KR20190053511A - Cop 또는 coc를 사용한 인공망막 장치 - Google Patents

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Abstract

실시예는 망막 내에 배치되는 패키징; 상기 패키징 내에 배치되는 수광부; 및 상기 수광부와 전기적으로 연결되는 전극부;를 포함하고, 상기 수광부는 광신호를 전기 신호로 변환하는 복수 개의 광 소자를 포함하고, 상기 전극부는 복수 개의 전극을 포함하고, 상기 복수 개의 전극은 상기 망막과 접촉하도록 상기 패키징을 관통하여 노출되고, 상기 전기 신호는 상기 복수의 전극을 통해 상기 망막에 제공되고, 상기 패키징은, 상기 수광부를 둘러싸고, 시클로 올레핀 코폴리머(cyclic olefin copolymer, COC) 및 시클로 올레핀 폴리머(Cyclic olefin polymer, COP) 중 적어도 하나를 포함하는 COP 또는 COC를 사용한 인공망막 장치를 개시한다.

Description

COP 또는 COC를 사용한 인공망막 장치{RETINAL IMPLANT USING CYCLO OLEFIN POLYMER OR CYCLO OLEFIN COPOLYMER}
실시예는 인공망막 장치에 관한 것이다.
망막의 다양한 부위를 전기적으로 자극함으로써 비전을 제공하기 위한 개발이 진행된다. 예컨대, 이러한 망막 이식 기술과 관련하여, 광활성 표면과 전극 표면을 갖는 광 감지 장치가 개발되고 있다.
이러한 장치 중 하나는 이론적으로 망막에 배치되어 망막 내 광을 감지하는 표면 상에 전위를 일으켜서 망막으로 이동하는 이온을 생성함으로써 자극을 야기시킬 수 있다.
또한, 광 다이오드를 이용한 인공망막 장치도 존재한다. 다만, 광 다이오드를 망막 내에 삽입하여 망막세포를 자극하는 전위를 제공하기 위해서는, 생체 내에서 안정적이어야 하는 한계가 존재한다.
또한, 이미지를 생성하기 위해 망막 내에서 자극하는 지점과 망막으로 광이 들어오는 지점이 상이한 문제점이 존재한다.
뿐만 아니라, 인공망막 장치로 수신되는 광량이 적어 망막을 자극하는 충분한 전기 신호를 발생하기 어려운 한계점이 존재한다.
실시예는 인체의 안구에 배치되는 인공망막 장치를 제공한다.
또한, 광 수용이 개선된 인공망막 장치를 제공한다.
실시예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.
실시예에 따른 COP 또는 COC를 사용한 인공망막 장치는 망막 내에 배치되는 패키징; 상기 패키징 내에 배치되는 수광부; 및 상기 수광부와 전기적으로 연결되는 전극부;를 포함하고, 상기 수광부는 광신호를 전기 신호로 변환하는 복수 개의 광 소자를 포함하고, 상기 전극부는 복수 개의 전극을 포함하고, 상기 복수 개의 전극은 상기 망막과 접촉하도록 상기 패키징을 관통하여 노출되고, 상기 전기 신호는 상기 복수의 전극을 통해 상기 망막에 제공되고, 상기 패키징은, 상기 수광부를 둘러싸고, 시클로 올레핀 코폴리머(cyclic olefin copolymer, COC) 및 시클로 올레핀 폴리머(Cyclic olefin polymer, COP) 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 복수 개의 전극은 상기 복수 개의 광 소자와 연결되어 상기 전기 신호를 상기 망막에 제공할 수 있다.
상기 광 소자는 광 다이오드(Photo Diode)를 포함할 수 있다.
상기 전극부는 상기 패키징 외부에 배치될 수 있다.
상기 복수 개의 광 소자와 상기 복수 개의 전극은 각각 일대일 대응할 수 있다.
상기 복수 개의 광 소자는 광축이 각각 일대일 대응된 상기 복수 개의 전극 상에 위치할 수 있다.
상기 복수 개의 광 소자는 상기 광축이 각각 일대일 대응된 상기 복수 개의 전극의 중심에 위치할 수 있다.
상기 전극부와 전기적으로 연결되어 상기 전극부에 전기 신호를 제공하는 회로부를 더 포함할 수 있다.
상기 회로부는 상기 복수 개의 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 전기 신호를 이상형 전류(biphasic current)로 상기 복수 개의 전극에 제공할 수 있다.
