KR20160048884A - 신경 주파수 검출 시스템을 갖는 안과용 렌즈 - Google Patents

신경 주파수 검출 시스템을 갖는 안과용 렌즈 Download PDF

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Abstract

본 출원은 일반적으로 신경 주파수를 모니터링할 수 있고 측정된 주파수를 특정 뇌 활동/기능에 상관시킬 수 있는 안과용 장치, 예를 들어 콘택트 렌즈(100) 또는 안내 렌즈에 관한 것이다. 몇몇 실시예에서, 안과용 장치의 사용자에 대해 특이적인 프로파일이 사용자에 따라 뇌 활동/기능 프로파일을 조정하도록 사전 프로그래밍될 수 있다. 상관으로부터의 결정된 뇌 활동/기능에 기초하여, 사용자에게 피드백(440)을 제공하기 위해 신호가 생성될 수 있다. 신호는 하나 이상의 형태로 사용자에게 전달될 수 있다. 예를 들어, 신호는 안과용 장치와 무선 통신하는 무선 장치에, 그리고/또는 음향 요소에 의해 투사되는 가청 신호, 및/또는 광자 방출기를 사용하여 투사되는 시각적 신호(이들 둘 모두는 안과용 장치에 포함될 수 있음)를 통해 출력될 수 있다.

Description

신경 주파수 검출 시스템을 갖는 안과용 렌즈{OPHTHALMIC LENS WITH A NEURAL FREQUENCY DETECTION SYSTEM}
본 발명은 신경 주파수 검출 시스템(neural frequency detection system)을 갖는 동력공급형 안과용 장치(energized Ophthalmic Device), 및 보다 구체적으로는 안과용 장치의 일부를 형성하고, 측정된 주파수를 뇌 기능 및/또는 활동과 연관된 인식된 사전결정된 주파수 패턴에 상관(correlate)시키도록 구성된 신경 주파수 검출 시스템을 기술한다.
전통적으로, 콘택트 렌즈, 안내 렌즈(intraocular lens), 또는 누점 마개(punctal plug)와 같은 안과용 장치는 교정, 미용, 또는 치료 특성을 갖는 생체적합성(biocompatible) 장치를 포함하였다. 예를 들어 콘택트 렌즈는 시력 교정 기능성, 미용 향상, 및 치료 효과 중 하나 이상을 제공할 수 있다. 각각의 기능은 렌즈의 물리적 특징에 의해 제공된다. 렌즈에 굴절 특성을 포함시키는 설계는 시력 교정 기능을 제공할 수 있다. 렌즈에 포함된 안료는 미용 향상을 제공할 수 있다. 렌즈에 포함된 활성제(active agent)는 치료 기능성을 제공할 수 있다. 그러한 물리적 특징은 렌즈가 동력공급된 상태로 진입함이 없이도 성취된다. 안과용 장치는 전통적으로 수동형 장치였다.
동력공급형 안과용 삽입체(insert)에 기초하는 신규한 안과용 장치가 최근에 기술되었다. 이들 장치는 능동형 광학 구성요소에 전력공급하기 위해 동력공급 기능을 사용할 수 있다. 예를 들어, 착용가능 렌즈는 눈의 수행 능력을 증대시키거나 향상시키기 위해 전자적으로 조절가능한 초점을 갖는 렌즈 조립체를 포함할 수 있다.
더욱이, 전자 장치가 계속하여 개발되고 소형화됨에 따라, 다양한 용도를 위한 착용가능 또는 매립가능 마이크로전자 장치를 생성하기가 점점 더 쉬워지고 있다. 예를 들어, 하나의 관련 없는 분야에서, 주파수 분석을 통한 뇌 활동의 연구가 급속히 성장하고 있다. 이들 연구에서 전형적으로, 연구원은 두피 상에 전극을 배치하고, 뉴런(neuron)에 의해 생성되는 뇌파를 측정한다. 측정된 뇌파는 패턴을 식별하고, 그것을 특정 뇌 활동/기능에 기인하는 특정 뇌파 주파수에 상관시키는 데 사용된다. 뇌 기능/활동을 모니터링하고 뇌파 데이터를 기록하기 위해 탐구된 기술들 중 일부는 뇌파 측정법(electrocorticography) 및 뇌파 기록법(electroencephalography)을 포함한다. 이들 기술을 사용하여, 연구원은 외상성 손상을 입은 환자에서, 그리고 예를 들어 간질(epilepsy) 및 수면의 연구에서 의식을 모니터링할 수 있었다.
주파수 인식 소프트웨어가 또한 시간이 지남에 따라 개선되었다. 예를 들어, 음성 인식 소프트웨어에서, 소프트웨어는 소정 단어의 제한된 사전 분석만을 이용하여 특정인 말하고 있는 것에 관하여 추론할 수 있다. 이들 단어의 특정한 사전기록된 주파수가 추가의 주파수/단어를 사전기록해야 함이 없이 그것을 추론하는 데 사용될 수 있다. 따라서, 급속히 발달하는 주파수 인식 소프트웨어 및 뇌파 연구 기술 및 연구와 더불어, 유용한 방식으로 뇌파를 분석 및 모니터링하는 데 사용될 수 있는 신규한 장치 및 관련 방법을 찾는 것이 요구된다.
전술한 요구는 본 발명에 의해 대부분 충족되며, 여기서 일 태양에서 신경 주파수 검출 시스템을 갖는 동력공급형 안과용 장치가 개시된다. 모니터링하고, 뇌파 패턴의 분석으로부터 결정된 식별된 뇌 활동/기능에 따라 사용자에게 경보를 제공하는 데 사용될 수 있는 신경 주파수 검출 시스템.
본 발명의 몇몇 태양에 따르면, 신경 주파수 검출을 갖는 안과용 장치가 개시된다. 안과용 렌즈는 전방 곡면 아치형 표면 및 후방 곡면 아치형 표면을 포함하는 매체 삽입체(Media Insert)를 포함할 수 있으며, 여기서 전방 곡면 아치형 표면 및 후방 곡면 아치형 표면은 에너지 공급원을 수용할 수 있는 공동(cavity)을 형성하며, 에너지 공급원은 공동 내의 영역과 정합하도록 치수설정된다. 에너지 공급원은 소프트웨어 코드를 저장하는 디지털 매체 저장 장치와 디지털 통신(digital communication)하는 컴퓨터 프로세서를 포함하는 제어기와 전기 접속되고 제어기에 동력공급하는 것이 가능할 수 있으며, 프로세서와 논리 통신(logical communication)하고 또한 통신 네트워크와 논리 통신하는 전송기(transmitter), 그리고 소프트웨어는 요구 시에 실행가능하고, 프로세서에 의해, 신경 주파수들을 측정할 수 있고, 하나 이상의 측정된 신경 주파수를 통신 네트워크를 통해 송신할 수 있는 하나 이상의 센서로부터 통신 네트워크를 통해 신호를 수신하고, 매체 저장 장치 내의 사전기록된 데이터를 사용하여, 하나 이상의 측정된 신경 주파수를 뇌 기능/활동과 상관시키도록 동작한다.
