KR100507341B1 - 노안 보정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노안 보정장치에 있어서, 일측이 모양체소대 또는 수정체 적도부에 연결되고 타측이 상기 수정체의 수직연장선 상의 특정 부위에 연결되며, 전기적 자극에 의해 수축 또는 이완을 하는 수축 이완부, 상기 수축 이완부의 양단에 부착되고, 상기 수축 이완부에 전기적 자극을 공급하는 전극부, 상기 전극부를 통해 상기 수축 이완부에 상기 전기적 자극을 공급하는 전원 공급부 및 전원 공급부를 제어하기 위한 전원 제어 신호를 생성하여 상기 전원 공급부로 공급하는 제어부를 포함한다.

Description

노안 보정장치{An Apparatus For Compensating Presbyopia Using Electro-active Polymers}

본 발명은 노안 보정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모양체를 대체 또는 보강하는 전기 활성 하이드로겔을 이용하여 노안 수정체의 원근 순응작용을 보강 또는 대체할 수 있는 노안 보정장치에 관한 것이다.

노안은 약 40세 이상의 인구전체에 영향을 주는 원근 순응력의 상실을 말한다.

도 1은 눈의 원근 순응작용을 설명하기 위한 도면이다. 도 1의 상단은 가까운 거리의 물체를 보는 경우의 수정체 및 모양체의 변화를 나타내며, 하단은 먼 거리의 물체를 보는 경우의 수정체 및 모양체의 변화를 나타낸다.

사람이 가까운 거리의 물체를 볼 경우에는 수정체에서 굴절되는 각이 커야하므로 모양체근이 수축하여 모양체가 전진하면 모양체소대가 이완되고 수정체가 두꺼워진다. 먼거리를 볼 경우에는 수정체에서 굴절되는 각이 작아야하므로 반대로 모양체근이 이완되고 모양체가 후퇴하면 모양체소대가 수축되어 수정체를 잡아당기므로 수정체가 얇아진다.

이는 근거리 시력의 명료도의 감소로 나타나며, 통상적으로는 망막 뒤에 이전에 형성된 상의 초점이 망막 위에 맺어지도록 하는 볼록렌즈 안경을 착용함으로써 교정된다. 눈의 원근순응이란 눈으로 물체를 볼 때 물체가 어떤 거리에 있어도 그 물체의 상이 망막 위에 정확히 맺히도록 반사적으로 눈의 굴절력을 조절하는 작용을 말한다.

그러나, 40대 이상이 되면 이러한 수정체의 원근 순응작용이 원활하게 일어나지 않게 되는데 이것을 노안이라고 한다.

이러한 노안이 발생하는 원인에 대하여 근대까지는 40대가 되면 수정체의 탄력성이 감쇄하여 모양체근이 수축하여 모양체소대가 긴장되어도 수정체의 굴절률이 증가되지 않기 때문이라는 이론으로 설명되어왔다. 이러한 이론에 의할 경우에는 노안은 근본적인 치료가 불가능하며, 수정렌즈를 착용하는 것 외에는 해결 방안이 없는 것으로 간주되어 왔다. 그러나, 안경은 미관상 보기 좋지 않고, 콘택트 렌즈는 빈번한 세척이 요구되므로 취급하기가 어렵다는 문제점이 있다.

최근 미국 텍사스의 샤카박사는 수정체는 발생학적으로 외배엽에서 기원하는 조직이므로 외배엽 조직인 손톱이나 머리카락 등과 마찬가지로 조금씩 자라 매년 0.02mm 씩 자라서 40대가 되면 모양체와 수정체가 너무 가까워진다는 이론을 제시하였다. 그 결과, 모양체소대가 느슨해져서 모양체근이 수축하여도 그 힘이 수정체에 전해지지 않아 노안이 발생한다는 것이다.

샤카 박사는 이러한 이론에 근거하여 미국특허 제 6, 299, 640호에서 인공기관을 안구의 공막 조직 내에 삽입하여 하측의 모양체와 함께 공막을 영향력 있는 영역으로 팽창시키는 모양체 위쪽 영역에 있는 공막 상에 반경방향 외측으로 잡아당기는 힘을 가하여 모양체근의 유효작동거리가 회복되어 원근조절 정도를 증가시킬 수 있는 방법을 제시하였다.

