KR20160112536A

KR20160112536A - 시각 보조장치

Info

Publication number: KR20160112536A
Application number: KR1020150038428A
Authority: KR
Inventors: 황호식
Original assignee: 한림대학교 산학협력단
Priority date: 2015-03-19
Filing date: 2015-03-19
Publication date: 2016-09-28
Also published as: KR101672939B1

Abstract

본 발명은 각막 등에 손상이 발생하여 시력이 저하된 환자를 위한 시각 보조장치를 위하여, (i) 이미지데이터를 획득할 수 있는 카메라와, 상기 카메라에서 획득한 이미지데이터를 전송할 수 있는 전송부와, 착용자의 머리에 장착될 수 있는 프레임을 포함하는, 이미지데이터 획득 프레임과, (ii) 상기 전송부가 송신한 이미지데이터를 수신하는 수신부와, 상기 수신부가 수신한 이미지데이터를 이용해 이미지를 디스플레이하는 디스플레이부와, 상기 수신부와 상기 디스플레이부를 감싸는 코팅부를 포함하는, 인공수정체를 포함하는, 시각 보조장치를 제공한다.

Description

시각 보조장치{Vision assisting apparatus}

본 발명은 시각 보조장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 각막 등에 손상이 발생하여 시력이 저하된 환자를 위한 시각 보조장치에 관한 것이다.

각막은 안구에서 유리창과 같은 역할을 하고 있다. 투명한 각막을 통과한 외부의 광은 수정체를 통과해 망막에 도달하게 된다. 그러나 여러 이유로 각막이 혼탁해진 경우에는 광이 망막에 도달하지 못하게 되거나, 충분한 광량의 광이 망막에 도달하지 못하게 된다. 각막혼탁이 심할 때는 정상 각막을 이식해야만 시력을 회복할 수 있다.

그러나 각막이식도 할 수 없는 경우가 있다. 예컨대 반복해서 각막이식이 실패한 경우이거나, 화상이나 스티븐-존슨 증후군과 같은 각막윤부 결핍 질환이 있는 경우에는 각막이식을 해도 각막이 혼탁해진다. 따라서 이와 같은 경우 시력을 회복할 수 없다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 각막 등에 손상이 발생하여 시력이 저하된 환자를 위한 시각 보조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 관점에 따르면, (i) 이미지데이터를 획득할 수 있는 카메라와, 상기 카메라에서 획득한 이미지데이터를 전송할 수 있는 전송부와, 착용자의 머리에 장착될 수 있는 프레임을 포함하는, 이미지데이터 획득 프레임과, (ii) 상기 전송부가 송신한 이미지데이터를 수신하는 수신부와, 상기 수신부가 수신한 이미지데이터를 이용해 이미지를 디스플레이하는 디스플레이부와, 상기 수신부와 상기 디스플레이부를 감싸는 코팅부를 포함하는, 인공수정체를 포함하는, 시각 보조장치가 제공된다.

상기 인공수정체는 충전가능한 전원을 더 포함할 수 있다.

상기 전원은 솔라셀을 포함할 수 있다.

상기 이미지데이터 획득 프레임은 메인전원을 더 포함하고, 상기 전원은 상기 메인전원으로부터 자기유도방식 또는 자기공명방식으로 충전될 수 있다.

상기 프레임이 착용자의 머리에 장착될 시, 상기 카메라는 착용자의 좌안과 우안 중 적어도 어느 하나의 전방(前方)에 위치하도록 할 수 있다. 이때, 상기 전원을 충전하기 위한 상기 메인전원으로부터의 신호 송출부는, 상기 카메라의 광축을 중심으로 대칭 형상을 가질 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 각막 등에 손상이 발생하여 시력이 저하된 환자를 위한 시각 보조장치를 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시각 보조장치를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 인공수정체를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 3 내지 도 6은 도 1의 인공수정체를 환자의 안구에 삽입하는 과정을 개략적으로 도시하는 개념도들이다.
도 7은 좌안에 인공수정체가 삽입된 상태인 도 1의 시각 보조장치를 개략적으로 도시하는 개념도이다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 시각 보조장치의 일부를 개략적으로 도시하는 사시도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.