본 발명의 추가의 태양에서, 안과용 장치를 사용하여 뇌 활동을 검출하는 방법이 개시된다. 본 방법은 컴퓨터 프로세서를 포함하는 제어기와 전기 접속되고 제어기에 동력공급할 수 있는 에너지 공급원, 디지털 매체 저장 장치, 프로세서와 논리 통신하고 또한 통신 네트워크와 논리 통신하는 전송기를 포함하는 신경 주파수 검출 시스템을 갖는 안과용 장치를 제공하는 단계; 디지털 매체 저장 장치에, 복수의 뇌 기능들에 대한 신경 주파수 프로파일들을 기록하는 단계; 신경 주파수들을 측정할 수 있고, 하나 이상의 측정된 신경 주파수를 통신 네트워크를 통해 송신할 수 있는 하나 이상의 센서로부터 통신 네트워크를 통해 신호를 수신하는 단계; 및 매체 저장 장치 내의 상기 사전기록된 데이터를 사용하여, 하나 이상의 측정된 신경 주파수를 뇌 기능과 상관시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 추가의 태양에서, 뇌 활동을 검출하는 방법은 컴퓨터 프로세서를 포함하는 제어기와 전기 접속되고 제어기에 동력공급할 수 있는 에너지 공급원, 디지털 매체 저장 장치, 프로세서와 논리 통신하고 또한 통신 네트워크와 논리 통신하는 전송기를 포함하는 신경 주파수 검출 시스템을 갖는 안과용 장치를 제공하는 단계; 신경 주파수들을 측정할 수 있고, 하나 이상의 측정된 신경 주파수를 통신 네트워크를 통해 송신할 수 있는 하나 이상의 센서로부터 통신 네트워크를 통해 신호를 수신하는 단계; 및 하나 이상의 측정된 신경 주파수를 뇌 기능과 상관시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 상기 및 다른 특징과 이점이 첨부 도면에 예시된 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예의 하기의 보다 구체적인 설명으로부터 명백할 것이다.
도 1은 본 발명의 태양에 따른 광학체(optic) 및 신경 주파수 검출 시스템 둘 모두를 포함하는 제1 예시적인 동력공급형 안과용 장치의 개략적 표현.
도 2는 본 발명의 태양에 따른 광학체 및 신경 주파수 검출 시스템 둘 모두를 포함하는 제2 예시적인 동력공급형 안과용 장치의 개략적 표현.
도 3은 본 발명의 태양에 따른 신경 주파수 검출 시스템을 구현하는 적층된 다이 집적 구성요소 매체 삽입체(Stacked Die Integrated Components Media Insert)의 예시적인 단면의 개략도.
도 4는 본 발명의 실시예에 포함될 수 있는 예시적인 구성요소의 개략도.
도 5는 본 발명의 몇몇 태양을 구현하는 데 사용될 수 있는 제어기의 개략도.
도 6은 본 발명의 태양에 따른 뇌파 주파수를 검출하기 위한 신경 주파수 검출 시스템의 예시적인 개략도.
도 7은 본 발명의 태양에 따른 신경 주파수 검출 시스템의 다른 예시적인 회로 개략도.
도 8은 본 발명의 태양에 따른 안과용 장치의 신경 주파수 검출 시스템을 구현하는 데 사용될 수 있는 예시적인 방법 단계들을 예시하는 도면.
이제 본 발명이 도면을 참조하여 기술될 것이며, 도면에서 동일한 도면 부호는 전체에 걸쳐 동일한 부품을 지시한다.
개시되는 안과용 장치 및 방법의 다양한 태양이 함께 결합, 밀봉, 부착, 및/또는 접합된 구성요소들을 기술함으로써 예시될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "결합된", "밀봉된", "부착된", 및/또는 "접합된"은 2개의 구성요소 사이의 직접적인 연결, 또는, 적절한 경우, 개재되는 구성요소 또는 중간 구성요소를 통한 서로에의 간접적인 연결을 나타내는 데 사용된다. 대조적으로, 하나의 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 결합", "직접 밀봉", "직접 부착", 및/또는 "직접 접합"되는 것으로 지칭되는 경우, 개재되는 요소가 존재하지 않는다.
"하부" 또는 "하단부" 및 "상부" 또는 "상단부"와 같은 상대적 용어는 본 명세서에서 도면에 예시된 하나의 요소의, 다른 요소에 대한 관계를 기술하는 데 사용될 수 있다. 상대적 용어는 도면에 도시된 배향에 더하여 상이한 배향들을 포함하도록 의도됨이 이해될 것이다. 예로서, 도면에 도시된 예시적인 안과용 장치의 태양이 뒤집히는 경우, 다른 요소의 "하단부" 측에 있는 것으로 기술되는 요소는 그렇다면 그 다른 요소의 "상단부" 측에 배향될 것이다. 따라서, 용어 "하단부"는 장치의 특정 배향에 따라 "하단부" 및 "상단부"의 배향 둘 모두를 포함할 수 있다.
신경 주파수 검출 시스템을 갖는 안과용 장치의 다양한 태양이 하나 이상의 예시적인 실시예를 참조하여 예시될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "예시적인"은 "예, 사례, 또는 실례로서의 역할을 하는"을 의미하며, 반드시 본 명세서에 개시된 다른 실시예들에 비해 바람직하거나 유리한 것으로 해석되어야 하는 것은 아니다.
용어
개시된 발명에 관한 이러한 상세한 설명 및 청구범위에서, 하기의 정의가 적용될 다양한 용어가 사용될 수 있다.
동력공급된: 본 명세서에 사용된 바와 같이, 전류를 공급할 수 있거나 전기 에너지를 내부에 저장할 수 있는 상태를 지칭한다.
에너지: 본 명세서에 사용된 바와 같이, 일을 할 수 있는 물리적 시스템의 능력을 지칭한다. 본 발명 내에서의 많은 용도는 일을 함에 있어서 전기적 작용을 수행할 수 있는 상기 능력에 관련될 수 있다.
에너지 공급원: 본 명세서에 사용된 바와 같이, 에너지를 공급할 수 있거나 논리 또는 전기 장치를 동력공급된 상태에 둘 수 있는 장치 또는 층을 지칭한다.
에너지 하베스터(Energy Harvester): 본 명세서에 사용된 바와 같이, 환경으로부터 에너지를 추출하고 그것을 전기 에너지로 변환시킬 수 있는 장치를 지칭한다.
기능화된: 본 명세서에 사용된 바와 같이, 층 또는 장치가 예를 들어 동력공급, 활성화, 또는 제어를 비롯한 기능을 수행할 수 있게 만드는 것을 지칭한다.
누출: 본 명세서에 사용된 바와 같이, 원치 않는 에너지의 손실을 지칭한다.
안과용 장치: 본 명세서에 사용된 바와 같이, 눈 내에 또는 눈 상에 존재하는 임의의 장치를 지칭한다. 이들 장치는 광학 교정을 제공할 수 있거나, 미용을 위한 것일 수 있거나, 눈과 관련이 없는 기능성을 제공할 수 있다. 예를 들어, 용어 "렌즈"는 콘택트 렌즈, 안내 렌즈, 오버레이 렌즈(overlay Lens), 안구 삽입체(ocular insert), 광학 삽입체, 또는 시력이 교정되거나 변경되게 하는, 또는 시력을 방해함이 없이 눈 생리 기능이 미용적으로 향상되게 하는(예컨대, 홍채 색상) 다른 유사한 장치를 지칭할 수 있다. 대안적으로, 렌즈는, 예를 들어 글루코오스의 모니터링, 사운드 신호의 전달, 및/또는 약물의 투여와 같은 비-광학적 기능을 제공할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 본 발명의 바람직한 렌즈는, 예를 들어 실리콘 하이드로겔 및 플루오로하이드로겔을 포함하는, 실리콘 탄성중합체 또는 하이드로겔로부터 제조되는 소프트 콘택트 렌즈이다.
리튬 이온 전지: 본 명세서에 사용된 바와 같이, 리튬 이온이 전지를 통해 이동하여 전기 에너지를 발생시키는 전기화학 전지를 지칭한다. 전형적으로 배터리로 불리는 이러한 전기화학 전지는 그것의 전형적인 형태에서 재동력공급되거나 재충전될 수 있다.
매체 삽입체(Media Insert): 본 명세서에 사용된 바와 같이, 동력공급형 안과용 장치에 포함될 봉지된(encapsulated) 삽입체를 지칭한다. 동력공급 요소 및 회로는 매체 삽입체에 포함될 수 있다. 매체 삽입체는 동력공급형 안과용 장치의 주된 목적을 한정한다. 예를 들어, 동력공급형 안과용 장치가 사용자로 하여금 광학 굴절력(optic power)을 조정하도록 허용하는 실시예에서, 매체 삽입체는 광학 구역(Optical Zone) 내의 액체 메니스커스 부분을 제어하는 동력공급 요소를 포함할 수 있다. 대안적으로, 매체 삽입체는 광학 구역에 재료가 없도록 환형일 수 있다. 그러한 실시예에서, 렌즈의 동력공급된 기능은 광학 특성이 아니라 예를 들어 글루코오스의 모니터링, 사운드 전달, 및/또는 약물 투여일 수 있다.
