KR102610646B1 - 건성안 치료를 위한 기름샘 치료 장치 및 방법 - Google Patents

건성안 치료를 위한 기름샘 치료 장치 및 방법 Download PDF

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트웬티 트웬티 테라퓨틱스 엘엘씨
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Abstract

건성안을 치료하기 위해 눈꺼풀의 안전한 가열을 촉진하는 시스템, 장치, 및 방법이 개시된다. 하나의 실시예에 따르면, 환자의 눈꺼풀을 광학적 가열하는 장치는: 사람 손에 파지되도록 구성된 하우징과; 하우징에 결합되고 적외선 광의 빔을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 발광소자와; 적어도 하나의 발광소자에 결합되어 광의 빔을 눈꺼풀로 유도하도록 구성된 도파 컴포넌트와; 및 하우징에 결합되도록 구성된 공막 커버로, 적어도 하나의 발광소자로 방출된 적외선 광을 반사하도록 구성된 굴곡된 보호 부를 포함하는 공막 커버를 구비한다.

Description

건성안 치료를 위한 기름샘 치료 장치 및 방법
본 발명은 일반적으로 건성안을 치료하는 안과(ophthalmic) 장치와 관련 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 전용은 아니지만 마이봄샘(Meibomian gland)을 안전하게 가열함으로써 건성안을 치료하는 안과 장치에 관한 것이다.
건성안(Dry eye disease; DED)은 전 세계적으로 수백만의 사람들에게 영향을 미치고 있다. 일부 연구들에 따르면, 안과의원을 방문하는 세 번째의 흔한 이유가 건성안 증상이다. 최근 건성안 사례의 80%까지가 마이봄샘 기능장애(Meibomian gland dysfunction; MGD)로 지칭되는 증상(component) 역시 갖는 것으로 밝혀졌다. 정상적으로, 마이봄샘에서 산출되는 기름 층(lipid layer)(마이봄으로도 지칭됨)은 각막(cornea) 위 공기-눈물 접촉면(air-tear interface) 상의 (수 나노미터 두께의) 얇은 보호막(protective film)으로 균일하게 분산된다. 사람이 (눈을) 깜빡일 때마다 소량의 기름 보호막이 분산된다. 그러나 이 기름(oily) 층이 더 이상 누막(tear film) 상에 균일하게 분산되지 못하여 이 프로세스가 방해되거나, 감소되거나, 심지어 완전히 중단되는 많은 조건들이 존재한다. 이 근원 원인들은 고령에 따른 기름(oil) 생산 특성들에서의 호르몬 변화, 속눈썹에 사는 피부 진드기(skin mite), 다래끼(styes)를 제거하기 어려운 등의 장기적 감염, 일반적 염증(안검염; Blepharitis), 자기면역 질환(autoimmune disease) 또는 알레르기 반응, 더 최근에는 컴퓨터 화면 증후군(computer vision syndrome; CVS)으로 알려진 과도한 관람 시간(screen time)에 의한 부적절한 깜빡임(inadequate blinking)을 포함할 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
외부 보호 기름 층의 부재는 눈을 덮는 누막의 증발 시간을 감소시켜 각막 상피(cornea epithelium) 상에 건조 점(dry spot)들의 가능성을 유발한다. 이는 TBUT 또는 TFBUT로 약칭되는 소위 누막 파괴 시간 측정(tear film break-up time metric)에 의해 정량적으로 측정된다.
종래, 경미한 MGD는 따뜻한 압박(warm compress), 눈꺼풀 세정 약품(eyelid cleansing compound), 및 눈꺼풀의 부드러운 마사지로 치료해왔다. 그러나 이 접근법들은 대부분의 심한 건성안 사례들에는 의학적으로 유효함을 보이지 못하였다.
더 최근에 사용되어온 치료는 마이봄샘을 눈꺼풀 내부로부터 가열하여 막힌(clogged) 기름(oil)을 용해 또는 연화시키는 것을 포함한다. 눈꺼풀이 내부로부터 가열되면, 열이 마이봄샘에 직접 전달된다. 어떤 경우들에는, 기름샘(gland)으로부터 연화된 지질 막힘의 배출을 보조하도록 기낭(air bladder) 역시 마이봄샘을 마사지하는 데 사용된다. 그러나 이러한 치료과정(procedure)은 여전히 전문가 안과의사와, 마취(anesthesia)와, 매해 복수의 치료를 요구하는 매우 침습적이고(invasive) 고가의 치료과정이 될 수 있다. 다른 알려진 눈 치료 방법은 가열 패드(heating pad)를 사용한 눈꺼풀의 외부의 가열을 포함한다. 이 종류의 치료에서, 안과의사는 기름샘을 효과적으로 배출시킬 중간 압력으로 겸자(forceps)를 사용해야 한다. 이러한 치료 역시 침습적이어서 환자에게 불편할 수 있다.
본 발명의 국면(aspect)들은 엘라스토머(elastomeric) 광학 도파관(optical waveguide)을 통해 (예를 들어 적외선 광 등의) 전자기 복사(electromagnetic radiation)를 기름샘으로 유도하는 광 기반(light-based) 기름샘 치료 장치(gland treatment device)를 포함한다. 또한 이 치료 장치(therapeutic device)는 기름샘 주변의 조직(tissue)을 주기적으로 압박 및 마사지하여 기름샘으로부터 막힌 기름을 제거하는 기계적 진동기 조립체(mechanical oscillator assembly)를 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, 기름샘 치료 장치는 하우징(housing) 내에 위치하여 원격 개구(distal opening)를 통해 광을 방출하도록 구성된 적외선(IR) 발광 부재(light element)를 포함한다. 엘라스토머 도파관은 발광 부재에 결합, 또는 그 전방에 위치하며, 도파관의 원격 면(distal surface)을 통해 광을 안내 또는 유도할 수 있는 크기, 형상, 및 구조적 배치를 갖는다. 도파관의 원격 면은 환자의 눈꺼풀의 곡률에 맞도록 오목할 수 있다. 이 장치는 도파관 및 광소자를 종축(longitudinal axis)을 따라 진동하도록 구성된 마사지 조립체(massaging assembly)를 포함할 수 있다.
공막(scleral) 커버 또는 눈 쉴드(shield)가 눈꺼풀 밑에 자리하며, 마사지 조립체가 커버에 대해 종방향으로 엘라스토머 도파관을 이동시키도록 하우징에 기계적으로 결합 또는 부착된 탭(tab) 또는 브래킷(bracket)을 구비한다. 이에 따라 공막 커버가 각막 위에 위치하여 하우징에 부착되면, 마사지 조립체는 공막 커버와 엘라스토머 도파관 사이에서 눈꺼풀을 압박한다. 이에 따라 마사지 컴포넌트로 인가된 힘이 환자의 안구가 아니라 눈꺼풀과 마이봄샘에 집중될 수 있다
하나의 실시예에 따르면, 환자의 눈꺼풀의 광학 가열 장치는: 사람 손으로 파지되도록 구성된 하우징과; 하우징에 결합되어 적외선 광의 빔(beam)들을 유도하도록 구성된 적어도 하나의 발광소자(light emitter)와; 적어도 하나의 발광소자에 결합되어 적외선 빔을 눈꺼풀을 향해 유도하도록 구성된 도파 컴포넌트와; 하우징에 결합되도록 구성된 공막 커버를 포함한다. 일부 실시예들에서, 공막 커버는: 적어도 하나의 발광 부재로부터 방사된 적외선 광을 반사하도록 구성된 굴곡 보호 부(curved protective portion)를 포함한다.
일부 실시예들에서, 공막 커버는 생체적합(biocompatible) 아크릴(수지)(acrylic) 소재와 생체적합 아크릴 소재 내의 이산화티탄 첨가물로 구성된다. 일부 실시예들에서, 공막 커버의 외면은 적외선 파장보다 가시광(visible light) 파장에 더 투과율이 높은(transmissive) 유전 코팅(dielectric coating)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 공막 커버의 내면은 Hydra-PEG 코팅을 포함한다. 일부 실시예들에서, 공막 커버는 하우징의 기계적 결합부(mechanical coupling feature)에 맞물리도록 구성된 탭(tab)을 구비한다. 일부 실시예들에서, 장치는 하우징에 결합된 촬상 컴포넌트(imaging component)를 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 공막 커버는 탬에 결합되는 투명 몸체를 갖는 관찰 창(viewing window)을 구비하는데, 투명 몸체는 탭과 경사각(oblique angle)을 형성하는 경사진 관찰 면(angled viewing surface)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 촬상 컴포넌트는 관찰 창을 통해 환자의 눈꺼풀의 화상을 취득할 수 있는 방향을 갖는다.
일부 실시예들에서, 도파 컴포넌트는 저 경도(low durometer) 소재로 구성되고 발광 부재에서 방출된 적외선 광에 대해 적어도 부분적으로 투명하다. 일부 실시예들에서, 장치는 또한, 도파 컴포넌트에 결합되어 도파 컴포넌트가 종방향 진동 방식으로 이동하게 유발하도록 구성된 액튜에이터를 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 공막 커버는 온도 센서 회로 또는 장치 식별 회로 중의 적어도 하나를 포함한다. 일부 실시예들에서, 온도 센서 회로 또는 장치 식별 회로 중의 적어도 하나는 공막 커버의 표면에 배치된 무선주파수 식별(radiofrequency identification; RFID) 회로를 구비한다. 일부 실시예들에서, 장치는 또한 하우징에 결합되어, 공막 커버의 RFID 회로에 전력을 공급하고; 그리고 공막 커버의 RFID 회로로부터 장치 식별 신호 또는 온도 측정 신호 중의 적어도 하나를 수신하도록 구성되는 RFID 송신기를 더 구비한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 환자의 눈꺼풀 내의 기름샘을 치료하는 장치는:
하우징과; 이 하우징 내에 위치하는 하나 이상의 발광다이오드(light-emitting diode; LED)들로, 하나 이상의 LED들이 하우징의 원격 개구를 통해 광을 방출하도록 구성된 하나 이상의 LED들과: 하나 이상의 LED들 상에 위치하고 하우징의 원격 개구에 위치하는 도파관을 구비하는 광전송 조립체(light delivery assembly)와; 및 하나 이상의 LED들이 도파관을 통해 광을 방출하는 동안 하나 이상의 LED들과 도파관이 종방향으로 진동하게 유발하도록 구성된 액튜에이터를 포함한다.
