초록 ▼

본 발명은 뇌 전위신호를 이용하여 운동성을 가진 장난감을 원격 조정하기 위한 무선 원격 시스템과 그의 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 전위신호 검출 센서와 무선 송신기로 구성된 무선 원격 시스템을 사용자의 머리에 장착시키고, 사용자 두뇌의 특정 위치에 놓인 검출센서에 의해서 검출된 사용자의 뇌파(EEG) 파라미터 또는 뇌파와 안전도(EOG) 파라미터의 조합을 통하여 움직임을 가진 기계 장치(예, 장난감 자동차, 트럭, 기차, 인형, 로봇 등)의 이동방향(예, 전-후, 좌-우 방향전환 등), 속도, 및 다른 적절

본 발명은 뇌 전위신호를 이용하여 운동성을 가진 장난감을 원격 조정하기 위한 무선 원격 시스템과 그의 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 전위신호 검출 센서와 무선 송신기로 구성된 무선 원격 시스템을 사용자의 머리에 장착시키고, 사용자 두뇌의 특정 위치에 놓인 검출센서에 의해서 검출된 사용자의 뇌파(EEG) 파라미터 또는 뇌파와 안전도(EOG) 파라미터의 조합을 통하여 움직임을 가진 기계 장치(예, 장난감 자동차, 트럭, 기차, 인형, 로봇 등)의 이동방향(예, 전-후, 좌-우 방향전환 등), 속도, 및 다른 적절한 기능(경적, 전조등, 엔진음 등)을 무선을 이용하여 원격 조종하는 무선 뇌-기계 인터페이스 시스템과 그의 제어방법을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명은 뇌-기계 무선 인터페이스 시스템(BMI)라는 새로운 분야를 개척함은 물론, 오락적 요소를 겸비한 뉴로피드백 훈련 프로토콜을 부가시킬 수 있으며, 다양한 오락 기능을 부가시킬 수 있는 효용성을 가지고 있어, 사용자 중심의 인터페이스 측면에서 매우 효과적이다.

대표청구항 ▼

사용자의 적어도 하나 이상의 두피 영역으로부터 뇌 전위 신호를 검출하여 뇌 전위 신호 데이터 처리를 한 후 소정의 과정을 통해 무선 RF 송신 방식으로 송신하는 뇌 전위 신호 송신 수단과, 상기 뇌 전위 신호 송신 수단에서 전송된 데이터를 수신하여 소정의 처리 과정을 거쳐 명령 신호를 변화한 후 무선 송신을 통해 원격 이동 수단의 동작을 제어하는 무선 원격 조정 수단을 포함하는 뇌 전위 파라미터를 사용한 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 무선 시스템. 제 1 항에 있어서, 상기 뇌 전위 신호 송신 수단은, 사용자의 적어도 하나 이상

사용자의 적어도 하나 이상의 두피 영역으로부터 뇌 전위 신호를 검출하여 뇌 전위 신호 데이터 처리를 한 후 소정의 과정을 통해 무선 RF 송신 방식으로 송신하는 뇌 전위 신호 송신 수단과, 상기 뇌 전위 신호 송신 수단에서 전송된 데이터를 수신하여 소정의 처리 과정을 거쳐 명령 신호를 변화한 후 무선 송신을 통해 원격 이동 수단의 동작을 제어하는 무선 원격 조정 수단을 포함하는 뇌 전위 파라미터를 사용한 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 무선 시스템. 제 1 항에 있어서, 상기 뇌 전위 신호 송신 수단은, 사용자의 적어도 하나 이상의 두피 영역으로부터 뇌 전위 신호를 검출하는 뇌 전위 신호 검출부와, 상기 뇌 전위 신호 검출부의 신호를 감지하는 감지 수단과, 상기 감지 수단으로부터 감지된 신호를 무선 RF 송신 방식으로 뇌 전위 신호 데이터 처리 및 송신하는 입력 장치로 이루어지는 뇌 전위 파라미터를 사용한 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 무선 시스템. 제 2 항에 있어서, 상기 뇌 전위 신호 검출부는,사용자의 이마 또는 전-전두엽, 감각운동 영역 또는 눈 주변 영역으로부터 적어도 하나 이상의 뇌 전위 신호(EEG 및 EOG)를 검출하기 위한 다원 전극 센서 배열로 이루어지는 뇌 전위 신호 파라미터를 사용한 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 무선 시스템. 제 2 항에 있어서, 상기 입력 장치는,상기 뇌 전위 신호 검출을 통해 입력된 신호를 변조나 복조를 통해 조건화시키는 입력 신호 조건화 장치와, 상기 조건화된 신호를 대역 확산방식으로 변조시키기 위한 주파수 도약 대역확산(FHSS) 송신기와, 전원을 공급하기 위한 전원 공급 장치와, 상기 전원 공급 장치에서 공급하는 전원 공급 상태를 표시하기 위한 LED 표시기와, 신호 전송에 대한 동작 상태를 ON 또는 OFF 하기 위한 스위치부와, 상기 FHSS 송신기로부터 신호를 송신하기 위한 송신 안테나를 구성으로 이루어지는 뇌 전위 파라미터를 사용한 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 무선 시스템. 