동작 모드: 본 명세서에 사용된 바와 같이, 회로를 통하는 전류가 장치로 하여금 그것의 주된 동력공급된 기능을 수행하도록 허용하는 고전류 인입 상태를 지칭한다.
광학 구역: 본 명세서에 사용된 바와 같이, 안과용 렌즈의 착용자가 그것을 통해 보는 안과용 렌즈의 영역을 지칭한다.
일률(power): 본 명세서에 사용된 바와 같이, 단위 시간당 행한 일 또는 전달된 에너지를 지칭하다.
재충전가능한 또는 재동력공급가능한: 본 명세서에 사용된 바와 같이, 보다 높은 일 수행 능력을 갖는 상태로 회복될 수 있는 능력을 지칭한다. 본 발명 내에서의 많은 용도는 소정의 레이트(rate)로 그리고 소정의 재확립된 기간 동안 전류를 흘릴 수 있는 능력을 갖도록 회복될 수 있는 능력에 관련될 수 있다.
재동력공급 또는 재충전: 본 명세서에 사용된 바와 같이, 보다 높은 일 수행 능력을 갖는 상태로의 회복을 지칭한다. 본 발명 내에서의 많은 용도는 소정의 레이트로 그리고 소정의 재확립된 기간 동안 전류를 흘릴 수 있는 능력으로 장치를 회복시키는 것에 관련될 수 있다.
기준(reference): 본 명세서에 사용된 바와 같이, 다른 회로에서 사용하기에 적합한 이상적으로 고정되고 안정된 전압 또는 전류 출력을 생성하는 회로를 지칭한다. 기준은 밴드갭(bandgap)으로부터 도출될 수 있고, 온도, 공급량, 및 프로세스 변화에 대해 보상될 수 있으며, 특정 주문형 집적 회로(application-specific integrated circuit, ASIC)에 맞춰 구체적으로 조정될 수 있다.
리셋 기능: 본 명세서에 사용된 바와 같이, 회로를, 예를 들어 논리 상태 또는 동력공급 상태를 비롯한 특정한 사전결정된 상태로 설정하기 위한 셀프-트리거링 알고리즘 메커니즘(self-triggering algorithmic mechanism)을 지칭한다. 리셋 기능은 예를 들어 전력 공급원에 대한 초기 연결 시에뿐만 아니라 저장 모드로부터의 웨이크업(wakeup) 시에 칩의 적절한 브링-업(bring-up)을 보장하기 위해 스위칭 메커니즘과 관련하여 작동할 수 있는 파워-온 리셋 회로(power-on reset circuit)를 포함할 수 있다.
슬립 모드(Sleep Mode) 또는 대기 모드(Standby Mode): 본 명세서에 사용된 바와 같이, 동작 모드가 요구되지 않을 때 에너지 보전을 허용하는, 스위칭 메커니즘이 닫힌 후의 동력공급형 장치의 저전류 인입 상태를 지칭한다.
적층된: 본 명세서에 사용된 바와 같이, 적어도 2개의 구성요소 층을 서로 근접하게 배치하여, 층들 중 하나의 일 표면의 적어도 일부분이 제2 층의 제1 표면과 접촉하게 하는 것을 의미한다. 몇몇 실시예에서, 필름이, 접착을 위해서든지 또는 다른 기능을 위해서든지 간에, 상기 필름을 통해 서로 접촉하는 2개의 층 사이에 존재할 수 있다.
적층된 집적 구성요소 장치(Stacked Integrated Component Device) 또는 SIC 장치: 본 명세서에 사용된 바와 같이, 전기 및 전기기계 장치를 포함할 수 있는 기판의 얇은 층들을, 각각의 층의 적어도 일부분을 서로의 위에 적층하는 것에 의해 동작식 집적 장치로 되도록 조립하는 패키징 기술의 제품을 지칭한다. 층들은 다양한 유형, 재료, 형상, 및 크기의 구성요소 장치를 포함할 수 있다. 게다가, 층들은 다양한 윤곽에 맞춰지고 이를 취하도록 다양한 장치 제조 기술로 제조될 수 있다.
저장 모드: 본 명세서에 사용된 바와 같이, 전력 공급원이 최소의 설계 부하 전류를 공급하고 있거나 공급하는 것이 요구되는, 전자 구성요소를 포함하는 시스템의 상태를 지칭한다. 이러한 용어는 대기 모드와 상호교환가능하지 않다.
기판 삽입체(Substrate Insert): 본 명세서에 사용된 바와 같이, 안과용 렌즈 내에서 에너지 공급원을 지지할 수 있는 성형가능한 또는 강성 기판을 지칭한다. 몇몇 실시예에서, 기판 삽입체는 또한 하나 이상의 구성요소를 지지한다.
스위칭 메커니즘: 본 명세서에 사용된 바와 같이, 안과용 장치와는 독립적인 외부 자극에 응답할 수 있는 다양한 수준의 저항을 제공하는 회로와 통합된 구성요소를 지칭한다.
동력공급될 수 있는 기능화된 안과용 장치를 가능하게 하는, 예를 들어, 콘택트 렌즈를 비롯한 안과용 장치에 있어서의 최근의 개발이 이루어졌다. 동력공급형 안과용 장치는 매립형 마이크로-전자장치를 사용하여 사용자의 시력을 교정 및/또는 향상시키기 위해 필요한 요소를 포함할 수 있다. 마이크로-전자장치를 사용한 추가의 기능성은, 예를 들어, 가변 시력 교정, 누액(tear fluid) 분석, 및/또는 사용자로의 시각적 및/또는 청각적 피드백을 포함할 수 있다.
관련 없는 분야에서, 광범위한 지각 및 인지 뇌 기능에의 상관을 비롯한, 뇌파 검출의 인식 및 신경 신호의 사용이 급속히 발달하고 있다. 신경 신호는 상이한 주파수들에서 측정가능한 뇌의 전기적 활동으로 인식될 수 있다. 그것은 전형적으로 뇌의 상이한 영역들에서 검출될 수 있고, 델타(<4 Hx), 세타(4 내지 8 ㎐), 알파(8 내지 12 ㎐), 및 베타(12 내지 30 ㎐)에 있는 저주파 대역, 내지 대략 감마(30 내지 80 ㎐) 내지 고 감마(>80 ㎐)에 걸치는 감마 대역에 있는 고주파로 기술될 수 있다. 현재, 뇌파 주파수의 검출은 일상적으로 환자의 두피에 센서를 부착하거나 수술 동안 침습성 프로브(invasive probe)를 사용함으로써 일어난다. 그러나, 장치의 센서가 뇌 조직과 직접 접촉하거나 전도성 액체 또는 겔을 포함할 것을 요구하는 뉴런으로부터 뇌파가 방출하는 저주파 대역으로 인해 검출이 제한된다.
나노-전자장치의 사용에 의해, 그리고 본 발명의 일 태양에 따라, 신경 주파수 검출 시스템이 동력공급형 안과용 장치에 포함될 수 있다. 신경 주파수 검출 시스템을 안과 환경 내에 포함시킴으로써, 뇌파 센서는 뇌의 전두엽 부분에 매우 근접할 수 있을 뿐만 아니라 수성 또는 습윤 환경, 즉 안액(ocular fluid) 내에 위치할 수 있어서, 센서의 감도를 증가시킬 수 있다. 또한, 뇌의 전두엽 부분이 대뇌 피질 내의 도파민-민감성 뉴런의 대부분을 포함하기 때문에, 사람의 주의, 보상, 단기 기억 작업, 계획 수립, 및 동기 부여에 관한 보다 나은 뇌 기능 결정이 이루어질 수 있다. 보다 중요하게, 그러한 결정은 와이어의 필요성 없이 사용자에 의해 착용될 수 있는 무해한 안과용 장치를 구현하면서 이루어질 수 있다.