상기 패키징은 망막하(sub-retinal) 공간 또는 망막앞(epi-retinal) 공간에 배치될 수 있다.
실시예에 따르면, 인체에 임플란트 가능한 인공망막 장치 형태로 구현할 수 있다.
또한, 광 수용이 개선된 인공망막 장치를 제작할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 인공망막 장치를 도시한 개념도이고,
도 2는 도 1에서 인공망막 장치의 구성도이고,
도 3은 망막과 일실시예에 따른 인공망막 장치의 망막 내 위치를 설명하는 도면이고,
도 4는 일실시예에 따른 인공망막 장치의 상면도이고,
도 5는 도 4에서 AA'의 단면도이고,
도 6은 다른 실시예에 따른 인공망막 장치를 도시한 개념도이고,
도 7은 망막과 다른 실시예에 따른 인공망막 장치의 망막 내 위치와 동작을 설명하는 도면이고,
도 8은 다른 실시예에 따른 인공망막 장치의 상면도이고,
도 9는 도 8에서 BB'의 단면도이고,
도 10a 내지 도 10e는 실시예에 따른 인공망막 장치의 제조 방법에 대한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 인공망막 장치를 도시한 개념도이고, 도 2는 도 1에서 인공망막 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 인공망막 장치는 제어부(110), 신호처리부(120), 송신부(130), 수신부(210), 회로부(220), 전극부(230)을 포함할 수 있다.
여기서, 제어부(110)는 외부 영상 신호를 제공하는 기능을 수행할 수 있다. 그리고 제어부(110)는 후술하는 인공망막 장치를 제어할 수 있다. 예컨대, 제어부(110)는 인공망막 장치의 임펄스 신호의 주기, 횟수, 크기 등을 제어하는 제어 신호를 인공망막 장치로 송신할 수 있다. 즉, 피부(sk) 외부에 배치된 제어부(110)는 사람 내부에 존재하는 인공망막 장치를 제어할 수 있다. 예컨대, 제어부(110)는 메인 컨트롤 유닛(Main Control Unit, MCU) 등을 사용할 수 있으나, 이러한 종류에 한정되는 것은 아니다.
신호처리부(120)는 제어부(110)와 연결될 수 있다. 신호처리부(120)는 인공망막 장치에 대한 제어 신호를 제어부(110)로부터 수신할 수 있다. 이에, 신호처리부(120)는 인공망막 장치에 대한 제어 신호를 유도 결합을 이용한 무선 전송을 위한 신호로 변환할 수 있다. 신호처리부(120)는 E 형 증폭기(class-E amplifier)를 포함할 수 있다. 이로써, 송신부(130)를 통해 인공망막 장치에 전력을 제공할 수 있다.
송신부(130)는 신호처리부(120)와 연결될 수 있다. 송신부(130)는 신호처리부(120)에서 변환된 이미지 정보를 사람의 피부(SK) 내(B) 수신부(210)로 송신할 수 있다. 송신부(130)는 무선 또는 유선 통신 방식에 의해 변환된 이미지 정보를 신호처리부(120)에 송신할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 송신부(130)는 코일을 포함할 수 있다. 이로써, 송신부(130)는 피부(sk)를 통해 피부(sk) 내의 인공망막 장치에 전력 또는 상기 이미지 정보를 수신부(210)로 제공할 수 있다.
앞서 설명한, 제어부(110), 신호처리부(120), 송신부(130)는 사람의 피부(SK) 외부(A)에 위치할 수 있다.
그리고 수신부(210)는 사람의 피부(SK) 내(B)에 배치될 수 있다. 수신부(210)는 송신부(130)로부터 신호처리부(120)에서 변환된 이미지 정보를 수신할 수 있다. 그리고 송신부(130)는 수신한 변환된 이미지 정보를 회로부(220)로 전송할 수 있다.
회로부(220)는 수신부(210)와 전기적으로 연결될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 무선 통신 방식으로 회로부(220)와 수신부(210) 사이에 데이터 전송이 이루어질 수 있다. 회로부(220)는 신호처리부(120)에서 변환된 이미지 정보를 이용하여 각각의 다이오드를 이미지 정보의 해당 픽셀에 대응하는 세기로 발광시키는 제어신호를 출력할 수 있다. 예컨대, 회로부(220)는 이하 설명하는 전극부(230)의 각 다이오드와 연결되고, 이미지 정보의 해당 픽셀에 대응하도록 각 다이오드에 온/오프 신호를 제공할 수 있다. 뿐만 아니라, 광 다이오드로 안구를 통해 수신한 광에 의해 전류 신호를 생성할 수 있다. 그리고 광 다이오드는 각각 이하 전극부(230)를 이루는 복수 개의 전극에 생성된 전류 신호를 제공할 수 있다.
