KR20210124245A

KR20210124245A - 광원의 복사 전력에 대한 명령 법칙을 이용한 광유전 디바이스 제어 방법 및 관련 디바이스

Info

Publication number: KR20210124245A
Application number: KR1020217024919A
Authority: KR
Inventors: 조엘 샤바스; 프란체스코 갈루피; 샬리 갈
Original assignee: 젠사이트 바이올로직스
Priority date: 2019-02-05
Filing date: 2020-02-04
Publication date: 2021-10-14
Also published as: JP2022519853A; US20220023659A1; EP4008398A1; CA3128297A1; WO2020161112A1; ES2910434T3; JP7453243B2; AU2020219262A1; EP3765150A1; CN113613715B; CN113613715A; EP3693060A1; EP3765150B1

Abstract

본 발명은 착용자의 눈의 적어도 일부에 광 빔을 투영하도록 형성된 디바이스(40)를 제어하는 컴퓨터 구현 방법에 관한 것으로서, 상기 디바이스(40)는 광원(52)을 포함하는 광학 모듈을 가지며, 동공이 눈의 일부에 대해 정의되고, 상기 방법은 동공의 크기를 제공하는 단계, 제공된 동공 크기에 대해 결정되는, 광원(52)의 복사 전력의 명령 법칙을 결정하는 단계 및 결정된 명령 법칙을 광원(52)으로 송신하는 단계를 포함하며, 최대 광도 및 최소 광도는 눈의 일부에 대해 정의되고, 상기 결정하는 단계에서, 명령 법칙은 최대 광도 및 최소 광도의 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 파라미터에 따라 또한 결정되며, 최대 광도 및 최소 광도 각각은 눈의 일부에서 공간적으로 변화한다.

Description

광원의 복사 전력에 대한 명령 법칙을 이용한 광유전 디바이스 제어 방법 및 관련 디바이스

본 발명은 착용자의 눈의 적어도 일부에 광 빔을 투영하도록 형성된 디바이스를 제어하는 컴퓨터 구현 방법에 관한 것이다. 착용자는 상기 디바이스를 착용하도록 의도된다. 본 발명은 관련 컴퓨터 프로그램 제품 및 컴퓨터 프로그램 제품을 저장하도록 형성된 컴퓨터 판독가능 매체에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 광 빔을 투영하도록 형성된 웨어러블 디바이스에 관한 것이다.

망막은 광수용체로 구성되며, 이는 광변환(즉, 궁극적으로 세계의 표현을 생성하도록 시각 시스템 내에서 일련의 사건을 전파하는 광의 전기적 화학적 신호로의 변환)에 의한 망막의 감광성을 담당하는 고도로 전문화된 뉴런이다. 척추동물 망막에서 광변환은 광에 민감한 수용체 단백질인 로돕신(rhodopsin)의 활성화에 의해 시작된다.

색소성 망막염(RP) 또는 황반 변성(MD)의 경우와 같은 광수용기 소실 또는 변성은 망막 내 시각 정보의 광변환을 완전히 억제하지는 않더라도 심각하게 손상시킨다. 광수용기 세포의 소실 및/또는 광수용기 세포 기능의 상실은 시력 감소, 감광도 감소 및 실명의 주요 원인이다.

유전자 치료, 줄기세포 치료, 광유전학 및 망막 보철물을 포함하여 망막 퇴행성 질환에 전념하는 여러 치료 접근법이 현재 개발 중이다.

예를 들어, 광유전학(optogenetics)이라고 하는 유전자 및 신경 공학 기술에 의해 뇌의 다른 뉴런에 영향을 미치지 않으면서 정의된 뉴런 집단의 활동을 제어함으로써 대상의 망막의 광민감성을 회복시키는 것이 제안되었다. 결함이 있는 유전자를 대체 또는 수리하거나 단백질 결핍 또는 기능 장애의 교정을 통해 유전적 결함을 우회하려는 전통적인 유전자 요법과 달리, 광유전학적 접근은 망막의 정상적으로 비감광성 세포에 광 반응 능력을 부여하여 환자에게 유용한 시력을 회복시키는데 사용할 수 있다. 양극성 또는 신경절 세포에 세포외 전기 자극을 제공하는 망막 칩 임플란트와 달리 광유전학 기반 치료법은 세포 내부에서 세포를 자극한다.

