KR102419660B1

KR102419660B1 - 저전력 구강 관찰 시스템

Info

Publication number: KR102419660B1
Application number: KR1020200023523A
Authority: KR
Inventors: 윤홍철
Original assignee: 주식회사 아이오바이오
Priority date: 2020-02-26
Filing date: 2020-02-26
Publication date: 2022-07-12
Also published as: KR20210108668A; KR102630786B1; KR20220103669A

Abstract

본 발명은 전력 소모량을 줄인 구강 관찰 시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 환자의 구강 내부로부터 형광을 감지함으로써 미생물의 활성화 여부를 관찰하는 구강 관찰 시스템에 있어서 형광이 감지될 때에만, 다시 말해 미생물의 활성도가 감지될 경우에만 시스템으로 하여금 관찰정보를 기록하거나 디스플레이 하도록 함으로써 형광 미감지 시간 동안에는 전력 소모가 최소화 되도록 한 구강 관찰 시스템에 관한 것이다.

Description

저전력 구강 관찰 시스템{Low Power designed Oral Observation System}

치아 건강에 대한 관심이 높아지고 있는 사회적 분위기와 함께 환자 또는 일반 사용자들의 구강 내부를 들여다 보고 치아 및 구강 전반에 대한 이상 여부를 디스플레이를 통해 확인할 수 있는 장치에 대해서도 관심이 높아지고 있으며, 적지 않은 사업자들이 보다 편의성을 높인 구강용 관찰 장치들을 개발하기 위해 많은 비용과 인력을 투입하고 있다.

한편, 종래는 물론 현재까지도 구강용 관찰을 위한 다양한 장치들이 상품으로 판매되고 있는데 이 장치들의 대부분은 작동 원리가 카메라와 같은 촬상수단으로 구강 내부를 반드시 촬영하여야만 하는 것을 기반으로 하기 때문에 기본적으로 전력의 소모량이 많다는 문제점을 안고 있다. 특히 최근에는 휴대가 가능한 장치들이 다수 상품화 되고 있는데, 촬영 기반의 장치들은 사용시간이 길지 못하여 충전을 자주 해 주어야 하거나, 또는 그 밖에도 사용자에게 디스플레이를 통해 표시하는 데까지 걸리는 처리 시간이 다소간 늘어나게 되는 등의 문제점이 있다.

또 다른 한편, 종래의 장치들에서는 단순히 환자 또는 사용자의 구강 내부를 촬영하여 보여주는 것까지만 가능하기 때문에 이를 눈으로만 확인할 수 밖에 없는 한계가 있으며, 정확히 구강 내 어느 위치에 이상이 있는지, 미생물 활성도가 높은지를 전산적으로 기록할 수 없는 문제점도 있어 왔다.

본 발명은 이와 같은 문제점에 착안하여 도출된 것으로, 이상에서 살핀 기술적 문제점을 해소시킬 수 있음은 물론, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 발명할 수 없는 추가적인 기술요소들을 제공하기 위해 발명되었다.

대한민국 공개특허공보 제10-2014-0012713호(2014.02.03.)

본 발명은 전력 소모를 최소화 한 구강 관찰 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히 본 발명은 환자의 구강 내 대상물, 예를 들어 치아 또는 치은 표면 등에 미생물 활성도에 따라 발생되는 형광이 감지될 때에만 구강 관찰 시스템으로 하여금 관찰정보를 생성하게 하고, 형광이 감지되지 않는 경우에는 최소한의 전력만으로 구동이 가능하게 함으로써 전력 소모를 최소화 하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 구강 관찰 시스템 내에 자세 정보를 측정할 수 있는 자이로센서를 더 포함시킴으로써, 특히 사용자가 핸들링 할 수 있는 장치가 어떤 역학적 움직임을 보였는지는 측정하고, 이렇게 측정한 자세 정보를 기초로 환자의 구강 내 어느 위치에서 형광이 감지되었는지에 대한 관찰정보를 매핑시켜 사용자에게 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

한편, 본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 저전력 구강 관찰 시스템은 대상물을 향해 빛을 조사하는 발광부; 상기 대상물에 의해 반사된 반사광 중 특정 대역만 통과시키는 광필터; 상기 광필터를 통과한 반사광을 감지하는 광센서; 및 상기 광센서에 의해 반사광이 감지되는 경우에만 관찰정보를 생성하는 제어부;를 포함할 수 있다.

또한 상기 저전력 구강 관찰 시스템에 있어서 상기 관찰정보는, 상기 반사광이 감지된 시점들과 대응되는 관찰점들의 집합인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 저전력 구강 관찰 시스템은 자이로센서를 더 포함하되, 상기 자이로센서는 사용자의 핸들링에 의해 변하는 상기 광센서의 역학적 운동과 대응되는 파라미터들을 감지하는 것을 특징으로 할 수 있다.

이 때 상기 제어부는, 상기 광센서에 의해 반사광이 감지되는 경우, 상기 자이로센서에 의해 감지된 파라미터들과 상기 관찰정보를 매핑시키는 것을 특징으로 하며, 나아가 상기 제어부는, 상기 관찰정보를 기 저장된 구강 이미지 상에 오버랩시켜 디스플레이 수단을 통해 사용자에게 표시하는 것을 특징으로 할 수 있고, 이 때 상기 기 저장된 구강 이미지는 관찰의 대상이 되고 있는 환자의 구강 이미지인 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 저전력 구강 관찰 시스템에 있어서 상기 자이로센서의 파라미터는, 임의 시점에서의 상기 사용자의 동기화 조작에 의해 상기 구강 이미지 상의 가상 좌표들에 매핑된 것을 특징으로 할 수 있다.