한편, 층, 막, 영역, 판 등의 각종 구성요소가 다른 구성요소 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 구성요소 "바로 상에" 있는 경우뿐 아니라 그 사이에 다른 구성요소가 개재된 경우도 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시각 보조장치를 개략적으로 도시하는 사시도이고, 도 2는 도 1의 인공수정체를 개략적으로 도시하는 사시도이다. 본 실시예에 따른 시각 보조장치는 이미지데이터 획득 프레임(100)과 인공수정체(200)를 포함한다.

이미지데이터 획득 프레임(100)은 착용자의 머리에 장착될 수 있는 프레임(110), 카메라(132) 및 전송부(134)를 포함한다.

프레임(110)은 렌즈 프레임들(112R, 112L), 중앙 프레임(114) 및 암 프레임들(116R, 116L)을 포함할 수 있다. 물론 필요에 따라 렌즈들(120R, 120L) 역시 프레임(110)의 일부분인 것으로 이해될 수도 있다. 렌즈들(120R, 120L)은 예컨대 투광성을 갖는 렌즈일 수 있다.

도 1에서는 이와 같이 암 프레임들(116R, 116L)이 착용자의 귀들을 통해 착용자의 머리에 고정되는 것으로 도시하여 프레임(110)의 전체적인 형상이 안경과 유사한 형상을 갖는 것으로 도시하고 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 프레임(110)은 헬멧과 같은 형상을 가질 수도 있고, 착용자의 왼쪽 귀와 오른쪽 귀 모두가 아닌, 어느 한쪽 귀에만 고정되는 형상을 가질 수도 있는 등, 다양한 변형이 가능하다.

카메라(132)는 프레임(110)에 장착될 수 있다. 물론 프레임(110)이 렌즈들(120R, 120L)을 포함하는 것으로 이해될 경우, 카메라(132)는 렌즈들(120R, 120L) 상에 위치할 수도 있다. 도 1에서는 카메라(132)가 좌안렌즈(120L) 상에 위치하는 것으로 도시하고 있다. 이러한 카메라(132)는 CCD나 CMOS 등과 같은 촬상소자를 가져, 이미지데이터를 획득할 수 있다.

전송부(134)는 카메라(132)에서 획득한 이미지데이터를 전송할 수 있다. 구체적으로, 전송부(134)는 무선통신기술을 이용하여 카메라(132)에서 획득한 이미지데이터를 인공수정체(200)로 전송할 수 있다. 데이터를 전송하는 무선통신기술은 블루투스, NFC(near field communication) 등과 같은 다양한 기술을 포함할 수 있다.

물론 이미지데이터 획득 프레임(100)은 이 외에도 카메라(132)나 전송부(134)의 작동을 제어하기 위한 메인CPU(136) 등을 더 포함할 수 있음은 물론이다. 아울러 이미지데이터 획득 프레임(100)은 카메라(132), 전송부(134) 및/또는 메인CPU(136)이 필요로 하는 전기 에너지를 제공할 수 있는 메인전원(138) 역시 구비할 수 있다. 도 1에서는 카메라(132), 전송부(134), 메인CPU(136) 및/또는 메인전원(138)이 별도의 구성요소들인 것으로 도시하고 있으나, 이들의 적어도 일부는 일체(一體)일 수 있다.

인공수정체(200)는 디스플레이부(210), 수신부(220) 및 코팅부(260)를 포함한다.

인공수정체(200)의 수신부(220)는 이미지데이터 획득 프레임(100)의 전송부(134)가 전송하는, 카메라(132)가 획득한 이미지데이터를 수신할 수 있다. 이 수신부(220)는 전술한 것과 같이 블루투스, NFC 등과 같은 다양한 기술을 포함하는 무선통신기술을 통해, 전송부(134)가 전송하는 이미지데이터를 수신할 수 있다.

디스플레이부(210)는 수신부(220)가 수신한 이미지데이터를 이용하여 이미지를 디스플레이할 수 있다. 이러한 디스플레이부(210)는 유기발광소자(OLED)나 LED 등과 같은 디스플레이소자를 포함할 수 있다.

