KR102123609B1 - 디스플레이부를 구비하는 의안 및 그 구동 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 안와의 결막낭 부분에 삽입되는 의안에 있어서, 디스플레이부, 결막낭 부분의 움직임에 따른 압력을 감지하기 위한 압력 센서, 내장된 배터리로 상기 디스플레이부에 전원을 공급하고, 동공, 각막, 공막, 결막, 홍채를 포함하는 눈 형태가 상기 디스플레이부에 디스플레이되도록 하되, 상기 압력 센서에서 감지된 신호에 따라 근전도의 움직임을 인식하면, 이에 따라 상기 디스플레이부에서 동공을 포함하는 눈 형태가 움직이도록 디스플레이하는 회로부를 포함한다.
본 발명에 의하면, 플렉서블 OLED 등의 디스플레이부를 구비하는 의안을 제공함으로써, 건안(Healthy eye)의 움직임에 따라 의안의 움직임을 동기화하여 보다 자연스러운 표현이 가능하다는 효과가 있다.

Description

디스플레이부를 구비하는 의안 및 그 구동 시스템 {Artificial eye with display and system for controlling the same}

본 발명은 의안에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 디스플레이부를 구비하는 의안 및 그 구동 시스템에 관한 것이다.

의안(Artificial Eye)은 어느 한쪽 눈, 경우에 따라서는 양쪽 눈이 안질환 또는 안구에 상해를 입어 시력기능 회복이 불가능한 상태에 정상적인 인상(人相)과 미용을 위해서 착용하는 인공안구로서, 비록 실명은 되었더라도 심리적인 결여감 없이 타인의 시선을 의식하지 않고 원만한 사회생활을 영위하는데 꼭 필요한 의료용 유닛이다.

도 1은 눈의 구조를 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 눈(1)은 각막(1a), 홍채(1b), 수정체(1c), 시신경(1e) 등으로 이루어진다.

각막(1a)은 눈의 가장 바깥쪽에 투명한 무혈관 조직으로 흔히 검은 동자라고 하며 안구를 보호하는 방어막의 역할과 광선을 굴절시켜 망막으로 도달시키는 창으로서 기능한다.

홍채(1b)는 각막(1a)과 수정체(1c) 사이에 위치하며, 홍채(1b)의 색은 인종별, 개인적으로 차이가 있을 수 있고, 색소가 많으면 갈색, 적으면 청색으로 보이며, 빛의 양을 조절하는 조리개역할을 한다.

수정체(1c)는 양면이 볼록한 돋보기 모양의 무색투명한 구조로서, 홍채(1b) 뒤에 있으며 각막과 함께 눈의 주된 굴절 기관이다.

도 2는 의안을 삽입하는 위치를 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 먼저 안구 임플란트(Ocular Implant)(2)를 삽입하고, 각막과 홍채가 위치하던 안와(ORBIT)의 결막낭 부분(1d)에 의안(Artificial eye)(10)을 삽입하며, 안구가 위축되거나 발육불량의 경우에는 안와의 결막낭 부분(1d)에 의안(10)만을 삽입하기도 한다.

이와 같이 의안은 안와의 결막낭 부분(1d)에 삽입되고, 안구에 밀착되어야 하기 때문에 각 개인 결막낭 부분의 형상과 대응되도록 형성되어야 하며, 눈동자의 형상이 정상인의 실제 눈과 같아야 하고, 한쪽 눈만 실명한 경우에는 본인의 다른 한쪽의 정상 눈과 최대한 가깝게 형성되어야 외관상 이질감을 최소화시킬 수 있다.

통상적으로 불투명 수지재로서 고순도 아크릴수지(PMMA: Poly Methylmethacrylate)를 소재로 하여 의안체를 제작하게 되는데, 이 의안체에 연마과정과 광택처리과정을 거친 후 표면에 실제 눈의 모양 및 색채와 같도록 눈동자와 흰자위의 핏줄 등을 수작업으로 그려 넣어 완성하게 된다.

도 3은 실제 의안을 예시한 도면이다.

