WO2021187877A1 - 개인 맞춤형 이명 치료를 위한 장치 및 이를 수행하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 - Google Patents

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WO2021187877A1
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tinnitus
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stimulus
output
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PCT/KR2021/003258
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구윤서
김희찬
안중우
오승하
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충남대학교산학협력단
서울대학교병원
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Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for personalized tinnitus treatment and a computer-readable recording medium for performing the same.
  • TMS transcranial magnetic stimulation
  • Bimodal stimulation therapy an invasive method that requires surgery or a non-invasive method that can be treated without surgery.
  • treatments for attempting to treat tinnitus in a patient by electrical stimulation of a vagus nerve and/or a trigeminal nerve at the same time as sound stimulation have been proposed.
  • the invasive treatment method has a disadvantage in that a current stimulator must be implanted in the patient's body through surgery to directly stimulate the vagus nerve.
  • the non-invasive treatment method has the advantage of not having surgery, but has a disadvantage in that a relatively long treatment time of 30 minutes or more per day must be performed in a situation where the movement of the patient is restricted.
  • a non-invasive current stimulation method in which an electrode is placed under the tongue to stimulate the trigeminal nerve, the patient has to keep biting the electrode, so movement is limited during treatment and daily activities are difficult. There are disadvantages.
  • An embodiment of the present invention provides an apparatus, method, computer-readable recording medium and A computer program may be provided.
  • the present invention can diagnose tinnitus based on the response of EEG in response to a sound stimulus, enabling personalized tinnitus treatment based on the diagnosis of tinnitus.
  • An embodiment of the present invention may provide an apparatus, method, computer-readable recording medium, and computer program for a non-invasive, personalized tinnitus treatment capable of simultaneously applying sound and electric current stimulation.
  • the present invention may provide a way to non-invasively stimulate a branch of the vagus nerve and/or trigeminal nerve at or near a patient's ear.
  • the present invention can provide a personalized tinnitus treatment device in the form of a headset familiar to all patients and capable of treating tinnitus in daily life.
  • the headset-type personalized tinnitus treatment device can provide both current stimulation and sound stimulation at or near the ear, thereby minimizing movement restrictions of the patient.
  • an apparatus for personalized tinnitus treatment in an apparatus for personalized tinnitus treatment, it includes a speaker and an outlet formed so that the first sound stimulus through the speaker is output to the outside, has a shape that can be mounted on a part of the user's ear, and has a current It may include a first electrode capable of outputting a stimulus and one or more second electrodes detecting a user's biosignal generated in response to the output of the first sound stimulus.
  • the device further includes a cable electrically connected to the speaker and the first electrode, wherein the one or more second electrodes are located at at least a portion of the cable and be electrically connected to the cable.
  • At least a portion of the cable on which the second electrode is positioned may include a portion of an auricular branch of vagus nerve in the ear or an in-the-ear, ear canal portion or auricle. It may include a predetermined portion to correspond to the back-the-ear portion of the scalp.
  • the user's biosignal includes the user's brainwave, and further comprises a control device electrically connected to the cable, wherein the control device includes, based on the detected biosignal, the user's The tinnitus diagnosis may be performed, and the output of the second sound stimulus through the speaker and the current stimulus through the first electrode may be controlled based on the result of the user's tinnitus diagnosis.
  • the device includes an outlet formed so that the first sound stimulus through the other speaker is output to the outside, has a shape that can be mounted on a part of the user's ear, and receives current or voltage stimulation first additional electrode capable of output It further includes one or more second additional electrodes for detecting a user's biosignal generated in response, and the other cable may be electrically connected to the control device.
  • the first sound stimulus includes a first stimulus sound including a pulse noise and a first background noise, and a second background sound having a silent gap between the pulse sound and the sound stimulus. It may include a plurality of second stimulation sounds including.
  • the control device may include a first waveform of the user's auditory evoked potential according to the first stimulation sound and a plurality of second waveforms of the user's auditory evoked potential according to the plurality of second stimulation sounds
  • the tinnitus diagnosis of the user may be performed by detecting waveforms and calculating a plurality of gap prepulse inhibition (GPI) ratios that are ratios between the amplitudes between the poles of the first waveform and the amplitudes between the poles of the plurality of second waveforms.
  • GPI gap prepulse inhibition
  • control device controls the output of the second sound stimulus and the first electrode based on the pre-stored sound stimulus parameter and current stimulus parameter for each tinnitus type and the result of the user's tinnitus diagnosis. It is possible to control the output of the current stimulus through the
  • the device further includes an optical sensor, wherein the control device outputs the second sound stimulus through the speaker and the current stimulus through the first electrode while the one The user's electrocardiogram (ECG) may be measured through the second electrode, and the user's photoplethysmogram (PPG) may be measured using the optical sensor.
  • ECG electrocardiogram
  • PPG photoplethysmogram
  • the controller may check the heart rate variability of the user based on the measured electrocardiogram and the measured photoplethysmogram, and may include stress information corresponding to each preset heart rate variability and the checked heart rate variability. It is possible to determine the user's stress value based on
  • the control device determines the heart rate and respiration rate of the user based on the measured electrocardiogram and the measured photoplethysmography wave, and when the determined heart rate and respiration rate exceed a preset threshold range, The output of the second sound stimulus through the speaker and the output of the current stimulus through the first electrode may be controlled to be stopped or reduced.
  • the control device controls the output of the second sound stimulus and the output of the current stimulus through the first electrode to be terminated based on a specified reference time, and the output of the second sound stimulus and the output of the current stimulus through the first electrode are terminated.
  • the user's bio-signals are re-detected through the one or more second electrodes, and based on the re-detected bio-signals, the user's tinnitus diagnosis is re-performed And, by comparing the results of the performed tinnitus diagnosis with the results of the re-performed tinnitus diagnosis, the degree of effectiveness of the tinnitus treatment can be determined.
  • the biosignal may further include a signal for recording an electrocardiogram.
  • a method for personalized tinnitus treatment using a device outputting a first sound stimulus through a speaker of the device, and responding to the output of the first sound stimulus through a detection electrode of the device Detecting the user's bio-signal, which is generated through 2 outputting a sound stimulus and outputting a current stimulus through one or more current stimulus applying electrodes of the device.
  • a computer-readable recording medium storing a computer program
  • when the computer program is executed by a processor, outputting a first sound stimulus through a speaker of the device; detecting a user's biosignal generated in response to the output of the first sound stimulus through the method; performing tinnitus diagnosis of the user based on the EEG included in the detected biosignal; and tinnitus diagnosis of the user may include instructions for causing the processor to perform a method comprising outputting a second sound stimulus through the speaker and outputting a current stimulus through one or more current stimulus applying electrodes of the device based on a result of have.
  • a computer program stored in a computer-readable recording medium when the computer program is executed by a processor, outputting a first sound stimulus through a speaker of the device; detecting a user's biosignal generated in response to the output of the first sound stimulus through the method; performing tinnitus diagnosis of the user based on the EEG included in the detected biosignal; and tinnitus diagnosis of the user may include instructions for causing the processor to perform a method comprising outputting a second sound stimulus through the speaker and outputting a current stimulus through one or more current stimulus applying electrodes of the device based on a result of have.
  • an apparatus for personalized tinnitus treatment in an apparatus for personalized tinnitus treatment, it includes a speaker and an outlet formed so that the first sound stimulus through the speaker is output to the outside, has a shape that can be mounted on a part of the user's ear, and has a current Alternatively, it may include an electrode that outputs a voltage stimulus and detects a user's biosignal generated in response to the output of the first sound stimulus.
  • the apparatus, method, computer-readable recording medium and computer program for personalized tinnitus treatment enable tinnitus diagnosis and treatment in one device to track the treatment effect, and accordingly It is possible to improve the efficiency of tinnitus treatment by applying personalized stimulation rather than giving the same stimulation to all patients.
  • the present invention can manufacture a wearable type tinnitus treatment device, and a patient in need of tinnitus treatment can be provided with tinnitus treatment for a required time without restriction of location and movement.
  • the apparatus, method, computer-readable recording medium, and computer program for personalized tinnitus treatment according to an embodiment of the present invention check the patient's respiratory rate and/or heart rate information to secure the patient's treatment safety and the patient's stress aspect It can make it possible to evaluate the treatment of tinnitus in
  • FIG. 1 is a block diagram of an apparatus for personalized tinnitus treatment according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2 and 3 are diagrams for explaining the structure of an apparatus for personalized tinnitus treatment according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of an apparatus for personalized tinnitus treatment according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view for explaining a stimulation waveform provided for the treatment of tinnitus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view for explaining a stimulation waveform provided for the treatment of tinnitus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an operation and method of an apparatus for treating tinnitus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart of an operation for treating tinnitus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a block diagram of an apparatus for personalized tinnitus treatment according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 10 and 11 are diagrams for explaining the structure of an apparatus for personalized tinnitus treatment according to an embodiment of the present invention.
  • Tinnitus is a symptom of hearing sound in the ear in the absence of external auditory stimulation.
  • a method of providing a stimulus for treatment to all tinnitus patients has been used instead of a customized tinnitus treatment based on tinnitus diagnosis. Accordingly, there are people who have no effect on treatment, and the duration of the effect also differs from person to person.
  • An embodiment of the present invention provides tinnitus diagnosis for a patient, provides tinnitus treatment based on tinnitus diagnosis, and provides a patient according to the tinnitus treatment so that the patient can receive great convenience in tinnitus treatment by supplementing the above conventional problems.
  • a method of current stimulation of the vagus nerve, the trigeminal nerve, and/or the cervical spinal cord at the same time as sound stimulation may be used.
  • an invasive method through surgery has been used to directly stimulate the vagus nerve, but an embodiment of the present invention proposes a method capable of non-invasively stimulating a branch of the vagus nerve in the ear.
  • a user has to bite the electrode so that the electrode is positioned under the tongue to stimulate the trigeminal nerve, but the present invention proposes a method of stimulating a branch of the trigeminal nerve in the ear.
  • An embodiment of the present invention is focused on the fact that, when sound stimulation is provided while giving current stimulation to the ear, it is possible to manufacture a very small type of integrated tinnitus treatment device (device), for example, the tinnitus treatment device in the form of a headset.
  • the user can receive stimulation for tinnitus treatment while performing daily life without restriction of movement.
  • FIG. 1 is a block diagram of an apparatus for personalized tinnitus treatment according to an embodiment of the present invention.
  • the device 100 may include a control device 110 , a stimulation module 130 , a measurement module 150 , a memory 170 , and/or an optical sensor 390 .
  • the control device 110 may include at least one other component (eg, a hardware component (eg, a measurement module 150 , a stimulation module 130 , a memory 170 ) of the connected device 100 . ) and/or optical sensor 190) or a software component (eg, software 180), and may perform various data processing and calculations.
  • a hardware component eg, a measurement module 150 , a stimulation module 130 , a memory 170
  • optical sensor 190 eg, a software component
  • software 180 eg, software 180
  • the stimulation module 130 may include a first electrode 143 , a digital analog converter (DAC) 131 , and/or a current stimulation circuit 133 .
  • a signal transmitted from the control device 110 may be transmitted to the first electrode 141 through the DAC 131 and the current stimulation circuit 133 .
  • the stimulation module 130 may include a digital analog converter (DAC) 135 , an audio amplifier 137 , and/or a speaker 139 .
  • the signal transmitted from the control device 110 may be transmitted to the speaker 139 through the DAC 135 and the audio amplifier 137 .
  • the current stimulation circuit 133 may generate a current stimulation to be provided to the user through the first electrode 143 under the control of the controller 110 .
  • the speaker 139 may output (provide to a user) a sound stimulus under the control of the control device 110 .
  • the measurement module 130 may include a second electrode 143 , an analog front-end 151 , and/or an analog digital converter (ADC) 153 .
  • the signal detected through the second electrode 141 may be transmitted to the control device 110 through the Analog Front-End 151 and the ADC 153 .
  • the second electrode 143 may be used to detect (measure, confirm) the user's brain waves (response of brain waves) under the control of the control device 110 .
  • the second electrode 141 may be used to detect an electrocardiogram (ECG) or impedance of a user under the control of the controller 110 .
  • ECG electrocardiogram
  • the memory 170 includes various data used by at least one component of the device 100 (eg, the control device 110 , the measurement module 150 , the stimulation module 130 , and/or the optical sensor 190 ). , for example, may store input data or output data for the software 180 (eg, a program) and instructions related thereto.
  • the memory 170 may include a volatile memory or a non-volatile memory.
  • the software 180 may be a software program for personalized tinnitus treatment according to an embodiment of the present invention.
  • the optical sensor 390 may detect a photoplethysmogram (PPG) signal of the user.
  • PPG photoplethysmogram
  • the device 100 may not include the optical sensor 390 .
  • FIGS. 2 and 3 are diagrams for explaining the structure of an apparatus for personalized tinnitus treatment according to an embodiment of the present invention.
  • the device 100 may be a headset (or earphone) type device (also referred to as a device) for treating tinnitus capable of bimodal stimulation and EEG measurement as shown in FIG. 2A .
  • the bimodal stimulation may include sound stimulation and current stimulation.
  • the device 100 in the external acoustic meatus 11, focusing on the fact that a number of branches of the vagus nerve are distributed, innervation of the external auditory meatus 11 (external) It can be implemented as a structure 1400 including a current stimulation applying electrode (first electrode 143) and a reference electrode 144 that can provide electrical stimulation to the ear canal 11 based on ear innervation.
  • the first electrode 143 may be referred to as a cathode and the reference electrode 144 may also be referred to as an anode.
  • the device 100 may include a structure 1400 including a first electrode 143 and a reference electrode 144 that can be mounted on a portion of a user's ear.
  • the structure 1400 may have the same shape as in FIG. 2(b) or FIG. 2(c).
  • each of the first electrode 143 and the reference electrode 144 included in the structure 1400 has an outlet ( 121) may be spaced apart from each other in a direction parallel to the position.
  • each of the first electrode 143 and the reference electrode 144 included in the structure 1400 is perpendicular to the position of the discharge port 121 as shown in FIG. 2C . direction may be spaced apart from each other.