광유전학은 살아있는 조직의 특정 세포 내에서 잘 정의된 사건을 제어하기 위해 유전학과 광학의 조합을 말한다. 광유전학은 (i) 세포막에서 외인성 광반응성 단백질의 발현에 의해 표적 세포를 광에 민감하게 만들기 위해 표적 세포를 유전적으로 변형시키는 것과 (ii) 상기 광반응성 단백질에 광을 제공할 수 있는 조명 장치를 제공하는 것으로 구성된다.

외인성 광반응성 단백질의 예가 WO2007024391, WO2008022772 또는 WO2009127705에 제공되어 있으며, 이는 광 활성화 이온 채널 및 펌프(예: channelrhodopsin-2 [ChR2]; 할로로돕신[NpHR])를 암호화하는 식물 및 미생물 유기체(예: 고세균, 박테리아 및 진균)로부터 유래되고, 포유동물 뉴런에서의 발현을 위해 조작되었으며 바이러스 벡터를 사용하여 특정 신경 집단으로 유전적으로 표적화될 수 있는 옵신 유전자의 사용을 기술한다. 적절한 파장의 빛에 노출되면 활동 전위가 옵신을 발현하는 뉴런에서 촉발되어 이들 세포에 광 감도를 부여할 수 있다. 유사하게, WO2013071231은 서로 다른 최신 기술 활성화 스펙트럼을 가지는 새로운 채널로돕신, Chronos 및 Chrimson(예: ChR2/VChR1)을 개시하는데, 이는 여러 개의 별개의 파장의 빛을 사용하여 동일한 조직 내 서로 다른 세트의 세포를 탈분극시키는데 사용함으로써 서로 다른 세포에서 유전적으로 발현되는 서로 다른 활성화 스펙트럼을 가진 채널을 발현시킨 후, 서로 다른 색상의 빛으로 조직을 조명할 수 있도록 한다. WO2017187272에 개시된 광반응성 단백질은 또 다른 대안이다.

광유전학은 예를 들어 인간을 포함한 살아있는 동물, 특히 눈의 신경 기능을 복원하는데 사용할 수 있는 선택적 신경 활성화/억제를 위한 매우 강력한 도구이다.

그럼에도 불구하고, 선택된 빛의 파장은 광반응성 단백질의 최적 파장에 가깝고 이러한 광반응성 단백질은 빛에 대한 민감도가 매우 낮다는 것이 밝혀졌다. 따라서, 빛에 의한 단백질 활성화의 최소 수준을 얻으려면 표적 세포 또는 단백질이 받는 빛의 강도가 최소값 이상이어야 한다. 그 결과, 올바른 파장에서 충분한 복사조도를 제공하는 외부 장치가 필수이다.

대안으로, 시각 보철 시스템을 사용하는 이러한 환자에서 적어도 부분적으로 시력을 회복하는 것이 제안되었다. 이러한 시스템은 망막 임플란트로 구성되어 있으며, 망막 조직의 일부가 망막의 대부분을 퇴화했음에도 불구하고 망막의 대부분이 손상되지 않은 채로 남아 있을 수 있으며 여전히 빛에 의존하는 전기 자극에 의해 직접 자극될 수 있다는 사실을 이용하여 맹인 및 시각 장애가 있는 사용자를 위한 적당한 시각적 인식 및 방향 감각을 적어도 부분적으로 재설정하는데 유용한 도구이다. 일반적으로 망막 임플란트는 환자의 눈에 이식되어 빛 자극 시 남아 있는 신경 세포의 전기적 여기를 유발한다. 자극을 받으면 남아 있는 이 신경 세포는 인공적으로 유도된 전기 자극을 시신경을 통해 뇌의 시각 부분으로 전달한다.