눈동자(홍채)는 의안에서 가장 핵심적인 부분으로서, 각 개인마다 독특한 특징이 있으며, 매우 정교한 형상과 색채를 지니고 있고 사람의 인상을 결정하는 주요한 부분이다. 이러한 정교한 형상 및 색채를 갖는 눈의 모양 및 색채를 붓과 물감을 이용하여 수작업으로 형성하는 종래 기술의 방법으로는 실제 눈과 똑같이 재현해내기는 사실상 불가능한 문제점이 있었다. 그래서, 의안의 핵심인 눈동자 및 흰자위의 모양 및 색채가 외관상으로 이질감을 주어 사용자의 자신감 및 의안의 효율성을 저하시키는 어려움이 있었다.

의안의 이질감을 보완하기 위해 여러 가지 시도가 있었는데, 나사를 이용한 의안도 의안에 어느 정도의 움직임을 부여하여 이질감을 감소시키려는 의도가 있다. 이를 설명하면 다음과 같다.

도 4는 종래 나사를 이용한 의안의 구조를 나타낸 도면이다.

도 4에 도시된 것과 같이, 종래 시도된 나사를 이용한 움직이는 의안에서는 다공질 하이드록시아파타이트로 이루어진 안와삽입물(11)의 움직임에 따라 눈 형상체(14)가 움직일 수 있도록 하기 위하여 안와삽입물(11)에 금속재, 예를 들어 티타늄 재질로 형성된 나사(12)를 삽입하고, 나사(12) 내부에 운동축(13)을 삽입하게 된다.

그리고, 결막낭(15)에 장착되어 착용되는 눈 형상체(14)의 후면에 운동축(13)이 삽입될 수 있는 홈(14a)을 형성하여 안와삽입물(11)과 눈형상체(14)를 연결하는 것이다.

여기서, 나사(12)는 안구의 근육들이 성장하여 안와삽입물(11)에 결합됨으로써 안구 운동 시 근육에 의해 안와삽입물(11)도 함께 움직일 수 있는 정도의 시간, 예를 들어 안구적출술 후 약 6개월이 지난 후에 삽입하게 되는 것이 일반적이다.

그런데, 하이드록시아파타이트는 생체친화성은 우수하나 제조시 높은 비용이 소요되고, 소결성이 좋지 못하여 기공을 갖는 다공질 형태로 제조할 경우 기계적 강도가 약해지게 된다. 따라서, 다공질 하이드록시아파타이트로 이루어진 안와삽입물(11)에 나사(12)를 삽입할 때 강도가 약한 안와삽입물(11)이 파손될 우려가 있었다.

또한, 나사(12) 삽입 후 시간이 경과함에 따라 나사(12)가 삽입된 부분이 분해되어 형태가 변하거나, 외력 등에 의해 나사(12)가 유동하여 안와삽입물(11)이 파손될 수 있는 우려가 있었으며, 부속품이 눈에 여러 부작용을 유발하는 문제점이 있었다. 구체적으로, 나사(12)와 운동축(13)에 의해 결막과 공막에 구멍이 형성되어 있는 상태이므로 염증이 빈번히 발생하고, 안와삽입물(11)이 약해지고 넓어진 구멍 사이로 안와삽입물(11)이 노출되는 문제점이 있었다.

한국등록특허 10-0474066

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 건안의 움직임에 따라 동기화하여 움직이는 의안을 구현하기 위하여, 플렉서블 OLED 등의 디스플레이부를 구비한 의안을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 안와의 결막낭 부분에 삽입되는 의안에 있어서, 디스플레이부, 결막낭 부분의 움직임에 따른 압력을 감지하기 위한 압력 센서, 내장된 배터리로 상기 디스플레이부에 전원을 공급하고, 동공, 각막, 공막, 결막, 홍채를 포함하는 눈 형태가 상기 디스플레이부에 디스플레이되도록 하되, 상기 압력 센서에서 감지된 신호(또는 근전도 감지 센서에서 감지된 신호)에 의해 건안의 움직임이 인식되면, 이에 따라 상기 디스플레이부에서 동공을 포함하는 눈 형태가 움직이도록 디스플레이하는 회로부를 포함한다.

상기 의안은 주변의 조도를 감지하기 위한 조도 센서를 더 포함하고, 상기 회로부는 상기 조도 센서에서 감지된 조도에 따라 상기 디스플레이부의 밝기를 조절할 수 있다.

