KR102564879B1 - Artificial retinal device with two-phase stimulation time control and method for operating the same - Google Patents

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KR102564879B1 KR1020210071397A KR20210071397A KR102564879B1 KR 102564879 B1 KR102564879 B1 KR 102564879B1 KR 1020210071397 A KR1020210071397 A KR 1020210071397A KR 20210071397 A KR20210071397 A KR 20210071397A KR 102564879 B1 KR102564879 B1 KR 102564879B1
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Abstract

2상 자극 시간 조절 방식의 인공망막 장치 및 그의 구동 방법이 개시되며, 본원의 일 실시예에 따른 2상 자극 시간 조절 방식의 인공망막 장치는, 입사되는 광의 세기에 비례하는 펄스 폭을 가지고, 하이(High) 상태가 상호 중첩되지 않는 펄스 신호인 제1신호 및 제2신호를 생성하는 2상 신호 발생기 및 상기 제1신호 및 상기 제2신호에 기초하여 대상자의 망막 자극 부위에 시신경 자극을 위한 전류를 교번하여 인가하는 자극기를 포함할 수 있다.An artificial retina device with a two-phase stimulation time control method and a driving method thereof are disclosed. The artificial retina device with a two-phase stimulation time control method according to an embodiment of the present invention has a pulse width proportional to the intensity of incident light and has a high (High) A two-phase signal generator for generating a first signal and a second signal, which are pulse signals that do not overlap each other, and current for optic nerve stimulation to the subject's retinal stimulation area based on the first signal and the second signal. It may include a stimulator that alternately applies.

Description

2상 자극 시간 조절 방식의 인공망막 장치 및 그의 구동 방법{ARTIFICIAL RETINAL DEVICE WITH TWO-PHASE STIMULATION TIME CONTROL AND METHOD FOR OPERATING THE SAME}Two-phase stimulation time control type artificial retina device and method of driving the same

본원은 2상 자극 시간 조절 방식의 인공망막 장치 및 그의 구동 방법에 관한 것이다.The present application relates to a two-phase stimulation time control type artificial retina device and a driving method thereof.

망막 내의 빛을 감지하는 광수용체 세포(photoreceptor cell)가 노인성 황반퇴화, 망막색소 변성증과 같은 여러 요인들로 인하여 기능을 잃게 되면 시력을 잃을 수 있다. 한 번 시력을 잃게 되면 현재로서는 약물이나 수술적 요법으로서는 완전한 회복이나 치료가 불가능하다. 이와 관련하여, 광수용체 세포(photoreceptor cell)를 제외한 시각 신경망이 동작하는 경우, 망막 내에 삽입된 전극으로 전기 신호를 인가하여 신경계를 자극하여 시력을 완전히 잃은 사람들이 어느 정도의 시각 기능(이를 테면, 큰 글씨 구분, 형체 구분 등)을 수행하게 하는데 성공하였는데, 이를 인공망막 기술이라고 한다.When photoreceptor cells that detect light in the retina lose their functions due to various factors such as age-related macular degeneration and retinitis pigmentosa, vision may be lost. Once vision is lost, complete recovery or treatment is currently impossible with medication or surgical therapy. In this regard, when the visual neural network, excluding photoreceptor cells, operates, electrical signals are applied to electrodes inserted into the retina to stimulate the nervous system, so that people who have completely lost their eyesight can achieve some degree of visual function (eg, It succeeded in making it perform big font classification, shape classification, etc.), which is called artificial retina technology.

한편, 전술한 인공망막은 기본적으로 입사광 세기에 비례한 자극 전하를 세포에 전달하여, 대상자가 빛의 밝기 차이를 인식할 수 있도록 보조하며, 이를 위한 종래의 기술로는 크게 자극세기 조절 방식과 자극횟수 조절 방식 두 가지가 있다.On the other hand, the artificial retina described above basically transfers stimulation charges proportional to the intensity of incident light to the cells, helping the subject to recognize the difference in brightness of light. Conventional technologies for this are largely a stimulation intensity control method and stimulation There are two ways to control the number of times.

먼저, 자극세기 조절 방식의 인공망막은 입사광 세기에 비례하는 자극기 단의 바이어스 전압 혹은 전류를 만들어내는 시스템을 통해 자극 신호의 진폭을 조절한다. 따라서, 자극세기 조절 방식의 인공망막은 넓은 동적범위의 자극을 만들어 내기 위해서 높은 공급 전압이 필요한 문제가 있다.First, the artificial retina of the stimulation intensity control method controls the amplitude of the stimulation signal through a system that generates a bias voltage or current of the stimulation stage that is proportional to the intensity of incident light. Therefore, the artificial retina of the stimulation intensity control method has a problem in that a high supply voltage is required to generate stimulation in a wide dynamic range.

다음으로, 자극횟수 조절 방식의 인공망막은 입사광 세기에 비례하여 자극 신호의 개수를 조절하고, 이를 통해 세포에 전달할 전하량을 조절하게 된다. 그러나, 인간의 눈이 인공적 자극에 반응하는 자극 주기는 대략 4 내지 6Hz 수준이므로, 한 자극 주기 동안 다수의 자극 신호를 생성하기 위해 높은 동작 주파수가 요구되는 문제가 있다.Next, the artificial retina of the stimulation number control method adjusts the number of stimulation signals in proportion to the intensity of incident light, thereby adjusting the amount of charge to be delivered to the cells. However, since the stimulation period at which the human eye responds to artificial stimulation is approximately 4 to 6 Hz, there is a problem in that a high operating frequency is required to generate a plurality of stimulation signals during one stimulation period.

본원의 배경이 되는 기술은 한국등록특허공보 제10-1856014호에 개시되어 있다.The background technology of the present application is disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1856014.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 종래의 인공망막 기술인 자극세기조절 방식 및 자극횟수조절 방식 대비 효율적인 자극을 저전력으로도 구현할 수 있는 2상 자극 시간 조절 방식의 인공망막 장치를 제공하려는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the problems of the prior art described above, and provides a two-phase stimulation time control type artificial retina device capable of implementing efficient stimulation with low power compared to the stimulation intensity control method and the stimulation frequency control method, which are conventional artificial retina technologies. intended to do

다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.However, the technical problem to be achieved by the embodiments of the present application is not limited to the technical problems described above, and other technical problems may exist.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 실시예에 따른 2상 자극 시간 조절 방식의 인공망막 장치는, 입사되는 광의 세기에 비례하는 펄스 폭을 가지고, 하이(High) 상태가 상호 중첩되지 않는 펄스 신호인 제1신호 및 제2신호를 생성하는 2상 신호 발생기 및 상기 제1신호 및 상기 제2신호에 기초하여 대상자의 망막 자극 부위에 시신경 자극을 위한 전류를 교번하여 인가하는 자극기를 포함할 수 있다.As a technical means for achieving the above technical problem, the artificial retina device of the two-phase stimulation time control method according to an embodiment of the present application has a pulse width proportional to the intensity of incident light, and a high state is mutually A two-phase signal generator that generates first and second signals, which are non-overlapping pulse signals, and a stimulator that alternately applies a current for optic nerve stimulation to the subject's retinal stimulation area based on the first and second signals can include

또한, 상기 2상 신호 발생기는, 상기 광의 세기에 비례하는 광전류를 생성하는 포토 다이오드 및 상기 광전류의 세기에 반비례하는 지연 시간에 기초하여 클럭 신호 또는 상기 클럭 신호에 대응하는 기준 신호의 상승 엣지의 발생을 지연시키는 복수의 지연기 회로를 포함할 수 있다.In addition, the two-phase signal generator generates a clock signal or a rising edge of a reference signal corresponding to the clock signal based on a photodiode that generates a photocurrent proportional to the intensity of the light and a delay time that is inversely proportional to the intensity of the photocurrent. It may include a plurality of delay circuits for delaying.