코팅부(260)는 디스플레이부(210)와 수신부(220)를 감싸는 것으로, 생체적합성을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 생체적합성 물질이라 함은 인체에 삽입되었을 시 염증이나 이물반응을 일으키지 않는 특성을 갖는 물질을 의미한다. 또한 코팅부(260)는 전체적으로 플렉서블 또는 폴더블 특성을 갖도록 할 수 있다. 그러한 코팅부(260)용 물질은 예컨대 코팅부(260)는 폴리메틸메타크릴렐이트(PMMA; polymethyl methacrylate), 실리콘, 아크릴(acrylic polymer), 또는 하이드로젤(hydrogel)을 포함할 수 있다. 이러한 코팅부(260)는 인공수정체(200)의 전체적인 외형을 이루는 것으로, 예컨대 볼록렌즈와 유사한 형상을 가질 수 있다. 그리고 이러한 코팅부(260)는 인공수정체(200)가 사람의 안구에 삽입될 시, 디스플레이부(210)나 수신부(220) 등이 인체 조직과 직접 컨택하는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.

물론 도 2에 도시된 것과 같이 인공수정체(200)는 디스플레이부(210)와 수신부(220) 외에도, 디스플레이부(210)와 수신부(220)의 작동을 제어하기 위한 CPU(240) 등을 더 포함할 수 있다. 아울러 인공수정체(200)는 디스플레이부(210), 수신부(220) 및/또는 CPU(240)가 필요로 하는 전기 에너지를 제공할 수 있는 전원(230, 250) 역시 포함할 수 있다. 디스플레이부(210), 수신부(220), CPU(240) 및/또는 전원(230, 250)은 도 2에 도시된 것과 같이 배선(W)을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 도 2에서는 디스플레이부(210), 수신부(220), CPU(240) 및 전원(230, 250)이 별도의 구성요소들인 것으로 도시하고 있으나, 이들의 적어도 일부는 일체(一體)일 수 있다.

인공수정체(200)가 포함하는 충전가능한 전원(230, 250)은 예컨대 솔라셀을 포함할 수 있다. 물론 인공수정체(200)는 가장자리에서 외부로 돌출되도록 연장되되 휘어져서 돌출되는, 도 2에 도시된 것과 같은 지지부들(271, 272)을 가질 수도 있다. 물론 지지부들(271, 272)의 개수나 형상 등은 다양하게 변경될 수 있다.

도 3 내지 도 6은 도 1의 인공수정체(200)를 환자의 안구에 삽입하는 과정을 개략적으로 도시하는 개념도들이다. 도 3 내지 도 6에서는 도시의 편의를 위해 각막(1)이나 홍채(3)의 경우 +y 방향의 절반만을 도시하고 -y 방향의 절반은 생략하였다.

먼저 도 3에 도시된 것과 같이 각막(1)의 일부분을 블레이드(12)로 절제한다. 도 3에서는 각막(1)의 +x 방향 일부분을 블레이드(12)로 절제하는 것을 도시하고 있다. 이후 도 4에 도시된 것과 같이 각막(1)의 절제된 부분을 통해 탐침(14)을 삽입하여, 수정체유화술을 이용하여 수정체(5)를 제거한다. 이에 따라 수정체(5)가 제거되어 수정체낭(5')만 남게 된다. 이후 도 5에 도시된 것과 같이 각막(1)이 절제된 부분을 통해 인공수정체(200)를 삽입한다. 인공수정체(200)는 필요에 따라 도 5에 도시된 것과 같이 접힌 상태로 삽입될 수 있다. 이 경우 플렉서블한 특성을 갖는 인공수정체(200)가 펼쳐짐에 따라, 도 6에 도시된 것과 같이 인공수정체(200)가 수정체낭(5') 내에 위치하게 된다. 이때 인공수정체(200)의 휘어져서 돌출되는 지지부들(271, 272)은 수정체낭(5') 내부 가장자리에 컨택하여, 수정체낭(5') 내에서의 인공수정체(200)의 위치가 고정되도록 할 수 있다. 물론 이를 위해 지지부들(271, 272) 역시 플렉서블한 특성을 가질 수 있다.

도 7은 좌안(EL)에 인공수정체(200)가 삽입된 상태인 도 1의 시각 보조장치를 개략적으로 도시하는 개념도이다. 도 7에 도시된 것과 같이, 좌안(EL)에 인공수정체(200)가 삽입된 상태에서 사용자가 이미지데이터 획득 프레임(100)을 착용하게 되면, 이미지데이터 획득 프레임(100)의 카메라(132)가 착용자의 좌안(EL) 근방에 위치하도록 할 수 있다. 이에 따라 카메라(132)가 사용자의 좌안(EL)의 전방(前方)의 이미지데이터를 획득하게 된다. 그리고 이 이미지데이터가 이미지데이터 획득 프레임(100)의 전송부(134)를 통해 인공수정체(200)의 수신부(220)로 전달되고, 이에 따라 인공수정체(200)의 디스플레이부(210)가 수신부(220)가 수신한 이미지데이터를 이용해 이미지를 디스플레이한다. 인공수정체(200)의 디스플레이부(210)가 디스플레이하는 이미지의 광은 좌안(EL)의 유리체를 통해 사용자의 망막에 도달함으로써, 각막(1)에 문제가 있는 사용자라 하더라도 좌안(EL)에서 좌안(EL) 전방의 물체 등을 시각적으로 인지할 수 있게 된다.