상기 회로부는 상기 조도 센서에서 조도 변화를 감지하고, 조도 변화에 따른 대광 반사가 표현되도록, 상기 디스플레이부에 디스플레이되는 동공의 크기를 조절할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 상기 디스플레이부는 플렉서블 OLED(organic light emitting diode)로 구현될 수 있다.

본 발명의 의안 구동 시스템은 안와의 결막낭 부분에 삽입되며, 눈 형태를 디스플레이하기 위한 디스플레이부와, 내장된 배터리로 상기 디스플레이부에 전원을 공급하고, 동공, 각막, 공막, 결막, 홍채를 포함하는 눈 형태가 상기 디스플레이부에 디스플레이되도록 하는 회로부를 포함하는 의안, 안경 프레임 형태로 되어 있으며, 상기 의안이 삽입된 부분의 반대쪽 눈인 건안을 촬영하기 위한 카메라가 설치되어 있으며, 상기 카메라에서 촬영된 영상 데이터를 송신하기 위한 통신부를 포함하여 이루어지는 보조 장치 및 전용 어플리케이션을 통해 상기 카메라에서 촬영된 영상 데이터를 수신하고, 수신된 영상 데이터를 분석하여 건안의 움직임을 인식하고, 이에 따라 상기 의안의 눈 형태가 디스플레이되도록 하는 이동통신 단말을 포함한다.

상기 이동통신 단말은 상기 카메라에서 촬영된 건안 영상을 화면에 디스플레이하고, 사용자로부터 입력된 제어 명령에 따라 상기 의안의 디스플레이부에 표시되는 눈 형태의 움직임, 콘트라스트(contrast), 색상을 조정할 수 있다.

상기 이동통신 단말은 상기 카메라에서 촬영된 건안 영상 데이터를 분석하여, 건안의 움직임, 콘트라스트, 색상과 동일하게 눈 형태가 디스플레이되도록 상기 의안의 디스플레이부를 제어할 수 있다.

본 발명에 의하면, 플렉서블 OLED 등의 디스플레이부를 구비하는 의안을 제공함으로써, 건안(Healthy eye)의 움직임에 따라 의안의 움직임을 동기화하여 보다 자연스러운 표현이 가능하다는 효과가 있다.

이처럼, 본 발명의 의안은 건안과 거의 차이가 없기 때문에 미용적으로 우수하고, 환자에 대한 삶의 만족도를 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

또한, 현재 수작업으로 환자의 홍채와 동공, 결막을 그려 넣어 의안의 단가가 비싸고 작업자의 숙련도에 따라 결과물의 편차가 심했으며 작업 후 수정도 어려웠으나, 본 발명에 의하면, 디스플레이 장치를 이용하기 때문에 건안 사진으로 간단하게 화상을 만들 수 있고 수정이 용이하다는 장점이 있다.

도 1은 눈의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 의안을 삽입하는 위치를 도시한 도면이다.
도 3은 실제 의안을 예시한 도면이다.
도 4는 종래 나사를 이용한 의안의 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 의안의 구성요소를 보여주는 정면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 의안의 구성요소를 보여주는 측단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 의안 구동 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명은 안와의 결막낭 부분에 삽입되는 의안 및 그 구동 시스템에 대한 것이다. 그리고, 본 발명에서 의안은 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA) 재질로 구현될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 의안의 구성요소를 보여주는 정면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 의안의 구성요소를 보여주는 측단면도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 의안(500)은 디스플레이부(510), 회로부(520), 압력 센서(530), 조도 센서(540)를 포함한다.

디스플레이부(510)는 플렉서블 OLED(flexible organic light emitting diode)로 구현될 수 있다. 디스플레이부(510)는 플렉서블 OLED 이외의 다른 디스플레이로 구현될 수 있음은 자명하다.

압력 센서(530)는 결막낭 부분의 움직임에 따른 압력을 감지하는 역할을 한다. 도 5의 실시예에서, 압력 센서(530)는 중앙을 기준으로 상, 하, 좌, 우의 총 네 군데에 설치되어, 건안(healthy eye)의 움직임에 따라 의안이 설치될 결막낭 부분의 압력의 변화를 감지하게 된다. 그러나 압력 센서(530)의 설치 위치는 특정된 것이 아니고 결막낭 부분의 움직임에 따른 압력을 효과적으로 감지할 수 있는 위치에 설치된다.

