WO2014175684A1 - Apparatus and method for inducing sleep by using neurofeedback - Google Patents

Apparatus and method for inducing sleep by using neurofeedback Download PDF

Info

Publication number
WO2014175684A1
WO2014175684A1 PCT/KR2014/003615 KR2014003615W WO2014175684A1 WO 2014175684 A1 WO2014175684 A1 WO 2014175684A1 KR 2014003615 W KR2014003615 W KR 2014003615W WO 2014175684 A1 WO2014175684 A1 WO 2014175684A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sleep
user
eeg
pattern
state
Prior art date
Application number
PCT/KR2014/003615
Other languages
French (fr)
Korean (ko)
Inventor
인호
이헌정
이정빈
Original Assignee
고려대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 고려대학교 산학협력단 filed Critical 고려대학교 산학협력단
Publication of WO2014175684A1 publication Critical patent/WO2014175684A1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48Other medical applications
    • A61B5/4836Diagnosis combined with treatment in closed-loop systems or methods
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/316Modalities, i.e. specific diagnostic methods
    • A61B5/369Electroencephalography [EEG]
    • A61B5/375Electroencephalography [EEG] using biofeedback
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48Other medical applications
    • A61B5/4806Sleep evaluation
    • A61B5/4809Sleep detection, i.e. determining whether a subject is asleep or not
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48Other medical applications
    • A61B5/4806Sleep evaluation
    • A61B5/4812Detecting sleep stages or cycles
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7235Details of waveform analysis
    • A61B5/7264Classification of physiological signals or data, e.g. using neural networks, statistical classifiers, expert systems or fuzzy systems
    • A61B5/7267Classification of physiological signals or data, e.g. using neural networks, statistical classifiers, expert systems or fuzzy systems involving training the classification device
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M21/00Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis
    • A61M21/02Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis for inducing sleep or relaxation, e.g. by direct nerve stimulation, hypnosis, analgesia
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M21/00Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis
    • A61M2021/0005Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis by the use of a particular sense, or stimulus
    • A61M2021/0027Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis by the use of a particular sense, or stimulus by the hearing sense
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M21/00Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis
    • A61M2021/0005Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis by the use of a particular sense, or stimulus
    • A61M2021/0044Other devices or methods to cause a change in the state of consciousness; Devices for producing or ending sleep by mechanical, optical, or acoustical means, e.g. for hypnosis by the use of a particular sense, or stimulus by the sight sense
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2230/00Measuring parameters of the user
    • A61M2230/005Parameter used as control input for the apparatus
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2230/00Measuring parameters of the user
    • A61M2230/08Other bio-electrical signals
    • A61M2230/10Electroencephalographic signals

Definitions

  • CBT nonpharmacological cognitive behavior therapy
  • the technical problem to be solved by the present invention is to prevent the side effects of the conventional prescription of sleeping pills for the treatment of insomnia patients, and in the application of non-pharmacologic cognitive behavioral therapy training that is used in conventional insomnia treatment method using neurofeedback actually This is not an application in sleep situations, so in an actual sleep situation, the effort to get this sleep rather solves the problem that can cause sleep arousal and lead to brain arousal, allowing insomnia patients to sleep directly in bed. It is intended to overcome the limitation of not presenting a therapeutic method that can induce or respond appropriately to the condition of the patient.
  • a sleep induction method measuring the brain wave pattern of the user using the brain wave measuring means; Determining the sleep arousal state of the user by comparing the measured EEG pattern with an EEG pattern according to a pre-stored human state; And if the sleep wakeup state corresponds to a sleepiness pattern, applying a sleep induction stimulus to the user.
  • the following provides a computer-readable recording medium recording a program for executing the above-described sleep induction method on a computer.
  • the determination unit measures the EEG pattern of the user through the EEG measurement unit and the EEG according to the human state previously stored in the EEG pattern storage unit By judging the sleep wakeup state of the user by comparing with the pattern, and when the sleep wakeup state corresponds to the sleep state as a result of the trial, the sleep feedback unit continues the sleep induction stimulus applied to the user over time. Can be reduced.
  • Brain waves are either fast or slow in response to this normal mental activity. If not, it means that your brain is functioning abnormally. In other words, since normal brains and abnormal brains have distinct features in brain waves, brain waves may be measured to determine whether there are abnormal brains.
  • step S130 if the sleep awakening state corresponds to the sleepiness pattern, the process proceeds to step S140. If the current brain wave does not correspond to the sleepiness pattern, the process returns to step S110 to repeat the EEG pattern measurement.
  • the sleep inducing device applies a sleep inducing stimulus to the user. That is, since the current user is sleepy, the user may induce sleep by utilizing a sleep induction stimulation provided in advance.
  • the sleep induction stimulus may be utilized by an acoustic stimulus (for example, may be a sound signal or music) or a light stimulus (for example, a lamp or an illumination effect) for inducing a user's sleep. Can be.
  • the sleep induction apparatus continuously records the EEG pattern measured from the user over time from the sleepiness pattern to the sleep pattern.
  • the sleep pattern to be recorded in step S210 may be the brain wave of the user according to the feedback process receiving the sleep-induced stimulation described above with reference to FIG. 1.
  • recording of the sleep pattern may be performed periodically or repeatedly, thereby obtaining more reliable samples.
  • the sleep induction apparatus re-determines the sleep awakening state of the user by comparing the brain wave pattern measured through the operation S310 with an brain wave pattern according to a pre-stored human condition.
  • the sleep inducing apparatus measures the sleep state, the duration of each sleep state, and the sleep depth of the user while changing various application conditions of the sleep induction stimulus.
  • the conditions for applying the sleep-induced stimulus may be variously combined within these ranges by setting a range of suitable variables in humans through experiments in advance.
  • the intensity, tempo, duration, etc. of the sound signal may be such variables, and the brightness or change of the lamp may also be variables.
  • the sleep inducing apparatus evaluates sleep quality based on the measurement result of operation S410.
  • the sleep quality of sleep By quantitatively representing the quality of sleep according to the combination of the conditions for applying the sleep-induced stimulus, it is possible to find the condition for applying the induced stimulus that can induce the highest level of sleep.
  • the pattern storage unit 10 is configured to prestore at least three EEG patterns according to a human state, including an EEG in a general state, an EEG in a sleepy state just before sleep, and an EEG in a sleep state, and may store various types of electronic data. It can be implemented with a recording device. This is a configuration provided to compare the EEG patterns of the general sleep disorder patients, it can be modified and developed into a pattern more suitable for the patient using the sleep induction device 500 according to the present embodiment by being updated through continuous EEG measurement.
  • the EEG measuring unit 20 is attached to the user's forehead or scalp and measures the EEG pattern of the user using an electric field.
  • the EEG measuring unit 20 is formed in any one of a band form, hairpin form, sticker form and is attached adjacent to the user's forehead or scalp to continuously measure the EEG until the user wakes up from sleep. It plays a role.
  • the EEG measurement unit 20 may be implemented in a form that does not cause a user's rejection or disturbs sleep so that the EEG can be measured without any inconvenience even when the user is lying down.
  • the determination unit 30 measures the brain wave pattern of the user through the brain wave measuring unit 20 to the human state previously stored in the pattern storage unit 10.
  • the sleep arousal state of the user can be judged by comparing with the EEG pattern. Then, when the sleep wakeup state corresponds to the sleep state as a result of the trial, the sleep feedback unit 40 may continuously reduce the sleep induction stimulus applied to the user over time.
  • the EEG recording unit 50 continuously records the EEG pattern measured from the user in accordance with time from the sleepiness pattern to the sleep pattern, and the user or doctor can freely set the measurement time and period. In addition, if the purpose of inducing sleep other than the above diagnostic purpose is achieved, the quality of sleep when the user wakes up may be evaluated, and then the recorded data may be deleted to back up the data or to free up storage space. .
  • the sleep guidance apparatus 500 of FIG. 5 may further include an evaluation unit 70 according to implementation and utilization needs.
  • the sleep induction apparatus 500 may measure the sleep state, the duration of each sleep state, and the sleep depth of the user while varying the application condition of the sleep induction stimulus through the EEG measurement unit 20. have.
  • the evaluator 70 recommends to the user an application condition of the sleep-induced stimulus that can provide the best sleep quality by evaluating the sleep quality based on the measurement result through the EEG recorder 50 or Therefore, the user can make changes to the period or pattern of EEG measurement that is more suitable for the user.
  • inventions of the present invention can be implemented by computer readable codes on a computer readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored.
  • the patient by giving a feedback stimulus to make the insomnia patient who is difficult to fall asleep before making a sleep without medication, the patient can induce natural sleep without causing tension or arousal state.
  • the sleep induction technology adopted by the embodiments of the present invention provides feedback that means that the brain wave condition corresponding to the drowsiness pattern in the brain wave should be maintained as it is while the patient relaxes. It is effective in treating insomnia because it induces people to fall asleep naturally.

Abstract

An apparatus and a method for inducing sleep using neurofeedback are disclosed. The method for inducing sleep measures the brain wave pattern of a user by using a brain wave measuring means, differentiates the sleep and wakeful states of the user by comparing the measured brain wave pattern and a previously stored brain wave pattern according to the state of the human body, and applies a sleep-inducing stimulus to the user if the sleep and wakeful states correspond to a sleepy pattern as the result of the differentiation.