망막 임플란트는 크게 두 가지 범주로 나눌 수 있다: 망막 외(epi-retinal) 및 망막 하(sub-retinal). 망막 외 장치는 망막의 내부 표면, 즉 입사광에 처음 노출되고 신경절 세포의 신경 섬유가 시신경으로 가는 경로를 따라 통과하는 망막의 측면 또는 그 근처에 배치된다. 망막 외 임플란트는, 시각 장애인 또는 부분 시각 장애인 환자의 시력을 재구성하거나 개선하기 위해, 이미지를 전기 신호로 변환하고 칩에 인접한 망막 세포를 자극하도록 다수의 자극 전극을 통해 신호를 전기 자극으로 추가 전달하기 위한, 일반적으로 눈의 수정체를 통해 망막에 외안 장치(일반적으로 카메라 및 입사광을 해독하기 위한 마이크로전자 회로)에 의해 투영된 이미지를 수신할 수 있는 복수의 픽셀 요소가 있는 칩을 포함한다. 반면에, 망막 하 장치는 망막 아래, 망막과 밑에 있는 망막 색소 상피 또는 기타 더 깊은 조직 사이에 배치된다. 현재 이용 가능한 망막 하 기술은 단일의 단단하고 일반적으로 평면인 칩의 이식에 의존한다. 또한, 넓은 시야를 커버하기 위해 하나 이상의 칩을 이식할 수 있는 것이 바람직하다는 것이 밝혀졌다.

망막 보철물과 광유전학 요법은 두 가지 주요 구성요소에 의존합니다. 망막에 설계된 첫 번째 구성요소는 표적 망막 세포의 막 전위 변화를 제공하여 광 감도를 제공한다. 이는 망막 보철 시스템의 임플란트 또는 광유전학 요법에서 망막 세포에 유전적으로 도입된 광-개폐 이온 채널 단백질이다. 두 번째 구성요소는 시각적 정보(일반적으로 카메라 또는 포토다이오드 어레이로 획득)를 인코딩하고 첫 번째 구성요소에 필요한 입력 신호로 변환하는데 필요하다. 망막 보철물에서 신호는 능동 전극 매트릭스 또는 수동 구성 요소를 활성화할 수 있는 광의 펄스에 의해 전달되는 전류이다. 광유전 유전자 치료에서 전달되는 입력 신호는 정의된 시공간 방식으로 광유전 단백질을 활성화하는데 필요한 적절한 강도와 파장의 광 펄스이다.

문헌 WO 2016/040534 A1은 손상되거나 병든 안구 조직의 치유를 촉진하기 위해 선택된 다중 파장의 빛에 눈을 노출시키는 안과용 광선요법 장치, 시스템 및 치료 방법을 개시한다. 장치는 내부를 갖는 하우징, 하우징 상에 배치된 접안경, 하우징 내에 배치되고 제1 치료 파장을 갖는 제1 광선을 생성하는 제1 광원, 하우징 내에 배치되고 제2 치료 파장을 갖는 제2 광선을 생성하는 제2 광원을 포함하는데, 여기서 제2 치료 파장은 제1 치료 파장과 적어도 25 나노미터(nm)만큼 다르다.

이러한 해결책 중 어느 것도 착용자에게 완벽한 편안함과 지각을 제공하지 못한다.

따라서, 개선된 편안함 및 지각을 얻을 수 있는 착용자의 눈에 이미지를 투영하는 방법이 필요하다.

본 명세서는 착용자의 눈의 적어도 일부에 광 빔을 투영하도록 형성된 디바이스를 제어하는 컴퓨터 구현 방법을 기술하는데, 상기 디바이스는 광원을 포함하는 광학 모듈을 가지며, 동공이 눈의 일부에 대해 정의되고, 상기 방법은 동공의 크기를 제공하는 단계, 제공된 동공 크기에 대해 결정되는, 광원의 복사 전력의 명령 법칙을 결정하는 단계 및 결정된 명령 법칙을 광원으로 송신하는 단계를 포함하며, 최대 광도 및 최소 광도는 눈의 일부에 대해 정의되고, 상기 결정하는 단계에서, 명령 법칙은 최대 광도 및 최소 광도의 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 파라미터에 따라 또한 결정되며, 최대 광도 및 최소 광도 각각은 눈의 일부에서 공간적으로 변화한다.

