KR20200046997A

KR20200046997A - 스마트 펜라이트 및 이를 이용한 동공 반사 분석 시스템

Info

Publication number: KR20200046997A
Application number: KR1020180128916A
Authority: KR
Inventors: 이서윤
Original assignee: 서울대학교병원
Priority date: 2018-10-26
Filing date: 2018-10-26
Publication date: 2020-05-07
Also published as: KR102193429B1

Abstract

본 발명은 동공 반사 측정을 위한 펜라이트 및 이를 이용한 동공 반사 측정 시스템으로서, 펜라이트는 일측에 장착된 자동 초점 기능을 가지는 카메라를 포함한다. 상기 자동 초점 기능을 이용하여 동공 사이즈를 측정할 수 있다. 또한, 카메라의 동공에 대한 자동 초점 조정에 소용되는 시간 차이로부터 동공 반응 속도를 Prompt/Sluggish/Fix (P/S/F)로 구분 평가할 수 있다.

Description

스마트 펜라이트 및 이를 이용한 동공 반사 분석 시스템{SMART PENLIGHT AND SYSTEM FOR ANALYZING PUPIL REFLEX USING THE SAME}

본 발명은 스마트 펜라이트 및 이를 이용한 동공 반사 분석 시스템으로서, 더욱 상세하게는 자동 초점 기능을 가진 카메라가 내장된 펜라이트로 동공의 사이즈 및/또는 동공의 빛 반응 속도를 측정하여, 동공 검사를 객관화 및 정량화하고 정확도를 높일 수 있는, 스마트 펜라이트 및 이를 이용한 동공 반사 분석 시스템에 관한 것이다.

척추 동물이 갖는 무조건 반사의 특성은, 외부 자극과 운동에 관련되어 체성신경계가 반응하는 체성반사와, 자율신경계에 의해 작동하는 내장반사가 있다.

이러한 무조건 반사는 무의식중에도 반응하는 반사이므로, 응급 상황시 의식이 없는 환자에게 동공에 빛을 비추어 동공의 반응을 확인함으로써 교감신경, 부교감신경, 뇌와 뇌간의 이상 유무를 간접적으로 확인할 수 있는 유용한 반응이다.

일반적인 동공의 크기는 빛을 받았을 때 약 2mm, 어두운 곳에서는 지름이 약 6mm이다. 동공의 모양은 정원이고 대광반사는 즉각적으로 반응되어야 한다. 비정상적인 동공의 반응으로는 동공이 빛에 반응을 보이지 않으며 산동되어 있는 동안 신경 압박, 동공 위치가 중앙에 있으며 반응을 보이지 않는 중뇌 손상, 동공의 크기가 작으며 크기가 같고 빛에 반응이 있는 간뇌 손상 등 여러 증상이 있다. 따라서 동공의 모양과 반응으로 뇌의 어느 부위가 이상이 있는지 파악할 수 있다.

특히, 이러한 동공의 반응은 응급 상황시 또는 중환자실 환자의 예후를 평가하는 중요한 단서로서, 동공의 변화와 반응도를 측정하기 위한 많은 시도들이 이루어지고 있다.

현재 환자의 동공의 크기와 빛에 대한 반응도를 측정하기 위한 일반적인 방법으로서 검진자가 광원을 사용하여 동공 반응의 정도를 검사자 기준에 따라 대략적으로 파악하고 있다.

예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 일반적으로 사용되는 펜라이트를 사용하여, 검진자는 펜라이트의 외부에 표시된 점진적으로 증가하는 사이즈를 가지는 원형들의 크기로부터 환자의 동공의 크기와 동공의 빛 반사 반응을 대략적으로 측정하고 있다. 이러한 종래의 펜라이트를 이용하는 방법은, 검진자가 주관적으로 동공의 크기와 동공 빛 반사 반응을 기록하는 것이므로, 검진자에 따라 오차가 발생할 수밖에 없으며 객관성과 정확도가 떨어진다.

한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 특허문헌 1에 도시된 장치(2000)는, 스마트 폰에 접사 렌즈(2001)를 부착 후 동영상으로 동공을 촬영하여, 플래시(2002)의 작동전과 작동 후의 동공의 크기와 변화를 추출하고, 동공의 변화가 기준 이하일 경우 특정한 경고 표시를 하고 있다. 그러나, 특허문헌 1에 도시된 장치(2000)는, 접사 렌즈(2001)를 추가적으로 부착하는 과정을 반드시 수반하여야 하므로, 응급 현장에서 동공의 변화를 즉각적으로 측정하는데 어려움이 많다. 또한, 동공 반응 속도 평가는 여전히 주관에 의존한다.

또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 특허문헌 2에 도시된 장치(3000)는, 긴 통 형상의 케이스에 광원부(3001)와 카메라(3002)를 설치하여, 외부의 별도 장치로 동공의 크기를 전송하고 이를 외부의 별도 장치로부터 확인하고 있다. 그러나, 특허문헌 2에 도시된 장치(3000) 역시 응급 현장에서의 동공의 크기나 특히 반응 속도를 즉각적으로 측정하는데 어려움이 많으며, 반응 속도 측정에 있어서는 여전히 주관적인 판단에 의존하고 있다.

특허문헌 1: 한국특허공보 제10-1701059호 특허문헌 2: 한국특허공보 제10-0022577호

전술한 종래 기술들의 문제점들을 해결하기 위해, 본 발명은 접안 렌즈와 같은 추가적인 부속품을 부착하지 않고, 펜라이트 자체에 장착된 자동 초점 모듈을 이용하여 동공 사이즈(직경) 및/또는 동공의 빛 반응 속도를 높은 정확도로 객관화 및 정량화하여 평가할 수 있는 펜라이트를 제공하고자 한다.