또한, 상기 클럭 신호는 50%의 듀티 사이클을 가지고, 상기 기준 신호의 상승 엣지는 상기 클럭 신호의 하강 엣지에 대응하여 생성되되, 상기 기준 신호는 상기 클럭 신호의 주기 동안 하이(High) 상태를 유지하는 신호일 수 있다.In addition, the clock signal has a duty cycle of 50%, the rising edge of the reference signal is generated corresponding to the falling edge of the clock signal, and the reference signal maintains a high state during the period of the clock signal. It may be a signal that

또한, 상기 복수의 지연기 회로는, 상기 클럭 신호의 상승 엣지를 상기 지연 시간에 따라 1회 지연시키는 제1지연기 회로, 상기 기준 신호의 상승 엣지를 상기 지연 시간에 따라 순차적으로 2회 지연시키는 제2지연기 회로 및 제3지연기 회로를 포함할 수 있다.In addition, the plurality of delay circuits include a first delay circuit for delaying the rising edge of the clock signal once according to the delay time, and sequentially delaying the rising edge of the reference signal twice according to the delay time. A second delay circuit and a third delay circuit may be included.

또한, 상기 제1신호는, 상기 제1지연기 회로의 출력 신호일 수 있다.Also, the first signal may be an output signal of the first delay circuit.

또한, 상기 제1지연기 회로의 입력 신호는, 상기 클럭 신호 및 상기 기준 신호를 입력으로 하는 AND 게이트의 출력 신호일 수 있다.Also, an input signal of the first delay circuit may be an output signal of an AND gate having the clock signal and the reference signal as inputs.

또한, 상기 제2신호는, 상기 제1신호의 반대 신호 및 상기 제3지연기 회로의 출력 신호를 입력으로 하는 AND 게이트의 출력 신호일 수 있다.Also, the second signal may be an output signal of an AND gate having an opposite signal of the first signal and an output signal of the third delay circuit as inputs.

또한, 상기 클럭 신호의 주기가 Tclk이고, 상기 지연 시간이 trd일 때, 상기 제1신호 및 상기 제2신호의 펄스 폭은 Tclk/2-trd일 수 있다.Also, when the period of the clock signal is T clk and the delay time is t rd , the pulse widths of the first signal and the second signal may be T clk /2−t rd .

또한, 상기 자극기는, 상기 망막 자극 부위에 대하여 대향하도록 각각 배치되는 제1전극 및 제2전극을 포함할 수 있다.In addition, the stimulator may include a first electrode and a second electrode disposed to face each other with respect to the retina stimulation site.

또한, 상기 자극기는, 상기 제1신호를 기초로 상기 제1전극에서 상기 제2전극을 향하는 방향으로 전류를 인가하고, 상기 제2신호를 기초로 상기 제2전극에서 상기 제1전극을 향하는 방향으로 전류를 인가할 수 있다.In addition, the stimulator applies a current in a direction from the first electrode to the second electrode based on the first signal, and applies a current in a direction from the second electrode to the first electrode based on the second signal. current can be applied.

또한, 상기 자극기는, 상기 제1신호 및 상기 제2신호에 따라 선택적으로 구동하는 스위치를 포함할 수 있다.In addition, the stimulation device may include a switch selectively driven according to the first signal and the second signal.

한편, 본원의 일 실시예에 따른 2상 자극 시간 조절 방식의 인공망막 장치의 구동 방법은, 입사되는 광의 세기에 비례하는 펄스 폭을 가지고, 하이(High) 상태가 상호 중첩되지 않는 펄스 신호인 제1신호 및 제2신호를 생성하는 단계 및 상기 제1신호 및 상기 제2신호에 기초하여 대상자의 망막 자극 부위에 시신경 자극을 위한 전류를 교번하여 인가하는 단계를 포함할 수 있다.On the other hand, the driving method of the artificial retina device of the two-phase stimulation time control method according to an embodiment of the present application is a pulse signal having a pulse width proportional to the intensity of incident light and a high state that does not overlap with each other. It may include generating a first signal and a second signal, and alternately applying a current for optic nerve stimulation to a retinal stimulation site of a subject based on the first signal and the second signal.

또한, 상기 생성하는 단계는, 상기 광의 세기에 비례하는 광전류를 생성하는 단계 및 상기 광전류의 세기에 반비례하는 지연 시간에 기초하여 클럭 신호 또는 상기 클럭 신호에 대응하는 기준 신호의 상승 엣지의 발생을 지연시키는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the generating may include delaying generation of a clock signal or a rising edge of a reference signal corresponding to the clock signal based on the generating of a photocurrent proportional to the intensity of light and a delay time inversely proportional to the intensity of the photocurrent. steps may be included.

또한, 상기 지연시키는 단계는, 상기 클럭 신호의 상승 엣지를 상기 지연 시간에 따라 1회 지연시키는 단계 및 상기 기준 신호의 상승 엣지를 상기 지연 시간에 따라 순차적으로 2회 지연시키는 단계를 포함할 수 있다.The delaying may include delaying the rising edge of the clock signal once according to the delay time and sequentially delaying the rising edge of the reference signal twice according to the delay time. .

상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.The above-described problem solving means are merely exemplary and should not be construed as intended to limit the present disclosure. In addition to the exemplary embodiments described above, additional embodiments may exist in the drawings and detailed description of the invention.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 종래의 인공망막 기술인 자극세기조절 방식 및 자극횟수조절 방식 대비 효율적인 자극을 저전력으로도 구현할 수 있는 2상 자극 시간 조절 방식의 인공망막 장치를 제공할 수 있다.According to the above-described problem solving means of the present application, it is possible to provide an artificial retina device of a two-phase stimulation time control method capable of implementing efficient stimulation with low power compared to the stimulation intensity control method and the stimulation frequency control method, which are conventional artificial retina technologies.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 낮은 동작 전압에서도 빛 세기에 비례하는 자극 전하를 생성하며, 높은 동작 주파수도 필요하지 않으므로, 보다 저전력으로 동작하는 인공망막 시스템을 구현할 수 있다.According to the above-described problem solving means of the present application, stimulation charges proportional to light intensity are generated even at a low operating voltage, and a high operating frequency is not required, so an artificial retina system operating with lower power can be implemented.