일부 실시예들에서, 액튜에이터가 전기 모터를 구비하고, 장치는 또한: 하우징에 결합되고 광전송 조립체의 표면에 접촉하는 캠(cam)을 더 포함하는데, 전기 모터가, 이 캠이 회전하여 광전송 조립체가 주기적으로 하우징에 대해 원격으로(distally) 전진했다가 근접으로(proximally) 후퇴하게 유발하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 LED들은: 1050nm-1200nm의 스펙트럼 범위를 갖는 광을 방출하도록 구성된 단파장 적외선(short wave infrared; SWIR) LED들; 또는 약 980 nm의 중심 파장 및 940-1000nm의 스펙트럼 범위를 갖는 광을 방출하도록 구성된 하나 이상의 적외선 LED 중의 적어도 하나를 구비한다. 일부 실시예들에서, 도파관은 엘라스토머 소재로 구성되고, 도파관의 내면이 광의 발산 부분(diverged portion)을 내부적으로 반사하고 반사된 광을 도파관의 원격 면을 통해 유도하게 구성되도록 하는 크기와 형상을 갖는다. 일부 실시예들에서, 장치는 하우징에 결합되어 치료 과정 동안 환자의 눈꺼풀 변연(eyelid margin)의 화상을 취득하도록 구성된 촬상 컴포넌트를 더 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 보호 공막 커버는: 환자의 눈 위에 위치하도록 하는 크기와 형상을 갖는 굴곡 몸체(curved body)로, 오목한 형상을 갖는 내면과 볼록한 형상을 갖는 반대측 외면을 구비하는 굴곡 몸체와; 및 굴곡 몸체의 외면으로부터 돌출하며 하우징에 맞물릴 적어도 하나의 기계적 결합부(mechanical coupling feature)를 구비하는 납작한 탭(flat tab)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 굴곡 몸체는 반사 소재를 포함하는데, 굴곡 몸체와 납작한 탭들은 일체로 성형되고 폴리머 소재로 구성된다.
일부 실시예들에서, 보호 공막 커버는 굴곡 몸체 내에 통합된 RFID 온도 감지 회로를 더 포함한다. 일부 실시예들에서, RFID 온도 감지 회로는 거기에 저장된 보호 공막 커버에 연계된 인증 정보(authorization information)를 갖는 메모리 컴포넌트를 구비한다. 일부 실시예들에서, 반사 소재가 폴리머 소재에 포함된다. 일부 실시예들에서, 반사 소재는 굴곡 몸체의 외면에 위치하는 반사 코팅을 형성한다.
본 발명의 추가적 국면, 특징, 및 이점들은 이하의 상세한 설명으로 명확해질 것이다.
본 발명의 예시적 실시예들이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것인데, 도면에서:
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 기름샘 치료 장치의 사시도.
도 2a는 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 기름샘 치료 장치의 단면도.
도 2b는 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 기름샘 치료 장치의 단면도.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 기름샘 치료 장치의 부분적 투명도.
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 공막 커버의 사시도.
도 5는 본 발명의 국면들에 따른, 기름샘 치료 장치의 하우징에 결합된 공막 커버의 사시도.
도 6은 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 환자의 눈 위에 위치한 공막 커버의 단면도.
도 7은 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 경사진 관찰 창을 포함하는 공막 커버의 사시도.
도 8은 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 도 7에 도시된 공막 커버의 단면도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 경사진 관찰 창을 포함하는 공막 커버의 단면도.
도 10은 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 기름샘 치료 장치의 하우징에 결합된 통합 온도 감지 회로를 갖는 공막 커버의 부분 투명 사시도.
도 11은 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 기름샘 측정 장치와 공막 커버 간의 기계적 및 전기적 연결을 설정하는 결합부의 사시도 .
도 12는 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 기름샘 치료 장치의 개략도.
도 13은 본 발명의 국면들에 따른, 광의 파장의 범위에 걸친 다양한 피부색에 대한 피부 반사율의 그래프.
도 14는 본 발명의 국면들에 따른, 광의 파장의 범위에 걸친 사람 피부의 광학적 침투 깊이를 보이는 도표.
도 15는 본 발명의 국면들에 따른, 광의 파장의 범위에 걸친 사람 눈의 망막의 투과 및 흡수율의 그래프.
도 16은 본 발명의 국면들에 따른, 광의 파장의 범위에 걸친 사람 피부의 광학적 침투 깊이를 보이는 그래프.
도 17은 본 발명의 국면들에 따른, 광의 파장의 범위에 걸친 사람 점액 조직의 광학적 침투 깊이를 보이는 그래프.
도 18은 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 안경 프레임 상에 장착된 웨어러블 기름샘 치료 장치의 사시도.
도 19a는 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 안경 프레임 상에 장착된 웨어러블 기름샘 치료 장치의 사시도.
도 19b는 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 도 19a에 도시된 웨어러블 기름샘 치료 장치의 IR LED 회로의 사시도.
도 20a는 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 적외선(IR) 발광다이오드(LED) 회로의 사시도.
도 20b는 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 적외선(IR) 발광다이오드(LED) 회로의 사시도.
도 21은 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 사람 눈꺼풀에 조사하는 IR 발광 부재와 바이오모프 액튜에이터의 개략도 .
도 22는 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 핸드헬드 기름샘 치료 장치의 사시도.
본 발명의 원리들의 이해를 촉진시킬 목적으로, 이하 도면들에 도시된 실시예들을 참조할 것이며 이를 설명하는 데 특정한 언어가 사용될 것이다. 그럼에도 불구하고 이는 본 발명의 범위에 대한 한정을 의도한 것이 아님을 이해해야 할 것이다. 본 발명이 관련된 분야에 통상의 기술을 갖는 자들에게 일상적으로 이뤄질 수 있듯 기재된 장치, 시스템, 및 방법들에 대한 어떤 변경과 추가적인 수정과, 본 발명의 원리들에 대한 어떤 추가적인 응용들은 충분히 예상되어 본 발명 내에 포함된다. 예를 들어, 치료 장치 및 방법들이 MGD를 치료하기 위해 눈꺼풀을 가연하는 데에 관해 기재되었지만, 이 용도에 한정하려 의도한 것이 아니라고 이해해야 할 것이다. 이 장치 및 방법은 환자의 기름샘(의 가열)을 요구하는 어떤 응용에도 잘 맞을 것이다.
특히, 하나의 실시예에 대해 설명된 특징, 컴포넌트, 및/또는 단계들은 본 발명의 다른 실시예들에 대해 설명된 특징, 컴포넌트, 및/또는 단계들과 조합될 수 있다는 것은 충분히 고려되었다. 그러나 간결성을 위해, 이 조합들의 여러 가지 반복들은 별도로 설명되지 않을 것이다.
도 1에서, 기름샘 치료 장치(gland treatment device; 100)가 환자(10)의 눈(15)에 근접하여 위치하는 것으로 도시되어 있다. 도시된 실시예에서, 치료 장치(100)는 환자의 눈꺼풀 내에 위치하는 마이봄샘(Meibomian glands)의 치료를 위해 구성된다. 그러나 본 발명의 실시예들은 다른 종류의 기름샘, 땀구멍(pore), 조직, 또는 다른 기관들의 치료에 맞춰지거나 잘 맞을 수 있다는 것이 이해될 것이다. 치료 장치(100)는 사람 손에 잡히거나 파지될 수 있는 크기, 형상을 가지고 구조적으로 배치되거나 달리 구성된 핸들(105)을 포함한다. 일부 국면들에서, 핸들(105)은 환자(10)의 손 및/또는 의사의 손에 파지되도록 구성될 수 있다. 핸들(105)은 핸들(105)로부터 횡방향으로 연장되는 다른 하우징(housing; 110)에 결합되는 하우징 또는 외피(enclosure)를 구비한다. 하우징(110)은 후술한 전기적 및 기계적 컴포넌트들을 둘러싸 보호하는 보호 외피이다. 일부 실시예들에서, 장치(100)는 하우징(110)을 둘러싸지만 핸들(105)은 둘러싸지 않는다. 일부 실시예들에서, 하우징(105)은 치료를 수행하는 사람의 선호에 따라 하우징(110)에 결합 또는 분리될 수 있도록 분리 가능하다(removable or detachable). 예를 들어, 환자가 스스로 치료를 수행할 때 핸들(105)이 부착될 수 있고, 의사가 치료를 시술할 때는 분리될 수 있다. 다른 실시예들에서, 핸들(105)은 하우징(110)에 작동상(operantly) 부착된다. 일부 실시예들에서, 핸들(105)은 배터리, 스피커, 촉각 피드백 액튜에이터(haptic feedback actuator), 화상 처리 회로, 또는 이 명세서에 설명되는 다른 어떤 적절한 전자 컴포넌트 등의 전자적 및/또는 기계적 컴포넌트들을 수납 또는 포함한다.
레스트(rest), 커버, 또는 스탑(stop)으로도 지칭될 수 있는 컵(cup; 112)이 하우징(110)의 원격단(distal end)에 결합될 수 있다. 도시된 실시예에서, 컵(112)은 비교적 부드러운(soft, compliant) 소재로 구성되고(comprise), 눈과 눈꺼풀 둘레의 환자의 얼굴에 대해 위치하도록 구성된 오목한 형상을 갖는다. 일부 실시예들에서, 컵(112)은 실리콘 또는 고무 등의 엘라스토머 소재로 구성된다. 일부 실시예들에서, 컵(112)은 생체적합(biocompatible) 소재로 구성된다. 또한 일부 실시예들에서, 컵(112)은 장치(100)의 위생 및 멸균 특성을 향상시키도록 구성된 박막(film) 또는 코팅(coating)을 구비한다.
여드름(acne) 또는 MGD에서와 같이, 마이봄 기름(Meibum oil)이 막혀 고점도의 마이봄 기름의 표면 막힘(plug)을 추출하는 기계적 수단이 새로운 기름의 생산을 자유롭게 하여 흐름을 재개시키는 데 필요할 수 있다. 장치(100)는 (예를 들의 IR 관 등의) 전자기 에너지(electromagnetic energy)의 빔(beam)을 환자의 피부로 유도(direct)하도록 구성된 광 기반(light-based) 가열 소자를 포함한다. 환자의 눈꺼풀에 대해 위치되었을 때, 장치(100)는 눈꺼풀 내의 마이봄샘에 에너지를 유도하도록 구성되어 기름샘 내의 굳은(waxy) 기름 또는 막힘(clog)을 가열함으로써 막힘이 추출 또는 달리 제거되도록 한다. 피부 말단에서의 체온은 32℃ 정도인 데 반해, 가장 좋은 최적 치료 온도는 42℃로 알려져 있다. 추가적으로 또는 대체적으로, 마사지 조립체(massaging assembly)가 눈꺼풀 조직에 압력을 인가하여 기름샘으로부터의 굳은(thick) 기름의 추출을 보조할 수 있다.