또한, 회로부(220)는 신호처리부(120)에서 변환된 이미지 정보의 해당 픽셀에 대응하는 세기로 전류를 전극부(230)로 제공할 수 있다.
전극부(230)는 사람의 망막 내에 위치할 수 있다. 전극부(230)는 회로부(220)와 전기적으로 연결되어 회로부(220)로부터 수신한 전류를 출력할 수 있다. 전극부(230)는 회로부(220)에서 변환된 전기적 신호(예컨대, 임펄스 전류 등)를 망막에 자극하여 사람이 이미지를 생산할 수 있게 할 수 있다. 여기서, 전기적 신호는 이상형 전류 (biphasic current)를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 사람은 제어부(110)를 착용할 수 있다. 제어부(110)는 사람의 안경에 장착될 수 있다. 다만, 이러한 위치에 한정되는 것은 아니다.
신호처리부(120)는 제어부(110) 내부에 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 송신부(130)도 제어부(110)와 신호처리부(120)와 전기적으로 연결된 상태로 제어부(110) 내부 또는 외부에 배치될 수 있다. 다만, 이러한 위치에 한정되는 것은 아니다.
또한, 앞서 설명한 바와 같이 인체의 피부(SK)내의 안 상에 수신부(210)가 배치될 수 있다. 수신부(140)는 앞서 설명한 바와 같이 송신부(130)와 통신이 이루어질 수 있다. 또한, 송신부(130)와 수신부(140)는 전원부(P)로부터 제공되는 전원이 무선으로 제공될 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 인체 내 배치된 수신부(210), 회로부(220) 등이 전원을 공급받아 동작할 수 있다.
도 3은 망막과 일실시예에 따른 인공망막 장치의 망막 내 위치를 설명하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 망막(R)은 복수의 층을 포함할 수 있다. 구체적으로, 망막(R)은 제1 층(L1), 제2 층(L2), 제3 층(L3), 제4 층(L4) 및 제5 층(L5)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 층(L1) 내지 제5 층(L5)은 망막(R) 내에 배치되며, 제1 층(L1)은 수정체와 가장 가까운 층이다. 그리고 제1 층(L1) 내지 제5 층(L5)은 순차로 수정체로부터 멀어지는 층이다.
제1 층(L1)은 신경 섬유(nerve fibres)층일 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 망막(R)의 가장 내부층일 수 있다.
제2 층(L2)은 신경절 세포층(Ganglion cells layer)일 수 있다. 제2 층(L2)은 제1 층(L1) 다음으로 망막(R)의 내부층일 수 있다. 제2 층(L2)은 신경절 세포의 핵을 포함할 수 있다. 또한, 제2 층(L2)은 뮐러세포와 신경아교세포를 포함할 수 있다.
제3 층(L3)은 쌍극 세포층(Bipolar cells layer)일 수 있다. 제3 층(L3)은 쌍극 세포의 핵을 포함할 수 있다. 또한, 제3 층(L3)은 수평 세포, 무축삭세포, 뮐러 세포의 핵을 포함할 수 있다. 그리고 제3 층(L3)은 제2 층(L2)과 제4 층(L4) 사이에 배치될 수 있다.
제4 층(L4)은 광수용기 세포 층(Photoreceptors layer)일 수 있다. 제4 층(L4)은 제3 층(L3)과 제5층 사이에 배치될 수 있다. 제4 층(L4)은 광을 수용하여 광양자를 시신경에 제공할 수 있다. 제4 층(L4)은 광을 흡수하면 광화학 변화가 발생하여 로돕신에 의해 최종적으로 신경 임펄스 신호를 감각 신경 섬유인 시신경에 보낼 수 있다. 즉, 제4 층(L4)은 광을 신경 신호로 변환할 수 있다. 또한, 제4 층(L4)은 광의 강도에 대응하여 상이한 빈도의 신경 임펄스 신호를 출력할 수 있다.