다른 한편, 본 발명에 따른 저전력 구강 관찰 시스템을 사용하여 구강을 관찰하는 방법은 대상물을 향해 발광부로부터 빛을 조사하는 제1단계; 상기 대상물에 의해 반사된 반사광의 수광 여부를 감지하는 제2단계; 반사광이 감지되는 경우에만 관찰정보를 생성하는 제3단계; 를 포함할 수 있다.

또한 상기 구강을 관찰하는 방법은 상기 저전력 구강 관찰 시스템 내 구비된 자이로센서를 환자의 구강 이미지에 동기화 시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 구강을 관찰하는 방법은 제3단계 이후, 상기 관찰정보를 상기 환자의 구강 이미지 상에 오버랩시켜 디스플레이 수단을 통해 사용자에게 표시하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면 구강 관찰 시스템의 전력 소모량을 크게 줄일 수 있는 효과가 있으며, 이에 따라 구강 관찰 시스템의 전부 또는 일부를 휴대형으로 소형화 하기에 유리한 효과가 있다.

또한 본 발명에 따르면 형광의 감지 여부에 따라서만 신호의 처리를 수행하게 될 것이므로 시스템 내에서의 데이터 처리가 매우 빠르게 이루어질 수 있으며, 이에 따라 구강 관찰 시스템의 즉각적인 응답성을 크게 제고시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따르면 기 저장되어 있던 환자의 구강 이미지, 바람직하게는 환자의 3D CT 이미지 상에 상기 관찰정보를 매핑시킴으로써 구강 내 어느 위치에서 형광이 감지되었는지, 즉 구강 내 어느 위치에 문제가 있는지를 사용자게 쉽게 파악할 수 있게 하는 효과가 있다.

한편, 본 발명에 따른 효과는 위 언급된 것에 제한되지 않으며, 통상의 기술자가 유추할 수 있는 범위 내에서 또 다른 기술적 효과가 있음을 이해한다.

도 1은 제1 실시예에 따른 구강 관찰 시스템을 도시한 것이다.
도 2는 제1 실시에에 따른 구강 관찰 시스템을 통해 획득한 관찰정보의 일 예시를 도시한 것이다.
도 3은 제2 실시예에 따른 구강 관찰 시스템을 도시한 것이다.
도 4는 제2 실시예에 따른 구강 관찰 시스템을 통해 획득한 관찰정보의 일 예시를 도시한 것이다.
도 5는 제3 실시예에 따른 구강 관찰 시스템을 도시한 것이다.
도 6은 제3 실시예의 구강 관찰 시스템에 의해 촬영된 이미지와 기 저장되어 있던 환자의 3차원 CT 이미지를 비교하는 모습을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 저전력 구강 관찰 시스템을 사용하는 과정을 단계별로 도시한 것이다.

본 발명의 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다.

본 명세서에서 개시되는 실시예들은 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되거나 이용되지 않아야 할 것이다. 이 분야의 통상의 기술자에게 본 명세서의 실시예를 포함한 설명은 다양한 응용을 갖는다는 것이 당연하다. 따라서, 본 발명의 상세한 설명에 기재된 임의의 실시예들은 본 발명을 보다 잘 설명하기 위한 예시적인 것이며 본 발명의 범위가 실시예들로 한정되는 것을 의도하지 않는다.

도면에 표시되고 아래에 설명되는 기능 블록들은 가능한 구현의 예들일 뿐이다. 다른 구현들에서는 상세한 설명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 기능 블록들이 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 하나 이상의 기능 블록이 개별 블록들로 표시되지만, 본 발명의 기능 블록들 중 하나 이상은 동일 기능을 실행하는 다양한 하드웨어 및 소프트웨어 구성들의 조합일 수 있다.

또한, 어떤 구성요소들을 포함한다는 표현은 “개방형”의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.

나아가 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 구강 관찰 시스템(100)을 도시한 것으로, 도면을 참조할 때 구강 관찰 시스템(100)은 크게 발광부(101), 광필터(103), 광센서(105), 및 제어부(107)를 포함할 수 있다.

발광부(101)는 대상물을 향하여 빛을 조사하는 구성으로, 상기 발광부(101)는 빛을 발산시켜 대상물에 의해 반사광이 발생할 수 있도록 하는 한 그 구현방식에는 제한이 없다 할 것이나 바람직하게는 백색광 또는 청색광을 발산할 수 있는 것일 수 있으며, 더 바람직하게는 380nm 내지 420nm의 청색광일 수 있다. 위 파장대역의 청색광은 대상물, 다시 말해 치아 표면에 존재하는 미생물, 균열 등을 분별하기 위해 사용될 수 있는 것으로, 특히 미생물의 대사과정 중에 생기는 물질 상에 조사되었을 때 상기 물질에 흡수된 후 최초 조사광과는 다른 고유한 빛의 광선으로 바뀌어 방사되는데, 예를 들어 치아의 미생물 대사 과정 중 생성되는 포피린이라는 물질에서는 380nm 내지 420nm의 청색광에 반응하여 형광 현상을 일으킨다. 후술하겠지만 본 발명은 대상물에 의해 반사되는 반사광, 더 구체적으로는 형광이 감지될 때에만 장치를 활성화 시키고 해당 위치에 대한 관찰정보를 생성하도록 함으로써 전력 소모를 최소화 하고자 하는 것임을 이해한다. 다른 한편, 상기 발광부(101)는 백색광을 발산시키는 광원 주변에 일정 대역의 빛만을 통과시키는 필터를 둠으로써 설계자가 원하는 파장의 빛이 대상물을 향해 조사되도록 구현할 수도 있다. 또한 발광부는 대상물을 향해 조사하고자 하는 빛의 파장 특성에 따라 복수 개가 구비될 수 있다. 도면에서는 구강 관찰 시스템(100) 내에 두 개의 발광부(101A, 101B)가 구비되어 있는 모습을 확인할 수 있다.