도 2a 및 2b는 도 1에 도시된 장치(100)의 원격부(distal portion)의 다른 단면도들이다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 컵(112)은 환자의 눈 위에 위치할 수 있는 크기와 형상을 갖는 개구(opening)를 갖는 둥글린(rounded) 몸체를 구비한다. 장치(100)는 컵(112)의 개구를 통해 광을 방출하도록 구성된 복수의 발광 다이오드(light-emitting diode; LED)들을 포함하는 발광 부재(light element; 120)를 포함한다. 경질(rigid) 결합 부재(124)가 발광 부재(120)의 원격 면(distal surface)에 결합된다. 광학적(optical) 도파관(waveguide; 122)이 결합 부재(124)에 부착된다. 도파관(122)은 적어도 부분적으로 투명한 소재들을 포함하는데, 어떤 실시예들에서는 LED들로 방출되는 광의 파장들에 대해 극도로 투명하다(예를 들어 > 95%% 투과율(transmission)). 일부 실시예들에서, 광학적 도파관(122)은 이를 교체 가능하도록 하는 자석들을 통해 결합 부재(124) 또는 발광 부재(120)에 고정된다. 도파관(122)은 환자의 눈 및 눈꺼풀의 형상에 적어도 부분적으로 맞도록 그 원격 면에서 오목한 형상을 갖는다. 후술할 바와 같이, 도파관(122)은 마사지 조립체(massaging assembly)에 결합되어 도파관(122)을 통해 환자의 눈꺼풀에 진동 압력이 인가될 수 있다. 이에 있어서, 도파관(122)은 눈의 곡률에 부합하여 눈꺼풀의 압력의 인가를 더 균일하게 분포시키도록 엘라스토머 또는 압축 가능한 소재로 구성될 수 있다. 광이 LED들로부터 도파관(122)으로 방출될 때 도파관(122) 소재의 굴절률(index of refraction)이 주변 공기의 굴절률보다 현저히 크기 때문에, 상면과 측면들은 어떤 발산하는 광선(light ray)들을 내측으로 반사하여 전체 내부 반사에 기인하는 광섬유 케이블의 기능과 같이 유리 또는 낭비되는 에너지를 저감시킬 수 있다.
발광 부재(120)는 열을 흡수 및 분산시키도록 구성된 방열판(heat sink; 126)에 결합된다. 도 2a 및 2b에서, 공랭 핀(air fin)들을 갖는 방열판(126)은 발광 부재(120)의 회로 기판(125)에 직접 부착되어 방열판이 발광 부재(120)의 LED들 및/또는 회로 기판(125)에서 생성된 열을 공기와 열 교환하도록 하는 전열 매니폴드(thermal manifold)를 구비한다. 일부 실시예들에서, 땜납(solder) 또는 열전도성(thermally conductive) 접착제가 방열판을 발광 부재(120)의 회로 기판(125) 및/또는 LED들에 부착하는 데 사용된다. 또한 팬(fan; 127)이 방열판(126)에 결합되어 가열된 공기를 방열판(126)의 매니폴드의 채널들을 통해 유도하여 발광 부재(120)로 생성된 열을 사람의 얼굴 위로 분산시킨다. 이에 따라 폐열은 사람의 얼굴에 부드럽고 따뜻한 공기 흐름을 일으키는데, 이는 쾌적하다.
발광 부재(120)는 LED 어레이(array)를 구비할 수 있는데, 이는 회로기판(125), 유연 회로(flex circuit), 또는 열 흡수 금속판 등에 납땜(solder reflow)을 통해 부착될 수 있다. 눈꺼풀과 목표 마이봄샘을 통한 통과를 촉진하기 위해, LED 어레이는 약 900-1300 나노미터(nm)의 피크 파장 방출 범위를 사용할 수 있다.
그러나 약 2000 nm의 25 nm 이내의 파장을 포함하는 어떤 적절한 파장이 사용될 수 있다. 이 어레이는 1차원 어레이 또는 2차원 어레이 또는 다른 배치의 어떤 기하학적 형태를 취할 수 있다.
도파 컴포넌트(waveguide component; 122)의 형상은 개인적으로 맞춤될 수 있고 실리콘(예를 들어 Nusil MED-6020 등의 투명 실리콘) 등의 부드럽고 투명한 소재, 또는 Ellastolan?? 등의 고투명 탄성 열가소성 폴리우레탄(thermoplastic polyurethane; TPU)으로 구성되어, 내부 반사를 사용하여 발광 부재(120)로부터의 광을 눈꺼풀을 향해 집속시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 도파관(122)은 두 섹션(section)들을 갖는데, 하나는 Lexan?? 등의 투명 폴리카보네이트 등의 경질 컴포넌트이고 다른 하나는 부드러운 엘라스토머 컴포넌트이다. 도파관(122)은 확산광(diffuse light)을 효율적으로 전달할 수 있다. 도 2b에서, 모터(130)와 캠(132)을 구비하는 마사지 조립체는 도파관(122)을 발광 부재(120), 방열판(126) 및 팬(127)과 함께 장치(100)의 종방향을 따라(즉 근접(proximal)에서 원격(distal)으로, 및 그 역으로) 진동시키도록 구성된다. 이에 있어서, 모터(130)는 캠(132)을 회전시키도록 구성되는데, 캠(132)은 캠 종동자(cam follower; 134)와 접촉한다. 모터(130)는 기어, 벨트, 체인, 또는 어떤 적절한 기계적 컴포넌트를 사용하여 캠(132)에 기계적으로 결합될 수 있다. 도시된 실시예에서, 캠(132)은 편심(off-axis)으로 회전 가능하게 장착된 원통형 몸체를 구비한다. 다른 실시예들에서, 캠(132)은 타원형 등의 비원통형을 가질 수 있다. 캠(132)에 회전함에 따라, 캠(132)의 더 돌출된 부분이 캠 종동자(134)를 밀어, 캠 종동자(134), 팬(127), 방열판(126), 발광 부재(120), 및 도파관(122)이 컵(112)의 개구를 향해 원격으로 이동하도록 시킨다. 도시된 실시예에서, 발광 부재(120)의 회로 기판(125)이, 포스트(post) 또는 로드(rod) 둘레에 위치하는 스프링을 포함하는 스트럿(strut; 136)에 미끄럼 가능하게 결합된다. 발광 부재(120), 도파관(122), 방열판(126), 및 팬(127)이 캠 종동자(134)에 결합되어 있으므로 캠(132)이 캠 종동자(134)를 구동할 때, 회로기판(125)이 스트럿(136)을 따라 원격으로 미끄러짐에 따라 회로기판이 스트럿의 스프링을 압축시킨다. 캠(132)이 회전을 계속하면, 캠(132)의 덜 돌출한 부분이 캠 종동자(134)에 접촉하여, 스트럿(136)의 스프링이 확장되어 회로기판(125), 발광 부재(120), 및 도파관(122)을 이들의 초기 위치로 복귀시킨다. 이는 몇 회전에 대해 반복되어 환자의 눈에 대한 도파관(122)의 진동 운동을 생성한다. 후술할 바와 같이 일부 실시예들에서, 마사지 조립체가 공막 렌즈(scleral lens) 형 눈 커버와 협조하여(cooperate or function with) 각막(cornea)을 보호하고 진동력을 눈꺼풀에 인가하도록 유도하고 안구에 인가되는 진동력의 양을 저감 또는 제거할 수 있다. 일부 실시예들에서, 모터(130), 캠(132), 및 캠 종동자(134)를 구비하는 마사지 조립체는 도파관(122)이 0.1 Hz 내지 100 Hz의 주파수로 진동하게 시키도록 구성된다. 하나의 예시적 실시예에서, 마사지 조립체는 도파관(122)이 0.5 Hz 내지 2 Hz의 주파수로 진동하게 시키도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 캠 종동자(134)는 추가적인 종방향 진동 운동에 대해 로킹(rocking) 또는 틸팅(tilting) 운동을 도입시키는 경사면을 포함한다. 이에 따라, 캠(132)의 더 돌출된 부분이 경사면에 충돌(impinge)하면 도파관(122)의 원격으로 전진할 때 도파관(122)의 원격 면이 상방으로 틸트(tilt)되고 이어서 도파관(122)이 근접으로 후퇴하면 하방으로 틸트되는 진동 틸팅 운동이 도입된다. 다른 실시예들에서, 로킹 운동은 도파관(122)의 원격으로 돌출될 때 도파관(122)이 하방으로 이동하도록 유발한다.
본 발명의 범위를 벗어나지 않고도 도 2a 및 2b의 실시예들에 다양한 추가, 대체, 또는 다른 수정이 이뤄질 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 캠(132)은 모터(130)의 차축(axle) 둘레에 직접 부착되거나 위치할 수 있다. 일부 실시예들에서, 마사지 조립체를 작동시키는 데 회전 모터 대신 서보 모터(servo)가 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 캠(132)이 팬(127), 방열판(126), 또는 발광 부재(120)에 직접 접촉한다. 일부 실시예들에서, 마사지 조립체는 도파관(122)만이 진동하거나 도파관(122) 및 발광 부재(120)만이 직동하게 시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 방열판(126) 및/또는 팬(127)이 사용되지 않는다. 일부 실시예들에서, 레이저, 백열전구, 또는 어떤 다른 적절한 광원 등, LED가 아닌 광원이 사용된다. 일부 실시예들에서, 스트럿(136)이 스프링을 구비하지 않는다. 일부 실시예들에서, 스트럿(136)은 스프링을 대신하는 압축 부재를 구비한다. 일부 실시예들에서, 스프링은 도파관(122) 및 발광 부재(120)가 원격으로 이동할 때 팽창하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 컵(112)은 하우징과 일체로 형성되어 하우징과 동일한 소재로 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 컵(112)이 하우징(110)에 접착제, 끼워맞춤(interference fit)으로 부착되거나, 하우징(110) 상에 오버몰딩 된다(over-molded). 일부 실시예들에서, 도파관(122)의 원격 면은 굴곡되지 않고 평탄하다(planar or flat).
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이봄샘 치료 장치의 원격부의 부분 단면도이다. 이에 있어서, 장치(100)는 하우징(110)의 해당 면(144a, 144b)로부터 상방으로 돌출하는 포스트(142a, 142b)들을 더 포함한다. 후술할 바와 같이, 포스트(142a, 142b)들은 공막 커버의 대응 노치(notch) 또는 구멍들에 맞물려 결합됨으로써 도파관(122)이 진동되는 동안 장치(100)의 하우징(110)이 공막 커버에 대해 정적으로 유지되게(hold static) 하도록 구성된다. 달리 말해 도시된 실시예에서, 도파관(122)이 하우징에 대해 이동하도록 구성되므로, 도파관(122)은 또한 하우징에 대해 이동하도록 구성된다. 이에 따라, 도파관(122)은 눈꺼풀 또는 다른 조직을 도파관과 공막 커버 사이에서 압착할 수 있다.