제5 층(L5)은 제4 층(L4) 상에 배치될 수 있다. 제5 층(L5)은 망막(R) 색소 상피층(Pigment epithelium layer)일 수 있다. 제5 층(L5)은 광을 수용할 수 있다. 이로써, 인체의 시각 시스템의 질적 향상을 제공할 수 있다.
이하에서, 실시예에 따른 인공망막 장치는 앞서 설명한 바와 같이 제어부 등을 포함할 수 있지만, 이하에서 인체 내에 위치하는 구성만을 한정하여 설명한다.
그리고 실시예에 따른 인공망막 장치는 망막자체의 전위 공간 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 망막하(sub-retinal) 공간 또는 망막앞(epi-retinal) 공간에 배치될 수 있다. 도 3을 참조하면 일실시예에 따른 인공망막 장치는 망막앞(epi-retinal) 공간에 배치될 수 있다.
도 4는 일실시예에 따른 인공망막 장치의 상면도이고, 도 5는 도 4에서 AA'의 단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 일실시예에 따른 인공망막 장치(10A)는 패키징(11), 수광부(12), 전극부(13), 회로부(14), 연결부(15) 및 본딩부(16)를 포함할 수 있다.
먼저, 패키징(11)은 인공망막 장치(10A) 외부를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 패키징(11)은 내부에, 수광부(12), 전극부(13), 회로부(14), 연결부(15) 및 본딩부(16)를 포함할 수 있다. 전극부(13)는 패키징(11)의 외부에 배치될 수 있다.
패키징(11)은 시클로 올레핀 코폴리머(cyclic olefin copolymer, COC), 시클로 올레핀 폴리머(Cyclic olefin polymer, COP)를 포함할 수 있다. 이러한 재질에 의해, 패키징(11)은 투명할 수 있다. 이에, 패키징(11)은 패키징(11) 내의 수광부(12)에 광이 수광될 수 있도록 광을 투과할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 실시예에 따른 인공망막 장치(10A)는 광 수용 효율이 개선될 수 있다.
또한, 이러한 재질에 의해 패키징(11)은 인체 내에서 사용 기간을 향상시킬 수 있다.
패키징(11)은 복수 개의 부재로 구성될 수 있다. 예컨대, 패키징(11)은 제1 부재(11a), 제2 부재(11b) 및 제3 부재(11c)를 포함할 수 있다.
또한, 제1 부재(11a)는 렌즈부(L)를 포함할 수 있다. 렌즈부(L)는 수광부(12)에 인접하게 배치될 수 있다. 예컨대, 렌즈부(L)는 수광부(12)의 상면에 배치될 수 있다. 렌즈부(L)는 레이저에 의해 렌즈 형상일 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 수광부(12)의 각 광 다이오드로 광이 집광될 수 있다. 복수 개의 렌즈부(L)는 각 광 다이오드와 일대일 대응될 수 있다. 이에 따라, 망막으로 제공되는 광이 광 다이오드 별로 집광되어 전기 신호가 증폭할 수 있다. 이로써, 망막에 제공되는 자극 신호도 켜져, 인체는 광을 통한 이미지 인지가 용이해질 수 있다.
먼저, 제1 부재(11a)는 수광부(12)와 접할 수 있다. 예컨대, 제1 부재(11a)는 패키징(11)의 일면에 배치될 수 있다. 그리고 제3 부재(11c)는 패키징(11)의 타면에 배치될 수 있으며, 제2 부재(11b)는 제1 부재(11a)와 제2 부재(11b) 사이에 배치될 수 있다.
제2 부재(11b)는 제1 부재(11a)와 제2 부재(11b) 사이에 배치되어, 실시예에 따른 인공망막 장치(10A)의 측면을 감싸도록 배치될 수 있다.
제3 부재(11c)는 전극과 접할 수 있다. 제3 부재(11c)는 복수 개의 관통홀(h1)을 포함할 수 있다. 제3 부재(11c)는 관통홀(h1)을 통해 수광부(12)와 수광부(12)의 광 다이오드(12a)와 전극부(13)의 전극을 전기적으로 연결할 수 있다.
제1 부재(11a), 제2 부재(11b) 및 제3 부재(11c)는 복수 개의 필름을 중첩하여 이루어질 수 있다. 이에, 제1 부재(11a), 제2 부재(11b) 및 제3 부재(11c)는 복수 개의 층을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
수광부(12)는 복수 개의 광 다이오드(12a)를 포함할 수 있다. 예컨대, 수광부(12)는 광 다이오드(12a) 어레이일 수 있다. 복수 개의 광 다이오드(12a)는 30umX30um이하의 크기를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 복수 개의 광 다이오드(12a)는 패키징(11)을 통과한 광을 수용하여 전기 신호로 변환할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 광 다이오드(12a)는 광의 세기에 따라 상이한 전류 신호를 제공할 수 있다.