다음으로 광필터(103)는 특정한 파장 대역의 빛을 차단하거나 그 정도를 조절하여 색의 특성이나 콘트라스트(contrast)를 조절하는 구성으로, 이 역시 설계자가 원하는 파장대역의 빛을 필터링 할 수 있는 한 그 구현 방식에는 제한이 없다 할 것이다. 다만, 광필터(103)의 구현예로, 위 광필터(103)는 투명기판(플라스틱, 유리 등을 포함한 코팅 가능한 기판)에 고굴절률 및 저굴절률 물질을 사용하여 PVD(Physical Vapour Deposition) 기법으로 순차적 적층을 함으로써 구현될 수 있다. 참고로 PVD는 물질의 고유한 투과, 반사, 흡수 성질을 이용하여 각 물질의 적층(코팅)두께를 제어함으로써 원하는 분광학적 특성을 만들어내는 것으로, 이 때 코팅물질의 종류에는 다양한 것이 활용될 수 있으나, 바람직하게는 고굴절 물질로는 TiO₂, Ti₃O₅, Ta₂O₅가 사용될 수 있고, 저굴절 물질로는 SiO₂, ZrO₂, Al₂O₃가 사용될 수 있다. 광필터(103)는 [고굴절/저굴절/고굴절…] 의 순으로 반복적인 증착을 하여 필터를 제작할 수 있으며, 층수는 20층에서 최대 50층으로 구성될 수 있다.

다른 한편, 본 발명에서의 광필터(103)는 특히 대상물로부터 위 발광부(101)에서 조사된 빛을 흡수한 뒤 다시 재발산 시킨 형광, 또는 반사광 중 미생물의 존재를 확인할 수 있는 파장대역의 빛만을 통과시키는 것을 특징으로 할 수 있다. 바람직하게, 상기 광필터(103)는 510±15nm 대역에서 평균투과율 20±5%, 560±30nm 대역에서 1%이하, 600 ~ 800nm 대역에서 평균투과율 85%이상의 분광 특성을 가질 수 있다.

상기 광필터(103)가 구비되는 위치는 후술하게 될 광센서(105)와 대상물 사이가 적합하며, 일 예시로 상기 광필터(103)는 광센서(105)의 전면에 접합된 형태의 것으로도 구현될 수 있다. 그러나 광필터(103)의 구비 위치는 다양할 수 있으며 반드시 위 실시예에 한정되는 것은 아니다.

다음으로 광센서(105)는 위 광필터(103)를 통과한 반사광, 더 정확하게는 반사광이 상기 광필터(103)에 의해 필터링 된 형광을 감지하는 구성으로, 이러한 형광을 감지하여 전기적인 신호로 변환 검출이 가능한 소자로 구현할 수 있다. 본 발명에서의 광센서(105)는 포토 다이오드, 포토 트랜지스터, cds 등의 소자로 구현될 수 있는데 위 소자들은 빛이 수신되었을 때 전류를 흐르게 함으로써 구동되는 것으로, 평상시에는 전력이 소모되지 않고 있다가 빛이 감지되었을 때에만 전력 소모를 하도록 함으로써 본 발명에서와 같이 저전력의 장치를 구현하는 데에 활용될 수 있다. 또 다른 방식으로, 상기 광센서(105)는 반드시 소자로만 구현될 수 있는 것은 아니며, 일련의 소자들로 이루어진 하나의 보드 상에 미량의 전력만으로 활성화 상태에 있을 수 있는 광수신 소자를 둠으로써 하나의 광 감지용 모듈로 구현될 수 있으며, 이 모듈로 하여금 평상시에는 대기모드가 되어 최소한의 전력만으로 구동되고 빛이 감지될 때에만 상대적으로 더 많은 양의 전력을 소비하여 수신되는 빛의 파장대역, 빛의 세기 등 수신되는 빛에 대한 더 다양한 정보를 분석할 수 있도록 할 수도 있다.

다음으로 제어부(107)는 앞서 광센서(105)에 의해 반사광 내지 형광이 감지되는 경우 관찰정보를 생성하는 구성이다. 위 제어부(107)는 반드시 관찰정보를 생성하기 위한 용도로 한정되는 것은 아니며, 구강 관찰 시스템(100) 전반을 제어하기 위한 구성일 수 있다. 하드웨어적인 측면에서 볼 때 위 제어부(107)는 컨트롤러(controller), 마이크로 컨트롤러 (microcontroller), 마이크로 프로세서 (microprocessor), 마이크로 컴퓨터 (microcomputer) 등으로도 불릴 수 있다. 또한 위 제어부(107)는 하드웨어(hardware) 또는 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있는데, 하드웨어를 이용하여 구현하는 경우에는 ASIC(application specific integrated circuit) 또는 DSP(digital signal processor), DSPD(digital signal processing device), PLD(programmable logic device), FPGA(field programmable gate array) 등으로, 펌웨어나 소프트웨어를 이용하여 구현하는 경우에는 위와 같은 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등을 포함하도록 펌웨어나 소프트웨어가 구성될 수 있다.