  • the apparatus 100 may further include one or more measuring electrodes (second electrode 145 ) positioned on at least a portion of the cable 123 connected to a portion of the first electrode 143 .
  • the first electrode 143 may be located at a portion corresponding to the auricular branch of vagus nerve 13 when the user wears the device 100 .
  • the structure 1400 may include an outlet 121 (also referred to as a hole) formed to output a sound stimulus through the speaker 159 to the outside (formed to be output to the user's ear), and can apply a current stimulus have.
  • the one or more measuring electrodes may be located on a part of an ear in which a branch of a person's vagus nerve or trigeminal nerve is distributed, or at least a part of the cable 123 around the ear.
  • the one or more measuring electrodes may include a second electrode 145 , a third electrode 147 and a fourth electrode 149 having the same function as the second electrode 145 , and the third The electrode 147 and the fourth electrode 149 may be respectively located in portions of the cable 123 corresponding to innervation of the external auditory meatus in which a plurality of branches of the vagus nerve or trigeminal nerve are distributed.
  • the third electrode 147 and the fourth electrode 149 may be positioned at a portion corresponding to the auriculotemporal nerve 15 when the user wears the device 100 . .
  • the shape of the cable 123 is changed according to an external force, and although the shape is changed according to an element that can maintain the changed shape even if the external force is removed or an external force is removed, the cable 123 is changed again when the external force is removed. It may be an elastic element that can return to its original shape.
  • the shape of the device 100 as in (a) of FIG. 2 described above is an example, and can be implemented (manufactured) by changing into various shapes that can be mounted on the user's ear.
  • the apparatus 100 for treating tinnitus may have one or more electrodes in which current stimulation can be performed in the pinna (concha).
  • the device 100 may be implemented based on the user's auricle structure as shown in FIG. 3 , and the device 100 includes a two-channel electrode, for example, a first electrode capable of providing current stimulation to the user. It may include an electrode 143 and a fifth electrode 146 .
  • the first electrode 143 and the fifth electrode 146 may be referred to as a cathode.
  • the first electrode 143 and the fifth electrode 146 may be changed and used according to the stimulation effect.
  • the device 100 may include a reference electrode 144 for current stimulation and measurement of a user's biosignal. When a current is stimulated, the reference electrode 144 may be referred to as an anode.
  • the first electrode 143 and the fifth electrode 146 are aVNS corresponding to the auricular branch of vagus nerve (aVNS). ) can be located.
  • the structure 1400 including the first electrode 143 and the reference electrode 142 as shown in (b) and (c) of FIG. 2 is an example, and the first electrode 143 and the reference electrode 142 may be disposed at various locations on the structure 1400 .
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of an apparatus for personalized tinnitus treatment according to an embodiment of the present invention.
  • a sound stimulus (gap-prepulse inhibition) 1001 pre-stored in the memory 170 or generated by the control device 110 is generated by the speaker 159 .
  • the control device 110 may diagnose the user's tinnitus (determining whether the user has tinnitus, the degree of tinnitus (also referred to as tinnitus size) and tinnitus frequency) based on the measured EEG response.
  • the control device 110 controls the vagus nerve stimulation 1005 through the first electrode 143 and the sound stimulation 1007 through the speaker 159 based on the result of the tinnitus diagnosis.
  • the control device 110 may adjust the treatment time and stimulation intensity based on the user's degree of tinnitus to enable personalized tinnitus treatment.
  • the control device 110 may execute the software 180 to generate a pre-pulse interval method sound stimulus and output it through the speaker 159 .
  • the pre-pulse interval method sound stimulation includes a first stimulation sound including a background noise and a pulse noise, and a second stimulation sound including a background sound and a pulse sound having a silent gap. It may contain stimuli.
  • the background sound represents a sound that is sustained for a predetermined time with a predetermined frequency and a predetermined amplitude
  • the pulsed sound indicates a sound having a greater intensity than the background sound for a shorter time than the predetermined time during which the background sound is maintained.
  • the control device 110 may measure the user's brain wave response according to the pre-pulse interval method sound stimulus using the one or more measuring electrodes 145 .
  • the control device 110 may include a first waveform of an auditory evoked potential (AEP) of the user according to the first stimulation sound and a second waveform of the user's auditory evoked potential according to the second stimulation sound. Waveforms can be measured.
  • the auditory evoked potential is a potential generated in the auditory pathway from the cochlea of the inner ear to the auditory cortex of the cerebrum after the generation of a sound stimulus.
  • the potential generated in the brainstem within about 10ms after the occurrence of a sound stimulus is called the auditory brainstem response, and in the auditory brainstem response, seven positive poles from I to VII are appear.
  • the response occurring in the thalamo-cortical pathway between the brainstem and the cerebral auditory cortex can be called the auditory middle-latency response, and it is named N0, P0, Na, Pa, Nb, and Pb. poles appear.
  • the response that occurs in the cerebral auditory cortex can be called the auditory late response, and typically includes poles called P1, N1, P2, and N2.
  • the amplitude of the poles named in the embodiment of the present invention may mean the amplitude of one or more poles among a plurality of poles appearing in the auditory evoked potential, and is not limited to any pole. Also, the amplitude may be the amplitude of the poles themselves (baseline-to-peak) or the amplitude between the poles (peak-to-peak).
  • the control device 110 determines whether the user has tinnitus by calculating a gap prepulse inhibition ratio (GPI), which is a ratio between the amplitude between the poles of the first waveform and the amplitude between the poles of the second waveform ( test, diagnosis).
  • GPI gap prepulse inhibition ratio
  • the difference between the auditory evoked potentials according to the first and second stimulus sounds is small, so the GPI may be close to 1, and general users without tinnitus symptoms (general user group)
  • the GPI of tinnitus may appear smaller than the GPI of a user with tinnitus symptoms.
  • control device 110 receives the GPI, measures it from a group of tinnitus users having tinnitus symptoms and a general user group without tinnitus symptoms, and based on reference GPI values pre-stored in the memory 170 . , you can decide whether or not the user has a tinnitus.
  • the control device 110 receives a plurality of GPI ratios determined from the user, and varies the amplitude or frequency of the background sound for the tinnitus user group and the general user group based on the measured amplitude and GPI. Based on the classification models derived and stored in advance, the user's tinnitus degree and tinnitus frequency may be determined.
  • the control device 110 is configured to provide a treatment method (treatment time and stimulus (sound stimulation) and/or current stimulation) intensity, etc.) may be determined (set, confirmed).
  • the memory 170 may store a corresponding treatment method (treatment time and/or stimulation (sound stimulation and/or current stimulation) intensity) for each of a plurality of tinnitus diagnosis types (tinnitus severity and/or tinnitus frequency). may be stored, and a treatment method for tinnitus treatment of the user may be determined according to the user's tinnitus diagnosis based on a treatment method corresponding to each of the plurality of tinnitus diagnosis types stored in the memory 170 .
  • control device 110 may allow the user to receive tinnitus treatment based on the determined treatment method (treatment time and/or intensity of stimulation (sound stimulation and/or current stimulation) for treatment). have.
  • the control device 110 may provide sound stimulation through the speaker 159 and/or current stimulation through the first electrode 143 .
  • the user's bio-signals are detected through one or more electrodes 141 or a separate optical sensor 190, for example, an electrocardiogram (ECG).
  • ECG electrocardiogram
  • PPG photoplethysmogram
  • information on the user's respiration and heart rate may be determined (extracted) based on the biosignal.
  • the one or more electrodes 141 included in the measurement module 150 detects a user's bio-signal (eg, electrocardiogram (ECG) or impedance) according to the control of the controller 110 .
  • a user's bio-signal eg, electrocardiogram (ECG) or impedance
  • ECG electrocardiogram
  • the photosensor 190 may detect a user's biosignal, for example, measure a photoplethysmogram (PPG) according to the control of the controller 110 .
  • PPG photoplethysmogram
  • control device 110 checks (extracts) the heart rate and/or respiration rate of the user based on the biosignal detected through the measurement module 150 and/or the optical sensor 190 . )can do.
  • the control device 110 may extract a peak of the biosignal after filtering the biosignal at about 1 to 30Hz, and measure the heart rate of the user based on the extracted peak. can decide For example, the control device 110 may detect and/or extract a peak of the biosignal frequency after filtering of about 0.1 to 2Hz for the biosignal, and the detected frequency And/or it is possible to determine the user's respiration rate based on the extracted peak.
  • the operation of determining the user's heart rate and/or respiration rate is a technique already known in the prior art, and further detailed description will be omitted.
  • the control device 110 may control one or more components of the device 100 to allow a user to receive tinnitus treatment, and during the tinnitus treatment, the measurement module 150 and/or the The optical sensor 190 may be used to determine the heart rate and/or respiration rate of the user.
  • the control device 110 in terms of the safety of the tinnitus treatment, when the user breathes excessively or the user's heart rate is rapidly changed (eg, the user's heart rate is changed to bradycardia), the tinnitus treatment may be discontinued.
  • the control device 110 may perform a quantitative evaluation of the user's stress for the treatment of tinnitus using heart rate variability (HRV), which is one of chronic stress indicators.
  • HRV heart rate variability
  • control device 110 may control the measurement module during the output of the current stimulation through the one or more electrodes 141 of the stimulation module 150 and/or the output of the sound stimulation through the speaker 159 .
  • the user's bio-signal may be detected through 150 and/or the optical sensor 190 , and the user's heart rate and/or respiration rate may be determined based on the detected bio-signal.
  • the control device 110 checks whether the determined heart rate and/or respiration rate is out of a preset reference range (eg, a reference heart rate range and/or a reference respiratory rate range), and the determined heart rate and/or respiration rate When the number is out of the preset reference range, the output of the current stimulation through the one or more electrodes 141 of the stimulation module 150 and/or the output of the sound stimulation through the speaker 159 may be stopped.
  • a preset reference range eg, a reference heart rate range and/or a reference respiratory rate range
  • the control device 110 may check the user's heart rate variability based on the detected bio-signals, for example, ECG and PPG, and based on the confirmed heart rate variability, the user may receive treatment for tinnitus. It is possible to quantitatively evaluate the stress during receiving. For example, the control device 110 may digitize and output the stress based on a comparison result between the confirmed heart rate variability and a reference heart rate variability (also referred to as a threshold value).
  • a reference heart rate variability also referred to as a threshold value
  • FIG. 5 is a view for explaining a stimulation waveform provided for the treatment of tinnitus according to an embodiment of the present invention.
  • the device for treating tinnitus (eg, the device 100 or the control device 110 of the device 100) is based on a preset condition and/or the result of previous tinnitus treatment. , it is possible to determine (set, change) the parameters of sound stimulation to be provided for the treatment of tinnitus.
  • the parameters of the sound stimulus include a type of sound stimulus (tone, tone combination, white noise), a magnitude of the sound stimulus (Amp1), and/or an output time of the sound stimulus (eg, one output time) (d1). can do.
  • the apparatus for treating tinnitus determines the type of the sound stimulus as white noise, determines the amplitude (Amp1) of the sound stimulus as 90 dB SPL, and one output time (d1) of the sound stimulus. can be determined as 20 to 500 ms.
  • the device for treating tinnitus determines (set, change) parameters of current stimulation to be provided for tinnitus treatment based on preset conditions and/or results of previous tinnitus treatment can do.
  • the parameters of the current stimulation are, the size of the current stimulation (Amp2), the width of the current stimulation (d2), the provision interval for each current stimulation (d3), and/or the output time of the current stimulation (eg, one output time) ) (d4).
  • the device for treating tinnitus determines the size of the current stimulation to be less than 5mA, determines the width (d2) of the current stimulation to be 5 to 200us, and provides an interval (d3) for each of the current stimulations It is determined as 2 to 50 ms, and one output time (d4) of the current stimulation may be determined to be 20 to 500 ms.
  • the sound stimulation and the current stimulation may consist of a sound and current stimulation pair
  • the device for treating tinnitus is based on a preset condition and/or a result of a previous tinnitus treatment. , to determine (set, change) the interval between the sound and current stimulation pairs and the total stimulation time.
  • the apparatus for treating tinnitus may determine the interval between the sound and current stimulation pairs to be 100 ms or less, and determine the initial value of the total stimulation time to be 30 minutes or more.
  • the device for treating tinnitus may determine the timing of output of sound and current stimulation in sound and current stimulation pairs.
  • the stimulation waveform provided for the treatment of tinnitus of FIG. 5 described above may be variously changed as shown in FIG. 6 to be described later as an example.
  • FIG. 6 is a view for explaining a stimulation waveform provided for the treatment of tinnitus according to an embodiment of the present invention.
  • the parameters of the sound stimulation to be provided for the treatment of tinnitus may include an output waveform of the sound stimulation in the form of a sine wave including the amplitude of A1 and the period of F1.
  • the parameters of the sound stimulus to be provided for the treatment of tinnitus include a preset output time (eg, one output time) (T1, T2) of the output waveform of the sound stimulus and output times (T1) of the output waveform of the sound stimulus , T2) may include a preset silent interval T2.
  • the parameters of the current stimulation for tinnitus treatment include an output delay time T4 that allows the current stimulation to be output after a preset time has elapsed after the output of the sound stimulation.
  • the parameters of the current stimulation for the treatment of tinnitus include a square wave having one cycle (P1) and a first waveform (61) including a rest time (P2) that does not output current stimulation and the first waveform ( 61) of the output time T5.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an operation and method of an apparatus for treating tinnitus according to an embodiment of the present invention.
  • the device for treating tinnitus (eg, the device 100 or the control device 110 of the device 100 ) may output a sound stimulus.
  • the device may output a pre-pulse interval method sound stimulus set in advance or generated according to the above-described embodiment through a speaker (eg, the speaker 159).
  • a speaker eg, the speaker 159.
  • the device may detect the user's brain wave.
  • the device may detect the user's brain wave through one or more electrodes (eg, electrode 145 , electrode 147 , electrode 149 ).
  • the device may detect the brain wave of the user after or during the output of the sound stimulus.
  • the device may diagnose (determine) the user's tinnitus degree and tinnitus frequency.
  • the device may diagnose the degree of tinnitus and the frequency of tinnitus of the user based on the detected EEG.
