서 60KHz 대역의 초음파로 변조해서 송신하였다.
상기 도 5b는 상기 실리콘(33)을 제거하고 세라믹평판(35)의 배면에서 수신한 음파의 고속 푸리에 변환 그래프이고, 도 5c는 세라믹평판(35)의 배면에서 수신한 음파의 고속 푸리에 변환 그래프이며, 도 5d는 도 5b와 도 5c의 차이로 나타난 세라믹평판(35)에 실리콘(33)이 부착된 상태의 전달함수 그래프이다.
이러한 모의실험결과로 도 5d에 도시된 세라믹평판(35)에 실리콘(33)이 부착된 상태의 전달함수 그래프는 음파전도 매질 관점에서 두피와 두개골 사이의 음향임피던스가 다른 경계조건으로 인해 사람의 머리는 주파수가 높은 음파에 대하여 저역통과의 비선형 전달함수를 갖는다는 것을 보이며, 이를 역으로 이용하여 뇌파를 초음파에 실어 보내면 머리에서 초음파가 검파되고 뇌파동조신호만 두되에 전달되어 뇌파를 동조시킬 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.
한편, 본 실험에서는 초음파 의료기기의 인체에 사용을 허용하는 출력인 720mW/cm2/hour 이내 그리고 인체에 사용을 허용하는 최대 유효음향세기(effective acoustic intensity)인 3mW/cm2 이하에서 진행하였다.
또한, 상술한 두피와 두개골 사이의 음파전달 경계조건에 따른 초음파 주파수검파 특징을 역용한 뇌파동조장치 내지 방법은 졸음운전 방지장치에 효과적으로 적용할 수 있다. 다시 말해, 차량 운전자에게 활동 뇌파를 유도해서 졸음을 방지할 수 있게 된다.
상기 도 4는 본 발명의 일실시 예에 의한 졸음운전 방지장치의 개략적인 구성도로, 상기 본 발명의 두피와 두개골 사이의 음파전달 경계조건에 따른 초음파 주파수검파 특징을 역이용한 뇌파동조장치가 내장된 뇌파동조신호 송신장치(12)가 자동차 내부에 장착되어 구성된다. 여기서 상기 뇌파동조신호 송신장치(12)는 운전자 머리와 근접한 운전대나 데쉬보드 또는 운전석 천장에 설치되는 것이 바람직하다.
장착된 뇌파동조신호 송신장치(12)는 운전자의 머리에 변조된 신호(25)를 출력하고, 출력된 변조된 신호(25)의 초음파 성분은 두피부(32)와 두개골(34)의 경계면을 통과하면서 감쇄되고 상기 변조된 신호(25)에서 포락선인 뇌파동조신호(24)는 두개골(34)을 통해 골전도되어 뇌에 전달됨에 따라 뇌파동조를 일으키게 된다.
졸음을 탐지하는 방법에는 뇌파(EEG), 근전도(EMG), 심전도(ECG), 안전도(EOG) 등을 이용한 다양한 방법이 있으며, 이러한 방법들은 운전자의 졸음에 대한 판단에 있어서 높은 정확성을 제공해 준다. 특히, 뇌파를 이용한 방법은 운전자의 졸음을 판단할 수 있는 적절한 인자로 이용되고 있다.
상술한 바와 같이 사람의 뇌에서는 델타파, 세타파, 알파파, 베타파가 발생하며, 사람에 따라 각 파의 양에서 차이가 있지만, 상기 델타파 또는 세타파의 존재유무만으로는 정확한 졸음 탐지가 어렵다. 또한, 델타파와 세타파로 졸음을 판단하더라도, 졸음이 치명적인 문제를 야기시킬 수 있는 분야(예를 들어, 차량 운전, 산업안전)에 있어서는 졸음이 늦게 탐지되어 적절한 조치를 취할 수 없어 심각한 사태가 발생될 수 있다는 문제점이 있다. 따라서 본 발명에 의한 상기 졸음운전 방지장치는 운전자에게 졸음이 오는 것을 효과적으로 방지하는 활성뇌파가 유도되도록 하면서 동시에 운전에 방해함이 없이 연속적으로 변조된 신호(25)를 효과적으로 송신할 수 있게 된다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 경우에는 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
10: 뇌파동조신호 발생부 12: 뇌파동조신호 송신장치
20: 반송신호 변조부 22: 반송파
24: 동조신호 25: 변조된 신호
30: 변조신호 발생부 32: 두피부
33: 실리콘 34: 두개골
35: 세라믹평판 40: 변조된 뇌파동조신호 출력부