다만, 본원에서 얻을 수 있는 효과는 상기된 바와 같은 효과들로 한정되지 않으며, 또 다른 효과들이 존재할 수 있다.However, the effects obtainable herein are not limited to the effects described above, and other effects may exist.

도 1은 본원의 일 실시예에 따른 2상 자극 시간 조절 방식의 인공망막 장치의 2상 신호 발생기의 개략적인 구성도이다.
도 2는 2상 신호 발생기에서 생성되는 제1신호 및 제2신호를 포함하는 2상 신호와 이를 생성하기 위한 클럭 신호 및 기준 신호의 타이밍도이다.
도 3은 2상 신호 발생기의 지연기 회로의 개략적인 구성도이다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 2상 자극 시간 조절 방식의 인공망막 장치의 자극기의 개략적인 구성도이다.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 2상 자극 시간 조절 방식의 인공망막 장치에 의해 생성되는 자극 신호와 종래의 인공망막 장치의 자극 신호를 비교하여 나타낸 도면이다.
도 6은 본원의 일 실시예에 따른 2상 자극 시간 조절 방식의 인공망막 장치를 칩 형태로 구현하여 나타낸 예시도이다.
도 7은 본원의 일 실시예에 따른 2상 자극 시간 조절 방식의 인공망막 장치에 의해 생성되는 2상 신호에 대한 측정 결과를 나타낸 도면이다.
도 8은 본원의 일 실시예에 따른 2상 자극 시간 조절 방식의 인공망막 장치에 인가된 빛의 패턴에 따른 자극 시간 조절 결과를 시각화한 도면이다.
도 9는 클럭 신호의 복수의 주파수에 따른 빛의 세기와 2상 신호의 펄스폭의 상관 관계를 나타낸 그래프이다.
도 10은 본원의 일 실시예에 따른 2상 자극 시간 조절 방식의 인공망막 장치의 구동 방법에 대한 동작 흐름도이다.
1 is a schematic configuration diagram of a two-phase signal generator of an artificial retina device of a two-phase stimulation time control method according to an embodiment of the present invention.
2 is a timing diagram of a 2-phase signal including a first signal and a second signal generated by a 2-phase signal generator and a clock signal and reference signal for generating the 2-phase signal.
3 is a schematic configuration diagram of a delay circuit of a two-phase signal generator.
4 is a schematic configuration diagram of a stimulator of a two-phase stimulation time control type artificial retina device according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a comparison between a stimulation signal generated by a two-phase stimulation time control artificial retina device according to an embodiment of the present invention and a stimulation signal of a conventional artificial retina device.
6 is an exemplary view showing an artificial retina device implemented in a chip form of a two-phase stimulation time control method according to an embodiment of the present application.
7 is a diagram showing measurement results of two-phase signals generated by an artificial retina device of a two-phase stimulation time control method according to an embodiment of the present application.
8 is a diagram visualizing the result of adjusting the stimulation time according to the pattern of light applied to the artificial retina device of the two-phase stimulation time control method according to an embodiment of the present application.
9 is a graph showing a correlation between the intensity of light and the pulse width of a two-phase signal according to a plurality of frequencies of a clock signal.
10 is an operation flowchart of a method of driving an artificial retina device of a two-phase stimulation time control method according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present application will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice with reference to the accompanying drawings. However, the present disclosure may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly describe the present application in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결" 또는 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. Throughout the present specification, when a part is said to be “connected” to another part, it is not only “directly connected”, but also “electrically connected” or “indirectly connected” with another element in between. "Including cases where

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout the present specification, when a member is referred to as being “on,” “above,” “on top of,” “below,” “below,” or “below” another member, this means that a member is located in relation to another member. This includes not only the case of contact but also the case of another member between the two members.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the present specification, when a certain component is said to "include", it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.

본원은 2상 자극 시간 조절 방식의 인공망막 장치 및 그의 구동 방법에 관한 것이다. 본원의 일 실시예에 따른 2상 자극 시간 조절 방식의 인공망막 장치(10)(이하, '인공망막 장치(10)'라 한다.)는, 2상 신호 발생기(100) 및 자극기(200)를 포함할 수 있다.The present application relates to a two-phase stimulation time control type artificial retina device and a driving method thereof. The artificial retina device 10 (hereinafter referred to as 'artificial retina device 10') of a two-phase stimulation time control method according to an embodiment of the present application includes a two-phase signal generator 100 and a stimulator 200. can include

이하에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여 인공망막 장치(10)의 2상 신호 발생기(100)의 구조 및 기능에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, the structure and function of the two-phase signal generator 100 of the artificial retina device 10 will be described with reference to FIGS. 1 to 3 .

2상 신호 발생기(100)는 입사되는 광의 세기에 비례하는 펄스 폭을 가지고, 하이(High) 상태가 상호 중첩되지 않는 펄스 신호인 제1신호(AP) 및 제2신호(CP)를 생성하는 구성일 수 있다.The two-phase signal generator 100 has a pulse width proportional to the intensity of incident light and generates a first signal AP and a second signal CP, which are pulse signals in which high states do not overlap each other. can be

달리 말해, 본원에서 개시하는 인공망막 장치(10)의 2상 신호 발생기는 광의 세기에 따라 망막 자극 부위에 인가되는 자극의 지속 시간(Stimulus Duration)이 결정되도록, 인공망막 장치(10)로 인가되는 광의 세기에 대응하여 펄스 폭이 결정되는 2상 신호를 생성하며, 대상자의 망막 자극 부위로 자극을 인가하는 자극기(200)로 생성된 2상 신호를 전달할 수 있다.In other words, the two-phase signal generator of the artificial retina device 10 disclosed herein is applied to the artificial retina device 10 so that the stimulus duration applied to the retinal stimulation site is determined according to the intensity of light. A two-phase signal having a pulse width determined in response to the intensity of light may be generated, and the generated two-phase signal may be transmitted to the stimulator 200 that applies the stimulus to the subject's retinal stimulation site.

도 1은 본원의 일 실시예에 따른 2상 자극 시간 조절 방식의 인공망막 장치의 2상 신호 발생기의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a two-phase signal generator of an artificial retina device of a two-phase stimulation time control method according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 2상 신호 발생기(100)는 포토 다이오드(110) 및 복수의 지연기 회로(120)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a two-phase signal generator 100 may include a photodiode 110 and a plurality of delay circuits 120 .