Description

뉴로 피드백을 이용한 수면 유도 장치 및 방법Sleep Induction Device and Method Using Neurofeedback
본 발명은 수면 유도 기술에 관한 것으로, 특히 뉴로 피드백 기술을 이용하여 불면증을 가진 환자가 졸릴 때 나타나는 뇌파를 측정 및 예측하여, 쉽게 수면에 접어들 수 있도록 도와주는 장치, 방법 및 그 방법을 기록한 기록매체에 관한 것이다.The present invention relates to sleep induction technology, in particular, using a neurofeedback technology to measure and predict the brain waves appearing when sleepy patients with insomnia, to record the device, method and method for helping to easily enter the sleep It is about the medium.
불면증은 수면의 시작이나 유지의 어려움, 또는 원기 회복이 되지 않는 수면을 호소하는 것으로, 현대 성인인구의 27%는 일시적인 불면증을 경험하며, 9%는 만성적인 불면을 경험한다고 알려져 있다.Insomnia complains of difficulty in starting or maintaining sleep, or sleep that is not rejuvenated. It is known that 27% of the modern adult population experiences temporary insomnia and 9% experience chronic insomnia.
불면증의 원인은 다양하지만, 스트레스의 증가에 불규칙한 생활에 따른 심리 행동적 반응이 주요한 원인 중 하나로 생각된다. 불면증이 가져오는 문제는 각종 사고 및 우울증, 불안증, 조울증과 같은 정신과적 문제의 증가, 심혈관계, 면역계 이상 등 신체 기능의 이상을 야기한다. 불면증으로 인한 직, 간접적 사회적 부담을 산술적으로 계산하기가 매우 어려우나, 불면증으로 인한 노동력 저하, 의료 이용 증가, 인지 기능 저하와 그로 인한 교통사고 및 산업재해 및 기타 사고발생, 다른 신체질환 및 우울증 등의 정신질환 발생의 증가 등을 고려하면 그 사회적 부담은 천문학적인 수준일 것으로 예측된다. 하지만 현재의 불면증의 치료는 여러 가지 문제점을 가지고 있다.There are many causes of insomnia, but psychological behavioral reactions to irregular stress are one of the main causes of insomnia. Problems caused by insomnia cause various kinds of accidents and physical functions such as depression, anxiety, and psychiatric problems such as manic depression, cardiovascular system, and immune system abnormalities. It is very difficult to arithmetically calculate the direct and indirect social burdens of insomnia, but it is difficult to reduce the labor force due to insomnia, increase medical use, decrease cognitive function and the resulting traffic accidents, industrial accidents and other accidents, and other physical diseases and depression. Considering the increasing incidence of mental illness, the social burden is expected to be astronomical. However, the current treatment of insomnia has a number of problems.
가장 흔히 사용되는 수면제 처방은 쉽게 잠을 재우는 편리성이 있으나 이에 따른 부작용을 안고 있다. 즉, 내성과 의존성이 발생하여 처방 용량이 점점 증가되고 약을 끊기 힘든 상태가 발생한다. 또한 흔히 동반하는 수면무호흡증의 증상이 악화되어 심혈관계 부작용이 증가하고, 낮 시간의 기억력 저하 등의 문제가 나타나며, 낙상의 위험성 증가 및 약에 취한 상태에서 폭식, 폭력적 행동, 자살 등의 이상 행동이 발생할 수 있다.The most commonly used sleeping pills prescriptions are easy to sleep, but have side effects. In other words, resistance and dependence occur, and the prescription dose is gradually increased and the drug is difficult to break. In addition, the symptoms of accompanying sleep apnea worsen, causing side effects of the cardiovascular system, increasing daytime memory problems, and increasing the risk of falling and taking over medications such as binge eating, violent behavior, and suicide. May occur.
이런 이유에서, 수면의학계에서는 불면증의 첫 번째 추천 치료법으로 비약물학적인 인지행동치료(cognitive behavior therapy, CBT)를 추천한다. 즉 불면증 환자가 만성적으로 갖고 있는 잠에 대한 잘못된 믿음, 과도한 기대, 걱정, 잘못된 수면습관, 불규칙한 수면 스케쥴과 과각성과 긴장상태를 해결하여 잠을 잘 수 있도록 돕는 치료방법이다. CBT는 수면위생교육, 수면제한요법, 자극제한요법, 인지치료, 이완요법 등으로 구성이 되는데, 반복적인 교육과 훈련을 통하여 생각과 행동을 변화시키는 것이다. 그러나 CBT의 문제점은 치료에 많은 시간과 비용이 든다는 것이다. 많은 시간을 전문가와 만나서 이를 교육받고 행동 교정을 받는 과정이 필요하다.For this reason, the sleep medicine community recommends nonpharmacological cognitive behavior therapy (CBT) as the first recommended treatment for insomnia. In other words, it is a treatment method that helps sleep sleep by solving insomnia patients' chronic beliefs about sleep, excessive expectation, worry, wrong sleeping habits, irregular sleep schedules and hyperalgesia and tension. CBT consists of sleep hygiene education, sleep restraint therapy, stimulation restraint therapy, cognitive therapy, and relaxation therapy. It changes thoughts and behavior through repetitive education and training. The problem with CBT, however, is that it takes a lot of time and money to treat. Many times you will need to meet with a specialist, be educated and corrected.
CBT 치료과정의 핵심은 불면증이 발생되는 불안, 긴장을 가라앉히고 잠을 잘 수 있는 이완상태를 만들어가는 과정이므로 이를 효과적으로 이루게 하는 방법이 개발이 된다면 불면증 치료에 획기적인 전기를 마련하게 될 것이다.The core of the CBT treatment process is to create an insomnia that causes insomnia, a relaxation state to calm down and sleep. Therefore, if a method is developed to effectively accomplish this, it will provide a breakthrough in the treatment of insomnia.
이와 관련하여 과거부터 비슷한 생각 하에 여러 도구의 개발이 시도되어 왔다. 기존에 뉴로 피드백(neuro-feedback)을 이용하는 치료기기가 제안되었는데, 이는 뇌파의 피드백을 통한 이완훈련을 하는 것으로 평소의 불안과 긴장을 이완시키는 것으로 이 기구를 사용하여 실제 잠에 이르게 하는 것은 아니다. 또한 외부적인 자극을 통하여 뇌파의 동조화를 만들어가는 장치도 개발되어 있으나, 이것 역시 불면증 환자로 하여금 잠으로 바로 이어지는 피드백을 주는 방법은 아니며 과학적으로 효과가 검증된 것은 아니다. "Neurofeedback의 이해와 임상적용 (박형배, 성형모, 한국정신신체의학회, 2006년)"에는 뉴로 피드백이 수면 장애를 비롯한 다양한 질환에 활용될 수 있는 가능성을 개괄적으로 소개하고 있다.In the past, the development of several tools has been attempted under similar thinking. Previously, a therapeutic device using neuro-feedback has been proposed, which is a relaxation training through the feedback of EEG, which relaxes the usual anxiety and tension and does not bring the device to actual sleep. In addition, a device has been developed for synchronizing EEG through external stimulation, but this also is not a method for giving insomnia patients direct feedback to sleep and has not been scientifically proven to be effective. "Understanding and clinical application of Neurofeedback (Park, Hyung-bae, Plastic Hair, Korean Psychiatric Association, 2006)" outlines the possibility that neurofeedback can be used for various disorders including sleep disorders.
따라서, 이러한 뉴로 피드백을 이용하여 직접적이고 효과적으로 불면증 환자의 수면을 안정적으로 유도할 수 있는 기술적 수단이 요구되고 있다.Therefore, there is a need for a technical means capable of stably inducing sleep of an insomnia patient directly and effectively using such neurofeedback.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 종래의 불면증 환자의 치료를 위한 수면제 처방의 부작용을 방지하고, 비약물학적인 인지행동치료을 적용함에 있어서 기존의 뉴로 피드백을 이용한 불면증 치료 방법에서 활용되는 훈련이 실제 수면 상황에서 적용하는 것이 아니기 때문에 실제 수면 상황에서는 이러한 수면을 취하려는 노력이 오히려 수면에 대한 긴장을 일으켜 뇌의 각성 상태를 야기할 수 있는 문제점을 해결하며, 불면증 환자로 하여금 직접적으로 잠자리에서 수면을 유도하거나 환자의 상태에 적합하게 반응할 수 있는 치료 방법을 제시하지 못하는 한계를 극복하고자 한다.The technical problem to be solved by the present invention is to prevent the side effects of the conventional prescription of sleeping pills for the treatment of insomnia patients, and in the application of non-pharmacologic cognitive behavioral therapy training that is used in conventional insomnia treatment method using neurofeedback actually This is not an application in sleep situations, so in an actual sleep situation, the effort to get this sleep rather solves the problem that can cause sleep arousal and lead to brain arousal, allowing insomnia patients to sleep directly in bed. It is intended to overcome the limitation of not presenting a therapeutic method that can induce or respond appropriately to the condition of the patient.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 유도 방법은, 뇌파 측정 수단을 이용하여 사용자의 뇌파 패턴을 측정하는 단계; 측정된 상기 뇌파 패턴을 미리 저장된 인간의 상태에 따른 뇌파 패턴과 비교함으로써 상기 사용자의 수면 각성 상태를 판별하는 단계; 및 판별 결과 상기 수면 각성 상태가 졸림 패턴에 해당할 경우, 수면 유도 자극을 상기 사용자에게 인가하는 단계;를 포함한다.In order to solve the above technical problem, a sleep induction method according to an embodiment of the present invention, measuring the brain wave pattern of the user using the brain wave measuring means; Determining the sleep arousal state of the user by comparing the measured EEG pattern with an EEG pattern according to a pre-stored human state; And if the sleep wakeup state corresponds to a sleepiness pattern, applying a sleep induction stimulus to the user.
일 실시예에 따른 수면 유도 방법은, 상기 사용자로부터 측정된 뇌파 패턴을 졸림 패턴으로부터 수면 패턴까지 시간에 따라 연속적으로 기록하는 단계; 및 상기 기록된 뇌파 패턴으로부터 상기 사용자가 졸리기 직전의 뇌파를 추출하여 졸림 패턴을 갱신함으로써 상기 사용자의 개인 특성에 대응하여 졸림 상태를 예측할 수 있는 뇌파 패턴을 학습시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.Sleep guidance method according to an embodiment, the step of continuously recording the EEG pattern measured from the user from the sleepiness pattern to the sleep pattern over time; And extracting an EEG immediately before the user becomes sleepy from the recorded EEG pattern and updating the drowsiness pattern to learn an EEG pattern capable of predicting sleepiness in response to the personal characteristics of the user. .
일 실시예에 따른 수면 유도 방법은, 상기 수면 유도 자극이 인가된 후, 상기 사용자의 뇌파 패턴을 측정하여 미리 저장된 인간의 상태에 따른 뇌파 패턴과 비교함으로써 상기 사용자의 수면 각성 상태를 재판별하는 단계; 및 재판별 결과 상기 수면 각성 상태가 수면 상태에 해당할 경우, 시간의 경과에 따라 상기 사용자에게 인가되는 수면 유도 자극을 지속적으로 감소시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.In the sleep induction method according to an embodiment, after the sleep induction stimulus is applied, judging the sleep arousal state of the user by measuring the brain wave pattern of the user and comparing the brain wave pattern according to a pre-stored human state ; And if the sleep wakeup state corresponds to the sleep state as a result of the trial, continuously reducing the sleep induction stimulus applied to the user over time.
일 실시예에 따른 수면 유도 방법은, 상기 수면 유도 자극의 인가 조건을 달리해가며 상기 사용자의 수면 상태, 수면 상태별 지속 시간 및 수면 깊이를 측정하는 단계; 및 상기 측정 결과에 기초하여 수면의 질을 평가함으로써 가장 우수한 수면의 질을 제공해줄 수 있는 수면 유도 자극의 인가 조건을 상기 사용자에게 추천하는 단계;를 더 포함할 수 있다.Sleep induction method according to an embodiment, measuring the sleep state, the duration of each sleep state and sleep depth of the user while varying the application conditions of the sleep induction stimulation; And recommending a condition for applying a sleep-induced stimulus to the user, which may provide the best sleep quality by evaluating sleep quality based on the measurement result.