  • the device may extract preset features from the detected EEG, and diagnose the user's tinnitus degree and tinnitus frequency based on the extracted features.
  • the preset characteristics may include N1_amp (gap), Delta_rel_power, N1P2_ratio, Theta_rel_power, N1P2_auc (gap), Alpha_rel_power, Total_auc (gap), Beta_rel_power, Total_auc (nogap), and/or Gamma_rel_power. Since the operation of diagnosing the user's tinnitus degree and tinnitus frequency has been described above, a detailed description thereof will be omitted.
  • the device may output a stimulus for treating the user's tinnitus.
  • the device outputs a sound stimulus through the speaker and a current stimulus through one or more electrodes (eg, electrode 141 and electrode 143) based on the diagnosis of the tinnitus degree and tinnitus frequency. can do. Since the output operation of the sound stimulus and the current stimulus has been described above, a detailed description thereof will be omitted.
  • the device may determine whether the tinnitus treatment time exceeds a preset threshold time (N).
  • operation 717 may be performed, otherwise operation 711 may be continued.
  • the device may check the user's respiration rate and heart rate.
  • the device may measure an electrocardiogram and a photoplethysmogram, and check a user's respiration rate and heart rate based on the measurements.
  • the device may determine whether a result value according to the check is out of a preset normal range (also referred to as a threshold range).
  • a preset normal range also referred to as a threshold range
  • operation 715 may be performed, otherwise operation 707 may be continued.
  • the device may output information indicating that a result value according to the check is out of a normal range.
  • the device transmits the information to the display device and/or outputs the information as voice through a speaker of the device so that the information is visually output to a display device communicatively connected to the device can
  • the device may detect the user's brain wave.
  • the device may detect the user's brain waves through one or more electrodes (eg, the electrode 141 and the electrode 145 ).
  • one or more electrodes eg, the electrode 141 and the electrode 145 .
  • the device may diagnose the user's tinnitus degree and tinnitus frequency.
  • the device may diagnose the degree of tinnitus and the frequency of tinnitus of the user based on the detected EEG.
  • the device may determine the effect of the tinnitus treatment.
  • the device may determine the effect of the tinnitus treatment based on the diagnosis of the degree of tinnitus and the frequency of tinnitus. For example, the device may compare the tinnitus degree and tinnitus frequency diagnosed in operation 705 with the tinnitus severity and tinnitus frequency diagnosed in operation 713 to determine the effectiveness of the tinnitus treatment. For example, the device may quantify and output the effect of the tinnitus treatment, and may determine the effect of the tinnitus treatment based on the value according to the numerical value.
  • the device further outputs visual information corresponding to the effect of the tinnitus treatment through a display device (not shown) of the device and/or an auditory device corresponding to the effect of the tinnitus treatment.
  • the information can be output through the speaker of the device so that the user can confirm it.
  • FIG. 8 is a flowchart of an operation for treating tinnitus according to an embodiment of the present invention.
  • the device for treating tinnitus eg, the device 100 or the control device 110 of the device 100
  • a speaker eg, the speaker 159
  • a sound stimulus can be output.
  • the device includes a first electrode (eg, a first electrode) that includes the speaker and an outlet formed so that sound stimulation through the speaker is output to the outside, and can be mounted on a part of the user's ear. (143)), a cable (eg, cable 123) electrically connected to the speaker and the first electrode, and one or more second electrodes (eg, a cable 123) positioned in at least a portion of the cable and electrically connected to the cable (eg: One or more second electrodes 145) may be included.
  • a portion of the cable in which the second electrode is located may be located in an auricular branch of vagus nerve portion in the ear or in-the-ear, ear canal portion or behind the auricle. (behind-the-ear) may include a predetermined portion to correspond to the scalp portion.
  • the first sound stimulus includes a first stimulus sound including a pulse noise and a first background noise and a second background sound having a silent gap between the pulse sound and the pulse sound. It may include a plurality of second stimulation sounds including.
  • the device may detect the user's brain wave through one or more second electrodes of the device, based on the output of the first sound stimulus.
  • the device generates a first waveform of the user's auditory evoked potential according to the first stimulus sound and a plurality of second waveforms of the user's auditory evoked potential according to the plurality of second stimulus sounds. can be detected.
  • the device may diagnose the user's tinnitus based on the detected EEG.
  • the apparatus calculates a plurality of gap prepulse inhibition (GPI) ratios that are ratios between the amplitudes between the poles of the first waveform and the amplitudes between the poles of the plurality of second waveforms to diagnose the tinnitus of the user can do.
  • GPI gap prepulse inhibition
  • the device may output a second sound stimulus through the speaker and a current stimulus through the first electrode of the device based on the result of the user's tinnitus diagnosis.
  • the device provides an output of the second sound stimulus and a response to the user's tinnitus diagnosis based on the pre-stored sound stimulation parameter and current stimulation parameter for each type of tinnitus and the result of the user's tinnitus diagnosis. It is possible to output the current stimulus.
  • the device may further include an optical sensor (eg, the optical sensor 190 ).
  • the device while outputting the output of the second sound stimulus through the speaker and the current stimulus through the first electrode, the user's electrocardiogram (ECG) through the one or more second electrodes and measure the user's photoplethysmogram (PPG) using the optical sensor.
  • ECG electrocardiogram
  • PPG photoplethysmogram
  • the device checks the heart rate variability of the user based on the measured electrocardiogram and the measured photoplethysmography wave, and responds to the determined heart rate variability based on preset stress information for each heart rate variability to determine the user's stress. For example, the device may digitize and output the stress.
  • the device determines the heart rate and respiration rate of the user based on the measured electrocardiogram and the measured photoplethysmogram wave, and when the determined heart rate and respiration rate exceed a preset threshold range, the The output of the second sound stimulus and the current stimulus through the first electrode may be controlled to stop or reduce the output.
  • the device controls the output of the second sound stimulus and the output of the current stimulus to end based on a specified reference time, and after the end of the output, the output through the one or more second electrodes Effect of tinnitus treatment by re-detecting the user's EEG, re-performing the user's tinnitus diagnosis based on the re-detected EEG, and comparing the performed tinnitus diagnosis result with the re-performed tinnitus diagnosis result can be decided
  • the first electrode eg, the first electrode 143
  • the second electrode eg, one or more second electrodes 145
  • the device includes only one electrode, so that one electrode can output a current or voltage stimulus and detect a user's biosignal.
  • the device is configured as shown in FIG. may include.
  • FIG. 9 is a block diagram of an apparatus for personalized tinnitus treatment according to an embodiment of the present invention.
  • the device 100 includes the components of FIG. 1 , for example, a control device 110 , a digital analog converter (DAC) 131 , a current stimulation circuit 133 , and a DAC. 135, an audio amplifier 137, a speaker 139, an optical sensor 190, an Analog Front-End 151, and/or an analog digital converter (ADC) 153.
  • each component may perform an operation corresponding to the component of FIG. 1 .
  • the device 100 may include one electrode 141 instead of the first electrode 143 and the second electrode 145 of FIG. 1 .
  • the device 100 may further include a switch 901 .
  • the switch 901 allows the electrode 141 to detect a user's bio-signal (eg, a signal or impedance for recording an electrocardiogram) based on the control of the control device 110, so that the analog front- It can be switched to be connected to the end 151 or the electrode 151 to be connected to the current stimulation circuit 153 to output a current or voltage stimulation.
  • a user's bio-signal eg, a signal or impedance for recording an electrocardiogram
  • the device 100 includes a speaker (eg, a speaker 139), one electrode and/or a cable (eg, a cable (eg, a cable) electrically connected to the speaker and the electrode. 123)) may be included.
  • the one electrode includes an outlet formed so that the first sound stimulus through the speaker of the device is output to the outside, has a shape that can be mounted on a part of the user's ear, and outputs a current or voltage stimulus, , a user's biosignal generated in response to the output of the first sound stimulus may be detected.
  • the one electrode in the embodiment of FIG. 9 may be the first electrode 143 or the second electrode 145 in FIG. 2 .
  • the second electrode 145 is less effective than the first electrode 143 in providing a current or voltage stimulus to a user.
  • the second electrode 145 may also provide current or voltage stimulation to the user.
  • the first electrode 143 may be less effective than the second electrode 145 , but the first electrode 143 may also detect the user's biosignal.
  • the device 100 may include the first electrode 143 as the single electrode.
  • FIGS. 10 and 11 are diagrams for explaining the structure of an apparatus for personalized tinnitus treatment according to an embodiment of the present invention.
  • a binaural type device 1000 for personalized tinnitus treatment includes an electrode (eg, the first electrode 143 ) capable of outputting a current or voltage stimulus and a user's biosignal Two devices including one or more second electrodes (eg, one or more second electrodes 145 ) capable of detecting . Accordingly, it is possible to measure an EEG and an electrocardiogram including the user's auditory-induced response by a combination of the stimulation electrode and the left and right electrodes in the bi-ear form.
  • the apparatus 1000 may be implemented in a quantitative type.
  • the device 1000 may be implemented so that the user 1001 can wear it on both ears.
  • the device 1000 may include a cable 1230 , a first device 100 - 1 , and a second device 100 - 2 .
  • the first device 100-1 includes a first structure 1400-1 including a 1-1 electrode 143-1 and a first reference electrode (not shown), and the 1-1 electrode 143.
  • -1) may include a first cable 123-1 connected to a portion of the first cable 123-1, and one or more 2-1-th electrodes 145-1 positioned on at least a portion of the first cable 123-1.
  • the one or more 2-1 th electrodes 145 - 1 may include a 3-1 th electrode 147 - 1 , a 4-1 th electrode 149 - 1 , and a fourth reference electrode 1113 .
  • the second device 100-2 includes a second structure 1400-2 including a 1-2 electrode 143-2 and a second reference electrode (not shown), and the 1-2 electrode 143.
  • -2) may include a second cable 123-2 connected to a portion of the second cable 123-2, and one or more second-second electrodes 145-2 positioned at at least a portion of the second cable 123-2.
  • the one or more 2-2 electrodes 145 - 2 may include a 3-2 electrode 147 - 2 , a 4 - 2 electrode 149 - 2 and a third reference electrode 1111 .
  • the 1-1 electrode 143-1 and the 1-2 electrode 143-2 correspond to the first electrode 143 of FIG. 2, respectively, and the first reference electrode and the second reference electrode are Each may correspond to the reference electrode 144 of FIG. 2 , and the first structure 1400-1 and the second structure 1400-2 may correspond to the structure 1400 of FIG. 2 , respectively.
  • the first cable 123-1 and the second cable 123-2 may correspond to the cable 123 of FIG. 2, respectively.
  • the one or more 2-1 th electrodes 145 - 1 and the one or more 2-2 nd electrodes 145 - 2 may correspond to the one or more second electrodes 145 of FIG. 2 .
  • the 3-1 electrode 147 - 1 and the 3 - 2 electrode 147 - 2 may correspond to the third electrode 147 of FIG. 2 .
  • the 4-1 th electrode 149 - 1 and the 4-2 th electrode 149 - 2 may correspond to the fourth electrode 149 of FIG. 2 .
  • the cable 1230 may be electrically connected to the first cable 123-1 of the first device 100-1, and may be electrically connected to the second cable 123-2 of the second device 100-2. It can be electrically connected.
  • the separation distance between the 3-1 electrode 147-1 and the 4-1 electrode 149-1, the 3-2 electrode 147-2 and the 4-2 electrode 149 -2) It may be more efficient to measure the biosignal by maintaining the separation distance as far as possible.
  • detailed configurations for measuring a user's biosignal included in the binaural-type device 1000 include a first measurement module 1100 , a second measurement module 1200 , and an electrocardiogram acquisition module ( 1300), 3-1 electrode 147-1, 4-1 electrode 149-1, 3-2 electrode 147-2, 4-2 electrode 149-2, third reference It may include an electrode 1111 and a fourth reference electrode 1113 .
  • the 3-1 th electrode 147-1, the 4-1 th electrode 149-1, and the third reference electrode 1111 may be used to measure a biosignal of the right ear.
  • the 3-2 electrode 147 - 2 , the 4 - 2 electrode 149 - 2 , and the fourth reference electrode 1113 may be used to measure the biosignal of the left ear.
  • the first measurement module 1100 is a configuration for measuring the biosignal of the right ear, and can measure the potential difference between the 3-1 th electrode 147-1 and the 4-1 th electrode 149-1, An output signal may be extracted and output from the measured potential difference value.
  • the first measurement module 1100 may include a signal processing device 523 for extracting the biosignal of the right ear from the potential difference between the 3-1 th electrode 147-1 and the 4-1 th electrode 149-1. can
  • the second measurement module 1200 is a configuration for measuring the biosignal of the left ear, and can measure the potential difference between the 3-2 th electrode 147-2 and the 4-2 th electrode 149-2, An output signal may be extracted and output from the measured potential difference value.
  • the second measurement module 1200 may include a signal processing device 524 for extracting a biosignal of the right ear from the potential difference between the 3-2nd electrode 147-2 and the 4-2th electrode 149-2. can
  • the apparatus 1000 includes a switch 1115 , a third reference electrode 1111 , and a fourth reference electrode 1113 , and according to a switching operation of the switch 1115 , the biosignal measurement of the right ear In this case, it may be connected to the third reference electrode 1111 , and when measuring the biosignal of the left ear, it may be connected to the fourth reference electrode 1113 .
  • the ECG acquisition module 1300 may measure a potential difference between the 3-1 th electrode 147-1 and the 3-2 th electrode 147-2, and A value of the measured potential difference may be output as an electrocardiogram output signal.
  • the third reference electrode 1111 or the fourth reference electrode 1113 is connected to the device 1000 according to the switching operation of the switch 1115 .
  • a biosignal which is a hearing-induced response of one ear of the user, may be individually measured.
  • the third reference electrode 1111 or the fourth reference electrode 1113 is implemented as one reference electrode and the switch 1115 is excluded, so that the hearing-induced reaction of both ears is a living body. It is also possible to measure signals simultaneously.
  • Various embodiments of the present document include instructions stored in a machine-readable storage media (eg, memory 215 (internal memory or external memory)) that can be read by a machine (eg, a computer). It may be implemented in software (eg, a program).