예를 들어, 2상 신호 발생기(100)의 복수의 지연기 회로(120)는 이하에서 상세히 후술하는 바와 같이 제1신호(AP)의 생성에 관여하는 제1지연기 회로(121)와 제2신호(CP)의 생성에 관여하는 제2지연기 회로(122) 및 제3지연기 회로(123)를 포함하는 것일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니고, 복수의 지연기 회로(120)의 지연기 회로의 탑재 개수는 본원의 구현예에 따라 다양한 값으로 필요에 따라 결정될 수 있다.For example, the plurality of delay circuits 120 of the two-phase signal generator 100 include the first delay circuit 121 involved in generating the first signal AP and the second delay circuit 120 as will be described in detail below. It may include a second delay circuit 122 and a third delay circuit 123 involved in generating the signal CP, but is not limited thereto, and the delay of the plurality of delay circuits 120 The number of mounted circuits may be determined as necessary with various values according to embodiments of the present invention.

포토 다이오드(110)는 인공망막 장치(10)로 인가되는 광의 세기에 비례하는 광전류(IPD)를 생성할 수 있다. 달리 말해, 포토 다이오드(110)는 인공망막 장치(10)로 입사하는 광을 센싱할 수 있다(Light Sensing).The photodiode 110 may generate a photocurrent (I PD ) proportional to the intensity of light applied to the artificial retina device 10 . In other words, the photodiode 110 may sense light incident on the artificial retina device 10 (Light Sensing).

복수의 지연기 회로(120)는 광전류(IPD)의 세기에 반비례하는 지연 시간에 기초하여 클럭 신호(CLK) 또는 클럭 신호(CLK)에 대응하는 기준 신호(SE)의 상승 엣지의 발생을 지연시킬 수 있다.The plurality of delay circuits 120 delay generation of the clock signal CLK or the rising edge of the reference signal SE corresponding to the clock signal CLK based on a delay time inversely proportional to the intensity of the photocurrent I PD . can make it

도 2는 2상 신호 발생기에서 생성되는 제1신호 및 제2신호를 포함하는 2상 신호와 이를 생성하기 위한 클럭 신호 및 기준 신호의 타이밍도이다.2 is a timing diagram of a 2-phase signal including a first signal and a second signal generated by a 2-phase signal generator and a clock signal and reference signal for generating the 2-phase signal.

도 2를 참조하면, 클럭 신호(CLK)는 50%의 듀티 사이클을 가지는 펄스 신호일 수 있다. 또한, 도 2를 참조하면, 클럭 신호(CLK)에 대응하는 기준 신호(SE)란 상승 엣지가 클럭 신호(CLK)의 하강 엣지에 대응하여 생성되되, 클럭 신호(CLK)의 주기 동안 하이(High) 상태를 유지하는 신호일 수 있다. 또한, 클럭 신호(CLK)가 50%의 듀티 사이클(duty cycle)을 가짐에 따라, 기준 신호(SE)의 펄스 중간 지점은 클럭 신호(CLK)의 상승 엣지에 대응될 수 있다.Referring to FIG. 2 , the clock signal CLK may be a pulse signal having a 50% duty cycle. Also, referring to FIG. 2 , the rising edge of the reference signal SE corresponding to the clock signal CLK is generated corresponding to the falling edge of the clock signal CLK, but is high during the period of the clock signal CLK. ) can be a signal that maintains the state. In addition, as the clock signal CLK has a duty cycle of 50%, the middle point of the pulse of the reference signal SE may correspond to the rising edge of the clock signal CLK.

한편, 이와 관련하여, 기준 신호(SE)의 상승 엣지는 클럭 신호(CLK)의 여러 하강 엣지 중 특정 시점의 하강 엣지에 대응하여 발생하는 것일 수 있으며, 반드시 클럭 신호(CLK)의 하강 엣지마다 발생할 필요는 없을 수 있다. 달리 말해, 기준 신호(SE)와 클럭 신호(CLK)의 주기는 상이할 수 있다.Meanwhile, in this regard, the rising edge of the reference signal SE may occur in response to a falling edge at a specific point in time among several falling edges of the clock signal CLK, which necessarily occurs at every falling edge of the clock signal CLK. may not be necessary. In other words, the cycles of the reference signal SE and the clock signal CLK may be different.

이하에서는 설명의 편의를 위하여 클럭 신호(CLK)의 주기를 Tclk로 지칭하고, 클럭 신호(CLK) 및 기준 신호(SE)에 대하여 적용되는 지연 시간을 trd로 지칭하도록 한다.Hereinafter, for convenience of description, a period of the clock signal CLK is referred to as T clk , and a delay time applied to the clock signal CLK and the reference signal SE is referred to as t rd .

한편, 복수의 지연기 회로(120)는 클럭 신호(CLK)의 상승 엣지를 광 전류의 세기에 반비례하는 지연 시간(trd)에 따라 1회 지연시키는 제1지연기 회로(121), 기준 신호(SE)의 상승 엣지를 광 전류의 세기에 반비례하는 지연 시간(trd)에 따라 순차적으로 2회 지연시키는 제2지연기 회로(122) 및 제3지연기 회로(123)를 포함할 수 있다.Meanwhile, the plurality of delay circuits 120 delay the rising edge of the clock signal CLK once according to a delay time t rd that is inversely proportional to the intensity of the light current. The first delay circuit 121, the reference signal It may include a second delay circuit 122 and a third delay circuit 123 for sequentially delaying the rising edge of (SE) twice according to a delay time (t rd ) inversely proportional to the intensity of the light current. .

본원의 일 실시예에 따르면, 2상 신호 발생기(100)에 의해 생성되는 2상 신호 중 제1신호(AP)는 제1지연기 회로(121)의 출력 신호일 수 있다. 이 때, 제1지연기 회로(121)의 입력 신호는, 도 1을 참조하면, 클럭 신호(CLK) 및 기준 신호(SE)를 입력으로 하는 AND 게이트인 제1게이트(G1)의 출력 신호일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the first signal AP among the two-phase signals generated by the two-phase signal generator 100 may be an output signal of the first delay circuit 121 . At this time, referring to FIG. 1, the input signal of the first delay circuit 121 is the output signal of the first gate G 1 , which is an AND gate that takes the clock signal CLK and the reference signal SE as inputs. can

또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 2상 신호 발생기(100)에 의해 생성되는 2상 신호 중 제2신호(CP)는 제1신호(AP)의 반대 신호 및 제3지연기 회로(123)의 출력 신호(SEd)를 입력으로 하는 AND 게이트인 제2게이트(G2)의 출력 신호일 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present application, the second signal CP among the two-phase signals generated by the two-phase signal generator 100 is an opposite signal of the first signal AP and the third delay circuit 123 It may be an output signal of the second gate G 2 , which is an AND gate that takes the output signal SEd of SEd as an input.