다른 한편, 도면에는 따로 도시하지 않았으나 상기 구강 관찰 시스템(100)에는 메모리가 더 포함될 수 있다. 이 때 메모리는 ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory), EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), 플래쉬(flash) 메모리, SRAM(Static RAM), HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive) 등으로 구현될 수 있다.

이상 제1 실시예에 따른 구강 관찰 시스템(100)의 개략적인 구성들에 대해 살펴보았다.

참고로, 앞서 설명한 구강 관찰 시스템(100)의 각 구성들은 모두 하나의 하우징 내에 구비된 것으로서, 예를 들어 사용자가 핸들링 할 수 있을 정도 또는 휴대할 수 있을 정도의 하우징 내에 구비되어 환자 또는 자신의 구강 내부를 들여다 보는 데에 사용될 수 있다. 경우에 따라 상기 하우징에는 제어부(107)에 의해 생성된 관찰정보가 외부로 표시되는 디스플레이부를 더 구비할 수도 있다. 쉬운 예로, 상기 하우징은 사용자가 한 손에 쥐기 쉬운 형태의 원통형 하우징일 수 있으며, 하우징 내부에는 전력 공급을 위한 배터리가 구비될 수 있고, 앞서 설명한 각 구성들이 모두 상기 하우징 내부에 구비되어 사용자가 쉽게 환자 또는 자신의 구강 내부를 관찰할 수 있게 할 수 있다.

또 다른 한편, 상기 구강 관찰 시스템(100)의 구성들 중 일부는 구분된 별개의 하우징에 포함되도록 할 수도 있다. 예를 들어, 발광부(101), 광필터(103), 및 광센서(105)는 사용자가 핸들링 가능한 하우징 내에 구비된 것이고, 제어부(107)는 상기 하우징과 별개의 단말장치 내에 포함된 것일 수 있다. 이 경우, 상기 핸들링 가능한 하우징과 별개의 단말장치 간에는 유선 또는 무선의 통신수단을 통한 데이터 송수신이 가능하도록 구현될 필요가 있고, 상기 별개의 단말장치에는 관찰정보 표시를 위한 디스플레이부가 구비될 수 있다. 또한 참고로, 상기 핸들링 가능한 하우징 내에는 상기 발광부(101), 광필터(103), 광센서(105) 중 적어도 하나를 제어하기 위해 필요한 제어수단이 더 포함될 수 있음은 물론이다. 쉬운 예로, 상기 핸들링 가능한 하우징은 사용자가 한 손에 쥐기 쉬운 형태의 원통형 하우징일 수 있으며, 하우징 내에는 배터리 또는 그 외 전력공급수단이 구비될 수 있고, 사용자 주변 공간에는 별개의 구분된 단말장치(예. 컴퓨터)가 존재하여 이 단말장치와 관찰정보 생성을 위한 데이터 송수신이 가능할 수 있다.

제1 실시예에 따른 구강 관찰 시스템(100)을 이용할 경우, 사용자는 적어도 발광부(101), 광필터(103), 및 광센서(105)를 구비한 하우징을 파지한 채 발광부(101)로 하여금 환자 또는 사용자 자신의 구강 내부를 향하도록 조작할 수 있으며, 치아 또는 치은 표면에 존재하는 미생물에 의해 형광이 유발(본 상세한 설명에서는 유발된 형광을 반사광이라 칭하기도 함)되면, 이 형광이 광센서(105)에 의해 감지될 때 전기적 신호가 발생되도록 함으로써 제어부(107)(이 때 제어부(107)는 핸들링이 가능한 하우징 내에 포함되어 구비된 것이거나 또는 핸들링이 가능한 하우징 외 별개의 공간에 구비된 것일 수 있음)가 관찰정보를 생성하도록 할 수 있다.

구체적인 실시형태로, 사용자는 적어도 발광부(101), 광필터(103), 및 광센서(105)를 구비한 하우징을 파지한 채 자신의 구강 내부를 비출 수 있고, 이 때 특별히 반사광 내지 형광이 감지되지 않는 경우에는 광센서(105)에 의해 전기적 신호가 발생되지 않을 것이므로 제어부(107)로서는 관찰정보를 생성하지 않을 것이며, 만일 반사광 내지 형광이 감지된 경우라면 광센서(105)에 의해 발생된 전기적 신호에 따라 제어부(107)가 관찰정보를 생성하게 될 것이다.

제어부(107)에 의해 생성되는 관찰정보의 일 예시는 도 2(a) 및 도 2(b)에 도시되어 있다.

