KR102609684B1 - 동공 반응 지수를 계산하고 디스플레이 하는 자동 동공 반응 검사 장치 - Google Patents

동공 반응 지수를 계산하고 디스플레이 하는 자동 동공 반응 검사 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 동공 자극 장치는, 조명부, 제어 신호에 응답하여 동공 반응을 촬영하되, 조명부로부터 빛이 조사되기 소정 시간 전부터 조명부로부터 빛이 조사된 후 소정 시간 후까지 조사되는 빛의 조사에 응답하여 동공의 크기 변화를 촬영하기 위한 카메라, 카메라로부터 촬영된 이미지로부터 안구의 동공의 크기 변화 정도를 나타내는 동공 반응 지수(Pupillary Reflex Index, PRI)를 계산하는 제어부 및 제어부로부터 계산된 상기 동공 반응 지수를 표시하기 위한 디스플레이부를 포함하고, 제어부는 최대 동공 직경(Size_max), 동공 수축 변화율(CH), 수축 속도(CV), 이완 속도(DV)에는 양의 값으로 비례하고, 최소 동공 직경(Size_min), 최대 수축 속도(MCV) 및 지연 시간(LAT)에는 음의 값으로 비례하도록 동공 반응 지수(PRI)를 산출한다.

Description

동공 반응 지수를 계산하고 디스플레이 하는 자동 동공 반응 검사 장치{Automatic pupilometer capable of calculating and displaying pupillary light reflex index}
본 발명은 자동 동공 반응 검사 장치에 관한 것이다. 구체적으로 의료계에서 사용되며, 환자의 동공에 빛을 조사하여 환자의 동공이 빛에 반응하여 수축하고 이완되는 모습을 관찰하여 환자의 상태를 확인하고, 이를 수치적으로 계산하여 나타내기 위한 자동 동공 반응 검사 장치에 관한 것이다.
동공(Pupil)은 각막의 중앙에서 약간 내하측에 위치하고 있는 원형의 구멍이다. 그 기능은 눈속으로 들어가는 빛의 양을 조절하고 각막 주변을 통과하는 빛을 차단하여 렌즈의 구면수차 및 색수차를 감소시키고 초점 깊이를 증가시켜 주시 물체를 설명하게 볼 수 있도록 한다. 동공의 크기는 2~4mm 이며, 홍채를 구성하고 있는 동공괄약근과 동공산대근의 이완과 수축에 의해 자율적으로 조절된다.
안구로 들어오는 빛의 양에 따라 동공의 크기가 반사적으로 변하는 것을 동공 반사라고 한다. 12쌍 뇌신경의 1/2 정도가 눈과 안구의 움직임에 관여하기 때문에 뇌간의 기능 상태를 알아보기 위해 동공의 변화를 측정하는 경우가 많다.
이러한 동공의 변화를 측정하는 장치 중 하나는 자동 동공 반응 검사 장치(Pupilometer)다.
본 자동 동공 반응 검사 장치는 동공 반응 지수(PRI; Pupillary Reflex Index)로 기술되는 자동 동공 빛 반사 계측장치로, 빛을 안구로 조사하는 조명부와 빛의 노출에 따라 안구의 동공 변화를 촬영하기 위한 카메라를 포함하고, 이를 통해 동공의 반응 상태를 검사한다.
기존의 동공 반응 지수를 계산하여 나타내는 자동 동공 반응 장치 기술은 제품별로 상이하여 동공의 상태를 수치로 나타내는 것이 객관적이지 못하고, 빛이 없는 암실에서만 정확히 측정 가능한 문제가 있었다.
또한, 동공이 외부 빛의 노출에 의해, 동공이 최대 직경으로 커진 상태가 아니어서, 외부 환경에 따라 동일한 사람에게서 최대 동경 직경이 달라지는 문제도 존재했었다. 이외에 동공이 반응이 최대로 수축되어 있거나 최대로 이완되어 있어 동공의 반응이 관찰되지 않는 경우는 지수가 측정되지 않는 단점이 있었다.