참고로, 도 1을 참조하면, 전술한 설명에서 제1신호(AP)의 반대 신호란 제2게이트(G2)에 인가되는 입력 중 도 1 기준 상측에 도시된 입력 신호로서 제1신호(AP)에 NOT 연산을 적용한 신호를 의미하는 것일 수 있다.For reference, referring to FIG. 1 , in the above description, the opposite signal to the first signal AP is an input signal shown on the upper side of FIG. 1 among inputs applied to the second gate G 2 , and the first signal AP ) may mean a signal obtained by applying a NOT operation.

또한, 도 2를 참조하면, 제1신호(AP) 및 제2신호(CP)의 펄스 폭은 모두 Tclk/2-trd로 결정되는 것일 수 있다. 이와 관련하여, Tclk는 미리 설정된 클럭 신호(CLK)의 주기이고, trd는 인공망막 장치(10)로 인가되는 광의 세기에 따라 동적으로 변경되며 광의 세기에 반비례하는 지연 시간으로서 광의 세기가 셀수록 작아지고, 광의 세기가 약할수록 커지는 것일 수 있다.Also, referring to FIG. 2 , both pulse widths of the first signal AP and the second signal CP may be determined as T clk /2-t rd . In this regard, Tclk is a period of the preset clock signal CLK, and t rd is a delay time that is dynamically changed according to the intensity of light applied to the artificial retina device 10 and is inversely proportional to the intensity of light. It may be smaller, and may increase as the light intensity is weaker.

또한, 이에 따라 2상 신호 발생기(100)에서 생성되는 제1신호(AP) 및 제2신호(CP)의 펄스 폭은 인공망막 장치(10)에 강한 빛이 인가될수록 크게 결정되고 인공망막 장치(10)에 약한 빛이 인가될수록 작게 결정되므로, 2상 신호 발생기(100)에서 생성한 2상 신호에 따라 자극기(200)에 의한 망막 자극 부위의 자극 수준(자극 시간)이 결정되는 것일 수 있다.In addition, accordingly, the pulse widths of the first signal AP and the second signal CP generated by the two-phase signal generator 100 are determined to increase as strong light is applied to the artificial retina device 10, and the artificial retina device ( 10) is determined to be smaller as weaker light is applied, so the stimulation level (stimulation time) of the retinal stimulation site by the stimulator 200 may be determined according to the two-phase signal generated by the two-phase signal generator 100.

도 3은 2상 신호 발생기의 지연기 회로의 개략적인 구성도이다.3 is a schematic configuration diagram of a delay circuit of a two-phase signal generator.

도 3을 참조하면, 2상 신호 발생기(100)의 지연기 회로(120)는 입력 신호(IN)의 상승엣지는 지연(딜레이)시키되, 하강엣지는 지연(딜레이)시키지 않은 출력 신호(OUT)를 생성하는 회로일 수 있다. 이와 관련하여, 본원에서 개시하는 인공망막 장치(10)에 탑재되는 지연기 회로(120)는 입력 신호(IN)의 상승엣지를 전술한 지연 시간(trd)에 따라 지연시키도록 설계될 수 있다.Referring to FIG. 3, the delay circuit 120 of the two-phase signal generator 100 delays (delays) the rising edge of the input signal (IN) but does not delay (delays) the falling edge of the output signal (OUT). It may be a circuit that generates In this regard, the delay circuit 120 mounted in the artificial retina device 10 disclosed herein may be designed to delay the rising edge of the input signal IN according to the aforementioned delay time t rd . .

이하에서는, 도 4를 참조하여 인공망막 장치(10)의 자극기(200)의 구조 및 기능에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, the structure and function of the stimulator 200 of the artificial retina apparatus 10 will be described with reference to FIG. 4 .

도 4는 본원의 일 실시예에 따른 2상 자극 시간 조절 방식의 인공망막 장치의 자극기의 개략적인 구성도이다.4 is a schematic configuration diagram of a stimulator of a two-phase stimulation time control artificial retina device according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 자극기(200)는 망막 자극 부위(S)에 대하여 대향하도록 각각 배치되는 제1전극(210) 및 제2전극(220)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the stimulator 200 may include a first electrode 210 and a second electrode 220 disposed to face each other with respect to the retina stimulation site S.

자극기(200)는 2상 신호 발생기(100)에 의해 생성된 제1신호(AP)를 기초로 제1전극(210)에서 제2전극(220)을 향하는 방향으로 전류를 인가할 수 있다(도 4의 상측 화살표).The stimulator 200 may apply current in a direction from the first electrode 210 toward the second electrode 220 based on the first signal AP generated by the two-phase signal generator 100 (FIG. up arrow in 4).

반대로, 자극기(200)는 2상 신호 발생기(100)에 의해 생성된 제2신호(CP)를 기초로 제2전극(220)에서 제1전극(210)을 향하는 방향으로 전류를 인가할 수 있다(도 4의 하측 화살표).Conversely, the stimulation device 200 may apply current in a direction from the second electrode 220 toward the first electrode 210 based on the second signal CP generated by the two-phase signal generator 100. (lower arrow in Fig. 4).

또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 자극기(200)는 제1신호(AP) 및 제2신호(CP)에 따라 선택적으로 구동하는 스위치를 포함할 수 있다. 달리 말해, 자극기(200)는 2상 신호 발생기(100)로부터 인가되는 2상 신호의 신호 유형에 따라 자극 경로를 전환하는 스위치를 구비할 수 있다. 이와 관련하여 도 4를 참조하면, 자극기(200)의 스위치는 제1신호(), 제1신호의 반대 신호(), 제2신호(), 제2신호의 반대 신호()를 각각의 입력으로서 인가받는 NMOS스위치 소자 또는 PMOS 스위치 소자를 포함하는 복수의 스위치 소자를 포함할 수 있다.In addition, according to one embodiment of the present application, the stimulator 200 may include a switch that is selectively driven according to the first signal AP and the second signal CP. In other words, the stimulation device 200 may include a switch that converts a stimulation path according to the signal type of the two-phase signal applied from the two-phase signal generator 100 . In this regard, referring to FIG. 4 , the switch of the stimulator 200 generates a first signal ( ), the opposite signal of the first signal ( ), the second signal ( ), the opposite signal of the second signal ( ) may include a plurality of switch elements including NMOS switch elements or PMOS switch elements to which each input is applied.

이와 관련하여, 자극기(200)가 스위치를 포함하는 구조로 구현되기 때문에, 자극기(200)에 대하여 추가적인 바이어스 전압이 필요 없는 이점이 있으며, 대상자의 망막 자극 부위의 시신경을 자극하기 위한 전류 신호가 완전히 켜져 있는 스위치의 저항에 따라 결정되게 된다.In this regard, since the stimulator 200 is implemented as a structure including a switch, there is an advantage in that no additional bias voltage is required for the stimulator 200, and a current signal for stimulating the optic nerve of the subject's retina stimulation area is completely generated. It is determined by the resistance of the switched on.