제 4 항에 있어서, 상기 입력 장치는,지속적으로 EEG 및 EOG 신호를 획득, 처리, 전송할 수 있는 소형이면서 휴대가 가능한 것으로 이루어지는 뇌 전위 파라미터를 사용한 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 무선 시스템. 제 4 항에 있어서, 상기 입력 조건화 장치는,상기 적어도 하나 이상의 EEG 신호, 하나의 EOG 신호를 증폭하기 위한 입력 전치 증폭기와, 한 개 이상의 증폭기와, 상기 증폭된 신호를 필터링하기 위한 대역 통과 필터와, 상기 EOG 신호 조건화 방법은 EOG 전위에 대해서 특징적으로 나타나는 시간 경과에 따른 DC 드리프트를 제거하거나, 신뢰성 있는 EOG 신호 처리를 위해 필요한 증폭비 조절 회로를 제공하기 위한 EOG 증폭비 제어회로와, 상기 조건화된 신호 중에 아날로그 방법으로 조건화된 EEG 신호를 디지털 신호로 변환시키기 위한 AD 변환기와, 상기 디지털 신호로 변환된 신호를 조건화시키기 위한 저전력 마이크로컨트롤러를 구성으로 이루어진 뇌 전위 파라미터를 사용한 뇌-기계 인터페이스 무선 시스템. 제 3 항에 있어서, 상기 전극 센서는,상기 뇌 전위 신호 처리를 위한 단극 또는 양극 유도법의 선택적 적용이 가능하도록 배열하여 뇌 전위 신호 파라미터를 사용한 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 무선 시스템. 제 7 항에 있어서, 상기 여러 개의 EEG 및 EOG 전극이 설치되어 있는 헤드셋을 사용하여 적절한 두피 위치들로부터 추출되는 경우의 각 전극의 임피던스는 10 kΩ 이하로 유지되는 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 무선 시스템. 제 1 항에 있어서, 상기 무선 원격 조종 장치는,상기 뇌 전위 신호 송신 수단으로부터 전송된 RF 신호를 수신하기 위한 수신 안테나와, 상기 EEG 데이터를 제어 신호로 변환시키기 위해 EEG 데이터를 분석하기 위한 EEG 분석부와, 상기 EEG 분석부에서 출력된 신호를 변환하기 위한 뇌파-RC 자동차 신호변환 인터페이스와, 상기 변환된 신호를 원격 이동 수단에 무선으로 송신하기 위한 원격 이동 수단 무선 조종 송신기와, 상기 원격 이동 수단 무선 조종 송신기로부터 입력과 신호기능으로 할당된 EEG 파라미터와 원격 이동 수단 동작의 상태에 관한 상기 뇌파-RC 인터페이스의 통보신호를 보여주기 위한 LCD 표시부와, 뇌파 작동 제어 및 수동 제어를 위한 조작판 및 스위치부와, 상기 장치에 전력을 공급하고 일정한 전압이 유지되도록 하기 위한 전원부와, 원격 이동 수단 또는 인형의 조작에 대한 명령 신호를 송신하기 위한 송신 안테나로 이루어지는 뇌 전위 파라미터를 사용한 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 무선 시스템. 제 9 항에 있어서, 상기 EEG 분석부는,상기 뇌 전위 데이터를 수신하기 위한 FHSS 수신기와, 상기 입력된 신호를 디지털 신호 처리하기 위한 DSP로 구성되어진 뇌 전위 파라미터를 사용한 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 무선 시스템. 제 10 항에 있어서, 상기 DSP는, 내장형 칩 또는 외장형 칩의 타이머와, ROM과, SRAM과, EPROM이나 플래쉬 메모리와의 인터페이스를 위한 외부 포트 및 개인용 컴퓨터와 같은 다른 장치와 직렬 통신을 하기 위한 직렬 포트 인터페이스를 포함하는 것으로 이루어지는 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 무선 시스템. 제 1 항에 있어서, 상기 단방향 무선 RF 신호 송신 수단 및 무선 조종 장치 수신 수단은, 적어도 하나 이상의 RF 신호에 대한 변조와 복조를 위한 대역확산 송수신 수단과, FHSS, PSK 및 PCM, PPM, AM, FM 변환 수단과 실시간 FFT 분석을 위한 DSP 칩을 포함하는 뇌 전위 신호 파라미터를 사용한 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 무선 시스템. 제 1 항에 있어서, 상기 무선 원격 조종 장치 송수신부는, 수동 제어 모드를 위한 속도 제어 및 방향 전환 제어와 뇌-조종 모드를 위한 속도 변환 및 방향 전환 제어 패널과, 사용자의 현재 EEG 상태와 자동차 작동 상태를 알려주는 LCD를 포함하는 뇌 전위 신호를 사용한 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 무선 시스템. 