본 발명은 빛이 없는 암실이 아닌 응급실 등의 외부 환경에서도 환자의 동공 반응 지수를 정확히 측정할 수 있도록 하기위해, 동공을 생리적으로 최대 직경으로 키우는 자극기를 내장하고 이후 빛 자극 검사를 할 수 있는 장치를 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
또한 본 발명은 외부에 노출되는 눈에 의해 검사받는 눈이 영향을 받지 않도록 하는 장치를 동시에 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
또한 본 발명은 동공 반응 지수를 계산할 수 있는 다양한 인자를 산출하고, 산출된 인자로부터 동공 반응 지수를 계산할 수 있는 수학식을 도출하여, 도출된 수학식을 이용하여 동공 반응이 최소라 할지라도 동공 반응 지수를 산출해 낼 수 있는 장치를 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 안구의 동공 반응을 검사하기 위한 장치는, 제어 신호에 응답하여 정해진 소정의 빛 세기로 상기 안구로 빛을 조사하기 위한 조명부; 상기 제어 신호에 응답하여 상기 동공 반응을 촬영하되, 상기 조명부로부터 빛이 조사되기 소정 시간 전부터 상기 조명부로부터 빛이 조사된 후 소정 시간 후까지 조사되는 빛의 조사에 응답하여 상기 동공의 크기 변화를 촬영하기 위한 카메라; 상기 카메라로부터 촬영된 이미지로부터 안구의 동공의 크기 변화 정도를 나타내는 동공 반응 지수(Pupillary Reflex Index, PRI)를 계산하는 제어부; 및 상기 제어부로부터 계산된 상기 동공 반응 지수를 표시하기 위한 디스플레이부; 를 포함하며, 상기 동공이 동공 반응 지수 검사 전 최대로 확장되었을 때의 초기 최대 크기의 동공 직경을 최대 동공 직경(Size_max), 상기 동공이 조명부의 빛조사에 의해 최소로 수축되었을 때의 최소 크기의 동공 직경을 최소 동공 직경(Size_min), (최대 동공 직경(Size-max)-최소 동공 직경(Size_min))/최대 동공 직경(Size_max) 로 산출되고, 상기 동공이 조명부의 빛 조사에 의해 상기 최대 동공 직경에서 상기 최소 동공 직경으로 변화하는 비율을 동공 수축 변화율(CH), (최대 동공 직경-최소 동공 직경)/ 동공 수축 시간으로 산출되는 동공 직경의 평균 수축 속도를 수축 속도(CV), (이완된 이완 동공 직경-최소 동공 직경)/ 동공 이완 시간으로 산출되는 동공 직경의 평균 이완 속도를 이완 속도(DV), 빛에 반응하는 동공 직경의 최대 수축 속도를 최대 수축 속도(MCV), 빛 자극 시작 후 동공 수축이 일어나기까지의 지연 시간을 수축 지연 시간(LAT)로 정의 할 때, 상기 제어부는, 상기 최대 동공 직경(Size_max), 상기 동공 수축 변화율(CH), 상기 수축 속도(CV), 상기 이완 속도(DV)에는 양의 값으로 비례하고, 상기 최소 동경 직경(Size_min), 최대 수축 속도(MCV) 및 상기 지연 시간(LAT)에는 음의 값으로 비례하도록 상기 동공 반응 지수(PRI)를 산출한다.
바람직하게는, 상기 제어부는 아래 수학식
[수학식]
PRI= a +b*Size_max +c*CH + d*CV + e*DV
- (f*Size_min + g*MCV + h*LAT)
으로 상기 동공 반응 지수를 계산하며, 여기서 계수 a는 4.63928 내지 6.95892이며, b는 0.49464 내지 0.74196 이고, c는 0.00304 내지 0.00456이고, d는 0.09152 내지 0.13728 이고, e는 0.16704 내지 0.25056이고, f는 1.27088 내지 1.90632 이고, g는 0.06216 내지 0.09324이고, h는 0.0756 내지 0.1134 이다.
일 실시예에서, 상기 조명부는 상기 제어부의 제어 신호에 응답하여, 둘 이상의 서로 다른 종류의 휘도를 제공한다.
일 실시예에서, 상기 조명부는 둘 이상의 광원을 포함하고 상기 휘도의 설정에 따라 서로 다른 개수의 광원이 발광되도록 한다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 안구의 동공 반응을 검사하기 위한 장치는, 제어 신호에 응답하여 정해진 소정의 빛 세기로 상기 안구로 빛을 조사하기 위한 조명부; 상기 제어 신호에 응답하여 상기 동공 반응을 촬영하되, 상기 조명부로부터 빛이 조사되기 소정 시간 전부터 상기 조명부로부터 빛이 조사된 후 소정 시간 후까지 조사되는 빛의 조사에 응답하여 상기 동공의 크기 변화를 촬영하기 위한 카메라; 상기 카메라로부터 촬영된 이미지로부터 안구의 동공의 크기 변화 정도를 나타내는 동공 반응 지수(Pupillary Reflex Index, PRI)를 계산하는 제어부; 상기 제어부로부터 계산된 상기 동공 반응 지수를 표시하기 위한 디스플레이부; 상기 조명부에 탈부착 또는 접이가 가능하고 검사 대상이 되는 안구가 아닌 다른 쪽 눈으로 외부 광이 들어가는 것을 차단하기 위한 보조 빛 가리개; 및 안구의 동공을 강제로 확장하기 위해 사람의 목에 자극을 가할 수 있는 부위를 포함하고, 동반 반응 장치에 수납 가능한 동공 확장 자극 장치;를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 동공 확장 자극 장치는, 물리적 또는 전기적으로 상기 목에 자극을 가하여 안구의 동공을 확장시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상기 보조 빛 가리개는 사람의 왼쪽 눈과 오른쪽 눈을 선택적으로 가릴 수 있도록 상기 조명부의 측면 중 어느 한 쪽에 탈부착 가능하다.