복수 개의 광 다이오드(12a)는 복수 개의 전극과 각각 연결될 수 있다. 예컨대, 광 다이오드(12a)는 각각의 광 다이오드(12a) 하부에 배치된 전극과 대응되게 배치되고, 각 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
복수 개의 광 다이오드(12a)는 복수 개의 전극 각각 일대일 대응될 수 있다. 이로써, 광 다이오드(12a)는 광을 전기 신호로 변환하고, 회로부를 거쳐 광 다이오드(12a)에 대응 연결된 전극에 전기신호를 제공할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 망막 내에서 광을 통해 이미지를 감지하는 지점과 망막을 자극하는 지점이 동일해질 수 있다.
예컨대, 복수 개의 광 다이오드(12a)는 광축이 각각 일대일 대응된 상기 복수 개의 전극 상에 위치할 수 있다. 구체적으로, 복수 개의 광 다이오드(12a)는 광축이 각각 일대일 대응된 복수 개의 전극의 중심에 위치할 수 있다. 여기서, 중심은 상기 복수 개의 광 다이오드(12a)의 광축에 대한 수직 방향으로 전극을 이등분하는 지점일 수 있다. 예를 들어, 전극이 원형인 경우 원의 중심일 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 실시예에 따른 인공망막 장치는 광을 수신하는 망막의 지점과 자극 지점을 일치할 수 있다.
또한, 수광부(12)는 망막앞(epi-retinal) 공간에 위치할 수 있다. 이로써, 실시예에 따른 인공망막 장치는 최대한 광을 수신하고, 수신된 광을 전기 신호로 용이하게 변환할 수 있다. 또한, 수광부(12)는 수신된 광에 의해 망막을 자극하기 충분한 전위 레벨을 제공할 수 있다.
전극부(13)는 복수 개의 전극을 포함할 수 있다. 그리고 전극부(13)는 각 전극이 각 광 다이오드(12a)와 전기적으로 연결될 수 있다. 전극부(13)는 광 다이오드(12a)로부터 발생한 전류 신호를 망막에 출력할 수 있다. 예컨대, 전극부(13)는 제2 층에 전류 신호를 제공할 수 있다. 이로써, 인체는 전류 신호가 시신경에 전달되어 사람은 망막으로 수용되는 광에 의해 영상을 생성할 수 있다. 또한, 전극부(13)는 앞서 도 1에서와 같이 신호처리부에서 수신한 이미지 신호에 따른 제어신호를 회로부(14)로부터 수신할 수 있다. 이로써, 앞서 설명한 바와 같이, 전극부(13)는 회로부(14)로부터 수신한 전류 신호를 출력하여 인체는 전류 신호가 시신경에 전달되어 사람은 망막으로 수용되는 광에 의해 영상을 생성할 수 있다. 전극부(13)는 상기 도 1에서 설명한 전극부 (230)와 동일할 수 있다. 또한, 이하 설명하는 회로부(14)도 도 1에서 회로부 (220)일 수 있다.
전극부(13)는 자극부(13a)와 홀부(13b)를 포함할 수 있다. 자극부(13a)는 홀부(13b)를 통해 회로부(14)로부터 수신한 임펄스 신호를 제공하여, 망막을 자극할 수 있다. 자극부(13a)는 패키징(11) 내에 존재하지 않아 외부에 노출될 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 자극부(13a)는 망막과 접촉할 수 있다.
뿐만 아니라, 자극부(13a)는 앞서 설명한 바와 같이 수광 다이오드(12a)와 각각 일대일로 대응될 수 있다. 예컨대, 자극부(13a)와 수광 다이오드(12a)는 하나의 셀을 이룰 수 있다. 그리고 수광 다이오드(12a)는 광축이 각 수광 다이오드(12a)에 일대일 대응된 자극부(13a) 상에 위치할 수 있다. 예를 들어, 수광 다이오드(12a)는 광축이 각 수광 다이오드(12a)에 일대일 대응된 자극부(13a)와 중첩될 수 있다. 그리고 수광 다이오드(12a)는 광축이 각 수광 다이오드(12a)에 일대일 대응된 자극부(13a) 중심에 위치할 수 있다.