기본적으로 광센서(105)는 빛의 수신 여부만을 감지하고 이에 따라 전기적 신호를 발생시키거나 발생시키지 않을 것이므로, 제어부(107)는 전기적 신호의 발생 여부에 대한 정보만을 참조할 수 밖에 없으며, 따라서 이 경우 관찰정보는 도 2(a)에서 보이는 것과 같은 흑백의 패턴, 또는 1/0의 패턴 등 이진법으로 표출이 가능한 것의 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 사용자가 하우징을 파지한 상태에서 상부의 치아들 및 하부의 치아들을 순서대로 스캐닝 하였다고 가정할 때, 상부 치아들에 대한 관찰정보(P_upper) 및 하부 치아들에 대한 관찰정보(P_lower)는 시간 순서에 따라 도 2(a)에서와 같은 패턴으로 나타날 수 있다. 도면 중 “ON”이라 표시된 구간은 형광이 감지되어 광센서(105)가 전기적 신호를 발생시킨 구간으로 이해될 수 있으며, 그 외의 구간들은 형광이 감지되지 않은 구간으로 이해될 수 있다. 이러한 관찰정보는 대상물 상에 얼마나 많은 미생물이 활성화 상태에 있는지를 보여주는 자료로 이용될 수 있으며, 구강 관찰 시스템(100)의 설계에 따라 디스플레이부를 통해 사용자에게 표시될 수도 있다. 예를 들어, 치과의사는 도 2(a)의 패턴을 참고하여 얼마나 긴 구간에서 검은색 패턴이 나타났는지를 보고 환자의 치아 건강 상태를 유추할 수 있다. 참고로 도 2(a)에는 관찰정보의 이해를 돕기 위해 배경으로 치아 이미지를 삽입하였으나, 실제 관찰정보는 배경의 치아 이미지가 존재하지 않는 상태의 것으로 생성될 수 있다.

다른 한편, 제어부(107)에 의해 생성되는 관찰정보는 도 2(a)와 같이 시간 순서에 따라 형광이 감지되었는지 여부를 나타낸 패턴형태가 아니라, 구강 내 특정 영역으로부터의 반사광을 광센서(105)가 감지하였을 때 광센서(105)를 이루고 있는 다수의 광다이오드(이 때 광다이오드는 하나의 화소에 대응될 수 있음) 중 형광을 감지한 광다이오드에 대응되는 부분만을 흑색으로 표시되도록 할 수 있다. 도 2(b)에는 이러한 원리에 따라 생성된 관찰정보의 일 예시가 도시되어 있는데, 도 2(b)에 도시된 바와 같이 관찰정보에는 형광이 감지된 지점들이 검은 일점들 또는 검은 픽셀들의 집합체(Q)로 표시될 수 있다. 참고로 도 2(b)의 배경에 흐리게 도시되어 있는 치아 도면은 실시예의 이해를 돕기 위한 것으로, 실제 제어부(107)가 광센서(105)로부터의 전기적 신호를 수신하여 생성하는 관찰정보는 검은 일점들 또는 검은 픽셀들의 집합만으로 이루어진 것일 수 있음을 이해한다. 또한, 참고로 일반적으로는 광센서(105)에 의해 감지한 빛의 색깔까지를 식별해 내기 위하여 장치 내에 RGB필터를 더 구비시키고 사후적으로 빛의 색깔을 디스플레이 상에 재현하기 위해 추가적으로 신호처리를 하는 기술이 존재하나, 본 발명에서는 전력 소모를 줄이기 위하여, 그리고 형광이 감지된 위치점만 알면 되는 것이지 굳이 색깔을 식별할 필요가 없다는 점에서 추가적인 RGB필터는 구비하지 않는 것을 특징으로 할 수 있다. 이에 따라 관찰정보가 사용자에게 표시될 때에는 흑백으로만 표시될 수 있다.

한편, 제1 실시예에 따른 구강 관찰 시스템(100)의 제어부(107)가 별개의 단말기로 구현된 것이어서 제어부(107)가 더 높은 수준의 데이터 처리를 할 수 있는 환경이라면, 상기 제어부(107)는 광센서(105)로부터의 전기적 신호들을 수신하고, 이 전기적 신호들을 기초로 관찰정보를 생성하되 기 저장되어 있는 환자(관찰 대상인 환자)의 치아 이미지 상에 상기 전기적 신호에 대응되는 지점들을 표시가 된 상태의 관찰정보까지를 생성하여 사용자에게 제공할 수 있다. 이 때 제어부(107)는 환자의 치아 이미지 상에 단순히 검은 일점들 또는 검은 픽셀들의 집합체(Q)들을 중첩시킴으로써 관찰정보를 생성할 수도 있으며, 또는 상기 환자의 치아 이미지와 상기 광센서(105)에 의해 감지된 영역을 매칭시킨 후 실제 형광이 감지된 부분들을 환자의 치아 이미지 상에 매핑시킨 상태의 관찰정보를 생성할 수도 있다. 이 때 환자의 치아 이미지와 상기 광센서(105)에 의해 감지된 영역을 매칭시키는 방법은 다양한 것들이 존재할 수 있겠으나, 일 예로는 기 저장되어 있던 환자의 치아 이미지로부터 추출된 복수 개의 추출점들, 그리고 광센서(105)에 의해 감지된 영역으로부터 추출 가능한 윤곽을 매칭시키는 방법이 가능할 수 있다.

이상 도 1과 도 2를 참조하여 제1 실시예에 따른 구강 관찰 시스템(100), 그리고 이를 통해 생성되는 관찰정보의 예시들을 살펴보았다.

도 3은 제2 실시예에 따른 구강 관찰 시스템(100)을 도시한 것이다. 제1 실시예와 비교할 때, 제2 실시예에 따른 구강 관찰 시스템(100)은 적어도 하나 이상의 자이로센서(109)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 제2 실시예에 따른 구강 관찰 시스템(100)을 개략적으로 살펴보면, 본 실시예는 사용자가 핸들링이 가능한 하우징을 파지한 상태에서 구강 내부를 관찰하는 행위를 할 경우, 그 행위에 수반되는 역학적 움직임을 자이로센서(109)로 측정함으로써 현재 사용자가 구강 내 어느 지점을 관찰하고 있는지를 기 저장되어 있든 3차원 구강 이미지와 연계하여 추정하고, 위 3차원 구강 이미지와 광센서(105)에 의해 감지된 영역을 매칭시켜 3차원 구강 이미지 상에 형광이 감지된 지점을 표시한 관찰정보를 생성하여 사용자에게 제공하는 것을 특징으로 한다.