본 발명의 추가의 태양에서, 뇌파 모니터링은 피드백을 제공하는 데 그리고/또는 안과용 장치와 무선 통신하는 장치를 위한 제어 수단으로서 사용될 수 있다. 피드백은, 예를 들어 안과용 장치에 의해 직접 제공되거나 안과용 장치와 무선 통신하는 무선 장치를 사용하여 제공되는 가청 및/또는 시각적 신호를 통해, 사용자에게 뇌 활동/기능을 지체 없이 전달하는 것을 포함할 수 있다. 가청 신호는 청각적 신호를 안와(eye socket)를 통한 골전도(bone conduction)를 통해 내이(inner ear)의 달팽이관으로 전달하는 데 사용될 수 있는 사운드 발생 요소를 갖는 안과용 장치를 이용하여 전달될 수 있다. 이러한 유형의 장치는 본 개시의 동일한 발명 실체에 의해 개시되는, 발명의 명칭이 "마이크로-음향 요소를 갖는 안과용 장치(Ophthalmic Device with Micro-Acoustic Elements)"인 미국 특허 출원 제[ ]호에 개시되어 있다. 또한, 안과용 장치는 사용자에게 시각적 신호를 제공하는 데 사용될 수 있는, LED 어레이와 같은, 광자 요소를 포함할 수 있다. 또 추가의 실시예에서, 신호는 안과용 장치와 통신하는 무선 장치의 인터페이스를 통해 전달될 수 있다.
모니터링된 뇌 주파수를 사용하여 발생되는 피드백은 메시지, 비프(beep), 광 경보(alert), 및/또는 이들 모두를 포함할 수 있다. 이러한 피드백은, 예를 들어 그/그녀가 특정 작업을 수행하는 동안 사용자가 집중/주의를 상실한 때, 사용자에게 경보할 수 있다. 이는 예를 들어 그가 운전 중이고 집중을 상실한 때 사용자에게 전달되는 시각적/사운드 경보를 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 뇌 주파수의 모니터링은 예를 들어 소정 행위를 성취하고자 하는 개인적 동기 부여를 모니터링하고 그에 맞춰 프로세서를 제어하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 이는 사람이 욕구를 전달하고 로봇 손을 제어하는 데 사용될 수 있다. 그러한 제어는 어떤 것을 이동시키려고 시도하는 마비된 사람, 수술 동안 로봇 손을 조작하고 있는 외과의 등을 비롯한 다양한 응용에서 유용할 수 있다.
또 추가의 실시예에서, 2명의 다른 개인에 의해 착용되고 서로 무선 통신하는 2개의 안과용 장치가 2명의 착용자 사이에서 메시지를 전달하는 데, 즉 인조 텔레파시(synthetic telepathy)에 사용될 수 있다. 이는 예를 들어 안전한 근거리 통신망을 통해 비밀 로컬 통신이 요구되는 경우에 행해질 수 있다. 이는 예를 들어 코드화된 메시지를 사용하는 군대의 경우에 구현될 수 있다.
이제 도 1을 참조하면, 본 발명의 태양에 따른 광학체 및 신경 주파수 검출 시스템 둘 모두를 포함하는 제1 예시적인 동력공급형 안과용 장치(150)의 개략적 표현이 도시된다. 신경 주파수 검출 시스템(105)을 포함할 수 있는 동력공급형 안과용 장치(150)를 위한 예시적인 매체 삽입체(100), 및 매체 삽입체(100)를 포함하는 동일 크기의 예시적인 동력공급형 안과용 장치(150)의 평면도가 도시된다. 매체 삽입체(100)는 시력 교정을 제공하도록 기능할 수 있거나 그렇지 않을 수 있는 광학 구역(120)을 포함할 수 있다. 안과용 장치의 동력공급된 기능이 시력과 관련이 없는 경우, 매체 삽입체(100)의 광학 구역(120)에는 재료가 없을 수 있다. 몇몇 실시예에서, 매체 삽입체(100)는 동력공급 요소, 및 하나 이상의 저대역 주파수 센서를 포함하는 신경 주파수 검출 시스템(105)의 일부를 형성하는 전자 구성요소와 통합된 기판(115)을 포함하는, 광학 구역(120) 밖에 있는 부분을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 예를 들어, 하나 이상의 센서는 저 전력 및 고 감도를 제공할 수 있는 규소 나노와이어를 포함할 수 있다.
또한 몇몇 실시예에서, 전력 공급원(110), 예를 들어 배터리, 및 반도체 다이일 수 있는 부하가 또한 매체 삽입체(115)에 부착될 수 있다. 전도성 트레이스(trace)(125, 130)가 신경 주파수 검출 시스템(105)의 전자 구성요소와 동력공급 요소(110)를 전기적으로 상호연결할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 매체 삽입체(100)는 동력공급 요소(110), 트레이스(125, 130), 및 신경 주파수 검출 요소(105)의 전자 구성요소를 보호하고 수용하도록 완전히 봉지될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 봉지 재료는, 예를 들어, 물과 같은 특정 물질이 매체 삽입체(100)에 진입하는 것을 방지하기 위해, 그리고 주위 기체, 유체 샘플, 및/또는 동력공급 요소(110) 내의 반응 부산물과 같은 특정 물질이 매체 삽입체(100)에 침투하고/하거나 그것으로부터 빠져나가도록 허용하기 위해 반-투과성(semi-permeable)일 수 있다. 매체 삽입체(100)가 투과성 또는 반-투과성인 실시예에서, 신경 주파수 검출 시스템(105)의 센서 또는 센서의 접점(도시되지 않음)은 안과용 장치가 상부에 위치하는 안구 표면 및 안액과의 직접 접촉을 허용하도록 매체 삽입체의 표면 상에 위치될 수 있다.
매체 삽입체(100)는 중합체 생체적합성 재료를 또한 포함할 수 있는 안과용 장치(150) 내에/또는 상에 포함될 수 있다. 안과용 장치(150)는 강성 중심, 연질 스커트(skirt) 설계를 포함할 수 있으며, 여기서 중심 강성 광학 요소가 매체 삽입체(100)를 포함한다. 일부 특정 실시예에서, 매체 삽입체(100)는 각자의 전방 표면 및 후방 표면 상에서 대기 및/또는 각막 표면과 직접 접촉할 수 있거나, 대안적으로, 매체 삽입체(100)는 안과용 장치(150) 내에 봉지될 수 있다. 안과용 장치(150)의 주연부(periphery)(155)는, 예를 들어 하이드로겔 재료를 포함하는 연질 스커트 재료일 수 있다. 예를 들어, 안과용 장치(150)는 동력공급형 소프트 하이드로겔 콘택트 렌즈일 수 있으며, 실리콘 함유 성분을 포함할 수 있다. "실리콘-함유 성분"은 단량체, 거대단량체(macromer), 또는 예비중합체에 적어도 하나의 [-Si-O-] 단위를 함유하는 것이다. 바람직하게는, 전체 Si 및 부착된 O는, 실리콘-함유 성분의 전체 분자량의 약 20 중량% 초과, 및 보다 바람직하게는 30 중량% 초과의 양으로 실리콘-함유 성분에 존재한다. 유용한 실리콘-함유 성분은 바람직하게는 중합성 작용기, 예를 들어 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 비닐, N-비닐 락탐, N-비닐아미드, 및 스티릴 작용기를 포함한다.