Claims (5)

  1. 인간의 뇌파인 델타파, 세타파, 알파파, 베타파 중에서 적어도 하나를 동조시키기 위한 주파수와 파형을 갖는 뇌파동조신호를 발생시키는 뇌파동조신호 발생부(10)와, 인간의 두피와 두개골 사이의 음파 매질이 다른 경계면 특성으로 초음파가 검파되고 초음파의 포락선이 두뇌에 전달되는 특성을 역이용하는 것으로 음향임피던스가 상이한 인체의 두피와 두개골 접합면을 통과하면서 상기 뇌파동조신호가 복조되도록 감쇄되는 주파수와 파형을 갖는 반송파를 발생시키는 반송신호 발생부(30)와, 상기 뇌파동조신호 발생부(10)를 통해 생성된 뇌파동조신호와 상기 반송신호 발생부(30)를 통해 생성된 반송파를 변조하는 뇌파반송신호 변조부(20)와, 상기 뇌파반송신호 변조부(20)에서 변조된 신호를 증폭하여 출력하는 변조된 뇌파동조신호 출력부(40)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 두피와 두개골 사이의 음파전달 경계조건에 따른 초음파 주파수검파 특징을 역이용한 뇌파동조장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 뇌파반송신호 변조부(20)를 통해 변조된 신호를 미리 저장하고 이를 상기 변조된 뇌파동조신호 출력부(40)로 출력할 수 있는 진폭변조뇌파 저장재생부가 상기 뇌파동조신호 발생부(10)와 상기 반송신호 발생부(30) 및 상기 뇌파반송신호 변조부(20)를 대신하여 구성되는 것을 특징으로 하는 두피와 두개골 사이의 음파전달 경계조건에 따른 초음파 주파수검파 특징을 역이용한 뇌파동조장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 뇌파동조신호 발생부(10)는, 상기 뇌파동조신호를 미리 저장하여 출력할 수 있는 기억장치나 상기 뇌파동조신호를 생성하기 위한 마이크로프로세서로 구성되고,
    상기 반송신호 발생부(30)를 통해 생성되는 반송파는 40KHz ~ 60KHz 이고,
    상기 뇌파반송신호 변조부(20)는, 상기 반송신호 발생부(30)를 통해 생성된 반송파와 상기 뇌파동조신호 발생부(10)를 통해 생성된 뇌파동조신호를 피변조파로 하여 진폭변조하거나 단측파대 진폭변조하는 것을 특징으로 하는 두피와 두개골 사이의 음파전달 경계조건에 따른 초음파 주파수검파 특징을 역이용한 뇌파동조장치.
  4. 인간의 뇌파인 델타파, 세타파, 알파파, 베타파 중에서 적어도 하나를 동조시키기 위한 뇌파동조방법에 있어서,
    상기 뇌파 중에서 적어도 하나를 동조하기 위한 뇌파동조신호를 피변조신호로 하고, 음향임피던스가 상이한 인간의 두피와 두개골의 경계면을 통과하면서 상기 뇌파동조신호가 복조되도록 감쇄되는 주파수와 파형을 갖는 반송파를 생성하는 생성단계와,
    상기 뇌파동조신호와 반송파를 변조하는 변조단계와,
    상기 변조된 신호를 증폭하여 출력하는 출력단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 두피와 두개골 사이의 음파전달 경계조건에 따른 초음파 주파수검파 특징을 역이용한 뇌파동조방법.
  5. 인간의 뇌파인 델타파, 세타파, 알파파, 베타파 중에서 적어도 하나를 동조시켜 챠랑을 운행하는 운전자의 졸음을 방지하기 위한 졸음운전 방지장치에 있어서,
    상기 차량 내부의 전면 일측에 장착되어 상기 운전자의 뇌파 중에서 적어도 하나를 동조시키기 위한 뇌파동조신호 송신장치(12)를 포함하며,
    상기 뇌파동조신호 송신장치(12)는, 상기 운전자의 뇌파 중에서 적어도 하나를 동조시키기 위한 주파수와 파형을 갖는 뇌파동조신호를 발생시키는 뇌파동조신호 발생부(10)와, 음향임피던스가 상이한 인체의 두피와 두개골 접합면을 통과하면서 상기 뇌파동조신호가 복조되도록 감쇄되는 주파수와 파형을 갖는 반송파를 발생시키는 반송신호 발생부(30)와, 상기 뇌파동조신호 발생부(10)를 통해 생성된 뇌파동조신호와 상기 반송신호 발생부(30)를 통해 생성된 반송파를 변조하는 뇌파반송신호 변조부(20)와, 상기 뇌파반송신호 변조부(20)에서 변조된 신호를 증폭하여 출력하는 변조된 뇌파동조신호 출력부(40)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 뇌파동조장치를 이용한 졸음운전 방지장치.
KR1020110007124A 2011-01-25 2011-01-25 두피와 두개골 사이의 음파전달 경계조건에 따른 초음파 주파수검파 특징을 역이용한 뇌파동조장치 및 방법과, 이를 이용한 졸음운전 방지장치 KR20110014254A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110007124A KR20110014254A (ko) 2011-01-25 2011-01-25 두피와 두개골 사이의 음파전달 경계조건에 따른 초음파 주파수검파 특징을 역이용한 뇌파동조장치 및 방법과, 이를 이용한 졸음운전 방지장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110007124A KR20110014254A (ko) 2011-01-25 2011-01-25 두피와 두개골 사이의 음파전달 경계조건에 따른 초음파 주파수검파 특징을 역이용한 뇌파동조장치 및 방법과, 이를 이용한 졸음운전 방지장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110014254A true KR20110014254A (ko) 2011-02-10