그러나, 이러한 상기 종래 기술은 모양체에 직접 시술하여 모양체근의 탄력을 보강 또는 대체하도록 하는 개념에는 이르지 못하였다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 제 1 목적은 전기 활성 하이드로겔을 직접 모양체에 시술하여 모양체근의 탄력을 보강 또는 대체할 수 있는 노안 보정장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 2 목적은 상기 전기 활성 하이드로겔의 수축 및 이완을 제어할 수 있는 제어장치를 구비한 노안 보정장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 측면에 따르면, 노안 보정장치에 있어서, 일측이 모양체소대 또는 수정체 적도부에 연결되고 타측이 상기 수정체의 수직연장선 상의 특정 부위에 연결되며, 전기적 자극에 의해 수축 또는 이완을 하는 수축 이완부, 상기 수축 이완부의 양단에 부착되고, 상기 수축 이완부에 전기적 자극을 공급하는 전극부, 상기 전극부를 통해 상기 수축 이완부에 상기 전기적 자극을 공급하는 전원 공급부 및 전원 공급부를 제어하기 위한 전원 제어 신호를 생성하여 상기 전원 공급부로 공급하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 노안 보정장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 노안 보정장치의 구성을 도시한 흐름도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 노안 보정장치는 수축 이완부(10), 전극부(20), 전원 공급부(30) 및 제어부(40)로 구성된다.

수축 이완부(10)는 일측이 모양체소대 또는 수정체 적도부에 연결되고 타측이 상기 수정체의 수직연장선 상의 특정 부위에 연결되며, 전기적 자극에 의해 수축 또는 이완을 하는 것으로서, 본 실시예에서는 전기 활성 하이드로겔이 사용된다.

전기 활성 하이드로겔은 pH, 용매의 조성, 온도, 이온의 농도, 전기장과 같은 외부 자극에 의해 가역적인 부피변화를 일으키는 물질인 고분자 하이드로겔의 일종으로서, 이와 같은 주위환경의 자극에 의해 화학 자유 에너지가 기계적인 일로 변화되는 것을 "chemomechanical" 시스템이라고 한다. 이러한 시스템 중에서 전기 자극에 의해 고분자 내의 화학 자유 에너지가 수축 이완 등의 기계적인 일을 할 수 있는 고분자를 전기 활성 하이드로겔(Electoactive Polymers : EAP)이라고 한다.

전기 활성 하이드로겔은 전기장에 의해 작동되는 것과 이온에 의해 작동하는 것으로 대별되며 전기장에 의한 것은 압전, 전왜, 강유전성의 재료로 나눌 수 있고 이온화에 의한 것은 전기장이 가해졌을 때 폴리머 내부에 이온의 편류가 발생하여 변형이 발생하는 것으로 폴리머 젤과 이온 박막이 있다. 이 외에도 탄소나노튜브, 종이, 천, 유체 등의 다양한 EAP가 현재 연구되고 있다. 이외에도 근육과 같은 특성을 갖는 단일 폴리머 체인의 molecular EAP, 탄소 나노튜브를 이용한 작동기, 종이에 전기장을 인가할 때 변형이 발생하는 Electroactive Paper, 변형을 감지하고 전기장에 의해 변형할 수 있는 지능천 등이 있다.

이러한 수축 이완부(10)는 섬유 다발 형태인 것이 가능하다. 그리고, 수축 이완부(10)는 전원이 오프된 경우에도 눈이 일정한 시력을 유지할 수 있도록 전원이 오프되기 전의 수정체(1)의 수축 또는 이완된 상태를 유지하기 위한 소정의 탄력을 갖는 것이 바람직하다. 수축 이완부(10)는 직접 근육에 꿰메어지거나 전기 활성 하이드로겔의 말단을 팽창시켜 고정시킴으로서 모양체에 부착될 수 있다.

전극부(20)는 수축 이완부(10)의 양단에 부착되고, 수축 이완부(10)에 전기적 자극을 공급하는 것이다. 전극부(20)는 인체에 무해한 생체 적합성 전극이 사용되고, 바늘형, 판형 또는 원형 전극 등이 사용될 수 있다. 또한, 전극부(20)는 단일 전극으로 구성될 수도 있고, 또는 복수개의 전극이 전기 활성 하이드로겔에 부착 또는 고정되어 전기 자극을 줄 수 있도록 어레이 형태의 전극으로 구성될 수도 있다.

전원 공급부(30)는 전극부(20)를 통해 수축 이완부(10)에 전원을 공급하는 부분이다. 전원 공급부(30)에 대해서는 도 3에서 보다 상세하게 설명하기로 한다.

제어부(40)는 전원 공급부(30)를 제어하기 위한 전원 제어 신호를 생성하여 상기 전원 공급부(30)로 공급하기 위한 것이다. 제어부(40)에 대해서는 도 4에서 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 3은 도 2의 전원 공급부(30)의 내부 구성을 도시한 블록도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 전원 공급부(30)는 전원 함수 발생부(31), 전원부(33) 및 전원 상태 표시부(35)로 구성된다.