매체 삽입체(100) 및 안과용 장치(150)의 하부구조(infrastructure)는 신경 방출 주파수의 분석을 수행하기에 우수한 환경을 제공할 수 있는데, 왜냐하면 센서가 본래 전도성인 안구 표면 및 안액과 접촉할 수 있기 때문이다. 전도성 타입의 안액은 누액, 수양액(aqueous humour), 유리체액(vitreous humour), 및 눈 내에 위치된 다른 간질액(interstitial fluid) 중 임의의 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 본 발명의 태양에 따른 광학체 및 신경 주파수 검출 시스템 둘 모두를 포함하는 제2 예시적인 동력공급형 안과용 장치의 개략적 표현이 도시된다. 특히, 그것의 적층된 집적 구성요소 층(230, 231, 232) 중 하나 이상의 층 상에 신경 주파수 검출 시스템을 포함하도록 구성된 기능화된 층 매체 삽입체(220)를 포함하는 예시적인 안과용 장치(200)의 3차원 단면 표현이 예시된다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, 매체 삽입체(220)는 안과용 장치(200)의 주연부 전체를 둘러싼다. 실제의 매체 삽입체(220)는 완전한 환상 링, 또는 여전히 안과용 장치(200)의 하이드로겔 부분 내부에 또는 그 부분 상에 존재할 수 있고 사용자의 안과 환경에 의해 제공되는 크기 및 기하학적 구조 제약 내에 있을 수 있는 다른 형상을 포함할 수 있다는 것을 당업자는 이해할 수 있다.
층(230, 231, 232)은 기능적 층들의 스택(stack)으로서 형성된 매체 삽입체(220) 내에서 발견될 수 있는 많은 층들 중 3개를 예시하도록 의도된다. 몇몇 실시예에서, 예를 들어, 단일 층이 본 명세서에 기술된 통신 시스템 기능을 포함하는 특정 목적에 도움이 되는 구조적, 전기적 또는 물리적 특성을 갖는 능동형 및 수동형 구성요소 및 부분 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 몇몇 실시예에서, 층(230)이 배터리, 커패시터(capacitor) 및 수신기 중 하나 이상과 같은 에너지 공급원을 층(230) 내에 포함할 수 있다. 그렇다면, 아이템(231)은, 비제한적인 예시적인 의미에서, 안과용 장치(200)를 위한 작동 신호를 검출하는 마이크로회로를 층 내에 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 외부 공급원으로부터 전력을 수신할 수 있으며, 배터리 층(230)을 충전하고, 안과용 장치(200)가 충전 환경에 있지 않을 때 층(330)으로부터의 배터리 전력의 사용을 제어하는 전력 조절 층(232)이 포함될 수 있다. 전력 조절은 또한 매체 삽입체(220)의 중심 환형 절결부(cutout) 내에 아이템(210)으로서 나타내어진 예시적인 능동형 렌즈로의 신호를 제어할 수 있다.
앞서 언급된 바와 같이, 매립형 매체 삽입체(220)를 갖는 동력공급형 안과용 장치(200)는 에너지를 위한 저장 수단으로서 전기화학 전지 또는 배터리와 같은 에너지 공급원을, 그리고 몇몇 실시예에서 안과용 장치(200)가 배치된 환경으로부터의, 에너지 공급원을 포함하는 재료의 봉지 및 격리를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 매체 삽입체(220)는 또한 회로, 구성요소들, 및 에너지 공급원들의 패턴을 포함할 수 있다. 다양한 실시예는 안과용 렌즈의 착용자가 그것을 통해 보게 될 광학 구역(210)의 주연부 둘레에 회로, 구성요소들 및 에너지 공급원들의 패턴을 위치시키는 매체 삽입체(220)를 포함할 수 있는 반면, 다른 실시예는 안과용 렌즈 착용자의 시야에 악영향을 미치지 않기에 충분히 작을 수 있는 회로, 구성요소들 및 에너지 공급원들의 패턴을 포함할 수 있으며 이에 따라 매체 삽입체(220)는 이들을 광학 구역(210) 내에 또는 광학 구역(210)에 대해 외부에 위치시킬 수 있다.
신경 주파수 검출 시스템을 포함하는 안과용 장치의 구성 부분의 일부를 구성하는 전자 회로에 대해 언급되었다. 본 발명의 태양에 따른 몇몇 실시예에서, 단일의 및/또는 다수의 개별 전자 장치가, 예를 들어 안과용 매체 삽입체 내에, 개별 칩으로서 포함될 수 있다. 다른 실시예에서, 동력공급형 전자 요소는 적층된 집적 구성요소의 형태로 매체 삽입체 내에 포함될 수 있다. 따라서 그리고 이제 도 3을 참조하면, 신경 주파수 검출 시스템을 구현하는 적층된 집적 구성요소 매체 삽입체의 예시적인 단면의 개략도가 도시된다. 특히, 매체 삽입체는 상이한 유형의 많은 층을 포함할 수 있는데, 이 층들은 그것들이 점유할 안과 환경과 부합하는 윤곽으로 봉지된다. 몇몇 실시예에서, 적층된 집적 구성요소 층들을 갖는 이들 매체 삽입체는 매체 삽입체의 전체적인 환형 형상을 취할 수 있다. 대안적으로, 몇몇 경우에, 매체 삽입체는 환형일 수 있는 반면, 적층된 집적 구성요소는 전체 형상 내의 체적의 단지 일부만을 차지할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 신경 주파수 검출 시스템(310)을 작동시키는 데 사용되는 동력공급을 제공하는 데 사용되는 박막 배터리(330)가 있을 수 있다. 몇몇 실시예에서, 이들 박막 배터리(330)는 층들 내의 다수의 구성요소 및 이들 사이의 상호접속부를 갖고서 서로의 위에 적층될 수 있는 층들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 서로의 위에 적층되는 2개의 층 사이에 추가의 상호접속부가 있을 수 있다. 최신 기술에서, 이들 상호접속부를 형성하기 위한 많은 방식이 있을 수 있지만, 나타내어진 바와 같이, 상호접속부는 층들 사이의 솔더 볼(solder ball) 상호접속부를 통해 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 이들 접속부만이 필요할 수 있지만; 다른 경우에, 솔더 볼은, 예를 들어 층 관통 비아(via)를 갖는 구성요소에서와 같이, 다른 상호접속 요소와 접촉할 수 있다.
적층된 집적 구성요소 매체 삽입체의 다른 층에서, 층(325)은 상호접속 층 내의 다양한 구성요소 중 둘 이상의 상호접속에 전용일 수 있다. 상호접속 층(325)은 다양한 구성요소로부터 다른 것으로 신호를 통과시킬 수 있는 비아 및 라우팅 라인을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상호접속 층(325)은 기술 층(technology layer)(315) 내에 존재할 수 있는 전력 관리 유닛(320)에 대한 다양한 배터리 요소 접속을 제공할 수 있다. 기술 층(315) 내의 다른 구성요소는, 예를 들어 송수신기(345), 제어 구성요소(350) 등을 포함할 수 있다. 또한, 상호접속 층(325)은 기술 층(315) 밖의 구성요소들뿐만 아니라 기술 층(315) 내의 구성요소들 사이의 접속을 형성하도록 기능할 수 있는데; 왜냐하면 예를 들어 집적 수동형 장치(355) 내에 존재할 수 있기 때문이다. 상호접속 층(325)과 같은 전용 상호접속 층의 존재에 의해 지원될 수 있는 전기 신호의 라우팅을 위한 많은 방식이 있을 수 있다.
몇몇 실시예에서, 다른 층 구성요소와 마찬가지로, 기술 층(315)은 다수의 층으로서 포함될 수 있는데, 왜냐하면 이들 특징부가 매체 삽입체 내에 포함될 수 있는 다양한 기술 옵션을 나타내기 때문이다. 몇몇 실시예에서, 층들 중 하나는 CMOS, BiCMOS, 양극성(Bipolar), 또는 메모리 기반 기술을 포함할 수 있는 반면, 다른 층은 상이한 기술을 포함할 수 있다. 대안적으로, 2개의 층이 동일한 전체 패밀리(family) 내의 상이한 기술 패밀리를 나타낼 수 있는데; 예로서, 하나의 층은 0.5 마이크로미터 CMOS 기술을 사용하여 제조된 전자 요소를 포함할 수 있고, 다른 층은 20 나노미터 CMOS 기술을 사용하여 제조된 요소를 포함할 수 있다. 다양한 전자 기술 유형의 많은 다른 조합이 본 명세서에 설명된 기술 내에서 모순이 없을 것임이 명백할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 매체 삽입체는 삽입체 밖에 있는 구성요소에 대한 전기적 상호접속을 위한 위치를 포함할 수 있다. 그러나, 다른 예에서, 매체 삽입체는 또한 무선 방식의 외부 구성요소에 대한 상호접속을 포함할 수 있다. 그러한 경우에, 안테나 층(335) 내의 안테나의 사용은 무선 통신의 예시적인 방식을 제공할 수 있다. 많은 경우에, 그러한 안테나 층(335)은 예를 들어 매체 삽입체 내의 적층된 집적 구성요소 장치의 상부 또는 하부 상에 위치될 수 있다.
