KR101796964B1 - 뇌파 측정 착용 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 뇌파 측정 착용 장치를 제공한다. 상기 뇌파 측정 착용 장치는 인체 두부의 정수리에 위치되도록 배치되는 중앙 전극부와; 상기 중앙 전극부로부터 사방을 따라 주경계를 이루면서 이격되어 배치되는 다수의 외곽 전극부; 및 상기 중앙 전극부와 상기 다수의 외곽 전극부를 각각 연결하여 다수의 독립 분할 영역을 형성하고, 탄성 재질로 형성되어 상기 중앙 전극부 및 상기 다수의 외곽 전극부의 위치가 유지되면서 신축되는 패턴을 이루는 다수의 패턴부를 포함한다.

Description

뇌파 측정 착용 장치{WEARABLE INSTRUMENT FOR MEASURING BRAIN WAVES}

본 발명은 뇌파 측정 착용 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피험자의 두상의 크기에 상관없이 기설정된 측정 위치를 유지할 수 있는 뇌파 측정 착용 장치에 관한 것이다.

통상, 뇌파를 측정 할 때 필수적으로 사용되는 전극(Electrode)은 지름 5~12mm의 원 반형 전극(Ag-Agcl)에 전선을 연결한 것이며, 그 표면에 전도성 페이스트(Paste)나 젤을 묻힌 상태로 두피의 일정부분(통상적으로 10~20개소에 부착하여 사용하는 10-20시스템이 있음)에 부착하여 사용한다.

또한, 상기와 같은 장착 작업을 신속 정확히 하기 위해서는 반드시 숙련자가 필요하고, 비 숙련자는 하기가 어렵다.

한편, 근래에는 상기와 같은 종래의 불편을 해소하기 위하여 도 1에 도시되는 바와 같은 뇌파 측정용 캡이 개발되었다.

즉, 머리 위로 덮어 쓸 수 있도록 하되, 턱걸이 끈(21)을 가지는 연성 캡(20)을 마련한 후, 상기 캡(20)의 요처 요처에 다수의 전극을 미리 고정시켜 놓은 것이다.

두부에 캡(20)을 둘러 쓰게 되면 미리 고정된 전극(10)들의 위치가 필요한 위치에 접하도록 되어 있기 때문에 일일이 전극을 붙이는 작업을 하지 않아도 되고 숙련자가 필요하지도 않지만 다음과 같은 미비점이 있다.

각 부분에 고정된 전극은 캡(20)에 일정한 상태로 돌출되어 있는 바, 피검자의 두부가 표면에 함몰된 부분이 있다든지, 곱슬머리나 파마머리라든지 했을 때, 일부 전극이 표피에 닿지 않는 경우가 있다.

또한, 상기와 같이 일부 전극이 표피에 닿지 않는 경우가 있기 때문에 가능한 턱끈(21)을 강하게 조이게 되는데, 이는 피검자에게 통증 유발은 물론 스트레스를 주는 사항이기 때문에 불합리하다.

특히, 종래의 캡을 사용하는 경우, 피검자의 두상이 다르기 때문에, 피검자 개별적으로 알맞은 사이즈를 택하여 사용해야 하는 문제점이 있다.

즉, 유아, 성인, 또는 남성, 여성 또는 인종에 따르는 두성의 크기에 따라 알맞은 캡을 착용하지 않는 경우에, 해당 캡에 설치되는 전극이 두부의 피부 표면에 정학하게 닿지 않는 부분이 두상 전역에 걸쳐 불균등하게 발생될 수 있으며, 또한 이에 따라 통증 유발과 신호 왜곡에 악영향을 끼칠 수 있는 문제점이 있다.

또한, 종래에는 10-20 측정법과 10-10 측정법 등의 국제표준 측정법을 사용하고 있으나, 이의 방식들에서 전극들의 위치가 유동성 없이 모두 고정되는 경우에는, 동일한 사이즈의 캡에서도 측정위치가 벗어날 수 있는 문제점이 있다.

또한, 종래에는, 캡에 다채널의 측정 포인트들을 형성하는 경우 통상 다수의 측정 포인트들은 단순히 고무밴드로 연결된다.

따라서, 각 측정 포인트들 간의 탄성 분산이 어렵고, 피험자의 두상에 따른 정확한 측정 포인트를 설정하기 어려운 문제점이 있다.

본 발명과 관련된 선행문헌으로는 대한민국 등록특허 등록번호 제10-1542115호가 있다.