제 1 항에 있어서, 상기 원격 이동 수단은 무선 신호에 의해 작동될 수 있는 수신 장치와, 수신된 무선 신호에 따른 동작을 실행시키기 위한 구동 장치를 포함하는 뇌 전위 파라미터를 사용한 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 무선 시스템. 제 3 항에 있어서, 상기 다원 전극 센서 배열을 포함하는 헤드셋으로 이루어지는 뇌 전위 파라미터를 사용한 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 무선 시스템. 제 15 항에 있어서, 상기 헤드셋은, 이마 정중앙과 양 귓불 또는 유양돌기에 위치하게 된 접지와 참조전극 세트로 이루어지는 뇌 전위 파라미터를 사용한 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 무선 시스템. 사용자의 적어도 하나 이상의 두피 영역으로부터 뇌 전위 신호를 검출하여 뇌 전위 신호 데이터 처리를 한 후 소정의 과정을 통해 무선 RF 송신 방식으로 송신하는 뇌 전위 신호 송신 단계와, 상기 뇌 전위 신호 송신 수단에서 전송된 데이터를 수신하여 소정의 처리 과정을 거쳐 명령 신호를 변화한 후 무선 송신을 통해 원격 이동 수단의 동작을 제어하는 무선 원격 조정 단계를 포함하는 뇌 전위 파라미터를 사용한 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 무선 제어 방법. 제 17 항에 있어서, 상기 뇌 전위 신호 송신 단계는, 사용자의 적어도 하나 이상의 두피 영역으로부터 뇌 전위 신호를 검출하는 뇌 전위 신호 검출 단계와, 상기 뇌 전위 신호 검출부의 신호를 감지하는 감지 단계와, 상기 감지 단계로부터 감지된 신호를 무선 RF 송신 방식으로 뇌 전위 신호 데이터 처리 및 송신하는 입력 단계를 구성으로 이루어지는 뇌 전위 파라미터를 사용한 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 무선 제어 방법. 제 17 항에 있어서, 상기 뇌 전위 신호 검출 단계는, 사용자의 이마 또는 전-전두엽과 감각운동 영역으로부터 적어도 하나 이상의 생체 전기 신호를 검출하기 위한 다원 전극 센서 배열로 이루어지는 뇌 전위 파라미터를 사용한 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 무선 제어 방법. 제 17 항에 있어서, 상기 입력 단계는,상기 뇌 전위 신호 검출을 통해 입력된 신호를 변조나 복조를 통해 조건화시키는 입력 신호 조건화 단계와, 상기 조건화된 신호를 대역 확산방식으로 변조시키기 위한 FHSS 송신단계와, 전원을 공급하기 위한 전원 공급 단계와, 상기 전원 공급 장치에서 공급하는 전원 공급 상태를 표시하기 위한 LED 표시 단계와, 신호 전송에 대한 동작 상태를 ON 또는 OFF 단계와, 상기 FHSS 송신기로부터 신호를 송신하기 위한 송신 단계를 구성으로 이루어지는 뇌 전위 파라미터를 사용한 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 무선 제어 방법. 제 17 항에 있어서, 상기 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 프로토콜은, EEG 및 EOG 신호와 적어도 하나 이상의 이전에 저장된 생체 전기 신호나 기준 데이터베이스와의 비교에 기초하여 역치를 변화시킬 수 있도록 한 분석 알고리듬을 포함하는 뇌 전위 신호를 사용한 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 무선 제어 방법. 제 17 항에 있어서, 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 프로토콜은,기 저장된 EEG 및 EOG 신호나 기준 EEG 및 EOG 데이터베이스에 기초하여 역치 값을 설정할 수 있도록 한 분석 알고리듬을 포함하는 뇌 전위 신호 파라미터를 사용한 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 무선 제어 방법. 제 17 항에 있어서, 상기 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 프로토콜은, 사용자의 뇌의 전기적 활동을 측정하고, 측정된 신호를 실시간으로 분석하고, 분석된 전기 활동을 통해 의도된 변화가 나타났을 경우, 그에 상응하여 기계 장치의 운동 방향을 유도하는 출력 신호를 제공함으로써, 사용자로 하여금 정해진 시간 동안 원하는 전기 활동 수준을 유지하도록 유도하는 것을 특징으로 하는 뇌 전위 신호 파라미터를 사용한 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 무선 제어 방법. 