본 명세서에 논의된 실시예들 중 몇몇에서, 배터리 요소(330)는 적층된 층들 그 자체 중 적어도 하나 내에 요소로서 포함될 수 있다. 배터리 요소(330)가 적층된 집적 구성요소 층들에 대해 외부에 위치되는 다른 실시예가 가능할 수 있음을 또한 알 수 있다. 별개의 배터리 또는 다른 동력공급 구성요소가 또한 매체 삽입체 내에 존재할 수 있거나, 대안적으로 이들 별개의 동력공급 구성요소가 또한 매체 삽입체에 대해 외부에 위치될 수 있다는 사실로부터 실시예에 있어서의 또 추가의 변화가 도출될 수 있다.
유사하게, 신경 주파수 검출 시스템(310)의 구성요소가 적층된 집적 구성요소 아키텍처에 포함될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 신경 주파수 검출 시스템(310) 구성요소는 층의 일부분으로서 부착될 수 있다. 다른 실시예에서, 전체 신경 주파수 검출 시스템(310)이 또한 다른 적층된 집적 구성요소와 유사한 구성을 포함할 수 있다.
이제 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 포함될 수 있는 예시적인 구성요소의 개략도가 도시된다. 400에서, 눈의 전방 안구 표면이 표현된다. 안과용 장치의 인터페이스(405)가 본 발명의 태양에 따라 뇌파 주파수를 측정하기 위해 눈(400)의 전방 안구 표면 상에 배치될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 안과용 인터페이스(405)는 뇌 기능을 결정하는 데 사용될 수 있는 저대역 뇌파를 검출할 수 있는 하나 이상의 센서(445, 450)를 포함하거나 그것과 연결될 수 있다. 센서(445, 450)는 봉지될 수 있으며, 안구 표면에 대한 손상을 방지하기 위해 생체적합성 코팅 또는 중합체로 코팅될 수 있는 접점을 포함할 수 있다. 뇌 기능의 결정은 안과용 인터페이스(405)와 통신하는 제어기(410)를 사용하여 일어날 수 있다.
제어기(410)는 예를 들어 도 5에 기술된 것과 같은 것일 수 있으며, 추가의 마이크로제어기(들), 타이머, 신호 컨디셔닝 장치(signal conditioning device), 상태 기계 장치(state machine device), 및/또는 이벤트 트리거링 장치(event triggering device)를 추가로 포함할 수 있다. 또한, 전류 발생기(415), 전력 관리 장치(420) 및 피드백 표시기(440)가 제어기(410)와 전기적으로 통신할 수 있다. 전류 발생기(415)는 전압-모드 또는 전류-모드를 발생시키는 것이 가능할 수 있다. 예를 들어, DC 또는 AC 및 상이한 파형 및 주파수. 전력 관리 장치(420)는 예를 들어 정류기, 필터, 전압 조절기 및 배터리 충전기를 포함할 수 있고, 에너지 저장 장치(425) 및/또는 외부 전력 공급부(430) 중 하나 이상과 통신할 수 있다. 외부 전력 공급부(430)는 예를 들어 태양 전지, 코일(유도), 안테나(RF), 열전기 물질, 압전성 물질, "에너지 하베스팅(Energy Harvesting)" 등을 포함할 수 있다. 통신은 LED, 유도, EF 등일 수 있다. 통신은 안과용 장치와 근접하게 위치될 수 있는 장치, 예를 들어 안경, 무선 의료 장치, 셀룰러 텔레폰(cellular telephone), 개인용 컴퓨터 등과 일어날 수 있다.
피드백 표시기(440)는 디지털 신호를, 골전도를 통해 사용자에게 전달될 수 있는 음향 출력으로 변환시킬 수 있는 마이크로-전기기계 변환기(micro-electromechanical transducer)일 수 있다. 골전도는 안와를 통한 두개골에 대한 눈의 근접에 기초하여 적절할 수 있으며, 여기서 두개골의 골은 사운드를 내이의 달팽이관으로 지향시키는 데 사용될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 몇몇 실시예에서, 시각적 피드백 표시기(440)가 안과용 장치에 포함될 수 있다. 시각적 피드백 표시기(440)는 예를 들어 장치를 착용한 사용자의 시선을 향해 투사되는 광자 방출기일 수 있다. 광자 방출기는 발광 다이오드(LED) 및 몇몇 실시예에서 유기 타입의 LED 반도체 장치를 포함할 수 있다.
전력 요건에 따라, 에너지 저장장치(425)가 몇몇 실시예에서 필요할 수 있다. 앞서 기술된 바와 같이, 에너지 저장장치(425) 수단은, 예를 들어, 예컨대 SIC-디바이스(Device) 기술을 사용하여 렌즈 내에 매립된 배터리(알칼리, 리튬 이온, 리튬, 아연-공기 등), 커패시터 또는 수퍼 커패시터를 포함할 수 있다.
이제 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 사용될 수 있는 제어기(410)의 개략도가 예시된다. 제어기(410)는 통신 장치(520)에 결합된 하나 이상의 프로세서 구성요소를 포함할 수 있는 하나 이상의 프로세서(510)를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제어기(410)는 안과용 장치 내에 배치된 에너지 공급원에 에너지를 전달하는 데 사용될 수 있다. 프로세서(510)는 예를 들어 통신 채널을 통해 에너지를 전달하도록 구성된 통신 장치(520)에 결합될 수 있다.
또한, 통신 장치(520)는 예를 들어 매체 삽입체 내의 통신 채널의 일부를 형성하는 구성요소와 전자적으로 통신하는 데 사용될 수 있다.
통신 장치(520)는 또한 외부 무선 장치와, 예를 들어 셀룰러 디바이스(cellular device), 개인용 컴퓨터, 태블릿, 의료 장치 등을 비롯한 하나 이상의 제어기 장치 또는 프로그래밍/인터페이스 장치 구성요소와 통신하는 데 사용될 수 있다.
프로세서(510)는 또한 저장 장치(530)와 통신한다. 저장 장치(530)는 자기 저장 장치, 광학 저장 장치, 및/또는 반도체 메모리 장치, 예를 들어 랜덤 액세스 메모리(RAM) 장치 및 판독 전용 메모리(ROM) 장치의 조합을 비롯한 임의의 적절한 정보 저장 장치를 포함할 수 있다.
저장 장치(530)는 프로세서(510)를 제어하기 위한 프로그램(540)을 저장할 수 있다. 프로세서(510)는 소프트웨어 프로그램(540)의 명령어들을 수행하고, 이에 의해 본 발명에 따라 동작한다. 예를 들어, 프로세서(510)는 뇌 기능 결정에 따라 사용자에게 표시를 제공하기 위해 전기 신호를 출력할 수 있다. 특정 시점에서 일어나는 뇌 기능의 결정은 저장 장치(530)의 하나 이상의 데이터베이스(550, 560) 내에 저장된, 뇌파 주파수에 따른 뇌 기능/활동을 기술하는 뇌 주파수 프로파일을 사용하여 일어날 수 있다. 따라서, 데이터베이스는 또한 안과용 장치 내에 존재할 수 있는 신경 주파수 시스템 구성요소의 제어를 위한 파라미터 및 제어 알고리즘뿐만 아니라 특정 사용자에 대해 뇌 활동 프로파일을 조정하는 데 사용될 수 있는 데이터 및/또는 측정된 피드백을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 그러한 데이터는 궁극적으로, 사용자에게 피드백을 제공하는 것이 또한 가능할 수 있는 외부 무선 장치로/로부터 전달될 수 있다.