일 실시예에서, 상기 동공이 동공 반응 지수 검사 전 최대로 확장되었을 때의 초기 최대 크기의 동공 직경을 최대 동공 직경(Size_max), 상기 동공이 조명부의 빛조사에 의해 최소로 수축되었을 때의 최소 크기의 동공 직경을 최소 동공 직경(Size_min), (최대 동공 직경(Size-max)-최소 동공 직경(Size_min))/최대 동공 직경(Size_max) 로 산출되고, 상기 동공이 조명부의 빛 조사에 의해 상기 최대 동공 직경에서 상기 최소 동공 직경으로 변화하는 비율을 동공 수축 변화율(CH), (최대 동공 직경-최소 동공 직경)/ 동공 수축 시간으로 산출되는 동공 직경의 평균 수축 속도를 수축 속도(CV), (이완된 이완 동공 직경-최소 동공 직경)/ 동공 이완 시간으로 산출되는 동공 직경의 평균 이완 속도를 이완 속도(DV), 빛에 반응하는 동공 직경의 최대 수축 속도를 최대 수축 속도(MCV), 빛 자극 시작 후 동공 수축이 일어나기까지의 지연 시간을 수축 지연 시간(LAT)로 정의 할 때, 상기 제어부는, 상기 최대 동공 직경(Size_max), 상기 동공 수축 변화율(CH), 상기 수축 속도(CV), 상기 이완 속도(DV)에는 양의 값으로 비례하고, 상기 최소 동경 직경(Size_min), 최대 수축 속도(MCV) 및 상기 지연 시간(LAT)에는 음의 값으로 비례하도록 상기 동공 반응 지수(PRI)를 산출한다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 아래 수학식
[수학식]
PRI= a +b*Size_max +c*CH + d*CV + e*DV
- (f*Size_min + g*MCV + h*LAT)
으로 상기 동공 반응 지수를 계산하며, 여기서 계수 a는 4.63928 내지 6.95892이며, b는 0.49464 내지 0.74196 이고, c는 0.00304 내지 0.00456이고, d는 0.09152 내지 0.13728 이고, e는 0.16704 내지 0.25056이고, f는 1.27088 내지 1.90632 이고, g는 0.06216 내지 0.09324이고, h는 0.0756 내지 0.1134 이다.
일 실시예에서, 상기 조명부는 상기 제어부의 제어 신호에 응답하여, 둘 이상의 서로 다른 종류의 휘도를 제공한다.
본 발명에 따른 자동 동공 반응 검사 장치는 장치 내에 수납 가능한 동공 확장 자극 장치를 포함하여, 동공 확장 자극 장치를 통해, 환자를 자극하여 동공을 최대 직경으로 키울 수 있어, 빛이 없는 암실이 아닌 응급실 등의 외부 환경에서도 환자의 동공 반응 지수를 정확히 측정할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 자동 동공 반응 검사 장치는 조명부에 조명부에 부착되어 검사하는 동공의 빛을 가리는 가리개 외에 동공 검사를 하지 않는 눈도 빛으로부터 가릴 수 있게 하여, 외부에 노출되는 눈에 의해 검사받는 눈이 영향을 받지 않도록 하게 정확한 동공 반응 지수를 산출할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 자동 동공 반응 검사 장치는, 동공 반응 지수를 계산할 수 있는 다양한 인자를 산출하고, 산출된 인자로부터 동공 반응 지수를 계산할 수 있는 수학식을 도출하여, 도출된 수학식을 이용하여 동공 반응이 최소라 할지라도 동공 반응 지수를 산출해 낼수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 동공 반응 검사 장치를 개략적으로 나타낸다.
도 3은 자동 동공 반응 검사 장치를 통해 동공의 반응을 검사하는 모습 및 동공 크기 변화를 그래프로 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 동공 반응 지수를 산출하기 위한 동공 반응 그래프의 각 인자를 나타낸다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 동공 반응 검사 장치를 개략적으로 나타낸다.
도 1은 자동 동공 반응 검사 장치(100)의 전체적인 모습을 개략적으로 나타내며, 도 2는 자동 동공 반응 검사 장치(100)에 부착 또는 결합되는 각 부속품의 결합 및 분리 상태를 예시적으로 나타낸다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 동공 반응 장치(100)는 본체(150), 조명부(110), 카메라(120), 제어부(미도시), 디스플레이부(130), 빛 가리개(140_A, 140_B), 동공 확장 자극 장치(160)를 포함한다.
조명부(110)는 본체(150)의 전면에 설치되고, 본체의 아래 부분인 손잡이 위측에 설치된다. 조명부(110)는 제어부(미도시) 또는 본체(150)에 부착된 스위치의 제어 신호에 응답하여 정해진 소정의 빛 세기로 안구 방향으로 빛을 조사하는 기능을 한다.