본 발명의 목적은, 피험자의 두상의 크기에 상관없이 기설정된 측정 위치를 유지할 수 있는 피험자의 두상의 크기에 상관없이 기설정된 측정 위치를 유지할 수 있는 뇌파 측정 착용 장치를 제공함에 있다.

바람직한 양태에 있어서, 본 발명은 뇌파 측정 착용 장치를 제공한다.

상기 뇌파 측정 착용 장치는 인체 두부상에 적어도 5개를 이루러 베치되는 중앙 전극부와; 상기 중앙 전극부로부터 사방을 따라 주경계를 이루면서 이격되어 배치되는 다수의 외곽 전극부; 및 상기 중앙 전극부와 상기 다수의 외곽 전극부를 각각 연결하여 다수의 독립 분할 영역을 형성하고, 탄성 재질로 형성되어 상기 중앙 전극부 및 상기 다수의 외곽 전극부의 위치가 유지되면서 신축되는 패턴을 이루는 다수의 패턴부를 포함한다.

상기 다수의 패턴부 각각은, 상기 다수의 독립 분할 영역을 각각 형성하는 것이 바람직하다.

상기 다수의 패턴부 각각은, 다수의 연결점과, 서로 이웃하는 상기 다수의 연결점을 연결하되, 웨이브 형상의 패턴을 형성하는 패턴 연결 라인들을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 다수의 독립 분할 영역 각각은, 다수의 단위 분할 영역을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 다수의 패턴부 각각은, 상기 다수의 분할 영역 각각에서의 탄성 계수가 서로 다르게 설정되는 것이 바람직하다.

상기 다수의 단위 분할 영역의 교차점에는, 기설정된 배치 기준에 따라 상기중앙 전극부 및 다수의 외곽 전극부가 배치되는 것이 좋다. 상기 배치 기준은, 10-20시스템 또는 10-10시스템 일 수 있다.

상기 상기 중앙 전극부 및 다수의 외곽 전극부 각각의 주변 영역에서의 상기 패턴부의 탄성 계수는, 상기 상기 중앙 전극부 및 다수의 외곽 전극부 각각의 주변 영역 이외 영역에서의 탄성 계수와 서로 다르게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 다수의 패턴부는, 서로 다른 탄성 계수를 이루어 적층되는 다수의 탄성층을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 다수의 패턴부의 밀도는, 상기 전극들 주변 영역이 상기 전극둘 주변 외측 영역 보다 높게 형성될 수 있다.

상기 다수의 탄성층은, 상기 두부에 위치되는 내측 탄성층과, 상기 내측 탄성층에 적층되는 외측 탄성층을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 외측 탄성층의 탄성 계수는, 상기 내측 탄성층의 탄성 계수 보다 높은 것이 바람직하다.

상기 패턴은, 웨이브 패턴, 격자 패턴, 육각 패턴, 이중 겹침 삼각 패턴, 반복적인 삼각 패턴 중 어느 하나로 설정되는 것이 바람직하다.

상기 패턴부는, 폴리머로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명은 뇌파를 측정 할 때는 사용되는 전극의 위치를 조절하여 장착시간을 최소화 할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 두상크기에 따라 다른 사이즈를 착용해야 하는 불편함을 해소할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은, 머리 굴곡에 따라 자유롭게 전극이 안착될 수 있도록 하는 구조를 제공할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 건식 전극에만 국한되지 않고, 습식 전극에서 또한 사용가능한 캡 구조를 제공할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 종래의 뇌파 측정용 탭을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 뇌파 측정 착용 장치의 중앙 전극부 및 외곽 전극부의 배치 위치를 보여주는 측면도이다.
도 3은 본 발명의 뇌파 측정 착용 장치의 중앙 전극부 및 외곽 전극부의 배치 위치를 보여주는 평면도이다.
도 4는 타원 형상의 두부의 예를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 3의 표시 부호 D에서의 패턴부를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 3의 표시 부호 F에서의 패턴부를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따르는 패턴부의 단면을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따르는 패턴부의 다른 예들을 보여주는 도면들이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

이하에서 기재의 "상부 (또는 하부)" 또는 기재의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 구비 또는 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 기재의 상면 (또는 하면)에 접하여 구비 또는 배치되는 것을 의미한다.

또한, 상기 기재와 기재 상에 (또는 하에) 구비 또는 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성을 포함하지 않는 것으로 한정하는 것은 아니다.