특히, 본 발명은 자동 초점 기능을 이용하여 동공 빛 반사에 대한 의료 표식(Prompt, Sluggish, Fix) 변환 값을 정량적, 자동적으로 출력할 수 있는 펜라이트를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 측정 결과를 펜라이트에 장착된 디스플레이에 표기하여, 검진자가 측정 위치(on-site)에서 환자의 상태를 바로 확인할 수 있는 펜라이트를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 개별 환자의 동공 사이즈 및 동공 반사 측정 결과를 누적적으로 기록하고 이를 환자의 상태 평가에 활용할 수 있는 동공 반사 분석 시스템을 제공하고자 한다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 구현예들에서는 동공 반사 측정을 위한 펜라이트로서, 상기 펜라이트는 펜라이트 일측에 장착된 카메라를 포함하는 카메라부를 포함하고, 상기 카메라는 동공에 대하여 자동으로 초점을 조절하는 자동 초점 모듈을 포함하는 펜라이트를 제공할 수 있다.

예시적인 일 구현예에서, 상기 카메라는 카메라와 동공 사이의 자동 초점 거리(a), 카메라의 화각(θ)으로부터, b=a*tanθ 식을 통하여 동공 직경(b)을 산출할 수 있다.

예시적인 일 구현예에서, 상기 자동 초점 모듈은 펜라이트 빛 조사에 따른 동공에 대한 자동 초점 재설정 시간을 획득하는 것일 수 있다.

예시적인 일 구현예에서, 상기 자동 초점 모듈은 동공 사이즈 산출 모듈 및 자동 초점 재설정 시간 측정 모듈 중 하나 이상을 포함하고, 상기 동공 사이즈 산출 모듈은 전술한 b=a*tanθ 식을 통하여 동공 직경(b)을 산출하는 것이며, 상기 자동초점 재설정 시간 측정 모듈은 빛 조사 전후의 동공 사이즈 변화 또는 변화 없음에 대응하여 자동 초점이 재설정되는데 소요되는 시간을 측정하는 것일 수 있다.

예시적인 일 구현예에서, 상기 카메라부는 상기 자동 초점 모듈에 전기적으로 연결되는 펜라이트 내부 처리부;를 더 포함하고, 상기 펜라이트 내부 처리부는 빛 조사 전후의 동공 사이즈 변화 정도를 평가하거나; 또는, 빛 조사 전후의 동공 사이즈 변화 또는 변화 없음에 대응하여 자동 초점이 재설정되는데 소요되는 시간을 바탕으로 동공 반응 속도를 Prompt/Sluggish/Fix (P/S/F)로 구분 평가하거나; 또는, 빛 조사 전후의 동공 사이즈 변화 정도를 평가하고 또한 빛 조사 전후의 동공 사이즈 변화 또는 변화 없음에 대응하여 자동 초점이 재설정되는데 소요되는 시간을 바탕으로 동공 반응 속도를 Prompt/Sluggish/Fix (P/S/F)로 구분 평가하는 것일 수 있다.

예시적인 일 구현예에서, 850nm 적외선 레벨로 조도 300럭스 내지 1400럭스로 동공에 빛을 조사 시, 자동 초점이 재설정되는 시간이 0.9 내지 1.6 초인 경우 Prompt (P)로 평가하고, 0.8 초 이하 또는 1.7 초 이상인 경우 Sluggish (S)로 평가하고, 자동 초점 재설정이 없는 경우인 0초인 경우 Fix (F)로 구분 평가할 수 있다.

예시적인 일 구현예에서, 상기 자동 초점 모듈은 시차(parallax)를 갖지 않는 TTL (Through the Lens) 방식일 수 있다.

예시적인 일 구현예에서, 상기 펜라이트는 기둥 형상의 몸체부; 상기 몸체부의 전단 일측에 장착된 상기 카메라부; 상기 카메라부에 전기적으로 연결된 디스플레이부;를 포함하고, 상기 디스플레이부는 동공 사이즈, 동공 사이즈 변화 정도 평가 결과 및 동공 반응 속도 평가 결과 중 하나 이상을 표시할 수 있다.

예시적인 일 구현예에서, 상기 디스플레이부에는 환자 등록 번호 또는 측정 날짜 중 하나 이상을 입력할 수 있는 입력 수단이 더 구비될 수 있다.

예시적인 일 구현예에서, 상기 입력 수단은 다이얼 형태일 수 있다.

예시적인 일 구현예에서, 상기 카메라부는 빛 조사를 수행하기 위한 라이트를 더 포함할 수 있고, 카메라의 플래쉬를 라이트로 사용할 수도 있다.

또한, 본 발명의 구현예들에서는, 전술한 펜라이트; 및 상기 펜라이트로부터 획득된 정보를 수신하여, 빛 조사 전후의 동공 사이즈 변화 정도를 평가하거나; 또는, 빛 조사 전후의 동공 사이즈 변화 또는 변화 없음에 대응하여 자동 초점이 재설정되는데 소요되는 시간을 바탕으로 동공 반응 속도를 Prompt/Sluggish/Fix (P/S/F)로 구분 평가하거나; 또는, 빛 조사 전후의 동공 사이즈 변화 정도를 평가하고 또한 빛 조사 전후의 동공 사이즈 변화 또는 변화 없음에 대응하여 자동 초점이 재설정되는데 소요되는 시간을 바탕으로 동공 반응 속도를 Prompt/Sluggish/Fix (P/S/F)로 구분 평가하는 펜라이트 외부 처리부;를 포함하는 동공 반사 분석 시스템을 제공할 수 있다.