이제 도 6을 참조하면, 신경 주파수 검출 시스템(600)의 예시적인 회로 개략도가 도시된다. 접점(606, 608, 610, 612, 614, 616)은 앞서 논의된 바와 같이 생체적합성 수단을 통해 안구 표면(602)과의 전기적 접촉을 제공할 수 있다. 스위칭 네트워크(618)는 발생기 및/또는 센서 회로(620)가 소정의 센서들, 예를 들어 인접 쌍들에 연결되도록 허용할 수 있다. 시스템은 먼저 접점(606, 608) 사이의 전위차를 측정할 수 있다. 시스템은 이어서 608과 610, 610과 612, 612와 614, 및 614와 616을 측정할 수 있다. 예를 들어, 저대역 주파수, 예컨대 신경 주파수(604)를 방출하는 뇌 활동으로 인해 접점들 사이에 존재할 수 있는 측정가능한 차이를 검출함으로써. 이러한 모델은 뇌파 활동의 보다 정확한 분석을 제공하기 위해 다차원 그리드(grid) 또는 다른 접점 배열에 따라서 확장될 수 있다.
이제 도 7을 참조하면, 본 발명의 태양에 따른 신경 주파수 검출 시스템의 다른 예시적인 회로 개략도가 도시된다. 시스템(700)에 의해 방출되는 주파수에 있어서의 변화 또는 저항을 측정하는 데 또한 사용될 수 있는 전압 공급원(724)이 도시된다. 측정가능한 저항(726)은 안구 표면의 조직 및/또는 전도성 안액 상에서 측정될 수 있다. 접점(710, 712)은 안구 표면 상에 위치될 수 있고, 앞서 논의된 바와 같이, 적절한 생체적합성 전도성 재료로 이루어지거나 생체적합성 전도성 재료에 의해 봉지될 수 있다. 접점(710, 712)은 연결, 연결 해제, 및 인가되거나 측정된 전압 및 전류의 극성의 토글링(toggling)을 허용할 수 있는, 전자장치의 분야에 공지된 일반적인 회로인, H-브리지(bridge)로서 도시된, 스위칭 네트워크(728)에 연결될 수 있다. 제어기(706)는 스위치(720, 722)와 함께 스위칭 네트워크(728)를 제어할 수 있다. 스위치는, 업계에서 일반적인 바와 같이, MOSFET 장치를 이용하여 구현될 수 있다. 제어기는 예를 들어 마이크로제어기로서 구현될 수 있다. 스위치(720)는 발생기 블록(702)을 스위칭 네트워크(728)에 연결할 수 있다. 이러한 발생기 블록(702)은 뇌 주파수 분석에 요구되는 전압, 전류, 파형, 및 주파수를 발생시키는 데 필요한 회로를 포함할 수 있다. 스위치(722)는 센서 블록(704)을 스위칭 네트워크(728)에 연결할 수 있다. 센서 블록(702)은 신경 방출 주파수(714)의 파장 및 진폭 파라미터를 검출할 수 있다.
예를 들어, 하나의 시스템 상태에서, 스위치(722)는 닫힐 수 있는 반면 스위치(720)는 열릴 수 있으며, 스위칭 네트워크(728) 내의 요구되는 스위치는 센서(704)를 발생기(702)와 연결됨이 없이 접점(710, 712)을 통해 신경 주파수(714)에 연결하도록 인에이블 및 디스에이블될 수 있다.
센서(704)는 전자장치 산업에서 일반적인 기술, 예를 들어 차동 또는 계기 증폭기를 이용하여 전압을 측정하도록 설계될 수 있다. 센서(704)는 또한 커패시턴스 센서, 저항 센서, 또는 다른 전기 센서로서 구성될 수 있다. 다른 시스템 상태에서, 스위치(720)는 닫힐 수 있는 반면 스위치(722)는 열린 채로 있을 수 있다. 발생기(702)는 신호를 촉진하거나 증폭시키기 위해 제어식 전압 공급원, 제어식 전류 공급원, 또는 AC 발생기로서 동작될 수 있다.
이제 도 8을 참조하면, 안과용 장치의 신경 주파수 검출 시스템을 구현하는 데 사용될 수 있는 예시적인 방법 단계들을 갖는 흐름도가 예시된다. 단계(801)에서 시작하여, 사용자의 뇌파 활동이 데이터베이스에 프로그래밍될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 데이터베이스는 안과용 장치의 신경 주파수 검출 시스템에 포함될 수 있거나, 그것은 외부 장치를 사용하여 프로그래밍될 수 있다. 뇌파 활동의 프로그래밍은 사용자를 다수의 제어된 조건/자극에 노출시키는 것 및 각각으로부터 기인하는 뇌 기능/활동을 측정하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 데이터를 사용하여, 각각의 제어된 조건/자극에 대응하는 상이한 신경 주파수 프로파일이 주파수를 특정 뇌 활동/기능에 상관시키도록 프로그래밍될 수 있다. 뇌의 전두엽 부분에서 검출되는 기능은 사람의 주의, 보상, 단기 기억 작업, 계획 수립, 및 동기 부여를 관련시키는 대뇌 피질 내의 도파민-민감성 뉴런에 의해 주로 제어되는 것을 포함할 수 있다.
단계(805)에서, 뇌파 활동/기능이 본 발명의 안과용 장치를 사용하여 모니터링된다. 뇌 활동의 모니터링은 측정된 주파수를 데이터베이스에 기록된 사전결정된 뇌 활동/기능에 상관시키는 것을 포함할 수 있다. 각각의 뇌 활동/기능에 대한 프로파일은 조건에 따라 사용자에 대해 특이적인 또는 일반적인 신경 주파수에 대한 임계 수준을 포함할 수 있다. 뇌 활동의 모니터링은 사용자로부터의 요구 시에, 특정 주파수에서, 또는 일단 소정 조건이 검출되면 일어날 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 뇌 활동의 모니터링은 일단 양립가능한 무선 장치가 안과용 장치로부터 사전결정된 거리 내에 있으면 일어날 수 있다. 몇몇 실시예에서, 모니터링 주파수 및 용도는 안과용 실시예의 유형, 용도 및 에너지 공급원 한계에 좌우될 수 있다.
단계(810)에서, 신경 주파수 프로파일을 사용하여, 모니터링된 주파수가 하나 이상의 사전결정된 뇌 기능/활동에 상관될 수 있다. 이러한 상관에 기초하여, 단계(815)에서, 신호가 프로세서에 의해 출력될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 신호는 앞서 기술된 바와 같이 가청 신호를 발생시키기 위해 전기기계 변환기에 의해 기계적 진동으로 변형될 수 있다. 다른 실시예에서, 신호는 광자 방출기에 의해 생성되는 시각적 신호에 의해 변형될 수 있다. 또 추가의 실시예에서, 신호는 안과용 장치와 무선 통신하는 무선 장치로 전송될 수 있다. 정보의 전달은, 구현된 통신 장치 및 기능성에 따라, 무선으로, 예를 들어 RF 주파수, 근거리 통신망(LAN), 및/또는 개인용 통신망(PAN)을 통해 일어날 수 있다. 이러한 신호 기록은, 예를 들어 중복 메시지의 송신을 방지하기 위해, 그리고/또는 미래의 메시지의 우선 순위 결정/최적화를 위해 사용자의 이력의 일부로서 유지될 수 있다.
본 발명의 많은 특징 및 이점이 상세한 설명으로부터 명백하며, 이에 따라, 첨부된 청구범위에 의해, 본 발명의 진정한 사상 및 범주 내에 속하는 본 발명의 그러한 특징 및 이점을 모두 포함하도록 의도된다. 또한, 많은 변경 및 변화가 당업자에게 쉽게 떠오를 것이기 때문에, 예시되고 기술된 정확한 구성 및 동작으로 본 발명을 제한하는 것이 요구되지 않으며, 따라서 모든 적합한 변경 및 등가물이 본 발명의 범주 내에 속하는 것으로 호소될 수 있다.