이하, 첨부되는 도면을 참조 하여, 본 발명의 뇌파 측정 착용 장치를 설명한다.

도 2는 본 발명의 뇌파 측정 착용 장치의 중앙 전극부 및 외곽 전극부의 배치 위치를 보여주는 측면도이고, 도 3은 본 발명의 뇌파 측정 착용 장치의 중앙 전극부 및 외곽 전극부의 배치 위치를 보여주는 평면도이고, 도 4는 도 3의 표시 부호 A에서의 패턴부를 보여주는 도면이다.

도 2 및 도 3을 참조 하면, 본 발명의 뇌파 측정 착용 장치는 크게 적어도 5개로 구성되는 중앙 전극부(100)와, 다수의 외곽 전극부(210,220,230,240)와, 다수의 패턴부(400, 도 4참조)로 구성된다.

상기 구성들을 설명한다.

중앙 전극부(100)

본 발명에 따르는 중앙 전극부(100)는 피험자의 두부 상에서, 적어도 5개를 이루어 배치되어, 뇌파 신호를 측정하는 센서들이다. (Cz)

다수의 외곽 전극부(210,220,230,240)

본 발명에 따르는 다수의 외곽 전극부(210,220,230,240)는 각각의 중앙 전극부(100)를 기준으로 사방으로 연장되는 위치에 배치된다.

즉, 상기 다수의 외곽 전극부(210,220,230,240)는 Nasion, Inion, T3, T4 의 총 4곳에 위치되어 해당 위치에서 뇌파를 측정하는 센서들이다.

여기서, 상기 다수의 외곽 전극부(210,220,230,240) 각각은, 중앙 전극부(100)와 주 경계(MB)를 형성할 수 있다.

이에 따라, 상기 다수의 외곽 전극부(210,220,230,240) 각각은, 중앙 전극부(100)와 주 경계(MB)를 이루며, 상기 주 경계(MB)에 따라 서로 독립을 이루는 독립 분할 영역들(A)을 형성할 수 있다. 상기 독립 분할 영역들(A) 각각은 후술되는 패턴부(400)에 의해 구성된다.

다수의 패턴부(400)

본 발명에 따르는 다수의 패턴부(400)는 두부를 에워싸도록 탄성의 재질로 형성된다.

여기서, 도 4를 참조 하면, 상기 두부는 후술되는 조건을 만족하도록 타원 형상을 이루도록 가정할 수 있다.

여기서, 도 4를 참조 하면, 상기 두부는 식 1과 같이 타원 형상을 이루도록 가정할 수 있다.

사용자 착용 시, [수학식 1] 은, 패턴부가 각 방향에 따라 늘어나는 것을 포함하여 elastic modulus(ε) 를 고려하는 [수학식 2] 로 패턴부를 engineering 할 수 있다.

각 방향에 따라 늘어는 ε 는 패턴을 이루는 재질 및 물질에 따라 실험으로 확인 할 수 있으며, 패턴을 이루는 parameter 요소에 따라 바뀔 수 있다.

여기서, a,b,c는 평균 두부 사이즈이다.

한편, 탄성의 재질로 형성되는 다수의 패턴부(400)는 상술한 각각의 독립 분할 영역(A)을 형성한다.

따라서, 본 발명에 따르는 패턴부(400)는, 각각의 독립 분할 영역(A)을 이루도록 총 4곳의 영역을 형성한다.

여기서, 10-20 System에서 상기 독립 분할 영역들(A)은 두부의 크기와 형태에 상관없이, 5곳(Nasion, Inion, T3, T4, Cz)의 고정된 위치를 각각의 비율(percentage)에 따라 나뉘어 형성될 수 있다.

여기서, 본 발명에서는 두부의 크기와 형태가 가변된다 할 지라도, 상기 5곳의 위치가 고정되는 경우 나머지 센서들의 상대적 위치는 동일할 수 있다.

도 5는 도 3의 표시 부호 D에서의 패턴부를 보여주는 도면이고, 도 6은 도 3의 표시 부호 F에서의 패턴부를 보여주는 도면이다.

도 5 및 도 6에 도시되는 패턴은 일예로 적용 가능하고, 상기 도시된 패턴 이외에 다른 패턴도 적용 가능할 수 있다.

도 5 및 도 6을 참조 하면, 본 발명에 따르는 다수의 패턴부(400) 각각은, 신축이 가능한 탄성의 재질로 형성된다.