Family

ID=43773484

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110007124A KR20110014254A (ko) 2011-01-25 2011-01-25 두피와 두개골 사이의 음파전달 경계조건에 따른 초음파 주파수검파 특징을 역이용한 뇌파동조장치 및 방법과, 이를 이용한 졸음운전 방지장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20110014254A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101601957B1 (ko) * 2015-12-01 2016-03-09 홍용표 모노럴 비트 기반 운전자 관리 장치 및 방법
KR102195441B1 (ko) * 2019-07-31 2020-12-29 (주)케이아이오티 베타파 뇌파동조를 이용한 운전자 졸음방지 장치

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101601957B1 (ko) * 2015-12-01 2016-03-09 홍용표 모노럴 비트 기반 운전자 관리 장치 및 방법
WO2017094927A1 (ko) * 2015-12-01 2017-06-08 홍용표 모노럴 비트 기반 운전자 관리 장치 및 방법
KR102195441B1 (ko) * 2019-07-31 2020-12-29 (주)케이아이오티 베타파 뇌파동조를 이용한 운전자 졸음방지 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2018226818B2 (en) Methods and systems for modulating stimuli to the brain with biosensors
US5036858A (en) Method and apparatus for changing brain wave frequency
CN109152917B (zh) 监管装置和相关联方法
US7769439B2 (en) Brain balancing by binaural beat
US7204815B2 (en) Mastoid ear cuff and system
CA3037468A1 (en) Multifunctional closed loop neuro feedback stimulating device and methods thereof
CN107427663A (zh) 用于外耳的经皮刺激的方法和装置
JP3151302U (ja) 精神状態誘導機能付き按摩椅子
JP2000502917A (ja) バイオフィードバック方法および心理状態の制御装置
USRE36348E (en) Method and apparatus for changing brain wave frequency
KR20200074797A (ko) 졸음 방지 및 숙면 유도 헤어밴드
JP3779150B2 (ja) 脳波のバイオフィードバックにより制御されるコンピュータゲーム装置
US20170106202A1 (en) Frequency stimulator
CN113646845A (zh) 用于基于诱发响应量化来递送感觉模拟的方法和***
CA2733972C (en) Vibrational delta and theta brain wave induction apparatus and method for stimulation of sleep
KR20170136742A (ko) 맥놀이를 이용하는 뇌 상태 조절 방법 및 장치
KR20110014254A (ko) 두피와 두개골 사이의 음파전달 경계조건에 따른 초음파 주파수검파 특징을 역이용한 뇌파동조장치 및 방법과, 이를 이용한 졸음운전 방지장치
KR20130027145A (ko) 안마기
Whitmore et al. Improving attention using wearables via haptic and multimodal rhythmic stimuli
JP2019005142A (ja) 生体刺激用信号波生成装置
CN109310335A (zh) 用于在睡眠过程期间在不监测大脑活动的情况下确定睡眠需要消耗的***和方法
CN112438872A (zh) 振动穿戴装置
JP2009142468A (ja) 自律神経調整システム
JP2014113362A (ja) 経頭蓋磁気刺激装置
US20230270368A1 (en) Methods and systems for neural stimulation via music and synchronized rhythmic stimulation

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right