도 3은 또한 도파관(122)에 근접하여 위치한 발광 부재(120)의 LED(129)들을 더 도시한다. LED(129)들은 도파관(122)의 원격 면(121)을 통해 광을 방출하도록 구성된다. 이 원격 면(121)은 적어도 하나의 방향으로 오목한 곡률을 가질 수 있다. 도시된 실시예에서, 원격 면(121)은 2개의 방향들로 굴곡되는데: 포스트(142a, 142b)들 간의 횡방향과, 및 상하 방향(elevation direction)(즉 상방 및 하방)이다. 이 곡률은 구(sphere), 회전타원체(spheroid), 또는 다른 굴곡된 3차원 형상에 맞는 것으로 기술될 수 있다. 도파관(122)의 곡률은 관심 있는 특별한 치료에 대해 구성될 수 있다. 마이봄샘 치료의 경우, 도파관(122)의 원격 면(121)의 곡률은 환자의 눈 및 눈꺼풀의 형상에 맞도록 구성된다.
장치(100)는 치료 동안 조직의 화상(image)을 얻도록 구성된 촬상 컴포넌트(imaging component; 160)를 더 포함한다. 촬상 컴포넌트(160)은 CCD 등의 디지털 카메라 센서를 포함할 수 있다. 도시된 실시예에서, 촬상 컴포넌트(160)는 하방으로 틸팅되어 마이봄샘의 화상의 취득을 목표한다. 이 카메라는 예를 들어 OmniVision OVM6211가 될 수 있다. 이러한 카메라는 4 mm2 미만의 염가, 대량생산, 및/또는 작은 폼팩터(form factor)의 흑백(grayscale) 시스템온칩(system-on-chip) 카메라 시스템으로 구현될 수 있다. 일부 실시예들에서, 촬상 컴포넌트(160)는 자외선 LED로 눈의 사진을 찍어 공막 커버(150)의 존재 또는 부재를 인증할 수 있다. 이러한 카메라는 넓은 시야와 10 mm-25 mm의 초점 범위를 갖는, 눈 추적 응용을 위한 눈의 클로즈업 사진들을 위해 특별히 설계될 수 있다.
다른 실시예들에서, 촬상 컴포넌트는 관심 있는 조직 또는 기름샘의 화상들을 얻도록 틸팅, 경사, 초점 조정 및 달리 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 장치(100)는 촬상 컴포넌트로 얻어진 화상 데이터에 기반하여 화상을 생성하는 화상 처리 회로를 더 포함한다. 촬상 컴포넌트(160) 및/또는 화상 처리 회로는 화면 또는 디스플레이와 통신하여 화상을 출력할 수 있다. 일부 실시예들에서, 디스플레이는 장치(100) 자체에 결합된다. 예를 들어 화상은 도 1에 도시된 바와 같이 하우징(110) 배면(180) 상의 화면으로 출력될 수 있다. 일부 실시예들에서, 장치(100)는 유선 또는 무선 연결에 의해 별도의 디스플레이에 화상을 출력하도록 구성된다. 예를 들어, 범용 직렬 버스(universal serial bus; USB), Bluetooth??, Wi-Fi, 초광대역(ultra-wide band; UWB), 또는 어떤 다른 적절한 통신 표준 등의 산업 표준 버스(industry standard bus) 또는 무선 프로토콜이 화상의 출력에 사용될 수 있다.
도 4는 기름샘 치료 장치(100)에 연계하여 사용되는 공막 렌즈 형(scleral lens-shaped) 커버 또는 눈 쉴드(eye shield)(150)의 사시도이다. 이 눈 커버(150)는 보호 커버 부(152)와, 장치(100)의 대응 결합부(예를 들어 포스트(142a, 142b))에 결합되도록 구성된 결합부(coupling feature) 또는 탭(tab; 154)을 포함한다. 브래킷(bracket)으로도 지칭될 수 있는 탭(154)은 장치(100)의 포스트(142a, 142b)에 맞물리도록 구성된 노치(156a, 156b)들을 구비한다. 탭(154)은 대응 평면(144a, 144b) 상에 안착된다(rest on). 공막 커버(150)의 커버 부(152)는 공막 렌즈를 보이는 도 6에 관련해 후술할 바와 같이, 눈 위 또는 둘레에 맞춰져 눈의 공막 부와 접촉하도록 구성된 굴곡 몸체(curved body)를 포함한다. 공막 렌즈와 아크릴(수지)(acrylic) 눈 쉴드 양자는 전형적으로 형상이 매우 유사하지만 그 투명도가 다르다. 도시된 공막 렌즈 커버(150)의 컵 형은 표준적인 공막 렌즈뿐 아니라 각막 위를 덮어 이를 보호하는 아크릴 눈 쉴드와도 유사하다. 공막 렌즈는 투명하여 교정 시야(corrective vision)를 제공하는 반면, 눈 쉴드는 전형적으로 불투명하여 충돌하는(impinging) (광)방사를 반사한다. 형상이 유사하지만, 공막 렌즈는 전형적으로 16-18 mm의 더 작은 직경을 갖는 반면, 눈 쉴드는 약간 더 커 횡방향 운동을 저감시키고 약 20 mm 내지 25 mm 직경을 가진다(across). 각막과 눈을 LED 광으로부터 보호하기 위해 백색의 Ti02 안료가 아크릴(수지) 성향 눈 쉴드에 첨가물로 포함될 수 있다. 어떤 국면들에서, 첨가물은 충돌 광의 전체 또는 일부를 반사할 수 있다.
그러나 이 장치를 위한 눈 쉴드(150)는 일부 실시예들에서 (광)방사 치료에 전형적으로 사용되는 것보다 더 작을 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 공막 눈 쉴드 또는 눈 커버(150)는 약 18 mm의 직경을 가질 수 있다, 기계적 구멍과 포스트들이 체결되어 마사지하는 광학적 도파관(122) 미 LED 발광 부재에 대해 이동하는 것으로부터 쉴드(150)의 상대 위치를 유지한다. 이에 따라, 쉴드(150)가 눈의 표면 상에서 횡으로 이동할 여지를 갖는 경우라도 LED 광은 여전히 쉴드로 반사될 수 있다.
커버 부(152)는 환자의 눈에 대향하여 위치하도록 구성된 내면(151)과 눈에서 멀리 대향하는 외면(153)을 포함한다. 공막 커버는 발광 부재(120)로 방출된 (광)방사로부터 눈을 보호할 수 있는 생체적합(biocompatible) 폴리머로 구성될 수 있다. 예를 들어 일부 실시예들에서, 공막 커버(150)는 경질 가스투과성 폴리머(rigid gas polymer; RGP)로 구성된다. RGP 소재는 전형적으로 1.41-1.49의 굴절률(refractive index)을 가질 수 있다. 상대적으로 경질이므로, 이러한 폴리머는 전형적으로 100 ℃ 이상, 더 흔히 150 ℃ 이상의 연화점(softening point)을 갖는 한편, 일부 시스템들에서는 코팅 과정 동안의 열팽창계수의 불일치를 최소화하도록 실온 또는 이에 가까운 온도에서 유전 코팅(dielectric coating)이 적층될 수 있다.
일부 실시예들에서, 공막 커버(150)는 생체적합 아크릴(수지) 또는 폴리메틸 메타크릴레이트(poly methyl methacrylate; PMMA)로 구성될 수 있는데, 이들은 눈 쉴드 또는 의안(prosthetic eyeball)에 널리 사용되고 허용되며, 외면(153) 및/또는 내면(151) 상에 생체적합의 부드러운 코팅을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 외면(153) 상의 코팅은 발광 부재(120)로 방출된 파장에 대한 높은 반사계수를 갖는 반사 코팅이 될 수 있다. 일부 실시예들에서, PMMA는 과도한 광 노출로부터 눈을 안전하게 보호하면서 쉴드에 백색을 부여하여 적외선 LED 광을 매우 효율적으로 반사하는 이산화티탄 첨가물을 포함하는 조성을 가질 수 있다. 가정용 치료 장치 등의 일부 경우들에는, 사용자가 보호 공막 쉴드를 통해 보기를 원할 수도 있다. (이를 위해) 추가적 유전 코팅이 존재할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이 코팅은 치료 동안 마이봄샘을 가열하는 적외선 광을 반사하면서 적어도 약 400-700 nm 범위의 일부 가시광(visible light)이 투과되어 사용자가 볼 수 있게 해준다. 이에 따라 이 코팅은 공막 커버에 투명 소재가 사용될 수 있게 해주어 가시광이 이를 통과함으로써 사용자가 치료 동안 TV를 보거나, 스마트폰을 사용하거나, 또는 독서를 할 수 있게 해준다. 이러한 코팅은 때로 "열반사경(hot mirror)" 코팅으로 지칭되며 적외선 방사를 차단하지만 가시광 투과를 허용하는 데 광학계에서 흔히 사용되고 있다. 뿐만 아니라, 유전 코팅은 가시광 투과를 여전히 허용하면서 +/- 45 도 등의 입사 충돌각(incident impingement angle) 범위 너머의 약 900-1300 nm 간의 SWIR 범위의 광을 반사할 수 있다. 900-1300 nm만의 목표 반사 범위에 대해, 입사각(angle of incidence; AOI)과 잔여 투과율(residual transmission)에 대한 근본적인 개선이 이뤄질 수 있다. 각 코팅은 정확한 파장 사양 및 요건들에 기반하여 최적화될 수 있다.
공막 커버(150)는 또한 눈에 부드러운 보호를 제공하기 위해 유전 반사층 상 및/또는 공막 커버(150)의 내면의 바로 위에 위치한 외측 보호 코팅을 가질 수 있다는 점에 유의해야 할 것이다. 전형적으로, 유전 코팅은 친수성(water loving)이 아니어서 눈 내부에서 미끈거리지 않은 높고 낮은 지수의 산화물 소재들의 교번하는 층들로 구성된다. 이에 따라 보호 코팅은 예를 들어 Hydra-peg??으로 알려진 코팅을 포함할 수 있는데, 이는 콘택트렌즈의 편안함의 수준을 현저히 증가시킴을 나타내온 (90% 이상의 물로 구성된) 친수성(hydrophilic) 코팅이다.