  • the device is a device capable of calling a stored command from a storage medium and operating according to the called command, and may include an electronic device (eg, the electronic device 200 ) according to the disclosed embodiments.
  • the instruction is executed by a processor (eg, the processor 201 ), the processor may directly or use other components under the control of the processor to perform a function corresponding to the instruction. Instructions may include code generated or executed by a compiler or interpreter.
  • the device-readable storage medium may be provided in the form of a non-transitory storage medium.
  • 'non-transitory' means that the storage medium does not include a signal and is tangible, and does not distinguish that data is semi-permanently or temporarily stored in the storage medium.
  • the method according to various embodiments disclosed in the present document may be included and provided in a computer program product.
  • the present invention can be used for diagnosis and treatment of tinnitus in the medical field.

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Abstract

다양한 실시 예에 따르면, 개인 맞춤형 이명 치료를 위한 장치에 있어서, 스피커, 상기 스피커를 통한 제1 소리 자극이 외부로 출력되도록 형성된 방출구를 포함하며 사용자의 귀의 일부분에 장착될 수 있는 형태를 가지며 전류 자극을 출력할 수 있는 제1 전극 및 상기 제1 소리 자극의 출력에 응답하여 발생하는 사용자의 생체 신호를 검출하는 하나 이상의 제2 전극을 포함할 수 있다.

Description

개인 맞춤형 이명 치료를 위한 장치 및 이를 수행하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
본 발명은 개인 맞춤형 이명 치료를 위한 장치 및 이를 수행하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이다.
종래의 이명 치료는 보청기를 이용한 마스킹(masking)과 적응 재활 훈련 위주로 시행되고 있으며, 실질적으로 이명을 감소시키기 위한 표준 치료법은 존재하고 있지 않았다. 또한, 종래에는 베타히스틴(betahistine) 등의 약물, 경두개 자기 자극술(TMS; transcranial magnetic stimulation) 등의 다양한 치료법이 제안되었으나, 그 유효성이 확인되지 않았다.
최근에는 소리와 전기 자극을 동시에 인가하여 뇌가소성을 증진시키는 신경 조절 기법(neuromodulation)을 이용한 이명 치료에 관한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 수술이 필요한 침습적인 방식 혹은 수술 없이 치료가 가능한 비침습적인 방식의 Bimodal 자극 치료법이 제안되었다. 예를 들어, 소리 자극과 동시에 미주 신경(vagus nerve) 및/또는 삼차 신경(trigeminal nerve)을 전기 자극하여 환자의 이명 치료를 시도하는 치료법들이 제안되고 있다.
상기 제안된 침습적 혹은 비침습적인 방식의 치료 연구들은 치료기간, 소리/전기 자극의 세기 및 시간 등의 다양한 자극 조건들을 대체로 모든 이명 환자에게 일괄적으로 적용하고 있다. 연구 결과에 따르면, 환자 별로 이명 치료의 효과가 지속되는 시간이 상이하고, 일부 환자들에 대해서는 치료의 효과가 없는 경우도 있다. 따라서 일상생활 중 치료를 진행하면서 다양한 자극 조건들을 진단에 기반하여 조절하는 개인 맞춤형 치료가 필요하나 현재 제안된 이명 치료기기들은 치료 효과 관찰을 위한 구조를 포함하고 있지 않다.
또한, 상기 침습적인 방식의 치료법은, 미주 신경을 직접적으로 자극하기 위해 수술을 통해 환자의 신체에 전류 자극기를 이식해야 하는 단점이 있다.
또한, 상기 비침습적인 방식의 치료법은, 수술을 하지 않는다는 장점이 있는 반면, 환자의 움직임 제약이 존재하는 상황에서 하루 30분 이상의 비교적 긴 시간 치료가 진행되어야 하는 단점이 있다. 예를 들어, 삼차 신경을 자극하기 위해 혀 밑에 전극이 위치되도록 하는 비 침습적인 전류 자극 방식의 치료법의 경우, 환자가 계속 전극을 물고 있어야 하므로 치료 시간동안 움직임에 제약이 있고, 일상적인 활동이 어렵다는 단점이 있다.
본 발명의 실시 예는, 치료에 따른 환자의 변화를 객관적으로 모니터링(이명 진단)하고 이를 기초로 자극 시간 및 세기 등을 조절할 수 있는 개인 맞춤형 이명 치료를 위한 장치, 방법, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 및 컴퓨터 프로그램을 제공할 수 있다.
예를 들어, 본 발명은 소리 자극에 따른 뇌파의 반응을 기초로 이명을 진단하여, 상기 이명 진단에 기초한 개인 맞춤형 이명 치료가 가능하도록 할 수 있다.
본 발명의 실시 예는, 소리와 전류 자극을 동시에 인가할 수 있는 비 침습적 방식의 개인 맞춤형 이명 치료를 위한 장치, 방법, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 및 컴퓨터 프로그램을 제공할 수 있다.
예를 들어, 본 발명은 환자의 귀 또는 귀 근처에서 미주 신경 및/또는 삼차 신경의 가지(branch)를 비 침습적으로 자극할 수 있는 방식을 제공할 수 있다.
예를 들어, 본 발명은 모든 환자들에게 익숙하며 일상 생활 중 이명 치료가 가능한 헤드셋 형태의 개인 맞춤형 이명 치료기를 제공할 수 있다. 상기 헤드셋 형태의 개인 맞춤형 이명 치료기는, 전류 자극 및 소리 자극 모두 귀 또는 귀 근처에서 제공할 수 있으며, 이에 따라 환자의 움직임 제약을 최소화 할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 개인 맞춤형 이명 치료를 위한 장치에 있어서, 스피커, 상기 스피커를 통한 제1 소리 자극이 외부로 출력되도록 형성된 방출구를 포함하며 사용자의 귀의 일부분에 장착될 수 있는 형태를 가지며 전류 자극을 출력할 수 있는 제1 전극 및 상기 제1 소리 자극의 출력에 응답하여 발생하는 사용자의 생체 신호를 검출하는 하나 이상의 제2 전극을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 장치는, 상기 스피커 및 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되는 케이블을 더 포함하며, 상기 하나 이상의 제2 전극은, 상기 케이블의 적어도 일부분에 위치되며 상기 케이블과 전기적으로 연결될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 제2 전극이 위치되는 상기 케이블의 적어도 일부분은, 상기 귀에서의 귓바퀴 가지(auricular branch of vagus nerve) 부분 또는 외이도 내(in-the-ear, ear canal) 부분 또는 귓바퀴 뒤 쪽 (behind-the-ear) 두피 부분에 대응하도록 미리 결정된 부분을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 사용자의 생체 신호는 상기 사용자의 뇌파를 포함하며, 상기 케이블과 전기적으로 연결된 제어장치를 더 포함하며, 상기 제어장치는, 상기 검출된 생체 신호에 기초하여, 상기 사용자의 이명 진단을 수행하며, 상기 사용자의 이명 진단의 결과에 기초하여 상기 스피커를 통한 제2 소리 자극의 출력 및 상기 제1 전극을 통한 전류 자극을 출력하도록 제어할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 장치는, 다른 스피커 상기 다른 스피커를 통한 상기 제1 소리 자극이 외부로 출력되도록 형성된 방출구를 포함하며 사용자의 귀의 일부분에 장착될 수 있는 형태를 가지며 전류 또는 전압 자극을 출력할 수 있는 제1 추가 전극 상기 다른 스피커 및 상기 제1 추가 전극과 전기적으로 연결되는 다른 케이블 및 상기 다른 케이블의 적어도 일부분에 위치되며 상기 다른 케이블과 전기적으로 연결되어 상기 제1 소리 자극의 출력에 응답하여 발생하는 사용자의 생체 신호를 검출하는 하나 이상의 제2 추가 전극을 더 포함하며, 상기 다른 케이블은 상기 제어장치와 전기적으로 연결될 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 제1 소리 자극은, 펄스음(pulse noise)과 제1 배경음(background noise)을 포함하는 제1 자극음 및 펄스음과 무음 간격(silent gap)이 있는 제2 배경음을 포함하는 복수의 제2 자극음들을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 제어장치는, 상기 제1 자극음에 따른 상기 사용자의 청성 유발 전위의 제1 파형과 상기 복수의 제2 자극음들에 따른 상기 사용자의 청성 유발 전위의 복수의 제2 파형들을 검출하며, 상기 제1 파형의 극점간 진폭과 상기 복수의 제2 파형들의 극점간 진폭 간의 비율인 복수의 GPI(gap prepulse inhibition) 비율들을 계산하여 상기 사용자의 이명 진단을 수행할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 제어장치는, 기 저장된 이명 유형 별 대응하는 소리 자극 파라미터 및 전류 자극 파라미터 및 상기 사용자의 이명 진단의 결과를 기초로, 상기 제2 소리 자극의 출력 및 상기 제1 전극을 통한 전류 자극의 출력을 제어할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 장치는, 광 센서를 더 포함하며, 상기 제어장치는, 상기 스피커를 통한 상기 제2 소리 자극의 출력 및 상기 제1 전극을 통한 상기 전류 자극을 출력하는 동안, 상기 하나 이상의 제2 전극을 통해 상기 사용자의 심전도(ECG; electrocardiogram)를 측정하며, 상기 광 센서를 이용하여 상기 사용자의 광용적맥파(PPG; photoplethysmogram)를 측정할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 제어장치는, 상기 측정된 심전도 및 상기 측정된 광용적맥파에 기초하여, 상기 사용자의 심박 변이도를 확인하며, 기 설정된 심박 변이도 별 대응하는 스트레스 정보 및 상기 확인된 심박 변이도에 기초하여 상기 사용자의 스트레스 값을 결정할 수 있다
다양한 실시 예에 따르면, 상기 제어장치는, 상기 측정된 심전도 및 상기 측정된 광용적맥파에 기초하여 상기 사용자의 심박수 및 호흡수를 결정하며, 상기 결정된 심박수 및 호흡수가 기 설정된 임계 범위를 초과하면, 상기 상기 스피커를 통한 상기 제2 소리 자극의 출력 및 상기 제1 전극을 통한 상기 전류 자극을 출력을 중단하거나 감소시키도록 제어할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 제어장치는, 지정된 기준 시간에 기초하여 상기 제2 소리 자극의 출력 및 상기 제1 전극을 통한 전류 자극의 출력이 종료되도록 제어하며, 상기 제2 소리 자극의 출력 및 상기 제1 전극을 통한 전류 자극의 출력이 종료된 후, 상기 하나 이상의 제2 전극을 통해 상기 사용자의 생체 신호를 재검출하며, 상기 재검출된 생체 신호에 기초하여, 상기 사용자의 이명 진단을 재 수행하며, 상기 수행된 이명 진단의 결과 및 상기 재 수행된 이명 진단의 결과를 비교하여 이명 치료의 효과 정도를 결정할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 생체 신호는 심전도를 기록하기 위한 신호를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 장치를 이용한 개인 맞춤형 이명 치료를 위한 방법에 있어서, 상기 장치의 스피커를 통해 제1 소리 자극을 출력하는 단계, 상기 장치의 검출 전극을 통해 상기 제1 소리 자극의 출력에 응답하여 발생하는 사용자의 생체 신호를 검출하는 단계, 상기 검출된 생체 신호에 포함된 뇌파에 기초하여, 상기 사용자의 이명 진단을 수행하는 단계 및 상기 사용자의 이명 진단의 결과에 기초하여 상기 스피커를 통한 제2 소리 자극의 출력 및 상기 장치의 하나 이상의 전류 자극 인가 전극을 통한 전류 자극을 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 컴퓨터 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독 가능 기록매체로서, 상기 컴퓨터 프로그램은, 프로세서에 의해 실행되면, 장치의 스피커를 통해 제1 소리 자극을 출력하는 단계, 상기 장치의 검출 전극을 통해 상기 제1 소리 자극의 출력에 응답하여 발생하는 사용자의 생체 신호를 검출하는 단계, 상기 검출된 생체 신호에 포함된 뇌파에 기초하여, 상기 사용자의 이명 진단을 수행하는 단계 및 상기 사용자의 이명 진단의 결과에 기초하여 상기 스피커를 통한 제2 소리 자극의 출력 및 상기 장치의 하나 이상의 전류 자극 인가 전극을 통한 전류 자극을 출력하는 단계를 포함하는 방법을 상기 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 컴퓨터 프로그램은, 프로세서에 의해 실행되면, 장치의 스피커를 통해 제1 소리 자극을 출력하는 단계, 상기 장치의 검출 전극을 통해 상기 제1 소리 자극의 출력에 응답하여 발생하는 사용자의 생체 신호를 검출하는 단계, 상기 검출된 생체 신호에 포함된 뇌파에 기초하여, 상기 사용자의 이명 진단을 수행하는 단계 및 상기 사용자의 이명 진단의 결과에 기초하여 상기 스피커를 통한 제2 소리 자극의 출력 및 상기 장치의 하나 이상의 전류 자극 인가 전극을 통한 전류 자극을 출력하는 단계를 포함하는 방법을 상기 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 개인 맞춤형 이명 치료를 위한 장치에 있어서, 스피커 및 상기 스피커를 통한 제1 소리 자극이 외부로 출력되도록 형성된 방출구를 포함하며 사용자의 귀의 일부분에 장착될 수 있는 형태를 가지며 전류 또는 전압 자극을 출력하며, 상기 제1 소리 자극의 출력에 응답하여 발생하는 사용자의 생체 신호를 검출하는 전극을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 개인 맞춤형 이명 치료를 위한 장치, 방법, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 및 컴퓨터 프로그램은, 이명 진단과 치료가 하나의 기기에서 가능하도록 하여 치료 효과를 추적할 수 있도록 하며, 이에 따라 모든 환자에게 같은 자극을 주는 것이 아닌 개인 맞춤형 자극을 인가하여 이명 치료의 효율성을 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 본 발명은 착용 가능한 형태의 이명 치료 기기를 제작하도록 할 수 있으며, 이명 치료가 필요한 환자가, 장소 및 움직임의 제약 없이 필요한 시간 동안 이명 치료를 제공받도록 할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 개인 맞춤형 이명 치료를 위한 장치, 방법, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 및 컴퓨터 프로그램은, 환자의 호흡수 및/또는 심박수 정보를 확인하여 환자의 치료 안전성의 확보 및 환자의 스트레스 측면에서의 이명 치료 평가가 가능하도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 개인 맞춤형 이명 치료를 위한 장치의 블록도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 개인 맞춤형 이명 치료를 위한 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 개인 맞춤형 이명 치료를 위한 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이명 치료를 위해 제공하는 자극 파형을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이명 치료를 위해 제공하는 자극 파형을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이명 치료를 위한 장치의 동작 및 방법에 대한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이명 치료를 위한 동작의 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 개인 맞춤형 이명 치료를 위한 장치의 블록도이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 개인 맞춤형 이명 치료를 위한 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 여기에서, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 범주를 명확하게 이해할 수 있도록 하기 위해 예시적으로 제공되는 것이므로, 본 발명의 기술적 범위는 청구항들에 의해 정의되어야 할 것이다.