한편, 이하에서는 상기 기재된 수면 유도 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.On the other hand, the following provides a computer-readable recording medium recording a program for executing the above-described sleep induction method on a computer.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 유도 장치는, 일반적인 상태의 뇌파, 수면 직전 졸림 상태의 뇌파 및 수면 상태의 뇌파를 포함하는 인간의 상태에 따른 뇌파 패턴을 미리 저장하는 뇌파 패턴 저장부; 사용자의 이마 또는 두피에 부착되며 전기장을 이용하여 상기 사용자의 뇌파 패턴을 측정하는 뇌파 측정부; 측정된 상기 뇌파 패턴을 상기 미리 저장된 인간의 상태에 따른 뇌파 패턴과 비교함으로써 상기 사용자의 수면 각성 상태를 판별하는 판별부; 및 판별 결과 상기 수면 각성 상태가 졸림 패턴에 해당할 경우, 수면 유도 자극을 상기 사용자에게 인가하는 수면 피드백부;를 포함한다.In order to solve the above technical problem, the sleep induction apparatus according to an embodiment of the present invention, pre-store the EEG pattern according to the human state, including the brain wave of the general state, sleepiness immediately before sleep and brain wave of the sleep state An EEG pattern storage unit; An EEG measuring unit attached to a user's forehead or scalp and measuring an EEG pattern of the user using an electric field; A discriminating unit for determining the sleep arousal state of the user by comparing the measured EEG pattern with an EEG pattern according to the pre-stored human state; And a sleep feedback unit configured to apply a sleep-induced stimulus to the user when the sleep wakeup state corresponds to a sleepiness pattern.
일 실시예에 따른 수면 유도 장치는, 상기 사용자로부터 측정된 뇌파 패턴을 졸림 패턴으로부터 수면 패턴까지 시간에 따라 연속적으로 기록하는 뇌파 기록부; 및 상기 기록된 뇌파 패턴으로부터 상기 사용자가 졸리기 직전의 뇌파를 추출하여 졸림 패턴을 갱신함으로써 상기 사용자의 개인 특성에 대응하여 졸림 상태를 예측할 수 있는 뇌파 패턴을 학습시키는 패턴 학습부;를 더 포함할 수 있다.Sleep induction apparatus according to an embodiment, EEG recording unit for continuously recording the EEG pattern measured from the user over the sleep pattern from the sleep pattern over time; And a pattern learning unit configured to learn an EEG pattern capable of predicting sleepiness in response to an individual characteristic of the user by extracting an EEG immediately before the user becomes sleepy by updating the drowsiness pattern from the recorded EEG pattern. Can be.
일 실시예에 따른 수면 유도 장치에서, 상기 수면 유도 자극이 인가된 후, 상기 판별부는, 상기 뇌파 측정부를 통해 상기 사용자의 뇌파 패턴을 측정하여 상기 뇌파 패턴 저장부에 미리 저장된 인간의 상태에 따른 뇌파 패턴과 비교함으로써 상기 사용자의 수면 각성 상태를 재판별하고, 재판별 결과 상기 수면 각성 상태가 수면 상태에 해당할 경우, 상기 수면 피드백부는, 시간의 경과에 따라 상기 사용자에게 인가되는 수면 유도 자극을 지속적으로 감소시킬 수 있다.In the sleep induction apparatus according to an embodiment, after the sleep induction stimulus is applied, the determination unit measures the EEG pattern of the user through the EEG measurement unit and the EEG according to the human state previously stored in the EEG pattern storage unit By judging the sleep wakeup state of the user by comparing with the pattern, and when the sleep wakeup state corresponds to the sleep state as a result of the trial, the sleep feedback unit continues the sleep induction stimulus applied to the user over time. Can be reduced.
일 실시예에 따른 수면 유도 장치는, 상기 뇌파 측정부를 통해 상기 수면 유도 자극의 인가 조건을 달리해가며 상기 사용자의 수면 상태, 수면 상태별 지속 시간 및 수면 깊이를 측정하고, 상기 측정 결과에 기초하여 수면의 질을 평가함으로써 가장 우수한 수면의 질을 제공해줄 수 있는 수면 유도 자극의 인가 조건을 상기 사용자에게 추천하는 평가부;를 더 포함할 수 있다.Sleep induction apparatus according to an embodiment, by measuring the sleep state, the duration of each sleep state and sleep depth of the user while varying the application conditions of the sleep-induced stimulation through the EEG measurement unit, based on the measurement result It may further include an evaluation unit for recommending the conditions for applying the sleep-induced stimulation that can provide the best sleep quality by evaluating the sleep quality to the user.
본 발명의 실시예들은 잠들기 힘들어하는 불면증 환자로 하여금 약물 치료 없이도 잠들기 전의 뇌파 상태를 만들고 유지할 수 있도록 피드백 자극을 줌으로써 긴장 내지 각성 상태의 유발 없이 환자 스스로 자연스러운 수면을 유도할 수 있으며, 환자로부터 측정된 졸림 패턴에 기반하여 수면을 유도할 수 있는 패턴 및 자극을 지속적으로 학습함으로써 환자의 상태에 최적화된 불면증 치료가 가능하다.Embodiments of the present invention can induce a natural sleep by the patient himself without causing tension or arousal by giving feedback stimulation to the insomnia patient who is difficult to fall asleep to create and maintain the brain wave state before going to sleep without drug treatment, measured from the patient By continuously learning patterns and stimuli that can induce sleep based on sleepiness patterns, it is possible to treat insomnia optimized for the patient's condition.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 뉴로 피드백을 이용한 수면 유도 방법을 도시한 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a method of inducing sleep using neurofeedback according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 유도 방법에서 뇌파 기록을 활용하여 사용자에게 최적화된 뇌파 패턴을 학습하는 방법을 도시한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a method of learning an EEG pattern optimized for a user by using an EEG record in a sleep induction method according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 유도 방법에서 사용자의 수면 상태에 따라 수면 유도 자극을 조절하는 방법을 도시한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method of adjusting a sleep stimulation stimulus according to a sleep state of a user in a sleep induction method according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 유도 방법에서 다양한 조건에 따라 수면의 질을 평가함으로써 최적의 수면 유도 자극을 제공하는 방법을 도시한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a method of providing an optimal sleep-induced stimulus by evaluating sleep quality according to various conditions in the sleep-induction method according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 뉴로 피드백을 이용한 수면 유도 장치를 도시한 블록도이다.5 is a block diagram illustrating an apparatus for inducing sleep using neurofeedback according to an exemplary embodiment of the present invention.
[부호의 설명][Description of the code]
500 : 수면 유도 장치500: sleep induction device
10 : 패턴 저장부10: pattern storage unit
20 : 뇌파 측정부20: EEG measuring unit
30 : 판별부30: determination unit
40 : 수면 피드백부40: sleep feedback unit
50 : 뇌파 기록부50: EEG record
60 : 패턴 학습부60: pattern learning unit
70 : 평가부70: evaluation unit
본 발명의 일 실시예에 따른 뉴로 피드백을 이용한 수면 유도 방법은, 뇌파 측정 수단을 이용하여 사용자의 뇌파 패턴을 측정하는 단계; 측정된 상기 뇌파 패턴을 미리 저장된 인간의 상태에 따른 뇌파 패턴과 비교함으로써 상기 사용자의 수면 각성 상태를 판별하는 단계; 및 판별 결과 상기 수면 각성 상태가 졸림 패턴에 해당할 경우, 수면 유도 자극을 상기 사용자에게 인가하는 단계;를 포함한다.Sleep induction method using a neurofeedback according to an embodiment of the present invention, measuring the brain wave pattern of the user using the brain wave measuring means; Determining the sleep arousal state of the user by comparing the measured EEG pattern with an EEG pattern according to a pre-stored human state; And if the sleep wakeup state corresponds to a sleepiness pattern, applying a sleep induction stimulus to the user.
본 발명의 실시예들을 설명하기에 앞서, 뉴로 피드백 기술의 개요와 이를 활용한 불면증 치료 기술에서 나타내는 문제점들을 검토한 후, 이들 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 실시예들이 채택하고 있는 기술적 수단을 개괄적으로 소개하도록 한다.Before describing the embodiments of the present invention, the overview of neurofeedback technology and the problems presented by the insomnia treatment technology utilizing the same are discussed, followed by an overview of the technical means employed by the embodiments of the present invention to solve these problems. To introduce.
1929년에 독일의 한스 베르거(Hans Berger, 1873~1941)가 발표한 뇌파는 인간의 뇌 활동상태를 보여주는 중요한 생체신호다. 뇌파는 정신 활동 상태에 따라 크게 델타파(1~4Hz), 세타파(4~8Hz), 알파파(8~13Hz), 베타파(13~30Hz), 감마파(30~120Hz)로 구분한다. 델타파는 깊은 수면 상태에서 발생되는 뇌파이고, 세타파는 일반적인 수면 상태에서 발생되는 뇌파이고 꿈을 꿀 때의 기본 뇌파이며, 알파파는 쉬고 있을 때 나오는 뇌파로 의식이 깨어 있는 상태에서 눈을 감고 휴식을 취하고 있을 때 강하게 나온다. 베타파는 학습처럼 뇌가 어떤 정신 작업을 하고 있을 때 나오는 뇌파다. 감마파는 뇌의 여러 부분에 흩어져 있는 정보들이 조합돼 인지작용이 발생했을 때 나타나는 뇌파다.Published in 1929 by Hans Berger (1873–1941), Germany, EEG is an important biosignal of human brain activity. EEG is divided into delta waves (1-4 Hz), theta waves (4-8 Hz), alpha waves (8-13 Hz), beta waves (13-30 Hz), and gamma waves (30-120 Hz), depending on the state of mental activity. Delta waves are brain waves that occur in deep sleep, theta waves are brain waves that occur in normal sleep conditions, and basic brain waves when dreaming. Alpha waves are brain waves that occur when you are resting. Strong when there is. Beta waves, like learning, are brain waves that occur when the brain is doing some mental work. Gamma waves are brain waves that occur when cognitive action occurs by combining information scattered in various parts of the brain.
뇌파는 이렇게 정상적인 정신 작용에 따라 그 진동이 빠르거나 느려진다. 만일 그렇지 않으면 뇌의 기능이 비정상이라는 의미다. 즉, 정상적인 뇌와 비정상적인 뇌는 뇌파에서 분명한 특징을 나타내기 때문에 뇌파를 측정하여 뇌의 이상 여부를 판단할 수 있다.Brain waves are either fast or slow in response to this normal mental activity. If not, it means that your brain is functioning abnormally. In other words, since normal brains and abnormal brains have distinct features in brain waves, brain waves may be measured to determine whether there are abnormal brains.