전원 함수 발생부(31)는 제어부(40)의 전원 제어 신호에 상응하는 전원 제어 함수를 생성하는 부분이다. 전원 함수 발생부(31)에서 발생되는 전원 제어 함수는 직류일 수도 있으나, 직류보다는 구형파, 삼각파, 정현파, 계단파 또는 이들 파형들을 조합한 파형 중 어느 하나인 것이 바람직하다. 이는 직류를 수축 이완부(10)에 인가하면 급박한 변화에 의해 수축 이완부(10)에 무리를 줄 수 있기 때문이다. 따라서, 상기 교류 파형들 중의 어느 하나 또는 이들의 조합 파형을 일정 비율로 점점 증가 또는 감소하도록 수축 이완부(10)에 인가하여 수축 이완부(10)에 무리를 주지 않으면서 수축 이완부(10)를 수축 또는 이완시키도록 할 수있다.

전원부(33)는 생성된 전원 제어 함수에 상응하는 전기적 파형을 전극부(20)에 인가하기 위한 것이다. 전원 공급부(30)는 필요에 따라 체내 또는 체외에 위치할 수 있다. 전원 공급부(30)가 체내에 위치할 경우에는 배터리를 자주 교체하는 것이 불가능하므로 수명이 긴 배터리를 필요로 한다. 전원부(33)가 체외에 위치할 경우에는 전기장 또는 자기장을 발생시키는 전원부(33)를 이용하여 외부에서 전극부(20)로 전원을 공급하게 된다.

전원 상태 표시부(35)는 전원 공급부(30)의 동작 상태를 모니터링하여 정상 여부를 통지하고 잔량 전원을 표시하기 위한 것이다.

도 4는 도 2의 제어부(40)의 내부 구성을 도시한 블록도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제어부(40)는 수신부(41), 제어 신호 발생부(43) 및 제어 상태 표시부(45)로 구성된다.

수신부(41)는 외부 장치로부터 제어 입력 신호를 수신하여 이를 제어 신호 발생부(43)로 전송한다.

외부 장치는 리모콘 등이 가능하다. 즉, 예를 들면, 사용자가 가까운 거리의 물체를 보는데 그 물체가 잘 보이지 않는 경우 리모콘의 "+" 버튼 또는 "-" 버튼을 누르면, 리모콘은 원하는 초점 거리를 유지하기 위해 수축 이완부(10)를 수축 또는 이완시키기 위한 제어 입력 신호를 발생시키게 되는데 수신부(41)는 이 제어 입력 신호를 수신하게 된다. 따라서, 리모콘으로부터 제어 입력 신호를 수신할 경우에는 수신부(41)는 적외선 수신부를 구비하여야 한다. 그러나, 본 발명은 외부 장치로서 적외선 리모콘에 국한되지 않으며, 무선으로 신호를 전달할 수 있는 각종 외부 장치가 사용될 수 있다. 외부 장치를 이용하는 경우 사용자의 원거리 및 근거리 시력을 측정하여 모양체근(3)의 동작 범위를 추정하여 그에 상응하는 수축 이완부(10)의 수축 또는 이완 정도를 산출하여 이에 해당하는 제어 입력 신호를 인가하는 것도 가능하다.

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제어 신호 발생부(43)는 수신부(41)로부터 수신된 외부 제어 입력 또는 검출 신호에 기초하여 전원 제어 신호를 생성하고, 이를 전원 공급부(30)로 전송하기 위한 것이다.

제어 상태 표시부(45)는 상기 제어부(40)의 동작 상태를 검출하여 정상 여부를 통지하는 것이다.

도 5는 본 발명의 제 1 실시에에 따른 노안 보정장치의 동작 과정을 도시한 흐름도이다. 본 발명은 제 1 실시예는 리모콘 등의 외부장치로부터의 제어 입력에 따라 노안 보정장치를 구동하는 방법에 관한 것이다.

예를 들면, 사용자가 가까운 거리의 물체를 볼 경우, 물체가 잘 보이지 않으면 리모콘의 "+" 버튼(수축 이완부(10)를 이완시키기 위한 버튼) 또는 "-" 버튼(수축 이완부(10)를 수축시키기 위한 버튼)을 누르면, 리모콘은 버튼 입력에 상응하는 제어 입력 신호를 발생시키고, 제어부(40)내의 수신부(41)가 이 제어 입력 신호를 수신한다(S10).

수신부(41)가 수신된 제어 입력 신호를 제어 신호 발생부(43)로 전송하면, 제어 신호 발생부(43)는 제어 입력 신호에 상응하는 전원 제어신호를 생성하여 이를 전원 공급부(30)로 전송한다(S20).

전원 공급부(30)의 전원 함수 발생부(31)는 전원 제어신호에 상응하는 전원 함수를 생성하여 이를 전원부(33)로 공급하면 전원부(33)는 전원 함수에 상응하는 형태의 전기적 파형을 생성하여 이를 전극부(20)로 전달한다(S30, 40).