조명부(110)는 제어 신호에 응답하여 서로 다른 종류의 휘도를 제공할 수 있다. 즉, 제어 신호에 응답하여 강한 빛 세기를 조사할 수 있거나 중간 정도의 빛 세기 또는 약한 빛 세기를 선택적으로 조사할 수도 있을 것이다. 조명부(110)는 도 1에 도시된 바와 같이 다수개의 LED 조명을 카메라 주변부로 배치하여, 선택된 빛의 세기에 대응되는 수의 LED 조명을 키는 방법을 이용할 수도 있을 것이다. 즉 조명부(110)는 둘 이상의 광원을 포함하고, 휘도의 설정 값에 따라 대응하는 서로 다른 개수의 광원이 발광되도록 하게 할 수 있다.
카메라(120)는 제어 신호에 응답하여 동공 반응을 촬영하는 기능을 한다. 카메라(120)는 조명부(110)로부터 빛이 조사되기 소정 시간 전부터 조명부로부터 빛이 조사된 후 소정 시간 후까지 조사되는 빛의 조사에 응답하여 동공의 크기 변화를 순차적으로 촬영하는 기능을 한다. 이렇게 촬영된 데이터는 제어부로 전송된다.
도 3은 자동 동공 반응 검사 장치를 통해 동공의 반응을 검사하는 모습 및 동공 크기 변화를 그래프로 나타낸다.
도 3을 참조하면, 먼저 동공을 검사할 눈 양쪽에 빛이 들어가지 않게 한다. 그러면 동공은 우측 그래프와 같이 최대 크기로 확장된다. 이때, 어느 한 쪽 눈은 다른 쪽 눈에 들어오는 빛의 양에 따라 동공이 같이 반응을 하기 때문에, 양쪽 눈을 동시에 가리는 것이 바람직하다. 그리고 자동 동공 반응 검사 장치(100)를 안구 가까이 대고 빛을 조사하게 되면, 안구의 동공은 도 3의 우측 그래프와 같이 소정의 반응 시간 동안 지연이 되다가 급격히 수축하여 최소 동공 크기까지 동공이 수축한다. 그런 다음 소정 시간의 회복 시기를 거쳐 동공이 이완되게 된다.
제어부(미도시)는 카메라로부터 촬영된 이미지로부터 안구의 동공의 크기 변화 정도를 나타내는 동공 반응 지수를 계산한다. 동공 반응 지수는 여러 지수로 나타낼 수도 있지만, 본 발명의 장치와 같이 여러 인자를 바탕으로 계산하여 하나의 수치로 제시될 수 있다.
디스플레이부(130)는 제어부로부터 계산된 동공 반응 지수를 표시한다. 디스플레이부(130)는 조명부(110)에서 조사되는 빛의 휘도 설정 값을 나타내고, 동공 반응을 그래프로 표시하는 기능도 추가로 수행할 수 있을 것이다.
한편, 종래 자동 동공 반응 검사 장치는 양 쪽 눈을 모두 동시에 가리기 위해 암실에서 동공 반응 검사를 수행하거나 양쪽 눈을 모두 가릴 수 있는 크기로 제작되어야 했었다. 이는 앞서 설명한 바와 같이, 어느 한 쪽 눈에 들어오는 빛은 다른 쪽 동공의 크기에도 영향을 주기 때문이다.
본 발명에 따른 자동 동공 반응 검사 장치는 양 눈의 빛 반응이 적절하게 들어가도록 검사 전 눈을 가려주는 커버(빛 가리개)를 구비한다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 동공 반응 검사 장치(100)에서는 빛 가리개(140_A, 140_B)를 구비하고, 자동 동공 반응 검사 장치(100)를 사용하지 않을 경우에는 빛 가리개를 조명부(100)에 끼워서 보관할 수 있다. 일 실시예에서, 자동 동공 반응 검사 장치(100)를 사용하는 경우에, 의료인 즉 사용자는 빛 가리개(140_A, 140_B) 중 하나를 조명부(100)에 끼우고, 다른 하나는 조명부(100)의 측면에 부착해서 양 눈에 외부 광원이 들어가서 동공이 빛에 반응하여 미리 수축되는 것을 방지한다.
예시적으로, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 빛 가리개는 검사 대상이 되는 안구에 들어가는 빛을 차단하기 위한 메인 빛 가리개(140_A)와 검사 대상이 되는 안구가 아닌 다른 쪽 눈으로 외부 광이 들어가는 것을 차단하기 위한 보조 빛 가리개(140_B)를 포함한다.