일반적으로 뇌의 리듬처럼 자율신경계가 조절하는 몸의 기능은 우리가 통제할 수 없는 것으로 알려졌다. 그러나 미국 예일대의 밀러 박사는 내장이나 심장의 근육처럼 우리 의지로 조절할 수 없는 근육(불수의근)이나 자율신경계도 조건에 따라 우리 의지로 조절이 가능하다는 사실을 1950년대에 발견했다. 이렇게 불수의근이나 자율신경계를 우리 의지로 제어하는 기술이 바로 바이오피드백(biofeedback)이다. 특히 뇌파를 통제하는 바이오피드백 기술을 신경이란 의미의 접두사 뉴로(neuro-)와 결합해 뉴로 피드백(neurofeedback)이라 부른다.In general, the functions of the body, which the autonomic nervous system controls like the rhythm of the brain, are known to be out of our control. But in the 1950s, Dr. Miller of Yale University in the United States discovered that muscles that are involuntary (involuntary muscles) or the autonomic nervous system, such as muscles of the intestines or heart, can be controlled by our will, depending on conditions. Biofeedback is the technology that controls our involuntary muscles or autonomic nervous system. In particular, the biofeedback technology that controls brain waves is called neurofeedback by combining neuro-prefixed neuro.
뉴로 피드백의 발견은 1934년으로 거슬러 올라가는데, 영국 케임브리지대의 매튜 박사와 아드리안 박사는 뇌파측정기를 제작해 뇌파를 측정해봤다. 하루는 뇌파를 측정하면서 알파파가 나올 때만 스피커에서 소리가 나게 해 봤다. 그러자 알파파가 점점 강해지는 현상을 발견했다. 이것이 바로 뉴로 피드백의 원리다.The discovery of neurofeedback dates back to 1934, when Dr. Matthew and Adrian of Cambridge University, England, built electroencephalograms to measure brain waves. One day, I measured the brainwaves and tried to make a sound from the speaker only when the alpha wave came out. Then I noticed that alpha waves became stronger and stronger. This is the principle of neurofeedback.
사용자의 뇌파를 측정해서 특정 뇌파가 발생했다는 것을 사용자에게 알려주면 뇌는 자동으로 그 특정 뇌파를 강화시킨다. 이것은 마치 파블로프 박사가 발견한 조건반사와 같은 것이다. 개에게 먹이를 주면서 종을 치면 나중에는 종만 쳐도 침을 흘린다. 먹이를 보면 침을 흘린다는 뇌의 무조건적 반사회로가 종소리와 연결돼 조건반사회로가 만들어졌다는 말이다. 이것을 계속 반복하면 새롭게 만들어진 조건반사 회로가 강화돼 습관화가 이뤄진다. 그러면 종만 쳐도 침을 흘리게 된다. 이와 같은 원리로 특정 뇌파가 나올 때마다 이것을 알려주면 뇌에서 그 뇌파에 의한 회로가 발달되고 계속 반복하면 그 회로가 강화되어 특정 뇌파가 증가하게 되는 것이다.By measuring your brainwaves and telling you that a specific brainwave has occurred, the brain automatically enhances that brainwave. This is like the conditional reflection that Dr. Pavlov discovered. If you feed a dog while feeding it, you will drool later. If you look at the food, the drooling brain's unconditional reflex circuit is connected with a bell to create a conditional society. Repeating this reinforces the newly created conditional reflection circuit, which makes it a habit. Then you will be drooling. In this way, every time a specific brain wave comes out, the brain develops a circuit by the brain wave, and if repeated over time, the circuit is strengthened and the specific brain wave increases.
1958년 미국 시카고대의 조 카미야 박사는 뉴로 피드백의 원리에 따라 뇌파를 조절해서 마음의 상태를 바꾸는 실험을 최초로 했다. 이 실험은 임의로 조절할 수 없다는 뇌파를 의지로 조절할 수 있다는 결과를 보여준 것으로서 진정한 의미에서 최초의 뉴로 피드백 실험이라 할 수 있다.In 1958, Dr. Joe Kamiya of the University of Chicago, U.S.A., was the first to experiment with changes in the state of mind by adjusting brain waves in accordance with the principle of neurofeedback. This experiment shows that brain waves can be controlled by will, which can't be arbitrarily controlled. It is the first neurofeedback experiment in the true sense.
1971년 미국 UCLA의 배리 스터먼 박사는 SMR파(뇌의 감각운동피질에서 발생하는 12~16Hz의 뇌파)를 이용한 뉴로 피드백으로 간질병을 치료하는 데 성공했다. 이것은 세계 최초로 뉴로 피드백을 질병 치료에 적용한 사례다. 1976년에 미국 테네시대의 루바 박사는 SMR파와 베타파를 이용한 뉴로 피드백으로 ADD와 ADHD를 치료하는 데 성공적인 예를 보고하였다.In 1971, Dr. Barry Sturman of UCLA in the United States succeeded in treating epilepsy with neurofeedback using SMR waves (12-16 Hz brain waves from the sensory cortex of the brain). This is the first time in the world to apply neurofeedback to disease treatment. In 1976, Dr. Ruba of Tennessee, USA, reported a successful example of treating ADD and ADHD with neurofeedback using SMR and beta waves.
1979년에 미국의 데이비슨 박사는 좌뇌와 우뇌의 알파파 균형이 깨지면 우울증에 걸린다는 사실을 발견했다. 소위 정서장애에 대한 뇌파적 이상을 발견한 것이다. 1995년에 로젠펠트 박사는 좌뇌와 우뇌의 알파파 균형을 맞춰주는 뉴로 피드백 훈련을 통해 우울증을 치료하는 실험에 성공했다고 보고하였다. 한편 1989년에 페니스톤 박사와 쿨코스키 박사는 알코올중독이나 외상후스트레스장애(PTSD) 환자에게 뉴로 피드백 훈련을 시켜 치료하는 데 효과가 있음을 보고했다.In 1979, Dr. Davidson of the United States found that when the alpha-wave balance between the left and right brains is broken, depression occurs. EEG findings of so-called emotional disorders have been discovered. In 1995, Dr. Rosenfeld reported successful experiments in treating depression through neurofeedback training, which balances the alpha wave of the left and right brain. In 1989, Dr. Pennyston and Kulkoski reported that neurofeedback training in patients with alcoholism or post-traumatic stress disorder (PTSD) was effective in treating them.
한편, 이러한 뉴로 피드백 기술을 활용한 기존의 불면증 치료 방법은 평소 훈련을 통해서 이완 상태를 잘 유도할 수 있도록 훈련하는 방식을 제안하고 있다. 그러나, 이렇게 훈련이 이루어진다고 하더라도 실제 잠을 자는 것은 전혀 다른 상황이며, 오히려 충분한 이완 훈련이 덜된 상태에서 실제 잠을 청하는 시도는 수행불안을 가져와서 뇌의 각성 상태를 가져오는 역효과가 나타나기도 한다. 이는 자율신경에 의하여 조절되는 수면을 의식적인 잠을 자려는 노력으로는 조절할 수 없기 때문이다. 그러므로 자율신경에 의한 뇌파의 변화를 뉴로 피드백을 통하여 잠을 청하는 사람에서 피드백을 주는 것이 필요하다. Meanwhile, the conventional insomnia treatment method using the neurofeedback technology proposes a method of training to induce relaxation state through usual training. However, even with this training, actual sleep is a different situation. Rather, a lack of sufficient relaxation training can lead to anxiety resulting in brain arousal. . This is because sleep controlled by autonomic nerves cannot be controlled by conscious sleep. Therefore, it is necessary to give feedback to the person who goes to sleep through neurofeedback about the change of brain wave caused by autonomic nerve.
또한, 수면을 유도하기 위해 일정 시간 간격의 주파수로 자극을 주어 뇌파를 동조화하는 기존의 불면증 치료 방법도 시도되고 있으나, 뇌파동조라는 현상으로 입면을 유도하는 것이 과학적 근거가 부족하고, 자극이 오히려 환자의 각성을 유발시킬 수도 있다. 따라서, 이러한 부작용 없이 뉴로 피드백 기술을 활용하여 환자 스스로 편안한 수면 상태로 유도할 수 있는 불면증 치료 수단을 제시하고자 한다.In addition, the conventional insomnia treatment method of synchronizing the EEG by stimulating the frequency at a certain time interval to induce sleep has been attempted, but induction of sleep by the phenomenon called electroencephalography lacks the scientific basis, the stimulation rather patients It can also trigger arousal. Therefore, the present invention aims to suggest a means for treating insomnia that can lead the patient to a comfortable sleep state by using neurofeedback technology without such side effects.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명하도록 한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in the following description and the accompanying drawings, detailed descriptions of well-known functions or configurations that may obscure the subject matter of the present invention will be omitted. In addition, it should be noted that like elements are denoted by the same reference numerals as much as possible throughout the drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 뉴로 피드백을 이용한 수면 유도 방법을 도시한 흐름도로서, 다음과 같은 단계들을 포함한다.1 is a flowchart illustrating a method of inducing sleep using neuro feedback according to an embodiment of the present invention, which includes the following steps.
S110 단계에서, 수면 유도 장치는 뇌파 측정 수단을 이용하여 사용자의 뇌파 패턴을 측정한다. 사용자는 잠을 청하기 전에 먼저 뇌파 측정이 용이한 이마나 두피에 뇌파 측정 수단을 착용하여 사용자의 뇌로부터 발생하는 전기장을 측정하기 위한 준비를 한다.In operation S110, the sleep induction apparatus measures an EEG pattern of a user using an EEG measurement means. Before going to sleep, the user first prepares to measure the electric field generated from the user's brain by wearing an EEG measuring means on the forehead or scalp, which is easy to measure EEG.
S120 단계에서, 수면 유도 장치는 S110 단계를 통해 측정된 상기 뇌파 패턴을 미리 저장된 인간의 상태에 따른 뇌파 패턴과 비교함으로써 상기 사용자의 수면 각성 상태를 판별한다. 즉, 현재 측정된 사용자의 뇌파와 인간에게서 나타날 수 있는 다양한 뇌파 패턴을 비교하여 사용자의 현재 상태가 어떠한지를 검사한다. 여기서, 미리 저장된 인간의 상태에 따른 뇌파 패턴은, 적어도 일반적인 상태의 뇌파, 수면 직전 졸림 상태의 뇌파 및 수면 상태의 뇌파를 포함하는 것이 바람직하며, 필요에 따라서는 보다 다양한 상태에 따른 인간의 뇌파 패턴을 포함할 수도 있다.In operation S120, the sleep inducing apparatus determines the sleep arousal state of the user by comparing the brain wave pattern measured through operation S110 with an brain wave pattern according to a pre-stored human state. In other words, it compares the currently measured user's brain waves with various brain wave patterns that may appear in humans and examines the current state of the user. Here, the EEG pattern according to the pre-stored human state preferably includes at least a general state EEG, a sleepy EEG before sleep and an EEG of the sleep state, if necessary, human EEG pattern according to a more various state It may also include.
S130 단계의 판별 결과 상기 수면 각성 상태가 졸림 패턴에 해당할 경우, S140 단계로 진행하게 되며, 만약 현재의 뇌파가 졸림 패턴에 해당하지 않다면 S110 단계로 되돌아가 뇌파 패턴 측정을 반복하게 된다.As a result of the determination of step S130, if the sleep awakening state corresponds to the sleepiness pattern, the process proceeds to step S140. If the current brain wave does not correspond to the sleepiness pattern, the process returns to step S110 to repeat the EEG pattern measurement.
S140 단계에서, 수면 유도 장치는 수면 유도 자극을 상기 사용자에게 인가한다. 즉, 현재 사용자는 졸린 상태에 있으므로 미리 구비된 수면 유도 자극을 활용하여 사용자의 수면을 유도할 수 있다. 여기서, 수면 유도 자극이란 사용자의 수면을 유도하기 위한 음향 자극(예를 들어, 소리 신호 내지 음악이 될 수 있다.) 또는 광 자극(예를 들어, 램프 내지 조명 효과가 될 수 있다.)이 활용될 수 있다.In operation S140, the sleep inducing device applies a sleep inducing stimulus to the user. That is, since the current user is sleepy, the user may induce sleep by utilizing a sleep induction stimulation provided in advance. Here, the sleep induction stimulus may be utilized by an acoustic stimulus (for example, may be a sound signal or music) or a light stimulus (for example, a lamp or an illumination effect) for inducing a user's sleep. Can be.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 유도 방법에서 뇌파 기록을 활용하여 사용자에게 최적화된 뇌파 패턴을 학습하는 방법을 도시한 흐름도로서, 도 1의 수면 유도 방법에 앞서 다음과 같은 단계들을 추가적으로 더 포함할 수 있다.2 is a flowchart illustrating a method of learning an EEG pattern optimized for a user by using an EEG record in a sleep induction method according to an embodiment of the present invention. Prior to the sleep induction method may further include the following steps.