한편, 인공수정체(200)가 포함하는 충전가능한 전원(230, 250)은 전술한 것과 같이 예컨대 솔라셀을 포함할 수 있다. 구체적으로, 전원(230, 250)은 솔라셀(250)과 배터리(230)를 포함할 수 있다. 이에 따라 솔라셀(250)에서 생성된 전기 에너지가 배터리(230)에 저장되도록 하고, 이 배터리(230)에서의 전기 에너지가 디스플레이부(210), 수신부(220), CPU(240) 등에 공급되도록 할 수 있다. 사용자가 전방의 물체 등을 확인하기 위해서는 눈을 떠야 하며, 눈을 뜬 상태에서는 언제나 태양광이나 조명광 등의 광이 사용자의 안구에 도달하게 된다. 따라서 사용자가 눈을 뜬 상태에서는 대부분의 경우 인공수정체(200)에 광이 도달하게 되기에, 그러한 광을 이용하여 솔라셀(250)에서 전기 에너지를 생성하고 이 전기 에너지가 배터리(230)에 저장되도록 함으로써, 사용자의 이용 편의성을 높일 수 있다.

물론 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 인공수정체(200)가 포함하는 충전가능한 전원(230, 250)은 다른 다양한 방식으로 충전될 수 있다. 예컨대 인공수정체(200)가 포함하는 충전가능한 전원(230, 250)은 이미지데이터 획득 프레임(100)이 포함하는 메인전원(138)으로부터 자기유도방식 또는 자기공명방식으로 충전되도록 할 수 있다. 이 경우 이미지데이터 획득 프레임(100)은 인공수정체(200)의 전원(230, 250)으로 신호를 송출하기 위한 신호 송출부(138a, 도 8 참조)를 더 구비할 수 있다. 그리고 인공수정체(200)의 전원(230, 250) 중 참조번호 250은 예컨대 신호 수신부(250)로 이해될 수 있다.

인공수정체(200)가 포함하는 충전가능한 전원(230, 250)이 이미지데이터 획득 프레임(100)이 포함하는 메인전원(138)으로부터 자기유도방식으로 충전될 경우, 신호 송출부(138a)는 메인전원(138)의 전기 에너지를 이용하여 송신 코일 등에서 자기장을 발생시키고, 신호 수신부(250)는 그 자기장의 영향으로 수신 코일 등에서 유도되는 전기를 이용하여 전기 에너지를 생성하며, 이 전기 에너지가 배터리(230)에 저장되도록 할 수 있다.

인공수정체(200)가 포함하는 충전가능한 전원(230, 250)이 이미지데이터 획득 프레임(100)이 포함하는 메인전원(138)으로부터 자기공명방식으로 충전될 경우, 신호 송출부(138a)와 신호 수신부(250)는 각각 코일을 포함하여 두 코일들 사이에서의 자기의 공명을 이용해 메인전원(138)의 전기 에너지가 전원(230, 250)에 전달되도록 할 수 있다.

이때, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 시각 보조장치의 일부를 개략적으로 도시하는 사시도인 도 8에 도시된 것과 같이, 이미지데이터 획득 프레임(100)이 착용자의 머리에 장착될 시, 카메라(132)가 착용자의 좌안과 우안 중 적어도 어느 하나의 전방에 위치하도록 할 수 있다. 도 8에서는 카메라(132)가 착용자의 좌안 전방에 위치하는 것으로 도시하고 있으며, 이를 위해 카메라(132)가 좌안렌즈(120L)의 대략 중앙에 위치하는 것으로 도시하고 있다. 그리고 이때 이미지데이터 획득 프레임(100)의 신호 송출부(138a)는, 카메라(132)의 광축(예컨대 y축)을 중심으로 대칭 형상을 갖도록 할 수 있다.