메인 빛 가리개(140_A)와 보조 빛 가리개(140_B)는 모두 조명부(110)에 끼워져 보관되고, 사용시에는 각각 조명부(110)의 전면 및 측면에 부착하여 사용된다. 즉, 일 실시예에서 보조 빛 가리개(140_B)는 사람의 왼쪽 눈과 오른쪽 눈을 선택적으로 가릴 수 있도록 조명부(110)의 측면 중 어느 한 쪽에 탈부착 가능하게 제작된다. 또한 다른 실시예에서 보조 빛 가리개(140_B)는 접이식으로 제조되어 사용시에는 어느 한 방향으로 펼쳐져 왼쪽 눈 또는 오른 쪽을 가릴 수 있게 하고, 사용하지 않을 때에는 조명부(110) 방향으로 접어서 보관될 수 있다. 또한 다른 실시예에서 보조 빛 가리개(140_B)는 회전식으로 제작되어 자동 동공 반응 검사 장치(100)로 검사할 대상이 눈의 위치에 따라 보조 빛 가리개(140_B)는 회전하여 다른 쪽 눈으로 이동하여 눈을 가리게 할 수 있다.
한편, 동공 확장 자극 장치(160)는 환자의 목 부근을 자극하여 동공이 강제적으로 최대 직경으로 확장되게 하는 기능을 한다.
동공 반응 지수를 정확히 계산하기 위해서는, 초기에 빛이 없는 상태에서 최대 동공 직경을 측정해야 하지만, 실제 눈이 외부 빛에 반응한 상태인 경우가 많아서, 도 3의 최대 동공 직경보다 작은 크기로 검사 전 동공이 약간 축소된 상태인 경우가 많다. 그러면, 빛을 조사하더라도 수축 시간, 수축 속도 등에 오차가 발생할 수 있기 때문에 초기에 동공의 크기를 최대 크기로 확장하는 것이 동공 반응 지수를 정확히 산출하는 방법이 된다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 동공 확장 자극 장치(160)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본체(150) 내부 또는 측면에 수납이 가능하게 하여, 평소에는 본체(150)와 같이 보관되다가 동공 반응 검사를 하는 경우 동공 확장 자극 장치(160)를 본체에서 분리하여 환자의 목에 자극을 가할 수 있게 한다.
일 실시예에서, 동공 확장 자극 장치(160)는 탄성을 가진 뾰족한 형태, 예를 들어 칫솔 모양이나, 낚시 줄 형태로 제작되어, 환자의 피부에 상처를 주지 않으면서 환자의 목에 따끔한 자극을 가할 수 있을 정도의 강도를 제공하는 형태의 자극부를 구비할 수 있다. 또한 다른 실시예에서, 동공 확장 자극 장치(160)는 전기적 자극을 가할 수 있는 형태로 제작될 수도 있을 것이다.
동공은 부교감 신경에 의해 작아지고 교감 신경에 의해 커지는 특성이 있다. 그리고 안구에 빛을 비추면 부교감 신경이 작용하여 동공이 작아지고, 어두워지면 교감 신경이 작용하여 동공이 커진다. 따라서 같은 정도의 상황에서 동공이 이미 작아져 있건 커져 있건 동공의 빛 반사율을 일정하게 만든 지표를 PRI하고 하였다.
이때, 제어부는 앞서 설명한 바와 같이 카메라(120)로부터 촬영된 이미지로부터 안구의 동공 크기 변화 정도를 나타내는 동공 반응 지수(PRI)를 계산하게 된다.
일반적으로 동공 반응 지수(PRI; Pupillary Reflex Index)로 기술되는 자동 동공 빛 반사 계측 장치(Automatic pupil-light reflex measuring device), 즉 자동 동공 반응 검사 장치를 통해 산출되는 동공 반응지수는 일반적으로 동공 빛 반사가 잘 나오지 않을수록 0에 가까워지는 수치를 제시하고, 동공 빛 반사가 잘 나올수록 5에 가까워지는 수치를 제시한다. 동공 반응 지수는 같은 사람에서 동공 반응이 비슷하다면 휴식 동공(resting pupil)의 원래 크기와 상관없이 비슷한 값을 가지게 된다.
본 발명에 따른 자동 동공 반응 검사 장치(100)의 제어부는 이러한 특성을 동공 반응 그래프의 다양한 인자를 바탕으로 동공 빛 반사에 따라 0과 5사이에서 동공 반응 지수가 적절히 산출되도록 계산식을 도출하였다.