제2 실시예에 따른 구강 관찰 시스템(100)이 적어도 하나 이상의 자이로센서(109)를 더 포함하는 점에 대해서 언급하였는데, 자이로센서(109)는 스핀축에 직교하는 1개 이상의 축 주위의 관성 공간을 기준으로 각운동을 측정하는 원리에 기초한 것으로서, 사용자의 핸들링에 의해 변하는 상기 하우징의 역학적 운동, 더 정확하게 말하자면 상기 하우징 내 구비되어 있는 광센서(105)의 역학적 운동과 대응되는 파라미터들을 감지 내지 측정하는 구성으로 이해될 수 있다.

제2 실시예에 따른 구강 관찰 시스템(100)을 사용하는 경우, 사용자는 핸들링 가능한 하우징을 파지한 채 환자 또는 자신의 구강 내부를 관찰하는 행위를 할 수 있으며, 관찰 중 광센서(105)가 형광을 감지하는 경우 광센서(105)는 전기적 신호를 발생시켜 제어부(107)로 하여금 관찰정보를 생성하게 할 수 있다. 이 때 생성되는 관찰정보의 일 예시로, 상기 관찰정보는 상기 광센서(105)가 형광을 감지한 시점에 획득한 자이로센서(109)의 파라미터들, 그리고 상기 자이로센서(109)의 파라미터들에 매핑되는 3차원 구강 이미지의 위치점들을 포함할 수 있다. 다시 말해, 제2 실시예에서의 관찰정보는 사용자가 구강 관찰 시스템(100)을 이용하여 구강 내부를 관찰하는 중 형광이 감지되면 해당 시점에 구강 내부의 어느 부위를 관찰하고 있었는지를 자이로센서(109)를 통해 확인할 수 있도록 형광 감지 시점에서의 자이로센서(109) 파라미터들, 그리고 기 저장되어 있던 3차원 구강 이미지의 위치점들을 매핑한 형태의 것일 수 있는 것이다. 참고로 본 상세한 설명에서 언급되는 3차원 구강 이미지는 고유의 좌표계를 가질 수 있으며, 위 좌표계 상에서의 임의의 점은 각각 서로 다른 위치를 가리키는 것으로서 상기 자이로센서(109)의 파라미터들에 의해 정의되는 일점과 상호 매핑될 수 있는 것임을 이해한다.

한편, 상기 관찰정보가 사용자에게 표시될 때에는, 3차원 구강 이미지 상에 앞서 형광이 감지된 시점에서의 위치점들을 표시함으로써 사용자로 하여금 환자 또는 자신의 구강 내부 어느 위치에 미생물이 활성화 상태인지를 쉽게 파악할 수 있도록 할 수 있다. 도 4는 제2 실시예에 따른 구강 관찰 시스템(100)을 통해 생성된 관찰정보가 자이로센서(109)의 파라미터들을 매개로 3차원 구강 이미지 상에 표시된 모습을 도시한 것이다. 도 4의 좌측은 광센서(105)에 의해 치아 표면에서 형광이 감지된 점들을 표시한 것이며, 우측은 3차원 구강 이미지 상에 앞서의 형광이 감지된 점들과 매핑된 위치점들이 표시된 모습을 도시한 것이다.

참고로, 제2 실시예에 따른 구강 관찰 시스템(100)을 사용하고자 하는 경우, 사용자는 본격적인 구강 관찰 행위를 하기 전 임의 시점에서의 자이로센서(109) 파라미터, 즉 광센서(105)가 어느 자세에 있는지를 정의하고, 이 시점에서의 자이로센서(109) 파라미터가 3차원 구강 이미지의 어느 위치에 대응되는지를 동기화 할 필요가 있다. 동기화를 위해서는, 예를 들어 디스플레이부를 통해 사용자에게 동기화 가이드 안내를 함으로써, 더 구체적으로는 사용자에게 디스플레이부를 통해 구강 내부의 임의 지점(들)에 광센서(105)를 향하도록 하우징의 자세를 잡도록 하고, 그 상태에 이르렀을 경우 동기화를 위한 명령어 입력을 유도(예: 사용자로 하여금 하우징에 구비된 버튼을 누르게 함)함으로써 특정 자세에서의 자이로센서(109) 파라미터들과 3차원 구강 이미지의 위치를 동기화 할 수 있다.

이상 도 3과 도 4를 참조하여 제2 실시예에 따른 구강 관찰 시스템(100)에 대해 살펴보았다.

도 5는 제3 실시예에 따른 구강 관찰 시스템(100)의 구성들을 도시한 것으로, 제2 실시예와 비교할 때에 본 구강 관찰 시스템(100)은 보정부(111)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

앞선 실시예에서는 구강 관찰 시스템(100) 내에 자이로센서(109)가 구비되고, 자이로센서(109)에 의해 획득된 파라미터들, 즉 하우징 또는 광센서(105)의 자세정보를 참조로 하여 3차원 구강 이미지 내에 어느 위치에서 형광이 감지되었는지를 표시할 수 있음에 대해 설명하였다. 그러나 일반적으로 자이로센서(109)는 사용을 거듭할수록 오차가 발생하여 문제점이 발생하게 되며, 이에 따라 종국에는 정확한 관찰정보를 생성하거나 제공할 수 없게 되는 문제가 발생할 염려가 있다.