이에 따라, 공막 커버(150)는 환자에게 복수의 종류의 보호들을 제공한다. 900-1400 nm의 파장인 광학적 안전 관점에서 안전하다고 간주되지만, 공막 커버 또는 렌즈는 "열 반사경" 유전 코팅 또는 공막 커버(150)를 형성하는 소재에 포함된 이산화티탄(TiO2)에 기인하여 각막 경로에 추가적인 보호를 제공할 수 있다. 또한, 공막 커버(150)는 마이봄샘을 짜는(pinching) 기계적 배압(back pressure)과 안구 상의 압력 격리(pressure isolation)를 제공한다. 또한 공막 커버(150)는 각막을 장치로 가열되는 조직과 격리시킴으로써 열전도 안전을 제공한다. 뿐만 아니라, 마이봄샘 기름이 추출됨에 따라, 공막 커버(150)는 이 기름이 각막을 덮고 눈에 채워진 눈물(tear fill)에 혼입되는 것 역시 방지할 수 있는데, 이들은 불편을 야기할 수 있다. 이 기름은 치료 후 공막 커버의 세척시 세척될 수 있다. 공막 커버 세정 용액은 마이봄샘 기름을 용해시키고 렌즈를 세정하는 적절한 첨가물을 갖는 별도의 소모품으로 판매될 수 있다. 다른 실시예들에서, 공막 커버(150)는 단일 사용(single use)을 의도한 1회용(disposable), 소모성(consumable) 항목으로 구성(comprise)될 수 있다. 또한 공막 커버(150)의 삽입 동안 표준 저장 용액도 별도의 소모품으로 사용될 수 있는데, 이 역시 수용성 히알루론 나트륨 첨가 용액(aqueous hyaluronic sodium additive solution) 등 각막 상피 성장(corneal epithelial growth)을 바로잡는(repair) 눈물 막 조성을 갖는다.
일부 실시예들에서, 공막 커버(150)는 노치(156a, 156b)들을 대신하거나 추가하여 다른 결합 또는 부착 부(features)를 포함한다. 예를 들어 일부 실시예들에서, 결합부는 탭(154) 내에 하나 이상의 구멍들을 포함한다. 다른 실시예들에서, 경사 돌출부 등의 걸쇠 부(latching feature)가 커버(150) 상에 포함되어 장치(100)의 하우징(110)에 결합된 대응 걸쇠 부에 연결될 수 있다. 다른 실시예들에서, 자석, 홈(groove), 슬롯(slot), 및/또는 어떤 다른 적절한 결합부가 사용된다. 일부 실시예들에서, 탭(154) 자체의 형상은 결합부이다. 예를 들어 일부 실시예들에서, 탭(154)은 하우징(110)의 대응 인입부(recess) 내에 맞는 형상을 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 끼워맞춤(interference fit)이 사용된다. 다른 실시예들에서, 공막 커버(150)는 결합부를 포함하지 않는다. 일부 실시예들에서, 공막 커버(150)는 커버 부(152)만을 포함한다.
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 기름샘 치료 장치(100)에 결합된 공막 커버(150)의 사시도이다. 공막 커버(150)는 장치(100)의 하우징(110)에 결합된다. 일반적으로 도 4 및 도 5에서, 공막 커버(150)의 탭(154)의 노치(156a, 156b)들은 하우징의 표면에서 돌출하는 대응 포스트(142a, 142b)들에 맞물린다. 일부 실시예들에서, 노치(156) 및/또는 포스트(142)는 공막 커버(150)가 특정한 방향으로 장치(100)에 결합되게 보장하도록 다른 형상을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 공막 커버(150)는 대칭이어서 공막 커버(150)가 어는 방향으로건 설치될 수 있다.
도 5의 실시예에서, 하우징(110)은 힌지 기구(hinge mechanism)에 의해 공막 커버(150)의 탭(154)에 클램핑되게(clamp) 개폐되도록 구성된 클램프(clamp; 114)를 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 클램프(114)는 잠금 부(locking feature; 116)를 사용하여 사용자에 의해 개방될 수 있다. 일부 실시예들에서, 클램프(114)는 쌍안정(bi-stable) 클램프를 구비한다. 여기서, 공막 커버(150)는 환자에 사용된 다음 폐기될 수 있는 단일 사용(single use) 또는 1회용(disposable) 컴포넌트를 포함할 수 있다. 새로운 공막 커버(150)는 클램프(114)를 개방하여 하우징(110) 표면 상의 탭(154)이 포스트(142a, 142b)에 맞물리게 한 뒤 클램프(114)를 탭(154) 상에 닫고, 잠금 부(116)를 잠금 위치로 밀어 클램프(114)가 의도치 않게 열리지 않게 한다. 걸쇠(latch) 연결, 자석 연결, 또는 어떤 다른 적절한 잠금 부 등의 다른 잠금 부 역시 고려된다.
도 6은 환자의 눈 위에 위치한 공막 커버(150)의 단면도이다. 도시된 실시예에서, 공막 커버(150)는 커버(150)의 내면에 결합된 액체 저장부(liquid reservoir; 158)를 더 포함한다. 액체 저장부는 바람직하기로 커버(150)의 내면이 환자의 각막에 직접 접촉하지 않도록 방지한다. 이는 환자의 편안함을 향상시키고, 각막 표면의 마모 또는 손상을 방지하며, 눈(20)의 조직에 전달되는 열의 양을 더욱 저감시킬 수 있다.
일부 실시예들에서, 액체 저장부(158) 대신 다른 소재 또는 컴포넌트가 사용된다. 예를 들어 일부 실시예들에서, 겔 층(gel layer)이 공막 커버(150)의 내면 상에 위치할 수 있다. 다른 실시예들에서는, 저장부나 이격 부재(spacing element)가 사용되지 않는다. 그 대신 커버가, 눈(20) 위에 위치할 때 공막 커버(150)의 내면과 눈(20)의 각막 사이에 공극(air gap)이 위치하도록 하는 크기와 형상을 갖는다. 전형적으로, 이 공극은 콘택트렌즈의 중심에서 대략 500 미크론, 더 전형적으로 300 미크론이 될 수 있다. 추가적인 열 격리를 제공하는, 다른 아치형(vaulted) 공극이 가능하다, 유한 요소 분석(finite element analysis; FEA)에 기반하여, 이 열 갭은 각막을 39℃ 미만의 온도로 안전하게 유지하면서, 전형적으로 2-5 분의 어떤 시간 주기에 걸쳐 마이봄샘의 가열을 가능하게 한다. 적절히 선택된 파장의 LED들로, 마이봄샘을 42℃의 원하는 온도로 올리는 가열 시간은 기름샘 내의 IR LED의 직접 침투 흡수에 기인하여 겨우 30 초가 될 수 있다.
공막에서 약 39℃ 이상이 되면 환자가 열통(thermal pain)을 느끼기 시작하므로 공막 쉴드가 제공하는 열 장벽(thermal barrier)은 열전달을 지연시키는 데 중요하다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 공막 커버(150)의 사시도이다. 도 8은 도 7의 공막 커버(150)의 단면도인데, 치료 과정 동안 커버(150)가 환자에게 착용되어 있다. 도 7에 도시된 공막 커버(150)는 도 4에 도시된 실시예와 커버 부(152), 탭(154), 및 외면 등을 포함하여 많은 동일 컴포넌트들을 포함한다. 추가적으로, 도 7에 도시된 공막 커버(150)는 탭(154) 및 커버 부(152)에 부착된 경사진 창(angled window)을 포함한다. 이 경사진 창은 탭(154)을 향해 경사진 광학적으로 투명, 또는 부분적으로 투명한 소재를 갖는다. 경사진 창(159)은 마이봄샘의 화상(view)을 사용자 및/또는 촬상 컴포넌트(160)에 제공하는 적어도 하나의 경사지고 평탄한, 또는 거의 평탄한 면을 포함한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 도 3에 도시된 장치(100)의 컴포넌트가 될 수 있는 촬상 컴포넌트(160)는 치료 동안 마이봄샘(30)의 화상(image)들을 취득하도록 구성된다. 이에 따라, IR 광과 마사지 압력이 도파관(122)에 의해 눈꺼풀(25)에 인가되는 동안, 촬상 컴포넌트(160)이 치료를 감시하여 기름샘(30)에서 어느 정도의 막힘이 제거되어야 하는지 또는 추출되었는지 여부를 판단하는 데 사용될 수 있다. 이에 따라, 어떤 국면들에서 화상 내의 왜곡을 저감 또는 제거하기 위해 팡(159)이 평탄한 관찰 면(flat viewing surface)들을 포함하는 것이 유용할 것이다. 그러나 다른 실시예들에서, 창(159)의 하나 이상의 면들이 굴곡되다. 예를 들어 일부 실시예들에서, 창(159)의 면(들)의 곡률은 기름샘(30)의 화상의 어떤 수정을 가능하게 할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 공막 커버의 단면도이다. 도 9에 도시된 공막 커버(150)는 도 7 및 8에 관련하여 설명한 것과 유사한 컴포넌트들을 포함한다. 도 9의 실시예에서, 창(159)은 경사면들이 탭(154)의 위아래 양면에 존재하도록 하는 양방향(bi-directional) 창이다. 이러한 방식으로, 장치가 커버(150)에서 분리되어 180도 회전한 다음 커버(150)에 재결합되어 남아있는 다른 위 또는 아래 눈꺼풀의 기름샘에 대한 치료를 계속하는 동안, 커버(150)가 제자리 및 동일한 방향으로 남아있을 수 있다.