도 4는 본 발명에 따른 동공 반응 지수를 산출하기 위한 동공 반응 그래프의 각 인자를 나타낸다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에서, 동공이 동공 반응 지수 검사 전 최대로 확장되었을 때의 초기 최대 크기의 동공 직경을 최대 동공 직경(Size_max), 상기 동공이 조명부의 빛조사에 의해 최소로 수축되었을 때의 최소 크기의 동공 직경을 최소 동공 직경(Size_min), (최대 동공 직경(Size-max)-최소 동공 직경(Size_min))/최대 동공 직경(Size_max) 로 산출되고, 상기 동공이 조명부의 빛 조사에 의해 상기 최대 동공 직경에서 상기 최소 동공 직경으로 변화하는 비율을 동공 수축 변화율(CH), (최대 동공 직경-최소 동공 직경)/ 동공 수축 시간으로 산출되는 동공 직경의 평균 수축 속도를 수축 속도(CV), (이완된 이완 동공 직경-최소 동공 직경)/ 동공 이완 시간으로 산출되는 동공 직경의 평균 이완 속도를 이완 속도(DV), 빛에 반응하는 동공 직경의 최대 수축 속도를 최대 수축 속도(MCV), 빛 자극 시작 후 동공 수축이 일어나기까지의 지연 시간을 수축 지연 시간(LAT)로 정의한다.
도 4를 참조하면, x축은 시간을 나타내며, y 축은 동공 직경(mm)을 나타낸다. 최대 동공 직경(Size_max)은 그래프에서 동공 반응 검사가 시작되기 전 동공 크기가 최대일 때의 직경이며, 최소 동공 직경(Size_min)은 빛이 조사되어 동공이 가장 작아졌을 때의 직경이다. 그리고 평균 수축 속도(CV)는 최대 동공 직경에서 최소 동공 직경으로 수축하는 평균 속도이고, 최대 수축 속도(MCV)는 그 기간 중 동공이 가장 빠른 속도로 수축할 때의 순간 속도를 나타낸다. 동공이 이완되어 회복할 때는 동공 직경이 최대 직경의 75%가 될 때까지의 시간을 기준으로 산정하였다. 즉, 평균 이완 속도(DV)는 최소 동공 직경에서 최대 동공 직경의 75%까지 이완될 때까지의 평균 회복 속도를 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에서, 제어부는 상기 최대 동공 직경(Size_max), 상기 동공 수축 변화율(CH), 상기 수축 속도(CV), 상기 이완 속도(DV)에는 양의 값으로 비례하고, 상기 최소 동경 직경(Size_min), 최대 수축 속도(MCV) 및 상기 지연 시간(LAT)에는 음의 값으로 비례하도록 상기 동공 반응 지수(PRI)를 산출한다.
본 발명에 따른 실험에 따라, 제어부는 아래 2개의 수학식을 통해 동공 반응 지수를 산출한다.
[수학식 1]은 평균 이완 속도(DV)를 계산 인자로 포함하여 도출한 수학식이고, [수학식 2]는 평균 이완 속도(DV)를 계산 인자에서 제외하고 도출한 수학식이다.
Figure 112023021502997-pat00001
여기서 계수 a는 4.63928 내지 6.95892이며, b는 0.49464 내지 0.74196 이고, c는 0.00304 내지 0.00456이고, d는 0.09152 내지 0.13728 이고, e는 0.16704 내지 0.25056이고, f는 1.27088 내지 1.90632 이고, g는 0.06216 내지 0.09324이고, h는 0.0756 내지 0.1134 이다.
더욱 바람직하게는, 계수 a는 5.21919 내지 6.37901이며, b는 0.55647 내지0.68013 이고, c는 0.00342 내지 0.00418이고, d는 0.10296 내지 0.12584이고, e는 0.18792 내지 0.22968이고, f는 1.42974 내지 1.74746이고, g는 0.06993 내지 0.08547이고, h는 0.08505 내지 0.10395이다.
수학식 1에서의 최적 계수는 a 는 5.7991, b는 0.6183, c는 0.0038, d는 0.1144, e는 0.2088, f는 1.5886, g는 0.0777 그리고 h는 0.0945 값으로 산출되었다.
Figure 112023021502997-pat00002
여기서 계수 a는 4.64808 내지 6.97212이며, b는 0.51144 내지 0.76716이고, c는 0.00488 내지 0.00732이고, d는 0.09416 내지 0.14124이고, f는 1.27976 내지 1.91964 이고, g는 0.044 내지 0.066이고, h는 0.11512 내지 0.17268이다.
더욱 바람직하게는, 계수 a는 5.22909 내지 6.39111이며, b는 0.57537 내지0.70323이고, c는 0.00549 내지 0.00671이고, d는 0.10593 내지 0.12947이고, f는 1.43973 내지 1.75967 이고, g는 0.0495 내지 0.0605이고, h는 0.12951 내지 0.15829이다.
수학식 2에서의 최적 계수는 a 는 5.8101, b 는 0.6393, c는 0.0061, d 는 0.1177, f 는 1.5997, g 는 0.055 그리고 h는 0.1439 값으로 산출되었다.
본 발명에 따른 자동 동공 반응 검사 장치는 이러한 함수식을 통해 동공의 변화가 최소화되더라도 값이 0에 수렴할 수 있도록 알고리듬을 제공하였다.