압력 센서(530)를 대체하여 또는 압력 센서(530)와 함께 근전도 센서가 설치될 수도 있다. 근전도 센서의 설치 위치 역시 특정된 것이 아니고 결막낭 부분의 움직임에 따른 근전도를 효과적으로 감지할 수 있는 위치에 설치된다. 예를 들어, 도 5에서 압력 센서(530)는 의안의 모서리 부분에 설치되는 것으로 도시되어 있으나, 근전도 센서는 의안의 후면이나 의안의 모서리 바로 안쪽 후면에 설치되는 것이 바람직하다.

조도 센서(540)는 주변의 조도를 감지하는 역할을 한다. 도 5에 도시된 조도 센서(540)의 위치는 특정된 것이 아니고 주변 조도를 효과적으로 감지할 수 있는 위치에 설치된다. 예를 들어, 결막낭에 가려져 주변 조도를 효과적으로 감지할 수 없는 위치에 설치되는 것은 바람직하지 않다.

회로부(520)는 내장된 배터리로 디스플레이부(510)에 전원을 공급한다. 이때, 배터리의 충전방식으로는 무선충전방식, 단자접촉충전방식 등 다양하게 구현될 수 있다.

그리고, 회로부(520)는 동공, 각막, 공막, 결막, 홍채를 포함하는 눈 형태가 디스플레이부(510)에 디스플레이되도록 하되, 압력 센서(530)에서 감지된 신호에 따라 외안근의 움직임을 인식하면, 이에 따라 디스플레이부(510)에서 동공을 포함하는 눈 형태가 움직이도록 디스플레이한다.

본 발명에서 회로부(520)는 조도 센서(540)에서 감지된 조도에 따라 디스플레이부(510)의 밝기를 조절할 수 있다.

또한, 회로부(520)는 조도 센서(540)에서 조도 변화를 감지하고, 조도 변화에 따른 대광 반사(pupillarylight reflex)가 표현되도록, 디스플레이부(510)에 디스플레이되는 동공의 크기를 조절할 수 있다.

또한, 디스플레이부(510)에 표시되는 눈 형태는 스마트폰과 같은 이동통신 단말을 통해 제어될 수도 있다. 다시 말해서, 디스플레이되는 눈 형태의 색감, 조도, 움직임 정도, 동공의 크기 등이 이동통신 단말을 통해 제어될 수도 있다. 이 때, 회로부(520)에는 이동통신 단말과의 통신을 위한 무선 통신부가 내장될 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 의안 구동 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 의안 구동 시스템은 의안, 보조 장치(700), 이동통신 단말(800)을 포함한다.

의안(500)은 안와의 결막낭 부분에 삽입되며, 눈 형태를 디스플레이하기 위한 디스플레이부(510)와, 내장된 배터리로 디스플레이부에 전원을 공급하고, 동공, 각막, 공막, 결막, 홍채를 포함하는 눈 형태가 디스플레이부에 디스플레이되도록 하는 회로부(520)를 포함한다.

보조 장치(700)는 안경 프레임 형태로 되어 있으며, 의안이 삽입된 부분의 반대쪽 눈인 건안을 촬영하기 위한 카메라(710)가 설치되어 있다. 그리고, 카메라(710)에서 촬영된 영상 데이터를 송신하기 위한 통신부(720)를 구비한다.

본 발명의 일 실시예에서 통신부(720)와 이동통신 단말(800)은 블루투스 등의 근거리 무선 통신망을 통해 통신할 수 있다.

이동통신 단말(800)은 전용 어플리케이션을 통해 카메라(710)에서 촬영된 영상 데이터를 수신하고, 수신된 영상 데이터를 분석하여 건안의 움직임을 인식하고, 이에 따라 의안의 눈 형태가 디스플레이되도록 제어한다. 예를 들어, 이동통신 단말(800)은 스마트폰, 태블릿 PC 등으로 구현될 수 있다.