최소 광도는 눈의 일부의 광량이 안전 임계값 미만임을 보장하기 위해 광원의 복사 전력을 적절하게 조정할 수 있게 한다. 게다가, 최대 광도는 광선의 각 부분의 효율적인 조명을 얻기 위해 광원의 복사 전력을 적절하게 조정할 수 있게 한다.

더욱이, 최소 광도 및 최대 광도가 눈의 일부에서 공간적으로 변한다는 사실에 따라 광원의 복사 전력이 형성된다. 그 결과, 눈의 안전 규정을 준수하면서 눈의 각 부분에 최적화된 조명이 제공된다.

따라서, 본 발명의 제어 방법은 더 안전하고 더 효율적이다.

유리하지만 강제적이지 않은 추가의 태양들에 따르면, 투영 방법은 기술적으로 허용되는 조합으로 취해진 다음 특징들 중 하나 또는 여러 개를 통합할 수 있다:

- 상기 결정하는 단계에서, 명령 법칙은 시간에 따른 광원의 복사 전력의 변화로 제공한다.

- 상기 결정하는 단계에서, 명령 법칙은 눈의 질병과 관련된 파라미터, 눈의 임플란트와 관련된 파라미터, 눈과 관련된 파라미터, 및 사용되는 디바이스와 관련된 파라미터로 구성되는 그룹에 속하는, 적어도 하나의 추가적인 파라미터에 따라 결정된다.

- 상기 결정하는 단계에서, 명령 법칙은 제공된 크기 및 제공된 상대적인 위치에 따라 또한 결정되며, 상기 상대적인 위치는 광 빔에 대한 동공의 위치이다.

- 상기 결정하는 단계에서, 명령 법칙은 광 빔에 의해 투영될 이미지의 크기에 따라 또한 결정된다.

- 동공의 크기는 크기 변화 함수에 따라 변하며, 상기 결정하는 단계에서, 명령 법칙은 크기 변화 함수에 따라 또한 결정된다.

- 광량은 눈의 일부에 대해 정의되고, 상기 결정하는 단계에서, 명령 법칙은 광량에 따라 또한 결정된다.

- 기정의된 광도가 눈의 일부에 대해 정의되고, 명령 법칙은 기정의된 광도에 따라 또한 결정된다.

- 기정의된 광 파장 범위가 눈의 일부에 대해 정의되고, 명령 법칙은 기정의된 광 파장 범위에 따라 또한 결정된다.

- 망막에 대한 최대 광도 및 각막에 대한 최대 광도가 정의되고, 명령 법칙은 망막에 대한 최대 광도 및 각막에 대한 최대 광도의 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 파라미터에 따라 또한 결정된다.

- 또한, 디바이스는 상기 디바이스의 착용자의 눈의 적어도 일부에 이미지를 투영하도록 형성되는데, 그 방법은 착용자의 눈의 응시 방향을 제공하는 단계, 투영될 초기 이미지를 제공하는 단계, 제공된 응시 방향에 따라 적어도 하나의 필터를 결정하는 단계, 결정된 필터를 사용하여 초기 이미지를 필터링하는 단계, 및 눈에 필터링된 이미지를 투영하기 위한 명령을 디바이스에 송신하는 단계를 더 포함한다.

- 상기 결정하는 단계에서, 필터의 특성들 중 적어도 하나가 결정되는데, 필터의 특성은 필터의 패턴의 위치, 필터의 패턴의 크기, 필터의 패턴의 모양, 및 필터의 패턴의 값으로 구성된 그룹에 속한다.

- 상기 결정하는 단계에서, 결정된 필터는 눈의 질병과 관련된 파라미터, 눈의 임플란트와 관련된 파라미터, 눈과 관련된 파라미터, 및 사용된 디바이스와 관련된 파라미터로 구성된 그룹에 속하는, 적어도 하나의 추가적인 파라미터에 따라 결정된다.