본 발명에 따른 자동 동공 반응 검사 장치는 장치 내에 수납 가능한 동공 확장 자극 장치를 포함하여, 동공 확장 자극 장치를 통해, 환자를 자극하여 동공을 최대 직경으로 키울 수 있어, 빛이 없는 암실이 아닌 응급실 등의 외부 환경에서도 환자의 동공 반응 지수를 정확히 측정할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 자동 동공 반응 검사 장치는 조명부에 조명부에 부착되어 검사하는 동공의 빛을 가리는 가리개 외에 동공 검사를 하지 않는 눈도 빛으로부터 가릴 수 있게 하여, 외부에 노출되는 눈에 의해 검사받는 눈이 영향을 받지 않도록 하게 정확한 동공 반응 지수를 산출할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 자동 동공 반응 검사 장치는, 동공 반응 지수를 계산할 수 있는 다양한 인자를 산출하고, 산출된 인자로부터 동공 반응 지수를 계산할 수 있는 수학식을 도출하여, 도출된 수학식을 이용하여 동공 반응이 최소라 할지라도 동공 반응 지수를 산출해 낼수 있는 효과가 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100: 동공 반응 장치 110: 조명부
120: 카메라 130: 디스플레이부
140_A: 메인 빛 가리개 140_B: 보조 빛 가리개
150: 본체 160: 동공 확장 자극 장치

Claims (10)

  1. 안구의 동공 반응을 검사하기 위한 장치에 있어서,
    제어 신호에 응답하여 정해진 소정의 빛 세기로 상기 안구로 빛을 조사하기 위한 조명부;
    상기 제어 신호에 응답하여 상기 동공 반응을 촬영하되, 상기 조명부로부터 빛이 조사되기 소정 시간 전부터 상기 조명부로부터 빛이 조사된 후 소정 시간 후까지 조사되는 빛의 조사에 응답하여 상기 동공의 크기 변화를 촬영하기 위한 카메라;
    상기 카메라로부터 촬영된 이미지로부터 안구의 동공의 크기 변화 정도를 나타내는 동공 반응 지수(Pupillary Reflex Index, PRI)를 계산하는 제어부; 및
    상기 제어부로부터 계산된 상기 동공 반응 지수를 표시하기 위한 디스플레이부;
    를 포함하며,
    상기 동공이 동공 반응 지수 검사 전 최대로 확장되었을 때의 초기 최대 크기의 동공 직경을 최대 동공 직경(Size_max), 상기 동공이 조명부의 빛조사에 의해 최소로 수축되었을 때의 최소 크기의 동공 직경을 최소 동공 직경(Size_min), (최대 동공 직경(Size-max)-최소 동공 직경(Size_min))/최대 동공 직경(Size_max) 로 산출되고, 상기 동공이 조명부의 빛 조사에 의해 상기 최대 동공 직경에서 상기 최소 동공 직경으로 변화하는 비율을 동공 수축 변화율(CH), (최대 동공 직경-최소 동공 직경)/ 동공 수축 시간으로 산출되는 동공 직경의 평균 수축 속도를 수축 속도(CV), (이완된 이완 동공 직경-최소 동공 직경)/ 동공 이완 시간으로 산출되는 동공 직경의 평균 이완 속도를 이완 속도(DV), 빛에 반응하는 동공 직경의 최대 수축 속도를 최대 수축 속도(MCV), 빛 자극 시작 후 동공 수축이 일어나기까지의 지연 시간을 수축 지연 시간(LAT)로 정의 할 때,
    상기 제어부는,
    상기 최대 동공 직경(Size_max), 상기 동공 수축 변화율(CH), 상기 수축 속도(CV), 상기 이완 속도(DV)에는 양의 값으로 비례하고, 상기 최소 동공 직경(Size_min), 최대 수축 속도(MCV) 및 상기 지연 시간(LAT)에는 음의 값으로 비례하도록 상기 동공 반응 지수(PRI)를 산출하며,
    상기 제어부는
    아래 수학식
    [수학식]
    PRI= a +b*Size_max +c*CH + d*CV + e*DV
    - (f*Size_min + g*MCV + h*LAT)
    으로 상기 동공 반응 지수를 계산하며, 여기서 계수 a는 4.63928 내지 6.95892이며, b는 0.49464 내지 0.74196 이고, c는 0.00304 내지 0.00456이고, d는 0.09152 내지 0.13728 이고, e는 0.16704 내지 0.25056이고, f는 1.27088 내지 1.90632 이고, g는 0.06216 내지 0.09324이고, h는 0.0756 내지 0.1134 인 것을 특징으로 하는 자동 동공 반응 검사 장치
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 조명부는
    상기 제어부의 제어 신호에 응답하여, 둘 이상의 서로 다른 종류의 휘도를 제공하는 것을 특징으로 하는 자동 동공 반응 검사 장치
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 조명부는
    둘 이상의 광원을 포함하고 상기 휘도의 설정에 따라 서로 다른 개수의 광원이 발광되도록 하는 것을 특징으로 하는 자동 동공 반응 검사 장치.