S210 단계에서, 수면 유도 장치는 사용자로부터 측정된 뇌파 패턴을 졸림 패턴으로부터 수면 패턴까지 시간에 따라 연속적으로 기록한다. S210 단계에서 기록하고자 하는 수면 패턴은 앞서 도 1을 통해 설명한 수면 유도 자극을 받은 피드백 과정에 따른 사용자의 뇌파가 대상이 될 수 있다. 또한, 수면 패턴의 기록은 주기적으로 또는 반복적으로 수행될 수도 있으며, 이를 통해 신뢰도 높은 보다 많은 샘플을 획득할 수 있게 된다.In operation S210, the sleep induction apparatus continuously records the EEG pattern measured from the user over time from the sleepiness pattern to the sleep pattern. The sleep pattern to be recorded in step S210 may be the brain wave of the user according to the feedback process receiving the sleep-induced stimulation described above with reference to FIG. 1. In addition, recording of the sleep pattern may be performed periodically or repeatedly, thereby obtaining more reliable samples.
S220 단계에서, 수면 유도 장치는 상기 S210 단계를 통해 기록된 뇌파 패턴으로부터 상기 사용자가 졸리기 직전의 뇌파를 추출하여 졸림 패턴을 갱신함으로써 상기 사용자의 개인 특성에 대응하여 졸림 상태를 예측할 수 있는 뇌파 패턴을 학습시킨다. 즉, S220 단계에서는 수면의 바로 직전의 졸림 뇌파 패턴을 학습함으로써 수면을 예측하기 위한 졸림 뇌파 모델을 생성하기 위한 기초 자료로 활용하게 된다. 이렇게 생성된 졸림 뇌파 모델은 이후 측정된 뇌파의 패턴을 비교하는 과정 없이도 수면 상태의 가능성을 미리 예측하는데 활용될 수 있으며, 보다 빠르게 해당 사용자에게 최적화된 졸림 상태 판별 및 수면 예측을 가능하게 한다.In operation S220, the apparatus for inducing sleep extracts the brainwaves immediately before the user becomes sleepy from the brainwave patterns recorded through the operation S210 and updates the sleepiness pattern to predict sleepiness in response to the personal characteristics of the user. To learn. In other words, in step S220, the sleepy brainwave pattern immediately before sleep is used as a basic data for generating a sleepy brainwave model for predicting sleep. The sleepy brainwave model generated in this way can be used to predict a sleep state in advance without a process of comparing the measured brainwave patterns, thereby enabling sleepiness determination and sleep prediction optimized for the user more quickly.
이상의 과정 이 후, 도 1의 S110 단계로 진입하여 일련의 수면 유도 방법을 수행하게 되며, 갱신된 졸림 패턴을 활용하여 현재 측정된 사용자가 곧 수면에 접어든다고 예측함으로써 빠른 수면 피드백(수면 유도 자극을 의미한다.)을 제공할 수 있다.After the above process, the step S110 of FIG. 1 is performed to perform a series of sleep induction methods, and by using the updated drowsiness pattern, a quick sleep feedback (sleep induction stimulation is estimated by predicting that the currently measured user enters the sleep soon. I mean you can
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 유도 방법에서 사용자의 수면 상태에 따라 수면 유도 자극을 조절하는 방법을 도시한 흐름도로서, 도 1의 수면 유도 방법에 계속하여 다음과 같은 단계들을 추가적으로 더 포함할 수 있다. 여기서는, 설명의 중복을 피하기 위해 수면 유도 자극이 인가된 단계(S140 단계) 이후의 과정에 집중하여 기술하도록 한다.3 is a flowchart illustrating a method of adjusting a sleep stimulation stimulus according to a user's sleep state in the sleep induction method according to an embodiment of the present invention. The following steps may be further included in the sleep induction method. Here, in order to avoid duplication of description, the description will focus on the process after the step of applying the sleep induction stimulus (step S140).
앞서 S140 단계 이전의 과정을 통해 수면 유도 자극이 인가되어 수면 피드백이 시작되면, 사용자는 피드백에 전혀 관여하지 않으며 수면 유도 장치가 직접 사용자의 뇌파에 따라 수면 유도 자극을 자동으로 조절함으로써 자연스러운 수면 유도가 이루어진다.If the sleep induction stimulus is applied through the process before the step S140 and the sleep feedback is started, the user does not participate in the feedback at all, and the sleep induction device directly adjusts the sleep induction stimulation according to the user's brain waves, thereby achieving natural sleep induction. Is done.
S310 단계에서, 수면 유도 장치는 뇌파 측정 수단을 이용하여 사용자의 뇌파 패턴을 측정한다. 즉, 앞서 과정을 통해 수면 피드백을 제공하면서도 S310 단계에서는 사용자의 뇌파를 지속적으로 모니터링하게 된다.In operation S310, the sleep induction apparatus measures an EEG pattern of a user using an EEG measuring means. In other words, while providing sleep feedback through the previous process in step S310 it will continuously monitor the brain waves of the user.
S320 단계에서, 수면 유도 장치는 상기 S310 단계를 통해 측정된 뇌파 패턴을 미리 저장된 인간의 상태에 따른 뇌파 패턴과 비교함으로써 상기 사용자의 수면 각성 상태를 재판별한다.In operation S320, the sleep induction apparatus re-determines the sleep awakening state of the user by comparing the brain wave pattern measured through the operation S310 with an brain wave pattern according to a pre-stored human condition.
S330 단계에서, 재판별 결과 상기 수면 각성 상태가 수면 상태에 해당할 경우 S340 단계로 진입하며, 그렇지 않은 경우에는 S310 단계로 되돌아가 뇌파 패턴의 측정을 반복하게 된다.In step S330, if the sleep awakening state corresponds to the sleep state as a result of the trial, step S340 is entered. Otherwise, the process returns to step S310 to repeat the measurement of the EEG pattern.
S340 단계에서, 수면 유도 장치는 시간의 경과에 따라 상기 사용자에게 인가되는 수면 유도 자극을 지속적으로 감소시킨다. 즉, 사용자가 안정된 수면을 취하고 있다고 판단되면, 점차적으로 수면 피드백(예를 들어, 수면을 유도하는 소리 신호의 볼륨을 줄이거나, 램프의 밝기를 어둡게 할 수 있다.)을 감소시키는 것이 바람직하며, 장기적으로는 사용자가 숙면을 취할 때까지 뇌파를 계속 측정하면서 피드백을 조절하고, 최종적으로는 피드백과 뇌파 측정을 완전히 종료할 수도 있다.In operation S340, the sleep inducing device continuously reduces the sleep inducing stimulus applied to the user over time. That is, if it is determined that the user is getting a stable sleep, it is desirable to gradually reduce the sleep feedback (for example, to reduce the volume of the sound signal that induces sleep or to diminish the brightness of the lamp). In the long run, feedback can be adjusted while the brainwave is measured until the user has a good night's sleep, and finally the feedback and the brainwave measurement can be completely terminated.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수면 유도 방법에서 다양한 조건에 따라 수면의 질을 평가함으로써 최적의 수면 유도 자극을 제공하는 방법을 도시한 흐름도로서, 도 1의 수면 유도 방법에 계속하여 다음과 같은 단계들을 추가적으로 더 포함할 수 있다. 여기서는, 설명의 중복을 피하기 위해 수면 유도 자극이 인가된 단계(S140 단계) 이후의 과정에 집중하여 기술하도록 한다.4 is a flowchart illustrating a method of providing an optimal sleep stimulation stimulus by evaluating sleep quality according to various conditions in a sleep induction method according to an embodiment of the present invention. The following steps may be further included in the sleep induction method. Here, in order to avoid duplication of description, the description will focus on the process after the step of applying the sleep induction stimulus (step S140).
S410 단계에서, 수면 유도 장치는 수면 유도 자극의 다양한 인가 조건을 변화시키면서 상기 사용자의 수면 상태, 수면 상태별 지속 시간 및 수면 깊이를 측정한다. 이러한 수면 유도 자극의 인가 조건은 미리 실험을 통해 인간에서 적합한 변인들의 범위를 설정하고, 이러한 범위 내에서 다양하게 조합될 수 있을 것이다. 예를 들어, 소리 신호의 강약, 템포, 지속 시간 등이 이러한 변인이 될 수 있으며, 램프의 밝기나 변화 등 또한 변인이 될 수 있다.In operation S410, the sleep inducing apparatus measures the sleep state, the duration of each sleep state, and the sleep depth of the user while changing various application conditions of the sleep induction stimulus. The conditions for applying the sleep-induced stimulus may be variously combined within these ranges by setting a range of suitable variables in humans through experiments in advance. For example, the intensity, tempo, duration, etc. of the sound signal may be such variables, and the brightness or change of the lamp may also be variables.
즉, S410 단계에서는 이러한 수면 유도 자극의 인가 조건의 변화에 따라 사용자의 수면의 징후들을 뇌파를 통해 측정함으로써 보다 유리한 수면 유도 자극을 발견하기 위한 근거로서 활용하게 된다.That is, in step S410 it is used as a basis for finding a more advantageous sleep-induced stimulation by measuring the signs of the user's sleep through the brain waves in accordance with the change in the conditions of applying the sleep-induced stimulation.
S420 단계에서, 수면 유도 장치는 상기 S410 단계의 측정 결과에 기초하여 수면의 질을 평가한다. 수면 유도 자극의 인가 조건의 조합에 따른 수면의 질을 정량적인 수치로 나타냄으로써 가장 높은 수치, 즉 양질의 수면을 유도할 수 있는 유도 자극의 인가 조건을 발견할 수 있다.In operation S420, the sleep inducing apparatus evaluates sleep quality based on the measurement result of operation S410. By quantitatively representing the quality of sleep according to the combination of the conditions for applying the sleep-induced stimulus, it is possible to find the condition for applying the induced stimulus that can induce the highest level of sleep.
여기서, 수면의 질을 정량적으로 평가하기 위해서는 다양한 기술적 수단이 활용될 수 있는데, 예를 들어, 뇌파 기록 장치에서 수면 뇌파 데이터를 검사하여 깊은 수면뇌파 대역(1Hz 내지 4Hz)이 전체 뇌파 데이터 중 얼마를 차지하고 있는지(%)를 수치화하거나, 혹은 반대로 각성파(8Hz 이상)가 전체 뇌파 데이터 중 얼마를 차지하고 있는지를 제시하여 수면 중 각성 정도를 수치화할 수 있다.Here, a variety of technical means can be used to quantitatively evaluate the quality of sleep, for example, by examining the sleep EEG data in the EEG recording device, the deep sleep EEG band (1Hz to 4Hz) of the total EEG data You can quantify whether you are occupying (%), or, conversely, how much awakening wave (8Hz or higher) is occupying all the EEG data.
이를 통해 도 4의 실시예에 따른 수면 유도 장치는 가장 우수한 수면의 질을 제공해줄 수 있는 수면 유도 자극의 인가 조건을 상기 사용자에게 추천할 수 있다.Through this, the sleep induction device according to the embodiment of FIG. 4 may recommend the condition for applying the sleep induction stimulus to provide the best sleep quality to the user.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 뉴로 피드백을 이용한 수면 유도 장치(500)를 도시한 블록도로서, 앞서 도 1 내지 도 4를 통해 설명한 수면 유도 방법을 장치적 구성을 중심으로 예시한 도면이다. 여기서는, 구성 간의 연결 관계에 집중하여 각 구성의 수행 동작을 개괄적으로 설명하도록 한다.FIG. 5 is a block diagram illustrating a sleep induction apparatus 500 using neuro feedback according to an embodiment of the present invention, and illustrates the sleep induction method described above with reference to FIGS. to be. Here, the operation of each component will be described generally by focusing on the connection relationship between the components.