상기 탄성의 재질로 형성되는 패턴부(400) 각각은, 다수의 연결점(410)과, 패턴 연결 라인들(420)로 구성된다.

여기서, 상기 패턴 연결 라인들(420)은 웨이브 형상으로 형성될 수 있다.

바람직하게, 하기의 조건을 만족하도록 연결점들(410)을 연결하는 패턴 연결 라인들(420)은 웨이브 형상으로 형성되는 것이 좋다.

그리고, 상기 다수의 패턴부(400) 각각은, 상기 다수의 분할 영역(a) 각각에서의 탄성 계수가 서로 다르게 설정된다.

또한, 상기 다수의 단위 분할 영역(a)의 교차점에는, 상술한 중앙 전극부 및 외곽 전극부들 을 포함하는 각각의 전극들이 배치된다.

즉, 상기 단위 분할 영역의(a) 교차점에는, 뇌파 측정부의 기설정된 배치 위치인 국제 표준(10-20 System 또는 10-10 System) 에 따라 전극이 배치 될 수 있다.

여기서, 상기 전극들 각각의 주변 영역에서의 상기 패턴부(400)의 탄성 계수는, 전극들 각각의 주변 영역 이외 영역에서의 탄성 계수와 서로 다르게 형성되는 것이 좋다.

예컨대, 도 3 및 도 6을 참조 하면, F4를 기준으로 Gradient mesh를 형성하여, 장치가 늘어나는 경우, 전극이 설치되는 측정 위치가 아닌 측정 위치와 연결점들(410) 간에 형성되는 패턴 연결 라인들(420)를 늘어나도록 하게 함으로써, 전극의 움직임을 최소화할 수 있다.

물론, 두부의 크기와 상관없이 5개 기준 위치인 중앙 전극부(100), 외곽 전극부들(210,220,230,240) 위치를 기준으로 하여 10-20 System의 기준을 충족시킬 수도 있다.

상기의 구성에 의해, 본 발명에서는, 각 연결점들(410) 사이에서의 패턴 연결라인들(420)이 늘어나는 정도, 즉 단위 분할 영역(a) 별 탄성을 해당 영역에 미리 설정되는 10% 또는 20%의 탄성으로 늘어나도록 조절할 수 잇다.

또한, 본 발명에 따르는 장치 자체 즉, 캡의 사이즈 자체가 늘어나더라도, 단위 분할 영역 별 늘어나는 비율에 따라 strain limiting이 가변될 수 있다.

또한, 캡이 늘어날 수록, strain/stress가 증가 작용-반작용에 의해 압박하는 힘이 더 늘어남으로써, 각 센서가 해당 위치에서의 접촉력이 하락되는 문제를 해결할 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 각 전극, 즉 측정 위치들 간의 거리가 일정 이상의 거리를 이루는 10-20 시스템에서, 러버 와이어(Rubber wire)로 전극들을 연결하는 경우, 장력(Tension)이 하락되거나, 두상 전체에 걸친 압박(Pressure)이 하락될 수 있고, 부분적인 압박만 가해 질 수 있는 문제를 해결할 수 있다.

즉, 본 발명에서는 캡인 장치 전체 영역에 걸쳐 국부 팽창이 아닌, 부피 팽창을 이루도록 할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에서는 Transient를 이루는 패턴부를 형성함으로써, 전극부 주변은 촘촘한 패턴을 이루고 그 외 영역은 덜 촘촘한 패턴을 형성할 수도 있다.

도 7은 본 발명에 따르는 패턴부의 단면을 보여주는 도면이다.

한편, 도 7을 참조 하면, 본 발명에 따르는 다수의 패턴부(400)의 패턴 연결 라인들(420) 각각은 서로 다른 탄성 계수를 이루어 적층되는 다수의 탄성층(421,422)을 포함한다.

여기서, 상기 다수의 탄성층(421,422)은, 상기 두부에 위치되는 내측 탄성층(422)과, 상기 내측 탄성층(422)에 적층되는 외측 탄성층(421)으로 형성된다.

또한, 상기 외측 탄성층(421)의 탄성 계수는, 상기 내측 탄성층(422)의 탄성 계수 보다 높게 형성될 수 있다.

상기 구성에 따라, 본 발명에 따르는 캡인 장치를 구성하는 다수의 탄성층을 서로 다른 탄성계수(Elastic Modulus)를 갖는 Polymer를 사용하여 2개의 적층된 층을 형성함으로써, Strain limiting을 이용하여 장치의 내구성을 증가시킬 수 있는 이점이 잇다.