예시적인 일 구현예에서, 상기 펜라이트 외부 처리부는 처리된 동공 사이즈 변화 정도 평가 결과 및 동공 반응 속도에 대한 Prompt/Sluggish/Fix (P/S/F) 구분 평가 결과 중 하나 이상을 펜라이트의 디스플레이부로 송신하고, 상기 펜라이트의 디스플레이부는 펜라이트 외부 처리부로부터 수신된 동공 사이즈 변화 정도 평가 결과 및 동공 반응 속도에 대한 Prompt/Sluggish/Fix (P/S/F) 구분 평가 결과 중 하나 이상을 송신하여 디스플레이되도록 할 수 있다.

예시적인 일 구현예에서, 상기 외부 처리부는 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북, PDA 등과 같은 휴대용 단말 기기에 설치되는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 구현예들에서, 전술한 펜라이트의 내부 처리부와 처리 데이터를 송수신하는 외부 장치;를 포함하는 동공 반사 분석 시스템을 제공한다.

예시적인 일 구현예에서, 상기 내부 처리부와 처리 데이터를 송수신하는 외부 장치는 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북, PDA 등과 같은 휴대용 단말기기일 수 있다.

또한, 본 발명의 구현예들에서, 전술한 펜라이트를 이용한 동공 사이즈 변화 정보 제공 방법으로서, 카메라와 동공 사이의 자동 초점 거리(a), 카메라의 화각(θ)으로부터, b=a*tanθ 식을 통하여 동공 직경(b)을 산출하는 단계; 및 빛 조사 전후의 상기 동공 직경 차이로부터 빛 조사에 따른 동공 사이즈 변화 정도를 평가하는 단계;를 포함하는 동공 사이즈 변화 정보 제공 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 구현예들에서, 전술한 펜라이트를 이용한 동공 반사 속도 정보 제공 방법으로서, 상기 펜라이트의 빛 조사 전후의 동공 사이즈 변화 또는 변화 없음에 대응하여 자동 초점이 재설정되는데 소요되는 시간을 바탕으로 동공 반응 속도를 Prompt/Sluggish/Fix (P/S/F)로 구분 평가하는 단계;를 포함하는 동공 반사 속도 정보 제공 방법을 제공할 수 있다.

본 발명 구현예들의 스마트 펜라이트 및 이를 이용한 동공 반사 분석 시스템에 따르면, 검진자의 자체 측정으로 기록하던 동공의 사이즈 및/또는 동공 빛 반응 속도 평가를 객관화, 표준화 및 정량화할 수 있고 정확도를 높일 수 있다.

또한, 본 발명 구현예들의 스마트 펜라이트 및 이를 이용한 동공 반사 분석 시스템에 의하면, 환자의 등록 번호를 기입하여 데이터의 누적 비교가 가능하고, 환자에게 동공 반응 검사 의료 행위를 제공한 정확한 시간을 확인할 수 있으므로, 환자의 의식 변화 단계를 추정하고 문제 발생 시점을 정확하게 예측할 수 있다.

또한, 본 발명의 구현예들의 펜라이트 및 이를 이용한 동공 반사 분석 시스템에 의하면, 환자의 동공 사이즈 및/또는 동공 빛 반응 속도를 자동적으로 데이터화함으로써, 측정 결과를 검진자를 사이에서 공유하고, 데이터를 통계화하여 환자에게 효율적인 의료 서비스를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 스마트 펜라이트를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따라, 카메라의 자동 초점을 이용하여 동공의 사이즈(직경)를 측정하는 방법을 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따라, 카메라의 자동 초점 재설정 시간을 이용하여 동공 빛 반사 반응의 의료 표식 결과를 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따라, 스마트 펜라이트의 디스플레이부에 표시되는 동공의 정보와 환자 정보와, 디스플레이부에 환자 정보를 입력하기 위한 입력 수단을 개략적으로 나타내는 부분 사시도이다.
도 5은 본 발명의 일 실시 형태에 따라, 스마트 펜라이트를 통해 동공 반사를 측정하고 이를 평가하여 판단하는 순서를 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시 형태에 따라, 스마트 펜라이트와 외부의 별도 처리부 사이에 신호를 전송하여, 처리부에서 동공의 사이즈 및 반응 속도를 처리할 수 있는 동공 반사 분석 시스템을 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 7은 종래의 펜라이트에 따른 사진을 나타내는 것이다.
도 8은 특허문헌 1에 따른 종래의 동공 사이즈 측정 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 9은 특허문헌 2에 따른 종래의 동공 사이즈 측정 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.

이하, 첨부된 도면을 기준으로 본 발명의 바람직한 실시 형태를 통하여, 본 발명에 따른 스마트 펜라이트에 대하여 설명하기로 한다.

여러 실시 형태에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 사용하여 대표적으로 일 실시 형태에서 설명하고, 그 외의 실시 형태에서는 다른 구성 요소에 대해서만 설명하기로 한다.

본 명세서에서 “부”, “모듈”, “장치”, “단말”, “시스템 ” 등의 용어는 하드웨어뿐만 아니라, 해당 하드웨어에 의해 구동되는 소프트웨어의 조합을 함께 지칭할 수 있다. 또한, 하드웨어는 외적인 형상을 가진 장치 외에 CPU 또는 다른 프로세서(processor)를 포함하는 데이터 처리 기기를 포함할 수 있다. 또한, 하드웨어에 의해 구동되는 소프트웨어는 알고리즘, 프로세스, 실행 파일, 프로그램(program) 등을 지칭할 수 있다.