도 5는 본원의 일 실시예에 따른 2상 자극 시간 조절 방식의 인공망막 장치에 의해 생성되는 자극 신호와 종래의 인공망막 장치의 자극 신호를 비교하여 나타낸 도면이다.5 is a view showing a comparison between a stimulation signal generated by a two-phase stimulation time control artificial retina device according to an embodiment of the present invention and a stimulation signal of a conventional artificial retina device.

구체적으로, 도 5의 (a)는 인공망막 시스템에 인가되는 시간의 따른 빛의 세기를 나타내고, 도 5의 (b)는 종래의 자극세기조절 방식에 의할 때 생성되는 자극 신호(전류 신호)이고, 도 5의 (c)는 종래의 자극횟수조절 방식에 의할 때 생성되는 자극 신호(전류 신호)이고, 도 5의 (d)는 본원에서 개시하는 인공망막 장치(10)에 의할 때 생성되는 펄스폭/자극 시간 조절 기반의 자극 신호를 나타낸 것이다.Specifically, FIG. 5 (a) shows the intensity of light over time applied to the artificial retina system, and FIG. 5 (b) shows a stimulation signal (current signal) generated when using a conventional stimulation intensity control method. 5(c) is a stimulation signal (current signal) generated when the conventional stimulation number control method is used, and FIG. 5(d) is when using the artificial retina device 10 disclosed herein. It shows the stimulation signal based on the control of the generated pulse width/stimulus time.

도 5를 참조하면, 본원에서 개시하는 인공망막 장치(10)는 종래의 자극세기조절 방식(도 5의 (b), Light-to-Amplitude Conversion)에 의할 때, 더 큰 자극 동적범위를 확보하기 높은 구동전압이 필요하여, 동일한 자극을 만들어내는 데에 많은 정적 전력을 소모하게 되는 문제와 자극횟수조절 방식(도 5의 (c), Light-to-Frequency Conversion)에 의할 때 한 번의 자극 주기 동안 다수의 자극 신호를 생성하기 위해 높은 동작 주파수가 필요하므로, 마찬가지로 동일한 자극을 만들어내는 데에 많은 동적 전력을 소모하게 되는 문제를 해결하여 보다 효율적인 자극을 구현할 수 있음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5, the artificial retina device 10 disclosed herein secures a larger stimulation dynamic range when using a conventional stimulation intensity control method (FIG. 5(b), Light-to-Amplitude Conversion) The problem of consuming a lot of static power to produce the same stimulation due to the need for a high driving voltage, and one stimulation by the stimulation frequency control method (Fig. 5 (c), Light-to-Frequency Conversion) Since a high operating frequency is required to generate a plurality of stimulation signals during a period, it can be confirmed that more efficient stimulation can be implemented by solving the problem of consuming a lot of dynamic power to generate the same stimulation.

이에 따라, 본원에서 개시하는 인공망막 장치(10)의 경우, 낮은 동작 전압에서도 빛 세기에 비례하는 자극 전하를 생성하며, 높은 동작 주파수도 필요하지 않으므로, 보다 저전력으로 동작하는 인공망막 시스템의 구현을 가능케 하는 이점이 있다.Accordingly, in the case of the artificial retina device 10 disclosed herein, stimulation charge proportional to the light intensity is generated even at a low operating voltage, and a high operating frequency is not required, so it is possible to implement an artificial retina system that operates with lower power. There are advantages to making this possible.

도 6은 본원의 일 실시예에 따른 2상 자극 시간 조절 방식의 인공망막 장치를 칩 형태로 구현하여 나타낸 예시도이다.6 is an exemplary view showing an artificial retina device implemented in a chip form of a two-phase stimulation time control method according to an embodiment of the present application.

도 6을 참조하면, 인공망막 장치(10)는 광 신호를 센싱하는 포토 다이오드(PD)를 둘러싸도록 배치되는 복수의 전극(Electrode)을 포함하는 자극 센서(Stimulator Sensor)가 복수개의 어레이로 배치되는 구조로 칩 상에 설계될 수 있다. 여기서, 복수의 전극(Electrode)은 전술한 자극기(200)의 제1전극(210) 및 제2전극(220)을 포함하는 한 쌍의 전극이 나란하게 배치된 형태로 설계될 수 있다.Referring to FIG. 6 , the artificial retina device 10 includes a plurality of stimulator sensors including a plurality of electrodes arranged to surround a photodiode PD sensing an optical signal, arranged in a plurality of arrays. structure can be designed on a chip. Here, the plurality of electrodes (Electrode) may be designed in a form in which a pair of electrodes including the first electrode 210 and the second electrode 220 of the above-described stimulator 200 are arranged side by side.

또한, 도 6을 참조하면, 인공망막 장치(10)의 클럭 신호(CLK) 및 기준 신호(SE)를 생성 및 제어하기 위한 제어부(Clock & Sequence Controller)는 전술한 자극 센서 어레이(Stimulator Sensor Array)와 중첩되지 않는 위치(예를 들면, 자극 센서 어레이의 하측)로 칩 상에 배치되는 것일 수 있다.In addition, referring to FIG. 6, the clock & sequence controller for generating and controlling the clock signal CLK and the reference signal SE of the artificial retina device 10 is the above-described stimulation sensor array. It may be disposed on the chip at a position that does not overlap with (eg, a lower side of the stimulus sensor array).

도 7은 본원의 일 실시예에 따른 2상 자극 시간 조절 방식의 인공망막 장치에 의해 생성되는 2상 신호에 대한 측정 결과를 나타낸 도면이다.7 is a diagram showing measurement results of two-phase signals generated by an artificial retina device of a two-phase stimulation time control method according to an embodiment of the present application.

도 7을 참조하면, 클럭 신호(CLK)의 주파수는 48Hz이고, 기준 신호(SE)의 주파수는 6Hz이고, 제1신호(AP) 및 제2신호(CP)의 진폭은 1V으로 설정될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니고, 본원의 구현예에 따라 대상자의 상태(연령, 시신경 특성 등)에 따라 클럭 신호(CLK)의 주파수, 기준 신호(SE)의 주파수, 2상 신호의 진폭 등의 스펙이 대상자에게 최적의 인공망막 기반의 자극을 제공할 수 있는 적절한 값으로 개인화 설정되는 것일 수 있다.Referring to FIG. 7, the frequency of the clock signal CLK is 48 Hz, the frequency of the reference signal SE is 6 Hz, and the amplitudes of the first signal AP and the second signal CP may be set to 1 V, but , but not limited thereto, specifications of the frequency of the clock signal (CLK), the frequency of the reference signal (SE), the amplitude of the two-phase signal, etc. according to the subject's condition (age, optic nerve characteristics, etc.) according to the embodiment of the present application. It may be individualized to an appropriate value capable of providing optimal artificial retina-based stimulation to the target person.