또한, Strain-limiting을 위한 encapsulation을 형성할 수도 있다.

도 8은 본 발명에 따르는 패턴부의 다른 예들을 보여주는 도면들이다.

도 8을 참조 하면, 본 발명에 따르는 패턴부(400)는 상술한 독립 분할 영역들을 형성하도록 웨이브 패턴, 격자 패턴, 육각 패턴, 이중 겹침 삼각 패턴, 반복적인 삼각 패턴 중 어느 하나로 설정될 수 있다.

상기 패턴들은, 도 2 내지 도 7을 참조 하여 설명한 서로 다른 탄성 계수를 만족하는 조건을 형성하는 것이 ?Ⅴ?.

상기의 구성 및 작용을 통해 본 발명에 따르는 실시예는 피험자의 두상의 크기에 상관없이 기설정된 측정 위치를 유지할 수 있는 피험자의 두상의 크기에 상관없이 기설정된 측정 위치를 유지할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따르는 실시예는 뇌파를 측정 할 때는 사용되는 전극의 위치를 조절하여 장착시간을 최소화 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르는 실시예는 두상크기에 따라 다른 사이즈를 착용해야 하는 불편함을 해소할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르는 실시예는 머리 굴곡에 따라 자유롭게 전극이 안착될 수 있도록 하는 구조를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르는 실시예는 건식 전극에만 국한되지 않고, 습식 전극에서 또한 사용가능한 캡 구조를 제공할 수 있다.

이상, 본 발명의 뇌파 측정 착용 장치에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.

그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 중앙 전극부
210,220,230,240 : 외곽 전극부
300 : 보조 전극
400 : 패턴부
410 : 연결점
420 : 패턴 연결 라인

Claims (8)

1. 인체 두부상에 적어도 5개를 이루어 배치되는 중앙 전극부;
   상기 중앙 전극부로부터 사방을 따라 주경계를 이루면서 이격되어 배치되는 다수의 외곽 전극부; 및
   상기 중앙 전극부와 상기 다수의 외곽 전극부를 각각 연결하여 다수의 독립 분할 영역을 형성하고, 탄성 재질로 형성되어 상기 중앙 전극부 및 상기 다수의 외곽 전극부의 위치가 유지되면서 신축되는 패턴을 이루는 다수의 패턴부를 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌파 측정 착용 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 다수의 패턴부 각각은, 상기 다수의 독립 분할 영역을 각각 형성하되,
   다수의 연결점과,
   서로 이웃하는 상기 다수의 연결점을 연결하되, 웨이브 형상의 패턴을 형성하는 패턴 연결 라인들을 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌파 측정 착용 장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 다수의 독립 분할 영역 각각은, 다수의 단위 분할 영역을 포함하고,
   상기 다수의 패턴부 각각은,
   상기 다수의 분할 영역 각각에서의 탄성 계수가 서로 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 뇌파 측정 착용 장치.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 다수의 단위 분할 영역의 교차점에는, 기설정된 배치 기준에 따라 상기중앙 전극부 및 다수의 외곽 전극부가 배치되되,
   상기 상기 중앙 전극부 및 다수의 외곽 전극부 각각의 주변 영역에서의 상기 패턴부의 탄성 계수는,
   상기 상기 중앙 전극부 및 다수의 외곽 전극부 각각의 주변 영역 이외 영역에서의 탄성 계수와 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 뇌파 측정 착용 장치.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 다수의 패턴부는,
   서로 다른 탄성 계수를 이루어 적층되는 다수의 탄성층을 포함하는 것을 특징으로 하는 뇌파 측정 착용 장치.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 다수의 탄성층은,
   상기 두부에 위치되는 내측 탄성층과,
   상기 내측 탄성층에 적층되는 외측 탄성층을 구비하고,
   상기 외측 탄성층의 탄성 계수는, 상기 내측 탄성층의 탄성 계수 보다 높은 것을 특징으로 하는 뇌파 측정 착용 장치.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 패턴은,
   웨이브 패턴, 격자 패턴, 육각 패턴, 이중 겹침 삼각 패턴, 반복적인 삼각 패턴 중 어느 하나로 설정되는 것을 특징으로 하는 뇌파 측정 착용 장치.
   
8. 제 1항에 있어서,
   상기 패턴부는,
   폴리머로 형성되는 것을 특징으로 하는 뇌파 측정 착용 장치.

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