인공수정체(200)의 신호 수신부(250)는 이미지데이터 획득 프레임(100)의 신호 송출부(138a)에서 송출된 신호를 수신하는 것으로, 이 신호를 안정적으로 수신할 수 있어야 한다. 따라서 인공수정체(200)의 신호 수신부(250)와 이미지데이터 획득 프레임(100)의 신호 송출부(138a) 사이의 위치관계가 언제나 일정하도록 하는 것이 바람직하다.

인공수정체(200)의 신호 수신부(250)는 예컨대 인공수정체(200)의 중심을 통과하는 축을 기준으로 대칭이 되도록 하는 것을 고려할 수도 있지만, 인공수정체(200)의 크기 제한, 그리고 인공수정체(200)가 포함하는 디스플레이부(210), 수신부(220) 및/또는 CPU(240) 때문에, 도 2에 도시된 것과 같이 신호 수신부(250)가 인공수정체(200)의 일측에 위치할 수밖에 없을 수도 있다. 그러한 상황에서 도 3 내지 도 6을 참조하여 전술한 것과 같이 인공수정체(200)를 사람의 안구에 삽입하는 과정에서, 신호 수신부(250)가 안구 내에서 언제나 사전설정된 곳에 위치하도록 할 수 없을 수도 있다. 또는, 인공수정체(200)를 사람의 안구에 삽입하는 과정에서 신호 수신부(250)가 사전설정된 곳에 위치하도록 하였다 하더라도, 이후 생활하는 과정에서 인공수정체(200)가 움직여 신호 수신부(250)의 위치가 변할 수도 있다.

그러나 전술한 것과 같이 이미지데이터 획득 프레임(100)의 신호 송출부(138a)가 카메라(132)의 광축(예컨대 y축)을 중심으로 대칭 형상을 갖도록 하면, 인공수정체(200)를 사람의 안구에 삽입하는 과정에서 신호 수신부(250)의 안구 내 위치가 어떤 곳이 되더라도, 그리고 이후 생활하는 과정에서 인공수정체(200)가 움직여 신호 수신부(250)의 위치가 변하더라도, 이미지데이터 획득 프레임(100)의 신호 송출부(138a)와 인공수정체(200)의 신호 수신부(250)의 상대적인 위치는 거의 일정하도록 할 수 있다. 이를 통해 인공수정체(200)가 이미지데이터 획득 프레임(100)으로부터 안정적으로 전기 에너지를 공급받도록 할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

1: 각막 3: 홍채
5: 수정체 5: 수정체낭
100: 이미지데이터 획득 프레임 110: 프레임
132: 카메라 134: 전송부
136: 메인CPU 138: 메인전원
138a: 신호 송출부 200: 인공수정체
210: 디스플레이부 220: 수신부
230: 배터리 240: CPU
250: 신호 수신부 260: 코팅부
271, 272: 지지부

Claims

이미지데이터를 획득할 수 있는 카메라와, 상기 카메라에서 획득한 이미지데이터를 전송할 수 있는 전송부와, 착용자의 머리에 장착될 수 있는 프레임을 포함하는, 이미지데이터 획득 프레임;
상기 전송부가 송신한 이미지데이터를 수신하는 수신부와, 상기 수신부가 수신한 이미지데이터를 이용해 이미지를 디스플레이하는 디스플레이부와, 상기 수신부와 상기 디스플레이부를 감싸는 코팅부를 포함하는, 인공수정체;
를 포함하는, 시각 보조장치.
제1항에 있어서,
상기 인공수정체는 충전가능한 전원을 더 포함하는, 시각 보조장치.
제2항에 있어서,
상기 전원은 솔라셀을 포함하는, 시각 보조장치.
제2항에 있어서,
상기 이미지데이터 획득 프레임은 메인전원을 더 포함하고, 상기 전원은 상기 메인전원으로부터 자기유도방식 또는 자기공명방식으로 충전되는, 시각 보조장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프레임이 착용자의 머리에 장착될 시, 상기 카메라는 착용자의 좌안과 우안 중 적어도 어느 하나의 전방(前方)에 위치하는, 시각 보조장치.
제5항에 있어서,
상기 전원을 충전하기 위한 상기 메인전원으로부터의 신호 송출부는, 상기 카메라의 광축을 중심으로 대칭 형상을 갖는, 시각 보조장치.