패턴 저장부(10)는, 일반적인 상태의 뇌파, 수면 직전 졸림 상태의 뇌파 및 수면 상태의 뇌파를 포함하는 인간의 상태에 따른 적어도 세가지 뇌파 패턴을 미리 저장하는 구성으로서, 전자적 데이터를 저장할 수 있는 다양한 기록 장치로 구현될 수 있다. 이는 일반적인 수면 장애 환자들의 뇌파 패턴들을 비교하기 위해 마련된 구성으로서, 지속적인 뇌파 측정을 통해 갱신됨으로써 본 실시예에 따른 수면 유도 장치(500)를 사용하는 환자에게 보다 적합한 패턴으로 변형, 발전될 수 있다.The pattern storage unit 10 is configured to prestore at least three EEG patterns according to a human state, including an EEG in a general state, an EEG in a sleepy state just before sleep, and an EEG in a sleep state, and may store various types of electronic data. It can be implemented with a recording device. This is a configuration provided to compare the EEG patterns of the general sleep disorder patients, it can be modified and developed into a pattern more suitable for the patient using the sleep induction device 500 according to the present embodiment by being updated through continuous EEG measurement.
뇌파 측정부(20)는, 사용자의 이마 또는 두피에 부착되며 전기장을 이용하여 상기 사용자의 뇌파 패턴을 측정한다. 이러한 뇌파 측정부(20)는, 밴드 형태, 머리핀 형태, 스티커 형태 중 어느 하나의 형태로 형성되어 상기 사용자의 이마 또는 두피에 인접하여 부착됨으로써 사용자가 잠이 들기 전부터 깨어날 때까지 지속적으로 뇌파를 측정하는 역할을 한다. 이러한 뇌파 측정부(20)는 사용자가 누워있는 상태에서도 불편함없이 뇌파를 측정할 수 있도록 사용자의 거부감을 야기하거나 수면을 방해하지 않는 형태로 구현되는 것이 바람직하다.The EEG measuring unit 20 is attached to the user's forehead or scalp and measures the EEG pattern of the user using an electric field. The EEG measuring unit 20 is formed in any one of a band form, hairpin form, sticker form and is attached adjacent to the user's forehead or scalp to continuously measure the EEG until the user wakes up from sleep. It plays a role. The EEG measurement unit 20 may be implemented in a form that does not cause a user's rejection or disturbs sleep so that the EEG can be measured without any inconvenience even when the user is lying down.
판별부(30)는 뇌파 측정부(20)를 통해 측정된 상기 뇌파 패턴을 상기 패턴 저장부(10)에 미리 저장된 인간의 상태에 따른 뇌파 패턴과 비교함으로써 사용자의 수면 각성 상태를 판별한다. 이러한 판별부(30)는 측정된 뇌파 데이터를 분석하고, 노이즈를 제거하며, 현재 사용자가 어떤 수면 각성 단계에 위치해 있는지를 판별하는 역할을 수행한다.The determination unit 30 determines the sleep awakening state of the user by comparing the brain wave pattern measured by the brain wave measuring unit 20 with the brain wave pattern according to the human state previously stored in the pattern storage unit 10. The determination unit 30 analyzes the measured EEG data, removes noise, and determines which sleep arousal stage the user is currently located in.
수면 피드백부(40)는, 판별부(30)를 통한 판별 결과 상기 수면 각성 상태가 졸림 패턴에 해당할 경우, 수면 유도 자극을 상기 사용자에게 인가한다. 여기서, 상기 수면 유도 자극은, 상기 사용자의 수면을 유도하기 위한 음향 자극 또는 광 자극 중 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하며, 수면을 도와주는 어떠한 자극이라도 수면 유도 자극으로서 활용될 수 있다. 이를 통해 사용자는 잠을 청하기 위한 훈련이나 긴장 내지 각성 없이, 이러한 수면 유도 과정을 특별하게 인지하지 못한 상태에서 자연스럽게 수면 상태로 접어들게 된다.The sleep feedback unit 40 applies a sleep induction stimulus to the user when the sleep awakening state corresponds to a drowsiness pattern as a result of the determination through the determination unit 30. Here, the sleep-induced stimulation, it is preferable to include any one of the acoustic stimulation or light stimulation for inducing the user's sleep, any stimulus to help sleep can be utilized as a sleep induction stimulation. This allows the user to naturally enter the sleep state without any special awareness of the sleep induction process, without training or tension or arousal to sleep.
한편, 상기 수면 유도 자극이 인가된 후, 상기 판별부(30)는, 상기 뇌파 측정부(20)를 통해 상기 사용자의 뇌파 패턴을 측정하여 상기 패턴 저장부(10)에 미리 저장된 인간의 상태에 따른 뇌파 패턴과 비교함으로써 상기 사용자의 수면 각성 상태를 재판별할 수 있다. 그런 다음, 재판별 결과 상기 수면 각성 상태가 수면 상태에 해당할 경우, 상기 수면 피드백부(40)는, 시간의 경과에 따라 상기 사용자에게 인가되는 수면 유도 자극을 지속적으로 감소시킬 수 있다. On the other hand, after the sleep-induced stimulus is applied, the determination unit 30 measures the brain wave pattern of the user through the brain wave measuring unit 20 to the human state previously stored in the pattern storage unit 10. The sleep arousal state of the user can be judged by comparing with the EEG pattern. Then, when the sleep wakeup state corresponds to the sleep state as a result of the trial, the sleep feedback unit 40 may continuously reduce the sleep induction stimulus applied to the user over time.
또한, 도 5의 수면 유도 장치(500)는 구현 및 활용상의 필요에 따라 뇌파 기록부(50)와 패턴 학습부(60)를 더 포함할 수 있다.In addition, the sleep guidance apparatus 500 of FIG. 5 may further include an EEG recording unit 50 and a pattern learning unit 60 according to implementation and utilization needs.
뇌파 기록부(50)는, 사용자로부터 측정된 뇌파 패턴을 졸림 패턴으로부터 수면 패턴까지 시간에 따라 연속적으로 기록하며, 사용자 또는 의사가 자유로이 그 측정 시간과 주기를 설정할 수 있다. 또한, 이상의 진단 용도 이외의 수면 유도의 목적을 달성한 경우에는 사용자가 잠에서 깨어났을 때 수면의 질을 평가한 후, 그 데이터를 백업하거나 저장 공간을 확보하기 위해 기록된 데이터를 삭제할 수도 있을 것이다.The EEG recording unit 50 continuously records the EEG pattern measured from the user in accordance with time from the sleepiness pattern to the sleep pattern, and the user or doctor can freely set the measurement time and period. In addition, if the purpose of inducing sleep other than the above diagnostic purpose is achieved, the quality of sleep when the user wakes up may be evaluated, and then the recorded data may be deleted to back up the data or to free up storage space. .
패턴 학습부(60)는, 상기 뇌파 기록부(50)에 기록된 뇌파 패턴으로부터 상기 사용자가 졸리기 직전의 뇌파를 추출, 수집하여 졸림 패턴을 갱신함으로써 상기 사용자의 개인 특성에 대응하여 졸림 상태를 예측할 수 있는 뇌파 패턴을 학습시킬 수 있다.The pattern learner 60 extracts and collects an EEG immediately before the user becomes sleepy from the EEG pattern recorded in the EEG recorder 50 to update the drowsiness pattern to predict sleepiness in response to the personal characteristics of the user. Can learn EEG patterns.
나아가, 도 5의 수면 유도 장치(500)는 구현 및 활용상의 필요에 따라 평가부(70)를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 수면 유도 장치(500)는 상기 뇌파 측정부(20)를 통해 상기 수면 유도 자극의 인가 조건을 달리해가며 상기 사용자의 수면 상태, 수면 상태별 지속 시간 및 수면 깊이를 측정할 수 있다. 그런 다음, 평가부(70)는 뇌파 기록부(50)를 통한 상기 측정 결과에 기초하여 수면의 질을 평가함으로써 가장 우수한 수면의 질을 제공해줄 수 있는 수면 유도 자극의 인가 조건을 상기 사용자에게 추천하거나, 사용자에게 보다 적합한 뇌파 측정의 주기나 패턴에 대한 변화를 꾀할 수 있다.Furthermore, the sleep guidance apparatus 500 of FIG. 5 may further include an evaluation unit 70 according to implementation and utilization needs. The sleep induction apparatus 500 according to an embodiment may measure the sleep state, the duration of each sleep state, and the sleep depth of the user while varying the application condition of the sleep induction stimulus through the EEG measurement unit 20. have. Then, the evaluator 70 recommends to the user an application condition of the sleep-induced stimulus that can provide the best sleep quality by evaluating the sleep quality based on the measurement result through the EEG recorder 50 or Therefore, the user can make changes to the period or pattern of EEG measurement that is more suitable for the user.
한편, 본 발명의 실시예들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.Meanwhile, embodiments of the present invention can be implemented by computer readable codes on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현하는 것을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disks, optical data storage devices, and the like, which may also be implemented in the form of carrier waves (for example, transmission over the Internet). Include. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion. And functional programs, codes and code segments for implementing the present invention can be easily inferred by programmers in the art to which the present invention belongs.
이상에서 본 발명에 대하여 그 다양한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명에 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.The present invention has been described above with reference to various embodiments thereof. Those skilled in the art will understand that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.
상기된 본 발명의 실시예들에 따르면, 잠들기 힘들어하는 불면증 환자로 하여금 약물 치료 없이도 잠들기 전의 뇌파 상태를 만들고 유지할 수 있도록 피드백 자극을 줌으로써 긴장 내지 각성 상태의 유발 없이 환자 스스로 자연스러운 수면을 유도할 수 있으며, 환자로부터 측정된 졸림 패턴에 기반하여 수면을 유도할 수 있는 패턴 및 자극을 지속적으로 학습함으로써 환자의 상태에 최적화된 불면증 치료가 가능하다. 특히, 본 발명에 실시예들이 채택하고 있는 수면 유도 기술은 환자가 이완을 시키는 상태에서 뇌파에서 졸림 패턴에 해당하는 뇌파 상태가 감지되면 환자에게 그대로 유지하면 된다는 의미의 피드백(예를 들어 평온한 소리나 조면이 될 수 있다.)을 제공함으로써 자연스럽게 잠으로 빠져들 수 있도록 유도하기 때문에 불면증 치료에 효과적이다.According to the embodiments of the present invention described above, by giving a feedback stimulus to make the insomnia patient who is difficult to fall asleep before making a sleep without medication, the patient can induce natural sleep without causing tension or arousal state. In addition, it is possible to treat insomnia optimized for the patient's condition by continuously learning the patterns and stimuli that can induce sleep based on the sleepiness pattern measured from the patient. In particular, the sleep induction technology adopted by the embodiments of the present invention provides feedback that means that the brain wave condition corresponding to the drowsiness pattern in the brain wave should be maintained as it is while the patient relaxes. It is effective in treating insomnia because it induces people to fall asleep naturally.