제3 실시예에서 더 추가된 구성인 보정부(111)는 바로 이러한 자이로센서(109)의 한계를 보완하기 위한 것으로, 자이로센서(109)가 측정할 수 있는 파라미터들만을 기초로 하여서는 3차원 구강 이미지 내에서 정확한 위치점과 매핑시키는 것이 담보되지 않는 상태에서 제어부(107)로 하여금 추가적인 정보를 더 참조할 수 있게 함으로써 매핑의 정확도를 높이기 위한 구성으로 이해될 수 있다.

자이로센서(109)에 의해 발생되는 오차를 보정하는 방법론에는 다양한 것들이 존재할 수 있으며, 본 상세한 설명에서는 굳이 보정부(111)의 구체적인 기능을 특정 방법으로 한정하고자 하지 않음을 이해한다. 다만, 한 가지 바람직한 방법으로, 상기 보정부(111)는 두 개의 이미지를 비교하고, 그 이미지의 유사도를 측정함으로써 자이로센서(109)에 의해 얻어진 파라미터들을 보정할 수 있다.

구체적으로, 보정부(111)는 3차원 구강 이미지의 임의 영역과 상기 광센서(105)에 의해 감지된, 또는 경우에 따라서는 촬영된 일 영역을 비교해 봄으로써 현재 자이로센서(109)에 의해 획득된 파라미터들, 즉 하우징 또는 광센서(105)의 자세정보가 정확한 것인지 여부를 판단하도록 할 수 있다. 사용자에 의한 하우징의 역학적 움직임은 곧 자이로센서(109)에 의해 획득된 파라미터들로 측정될 수 있고, 이 파라미터들은 사전에 매핑되어 있는 3차원 구강 이미지 내 특정 부분과 대응될 것인데, 자이로센서(109)의 오차에 의해 앞서 획득된 파라미터들이 3차원 구강 이미지의 잘못된 부분과 대응되는 것으로 판단되는 것을 예방하기 위해 위 보정부(111)가 더 제안된 것이다. 즉, 보정부(111)는 자이로센서(109)가 획득한 파라미터와 매핑되는 3차원 구강 이미지, 그리고 현재 광센서(105)에 의해 감지 내지 촬영된 환자의 실제 구강 이미지를 서로 비교하게 함으로써 자이로센서(109)가 측정한 파라미터들(자세정보)이 정확한 것인지를 판별할 수 있게 한다.

한편, 보정부(111)는 단순히 자이로센서(109)의 오차를 판별하는 역할을 할 뿐만 아니라 오차를 보정하는 역할까지 할 수 있다. 일 예로, 보정부(111)는 광센서(105)가 형광을 감지한 시점에 획득한 이미지(구별을 쉽게 하기 위해 제1이미지라 칭함. 이 때의 제1이미지는 광센서(105)에 의해 획득된 것이거나 또는 별도의 촬영부에 의해 획득된 것일 수 있음)를 참조하여 3차원 구강 이미지 내에서 상기 제1이미지와 대응되는 이미지(이하 제2이미지라 칭함)를 이미지 프로세싱을 통하여 탐색할 수 있으며, 이렇게 하여 탐색된 제2이미지와 매핑되는 자이로센서(109) 파라미터, 즉 자이로센서(109)가 올바르게 측정하였다면 얻었을 자세정보를 제어부(107)에 제공함으로써 제어부(107)로 하여금 자이로센서(109)의 오차를 보정할 수 있게 할 수 있다.

도 6은 보정부(111)가, 광센서(105)가 형광을 감지하는 시점에 획득된 제1이미지와 3차원 구강 이미지로부터 상기 제1이미지와 대응되는 이미지(제2이미지)를 비교 탐색하는 모습을 도시한 것이다. 도 6을 참조할 때, 보정부(111)는 비교 과정에서 제1이미지로부터 복수 개의 특징점들(F)을 정의할 수 있으며, 이들 특징점들과 3차원 구강 이미지 내에 유사한 패턴을 보이는 특징점들(F’)을 매칭시켜가는 과정을 반복함으로써 제2이미지를 탐색할 수 있다. 참고로, 이미지 내 특징점은 다양한 조건 중 어느 하나를 만족하는 점일 수 있는데, 예를 들어 치아와 치은의 경계선 중 변곡점, 측면의 치아와 접하는 점, 측면의 치아와 이격되기 시작하는 점 등 설계자의 의도에 따라 설정된 조건들 중 어느 하나를 만족하는 것일 수 있다.

이상 도 5와 도 6을 참조하여 제3 실시예에 따른 구강 관찰 시스템(100)까지 알아 보았다.

도 7은 저전력으로 설계된 구강 관찰 시스템(100)을 사용하여 실제 구강을 관찰하는 방법을 나열한 것이다. 참고로 도 7의 예시적인 방법은 발광부(101), 광필터(103), 광센서(105), 및 제어부(107)가 핸들링 가능한 하우징 내에 구비되고, 상기 제어부(107)에 의해 생성된 관찰정보가 무선 또는 유선 통신을 통해 별도의 데이터 처리용 단말기(컴퓨터)로 제공되며, 상기 컴퓨터에 연결된 디스플레이부를 통하여 사용자가 구강 내부 모습을 관찰할 수 있게 한 환경에서 이루어진 것임을 가정하고 설명하기로 한다.