제 17 항에 있어서, 상기 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 프로토콜은, 사용자에게 기계 장치의 이동에 관한 시각적 피드백을 제공함으로써 사용자의 수행, 이완, 주의 및 집중력을 증진시키는 뉴로피드백 훈련 프로토콜을 접목시킬 수 있는 뇌 전위 신호 파라미터를 사용한 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 무선 제어 방법. 제 17 항에 있어서, 상기 뇌-기계 인터페이스 시스템 프로토콜은 사용자의 목표요구에 따라 기본적으로 수동 모드, 뇌-조종 모드, 알파 크루즈 모드, 베타 크루즈 모드를 선택하는 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 무선 제어 방법. 제 25 항에 있어서, 상기 뇌-조종 모드는, RC 완구 자동차의 운동 동작 명령 신호를 위한 뇌 전위 신호 및 뇌 전위 검출 영역의 조합인 VEOG-FP1(상하 운동), HEOG-L1/L2(좌우운동), 눈 깜박임-Fp1(on-off), 느린 베타-C3(방향 회전각), 알파(뮤)-C3(가속), 세타-C3(감속), SMR-C3(속도 단계), SMR/세타-C3(속도 지수 설정), 알파(크루즈-이완상태)-C3나 C4, 베타(크루즈-경계, 주의상태)-C3나 C4 등의 뇌 전위 입력을 특징으로 하는 뇌 전위 파라미터를 사용한 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 무선 제어 방법.제 17 항에 있어서, 상기 뇌-기계 인터페이스 작동 프로토콜은, DSP칩을 이용하여 분석한 특정 뇌 전위 신호 파라미터를 RF 신호의 형태로 마이크로컨트롤러에 의한 제어장치가 구축된 방향과 운동성을 가진 기계(예, 완구 자동차, 인형)에 전송하는 알고리듬을 포함하는 뇌 전위 파라미터를 사용한 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 무선 제어 방법. 제 17 항에 있어서, 상기 무선 원격 조종 장치 내부의 기능을 작동시키기 위한 뇌 전위 분석 프로토콜은 EEG 및 EOG 신호가 저장되고 그 신호들이 동일한 사용자로부터 사전에 정의된 EEG 신호와 비교되도록 한 알고리듬을 포함하는 뇌 전위 신호 파라미터를 사용한 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 무선 제어 방법. 제 17 항에 있어서, 상기 EEG 및 EOG 신호와 메모리에 이미 저장되어 있는 역치 값 혹은 안정기 기저수준과의 변화치를 비교할 수 있도록 한 분석 알고리듬을 포함하는 뇌 전위 신호 파라미터를 사용한 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 무선 제어 방법. 제 19 항의 상기 전극 센서는, 생체전기 신호 처리를 위한 단극 또는 양극 유도법의 선택적 적용이 가능한 뇌 전위 파라미터를 사용한 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 무선 제어 방법. 제 17 항에 있어서, 상기 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 프로토콜은,EEG 신호가 저장되고 그 신호가 동일한 사용자로부터 사전에 정의된 EEG 신호나 기준 데이터베이스와 비교되도록 한 프로그램을 포함하는 뇌 전위 파라미터를 사용한 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 무선 제어 방법. 제 25 항에 있어서, 상기 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 프로토콜은, FHSS 방식을 이용하여 무선 조종기 수신기로 대역환산 신호를 송신하는 단계와, 사전에 결정된 코드 순서에 따라 처리된 EEG 및 EOG 신호를 분리시키고, 디지털 신호 처리 수단을 사용하여 부호화된 디지털 신호를 수신하는 뇌 전위 파라미터를 사용한 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 무선 제어 방법. 제 25 항에 있어서, 하나 이상의 EEG 및 EOG의 양적, 질적 파라미터들을 RC 완구 자동차 조작을 위한 명령 신호로 사용하는 알고리듬을 포함하는 뇌 전위 파라미터를 사용한 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 무선 제어 방법. 제 25 항에 있어서, 수평 및 수직 안구 운동 관련 EOG 신호를 기계 장치의 운동 방향 명령 신호로 변환시키고, 실시간 FFT 분석에 의해 도출된 EEG 활동 파라미터들과 그 조합을 속도, 회전각도 및 전조등, 경적음과 같은 다른 자동차 조작 기능을 수행하기 위한 명령 신호로 전환하는 방법을 포함하는 뇌 전위 파라미터를 사용한 뇌-기계 인터페이스 작동을 위한 무선 제어 방법.<