Claims (13)

  1. 뇌파 측정 수단을 이용하여 사용자의 뇌파 패턴을 측정하는 단계;Measuring an EEG pattern of a user using an EEG measuring means;
    측정된 상기 뇌파 패턴을 미리 저장된 인간의 상태에 따른 뇌파 패턴과 비교함으로써 상기 사용자의 수면 각성 상태를 판별하는 단계; 및Determining the sleep arousal state of the user by comparing the measured EEG pattern with an EEG pattern according to a pre-stored human state; And
    판별 결과 상기 수면 각성 상태가 졸림 패턴에 해당할 경우, 수면 유도 자극을 상기 사용자에게 인가하는 단계;를 포함하는 수면 유도 방법.And applying a sleep induction stimulus to the user when the sleep awakening state corresponds to a sleepiness pattern.
  2. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 미리 저장된 인간의 상태에 따른 뇌파 패턴은,The EEG pattern according to the pre-stored human state,
    일반적인 상태의 뇌파, 수면 직전 졸림 상태의 뇌파 및 수면 상태의 뇌파를 포함하는 것을 특징으로 하는 수면 유도 방법.Sleep induction method comprising a brain wave in a general state, sleepiness immediately before sleep and brain wave in the sleep state.
  3. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 사용자로부터 측정된 뇌파 패턴을 졸림 패턴으로부터 수면 패턴까지 시간에 따라 연속적으로 기록하는 단계; 및Continuously recording the EEG pattern measured from the user over time from a sleepiness pattern to a sleep pattern; And
    상기 기록된 뇌파 패턴으로부터 상기 사용자가 졸리기 직전의 뇌파를 추출하여 졸림 패턴을 갱신함으로써 상기 사용자의 개인 특성에 대응하여 졸림 상태를 예측할 수 있는 뇌파 패턴을 학습시키는 단계;를 더 포함하는 수면 유도 방법.Learning the EEG pattern which can predict the sleepiness in response to the personal characteristics of the user by extracting the EEG immediately before the user is sleepy from the recorded EEG pattern to update the sleepiness pattern; .
  4. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 수면 유도 자극이 인가된 후, 상기 사용자의 뇌파 패턴을 측정하여 미리 저장된 인간의 상태에 따른 뇌파 패턴과 비교함으로써 상기 사용자의 수면 각성 상태를 재판별하는 단계; 및Judging the sleep arousal state of the user by measuring the brain wave pattern of the user and comparing the brain wave pattern according to a pre-stored human state after the sleep induction stimulus is applied; And
    재판별 결과 상기 수면 각성 상태가 수면 상태에 해당할 경우, 시간의 경과에 따라 상기 사용자에게 인가되는 수면 유도 자극을 지속적으로 감소시키는 단계;를 더 포함하는 수면 유도 방법.If the sleep wakeup state corresponds to a sleep state as a result of the trial, continuously reducing a sleep-induced stimulus applied to the user as time passes.
  5. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 수면 유도 자극은,The sleep induction stimulation,
    상기 사용자의 수면을 유도하기 위한 음향 자극 또는 광 자극 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 수면 유도 방법.Sleep induction method comprising any one of an acoustic stimulation or a light stimulation for inducing the user's sleep.
  6. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 수면 유도 자극의 인가 조건을 달리해가며 상기 사용자의 수면 상태, 수면 상태별 지속 시간 및 수면 깊이를 측정하는 단계; 및Measuring a sleep state, a duration of each sleep state, and a sleep depth of the user while varying an application condition of the sleep induction stimulus; And
    상기 측정 결과에 기초하여 수면의 질을 평가함으로써 가장 우수한 수면의 질을 제공해줄 수 있는 수면 유도 자극의 인가 조건을 상기 사용자에게 추천하는 단계;를 더 포함하는 수면 유도 방법.Recommending to the user an application condition of a sleep-induced stimulus that can provide the best sleep quality by evaluating sleep quality based on the measurement result.
  7. 뇌파 측정 수단을 이용하여 사용자의 뇌파 패턴을 측정하는 단계;Measuring an EEG pattern of a user using an EEG measuring means;
    측정된 상기 뇌파 패턴을 미리 저장된 인간의 상태에 따른 뇌파 패턴과 비교함으로써 상기 사용자의 수면 각성 상태를 판별하는 단계; 및Determining the sleep arousal state of the user by comparing the measured EEG pattern with an EEG pattern according to a pre-stored human state; And
    판별 결과 상기 수면 각성 상태가 졸림 패턴에 해당할 경우, 수면 유도 자극을 상기 사용자에게 인가하는 단계;를 포함하는 수면 유도 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.And when the sleep arousal state corresponds to a sleepiness pattern, applying a sleep-inducing stimulus to the user as a result of the determination; recording a program for executing the sleep-inducing method in a computer.
  8. 일반적인 상태의 뇌파, 수면 직전 졸림 상태의 뇌파 및 수면 상태의 뇌파를 포함하는 인간의 상태에 따른 뇌파 패턴을 미리 저장하는 패턴 저장부;A pattern storage unit pre-stores an EEG pattern according to a human state including an EEG in a general state, an EEG in a sleepy state just before sleep, and an EEG in a sleep state;
    사용자의 이마 또는 두피에 부착되며 전기장을 이용하여 상기 사용자의 뇌파 패턴을 측정하는 뇌파 측정부;An EEG measuring unit attached to a user's forehead or scalp and measuring an EEG pattern of the user using an electric field;
    측정된 상기 뇌파 패턴을 상기 미리 저장된 인간의 상태에 따른 뇌파 패턴과 비교함으로써 상기 사용자의 수면 각성 상태를 판별하는 판별부; 및A discriminating unit for determining the sleep arousal state of the user by comparing the measured EEG pattern with an EEG pattern according to the pre-stored human state; And
    판별 결과 상기 수면 각성 상태가 졸림 패턴에 해당할 경우, 수면 유도 자극을 상기 사용자에게 인가하는 수면 피드백부;를 포함하는 수면 유도 장치.And a sleep feedback unit configured to apply a sleep induction stimulus to the user when the sleep awakening state corresponds to a sleepiness pattern.
  9. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8,
    상기 뇌파 측정부는,The brain wave measuring unit,
    밴드 형태, 머리핀 형태, 스티커 형태 중 어느 하나의 형태로 형성되어 상기 사용자의 이마 또는 두피에 인접하여 부착되는 것을 특징으로 하는 수면 유도 장치.Sleep induction device, characterized in that formed in the form of any one of a band form, hairpin form, sticker form adjacent to the forehead or scalp of the user.
  10. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8,
    상기 사용자로부터 측정된 뇌파 패턴을 졸림 패턴으로부터 수면 패턴까지 시간에 따라 연속적으로 기록하는 뇌파 기록부; 및An EEG recording unit for continuously recording the EEG pattern measured from the user over time from sleepiness patterns to sleep patterns; And
    상기 기록된 뇌파 패턴으로부터 상기 사용자가 졸리기 직전의 뇌파를 추출하여 졸림 패턴을 갱신함으로써 상기 사용자의 개인 특성에 대응하여 졸림 상태를 예측할 수 있는 뇌파 패턴을 학습시키는 패턴 학습부;를 더 포함하는 수면 유도 장치.A pattern learning unit configured to learn an EEG pattern capable of predicting sleepiness in response to an individual characteristic of the user by extracting an EEG immediately before the user becomes sleepy by updating the drowsiness pattern from the recorded EEG pattern guide.
  11. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8,
    상기 수면 유도 자극이 인가된 후, 상기 판별부는, 상기 뇌파 측정부를 통해 상기 사용자의 뇌파 패턴을 측정하여 상기 패턴 저장부에 미리 저장된 인간의 상태에 따른 뇌파 패턴과 비교함으로써 상기 사용자의 수면 각성 상태를 재판별하고,After the sleep induction stimulus is applied, the determination unit measures the brain wave pattern of the user through the brain wave measuring unit and compares the sleep arousal state of the user by comparing the brain wave pattern according to the human state previously stored in the pattern storage unit. Judging,
    재판별 결과 상기 수면 각성 상태가 수면 상태에 해당할 경우, 상기 수면 피드백부는, 시간의 경과에 따라 상기 사용자에게 인가되는 수면 유도 자극을 지속적으로 감소시키는 것을 특징으로 하는 수면 유도 장치.When the sleep wakeup state as a result of each trial, the sleep feedback unit, the sleep induction device, characterized in that to continuously reduce the sleep-induced stimulation applied to the user over time.
  12. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8,
    상기 수면 유도 자극은,The sleep induction stimulation,
    상기 사용자의 수면을 유도하기 위한 음향 자극 또는 광 자극 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 수면 유도 장치.Sleep induction device comprising any one of a sound stimulus or a light stimulation for inducing the user's sleep.
  13. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8,
    상기 뇌파 측정부를 통해 상기 수면 유도 자극의 인가 조건을 달리해가며 상기 사용자의 수면 상태, 수면 상태별 지속 시간 및 수면 깊이를 측정하고,Measuring the sleep state, the duration of each sleep state and the sleep depth of the user while varying the application conditions of the sleep-induced stimulation through the EEG measurement unit,
    상기 측정 결과에 기초하여 수면의 질을 평가함으로써 가장 우수한 수면의 질을 제공해줄 수 있는 수면 유도 자극의 인가 조건을 상기 사용자에게 추천하는 평가부;를 더 포함하는 수면 유도 장치.And an evaluator for recommending a condition for applying a sleep-induced stimulus to the user that can provide the best sleep quality by evaluating sleep quality based on the measurement result.
PCT/KR2014/003615 2013-04-26 2014-04-24 Apparatus and method for inducing sleep by using neurofeedback WO2014175684A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130046619A KR101552515B1 (en) 2013-04-26 2013-04-26 Apparatus and method for inducing sleep using neuro-feedback
KR10-2013-0046619 2013-04-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014175684A1 true WO2014175684A1 (en) 2014-10-30