본 명세서에서 카메라 (또는 카메라부)는 일반적 정의와 같이 대상을 촬영하여 이미지를 얻는 것뿐만 아니라, 촬영이나 이미지 획득이 없더라도 자동 초점 기능을 수행하는 한, 카메라 (또는 카메라부)의 범주에 포함될 수 있는 것으로 정의된다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 스마트 펜라이트를 개략적으로 나타내는 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 스마트 펜라이트(1)는 몸체부(10), 카메라부(20) 및 디스플레이부(30)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 펜라이트(1)의 몸체부(10)는 대략 긴 기둥 형상을 가지며, 그 일단에 카메라부(20)가 배치되고, 몸체부(10)의 측면에는 디스플레이부(30)가 배치될 수 있다. 또한, 몸체부(10)의 타단에는 디스플레이부(30)에 환자 등록 번호 또는 측정 날짜를 입력할 수 있는 입력 수단(40)이 배치될 수 있다.

일 예시에서, 카메라부(20)는 환자의 동공의 사이즈 및/또는 사이즈 변화 속도를 측정하기 위한 자동 초점 기능을 가지는 카메라(21) 및 광원인 라이트(22)를 포함할 수 있다.

일 예시에서, 카메라(21)는 펜라이트 일단에 장착될 수 있는 초소형 카메라로서, 렌즈를 포함하는 렌즈 모듈, 상기 렌즈 모듈과 전기적 또는 기계적으로 연결되고 자동으로 초점을 조절하는 자동 초점 모듈을 포함할 수 있다.

일 예에서, 상기 렌즈 모듈은 동공을 촬영하고 이미지를 획득하는 촬영 모듈을 포함할 수 있다.

일 예에서, 상기 자동 초점 모듈은 자동 초점 재설정 소요 시간을 측정할 수 있다.

즉, 후술하지만, 자동 초점 모듈은 라이트 작동 전 자동으로 동공에 초점을 맞춘 상태에서 라이트 작동 시, 즉, 빛 조사 시 동공 사이즈 변화 또는 변화 없음에 대응하여 자동 초점이 재설정되는데 소요되는 시간을 측정하도록 한다.

일 예시에서, 도시하지 않았지만, 상기 카메라부(20)의 카메라(21)는 자동초점 모듈에 전기적으로 연결되고, 빛 조사 시 동공 사이즈 변화 또는 변화 없음에 대응하여 자동 초점이 재설정되는데 소요되는 시간을 바탕으로 P/S/F를 구분 평가하는 펜라이트 내부의 동공 반사 평가 처리부를 포함할 수 있다. 상기 처리부는 해당 처리를 수행하기 위한 프로세서 또는 전자회로를 포함할 수 있다. 자동 초점 조정 시간을 바탕으로 P/S/F를 평가하는 방식에 대하여는 후술한다.

일 예시에서, 라이트(22)는 몸체부(10)의 길이 방향으로 전방을 행해 광을 조사한다. 도시한 바와 같이, 라이트(22)는 카메라 부에서 카메라와 별개로 구비될 수 있지만, 별도의 라이트 구비함이 없이 카메라의 플래쉬를 라이트로 사용할 수 있다.

일 예시에서, 구체적으로 도시하지 않았지만, 초소형 카메라(21) 및 라이트(22)는 몸체부(10) 내부에 내장되는 배터리로부터 전원을 이용하여 구동될 수 있다.

카메라부(20)의 작동은, 몸체부(10) 측면에 배치되는 카메라 작동 버튼(11)과 라이트 작동 버튼(12)으로 이루어질 수 있다.

한편, 일 예에서, 상기 자동 초점 모듈은 카메라와 동공 사이의 자동 초점 거리(a), 카메라 렌즈의 화각(θ)으로부터, 동공 직경(b)을 산출하는 동공 사이즈 산출 모듈을 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따라, 카메라부(20)의 자동 초점을 이용하여 눈(100)의 동공(101) 사이즈(직경)을 측정하는 방법을 개략적으로 나타내는 모식도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 응급 상황 등에서 검진자가 본 발명의 펜라이트(1)를 환자의 눈(100) 주위에서 동공(101)을 향하고, 카메라(21)에 의해 환자의 동공(101)을 촬영하면, 동공의 사이즈(직경)을 측정할 수 있다.

구체적으로, 카메라(21)와 동공(101) 사이의 거리(a)는, 피사체에 초점이 자동적으로 조절되는 카메라의 자동 초점 기능을 이용한다. 카메라(21)의 자동초점 모듈이 수행하는 자동 초점 방식은 카메라가 초음파 또는 적외선을 방출하는 방식을 이용하거나[능동(active) 방식], 물체로부터 자연 반사된 빛을 이용하는 방식이 있으며[수동(passive) 방식], 반사되는 초음파 또는 적외선, 빛의 측정을 통해 카메라(21)와 동공(101) 사이의 거리(a)를 얻을 수 있다. 이 거리(a)는 자동 초점이 맞추어지도록 주밍(zooming)을 통해 조정될 수 있다.

또한, 예컨대 카메라(21)의 렌즈 모듈에 포함되는 렌즈의 고유 구면 형태에 따라 카메라의 렌즈 화각(θ)을 미리 알 수 있기 때문에, 도 2의 우측에 도시된 삼각형의 모식도로부터, 하기 [수학식 1]을 이용하여, 동공(101)의 직경(b)을 알 수 있다.

[수학식 1]

b=a*tanθ

따라서, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 자동 초점 기능을 가지는 카메라를 포함하는 펜라이트(1)를 이용하면, 종래와 같은 접사 렌즈 또는 간격 조절 튜브 없이 동공(101)의 사이즈(직경)을 직접적으로 도출할 수 있다.