도 8은 본원의 일 실시예에 따른 2상 자극 시간 조절 방식의 인공망막 장치에 인가된 빛의 패턴에 따른 자극 시간 조절 결과를 시각화한 도면이다. 8 is a diagram visualizing the result of adjusting the stimulation time according to the pattern of light applied to the artificial retina device of the two-phase stimulation time control method according to an embodiment of the present application.

도 8을 참조하면, 인공망막 장치(10)에 대하여 소정의 이미지에 대응하는 광을 투사(Projector Image)한 결과, 이미지의 밝은 부분에 대응하여 망막 자극 부위로 인가되는 자극 신호의 펄스 폭이 이미지의 어두운 부분 대비 커지는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 8, as a result of projecting light corresponding to a predetermined image to the artificial retina device 10 (Projector Image), the pulse width of the stimulation signal applied to the retinal stimulation site corresponding to the bright part of the image is It can be seen that it is larger than the dark part of .

도 9는 클럭 신호의 복수의 주파수에 따른 빛의 세기와 2상 신호의 펄스폭의 상관 관계를 나타낸 그래프이다.9 is a graph showing a correlation between the intensity of light and the pulse width of a two-phase signal according to a plurality of frequencies of a clock signal.

도 9를 참조하면, 클럭 신호(CLK)의 주파수가 다양한 값(예를 들면, 32Hz, 48Hz, 64Hz 등)으로 변경되는 경우에도 인공망막 장치(10)로 인가되는 빛의 세기(Light Intensity)에 따라 대상자의 망막 자극 부위로 인가되는 자극 신호의 펄스 폭(PulseWidth) 및 망막 자극 부위에의 자극 시간이 커지는 경향성이 잘 유지되는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 9 , even when the frequency of the clock signal CLK is changed to various values (eg, 32 Hz, 48 Hz, 64 Hz, etc.), the intensity of light applied to the artificial retina device 10 varies. Accordingly, it can be seen that the pulse width of the stimulation signal applied to the subject's retinal stimulation site and the stimulation time to the retinal stimulation site tend to increase well.

이하에서는 상기에 자세히 설명된 내용을 기반으로, 본원의 동작 흐름을 간단히 살펴보기로 한다.Hereinafter, based on the details described above, the operation flow of the present application will be briefly reviewed.

도 10은 본원의 일 실시예에 따른 2상 자극 시간 조절 방식의 인공망막 장치의 구동 방법에 대한 동작 흐름도이다.10 is an operation flowchart of a method of driving an artificial retina device of a two-phase stimulation time control method according to an embodiment of the present invention.

도 10에 도시된 2상 자극 시간 조절 방식의 인공망막 장치의 구동 방법은 앞서 설명된 인공망막 장치(10)에 의하여 수행될 수 있다. 따라서, 이하 생략된 내용이라고 하더라도 인공망막 장치(10)에 대하여 설명된 내용은 2상 자극 시간 조절 방식의 인공망막 장치의 구동 방법에 대한 설명에도 동일하게 적용될 수 있다.The driving method of the two-phase stimulation time control type artificial retina device shown in FIG. 10 may be performed by the artificial retina device 10 described above. Therefore, even if the details are omitted below, the description of the artificial retina device 10 can be equally applied to the description of the driving method of the artificial retina device of the two-phase stimulation time control method.

도 10을 참조하면, 단계 S11에서 2상 신호 발생기(100)는 입사되는 광의 세기에 비례하는 펄스 폭을 가지고, 하이(High) 상태가 상호 중첩되지 않는 펄스 신호인 제1신호(AP) 및 제2신호(CP)를 생성할 수 있다.Referring to FIG. 10, in step S11, the two-phase signal generator 100 has a pulse width proportional to the intensity of incident light, and a first signal AP, which is a pulse signal whose high state does not overlap with each other, and a second signal AP. 2 signals (CP) can be generated.

구체적으로, 단계 S11에서 포토 다이오드(110)는 광의 세기에 비례하는 광전류를 생성할 수 있다.Specifically, in step S11, the photodiode 110 may generate a photocurrent proportional to the intensity of light.

또한, 단계 S11에서 2상 신호 발생기(100)는 생성된 광전류의 세기에 반비례하는 지연 시간에 기초하여 클럭 신호(CLK) 또는 클럭 신호(CLK)에 대응하는 기준 신호(SE)의 상승 엣지의 발생을 지연시킬 수 있다.In addition, in step S11, the two-phase signal generator 100 generates the clock signal CLK or a rising edge of the reference signal SE corresponding to the clock signal CLK based on a delay time inversely proportional to the intensity of the generated photocurrent. can delay

본원의 일 실시예에 따르면, 단계 S11에서 2상 신호 발생기(100)는 클럭 신호(CLK)의 상승 엣지를 광전류의 세기에 반비례하는 지연 시간에 따라 1회 지연시키고, 기준 신호(SE)의 상승 엣지를 광전류의 세기에 반비례하는 지연 시간에 따라 순차적으로 2회 지연시킴으로써 제1신호(AP) 및 제2신호(CP)를 생성할 수 있다.According to an embodiment of the present application, in step S11, the two-phase signal generator 100 delays the rising edge of the clock signal CLK once according to a delay time inversely proportional to the intensity of the photocurrent, and the rising edge of the reference signal SE The first signal AP and the second signal CP may be generated by sequentially delaying the edges twice according to a delay time inversely proportional to the intensity of the photocurrent.

다음으로, 단계 S12에서 자극기(200)는 단계 S11에서 생성된 제1신호(AP) 및 제2신호(CP)에 기초하여 대상자의 망막 자극 부위에 시신경 자극을 위한 전류를 교번하여 인가할 수 있다.Next, in step S12, the stimulator 200 may alternately apply current for optic nerve stimulation to the subject's retinal stimulation site based on the first signal AP and the second signal CP generated in step S11. .

상술한 설명에서, 단계 S11 및 S12는 본원의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다.In the foregoing description, steps S11 and S12 may be further divided into additional steps or combined into fewer steps, depending on the implementation of the present application. Also, some steps may be omitted if necessary, and the order of steps may be changed.

본원의 일 실시예에 따른 본원의 일 실시예에 따른 2상 자극 시간 조절 방식의 인공망막 장치의 구동 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The driving method of the artificial retina device of the two-phase stimulation time control method according to an embodiment of the present application is implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer readable medium. can The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. Program instructions recorded on the medium may be those specially designed and configured for the present invention or those known and usable to those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. - includes hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter, as well as machine language codes such as those produced by a compiler. The hardware devices described above may be configured to act as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

또한, 전술한 본원의 일 실시예에 따른 2상 자극 시간 조절 방식의 인공망막 장치의 구동 방법은 기록 매체에 저장되는 컴퓨터에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램 또는 애플리케이션의 형태로도 구현될 수 있다.In addition, the driving method of the two-phase stimulation time control type artificial retina device according to an embodiment of the present application described above may be implemented in the form of a computer program or application stored in a recording medium and executed by a computer.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present application is for illustrative purposes, and those skilled in the art will understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present application. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present application is indicated by the following claims rather than the detailed description above, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts thereof should be construed as being included in the scope of the present application.