Family

ID=51792153

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2014/003615 WO2014175684A1 (en) 2013-04-26 2014-04-24 Apparatus and method for inducing sleep by using neurofeedback

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101552515B1 (en)
WO (1) WO2014175684A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016089313A1 (en) * 2014-12-05 2016-06-09 Agency For Science, Technology And Research Sleep profiling system with feature generation and auto-mapping
DE102017220120A1 (en) 2017-11-13 2019-05-16 Volkswagen Aktiengesellschaft An apparatus, system, method and computer readable storage medium having instructions to assist a person to relax, means of transportation
US11051752B2 (en) 2015-07-07 2021-07-06 Urgotech System and method for characterizing the sleep of an individual

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101949234B1 (en) 2018-10-17 2019-02-18 주식회사 장수산업 A sound sleep caring bed with a brainwave controlled
KR102226640B1 (en) * 2018-10-25 2021-03-11 고려대학교 산학협력단 Apparatus and method for inducing sleep using neuro-feedback
KR101956237B1 (en) * 2018-10-31 2019-03-08 유근영 Device for forming new sleeping function against the phenomenon of being unable to sleep
KR20200091261A (en) * 2019-01-22 2020-07-30 삼성전자주식회사 Electronic apparatus and method of inducing sleep
KR102315441B1 (en) * 2019-12-27 2021-10-21 주식회사 넥스트코어 Method and apparatus for determining sleep factor
KR102454752B1 (en) * 2020-10-22 2022-10-17 (주)나연테크 Sound classification system reflecting changes in brain waves according to sleep-induction sound classification, and sound classification method, and program stored in medium for executing sound classification method

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060106275A1 (en) * 2003-11-21 2006-05-18 Keith Raniere Sleep guidance system and related methods
KR20070039331A (en) * 2005-10-07 2007-04-11 삼성전자주식회사 Apparatus and method for inducing sound sleep and wake-up
JP2010104392A (en) * 2008-10-28 2010-05-13 Yasuo Chinen Sleep treatment apparatus and neurological treatment apparatus using brain wave induction, and subliminal learning system using brain wave induction and method of operating the same
KR20120108491A (en) * 2011-03-24 2012-10-05 유남구 Sleeping supporting apparatus and method
KR20130005802A (en) * 2011-07-07 2013-01-16 주식회사 제이유에이치 Eye-and-ear mask device for inducing personalized sleep and method for driving the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060106275A1 (en) * 2003-11-21 2006-05-18 Keith Raniere Sleep guidance system and related methods
KR20070039331A (en) * 2005-10-07 2007-04-11 삼성전자주식회사 Apparatus and method for inducing sound sleep and wake-up
JP2010104392A (en) * 2008-10-28 2010-05-13 Yasuo Chinen Sleep treatment apparatus and neurological treatment apparatus using brain wave induction, and subliminal learning system using brain wave induction and method of operating the same
KR20120108491A (en) * 2011-03-24 2012-10-05 유남구 Sleeping supporting apparatus and method
KR20130005802A (en) * 2011-07-07 2013-01-16 주식회사 제이유에이치 Eye-and-ear mask device for inducing personalized sleep and method for driving the same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016089313A1 (en) * 2014-12-05 2016-06-09 Agency For Science, Technology And Research Sleep profiling system with feature generation and auto-mapping
US11039784B2 (en) 2014-12-05 2021-06-22 Agency For Science, Technology And Research Sleep profiling system with feature generation and auto-mapping
US11051752B2 (en) 2015-07-07 2021-07-06 Urgotech System and method for characterizing the sleep of an individual
DE102017220120A1 (en) 2017-11-13 2019-05-16 Volkswagen Aktiengesellschaft An apparatus, system, method and computer readable storage medium having instructions to assist a person to relax, means of transportation

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140128018A (en) 2014-11-05
KR101552515B1 (en) 2015-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014175684A1 (en) Apparatus and method for inducing sleep by using neurofeedback
US11399761B2 (en) Systems and methods for analyzing brain activity and applications thereof
US5450855A (en) Method and system for modification of condition with neural biofeedback using left-right brain wave asymmetry
Schacter The hypnagogic state: a critical review of the literature.
US5280793A (en) Method and system for treatment of depression with biofeedback using left-right brain wave asymmetry
Rechtschaffen et al. Auditory awakening thresholds in REM and NREM sleep stages
Filippa et al. Early vocal contact and music in the NICU: new insights into preventive interventions
Foster EEG and subjective correlates of alpha frequency binaural beats stimulation combined with alpha biofeedback
WO2020085553A1 (en) Apparatus and method for inducing sleep by using neurofeedback
Chalfoun et al. Subliminal cues while teaching: HCI technique for enhanced learning
Atwater The hemi-sync process
Christoffersen et al. Electrophysiological CNS-processes related to associative learning in humans
CN109276793A (en) For treating the instrument of depression
CN116850452A (en) Sleep therapeutic apparatus and sleep therapeutic method for transcranial electrical stimulation during sleep monitoring
Persinger et al. Differential effects of wave form and the subject's possible temporal lobe signs upon experiences during cerebral exposure to weak intensity magnetic fields
Góes Binaural beats: Brain wave induction and the use of binaural beats to induce brain wave patterns
Balıkçı et al. The effect of background audio and audiovisual stimuli on students' autonomic responses during and after an experimental academic examination
Habe Neuropsychology of music–a rapidly growing branch of psychology
Venugopal et al. Beyond hypnograms: assessing sleep stability using acoustic and electrical stimulation
Lacaux et al. Embracing sleep-onset complexity
Zech et al. Hypnosis measured with monitors of anesthetic depth–EEG changes during the test for Harvard Group Scale of Hypnotic Susceptibility
KR102645578B1 (en) Cognitive function improving service artificial intelligence based brainwave entrainment and light therapy
Shah et al. BRAINWAVES AS NEUROPHYSIOLOGICAL OUTCOMES IN NEUROSEDATION.
Yasmine et al. Sleep’s role in updating aversive autobiographical memories
Simor et al. Lateralized tactile stimulation during NREM sleep globally increases both slow and fast frequency activities

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14788565

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14788565

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1