  5. 안구의 동공 반응을 검사하기 위한 장치에 있어서,
    제어 신호에 응답하여 정해진 소정의 빛 세기로 상기 안구로 빛을 조사하기 위한 조명부;
    상기 제어 신호에 응답하여 상기 동공 반응을 촬영하되, 상기 조명부로부터 빛이 조사되기 소정 시간 전부터 상기 조명부로부터 빛이 조사된 후 소정 시간 후까지 조사되는 빛의 조사에 응답하여 상기 동공의 크기 변화를 촬영하기 위한 카메라;
    상기 카메라로부터 촬영된 이미지로부터 안구의 동공의 크기 변화 정도를 나타내는 동공 반응 지수(Pupillary Reflex Index, PRI)를 계산하는 제어부;
    상기 제어부로부터 계산된 상기 동공 반응 지수를 표시하기 위한 디스플레이부;
    상기 조명부에 탈부착 또는 접이가 가능하고 검사 대상이 되는 안구가 아닌 다른 쪽 눈으로 외부 광이 들어가는 것을 차단하기 위한 보조 빛 가리개; 및
    안구의 동공을 강제로 확장하기 위해 사람의 목에 자극을 가할 수 있는 부위를 포함하고, 동반 반응 장치에 수납 가능한 동공 확장 자극 장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 동공 반응 검사 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 동공 확장 자극 장치는,
    물리적 또는 전기적으로 상기 목에 자극을 가하여 안구의 동공을 확장시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 자동 동공 반응 검사 장치.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 보조 빛 가리개는 사람의 왼쪽 눈과 오른쪽 눈을 선택적으로 가릴 수 있도록 상기 조명부의 측면 중 어느 한 쪽에 탈부착 가능한 것을 특징으로 하는 자동 동공 반응 검사 장치.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 동공이 동공 반응 지수 검사 전 최대로 확장되었을 때의 초기 최대 크기의 동공 직경을 최대 동공 직경(Size_max), 상기 동공이 조명부의 빛조사에 의해 최소로 수축되었을 때의 최소 크기의 동공 직경을 최소 동공 직경(Size_min), (최대 동공 직경(Size-max)-최소 동공 직경(Size_min))/최대 동공 직경(Size_max) 로 산출되고, 상기 동공이 조명부의 빛 조사에 의해 상기 최대 동공 직경에서 상기 최소 동공 직경으로 변화하는 비율을 동공 수축 변화율(CH), (최대 동공 직경-최소 동공 직경)/ 동공 수축 시간으로 산출되는 동공 직경의 평균 수축 속도를 수축 속도(CV), (이완된 이완 동공 직경-최소 동공 직경)/ 동공 이완 시간으로 산출되는 동공 직경의 평균 이완 속도를 이완 속도(DV), 빛에 반응하는 동공 직경의 최대 수축 속도를 최대 수축 속도(MCV), 빛 자극 시작 후 동공 수축이 일어나기까지의 지연 시간을 수축 지연 시간(LAT)로 정의 할 때,
    상기 제어부는,
    상기 최대 동공 직경(Size_max), 상기 동공 수축 변화율(CH), 상기 수축 속도(CV), 상기 이완 속도(DV)에는 양의 값으로 비례하고, 상기 최소 동공 직경(Size_min), 최대 수축 속도(MCV) 및 상기 지연 시간(LAT)에는 음의 값으로 비례하도록 상기 동공 반응 지수(PRI)를 산출하는 것을 특징으로 하는 자동 동공 반응 검사 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제어부는
    아래 수학식
    [수학식]
    PRI= a +b*Size_max +c*CH + d*CV + e*DV
    - (f*Size_min + g*MCV + h*LAT)
    으로 상기 동공 반응 지수를 계산하며, 여기서 계수 a는 4.63928 내지 6.95892이며, b는 0.49464 내지 0.74196 이고, c는 0.00304 내지 0.00456이고, d는 0.09152 내지 0.13728 이고, e는 0.16704 내지 0.25056이고, f는 1.27088 내지 1.90632 이고, g는 0.06216 내지 0.09324이고, h는 0.0756 내지 0.1134 인 것을 특징으로 하는 자동 동공 반응 검사 장치
  10. 제5 항에 있어서,
    상기 조명부는
    상기 제어부의 제어 신호에 응답하여, 둘 이상의 서로 다른 종류의 휘도를 제공하는 것을 특징으로 하는 자동 동공 반응 검사 장치
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002238853A (ja) * 2001-02-20 2002-08-27 Matsushita Electric Works Ltd 瞳孔計
KR20180101688A (ko) * 2017-03-03 2018-09-13 (주)커넥슨 광학검사장치용 조명유닛
KR20220054827A (ko) * 2019-08-28 2022-05-03 바이오트릴리언, 인크. 동공 반응을 평가하기 위한 시스템 및 방법

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