또한, 자극부(13a)는 평판형 또는 침습형 전극의 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
연결부(15)는 전원부와 연결될 수 있다. 연결부(15)는 도선으로 회로 패턴일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본딩부(16)는 전극부(13)와 수광부(12)를 전기적으로 연결하면서, 수광부(12)를 패키징(11) 내에서 지지할 수 있다.
도 6은 다른 실시예에 따른 인공망막 장치를 도시한 개념도이다. 도 6을 참조하면, 인체는 안구를 통해 외부 피사체(O)로부터 반사된 광을 수용할 수 있다. 이 때, 앞서 설명한 바와 같이 인공망막 장치는 안구의 망막에 배치될 수 있다. 이로써, 인체 내에 수용부가 퇴화되더라도 사람은 인공망막 장치를 통해 피사체(O)를 인지할 수 있다.
도 7은 망막과 다른 실시예에 따른 인공망막 장치의 망막 내 위치와 동작을 설명하는 도면이다. 이러한 인공망막 장치는 망막하(sub-retinal) 공간에 배치될 수 있다.
도 7을 참조하면, 망막은 앞서 도 3에서와 같이 도 3을 참조하면, 복수의 층을 포함할 수 있다. 구체적으로, 망막(R)은 제1 층(L1), 제2 층(L2), 제3 층(L3), 제4 층(L4) 및 제5 층(L5)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 층(L1) 내지 제5 층(L5)은 망막(R) 내에 배치되며, 제1 층(L1)은 수정체와 가장 가까운 층이다. 그리고 제1 층(L1) 내지 제5 층(L5)은 순차로 수정체로부터 멀어지는 층이다.
제1 층(L1) 내지 제5 층(L5)의 설명은 이하 도 3에서와 동일하게 적용된다.
다른 실시예에 따른 인공망막 장치는 제4 층에 배치될 수 있다. 인공망막 장치는 광수용기 세포 층(Photoreceptors layer) 내에 배치될 수 있다. 예컨대, 인공망막 장치는 퇴화된 광수용기 세포층(degenerated layer of photoreceptors)에 배치될 수 있다. 이로써, 인체의 시각 기능을 개선할 수 있다.
도 8은 다른 실시예에 따른 인공망막 장치의 상면도이고, 도 9는 도 8에서 BB'의 단면도이다.
구체적으로, 도 8 및 도 9를 참조하면, 다른 실시예에 따른 인공망막 장치는 패키징(11), 수광부(12), 전극부(13), 회로부(14), 연결부(15) 및 본딩부(16)를 포함할 수 있다.
먼저, 패키징(11)은 인공망막 장치 외부를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 패키징(11)은 내부에, 수광부(12), 전극부(13), 회로부(14), 연결부(15) 및 본딩부(16)를 포함할 수 있다. 전극부(13)는 패키징(11)의 외부에 배치될 수 있다. 패키징(11)에 상기 도 5에서 설명한 렌즈부도 동일하게 형성될 수 있다.
패키징(11)은 앞서 설명한 바와 같이 시클로 올레핀 코폴리머(cyclic olefin copolymer, COC), 시클로 올레핀 폴리머(Cyclic olefin polymer, COP)를 포함할 수 있다. 이러한 재질에 의해, 패키징(11)은 투명할 수 있다. 이에, 패키징(11)은 패키징(11) 내의 수광부(12)에 광이 수광될 수 있도록 광을 투과할 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 실시예에 따른 인공망막 장치는 광 수용 효율이 개선될 수 있다. 또한, 이러한 재질에 의해 패키징(11)은 인체 내에서 사용 기간을 향상시킬 수 있다.
또한, 패키징(11)은 열 가소성 재질로서 이식될 장소의 공간 형태에 맞도록 열 성형이 이루어질 수 있다. 즉, 패키징(11)은 형상이 용이하게 변형 제작될 수 있다.
패키징(11)은 복수 개의 부재로 구성될 수 있다. 예컨대, 패키징(11)은 제1 부재(11a), 제2 부재(11b) 및 제3 부재(11c)를 포함할 수 있다..
먼저, 제1 부재(11a)는 수광부(12)와 접할 수 있다. 예컨대, 제1 부재(11a)는 패키징(11)의 일면에 배치될 수 있다. 그리고 제3 부재(11c)는 패키징(11)의 타면에 배치될 수 있으며, 제2 부재(11b)는 제1 부재(11a)와 제2 부재(11b) 사이에 배치될 수 있다.