아울러, 아래의 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성 등에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들인 것으로, 이는 사용자, 운용자 등의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 그 정의는 본 명세서의 전반에 걸쳐 기술되는 기술사상을 토대로 이루어져야 할 것이다.
이명은 외부로부터 청각적인 자극이 없는 상황에서 귀에서 소리가 들리는 증세를 나타낸다. 이러한 이명의 치료를 위해 종래에는 이명 진단에 기반한 맞춤형 이명 치료가 아닌 모든 이명 환자들에게 일괄적으로 치료를 위한 자극을 제공하는 방식이 이용되어 왔다. 이에 따라, 치료에 효과가 없는 사람들이 있으며, 효과의 지속 시간 또한 사람 별로 차이가 있었다. 본 발명의 실시 예는 상기의 종래의 문제점을 보완하여 환자가 이명 치료에 있어 큰 편의성을 제공 받도록, 환자에 대한 이명 진단을 하고, 이명 진단에 기초한 이명 치료를 제공하고, 상기 이명 치료에 따른 환자의 변화를 모니터링함으로써, 이명 치료를 위한 자극 시간 및 자극 세기 등을 조절할 수 있는 환자 맞춤형 치료를 제안한다.
상기 이명 치료의 한 예로 소리 자극과 동시에 미주 신경(vagus nerve), 삼차 신경(trigeminal nerve) 및/또는 경부 척수(cervical spinal cord)를 전류 자극하는 방식이 이용될 수 있다. 종래에는 직접 미주 신경을 자극하기 위해 수술을 통한 침습적인 방식이 이용되었지만, 본 발명의 실시 예에서는 귀에서 미주 신경의 가지(branch)를 비침습적으로 자극할 수 있는 방식을 제안한다. 또한, 종래에는 삼차 신경을 자극하기 위해 혀 밑에 전극이 위치되도록 사용자가 전극을 물고 있어야 하지만, 본 발명의 실시 예에서는 귀에서의 삼차 신경의 가지(branch)를 자극하는 방식을 제안한다. 본 발명의 실시 예는 귀에 전류 자극을 주면서 소리 자극을 함께 제공할 경우 매우 작은 형태의 일체형 이명 치료 장치(기기)의 제작이 가능한 점에 착안한 것으로, 예를 들어, 헤드셋 형태로 상기 이명 치료 장치를 제작하는 경우, 사용자가 움직임의 제약 없이 일상 생활을 하면서 이명 치료를 위한 자극을 제공받을 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 개인 맞춤형 이명 치료를 위한 장치의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 상기 장치(100)는 제어장치(110), 자극 모듈(130), 측정 모듈(150) 메모리(170) 및/또는 광 센서(390)를 포함할 수 있다.
제어장치(110)(제어 회로 또는 프로세서라고도 함)는 연결된 장치(100)의 적어도 하나의 다른 구성 요소(예: 하드웨어 구성 요소(예: 측정 모듈(150), 자극 모듈(130), 메모리(170) 및/또는 광 센서(190)) 또는 소프트웨어 구성 요소(예: 소프트웨어(180))를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다.
자극 모듈(130)은 제1 전극(143), DAC(digital analog converter; 디지털아날로그 변환기)(131) 및/또는 전류 자극 회로(133)를 포함할 수 있다. 상기 제어장치(110)로부터 전달되는 신호는 상기 DAC(131) 및 상기 전류 자극 회로(133)를 통해 상기 제1 전극(141)으로 전달될 수 있다. 자극 모듈(130)은 DAC(digital analog converter; 디지털아날로그 변환기)(135), 오디오 앰프(137), 및/또는 스피커(139)를 포함할 수 있다. 상기 제어장치(110)로부터 전달되는 신호는 상기 DAC(135) 및 상기 오디오 앰프(137)를 통해 상기 스피커(139)로 전달될 수 있다. 상기 전류 자극 회로(133)는, 상기 제어장치(110)의 제어에 따라 상기 제1 전극(143)을 통해 사용자에게 제공할 전류 자극을 생성할 수 있다. 상기 스피커(139)는 상기 제어장치(110)의 제어에 따라 소리 자극을 출력(사용자에게 제공)할 수 있다.
측정 모듈(130)은 제2 전극(143), Analog Front-End(151) 및/또는 ADC(analog digital converter; 아날로그디지털 변환기)(153)를 포함할 수 있다. 상기 제2 전극(141)을 통해 검출된 신호는, 상기 Analog Front-End(151) 및 상기 ADC(153)를 통해 상기 제어장치(110)로 전달될 수 있다. 상기 제2 전극(143)은 제어장치(110)의 제어에 따라 사용자의 뇌파(뇌파의 반응)를 검출(측정, 확인)하는 데 이용될 수 있다. 상기 제2 전극(141)은 제어장치(110)의 제어에 따라 사용자의 심전도(ECG; electrocardiogram) 또는 임피던스를 검출하는 데 이용될 수 있다.
메모리(170)는 장치(100)의 적어도 하나의 구성 요소(예: 제어장치(110), 측정 모듈(150), 자극 모듈(130) 및/또는 광 센서(190))에 의해 사용되는 다양한 데이터, 예를 들어, 소프트웨어(180)(예: 프로그램) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(170)는, 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 상기 소프트웨어(180)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 개인 맞춤형 이명 치료를 위한 소프트웨어 프로그램일 수 있다.
광 센서(390)(PPG(photoplethysmogram) 센서라고도 함)는 사용자의 광용적맥파(PPG; Photoplethysmogram) 신호를 검출할 수 있다.
상술한 도 1의 구성 요소들 중 일부 구성 요소는 생략되거나(포함되지 않거나) 하나의 개체로 통합되어 통합되기 이전의 각각의 해당 구성 요소에 의해 수행되는 기능을 동일 또는 유사하게 수행할 수 있으며, 다른 구성 요소가 추가될 수 있다. 예를 들어, 상기 장치(100)는 상기 광 센서(390)를 포함하지 않을 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 개인 맞춤형 이명 치료를 위한 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 장치(100)는, 도 2의 (a)와 같이 bimodal 자극 및 뇌파 측정이 가능한 헤드셋(또는 이어폰) 타입의 이명 치료를 위한 장치(기기라고도 함)일 수 있다. 상기 bimodal 자극은, 소리 자극 및 전류 자극을 포함할 수 있다.
상기 장치(100)는, 도 2의 (b)와 같이 외이도(external acoustic meatus)(11)에 미주 신경의 가지(branch)가 다수 분포한다는 점에 착안하여, 외이도(11)의 신경 분포(external ear innervation)에 기초한 외이도(11)에 전기 자극을 제공할 수 있는 전류 자극 인가 전극(제1 전극(143)) 및 기준(Reference) 전극(144)을 포함하는 구조(1400)로 구현될 수 있다. 제1 전극(143)은 음극(Cathode)으로 기준 전극(144)은 양극(Anode)으로도 명명할 수 있다. 예를 들어, 상기 장치(100)는, 사용자의 귀의 일부분에 장착될 수 있는 형태의 제1 전극(143) 및 기준 전극(144)을 포함하는 구조(1400)를 포함할 수 있다. 상기 구조(1400)는 도 2의 (b) 또는 도 2의 (c)와 같은 형태일 수 있다. 예를 들어, 도 2의 (b)를 참조하면, 상기 구조(1400)에 포함된 제1 전극(143) 및 기준 전극(144) 각각은, 도 2의 (b)와 같이 후술하는 방출구(121)의 위치와 평행한 방향으로 서로 이격되어 위치될 수 있다. 도 2의 (c)를 참조하면, 상기 구조(1400)에 포함된 제1 전극(143) 및 기준 전극(144) 각각은, 도 2의 (c)와 같이 방출구(121)의 위치와 수직 방향으로 서로 이격되어 위치될 수 있다. 또한 상기 장치(100)는 상기 제1 전극(143)의 일부분과 연결되는 케이블(123)의 적어도 일부분에 위치되는 하나 이상의 측정 전극(제2 전극(145))을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 전극(143)은, 사용자가 상기 장치(100)의 착용 시, 미주 신경의 귓바퀴 가지(auricular branch of vagus nerve)(13)에 대응되는 부분에 위치될 수 있다. 상기 구조(1400)는 스피커(159)를 통한 소리 자극을 외부로 출력되도록 형성된(사용자의 귀로 출력되도록 형성된) 방출구(121)(홀이라고도 함)을 포함할 수 있으며, 전류 자극을 인가할 수 있다. 상기 하나 이상의 측정 전극은 사람들의 미주 신경 또는 삼차 신경의 가지(branch)가 분포하는 귀의 일부 또는 귀 주변의 케이블(123)의 적어도 일부분에 위치될 수 있다. 예를 들어, 상기 하나 이상의 측정 전극은 제2 전극(145), 제2 전극(145)과 동일한 기능을 하는 제3 전극(147) 및 제4 전극(149)을 포함할 수 있으며, 상기 제3 전극(147) 및 상기 제4 전극(149)은, 사람들의 미주 신경 또는 삼차 신경의 가지(branch)가 다수 분포하는 외이도의 신경 분포와 대응되는 케이블(123)의 일부에 각각 위치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 전극(147) 및 상기 제4 전극(149)은 사용자가 상기 장치(100)의 착용 시, 이개측두신경(auticulotemporal nerve)(15)에 대응하는 부분에 위치될 수 있다.
상기 케이블(123)은 외부의 힘에 따라 형태가 변경되며 상기 외부의 힘이 제거되어도 상기 변경된 형태가 유지될 수 있는 소자 또는 외부의 힘에 따라 형태가 변경되긴 하지만 상기 외부의 힘이 제거되면 다시 원래의 형태로 되돌아 갈 수 있는 탄성 소자일 수 있다.
한편, 상술한 도 2의 (a)와 같은 상기 장치(100)의 형태는 하나의 예시이며, 사용자의 귀에 장착 가능한 다양한 형태로 변경되어 구현(제작)될 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참조하면, 상기 이명 치료를 위한 장치(100)는 귓바퀴(concha)에서 전류 자극을 할 수 있도록 하나 이상의 전극이 위치되는 형태일 수 있다. 상기 장치(100)는, 도 3과 같이 사용자의 귓바퀴 구조에 기초하여 구현될 수 있으며, 상기 장치(100)는 사용자에게 전류 자극을 제공할 수 있는 전극이 2채널 전극, 예를 들어, 제1 전극(143) 및 제5 전극(146)을 포함할 수 있다. 제1 전극(143) 및 제5 전극(146)은 음극(Cathode)으로 명명할 수 있다. 전류 자극을 제공하는 전극으로 자극 효과에 따라 제1 전극(143)과 제5 전극(146)을 변경하면서 사용할 수 있다. 또한, 상기 장치(100)는 전류 자극과 사용자의 생체 신호 측정의 기준(Reference) 전극(144)을 포함할 수 있다. 전류 자극 시 기준 전극(144)은 양극(Anode)으로 명명할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극(143) 및 제5 전극(146)은 사용자가 상기 장치(100)의 착용 시, 미주 신경의 귓바퀴 가지(auricular branch of vagus nerve, aVNS)에 대응되는 부분(aVNS)에 위치될 수 있다.