또한, 빛 조사에 따라 자동 초점이 재설정되는 경우 (동공 사이즈 변화가 있는 경우) 자동 초점 재설정 후 변화된 동공 사이즈를 전술한 바와 같이 자동 초점 기능을 통해 측정하고, 이에 따라 빛 조사 전후의 동공 사이즈 변화 정도를 평가할 수 있게 된다. 자동 초점이 재설정되지 않는 경우는 동공 사이즈 변화가 없는 것이다.

본 발명의 일 실시 형태에서, 카메라의 자동 초점 모듈이 수행하는 자동 초점 방식은 시차(parallax)를 갖지 않는 TTL (Through the Lens) 방식이 바람직하다. 상술하면, 펜라이트에 장착된 카메라로 동공 촬영 시에 동공은 펜라이트로부터 매우 근접하기 때문에, 시차(parallax)가 있는 경우 초점을 정확히 맞출 수 없다. 따라서 카메라의 자동 초점 방식으로서는 시차(parallax)를 갖지 않는 TTL (Through the Lens) 방식이 바람직하다.

한편, 초음파 또는 적외선을 이용한 능동 자동 초점 방식은 통상적으로 상기 TTL 방식이 아니어서 카메라 렌즈와 매우 근접한 물체에 초점을 정확히 맞추기 힘들다. 반면, TTL을 채용하는 수동 방식 예컨대 대비 검출 방식(contrast detection system), 위상차 검출 방식(phase detection system)은 펜라이트와 매우 근접한 동공에도 초점을 정확히 맞출 수 있다.

한편, 도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따라, 카메라부(20)의 자동 초점 조정 시간 즉, 자동 초점 재설정 시간을 이용하여, 빛 조사 시 동공(101) 반사 반응의 의료 표식 결과를 개략적으로 나타내는 모식도이다.

구체적으로, 카메라부(20)의 자동 초점 카메라(21)는 어떠한 물체를 대상으로 하는지에 따라 초점을 맞추기 위해 움직이지만, 자동 초점 기능 자체가 빛의 영향을 받지 않는다. 따라서, 자동 초점이 맞춰진 상태에서 빛을 비추더라도 대상의 변화가 없는 한 초점은 변하지 않지만, 대상이 변화하게 되는 경우 초점을 재설정하게 되고 이러한 초점 재설정에 시간이 소요될 수 있다. 이러한 점을 이용하여 빛 조사 시 동공이 변화하는 것에 따라 자동 초점이 재설정되는 시간을 구분하여 3단계 표식을 설정할 수 있다.

즉, 환자의 동공에 펜라이트(1) 카메라부(20)의 카메라(21)가 근접 위치하게 되면, 자동 초점 기능에 의하여 초점이 맞추어 진다. 이때, 라이트(22)를 작동시켰을 경우, 환자의 동공(101)의 사이즈는 변화하게 되고, 카메라(21)는 변화된 동공(101)의 크기에 따라 초점을 다시 맞추어야 하고, 이에 따른 초점 재설정 시간을 도출할 수 있다. 자동 초점 재설정 시간 도출은, 예컨대, 자동 초점이 처음 설정되었을 때의 전기적 신호와 자동 초점이 재설정 될 때의 전기적 신호 사이의 시간 간격으로 도출할 수 있다. 한편, 이 때, 카메라의 플래쉬가 환자 동공(101)에 비추는 라이트로 이용할 수 있다.

이러한 자동 초점 재설정에 소요되는 시간을 세 가지로 구분하고, 이를 Prompt (정상 범주), Sluggish (느린 반응 범주), Fix (반응 없음)에 대응되도록 표시할 수 있다. 이때, Prompt (정상 범주), Sluggish (느린 반응 범주), Fix (반응 없음)에 따른 자동 초점 재설정 시간 구분 설정은 초(seconds) 단위로 이루어지되 예컨대 1/10 초 단위 까지 평가할 수 있다.

예를 들어, 도 3을 참조하여 설명하면, 도 3(a)의 경우, 동공(101)의 사이즈는 라이트(22)의 작동 시 일정 초(seconds) 범위 내에서 빠르게 작아지고, 카메라(21)는 이에 따라 자동 초점 재설정이 된다.

예를 들어, 850nm 적외선 레벨로 조도 300럭스 내지 1400럭스로 빛을 조사했을 때를 기준으로 설명하면, 일반적인 정상인의 동공 사이즈를 기준으로 할 때 평균 최대 동공 사이즈가 4.1±0.34mm이고, 최소 동공 사이즈가 2.7±0.21mm이고, 평균 수축 속도가 1.48±0.33mm/sec이고, 동공 수축 잠복기가 0.24±0.4sec으로 알려져 있다. 이를 바탕으로 계산하면 정상인에서 동공의 평균 수축 시간은 0.9~1.6초가 된다.

따라서, 도 3(a)와 같은 반응의 경우에는, 동공(101)에 빛을 가했을 때 동공(101) 사이즈가 0.9초 내지 1.6초 사이에 빠르게 수축하여 카메라(21) 역시 0.9초 내지 1.6초 사이에 자동 초점 재설정이 되는 상태를 Prompt 상태로 검진할 수 있으며, 후술한 디스플레이부(30)에 “P”로 표시할 수 있다.

한편, 실제 동공의 수축 시간과, 이러한 동공의 수축을 카메라가 측정하는 시간 사이에는 오차가 발생할 수 있지만, 이러한 오차는 매우 작기 때문에, 무시할 정도의 범위로 간주한다.