일부 국면들에서, 공막 커버(150)가 센서, RFID 식별 칩, 또는 다른 회로 등 하나 이상의 전자 컴포넌트들을 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 공막 커버(150)에 통합된 온도 센서를 사용하여 눈 또는 눈꺼풀 표면의 온도를 감시하는 것이 유용할 수 있다. 이와는 달리 또는 이에 더하여, (1) 공막 커버(150)가 치료의 시작 전에 장치에 결합되었는지, (2) 공막 커버가 진품인지 또는 사용자에게 달리 인증되었는지, 및/또는 (3) 어떤 센서의 측정치(reading)에 정확한 센서 검정(calibration)이 적용되었는지를 보장하는 데 식별 태그(tag) 또는 칩을 포함하는 것이 유용할 수 있다. 이에 있어서, 도 10은 위 및 아래 눈꺼풀을 위한 통합 온도 센서 ASIC 회로 칩(155a, 155b)들 및 연계된 수신 안테나 코일(157a, 157b)들을 갖는 공막 커버에 결합 및 통신하는 치료 장치를 도시한다. 하나의 실시예에서, 회로는 핸드헬드(handheld) 내의 독출 회로(read circuit)로부터 출력을 수신하는 통합 수신 안테나(157a, 157b)를 통해 무선으로 전력을 공급 받을 수 있는 무선주파수(radiofrequency; RF)를 갖는다. 독출 회로는 장치의 선단(node) 내에 위치하고 수신 안테나(157a, 157b)에 근접하는 와이어(wire)로 구성되는 그 자체의 루프 안테나(161)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 안테나(161)는 원격단 근방의 하우징(100) 또는 장치(100)의 선단에 매립된다. 일부 실시예들에서, 안테나(161)는 하우징(110)에 형성된 홈 내부에 위치한 금속 스트립(strip) 또는 링(ring)을 구비할 수 있다. 일부 실시예들에서, 안테나(161)는 하우징(110) 상에 적층된 도전 트레이스(conductive trace)를 구비할 수 있다. 수동형 NFC 또는 UHF 기반 RFID도 사용될 수 있지만, 하나의 실시예에서 근거리(close range) UHF가 ID 및 온도의 적절한 무선 통신을 위한 단일 코일 안테나(157a 또는 157b)를 포함하므로 커버(150) 내부에서 UHF RFID 태그들이 사용된다. 사방 미만의 크기이고 쉴드 내에 포함된 UHF RFID 칩의 하나의 예는 EM microelectronic의 ASIC 칩 EM4325이다. 각 회로는 장치(100)의 하우징(110)에 결합되거나 그 내부에 포함된 무선 통신 모듈로 공급되고 하우징 선단 내의 루프 안테나(161)를 통해 전송되는 무선 전력을 이용(harness)하도로 구성된 루프 안테나를 포함한다. 하나의 실시예에서, RFID 온도 감지 회로가 사용되는데, 여기서 커버(150) 내의 회로로 귀환된 신호는 식별 정보와 온도 정보를 포함한다. 예를 들어, RFID 온도 감지 회로로 귀환된 신호는 일련의(a series of) 비트(bit)들을 포함하는데, 신호의 첫 번째 또는 마지막 비트들이 온도를 표시한다. 이에 따라 일부 실시예들에서는, 센서에 대한 배터리 전력의 직접적인 전기적 접촉 없이 장치 식별 및 온도 감지 양자에 단일한 안테나 및/또는 회로가 사용될 수 있다.
그러나 공막 커버(150)의 어떤 전자부품들에 전력을 공급하고 통신하는 데 직접 배선(direct wiring) 기법 역시 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 11은 맞물림 포스트(142) 근방에 위치한 자석 부착 부(148)와 전기 접점(146)응 포함하는 장치(100)의 원격부를 도시한다. 자석 부(148)는 클램프(도 5)를 폐쇄 위치에 고정하거나, 및/또는 공막 커버(150)의 탭(154)을 하우징(110)에 고정하는 데 사용될 수 있다. 다른 국면에서, 자석 부는 공막 커버(150) 내의 전자 컴포넌트들의 전기 접지(electrical ground)로 사용될 수 있다. 이에 있어서, 일부 실시예들에서, 공막 커버(150)는 전기 접점(146)과 접촉하도록 구성된 대응 패드(pad) 또는 다른 전기적 접점을 갖는다. 이에 따라 유선 인터페이스(wired interface)가 공막 커버(150)의 전자부품들에 전력을 공급하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전기적 접점(146)은 포고 핀(pogo pin)을 구비한다.
도시된 실시예에서, ASIC 회로(155a, 155b), 및/또는 수신 안테나(157a, 157b)들은 커버(150)의 내면(151)에 장착되어 있다. 그러나 하나 이상의 전자 컴포넌트들이 외면 및/또는 탭(154)을 포함하여 커버(150)의 어떤 부분에 결합, 장착, 또는 내부에 설치될 수 있다. 또한 일부 실시예들에서, 복수의 전기 접점들이 장치(100)에 포함된다. 예를 들어 둘, 셋, 넷, 여섯, 여덟, 또는 더 많은 전기 접점들이 사용될 수 있다. 이 접점들은 하우징(110)의 어떤 적절한 표면 또는 부분, 특히 공막 커버(150)의 탭(154)이 하우징(110)에 접촉하는 곳, 또는 장치의 다른 어떤 부분에 설치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 접점들은 공막 커버(150)의 전자부품들과 장치(100) 간의 기계적 및 전기적 연결(communication)을 제공하는 전기 인출구(electrical outlet) 내에 형성될 수 있다. 예를 들어, 커버(150)의 탭(154)이 장치(100)의 대응 인출구에 결합되는 (예를 들어 USB 형 플러그 등의) 전기 플러그 또는 잭을 형성할 수 있다.
도 12는 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 기름샘 치료 장치(100)의 개략도이다. 장치(100)는 도파관(122), 발광 부재(120), 커버 인터페이스(190), 컨트롤러(191), 마사지 조립체(192), 화상 처리 회로(194), 배터리(196), 및 하우징(110)에 결합 또는 그 내부에 포함된 통신 인터페이스(198)를 포함한다. 컵 또는 레스트(112)가 하우징(110)의 원격단(distal end)에 결합된다. 도파관(122)는 전술한 바와 같이 발광 부재(120)에 결합되어, 발광 부재가 (예를 들어 IR 광 등의) 광을 도파관(122)을 통해 환자의 눈꺼풀에 전달하도록 구성될 수 있다. 도파관(122)은 투명 또는 부분적으로 투명한 소재로 구성(comprise)될 수 있다. 도파관(122)의 소재는 또한 추가적인 편안함과 눈꺼풀 전체의(across) 힘 분배를 위해 부드럽고, 유연(compliant)하거나, 및/또는 신축성(flexible)일 수 있다. 발광 부재(120)는 회로기판에 접속된 복수의 LED들 또는 다른 발광소자(emitter)들을 구비할 수 있다. 하나의 예시적 실시예에서, 발광소자들은 횡축을 따라 정렬되어 도파관(122)을 통해 광의 넓은 빔(beam)을 제공한다. 그러나 발광소자들의 복수의 행들, 발광소자들의 고리형(annular) 배치, 또는 어떤 다른 적절한 패턴 또는 배치를 포함하여 다른 배치도 고려된다.
커버 인터페이스(190)는 공막 커버(150)의 어떤 전자 컴포넌트들과 통신할 회로를 구비한다. 하나의 실시예에서, 커버 인터페이스(190)는 커버(150)의 대응 무선 회호에 무선으로 전력을 공급하고 이와 통신하는 무선 송신기 또는 안테나를 구비한다. 다른 실시예들에서, 커버 인터페이스(190)는 하나 이상의 전기 접점, 소켓, 인출구, 또는 어떤 다른 적절한 유선 통신 회로를 포함하는 유선 연결을 구비한다. 일부 실시예들에서, 커버 인터페이스(190)는 커버 전자부품들로부터의 신호들을 컨트롤러(191)로 유도하도록 구성될 수 있다. 이 컨트롤러(191)는 발광 부재(120), 커버 인터페이스(190), 마사지 조립체(192), 화상 처리 회로(194), 및 통신 인터페이스(198)를 포함하는, 장치(100)의 컴포넌트들과 통신하는 마이크로컨트롤러 또는 프로세서를 구비한다. 일부 실시예들에서, 컨트롤러(191)는 배터리(196)로부터 작동 전압을 수신한다. 일부 실시예들에서, 컨트롤러(191)는 배터리(196)로부터의 전력을 발광 부재(120), 마사지 조립체(192), 및/또는 커버 인터페이스(190)를 포함하는, 장치의 다른 컴포넌트들에 분배하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 별도의 전원장치(power supply)가 전력을 분배하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 배터리(196)는 1 -10 와트(Watts) 범위의 전력을 공급하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 추가적 배터리가 치료 동안 추가적 전력을 공급하는 통신 인터페이스에 의해 장치(100)에 접속되도록 구성된다.
컨트롤러(191)는 버튼, 용량성(capacitive) 터치 센서, 스위치, 다이얼, 또는 어떤 다른 적절한 사용자 입력 장치 등의 사용자 입력과 통신할 수 있다. 컨트롤러(191)는 실행 가능한 명령들(executable instructions) 또는 장치(100)의 컴포넌트들을 작동시키는 소프트웨어를 포함하는 메모리 장치와 통신할 수 있다. 예를 들어, 입력 장치로부터의 입력에 응답하여 컨트롤러(191)가 발광 부재(120) 및/또는 마사지 조립체(192)를 제어하여 치료 프로토콜을 개시할 수 있다. 이 프로토콜은 발광 부재(120)로부터의 광 및/또는 마사지 조립체(192)로부터의 마사지 압력을 소정의 강도 및/또는 소정의 주파수로 소정 양의 시간 동안 인가시키는 명령들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 컨트롤러(191)는 입력 장치로부터의 입력에 기반하여, 광의 강도 또는 마사지 압력의 속도 등의 작동 파라미터를 조정하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 컨트롤러(191)는 공막 커버(150)의 센서 또는 다른 회로로부터의 피드백을 수신하여 치료 프로토콜을 제어하도록 구성된다. 예를 들어, 컨트롤러(191)는 커버(150)의 온도 센서로부터 온도 데이터를 커버 인터페이스(190)를 통해 수신하도록 구성될 수 있다. 수신된 온도가 소정의 임계값을 초과하면, 컨트롤러(191)는 발광 부재(120)가 그 출력을 감소시키거나 광의 방출을 중단하게 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 컨트롤러는 치료 프로토콜의 수행에 대한 전제조건(precondition)으로서 공압 커버의 존재 및/또는 정품여부(authenticity)를 검증하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(191)는 공압 커버 전자부품들로부터의 식별 코드를 식별 코드들의 데이터베이스와 비교하여 그 공압 커버(150)가 사용이 인가된 진품인지 및/또는 그 공압 커버(150)가 이전에 사용되었는지를 판단하도록 구성될 수 있다.
컨트롤러(191)는 작동주기(duty cycle) 또는 채널들의 on/off에 의해 열부하를 저하시키는 제어 옵션으로 발광 부재(120)의 개별 발광소자들을 구동하는 하나 이상의 전자 구동 전류 다중채널 ASC 컨트롤러를 포함할 수 있다. 컨트롤러들은 장치 하우징 내에 위치하거나 선택적으로 연계된(tethered) 컨트롤러에 매립되기에 충분히 작을 수 있다. 이러한 다중채널 LED 드라이버 칩의 예는 24개까지의 개별 채널들을 구동할 수 있는 12C 버스를 갖는 NXP 반도체사의 PCA9956B이다.