제2 부재(11b)는 제1 부재(11a)와 제2 부재(11b) 사이에 배치되어, 실시예에 따른 인공망막 장치의 측면을 감싸도록 배치될 수 있다.
제3 부재(11c)는 전극과 접할 수 있다. 제3 부재(11c)는 복수 개의 관통홀(h2)을 포함할 수 있다. 제3 부재(11c)는 관통홀을 통해 수광부(12)와 수광부(12)의 광 다이오드(12a)와 전극부(13)의 전극을 전기적으로 연결할 수 있다. 제1 부재(11a)는 제5 층과 인접하게 배치되고, 제3 층은 제3 층과 인접하게 배치될 수 있다.
제1 부재(11a), 제2 부재(11b) 및 제3 부재(11c)는 복수 개의 필름을 중첩하여 이루어질 수 있다. 이에, 제1 부재(11a), 제2 부재(11b) 및 제3 부재(11c)는 복수 개의 층을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
수광부(12)는 복수 개의 광 다이오드(12a)를 포함할 수 있다. 예컨대, 수광부(12)는 광 다이오드(12a) 어레이일 수 있다. 복수 개의 광 다이오드(12a)는 30umX30um이하의 크기를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 복수 개의 광 다이오드(12a)는 패키징(11)을 통과한 광을 수용하여 전기 신호로 변환할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 광 다이오드(12a)는 광의 세기에 따라 상이한 전류 신호를 제공할 수 있다.
복수 개의 광 다이오드(12a)는 복수 개의 전극과 각각 연결될 수 있다. 예컨대, 광 다이오드(12a)는 각각의 광 다이오드(12a) 하부에 배치된 전극과 대응되게 배치되고, 각 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
전극부(13)는 복수 개의 전극을 포함할 수 있다. 그리고 전극부(13)는 각 전극이 각 광 다이오드(12a)와 전기적으로 연결될 수 있다. 전극부(13)는 광 다이오드(12a)로부터 발생한 전류 신호를 망막에 출력할 수 있다. 예컨대, 전극부(13)는 제2 층에 전류 신호를 제공할 수 있다. 이로써, 인체는 전류 신호가 시신경에 전달되어 사람은 망막으로 수용되는 광에 의해 영상을 생성할 수 있다. 전극부(13)는 제4 층에 배치되어, 제3 층을 통과한 광을 수용할 수 있다. 또한, 복수 개의 전극은 인공망막 장치의 최상면에 배치될 수 있다. 이로써, 인공망막 장치는 제3 층을 통과한 광을 직접적으로 수신하여, 수광에 따른 전류 신호 전환 효율을 개선할 수 있다. 이로써, 광 다이오드(12a)에서 수광을 통해 발생한 전류 신호가 전극을 통해 출력하여 망막의 세포를 자극할 수 있다. 예컨대, 전류 신호는 쌍극 세포를 자극할 수 있다.
연결부(15)는 전원부와 연결될 수 있다. 연결부(15)는 도선으로 회로 패턴일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 그리고 본딩부(16)는 전극부(13)와 수광부(12)를 전기적으로 연결하면서, 수광부(12)를 패키징(11) 내에서 지지할 수 있다.
도 10a 내지 도 10e는 실시예에 따른 인공망막 장치의 제조 방법에 대한 순서도이다.
먼저, 실시예에 따른 인공망막 장치의 제조 방법은 복수개의 층을 포함하는 패키징을 나열하는 단계, 상기 복수 개의 층 중 서로 다른 층에 복수 개의 전극과 패턴 전극을 배치하는 단계, 상기 패턴 전극 상에 수광부를 배치하는 단계, 상기 패턴 전극과 상기 복수 개의 전극을 연결하는 단계, 패키징을 일체화하는 단계, 레이저로 에칭하는 단계를 포함할 수 있다.
먼저, 도 10a를 참조하면, 패키징은 복수 개의 층을 포함할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 패키징은 시클로 올레핀 코폴리머(cyclic olefin copolymer, COC) 및 시클로 올레핀 폴리머(Cyclic olefin polymer, COP)를 포함할 수 있다. 예컨대, 패키징은 시클로 올레핀 코폴리머(cyclic olefin copolymer, COC) 및 시클로 올레핀 폴리머(Cyclic olefin polymer, COP) 를 포함하는 복수 개의 필름으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 층은 제1 패키징 층(11-1) 내지 제6 패키징 층(11-3)을 포함할 수 있다.