또한, 전술한 도 3(a)의 빛 조사 조건과 동일하게 850nm 적외선 레벨로 조도 300럭스 내지 1400럭스로 빛을 조사한 도 3(b)의 경우, 동공(101)의 사이즈가 라이트(22)의 작동 시 천천히 수축하는 경우 예를 들어, 예컨대 1.7초 이상의 시간을 지나 동공(101)이 작아지며, 카메라(21) 역시 해당 시간 후에 자동 초점 재설정이 된다. 따라서, 도 3(b)와 같은 반응의 경우에는, 동공(101)에 빛을 가했을 때 동공(101) 사이즈가 천천히 수축하는 상태인 Sluggish 상태로 평가할 수 있으며, 후술한 디스플레이부(30)에 “S”로 표시할 수 있다.

한편, 동공의 수축은 전체 면적의 예컨대 34%의 비율로 줄어들었을 때 동공이 수축되었다고 판단하는 것이 일반적이지만, 뇌손상환자의 경우 수축되는 면적이 작아, 전술한 “P”상태와 같이 동공이 수축하지 않고 중간에 동공의 수축이 정지하는 경우도 있다. 이와 같이 수축의 면적이 작은 경우에는, 작은 면적 크기로 동공의 수축이 정지할 때까지의 시간을 Sluggish 상태로 확인할 수 있다. 예를 들어, 0.8초 이하의 시간으로 수축하는 경우는 빠르게 반응한 것이 아니라 적은 면적 크기로 수축한 후 중간에 동공 수축이 정지하였다고 보고 이를 Sluggish 상태로 판단한다.

또한, 도 3(c)의 경우, 라이트(22)가 작동하더라도 동공(101)의 사이즈는 변화하지 않고, 카메라(21)의 자동 초점 재설정은 되지 않는다. 따라서, 도 3(c)와 같은 반응의 경우에는, 동공(101)에 빛을 가했을 때 동공(101) 사이즈가 변하지 않는 상태인 Fix 상태로 진찰할 수 있으며, 후술한 디스플레이부(30)에 “F”로 표시할 수 있다.

이상의 P/S/F를 표로 나타내면 다음과 같다.

[표 1]

일 실시예에서, 전술한 바와 같이, 상기 카메라부(20)는 자동 초점 재설정이 라이트 작동 후 일정 초(seconds) 범위 내 (예컨대 0.9 내지 1.6초 이내) 이루어지는지(P), 라이트 작동 후 상기 P로 판단되는 초 범위보다 적은 범위 (0초 제외) 또는 큰 범위에서 이루어지는지 (예컨대, 0.8초 이하 또는 1.7초 이상)(S), 또는 라이트 작동에도 자동 초점 재설정이 없는지(F; 재설정이 없으므로 이때 재설정에 소요되는 시간은 0초가 된다)를 구분 판단하고 결과값인 P/S/F 신호를 출력하는 펜라이트 내부 처리부를 포함할 수 있고, 후술하는 바와 같이 디스플레이부(30)에는 상기 처리부에서 출력되는 P/S/F가 함께 표시될 수 있다.

한편, 도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따라, 펜라이트(1)의 디스플레이부(30)에 표시되는 동공(101) 및 환자 정보와, 디스플레이부(30)에 환자 정보를 입력하기 위한 입력 수단(40)을 개략적으로 나타내는 부분 사시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 디스플레이부(30)는 디지털 숫자 또는 문자가 표시될 수 있는 계기판이 될 수 있으며, 계기판의 첫 번째 자리 부분(31)은 펜라이트(1)로 측정된 동공(101)의 크기를 나타낼 수 있다. 도 4에 도시된 예시로부터는 동공(101)의 크기가 4mm임을 확인할 수 있다.

또한, 계기판의 두 번째 자리 부분(32)은 펜라이트(1)로 측정된 환자의 동공(101) 빛 반응 상태 평가(P/S/F인지 여부)를 나타낼 수 있다. 도 4에 도시된 예시에서는 환자의 동공(101) 빛 반응 상태는“F”(Fix) 상태임을 알 수 있다.

또한, 계기판의 세 번째 자리 부분(32)은 검진자가 펜라이트(10)에 입력할 수 있는 진찰 날짜 또는 환자의 정보가 나타날 수 있다. 도 4에 도시된 예시에서는 환자의 동공(101)의 크기 및 빛 반응 상태를 2018년 4월 16일에 측정하였음을 나타내고 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 디스플레이부(30)의 세 번째 자리 부분(33)에 환자의 정보, 예를 들어, 환자의 등록 번호 또는 관리 번호 등을 입력할 수 있으며, 이러한 입력은 몸체부(10)의 타단에 설치되는 다이얼 형태의 입력 수단(40)을 통해 입력할 수 있다. 구체적으로, 다이얼로 구성된 번호열(41)을 회전시키고, 해당 정보의 위치에서 디스플레이 입력 버튼(34)으로 입력할 수 있다. 물론, 이와 같은 다이얼 수동 입력 방식을 채용하지 않고, 펜라이트에 환자의 바코드 또는 QR 코드 등을 입력하기 위한 바코드 또는 QR 코드 리더기를 장착할 수 있다. 구체적인 입력의 전자기적 작동 방법 또는 회로의 구성 등에 대한 설명은 생략하기로 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따라, 스마트 펜라이트(1)를 통해 동공(101) 반사를 측정하고, 환자의 동공(101) 빛 반응 상태를 평가하여, 이를 디스플레이부(30)에 표시하는 순서를 개략적으로 나타낸 순서도이다.