마사지 조립체(192)는 환자의 관련 조직에 진동하는 마사지 압력을 제공하는 다양한 전기적 및 기계적 컴포넌트들을 구비할 수 있다. 예를 들어, 마사지 조립체(192)는 전기 모터, 솔레노이드, 캠, 캠 종동자, 및/또는 사용자의 눈꺼풀을 마사지하도록 도파관(122)을 진동 방식으로 운동시키는 다른 어떤 적절한 컴포넌트를 포함할 수 있다. 마사지 조립체(192)는 소정의 프로토콜에 기반하여 컨트롤러(191)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 프로토콜은 마사지 조립체(192)를 작동시키기 전에 발광 부재(120)에 어떤 양의 시간 동안 전력을 공급함으로써 마이봄샘 내의 조직 및 소재들이 압력이 인가되기 전에 가열되어 연화될 수 있게 해준다. 다른 실시예들에서는, 마사지 조립체(192)와 발광 부재(120)가 동시에 작동된다.
화상 처리 회로(194)는 촬상 컴포넌트(160)로부터 수신된 신호들에 기반하여 화상 또는 화상 데이터를 생성하는 처리 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 화상 처리 회로(194)는 컨트롤러(191)의 일부이다. 다른 실시예들에서, 화상 처리 회로(194)는 별도의 전자 컴포넌트들을 구비한다. 화상 처리 회로(194)는 통신 인터페이스(198)에 화상 또는 화상 데이터를 출력할 수 있다. 통신 인터페이스는 스마트폰, 태블릿 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, 또는 어떤 다른 적절한 연산 장치 등의 연산 장치와 유선 및/또는 무선으로 통신할 수 있다. 일부 실시예들에서, 통신 인터페이스(198)는 컴퓨터 모니터 또는 텔레비전 등의 디스플레이에 통신을 제공하도록 구성될 수 있다. 통신 인터페이스(198)는 USB, HDMI, Bluetooth??, Wi-Fi, UWB, 근거리 통신(near-field communication; NFC), 또는 하나 이상의 전용 통신 프로토콜들 등의 산업 표준 버스 또는 무선 프로토콜을 포함할 수 있다. 배터리(196)는 리튬 이온 배터리 등의 재충전 가능한 배터리로 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 배터리(196)는 하나 이상의 AA 또는 AAA 배터리들 등의 1회용 재충전 불가능한 배터리로 구성될 수 있다.
발광 부재(120)는 (예를 들어 눈꺼풀과 마이봄샘 등의) 관련 조직을 조사(irradiate)하여 조직을 가열시키는 데 사용된다. 본 발명의 국면들은 유용하기로 여러 가지 이점들을 제공하는 파장들에서 작동하도록 구성된 발광 부재들을 제공한다. 하나의 예시적 실시예에서, 발광 부재(120)는 950 nm 내지 1050 nm의 중심 파장을 갖는 광을 제공하도록 구성된다. 하나의 실시예에서, 발광 부재(120)는 약(예를 들어 +/- 5 nm의) 980 nm의 중심파장을 갖는 광을 방출하도록 구성된다. 이에 있어서, 도 13-18들은 다양한 파장들의 광의 다른 조직과 소재들과의 (예를 들어 반사율, 흡수율, 투과율 등의) 광학적 특성들과 상호작용들을 보이는 그래프들이다. 예를 들어, 도 13은 세 다른 피부색(skin tone)들에 대한 다른 파장의 광들의 반사율을 보이는 그래프(210)이다. 이에 있어서, 다른 피부색들에 대해 유사하게 상호작용하는 파장들의 광으로 피부를 조사하는 것이 유용할 것이다. 선 212, 214, 및 216들로 도시된 바와 같이, 약 950 nm 내지 약 1,000 nm 범위 내의 광이 세 모든 피부색들에 비교적 더 낮은 반사율을 나타내고, 선 212, 214들 간의 범위에서 피부색들 간의 반사율의 차이는 950 (nm)보다 작은 파장들에 대한 반사율의 파이만큼 현저하지 않다. 또한 (선 216으로 도시된) 약 1150 (nm)보다 큰 광 역시 낮은 반사율과 낮은 변동을 보인다.
다른 국면에서, 다른 피크 파장(peak wavelength)들을 갖는 발광소자(light emitter)들의 광 프로파일(light profile)의 효율은 변동될 수 있다. 예를 들어, 1000 nm 부근의 피크 파장을 갖는 LED들로부터의 광의 강도(광도)는 동일한 구동 전력에 대해 향상된 상대적 광도(relative optical intensity)들을 나타낸다. 이 파장 범위는 AlGaAs 및 InP 기반 LED들 모두에 특히 에너지 효율적일 수 있다. 또한 AlGaAs 980 nm LED들이 전형적으로 더 높은 파장들로 제조되는 InP LED들보다 제조 원가가 더 저렴하다.
도 14-17은 다른 파장들의 흡수율(absorption)과 침투 깊이(penetration depth)들을 대략적으로 보인다. 예를 들어, 도 14는 약 950 nm 내지 약 1300 nm의 파장이 4 mm 이상으로 피부에 깊은 흡수율을 나타내는 것을 보이는 그래프(220)이다. 도 15는 망막(retina)으로의 및 이에 의한 다른 파장들의 광의 투과율 및 흡수율을 보이는 그래프(230)이다. 이에 있어서, 약 970 nm(선 232) 내지 약 1030 nm(선 234)의 파장을 갖는 광의 망막으로의 투과율의 강하(drop)와 직접 망막 흡수율의 강하 야자가 존재한다. 또한 1170 nm(선 236)보다 큰 파장 역시 (예를 들어 15% 이하의) 비교적 낮은 투과율 및 흡수율을 보인다. 도 16 및 17은 각각 사람 피부와 그 밑의 점액(mucous) 또는 세포간(interstitial) 조직에서의 다양한 파장들의 광에 대한 광학적 침투 깊이를 도시한 그래프(240, 250)들이다. 마이봄샘이 약 2.0 mm 이상의 깊이에 위치하고 대부분의 눈꺼풀들은 전체 두께가 3.5 mm-4.5 mm의 범위에 있을 것이므로, 방출 광은 피부와 점액 조직에서의 침투 깊이가 약 2 mm 이상인 파장을 포함하는 것이 유용할 것이다. 그래프 240, 250 모두에 보이듯, 약 750 nm 내지 약 1250 nm 사이에 걸치는 242 내지 252 범위의 파장들은 2 mm보다 큰 광학적 침투 깊이를 가져, 피부에 대해 3.5 mm 정도, 점액 조직에 대해 6.5 mm 정도이다.
이상의 그래프들은 약 950 nm 내지 약 1000 nm의 중심 파장을 갖는 IR 광원을 사용하는 이점들을 보인다. 하나의 예시적 실시예에서, 약 980 nm의 중심 주파수를 갖는 IR LED는 피부에서의 비교적 낮은 반사율과, 다른 피부색들의 낮은 변동, 낮은 망막 흡수, 및 더 깊은 침투 깊이의 이점들을 조합하여 눈에 대한 잠재적 손상을 저감 또는 제거할 뿐 아니라 저렴한 원가로 조직을 가열하는 광원의 효율을 최적화할 수 있다.
안전 관점에서 보면, 피부의 외피(outer epidermis) 층은 약 섭씨 43도(℃) 위로 가열되면 고통을 주는 민감한 온도 수용체(thermal nerve receptor)를 갖는데, 눈꺼풀은 피부의 특히 민감한 영역이다. 그러나 MGD의 대부분의 경우에는, 막힘을 뚫고(unclog) 마이봄샘의 새로운 흐름을 유도하는 데 필요한 온도는 약 42℃이다. 이에 따라, 매우 유효하고 고통 없는 좁은 치료 창(treatment window)이 존재한다. 또한 눈의 각막 역시 온도에 매우 민감하여, 각막이 약 40℃ 이상에서 고통을 느끼지 시작하므로 약 39℃ 이하로 유지되어야 한다. 이 범위 이상의 장기적 온도는 각막의 장기적 적외선 가열로 유발되는 초자공 백내장(Glassblower’s cataract)으로 지칭되는 조건에 연계되는데, 렌즈가 기능한다. 이 명세서에 개시된 실시예들은 예를 들어 보호 공막 커버를 사용하여 이 안전성 고려사항들을 특히 가정 기반 치료에 대해 해결하였다.
본 발명은 전술한 구성과 다른 기름샘 치료 장치들에 대해 추가적 또는 대체적인 구성, 폼팩터(form factor), 및 특징들을 강구하였다. 예를 들어, 도 18은 안경 프레임 폼팩터로 환자의 눈 위에 위치하는 웨어러블(wearable; 착용 가능한) 기름샘 치료 장치(300)를 쓴 환자(10)의 사시도이다. 치료 장치(300)는 안경 프레임(310)에 결합 또는 장착되어 치료 과정이 수행되는 동안 치료 장치(300)가 환자(10)에게 착용될 수 있다. 도 19a는 장치(300)가 안경 프레임(310)의 상부에 장착된 도 18의 정면도이다. 도 19b는 도 19a에 도시된 장치(300)의 발광 부재(320)를 보인다. 발광 부재(320)는 복수의 LED 전구 또는 소자들을 굴곡 또는 집중된 배치로 포함하여 개별 소자들의 방출 축들이 교차한다. 하나의 실시예에서, 개별 LED들은 각 방출 축들이 (예를 들어 눈꺼풀 등의) 치료 부위에서 교차하도록 서로에 대해 배열된다. LED 어레이 소자들은 동일한 점(spot)을 향한 다른 각도들로 지향하는 다른 LED 소자들을 사용하여 눈꺼풀의 특정 영역에 집중되도록 배치됨으로써 광속(optical flux)이 마이봄샘들 또는 특정한 마이봄샘에 집중된다(concentrated or focused). 선형(linear) LED들의 어레이는 마이봄샘들의 어레이를 동시에 목표로 하지만 단일한 마이봄샘을 목표로 하는 다른 각도들로 배치된 복수의 LED 행(row)들을 갖는다.
도 20a 및 20b들은 본 발명의 실시예들에 따른, 발광 부재(320)의 다른 사시도들이다. 발광 부재(320)는 2개의 행들로 배열되고 회로기판(circuit board; 325) 상에 장착된 LED들 등의 복수의 개별 발광소자(329)들을 포함한다. 회로기판(325)은 기름샘 치료 장치(예를 들어 100, 300)의 컨트롤러 및/또는 전원에 연결되도록 구성된다. 각 발광소자는 각도 분산(dispersion) 또는 분포(distribution)(360) 내에 광을 방출하도록 구성된다. 각 발광소자는 광의 분산(spread)을 특정한 각도 범위로 집중시키는 렌즈 또는 다른 광학적 컴포넌트를 가질 수 있다.