본 발명에서 이동통신 단말(800)은 카메라에서 촬영된 건안 영상을 화면에 디스플레이한다. 사용자는 전용 어플리케이션을 통해 이동통신 단말(800)의 화면에 표시된 건안 영상을 보고, 의안의 움직임, 형태, 색상 등을 조절할 수 있다. 즉, 이동통신 단말(800)은 사용자로부터 입력된 제어 명령에 따라 의안의 디스플레이부에 표시되는 눈 형태의 움직임, 콘트라스트(contrast), 색상을 조정할 수 있다.

또는 본 발명에서 이동통신 단말(800)은 카메라(710)에서 촬영된 건안 영상 데이터를 분석하여, 건안의 움직임, 콘트라스트, 색상과 동일하게 눈 형태가 디스플레이되도록 의안(500)의 디스플레이부(510)를 제어할 수 있다.

이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.

500 의안 510 디스플레이부
520 회로부 530 압력 센서
540 조도 센서 700 보조 장치
710 카메라 720 통신부
800 이동통신 단말

Claims (7)

1. 안구 또는 삽입된 안구 임플란트의 외측에서 각막과 홍채가 위치하는 부분인 안와의 결막낭 부분에 삽입되는 의안에 있어서,
   디스플레이부;
   결막낭 부분의 움직임에 따른 압력을 감지하기 위한 압력 센서;
   결막낭 부분의 움직임에 따른 근전도를 감지하기 위한 근전도 센서;
   주변의 조도를 감지하기 위한 조도 센서; 및
   내장된 배터리로 상기 디스플레이부에 전원을 공급하고, 동공, 각막, 공막, 결막, 홍채를 포함하는 눈 형태가 상기 디스플레이부에 디스플레이되도록 하되, 상기 압력 센서 및 상기 근전도 센서에서 감지된 신호에 의해, 상기 의안이 삽입된 부분의 반대쪽 눈인 건안의 움직임이 인식되면, 이에 따라 상기 디스플레이부에서 동공을 포함하는 눈 형태가 움직이도록 디스플레이하는 회로부를 포함하고,
   상기 압력 센서는 상기 의안의 중앙을 기준으로 상, 하, 좌, 우의 총 네 군데에 설치되어 외안근의 움직임을 감지하고,
   상기 근전도 센서는 상기 의안의 후면 또는 상기 의안의 모서리 바로 안쪽 후면에 설치되고,
   상기 회로부는 상기 조도 센서에서 감지된 조도에 따라 상기 디스플레이부의 밝기를 조절하고,
   상기 회로부는 상기 조도 센서에서 조도 변화를 감지하고, 조도 변화에 따른 대광 반사가 표현되도록, 상기 디스플레이부에 디스플레이되는 동공의 크기를 조절하는 것을 특징으로 하는 의안.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 디스플레이부는 플렉서블 OLED인 것을 특징으로 하는 의안.
   
5. 청구항 1의 의안;
   안경 프레임 형태로 되어 있으며, 상기 의안이 삽입된 부분의 반대쪽 눈인 건안을 촬영하기 위한 카메라가 설치되어 있으며, 상기 카메라에서 촬영된 영상 데이터를 송신하기 위한 통신부를 포함하여 이루어지는 보조 장치; 및
   전용 어플리케이션을 통해 상기 카메라에서 촬영된 영상 데이터를 수신하고, 수신된 영상 데이터를 분석하여 건안의 움직임을 인식하고, 이에 따라 상기 의안의 눈 형태가 디스플레이되도록 하는 이동통신 단말을 포함하는 의안 구동 시스템.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 이동통신 단말은 상기 카메라에서 촬영된 건안 영상을 화면에 디스플레이하고, 사용자로부터 입력된 제어 명령에 따라 상기 의안의 디스플레이부에 표시되는 눈 형태의 움직임, 콘트라스트(contrast), 색상을 조정하는 것을 특징으로 하는 의안 구동 시스템.
   
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 이동통신 단말은 상기 카메라에서 촬영된 건안 영상 데이터를 분석하여, 건안의 움직임, 콘트라스트, 색상과 동일하게 눈 형태가 디스플레이되도록 상기 의안의 디스플레이부를 제어하는 것을 특징으로 하는 의안 구동 시스템.
   

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