도 5에 도시된 사항은 전술한 본 발명의 일 실시 형태에 따른 방법들을 순서대로 표시한 것으로, 구체적인 내용은 전술한 방법들과 동일하기 때문에, 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 6는 본 발명의 일 실시 형태에 따라, 펜라이트(1)와 펜라이트 외부의 별도 처리부(2) 사이에 신호를 전송하여, 펜라이트 외부 처리부(2)에서 동공(101)의 사이즈 변화 정도 및/또는 반응 속도 평가를 처리할 수 있는 동공 반사 분석 시스템을 개략적으로 나타내는 모식도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 외부 처리부(2)는 펜라이트(1)의 카메라부(20)의 상기 [수학식 1]의 값, 자동 초점 재설정 시간 등과 같이 카메라 부에서 획득한 정보를 수신하여 처리한다. 즉, 카메라부(20)는 동공 사이즈 변화 정도 평가 결과나 동공 반사 속도 평가 결과를 내부에서 처리하는 내부 처리부를 구비할 필요 없이, 해당 신호를 외부 처리부(2)로 송신하고, 외부 처리부(2)가 이를 수행하도록 하여 펜라이트 작동 부하를 줄이도록 할 수 있다. 외부 처리부(2)는 처리된 동공(101)의 사이즈 변화 정도 평가 결과 및/또는 동공(101)의 빛 반응 속도 구분 평가 결과를 다시 펜라이트(1)로 송신하여, 그 정보를 디스플레이부(30)에 표시하도록 할 수 있다.

일 예시에서, 상기 외부 처리부(2)는 영상저장 및 전송 시스템인 PACS 시스템의 일부로 포함될 수 있다. 또는 상기 외부 처리부(2)는 전술한 바와 같은 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북, PDA 등과 같은 휴대용 단말기기에 포함되도록 할 수도 있다. 또는, 상기 외부 처리부(2)가 PACS 시스템에 포함되고, 이 PACS 시스템과 휴대용 단말 기기가 연동되도록 할 수도 있다.

한편, 위와 같이 외부 처리부를 휴대용 단말기기에 설치하는 것 외에도, 본 발명의 일 실시예에서는, 상기 펜라이트 내부 처리부를 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북, PDA 등과 같은 휴대용 단말기기와 처리 데이터를 송수신하도록 연동할 수 있다. 이에 따라, 휴대용 단말 기기에서는 수신된 데이터를 환자 개개인 별로 누적적으로 저장할 수 있다.

한편, 펜라이트와 PACS 및/또는 휴대용 단말기기 간의 송 수신 방법은 객체와 객체가 네트워킹할 수 있는 다양한 통신 방법을 포함할 수 있으며, 유선 통신, 무선 통신 (근거리 무선 통신인 블루투스 포함), 3G, 4G, 5G 유선 인터넷 또는 무선 인터넷일 수도 있고, 이 외에도 유선 공중망, 무선 이동 통신망 또는 휴대 인터넷 등과 통합된 코어망일 수도 있고, TCP/IP 프로토콜 및 그 상위 계층에 존재하는 여러 서비스, 즉 HTTP(Hyper Text Transfer Protocol), Telnet, FTP(File Transfer Protocol), DNS(Domain Name System), SMTP(Simple Mail Transfer Protocol) 등을 제공하는 개방형 컴퓨터 네트워크일 수도 있으나, 이에 제한되지 않는다.

이와 같이, 스마트 펜라이트(1)로부터 얻어진 환자의 동공 사이즈 및 동공 반사 속도 평가 결과를 환자의 바이탈 데이터 등과 같은 다른 헬스 데이터들과 함께 누적적으로 기록하여, 환자의 상태 평가에 보다 도움을 줄 수 있다. 또한, 복수 개의 스마트 펜라이트로부터 PACS 또는 휴대용 모바일 단말기기에 축적된 다수의 환자의 장기 동공 사이즈 및 동공 반사 속도 평가 결과는 빅데이타로서 유용할 수 있다. 이러한 빅데이터는 기계 학습, 딥러닝 등을 위한 데이터로서 사용되어 환자의 진단, 치료 등에 유용하게 이용될 수 있다.

전술한 설명들을 참고하여, 본 발명이 속하는 기술 분야의 종사자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로, 지금까지 전술한 실시 형태는 모든 면에서 예시적인 것으로서, 본 발명을 실시 형태들에 한정하기 위한 것이 아님을 이해하여야만 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 균등한 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1 펜라이트 10 몸체부
11 카메라 작동 버튼 12 라이트 작동 버튼
20 카메라부 21 카메라
22 라이트 30 디스플레이부
40 입력 수단 100 눈
101 동공
a 카메라 렌즈와 동공 사이의 거리 b 동공의 직경
31 동공 크기 표시부 32 동공 빛 반응 표시부
33 환자 정도 표시부 34 입력 버튼
41 다이얼 번호열