도 21은 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 웨어러블 기름샘 치료 장치의 일부를 보인다. 장치(300)는 도 19b에 보인 실시예와 유사하게 굴곡된 패턴으로 배열된 복수의 LED들을 갖는 발광 부재(320)를 포함한다. 도파관(322)이 발광 부재(322)에 결합되어 발광 부재(320)로부터의 광을 눈꺼풀에 유도하도록 구성된다. 전술한 바와 같이, 도파관(322)은 가장 바람직하기로 엘라스토머 소재로 구성된다. 예를 들어 일부 실시예들에서, 도파관(322)은 실리콘 또는 탄성 폴리우레탄 소재로 구성된다. 장치(300)는 전술한 바와 유사하게 진동(vibrating or oscillating) 운동을 유발하는 액튜에이터(330)를 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 액튜에이터(330)는 바이오모프(biomorph) 액튜에이터로 구성된다. 일부 실시예들에서, 액튜에이터(330)는 압전(piezoelectric) 컴포넌트, 미소-전기기계 컴포넌트, 솔레노이드, 모터, 또는 어떤 다른 적절한 종류의 액튜에이터(330)를 포함한다. 도파관(322)은 또한 눈까풀에 접촉하는(touching) 출구점과 눈꺼풀 변연(eyelid margin) 근방의 마이봄샘 조직의 출구점에 인접한 눈꺼풀 간의 영역 상에 집게 부(pinching feature) 또는 매듭 부(nub feature)를 더 포함한다, 액튜에이터(330)는 도파관을 통해 마이봄샘에 기계적 에너지를 전달할 수 있다.
도 22는 기름샘 치료 장치(400)의 다른 실시예를 도시한다. 도시된 실시예에서, 장치(400)는 핸들(410)과, 핸들(410)의 원격단에 결합된 헤드(head; 420)를 포함한다. 헤드(420)는 집속(focusing) 도파관(422)을 통해 광을 방출하도록 구성된 원형으로 배열된 발광소자(429)들의 어레이를 구비한다. 도파관(422)은 원추형을 가지며, 발광소자들로부터의 광을 작은 영역 또는 점으로 유도하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 장치(400)는 또한 광이 기름샘에 인가되는 동안 도파관이 진동하게 유발하도록 구성된 마사지 조립체를 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 장치(400)는 의사(doctor or clinician)가 아닌 환자에 의해 사용되도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 장치(400)는 의사에 의해 작동되도록 구성된다. 장치(400)는 버튼(440)을 사용하여 치료를 적용하도록 제어될 수 있다. 이러한 폼팩터는 또한 마이봄 기름 대신 폐쇄된 피지(sebum oil)를 포함하는 막힌 모공(clogged pore)을 갖는 여드름(acne) 또는 화농한 여드름(inflamed pimple)의 치료에도 사용될 수 있다.
하나의 실시예에서, 압전 소자들이 염가이고 수 100 Hz 내지 수 kHz의 구조(geometry)에 기반한 주파수 여기 범위를 갖는 것으로 알려진 휠 수 있는(flexing) 바이오모프 액튜에이터 스트립으로 구성될 수 있다. 이와는 달리 Noliac사가 공급하는 압전 액튜에이터 등 압전 기반 진동 링 벤더(vibrating ring bender)가 사용될 수 있다. 공막 커버(150)의 훨씬 더 큰 표면적에 비해 도파관의 결합 영역(pinched area)의 작은 표면적 때문에, 공막 커버(150)로부터 안구로의 압력은 문제가 되지 않고 0.1-2 psi의 정상적인 안구 비비기(eyeball rubbing)와 동일한 정도로 현저히 저감된다.
또 다른 폼팩터들도 본 발명에 의해 강구된다. 이 명세서에 설명된 장치 하우징의 형태는 경량이고 사용자에게 안락할 수 있다. 하나의 실시예에서, 하우징은 사용자의 머리에 묶이는 고글(goggle)의 형태를 가질 수 있다.
또한 하우징 부재는 머리 또는 귀에 고정되는 A/R 또는 V/R 바이저(visor), 안대(eyepatch), 또는 마스크의 형태를 가질 수 있다. 장치는 안과의원(ophthalmology office)에서 안경 맞추는 것과 유사한 방식으로 훈련된 전문가에 의해 맞춰질 수 있다. 또한 장치 하우징은 전형적으로 수 제곱 밀리미터 면적의 가열 팁(heating tip)을 갖는 확산 스팟(diffuse spot)을 포함하는 가열 막대(heating wand)의 형태를 가질 수 있다. 이는 마이봄샘들 중의 어느 하나 또는 둘에 어떤 주어진 시간 동안 광을 집속할 수 있다. 이 형태의 하우징은 각 마이봄샘을 개별적으로 목표로 하여 사용자에 의해 눈꺼풀을 가로질러 느리게 앞뒤로 이동시키고, 적절히 국부화된 열을 제공하기에 충분한 시간이 경과하고 나면 사용자가 막대를 이동할 수 있도록 버저(buzzer)가 통보할 수 있다. 이는 사용자에게 매혹적이지만 마이봄샘을 가로지르는 스캔 부분에 대해서는 추가적 작업을 요구하는 염가의 개방형(open) 폼팩터가 될 수 있다.
일부 실시예들에서, RFID 칩의 등록을 통해 보호 공막 커버가 눈 위에 위치함을 검증하는 기구 등 치료 동안 보호 공막 커버가 사용자에게 착용되어 있음을 보장하는 예비적(redundant) 자동 안전 기구가 장치에 포함될 수 있다.
IR 가열 LED들이 고정된 PCB 상에 적색 또는 다른 가시광 LED 역시 포함하는 것은 눈에 안전한 전력을 갖지만 눈에 거슬려(annoying) 사용자에게 보호 쉴드가 눈에 없다는 표시로 사용될 수 있다.
보호 공막 커버가 존재하는지 검증하는 다른 기구는 염가의 검사 카메라(inspection camera)를 사용하는 것이다. 예를 들어, OmniVision OVM6211 등 마이봄(기름)의 추출을 관찰하는 데 사용되는 동일한 카메라가 공막 쉴드의 존재 여부를 검증할 수 있다.
핸드헬드에 매립된 이러한 카메라 시스템을 갖는 것은 어느 개별적인 마이봄샘이 과거에 목표가 되었던 지를 기록하는 데 바람직한데, 어느 눈꺼풀 상에서 어느 위치가 마지막으로 치료되었는지를 기록하여 모든 기름샘들이 동일한 양의 치료를 받게 하는 것이 바람직하다. 이 카메라는 앱(app)과 함께 어느 눈꺼풀 위치가 마지막으로 치료되었는지 기록할 수 있다.
당업계에 기술을 가진 자는 전술한 장치, 시스템, 및 방법들이 다양한 방식으로 수정될 수 있음을 인식할 것이다. 이에 따라 당업계에 통상의 기술을 가진 자는 본 발명으로 포괄되는 실시예들이 전술한 예시적 실시예들로 한정되지 않음을 이해할 것이다. 이에 있어서, 예시적 실시예들이 도시 및 설명되었지만, 광범위한 수정, 변경, 및 대체가 전술한 개시에 고려된다. 이러한 변형들은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고도 전술한 개시에 이뤄질 수 있음을 이해해야 할 것이다. 이에 따라 첨부된 청구항들은 본 발명에 부합되는 방식으로 광의로 해석되는 것이 적절하다.

Claims (20)

  1. 환자의 눈꺼풀을 광학적 가열하는 장치로:
    사람 손에 파지되도록 구성된 하우징과;
    상기 하우징에 결합되어 적외선 광의 빔을 어떤 시간 동안 방출하도록 구성된 적어도 하나의 발광소자와;
    상기 적어도 하나의 발광소자에 결합되어 상기 적외선 광의 빔을 눈꺼풀로 안내하도록 구성된 도파 컴포넌트와; 및
    상기 하우징에 결합되도록 구성된 공막 커버를: 포함하며,
    상기 공막 커버는,
    환자의 눈 위에 위치하고 내면과 외면을 가지며, 상기 외면은 상기 적어도 하나의 발광소자로부터 방출된 상기 적외선 광을 눈꺼풀을 향해 반사하고 가시광을 적어도 환자의 각막을 향해 투과하도록 구성되고, 상기 내면은 눈을 향하고 공막의 적어도 일부에 접하되, 환자의 각막을 압력과 열 손상으로부터 보호하도록 구성된 아치형 공극에 의해 환자의 각막으로부터 물리적으로 분리되며, 상기 아치형 공극은 상기 적외선 광의 빔이 방출되는 시간 동안 적어도 환자의 각막을 상기 적외선 광의 빔으로부터 열적으로 격리하는 크기와 형상을 가지며, 상기 아치형 공극은 공막 커버의 중심에서 300 내지 500 미크론인,
    굴곡된 보호 부를 구비하는,
    장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공막 커버가 생체적합 아크릴 소재와 상기 생체적합 아크릴 소재에 포함된 이산화티탄 첨가물을 포함하는 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 아치형 공극은 상기 적외선 광의 빔이 방사되는 2-5 분의 시간 동안 각막을 39℃ 미만의 온도로 유지하는 크기인 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 공막 커버의 상기 굴곡된 보호 부의 상기 내면이 Hydra-PEG 코팅을 구비하는 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 공막 커버가 상기 하우징의 기계적 결합부와 맞물리는 탭을 구비하는 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 하우징에 결합된 촬상 컴포넌트를 더 구비하고,
    상기 공막 커버가 상기 탭에 결합되는 투명 몸체를 갖는 관찰 창을 더 구비하고, 상기 투명 몸체가 상기 탭과 경사각을 형성하는 경사 관찰 면을 포함하며, 그리고
    상기 촬상 컴포넌트가 상기 관찰 창을 통해 상기 환자의 눈꺼풀의 화상을 얻도록 하는 방향을 갖는 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 도파 컴포넌트가 저 경도 소재로 구성되고 상기 발광 소자로 방출된 적외선 광에 대해 적어도 부분적으로 투명한 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 도파 컴포넌트에 결합되어 상기 도파 컴포넌트를 종방향 진동 방식으로 이동시키도록 구성된 액튜에이터를 더 구비하는 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 공막 커버가 온도 센서 회로 또는 장치 식별 회로 중의 적어도 하나를 구비하는 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 온도 센서 회로 또는 장치 식별 회로 중의 적어도 하나가 상기 공막 커버의 표면에 위치한 무선주파수 식별(RFID) 회로를 구비하고, 장치가 상기 하우징에 결합되어:
    상기 공막 커버의 상기 RFID 회로에 전력을 공급하고; 그리고
    상기 공막 커버의 RFID 회로로부터 장치 식별 신호 또는 온도 측정 신호 중의 적어도 하나를 수신하도록 구성된 RFID 송신기를 더 구비하는 장치.
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