Claims (20)

  1. 신경 주파수 검출(neural frequency detection)을 갖는 안과용 장치(ophthalmic device)로서,
    전방 곡면 아치형 표면 및 후방 곡면 아치형 표면을 포함하는 매체 삽입체(Media Insert)로서, 상기 전방 곡면 아치형 표면 및 상기 후방 곡면 아치형 표면은 에너지 공급원(Energy Source)을 수용할 수 있는 공동(cavity)을 형성하고, 상기 에너지 공급원은 상기 공동 내에 있는 그리고 안과용 렌즈의 광학 구역(Optical Zone) 밖에 있는 영역과 정합하도록 치수설정되며, 상기 에너지 공급원은, 디지털 매체 저장 장치와 디지털 통신(digital communication)하는 컴퓨터 프로세서를 포함하는 제어기와 전기 접속되고 상기 제어기에 동력공급(Energizing)할 수 있으며, 상기 디지털 매체 저장 장치는 소프트웨어 코드를 저장하는, 상기 매체 삽입체;
    상기 프로세서와 논리 통신(logical communication)하고, 또한 통신 네트워크와 논리 통신하는 전송기(transmitter)를 포함하며, 상기 소프트웨어는 요구 시에 실행가능하고, 상기 프로세서에 의해,
    신경 주파수들을 측정할 수 있고, 상기 하나 이상의 측정된 신경 주파수들을 상기 통신 네트워크를 통해 송신할 수 있는 하나 이상의 센서들로부터 상기 통신 네트워크를 통해 신호를 수신하고,
    상기 매체 저장 장치 내의 사전기록된 데이터를 사용하여, 상기 하나 이상의 측정된 신경 주파수들 중 적어도 하나를 뇌 기능과 상관(correlate)시키도록
    동작하는, 신경 주파수 검출을 갖는 안과용 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 통신 네트워크와 접속되고, 무선 장치로부터/무선장치로 데이터를 전송할 수 있는 무선 주파수 안테나(radio frequency antenna)를 추가로 포함하는, 신경 주파수 검출을 갖는 안과용 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 소프트웨어는 상기 프로세서에 의해,
    상기 상관된 뇌 기능에 따라 상기 무선 장치로 신호를 송신하도록 추가로 동작하는, 신경 주파수 검출을 갖는 안과용 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 통신 네트워크와 접속되고, 상기 사용자에게 시각적 신호를 제공할 수 있는 광자 방출기 요소(photon emitter element)를 추가로 포함하는, 신경 주파수 검출을 갖는 안과용 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 소프트웨어는 상기 프로세서에 의해,
    상기 무선 장치로부터, 상기 무선 주파수 안테나를 통해, 다른 사용자의 상기 뇌 기능에 상관된 신호를 수신하고,
    상기 광자 방출기 요소를 통해 상기 안과용 장치의 상기 사용자에게 시각적 신호를 제공하도록 추가로 동작하는, 신경 주파수 검출을 갖는 안과용 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 시각적 신호는, 상기 다른 사용자의 상기 뇌 기능으로부터의 상기 신호가, 상기 시각적 신호를 수신하는 상기 사용자의 상기 뇌 기능으로부터의 상기 신호와 동등할 때, 상기 사용자에게 제공되는, 신경 주파수 검출을 갖는 안과용 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 무선 장치는 다른 사용자에 의해 착용되는 다른 안과용 장치인, 신경 주파수 검출을 갖는 안과용 장치.
  8. 제2항에 있어서, 가청 신호를 방출할 수 있는 전기기계 변환기(electromechanical transducer)를 추가로 포함하며, 상기 전기기계 변환기는 상기 통신 네트워크와 접속되고 상기 사용자에게 가청 신호를 제공할 수 있는, 신경 주파수 검출을 갖는 안과용 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 소프트웨어는 상기 프로세서에 의해,
    상기 무선 장치로부터, 상기 무선 주파수 안테나를 통해, 다른 사용자의 상기 뇌 기능에 상관된 신호를 수신하고,
    상기 전기기계 변환기를 통해 상기 안과용 장치의 상기 사용자에게 가청 신호를 제공하도록 추가로 동작하는, 신경 주파수 검출을 갖는 안과용 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 가청 신호는, 상기 다른 사용자의 상기 뇌 기능으로부터의 상기 신호가, 상기 가청 신호를 수신하는 상기 사용자의 상기 뇌 기능으로부터의 상기 신호와 동등할 때, 상기 사용자에게 제공되는, 신경 주파수 검출을 갖는 안과용 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 무선 장치는 다른 사용자에 의해 착용되는 다른 안과용 장치인, 신경 주파수 검출을 갖는 안과용 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 에너지 공급원은 적층된 집적 구성요소 장치 구성요소 기술(Stacked Integrated Component Device Component technology)들을 사용하여 제조되는, 신경 주파수 검출을 갖는 안과용 장치.
  13. 뇌 활동을 검출하는 방법으로서,
    컴퓨터 프로세서를 포함하는 제어기와 전기 접속되고 상기 제어기에 동력공급할 수 있는 에너지 공급원, 디지털 매체 저장 장치, 상기 프로세서와 논리 통신하고 또한 통신 네트워크와 논리 통신하는 전송기를 포함하는 신경 주파수 검출 시스템을 갖는 안과용 장치를 제공하는 단계;
    상기 디지털 매체 저장 장치에, 복수의 뇌 기능들에 대응하는 신경 주파수 프로파일들을 기록하는 단계;
    신경 주파수들을 측정할 수 있고, 하나 이상의 측정된 신경 주파수들을 상기 통신 네트워크를 통해 송신할 수 있는 하나 이상의 센서들로부터 상기 통신 네트워크를 통해 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 매체 저장 장치 내의 상기 사전기록된 데이터를 사용하여, 상기 하나 이상의 측정된 신경 주파수들을 뇌 기능과 상관시키는 단계를 포함하는, 뇌 활동을 검출하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 상관된 뇌 기능에 따라 무선 장치로 신호를 송신하는 단계를 추가로 포함하는, 뇌 활동을 검출하는 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 안과용 장치는 상기 통신 네트워크와 접속되는 광자 방출기 요소를 추가로 포함하는, 뇌 활동을 검출하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 광자 방출기 요소를 통해 상기 안과용 장치의 상기 사용자에게 시각적 신호를 제공하는 단계를 추가로 포함하는, 뇌 활동을 검출하는 방법.
  17. 제13항에 있어서, 상기 안과용 장치는 상기 통신 네트워크와 접속되는 전기기계 변환기를 추가로 포함하는, 뇌 활동을 검출하는 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 전기기계 변환기를 통해 상기 안과용 장치의 사용자에게 가청 신호를 제공하는 단계를 추가로 포함하는, 뇌 활동을 검출하는 방법.
  19. 제14항에 있어서, 상기 무선 장치는 셀룰러 장치(cellular device), 생체의료 장치(biomedical device), 약물 분배 장치, 태블릿, 및 개인용 컴퓨터 중 하나 이상인, 뇌 활동을 검출하는 방법.
  20. 뇌 활동을 검출하는 방법으로서,
    컴퓨터 프로세서를 포함하는 제어기와 전기 접속되고 상기 제어기에 동력공급할 수 있는 에너지 공급원, 디지털 매체 저장 장치, 상기 프로세서와 논리 통신하고 또한 통신 네트워크와 논리 통신하는 전송기를 포함하는 신경 주파수 검출 시스템을 갖는 안과용 장치를 제공하는 단계;
    신경 주파수들을 측정할 수 있고, 하나 이상의 측정된 신경 주파수들을 상기 통신 네트워크를 통해 송신할 수 있는 하나 이상의 센서들로부터 상기 통신 네트워크를 통해 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 하나 이상의 측정된 신경 주파수들을 뇌 기능과 상관시키는 단계를 포함하는, 뇌 활동을 검출하는 방법.
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