Claims

동공 반사 측정을 위한 펜라이트로서,
상기 펜라이트는 펜라이트 일측에 장착된 카메라를 포함하는 카메라부를 포함하고,
상기 카메라는 동공에 대하여 자동으로 초점을 조절하는 자동 초점 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 펜라이트.
제 1 항에 있어서,
상기 카메라는 카메라와 동공 사이의 자동 초점 거리(a), 카메라 렌즈의 화각(θ)으로부터, 아래 수학식 1을 통하여 동공 직경(b)을 산출하는 것을 특징으로 하는 펜라이트.
[수학식 1]
b=a*tanθ
제 1 항에 있어서,
상기 카메라는 펜라이트 빛 조사에 따른 동공에 대한 자동 초점 재설정 시간을 획득하는 것을 특징으로 하는 펜라이트.
제 1 항에 있어서,
상기 자동 초점 모듈은 동공 사이즈 산출 모듈 및 자동 초점 재설정 시간 측정 모듈 중 하나 이상을 포함하고,
상기 동공 사이즈 산출 모듈은 카메라와 동공 사이의 자동 초점 거리(a), 카메라의 화각(θ)으로부터, 하기 수학식 1을 통하여 동공 직경(b)을 산출하는 것이며,
[수학식 1]
b=a*tanθ
상기 자동 초점 재설정 시간 측정 모듈은 빛 조사 전후의 동공 사이즈 변화 또는 변화 없음에 대응하여 자동 초점이 재설정되는데 소요되는 시간을 측정하는 것인을 특징으로 하는 펜라이트.
제 1 항에 있어서,
상기 카메라부는 상기 자동 초점 모듈에 전기적으로 연결되는 펜라이트 내부 처리부;를 더 포함하고,
상기 펜라이트 내부 처리부는 빛 조사 전후의 동공 사이즈 변화 정도를 평가하거나,
빛 조사 전후의 동공 사이즈 변화 또는 변화 없음에 대응하여 자동 초점이 재설정되는데 소요되는 시간을 바탕으로 동공 반응 속도를 Prompt/Sluggish/Fix (P/S/F)로 구분 평가하거나,
빛 조사 전후의 동공 사이즈 변화 정도를 평가하고 또한 빛 조사 전후의 동공 사이즈 변화 또는 변화 없음에 대응하여 자동 초점이 재설정되는데 소요되는 시간을 바탕으로 동공 반응 속도를 Prompt/Sluggish/Fix (P/S/F)로 구분 평가하는 것을 특징으로 하는 펜라이트.
제 5 항에 있어서,
850nm 적외선 레벨로 조도 300럭스 내지 1400럭스로 동공에 빛 조사 시,
자동 초점이 재설정되는 시간이 0.9 내지 1.6 초인 경우 Prompt (P)로 평가하고,
0.8 초 이하 또는 1.7 초 이상인 경우 Sluggish (S)로 평가하고,
자동 초점 재설정이 없는 경우인 0초인 경우 Fix (F)로 구분 평가하는 것을 특징으로 하는 펜라이트.
제 1 항에 있어서,
상기 자동 초점 기능은 시차(parallax)를 갖지 않는 TTL (Through the Lens) 방식인 것을 특징으로 하는 펜라이트.
제 1 항에 있어서,
상기 카메라부는 빛 조사를 수행하기 위한 라이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펜라이트.
제 1 항에 있어서,
상기 펜라이트는 기둥 형상의 몸체부; 상기 몸체부의 전단 일측에 장착된 상기 카메라부; 상기 카메라부에 전기적으로 연결된 디스플레이부;를 포함하는 것이고,
상기 디스플레이부는 동공 사이즈, 빛 조사에 따른 동공 사이즈 변화 정도 평가 결과 및 빚 조사에 따른 동공 반응 속도 평가 결과 중 하나 이상을 표시하는 것을 특징으로 하는 펜라이트.
제 9 항에 있어서,
상기 디스플레이부에는 환자 등록 번호 또는 측정 날짜 중 하나 이상을 입력할 수 있는 입력 수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 펜라이트.
제 10 항에 있어서,
상기 입력 수단은 다이얼 형태인 것을 특징으로 하는 펜라이트.
제 1 항 내지 제 4 항, 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항의 펜라이트; 및
상기 펜라이트로부터 획득된 정보를 수신하여,
빛 조사 전후의 동공 사이즈 변화 정도를 평가하거나,
빛 조사 전후의 동공 사이즈 변화 또는 변화 없음에 대응하여 자동 초점이 재설정되는데 소요되는 시간을 바탕으로 동공 반응 속도를 Prompt/Sluggish/Fix (P/S/F)로 구분 평가하거나,
빛 조사 전후의 동공 사이즈 변화 정도를 평가하고 또한 빛 조사 전후의 동공 사이즈 변화 또는 변화 없음에 대응하여 자동 초점이 재설정되는데 소요되는 시간을 바탕으로 동공 반응 속도를 Prompt/Sluggish/Fix (P/S/F)로 구분 평가하는 펜라이트 외부 처리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 동공 반사 분석 시스템.
제 12 항에 있어서,
상기 펜라이트 외부 처리부는 처리된 동공 사이즈 변화 정도 평가 결과 및 동공 반응 속도에 대한 Prompt/Sluggish/Fix (P/S/F) 구분 평가 결과 중 하나 이상을 펜라이트의 디스플레이부로 송신하고,
상기 펜라이트의 디스플레이부는 펜라이트 외부 처리부로부터 수신된 동공 사이즈 변화 정도 평가 결과 및 동공 반응 속도에 대한 Prompt/Sluggish/Fix (P/S/F) 구분 평가 결과 중 하나 이상을 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 동공 반사 분석 시스템.
제 12 항에 있어서,
850nm 적외선 레벨로 조도 300럭스 내지 1400럭스로 동공에 빛을 조사 시, 자동 초점이 재설정되는 시간이 0.9 내지 1.6 초인 경우 Prompt (P)로 평가하고, 0.8 초 이하 또는 1.7 초 이상인 경우 Sluggish (S)로 평가하고, 자동 초점 재설정이 없는 경우인 0초인 경우 Fix (F)로 구분 평가하는 것을 특징으로 하는 동공 반사 분석 시스템.
제 12 항에 있어서,
상기 외부 처리부는 휴대용 단말기기에 설치되는 것을 특징으로 하는 동공 반사 분석 시스템.
제 5 항 또는 제 6 항의 펜라이트; 및
상기 펜라이트의 내부 처리부와 처리 데이터를 송수신하는 외부 장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 동공 반사 분석 시스템.
제 16 항에 있어서,
상기 외부 장치는 휴대용 단말기기인 것을 특징으로 하는 동공 반사 분석 시스템.