또한, 상술한 도 2의 (b) 및 (c)와 같은 제1 전극(143) 및 기준 전극(142)을 포함하는 구조(1400)는 예시로, 상기 제1 전극(143) 및 상기 기준 전극(142)은 상기 구조(1400) 상에서 다양한 위치에 배치될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 개인 맞춤형 이명 치료를 위한 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 제어장치(110)의 제어에 따라, 메모리(170)에 기 저장되거나 상기 제어장치(110)에 의해 생성된 소리 자극(gap-prepulse inhibition)(1001)이 스피커(159)를 통해 출력될 수 있으며, 이 때, 상기 하나 이상의 전극(145)을 통해 사용자의 뇌파 반응(auditory evoked potential)을 측정(1003)할 수 있다. 상기 제어장치(110)는, 상기 측정된 뇌파 반응에 기초하여, 사용자의 이명 진단(이명 여부와, 이명 정도(이명 크기라고도 함) 및 이명 주파수의 결정)을 할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제어장치(110)는 상기 이명 진단의 결과에 기초하여 상기 제1 전극(143)을 통한 미주 신경 자극(1005) 및 상기 스피커(159)를 통한 소리 자극(1007)을 제공(neuromodulation)하여 사용자의 이명 치료가 실행되도록 할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어장치(110)는 사용자의 이명 정도에 기초하여 치료 시간 및 자극 세기 등을 조절하여 개인 맞춤형 이명 치료가 가능하도록 할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제어장치(110)는 상기 소프트웨어(180)를 실행하여, 펄스전 간격법 소리 자극을 생성하여 스피커(159)를 통해 출력할 수 있다. 예를 들어, 상기 펄스전 간격법 소리 자극은, 배경음(background noise)과 펄스음(pluse noise)을 포함하는 제1 자극음과 무음 간격(silent gap)이 있는 배경음과 펄스음을 포함하는 제2 자극음을 포함할 수 있다. 상기 배경음은 소정의 주파수 및 소정의 진폭으로 일정 시간 동안 지속되는 소리를 나타내고, 상기 펄스음은 상기 배경음이 지속되는 일정 시간보다 짧은 시간 동안 상기 배경음보다 큰 세기를 갖는 소리를 나타낸다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제어장치(110)는 상기 하나 이상의 측정 전극(145)을 이용하여 상기 펄스전 간격법 소리 자극에 따른 사용자의 뇌파의 반응을 측정할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어장치(110)는 상기 제1 자극음에 따른 사용자의 청성 유발 전위(AEP; auditory evoked potential)의 제1 파형과, 제2 자극음에 따른 사용자의 청성 유발 전위의 제2 파형을 측정할 수 있다. 상기 청성 유발 전위는 소리 자극 발생 이후 내이(inner ear)의 달팽이관(cochlea)에서부터 대뇌의 청각 피질(auditory cortex)까지의 청신경 경로(auditory pathway)에서 발생하는 전위로 일반적으로 발생하는 시간과 위치에 따라 구분된다. 그 중 소리 자극 발생 후 약 10ms 이내에 뇌간(brainstem)에서 발생하는 전위를 청성 뇌간 반응(auditory brainstem response)이라고 명명하며, 청성 뇌간 반응에서는 일반적으로 I - VII까지의 7개의 양(positive)의 극점들이 나타난다. 또한 뇌간과 대뇌 청각 피질 사이의 시상-피질 경로(thalamo-cortical pathway)에서 발생하는 반응을 청성 중기 반응(auditory middle-latency response)이라고 할 수 있으며 N0, P0, Na, Pa, Nb, Pb로 명명되는 극점들이 나타난다. 마지막으로 대뇌 청각 피질에서 발생하는 반응을 청성 후기 반응(auditory late response)이라고 할 수 있으며 대표적으로 P1, N1, P2, N2로 불리는 극점을 포함한다. 본 발명의 실시 예에서 명명하는 극점의 진폭은 상기 청성 유발 전위에서 나타나는 다수의 극점들 중 하나 이상의 극점의 진폭을 의미할 수 있으며, 어떠한 극점으로 한정하지 않는다. 또한, 진폭의 크기는 극점 자체의 진폭(baseline-to-peak)의 크기일 수 있으며 극점 간의 진폭(peak-to-peak) 크기일 수도 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제어장치(110)는 상기 제1 파형의 극점간 진폭과 상기 제2 파형의 극점간 진폭간의 비율인 GPI(gap prepulse inhibition ratio)를 계산하여 사용자의 이명 여부를 결정(검사, 진단)할 수 있다. 예를 들어, 이명 증상을 가진 사용자의 경우 제1 자극음 및 제2 자극음에 따른 청성 유발 전위간 차이가 적으므로 GPI가 1에 가까울 수 있고, 이명 증상이 없는 일반 사용자들(일반 사용자군)의 GPI는 이명 증상을 갖는 사용자의 GPI보다 작게 나타날 수 있다. 예를 들어, 상기 제어장치(110)는 상기 GPI를 입력 받아, 이명 증상을 갖는 이명 사용자군 및 이명 증상이 없는 일반 사용자군으로부터 측정하여 상기 메모리(170)에 기 저장한 기준 GPI 값들을 기초로, 사용자의 이명 여부를 결정 할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제어장치(110)는 사용자로부터 결정된 복수의 GPI 비율을 입력 받아, 상기 이명 사용자군 및 상기 일반 사용자군에 대해 배경음의 진폭 또는 주파수를 달리하여 측정된 진폭 및 GPI를 기초로 도출하여 기저장한 분류 모델들을 기초로, 상기 사용자의 이명 정도와 이명 주파수를 결정할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제어장치(110)는 상술한 동작들에 따른 사용자의 이명 진단(예: 이명 정도와 이명 주파수)에 기초하여, 이명 치료를 위한 치료 방식(치료 시간 및 자극(소리 자극 및/또는 전류 자극) 세기 등)을 결정(설정, 확인)할 수 있다. 예를 들어, 상기 메모리(170)는 복수의 이명 진단 유형(이명 정도 및/또는 이명 주파수) 별로 대응하는 치료 방식(치료 시간 및/또는 치료를 위한 자극(소리 자극 및/또는 전류 자극) 세기)을 저장할 수 있으며, 상기 메모리(170)에 저장된 복수의 이명 진단 유형 별로 대응하는 치료 방식을 기초로, 사용자의 이명 진단에 따른, 사용자의 이명 치료를 위한 치료 방식을 결정할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제어장치(110)는 상기 결정된 치료 방식(치료 시간 및/또는 치료를 위한 자극(소리 자극 및/또는 전류 자극) 세기)에 기초하여 사용자가 이명 치료를 제공받도록 할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어장치(110)는 상기 스피커(159)를 통한 소리 자극 및/또는 상기 제1 전극(143)을 통한 전류 자극을 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제어장치(110)의 제어에 따라, 하나 이상의 전극(141) 또는 별도의 광 센서(190)를 통해 사용자의 생체 신호를 검출, 예를 들어, 심전도(electrocardiogram, ECG), 임피던스 및/또는 광용적맥파(PPG; photoplethysmogram)를 측정할 수 있으며, 상기 생체 신호에 기초하여 사용자의 호흡 및 심박수 정보를 결정(추출)할 수 있다.
예를 들어, 상기 측정 모듈(150)에 포함된 상기 하나 이상의 전극(141)은 제어장치(110)의 제어에 따라 사용자의 생체 신호를 검출(예를 들어, 심전도(ECG; electrocardiogram) 또는 임피던스를 측정)할 수 있다. 예를 들어, 상기 광센서(190)는 제어장치(110)의 제어에 따라 사용자의 생체 신호를 검출, 예를 들어, 광용적맥파(PPG; photoplethysmogram)를 측정할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제어장치(110)는 상기 측정 모듈(150) 및/또는 상기 광센서(190)를 통해 검출한 생체 신호에 기초하여, 사용자의 심박수 및/또는 호흡수를 확인(추출)할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어장치(110)는, 상기 생체 신호에 대한 약 1 내지 30Hz의 필터링을 한 이후, 생체 신호의 피크(peak)를 추출할 수 있으며, 상기 추출한 피크에 기초하여 사용자의 심박수를 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어장치(110)는, 상기 생체 신호에 대한 약 0.1 내지 2Hz의 필터링을 한 이후, 생체 신호의 주파수를 검출 및/또는 피크(peak)를 추출할 수 있으며, 상기 검출된 주파수 및/또는 상기 추출된 피크에 기초하여 사용자의 호흡 수를 결정할 수 있다. 상기 사용자의 심박수 및/또는 호흡수를 결정하는 동작은 종래에 이미 공지된 기술로 추가 상세한 설명은 생략한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제어장치(110)는 상기 장치(100)의 하나 이상의 구성을 제어하여 사용자가 이명 치료를 받도록 할 수 있으며, 상기 이명 치료 동안, 상기 측정 모듈(150) 및/또는 상기 광센서(190)를 이용하여 상기 사용자의 심박수 및/또는 호흡수를 결정할 수 있다. 상기 제어장치(110)는, 상기 이명 치료의 안전성 측면에서 사용자가 과도한 호흡을 하거나, 사용자의 심박수가 급격하게 변경(예를 들어, 사용자의 심박수가 서맥(bradycardia)으로 변경)되는 경우, 상기 이명 치료가 중단되도록 할 수 있다. 상기 제어장치(110)는, 만성 스트레스 지표 중 하나인 심박 변이도(HRV; heart rate variability)를 이용하여 상기 이명 치료에 대한 사용자의 스트레스에 대한 정량적인 평가를 수행할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어장치(110)는, 상기 자극 모듈(150)의 하나 이상의 전극(141)을 통한 전류 자극의 출력 및/또는 상기 스피커(159)를 통한 소리 자극의 출력 동안, 상기 측정 모듈(150) 및/또는 상기 광센서(190)를 통해 상기 사용자의 생체 신호를 검출할 수 있으며, 상기 검출된 생체 신호에 기초하여 상기 사용자의 심박수 및/또는 호흡수를 결정할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어장치(110)는 상기 결정된 심박수 및/또는 호흡수가 기 설정된 기준 범위(예: 기준 심박수 범위 및/또는 기준 호흡수 범위)를 벗어나는지를 확인하고, 상기 결정된 심박수 및/또는 호흡수가 상기 기 설정된 기준 범위를 벗어나면, 상기 자극 모듈(150)의 하나 이상의 전극(141)을 통한 전류 자극의 출력 및/또는 상기 스피커(159)를 통한 소리 자극의 출력을 중단시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 제어장치(110)는 상기 검출된 생체 신호, 예를 들어, ECG 및 PPG를 기초로 사용자의 심박 변이도를 확인할 수 있으며, 상기 확인된 심박 변이도에 기초하여, 사용자가 이명 치료를 받는 동안의 스트레스를 정량적으로 평가할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어장치(110)는 상기 확인된 심박 변이도와 기준 심박 변이도(임계 값이라고도 함)간의 비교 결과에 기초하여, 상기 스트레스를 수치화하여 출력할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이명 치료를 위해 제공하는 자극 파형을 설명하기 위한 도면이다.
도 5의 (a)를 참조하면, 이명 치료를 위한 장치(예: 장치(100) 또는 장치(100)의 제어장치(110))는 기 설정된 조건 및/또는 이전의 이명 치료의 결과에 기초하여, 이명 치료를 위해 제공할 소리 자극의 파라미터(parameter)를 결정(설정, 변경)할 수 있다. 상기 소리 자극의 파라미터는, 소리 자극의 종류(tone, tone조합, white noise), 소리 자극의 크기(Amp1), 및/또는 소리 자극의 출력 시간(예: 1회 출력 시간)(d1)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 이명 치료를 위한 장치는 상기 소리 자극의 종류를 white noise로 결정하고, 상기 소리 자극의 크기(Amp1)를 90 dB SPL로 결정하고, 상기 소리 자극의 1회 출력 시간(d1)을 20 내지 500ms로 결정할 수 있다.
도 5의 (b)를 참조하면, 상기 이명 치료를 위한 장치는 기 설정된 조건 및/또는 이전의 이명 치료의 결과에 기초하여, 이명 치료를 위해 제공할 전류 자극의 파라미터를 결정(설정, 변경)할 수 있다. 상기 전류 자극의 파라미터는, 전류 자극의 크기(Amp2), 전류 자극의 너비(width)(d2), 전류 자극들 별 제공 간격(d3) 및/또는 전류 자극의 출력 시간(예: 1회 출력 시간)(d4)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 이명 치료를 위한 장치는 상기 전류 자극의 크기를 5mA 미만으로 결정하고, 상기 전류 자극의 너비(d2)를 5 내지 200us로 결정하고, 상기 전류 자극들 별 제공 간격(d3)을 2 내지 50ms로 결정하고, 상기 전류 자극의 1회 출력 시간(d4)을 20 내지 500ms로 결정할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 소리 자극 및 상기 전류 자극은 소리 및 전류 자극 쌍(pair)으로 구성될 수 있으며, 상기 이명 치료를 위한 장치는 기 설정된 조건 및/또는 이전의 이명 치료의 결과에 기초하여, 상기 소리 및 전류 자극 쌍들간의 간격 및 전체 자극 시간을 결정(설정, 변경)할 수 있다.
예를 들어, 상기 이명 치료를 위한 장치는 상기 소리 및 전류 자극 쌍들간의 간격을 100ms 이하로 결정할 수 있으며, 상기 전체 자극 시간의 초기 값을 30분 이상으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 이명 치료를 위한 장치는 소리 및 전류 자극 쌍들 내의 소리 및 전류 자극의 출력 타이밍(timing)을 결정할 수 있다.
상술한 도 5의 이명 치료를 위해 제공하는 자극 파형은 하나의 실시 예로 후술하는 도 6 등과 같이 다양한 변경이 가능할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이명 치료를 위해 제공하는 자극 파형을 설명하기 위한 도면이다.
도 6의 (a)를 참조하면, 이명 치료를 위해 제공할 소리 자극의 파라미터는, A1의 진폭과 F1의 주기를 포함하는 사인파 형태의 상기 소리 자극의 출력 파형을 포함할 수 있다. 또한, 이명 치료를 위해 제공할 소리 자극의 파라미터는, 소리 자극의 출력 파형의 기 설정된 출력 시간(예: 1회 출력 시간)(T1, T2)과, 소리 자극의 출력 파형들의 출력 시간들(T1, T2) 사이의 기 설정된 무음 간격(T2)을 포함할 수 있다.
도 6의 (b)를 참조하면, 이명 치료를 위한 전류 자극의 파라미터는, 상기 소리 자극의 출력 후, 기 설정된 시간이 경과된 이후 전류 자극이 출력되도록 하는, 출력 딜레이 시간(T4)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 이명 치료를 위한 전류 자극의 파라미터는, 하나의 주기(P1)를 갖는 구형파 및 전류 자극을 출력 하지 않는 휴지 시간(P2)을 포함하는 제1 파형(61)이 및 상기 제1 파형(61)의 출력 시간 (T5)을 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이명 치료를 위한 장치의 동작 및 방법에 대한 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 701 동작에서 이명 치료를 위한 장치(예: 장치(100) 또는 장치(100)의 제어장치(110))는 소리 자극을 출력할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 장치는 기 설정되거나 상술한 실시 예에 따라 생성된 펄스전 간격법 소리 자극을 스피커(예: 스피커(159))를 통해 출력할 수 있다.
703 동작에서 상기 장치는 사용자의 뇌파를 검출할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 장치는 하나 이상의 전극(예: 전극(145), 전극(147), 전극(149))을 통해 사용자의 뇌파를 검출할 수 있다. 예를 들어, 상기 장치는 상기 소리 자극의 출력 이후 또는 상기 소리 자극의 출력 동안 상기 사용자의 뇌파를 검출할 수 있다.
705 동작에서 상기 장치는 사용자의 이명 정도 및 이명 주파수를 진단(결정)할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 장치는 상기 검출된 뇌파에 기초하여, 사용자의 이명 정도 및 이명 주파수를 진단할 수 있다.