그리고 복수 개의 층을 중 서로 다른 층에 복수 개의 전극과 패턴 전극이 배치될 수 있다. 예컨대, 제3 패키징 층(11-3)에 복수 개의 패턴 전극(A)이 배치되고, 제5 패키징 층(11-5) 하부에 전극부의 자극부(13a)가 배치될 수 있다.
그리고 도 10b를 참조하면, 패턴 전극 상에 수광부(12)가 배치될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 수광부(12) 내의 복수 개의 광 다이오드가 회로 패턴 각각과 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 회로부가 수광부(12) 내의 복수 개의 광 다이오드와 회로 패턴에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 10c를 참조하면, 패턴 전극과 자극부(13a)를 홀부(13b)를 통해 전기적으로 연결할 수 있다. 예컨대, 패턴 전극은 각 수광부와 전기적으로 연결되고, 패턴 전극은 각각이 홀부(13b)를 통해 자극부(13a)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이로써, 복수 개의 광 다이오드(12a)는 각각 복수 개의 전극인 자극부(13a)에 일대일 대응될 수 있다. 이러한 구조에 대해서는 앞서 설명한 내용이 동일하게 적용될 수 있다.
그리고 도 10d를 참조하면, 패키징을 일체화(monolithic)할 수 있다. 예컨대, 제1 패키징 층(11-1) 내지 제6 패키징 층(11-6)을 지그(j)에 넣고 열처리할 수 있다. 이로써, 시클로 올레핀 코폴리머(cyclic olefin copolymer, COC) 및 시클로 올레핀 폴리머(Cyclic olefin polymer, COP)는 앞서 설명한 바와 같이 열에 의해 형상이 변할 수 있다.
그리고 레이저로 에칭할 수 있다. 예컨대, 레이저로 에칭을 통해 전극부의 자극부(13a)만 외부로 노출할 수 있다. 이로써, 수광부로 제공된 광에 의해 발생한 전기 신호는 자극부(13a)로 제공되고, 최종적으로 자극부(13a)는 망막과 접촉하여 사람은 시각 정보를 인지할 수 있다.
도 10e를 참조하면, 수광부 상부의 패키징 층은 레이저에 의해 렌즈 형상으로 이루어진 복수 개의 렌즈부(L)를 이룰 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 수광부의 각 광 다이오드로 광이 집광될 수 있다. 복수 개의 렌즈부(L)는 각 광 다이오드와 일대일 대응될 수 있다. 이에 따라, 망막으로 제공되는 광이 광 다이오드 별로 집광되어 전기 신호가 증폭할 수 있다. 이로써, 망막에 제공되는 자극 신호도 켜져, 인체는 광을 통한 이미지 인지가 용이해질 수 있다. 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 망막 내에 배치되는 패키징;
    상기 패키징 내에 배치되는 수광부; 및
    상기 수광부와 전기적으로 연결되는 전극부;를 포함하고,
    상기 수광부는 광신호를 전기 신호로 변환하는 복수 개의 광 소자를 포함하고,
    상기 전극부는 복수 개의 전극을 포함하고,
    상기 복수 개의 전극은 상기 망막과 접촉하도록 상기 패키징을 관통하여 노출되고,
    상기 전기 신호는 상기 복수의 전극을 통해 상기 망막에 제공되고,
    상기 패키징은,
    상기 수광부를 둘러싸고, 시클로 올레핀 코폴리머(cyclic olefin copolymer, COC) 및 시클로 올레핀 폴리머(Cyclic olefin polymer, COP) 중 적어도 하나를 포함하는 COP 또는 COC를 사용한 인공망막 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 전극은 상기 복수 개의 광 소자와 연결되어 상기 전기 신호를 상기 망막에 제공하는 COP 또는 COC를 사용한 인공망막 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광 소자는 광 다이오드(Photo Diode)를 포함하는 COP 또는 COC를 사용한 인공망막 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전극부는 상기 패키징 외부에 배치되고,
    상기 패키징은 망막하(sub-retinal) 공간 또는 망막앞(epi-retinal) 공간에 배치되는 COP 또는 COC를 사용한 인공망막 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 패키징은 상기 복수 개의 광 소자 각각에 집광하는 렌즈 형상인 COP 또는 COC를 사용한 인공망막 장치.
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