도 7을 참조할 때, 관찰 방법은 가장 먼저 발광부(101)를 제어하여 대상물을 향해 빛을 조사하게 하는 단계(S101)로부터 시작될 수 있다. S101 단계는 사용자가 하우징 외측면에 구비된 전원 버튼을 누름으로써 시작될 수 있다.

S101단계 이후, 광센서(105)는 대상물에 의해 반사된 반사광, 또는 대상물에 의해 발산된 형광의 수광 여부를 감지하는 단계(S102)가 존재할 수 있으며, 본 단계에서의 감지 여부 결과 실제 반사광 또는 형광이 수신된 경우에만 제어부(107)가 관찰정보를 생성하는 단계(S103)로 진행할 수 있다. 다시 한 번 강조하여 언급하지만 본 발명은 반사광 또는 형광이 감지되지 않을 때에는 전력 소모를 최소화 하기 위한 것이며, 상기 S102단계에서 별다른 빛이 감지되지 않는 경우에는 전체 시스템이 대기모드에 있을 수 있다.

다른 한편, 본 발명에 따른 구강 관찰 방법은 상기 구강 관찰 시스템(100) 내에 자이로센서(109)가 구비되어 있음을 전제로, 상기 자이로센서(109)를 관찰 대상이 되는 자(환자)의 구강 이미지에 동기화 시키는 단계(S100)가 더 포함될 수 있다. 참고로 본 단계는 S101단계보다 더 앞서서 수행되는 것이 바람직하며, 사용자의 동기화 조작 입력에 의해 수행될 수 있다. 구체적으로는 제어부(107)가 사용자로부터의 입력이 있을 때 해당 입력 시점에서의 자이로센서(109) 파라미터들, 그리고 기 저장되어 있는 환자의 구강 이미지 내 좌표를 매칭시킴으로써 이루어질 수 있다. 앞서 제2 실시예에 따른 구강 관찰 시스템(100)에서는 동기화 과정에 대하여 설명을 하였으므로 여기서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.

또 다른 한편, 본 발명에 따른 구강 관찰 방법은 상기 S103단계 이후, 제어부(107)가 생성한 관찰정보를 상기 환자의 구강 이미지 상에 오버랩 시켜 디스플레이 수단을 통해 사용자에게 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다. (S104)

이상 저전력 구강 관찰 시스템 및 이를 사용하여 구강을 관찰하는 방법에 대해 살펴보았다. 한편, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 응용예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 구별되어 이해되어서는 안 될 것이다.

100 구강 관찰 시스템
101A, 101B 발광부
103 광필터
105 광센서
107 제어부
109 자이로센서
111 보정부

Claims

저전력 구강 관찰 시스템에 있어서,
대상물을 향해 빛을 조사하는 발광부;
상기 대상물의 표면에 존재하는 미생물에 의해 반사된 반사광 중 특정 대역만 통과시키는 광필터;
상기 광필터를 통과한 반사광 중 형광 - 상기 형광은 상기 미생물에 의해 유발된 것임 - 을 감지하였을 때에만 전기적 신호를 발생시키는 광센서; 및
상기 광센서로부터 수신되는 전기적 신호에 따라 형광이 감지되는 경우에만 관찰정보를 생성하는 제어부;
를 포함하고,
상기 관찰정보는 기 저장된 환자 구강 이미지 상에 오버랩되어 표시되되,
시간순서에 따라 형광이 감지된 구간, 및 형광이 감지되지 않은 그 외의 구간에 대응되는 패턴으로 표시되는 것을 특징으로 하는,
저전력 구강 관찰 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
자이로센서를 더 포함하되,
상기 자이로센서는 사용자의 핸들링에 의해 변하는 상기 광센서의 역학적 운동과 대응되는 파라미터들을 감지하는 것을 특징으로 하는,
저전력 구강 관찰 시스템.
제3항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 광센서에 의해 반사광이 감지되는 경우, 상기 자이로센서에 의해 감지된 파라미터들과 상기 관찰정보를 매핑시키는 것을 특징으로 하는,
저전력 구강 관찰 시스템.
삭제
삭제
제4항에 있어서,
상기 자이로센서의 파라미터는,
임의 시점에서의 상기 사용자의 동기화 조작에 의해 상기 구강 이미지 상의 가상 좌표들에 매핑된 것을 특징으로 하는,
저전력 구강 관찰 시스템.
저전력 구강 관찰 시스템을 사용하여 구강을 관찰하는 방법에 있어서,
대상물을 향해 발광부로부터 빛을 조사하는 제1단계;
상기 대상물의 표면에 존재하는 미생물에 의해 반사된 반사광 중 형광 - 상기 형광은 상기 미생물에 의해 유발된 것임 - 의 수광 여부를 감지하고, 형광이 감지되었을 때에만 전기적 신호를 발생시키는 제2단계;
상기 전기적 신호의 발생에 따라 형광이 감지되는 경우에만 관찰정보를 생성하는 제3단계;
를 포함하고,
상기 관찰정보는 기 저장된 환자 구강 이미지 상에 오버랩되어 표시되되,
시간순서에 따라 형광이 감지된 구간에 대응되는 패턴, 및 형광이 감지되지 않은 그 외의 구간에 대응되는 패턴으로 표시되는 것을 특징으로 하는,
저전력 구강 관찰 시스템을 사용하여 구강을 관찰하는 방법.
제8항에 있어서,
상기 저전력 구강 관찰 시스템 내 구비된 자이로센서를 환자의 구강 이미지에 동기화 시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
저전력 구강 관찰 시스템을 사용하여 구강을 관찰하는 방법.
삭제