예를 들어, 상기 장치는 상기 검출된 뇌파에서 기 설정된 특징들을 추출할 수 있으며, 상기 추출된 특징들에 기초하여 상기 사용자의 이명 정도 및 이명 주파수를 진단할 수 있다. 예를 들어, 상기 기 설정된 특징들은, N1_amp (gap), Delta_rel_power, N1P2_ratio, Theta_rel_power, N1P2_auc (gap), Alpha_rel_power, Total_auc (gap), Beta_rel_power, Total_auc (nogap), 및/또는 Gamma_rel_power를 포함할 수 있다. 상기 사용자의 이명 정도 및 이명 주파수의 진단의 동작에 대해서는 상술하였으므로, 세부 설명은 생략한다.
707 동작에서 상기 장치는 사용자의 이명 치료를 위한 자극을 출력할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 장치는 상기 이명 정도 및 이명 주파수의 진단에 기초하여, 상기 스피커를 통한 소리 자극 및 하나 이상의 전극(예: 전극(141), 전극(143))을 통한 전류 자극을 출력할 수 있다. 상기 소리 자극 및 전류 자극의 출력 동작에 대해서는 상술하였으므로, 세부 설명은 생략한다.
709 동작에서 상기 장치는 상기 이명 치료의 시간이 기 설정된 임계 시간(N)을 초과하는지를 확인할 수 있다.
상기 이명 치료의 시간이 기 설정된 임계 시간을 초과하는 경우 717동작을 수행하고 그렇지 않으면 711 동작을 계속 수행할 수 있다.
711 동작에서 상기 장치는 사용자의 호흡수 및 심박수를 체크할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 장치는 심전도 및 광용적맥파를 측정하고, 상기 측정에 기초하여 사용자의 호흡수 및 심박수를 체크할 수 있다.
713 동작에서 상기 장치는 상기 체크에 따른 결과 값이 기 설정된 정상 범위(임계 범위라고도 함)를 벗어나는지를 확인할 수 있다.
상기 체크에 따른 결과 값이 기 설정된 정상 범위를 벗어나면 715 동작을 수행하고 그렇지 않으면 707 동작을 계속 수행할 수 있다.
715 동작에서 상기 장치는 상기 체크에 따른 결과 값이 정상 범위를 벗어남을 나타내는 정보를 출력할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 장치는 상기 장치와 통신 연결된 표시 장치로 상기 정보가 시각적으로 출력되도록, 상기 정보를 상기 표시 장치로 전달 및/또는 상기 정보를 상기 장치의 스피커를 통해 음성으로 출력하도록 할 수 있다.
상기 715 동작 이후, 본 실시예의 동작을 종료할 수 있다.
717 동작에서 상기 장치는 사용자의 뇌파를 검출할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 장치는 하나 이상의 전극(예: 전극(141), 전극(145))을 통해 사용자의 뇌파를 검출할 수 있다.
719 동작에서 상기 장치는 사용자의 이명 정도 및 이명 주파수를 진단할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 장치는 상기 검출된 뇌파에 기초하여, 사용자의 이명 정도 및 이명 주파수를 진단할 수 있다.
721 동작에서는 상기 장치는 상기 이명 치료의 효과를 판단할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 장치는 상기 이명 정도 및 이명 주파수의 진단에 기초하여 상기 이명 치료의 효과를 판단할 수 있다. 예를 들어, 상기 장치는 705 동작에서 진단한 이명 정도 및 이명 주파수와 713 동작에서 진단한 이명 정도 및 이명 주파수를 비교하여, 상기 이명 치료의 효과를 판단할 수 있다. 예를 들어, 상기 장치는, 상기 이명 치료의 효과를 수치화하여 출력할 수 있으며, 상기 수치화에 따른 값을 기초로 상기 이명 치료의 효과를 판단할 수 있다.
상술한 도 7의 실시 예에서, 추가로 상기 장치는 상기 이명 치료의 효과에 대응하는 시각적 정보를 상기 장치의 표시 장치(미도시)를 통해 출력 및/또는 상기 이명 치료의 효과에 대응하는 청각적 정보를 상기 장치의 스피커를 통해 출력하여, 사용자가 확인하도록 할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이명 치료를 위한 동작의 흐름도이다.
도 8를 참조하면, 801 동작에서 이명 치료를 위한 장치(예: 장치(100) 또는 장치(100)의 제어장치(110))는 상기 장치의 스피커(예: 스피커(159))를 통해 제1 소리 자극을 출력할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 장치는, 상기 스피커, 상기 스피커를 통한 소리 자극이 외부로 출력되도록 형성된 방출구를 포함하며 사용자의 귀의 일부분에 장착될 수 있는 형태의 제1 전극(예: 제1 전극(143)), 상기 스피커 및 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되는 케이블(예: 케이블(123)) 및 상기 케이블의 적어도 일부분에 위치되며 상기 케이블과 전기적으로 연결되는 하나 이상의 제2 전극(예: 하나 이상의 제2 전극(145))을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 전극이 위치되는 상기 케이블의 적어도 일부분은, 상기 귀에서의 귓바퀴 가지(auricular branch of vagus nerve) 부분 또는 외이도 내(in-the-ear, ear canal) 부분 또는 귓바퀴 뒤 쪽 (behind-the-ear) 두피 부분에 대응하도록 미리 결정된 부분을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 소리 자극은, 펄스음(pulse noise)과 제1 배경음(background noise)을 포함하는 제1 자극음 및 펄스음과 무음 간격(silent gap)이 있는 제2 배경음을 포함하는 복수의 제2 자극음들을 포함할 수 있다.
803 동작에서, 상기 장치는, 상기 제1 소리 자극의 출력에 기초하여, 상기 장치의 하나 이상의 제2 전극을 통해 사용자의 뇌파를 검출할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 장치는 상기 제1 자극음에 따른 상기 사용자의 청성 유발 전위의 제1 파형과 상기 복수의 제2 자극음들에 따른 상기 사용자의 청성 유발 전위의 복수의 제2 파형들을 검출할 수 있다.
805 동작에서, 상기 장치는, 상기 검출된 뇌파에 기초하여, 상기 사용자의 이명 진단을 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 장치는 상기 제1 파형의 극점간 진폭과 상기 복수의 제2 파형들의 극점간 진폭 간의 비율인 복수의 GPI(gap prepulse inhibition) 비율들을 계산하여 상기 사용자의 이명 진단을 수행할 수 있다.
807 동작에서, 상기 장치는 상기 사용자의 이명 진단의 결과에 기초하여 상기 스피커를 통한 제2 소리 자극의 출력 및 상기 장치의 제1 전극을 통한 전류 자극을 출력할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 장치는 기 저장된 이명 유형 별 대응하는 소리 자극 파라미터 및 전류 자극 파라미터 및 상기 사용자의 이명 진단의 결과에 기초하여 상기 제2 소리 자극의 출력 및 상기 사용자의 이명 진단에 대응하는 상기 전류 자극의 출력을 할 수 있다.
상술한 도 8의 실시 예에 추가로, 상기 장치는 광 센서(예: 광 센서(190))를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 장치는, 상기 스피커를 통한 상기 제2 소리 자극의 출력 및 상기 제1 전극을 통한 상기 전류 자극을 출력하는 동안, 상기 하나 이상의 제2 전극을 통해 상기 사용자의 심전도(ECG; electrocardiogram)를 측정하며, 상기 광 센서를 이용하여 상기 사용자의 광용적맥파(PPG; photoplethysmogram)를 측정할 수 있다. 또한, 상기 장치는, 상기 측정된 심전도 및 상기 측정된 광용적맥파에 기초하여, 상기 사용자의 심박 변이도를 확인하며, 기 설정된 심박 변이도 별 대응하는 스트레스 정보를 기초로, 상기 확인된 심박 변이도에 대응하는 상기 사용자의 스트레스를 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 장치는, 상기 스트레스를 수치화하여 출력할 수 있다. 또한, 상기 장치는, 상기 측정된 심전도 및 상기 측정된 광용적맥파에 기초하여 상기 사용자의 심박수 및 호흡수를 결정하며, 상기 결정된 심박수 및 호흡수가 기 설정된 임계 범위를 초과하면, 상기 스피커를 통한 상기 제2 소리 자극의 출력 및 상기 제1 전극을 통한 상기 전류 자극을 출력을 중단하거나 감소시키도록 제어할 수 있다.
상술한 실시 예에 추가로, 상기 장치는 지정된 기준 시간에 기초하여 상기 제2 소리 자극의 출력 및 상기 전류 자극의 출력이 종료되도록 제어하며, 상기 출력의 종료 이후 상기 하나 이상의 제2 전극을 통해 상기 사용자의 뇌파를 재검출하며, 상기 재검출된 뇌파에 기초하여, 상기 사용자의 이명 진단을 재 수행하며, 상기 수행된 이명 진단의 결과 및 상기 재 수행된 이명 진단의 결과를 비교하여 이명 치료의 효과를 결정할 수 있다.
한편, 상술한 실시 예에서는 제1 전극(예: 제1 전극(143))과 제2 전극(예: 하나 이상의 제2 전극(145)이 각각 분리되어 있는 것으로 설명하였으나, 상기 장치(예: 장치(100))는 하나의 전극만을 포함하여, 상기 하나의 전극이 전류 또는 전압 자극을 출력하고, 사용자의 생체 신호를 검출할 수 있다. 이러한 동작을 위해, 상기 장치는 후술하는 도 9과 같은 구성을 포함할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 개인 맞춤형 이명 치료를 위한 장치의 블록도이다.
도 9를 참조하면, 상기 장치(100)는 도 1의 구성들, 예를 들어, 제어장치(110), DAC(digital analog converter; 디지털아날로그 변환기)(131), 전류 자극 회로(133), DAC(135), 오디오 앰프(137), 스피커(139), 광센서(190), Analog Front-End(151), 및/또는 ADC(analog digital converter; 아날로그디지털 변환기)(153)을 포함할 수 있으며, 각 구성 요소들은 도 1의 구성 요소들과 대응되는 동작을 수행할 수 있다. 상기 장치(100)는 도 1의 제1 전극(143) 및 제2 전극(145) 대신, 하나의 전극(141)을 포함할 수 있다. 상기 장치(100)는, 스위치(901)를 더 포함할 수 있다. 상기 스위치(901)는 제어장치(110)의 제어에 기초하여, 상기 전극(141)이, 사용자의 생체 신호(예를 들어, 심전도를 기록하기 위한 신호 또는 임피던스)를 검출할 수 있도록 Analog Front-End(151)로 연결되도록 하거나, 또는 상기 전극(151)이 전류 또는 전압 자극을 출력하도록 하기 위해 전류 자극 회로(153)에 연결되도록, 스위칭할 수 있다.
이에 따른 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 장치(100)는, 스피커(예: 스피커(139)), 하나의 전극 및/또는 상기 스피커 및 상기 전극과 전기적으로 연결되는 케이블(예: 케이블(123))을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 하나의 전극은, 상기 장치의 스피커를 통한 제1 소리 자극이 외부로 출력되도록 형성된 방출구를 포함하며 사용자의 귀의 일부분에 장착될 수 있는 형태를 가지며 전류 또는 전압 자극을 출력하며, 상기 제1 소리 자극의 출력에 응답하여 발생하는 사용자의 생체 신호를 검출할 수 있다.
도 2를 참조하여, 상술한 도 9의 실시 예에서의 상기 하나의 전극은, 도 2에서의 제1 전극(143) 또는 제2 전극(145)일 수 있다. 상기 제1 전극(143)과 상기 제2 전극(145)을 비교하면, 사용자에게 전류 또는 전압 자극을 제공하는데 있어서, 상기 제2 전극(145)이 상기 제1 전극(143)에 비해 덜 효과적일 수 있으나, 상기 제2 전극(145) 또한 사용자에게 전류 또는 전압 자극을 제공할 수 있다. 사용자의 생체 신호를 검출하는데 있어서, 상기 제1 전극(143)이 상기 제2 전극(145)에 비해 덜 효과적일 수 있으나, 상기 제1 전극(143) 또한 사용자의 생체 신호를 검출할 수 있다. 이에 따라, 사용자의 이명의 치료적인 측면을 고려할 경우, 상기 장치(100)는 상기 하나의 전극으로 상기 제1 전극(143)을 포함하도록 할 수 있다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 개인 맞춤형 이명 치료를 위한 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 개인 맞춤형 이명 치료를 위한 양이 타입의 장치(1000)는, 전류 또는 전압 자극을 출력할 수 있는 전극(예: 제1 전극(143))과 사용자의 생체 신호를 검출할 수 있는 하나 이상의 제2 전극(예: 하나 이상의 제2 전극(145))을 포함하는 장치를, 두 개 포함하여, 사용자의 오른 쪽 귀와 왼쪽 귀에 각각 착용되도록 할 수 있다. 이에 따라, 양이 형태에서의 자극 전극 및 좌우 전극의 조합으로 사용자의 청성 유발 반응을 포함하는 뇌파 및 심전도를 측정할 수 있다.
도 10을 참조하면, 상기 장치(1000)는 양이 타입으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 장치(1000)는 사용자(1001)가 자신의 양쪽 귀에 착용할 수 있도록 구현될 수 있다. 이에, 상기 장치(1000)는, 케이블(1230), 제1 장치(100-1) 및 제2 장치(100-2)를 포함할 수 있다.
상기 제1 장치(100-1)는, 제1-1 전극(143-1) 및 제1 기준 전극(미도시)을 포함하는 제1 구조(1400-1), 상기 제1-1 전극(143-1)의 일부분과 연결되는 제1 케이블(123-1) 및 상기 제1 케이블(123-1)의 적어도 일부분에 위치되는 하나 이상의 제2-1 전극(145-1)을 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 제2-1 전극(145-1)은 제3-1 전극(147-1), 제4-1 전극(149-1) 및 제4 기준 전극(1113)을 포함할 수 있다.
상기 제2 장치(100-2)는, 제1-2 전극(143-2) 및 제2 기준 전극(미도시)을 포함하는 제2 구조(1400-2), 상기 제1-2 전극(143-2)의 일부분과 연결되는 제2 케이블(123-2) 및 상기 제2 케이블(123-2)의 적어도 일부분에 위치되는 하나 이상의 제2-2 전극(145-2)을 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 제2-2 전극(145-2)은 제3-2 전극(147-2), 제4-2 전극(149-2) 및 제3 기준 전극(1111)을 포함할 수 있다.