전극부(20)가 전기적 파형을 수축 이완부(10)에 인가하면 수축 이완부(10)는 전기적 파형의 값에 따라 수축 및 이완을 반복하게 된다(S50).

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비록 본 실시예에서는 노안의 보정하는 방법에 한정하여 예시하고 설명하였으나, 본 발명은 이에 국한되지 않고, 그 외에 안구 굴절 이상 질환 등의 각종 질환에도 적용 가능함은 물론이다.

본 실시예에서는 전기 활성 하이드로겔을 예시하고 설명하였으나 본 발명은 이에 국한되지 않고 전기적 자극에 의해 수축 또는 이완을 하는 각종 물질을 이용하는 것도 가능하다.

본 발명에 따르면, 전기 활성 하이드로겔을 직접 모양체에 시술하여 모양체근의 탄력을 보강 또는 대체할 수 있는 노안 보정장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 전기 활성 하이드로겔의 수축 및 이완을 제어할 수 있는 제어장치를 구비한 노안 보정장치를 제공할 수 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

도 1은 눈의 원근 순응작용을 설명하기 위한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 노안 보정장치의 구성을 도시한 흐름도,

도 3은 도 2의 전원 공급부의 내부 구성을 도시한 블록도,

도 4는 도 2의 제어부의 내부 구성을 도시한 블록도,

도 5는 본 발명의 제 1 실시에에 따른 노안 보정장치의 동작 과정을 도시한 흐름도,

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<주요 도면부호에 관한 간단한 설명>

1 : 수정체, 2 : 모양체소대,

3 : 모양체근, 10 : 수축 이완부,

20 : 전극부, 30 : 전원 공급부,

31 : 전원 함수 발생부, 33 : 전원부,

35 : 전원 상태 표시부, 40 : 제어부,

41 : 수신부, 43 : 제어 신호 발생부,

45 : 제어 상태 표시부.

Claims (15)

1. 노안 보정장치에 있어서,

   일측이 모양체소대 또는 수정체 적도부에 연결되고 타측이 상기 수정체의 연장선 상의 특정 부위에 연결되며, 전기적 자극에 의해 수축 또는 이완을 하는 수축 이완부;

   상기 수축 이완부의 양단에 부착되고, 상기 수축 이완부에 전기적 자극을 공급하는 전극부;

   상기 전극부를 통해 상기 수축 이완부에 상기 전기적 자극을 공급하는 전원 공급부; 및

   전원 공급부를 제어하기 위한 전원 제어 신호를 생성하여 상기 전원 공급부로 공급하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 노안 보정장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 수축 이완부는 전기 활성 하이드로겔인 것을 특징으로 하는 노안 보정장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 전기 활성 하이드로겔은 섬유 다발 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 노안 보정장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 전원 공급부는

   상기 제어부의 상기 전원 제어 신호에 상응하는 전원 함수를 생성하는 전원함수 발생부; 및

   상기 생성된 전원 함수에 상응하는 전기적 자극을 생성하여 이를 상기 전극부에 인가하는 전원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 노안 보정장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 전원 함수는 구형파, 삼각파, 정현파, 계단파 또는 상기 파들의 조합한 파형 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 노안 보정장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 전원 함수는 시간에 따라 일정 비율로 최대값 및 최소값이 증가 또는 감소하는 것을 특징으로 하는 노안 보정장치.
7. 제 4 항에 있어서,

   상기 전원부는 인체의 내부에 위치하고, 외부로부터 인가되는 전기장 또는 자기장 중 적어도 어느 하나에 의해 전원을 공급받는 것을 특징으로 하는 노안 보정장치.
8. 제 4 항에 있어서,

   상기 전원 공급부는

   상기 전원 공급부의 동작 상태를 모니터링하여 정상 여부를 통지하고 잔량 전원을 표시하는 전원 상태 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노안 보정장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어부는

   외부장치로부터 제어 입력 신호를 수신하는 수신부;

   상기 수신부로부터 수신된 제어 입력 신호에 기초하여 전원 제어 신호를 생성하는 제어신호 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 노안 보정장치.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 외부장치는 리모콘인 것을 특징으로 하는 노안 보정장치.
11. 제 9 항에 있어서,

    상기 제어부는

    상기 제어부의 동작 상태를 검출하여 정상 여부를 통지하는 제어 상태 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노안 보정장치.
12. 제 1 항에 있어서,

    상기 전극부는 바늘형, 판형 또는 원형 전극 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 노안 보정장치.
13. 제 1 항에 있어서,

    상기 전극부는 단일 전극 또는 어레이 형태의 전극인 것을 특징으로 하는 노안 보정장치.
14. 제 1 항에 있어서,

    상기 수축 이완부는 눈이 일정한 시력을 유지할 수 있도록 전원이 오프된 경우 전원이 오프되기 전의 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 노안 보정장치.
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