10: 2상 자극 시간 조절 방식의 인공망막 장치
100: 2상 신호 발생기
110: 포토 다이오드
120: 지연기 회로
121: 제1지연기 회로
122: 제2지연기 회로
123: 제3지연기 회로
200: 자극기
210: 제1전극
220: 제2전극
10: Two-phase stimulation time-controlled artificial retina device
100: two-phase signal generator
110: photodiode
120: retarder circuit
121: first delay circuit
122: second delay circuit
123: third delay circuit
200: stimulator
210: first electrode
220: second electrode

Claims (13)

2상 자극 시간 조절 방식의 인공망막 장치로서,
입사되는 광의 세기에 비례하는 펄스 폭을 가지고, 하이(High) 상태가 상호 중첩되지 않는 펄스 신호인 제1신호 및 제2신호를 생성하는 2상 신호 발생기; 및
상기 제1신호 및 상기 제2신호에 기초하여 대상자의 망막 자극 부위에 시신경 자극을 위한 전류를 교번하여 인가하는 자극기,
를 포함하되,
상기 2상 신호 발생기는,
상기 광의 세기에 비례하는 광전류를 생성하는 포토 다이오드; 및
상기 광전류의 세기에 반비례하는 지연 시간에 기초하여 클럭 신호 또는 상기 클럭 신호에 대응하는 기준 신호의 상승 엣지의 발생을 지연시키는 복수의 지연기 회로,
를 포함하는 것인, 인공망막 장치.
An artificial retina device with a two-phase stimulation time control method,
a two-phase signal generator for generating a first signal and a second signal, which are pulse signals whose pulse widths are proportional to the intensity of incident light and whose high states do not overlap each other; and
A stimulator for alternately applying a current for optic nerve stimulation to a retina stimulation site of a subject based on the first signal and the second signal;
Including,
The two-phase signal generator,
a photodiode generating a photocurrent proportional to the intensity of the light; and
a plurality of delay circuits delaying generation of a clock signal or a rising edge of a reference signal corresponding to the clock signal based on a delay time inversely proportional to the intensity of the photocurrent;
That is, the artificial retina device comprising a.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 클럭 신호는 50%의 듀티 사이클을 가지고,
상기 기준 신호의 상승 엣지는 상기 클럭 신호의 하강 엣지에 대응하여 생성되되, 상기 기준 신호는 상기 클럭 신호의 주기 동안 하이(High) 상태를 유지하는 신호인 것인, 인공망막 장치.
According to claim 1,
The clock signal has a duty cycle of 50%,
The rising edge of the reference signal is generated corresponding to the falling edge of the clock signal, and the reference signal is a signal that maintains a high state during a period of the clock signal.
제3항에 있어서,
상기 복수의 지연기 회로는,
상기 클럭 신호의 상승 엣지를 상기 지연 시간에 따라 1회 지연시키는 제1지연기 회로, 상기 기준 신호의 상승 엣지를 상기 지연 시간에 따라 순차적으로 2회 지연시키는 제2지연기 회로 및 제3지연기 회로를 포함하는 것인, 인공망막 장치.
According to claim 3,
The plurality of delay circuits,
A first delay circuit that delays the rising edge of the clock signal once according to the delay time, a second delay circuit and a third delay circuit that sequentially delays the rising edge of the reference signal twice according to the delay time An artificial retina device comprising a circuit.
제4항에 있어서,
상기 제1신호는,
상기 제1지연기 회로의 출력 신호인 것인, 인공망막 장치.
According to claim 4,
The first signal is
The artificial retina device, which is an output signal of the first delay circuit.
제5항에 있어서,
상기 제1지연기 회로의 입력 신호는, 상기 클럭 신호 및 상기 기준 신호를 입력으로 하는 AND 게이트의 출력 신호인 것인, 인공망막 장치.
According to claim 5,
The artificial retina apparatus of claim 1 , wherein the input signal of the first delay circuit is an output signal of an AND gate having the clock signal and the reference signal as inputs.
제5항에 있어서,
상기 제2신호는,
상기 제1신호의 반대 신호 및 상기 제3지연기 회로의 출력 신호를 입력으로 하는 AND 게이트의 출력 신호인 것인, 인공망막 장치.
According to claim 5,
The second signal is
The artificial retina device of claim 1 , wherein the artificial retina device is an output signal of an AND gate having an opposite signal to the first signal and an output signal of the third delay circuit as inputs.
제7항에 있어서,
상기 클럭 신호의 주기가 Tclk이고, 상기 지연 시간이 trd일 때,
상기 제1신호 및 상기 제2신호의 펄스 폭은 Tclk/2-trd인 것인, 인공망막 장치.
According to claim 7,
When the period of the clock signal is T clk and the delay time is t rd ,
Wherein the pulse width of the first signal and the second signal is T clk /2-t rd , the artificial retina device.
제1항에 있어서,
상기 자극기는,
상기 망막 자극 부위에 대하여 대향하도록 각각 배치되는 제1전극 및 제2전극을 포함하고,
상기 제1신호를 기초로 상기 제1전극에서 상기 제2전극을 향하는 방향으로 전류를 인가하고, 상기 제2신호를 기초로 상기 제2전극에서 상기 제1전극을 향하는 방향으로 전류를 인가하는 것인, 인공망막 장치.
According to claim 1,
the stimulator,
Including a first electrode and a second electrode disposed to face each other with respect to the retinal stimulation site,
Applying a current in a direction from the first electrode to the second electrode based on the first signal, and applying a current in a direction from the second electrode to the first electrode based on the second signal Phosphorus, an artificial retina device.
제9항에 있어서,
상기 자극기는,
상기 제1신호 및 상기 제2신호에 따라 선택적으로 구동하는 스위치를 포함하는 것인, 인공망막 장치.
According to claim 9,
the stimulator,
The artificial retina device comprising a switch selectively driven according to the first signal and the second signal.
삭제delete 삭제delete 삭제delete
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002538936A (en) 1999-03-24 2002-11-19 セカンド サイト リミテッド ライアビリティ カンパニー Logarithmic photomultiplier for use with photoreceptor-based grafted retinal prostheses and the prostheses
JP2006068404A (en) * 2004-09-03 2006-03-16 Tohoku Univ Artificial eye system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002538936A (en) 1999-03-24 2002-11-19 セカンド サイト リミテッド ライアビリティ カンパニー Logarithmic photomultiplier for use with photoreceptor-based grafted retinal prostheses and the prostheses
JP2002325851A (en) 2001-02-28 2002-11-12 Nidek Co Ltd Intraocular implant type vision stimulating unit
JP2006068404A (en) * 2004-09-03 2006-03-16 Tohoku Univ Artificial eye system

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