상기 제1-1 전극(143-1) 및 상기 제1-2 전극(143-2)은 각각 도 2의 제1 전극(143)과 대응되고, 상기 제1 기준 전극 및 상기 제2 기준 전극은 각각 도 2의 기준 전극(144)과 대응되고, 상기 제1 구조(1400-1) 및 상기 제2 구조(1400-2)는 각각 도 2의 구조(1400)와 대응될 수 있다. 상기 제1 케이블(123-1) 및 상기 제2 케이블(123-2)은 각각 도 2의 케이블(123)과 대응될 수 있다. 상기 하나 이상의 제2-1 전극(145-1) 및 상기 하나 이상의 제2-2 전극(145-2)은 도 2의 하나 이상의 제2 전극(145)과 대응될 수 있다. 상기 제3-1 전극(147-1) 및 제3-2 전극(147-2)은 도 2의 제3 전극(147)과 대응될 수 있다. 상기 제4-1 전극(149-1) 및 제4-2 전극(149-2)은 도 2의 제4 전극(149)과 대응될 수 있다.
상기 케이블(1230)은 상기 제1 장치(100-1)의 제1 케이블(123-1)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 상기 제2 장치(100-2)의 제2 케이블(123-2)과 전기 적으로 연결될 수 있다.
한편, 상기 제3-1 전극(147-1)과 상기 제4-1 전극(149-1) 간의 이격 거리와, 상기 제3-2 전극(147-2)과 상기 제4-2 전극(149-2) 간의 이격 거리는 최대한 멀게 유지하는 것이, 생체 신호의 측정에 더 효율적일 수 있다.
도 11을 참조하면, 상기 양이 타입의 장치(1000)가 포함하는 사용자의 생체 신호를 측정하기 위한 세부 구성은, 제1 측정 모듈(1100), 제2 측정 모듈(1200), 심전도 획득 모듈(1300), 제3-1 전극(147-1), 제4-1 전극(149-1), 제3-2 전극(147-2), 제4-2 전극(149-2), 제3 기준 전극(1111), 및 제4 기준 전극(1113)를 포함할 수 있다.
상기 제3-1 전극(147-1), 제4-1 전극(149-1), 제3 기준 전극(1111)은, 오른쪽 귀의 생체 신호 측정에 이용될 수 있다. 상기 제3-2 전극(147-2), 제4-2 전극(149-2), 제4 기준 전극(1113)은, 왼쪽 귀의 생체 신호의 측정에 이용될 수 있다.
상기 제1 측정 모듈(1100)은, 상기 오른쪽 귀의 생체 신호 측정을 위한 구성으로, 제3-1 전극(147-1)과 제4-1 전극(149-1) 간의 전위차를 측정할 수 있으며, 상기 측정된 전위차의 값으로부터 출력 신호를 추출하여 출력할 수 있다. 상기 제1 측정 모듈(1100)은 제3-1 전극(147-1)과 제4-1 전극(149-1) 간의 전위차로부터 오른쪽 귀의 생체 신호를 추출하기 위한 신호 처리 장치(523)를 포함할 수 있다.
상기 제2 측정 모듈(1200)은, 상기 왼쪽 귀의 생체 신호 측정을 위한 구성으로, 제3-2 전극(147-2)과 제4-2 전극(149-2) 간의 전위차를 측정할 수 있으며, 상기 측정된 전위차의 값으로부터 출력 신호를 추출하여 출력할 수 있다. 상기 제2 측정 모듈(1200)은 제3-2 전극(147-2)과 제4-2 전극(149-2) 간의 전위차로부터 오른쪽 귀의 생체 신호를 추출하기 위한 신호 처리 장치(524)를 포함할 수 있다.
한편, 상기 장치(1000)는, 스위치(1115), 제3 기준 전극(1111) 및 제4 기준 전극(1113)을 포함하며, 상기 스위치(1115)의 스위칭 동작에 따라, 상기 오른쪽 귀의 생체 신호 측정 시에는 제3 기준 전극(1111)과 연결되도록 하고, 상기 왼쪽 귀의 생체 신호 측정 시에는 제4 기준 전극(1113)과 연결되도록 할 수 있다.
추가로, 사용자의 심전도를 획득하기 위해, 상기 심전도 획득 모듈(1300)은, 제3-1 전극(147-1)과 제3-2 전극(147-2) 간의 전위차를 측정할 수 있으며, 상기 측정된 전위차의 값을 심전도 출력 신호로서 출력할 수 있다. 상술한 도 11의 실시 예에서는 스위치(1115)의 스위칭 동작에 따라 제3 기준 전극(1111) 또는 제4 기준 전극(1113)이 상기 장치(1000)와 연결되는 것으로 설명하였다. 이러한 구성의 경우, 사용자의 한쪽 귀의 청성 유발 반응인 생체 신호를 개별적으로 측정할 수 있다. 그러나, 다른 실시 예에 따르면, 상기 제3 기준 전극(1111) 또는 제4 기준 전극(1113)이 하나의 기준 전극으로 구현되고, 상기 스위치(1115)가 제외되어, 상기 양쪽 귀의 청성 유발 반응인 생체 신호를 동시에 측정하도록 할 수도 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 컴퓨터)로 읽을 수 있는 저장 매체(machine-readable storage media)(예: 메모리(215)(내장 메모리 또는 외장 메모리))에 저장된 명령어를 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램)로 구현될 수 있다. 기기는, 저장 매체로부터 저장된 명령어를 호출하고, 호출된 명령어에 따라 동작이 가능한 장치로서, 개시된 실시예들에 따른 전자 장치(예: 전자 장치(200))를 포함할 수 있다. 상기 명령이 프로세서(예: 프로세서(201))에 의해 실행될 경우, 프로세서가 직접, 또는 상기 프로세서의 제어하에 다른 구성요소들을 이용하여 상기 명령에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 명령은 컴파일러 또는 인터프리터에 의해 생성 또는 실행되는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장매체가 신호(signal)를 포함하지 않으며 실재(tangible)한다는 것을 의미할 뿐 데이터가 저장매체에 반영구적 또는 임시적으로 저장됨을 구분하지 않는다.
일시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 등이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다. 즉, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것으로서, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
따라서, 본 발명의 보호 범위는 후술되는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명은 의학 분야에서 이명 진단 및 이명 치료에 이용될 수 있다.

Claims (13)

  1. 개인 맞춤형 이명 치료를 위한 장치에 있어서,
    스피커;
    상기 스피커를 통한 제1 소리 자극이 외부로 출력되도록 형성된 방출구를 포함하며 사용자의 귀의 일부분에 장착될 수 있는 형태를 가지며 전류 또는 전압 자극을 출력할 수 있는 제1 전극; 및
    상기 제1 소리 자극의 출력에 응답하여 발생하는 사용자의 생체 신호를 검출하는 하나 이상의 제2 전극과, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 제어하는 제어장치를 포함하며,
    상기 제어장치는,
    상기 검출된 생체 신호에 기초하여, 상기 사용자에 대한 이명 진단을 수행하며,
    상기 사용자에 대한 이명 진단의 결과에 기초하여 상기 스피커를 통한 제2 소리 자극의 출력 및 상기 제1 전극을 통한 전류 자극을 출력하도록 제어하고,
    기 저장된 이명 유형 별 대응하는 소리 자극 파라미터 및 전류 자극 파라미터 및 상기 사용자의 이명 진단의 결과를 기초로, 상기 제2 소리 자극의 출력 및 상기 제1 전극을 통한 전류 자극의 출력을 제어하는 개인 맞춤형 이명 치료를 위한 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스피커 및 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되는 케이블을 더 포함하며,
    상기 하나 이상의 제2 전극은, 상기 케이블의 적어도 일부분에 위치되며 상기 케이블과 전기적으로 연결되고, 상기 제어장치는 케이블과 전기적으로 연결되는,
    개인 맞춤형 이명 치료를 위한 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 하나 이상의 제2 전극이 위치되는 상기 케이블의 적어도 일부분은,
    상기 귀에서의 귓바퀴 가지(auricular branch of vagus nerve) 부분 또는 외이도 내(in-the-ear, ear canal) 부분 또는 귓바퀴 뒤 쪽 (behind-the-ear) 두피 부분에 대응하도록 미리 결정된 부분을 포함하는 개인 맞춤형 이명 치료를 위한 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 사용자의 생체 신호는 상기 사용자의 뇌파를 포함하는 개인 맞춤형 이명 치료를 위한 장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    다른 스피커;
    상기 다른 스피커를 통한 상기 제1 소리 자극이 외부로 출력되도록 형성된 방출구를 포함하며 사용자의 귀의 일부분에 장착될 수 있는 형태를 가지며 전류 또는 전압 자극을 출력할 수 있는 제1 추가 전극;
    상기 다른 스피커 및 상기 제1 추가 전극과 전기적으로 연결되는 다른 케이블; 및
    상기 다른 케이블의 적어도 일부분에 위치되며 상기 다른 케이블과 전기적으로 연결되어 상기 제1 소리 자극의 출력에 응답하여 발생하는 사용자의 생체 신호를 검출하는 하나 이상의 제2 추가 전극을 더 포함하며,
    상기 다른 케이블은 상기 제어장치와 전기적으로 연결되는, 개인 맞춤형 이명 치료를 위한 장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 제1 소리 자극은,
    펄스음(pulse noise)과 제1 배경음(background noise)을 포함하는 제1 자극음 및 펄스음과 무음 간격(silent gap)이 있는 제2 배경음을 포함하는 복수의 제2 자극음들을 포함하는 개인 맞춤형 이명 치료를 위한 장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 제어장치는,
    상기 제1 자극음에 따른 상기 사용자의 청성 유발 전위의 제1 파형과 상기 복수의 제2 자극음들에 따른 상기 사용자의 청성 유발 전위의 복수의 제2 파형들을 검출하며,
    상기 제1 파형의 극점간 진폭과 상기 복수의 제2 파형들의 극점간 진폭 간의 비율인 복수의 GPI(gap prepulse inhibition) 비율들을 계산하여 상기 사용자의 이명 진단을 수행하는 개인 맞춤형 이명 치료를 위한 장치.
  8. 개인 맞춤형 이명 치료를 위한 장치에 있어서,
    스피커;
    상기 스피커를 통한 제1 소리 자극이 외부로 출력되도록 형성된 방출구를 포함하며 사용자의 귀의 일부분에 장착될 수 있는 형태를 가지며 전류 또는 전압 자극을 출력할 수 있는 제1 전극; 및
    상기 제1 소리 자극의 출력에 응답하여 발생하는 사용자의 생체 신호를 검출하는 하나 이상의 제2 전극을 포함하며,
    상기 생체 신호는 심전도를 기록하기 위한 신호를 포함하는 개인 맞춤형 이명 치료를 위한 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극을 제어하는 제어장치; 및 광 센서를 포함하며,
    상기 제어장치는,
    상기 검출된 생체 신호에 기초하여, 상기 사용자의 이명 진단을 수행하며, 상기 사용자의 이명 진단의 결과에 기초하여 상기 스피커를 통한 제2 소리 자극의 출력 및 상기 제1 전극을 통한 전류 자극을 출력하도록 제어하고,
    상기 스피커를 통한 상기 제2 소리 자극의 출력 및 상기 제1 전극을 통한 상기 전류 자극을 출력하는 동안, 상기 하나 이상의 제2 전극을 통해 상기 사용자의 심전도(ECG; electrocardiogram)를 측정하며, 상기 광 센서를 이용하여 상기 사용자의 광용적맥파(PPG; photoplethysmogram)를 측정하는 개인 맞춤형 이명 치료를 위한 장치.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 제어장치는,
    상기 측정된 심전도 및 상기 측정된 광용적맥파에 기초하여, 상기 사용자의 심박 변이도를 확인하며, 기 설정된 심박 변이도 별 대응하는 스트레스 정보 및 상기 확인된 심박 변이도에 기초하여 상기 사용자의 스트레스 값을 결정하는 개인 맞춤형 이명 치료를 위한 장치
  11. 제 9항에 있어서, 상기 제어장치는,
    상기 측정된 심전도 및 상기 측정된 광용적맥파에 기초하여 상기 사용자의 심박수 및 호흡수를 결정하며, 상기 결정된 심박수 및 호흡수가 기 설정된 임계 범위를 초과하면, 상기 스피커를 통한 상기 제2 소리 자극의 출력 및 상기 제1 전극을 통한 상기 전류 자극을 출력을 중단하거나 감소시키도록 제어하는 개인 맞춤형 이명 치료를 위한 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제어장치는, 지정된 기준 시간에 기초하여 상기 제2 소리 자극의 출력 및 상기 제1 전극을 통한 전류 자극의 출력이 종료되도록 제어하며, 상기 제2 소리 자극의 출력 및 상기 제1 전극을 통한 전류 자극의 출력이 종료된 후, 상기 하나 이상의 제2 전극을 통해 상기 사용자의 생체 신호를 재검출하며,
    상기 재검출된 생체 신호에 기초하여, 상기 사용자에 대한 이명 진단을 재 수행하며, 상기 수행된 이명 진단의 결과 및 상기 재 수행된 이명 진단의 결과를 비교하여 이명 치료의 효과 정도를 결정하는 개인 맞춤형 이명 치료를 위한 장치.
  13. 컴퓨터 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독 가능 기록매체로서,
    상기 컴퓨터 프로그램은, 프로세서에 의해 실행되면,
    장치의 스피커를 통해 제1 소리 자극을 출력하는 단계;
    상기 장치의 검출 전극을 통해 상기 제1 소리 자극의 출력에 응답하여 발생하는 사용자의 생체 신호를 검출하는 단계;
    상기 검출된 생체 신호에 포함된 뇌파에 기초하여, 상기 사용자에 대한 이명 진단을 수행하는 단계; 및
    상기 사용자에 대한 이명 진단의 결과에 기초하여 상기 스피커를 통한 제2 소리 자극의 출력 및 상기 장치의 하나 이상의 전류 자극 인가 전극을 통한 전류 자극을 출력하는 단계를 포함하며, 상기 생체 신호는 심전도를 기록하기 위한 신호를 더 포함하는 방법을 상기 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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