- 상기 결정하는 단계에서, 결정된 필터는 중심이 정의되는 적어도 하나의 패턴을 포함하며, 필터의 패턴의 중심의 위치는 응시 방향의 선형 함수이다.

- 상기 결정하는 단계에서, 결정된 필터는 원형, 링형 및 다각형으로 구성된 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 패턴의 모양을 포함한다.

- 상기 결정하는 단계에서, 결정된 필터는 눈의 일부에 대한 최대 광도 및 눈의 일부에 대한 최소 광도의 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 파라미터에 따라 결정된다.

- 눈의 일부는 광 빔에 의해 조명될 여러 부분들을 포함하고, 상기 결정하는 단계에서, 필터는 눈의 일부의 각 부분에 대한 최대 광도 및 눈의 일부의 각 부분에 대한 최소 광도의 그룹에서 선택된 적어도 하나의 파라미터에 따라 결정된다.

- 필터는 적어도 하나의 패턴을 포함하고, 상기 결정하는 단계에서, 필터는 적어도 하나의 패턴의 모양이 눈의 일부의 모양에 의존하도록 눈의 일부의 모양에 따라 결정된다.

- 결정된 필터는 적어도 하나의 패턴을 포함하고, 상기 결정하는 단계에서, 결정된 필터는 적어도 하나의 패턴의 위치가 눈의 일부의 위치에 의존하도록 눈의 일부의 위치에 따라 결정된다.

- 동공은 눈에 대해 정의되고, 동공은 동공과 광 빔의 상대적 위치 및 동공의 크기에 의해 정의되며, 상기 결정하는 단계에서, 결정된 필터는 동공과 광 빔의 상대적 위치 및 동공의 크기의 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 파라미터에 따라 결정된다.

- 상기 제공하는 단계, 상기 결정하는 단계, 상기 필터링하는 단계 및 상기 송신하는 단계는 50 밀리초 이하의 시간 간격으로 반복된다.

- 눈의 일부는 눈의 망막이다.

본 명세서는 디바이스의 착용자의 눈의 적어도 일부에 이미지를 투영하도록 형성된 디바이스를 제어하는 컴퓨터 구현 방법을 기술하며, 상기 방법은 착용자의 눈의 응시 방향을 제공하는 단계, 투영될 초기 이미지를 제공하는 단계, 제공된 응시 방향에 따라 적어도 하나의 필터를 결정하는 단계, 결정된 필터를 사용하여 초기 이미지를 필터링하는 단계, 및 눈에 필터링된 이미지를 투영하기 위한 명령을 디바이스에 송신하는 단계를 포함한다.

- 눈의 일부는 눈의 망막이다.

- 또한, 디바이스는 착용자의 눈의 적어도 일부에 광 빔을 투영하도록 형성되며, 상기 디바이스는 광원을 포함하는 광학 모듈을 가지고, 동공이 눈의 일부에 대해 정의되며, 상기 방법은 동공의 크기를 제공하는 단계, 제공된 동공 크기에 대해 결정되는, 광원의 복사 전력의 명령 법칙을 결정하는 단계 및 결정된 명령 법칙을 광원으로 송신하는 단계를 포함한다.

- 최대 광도 및 최소 광도는 눈의 일부에 대해 정의되고, 상기 결정하는 단계에서, 명령 법칙은 최대 광도 및 최소 광도의 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 파라미터에 따라 또한 결정된다.

- 최대 광도 및 최소 광도 각각은 눈의 일부에서 공간적으로 변화한다.

또한, 본 명세서는 컴퓨터 프로그램 제품이 적절한 컴퓨터 디바이스에서 실행될 때 앞서 정의된 바와 같은 방법의 단계들을 수행하기 위한 명령어를 수록한 컴퓨터 프로그램 제품을 기술한다.

또한, 본 명세서는 앞서 정의된 컴퓨터 프로그램 제품에 인코딩된 컴퓨터 판독가능 매체를 제안한다.

또한, 웨어러블 디바이스의 착용자의 눈의 적어도 일부에 광 빔을 투영하도록 형성되는 웨어러블 디바이스가 설명되는데, 상기 웨어러블 디바이스는 광원을 포함하는 광학 모듈을 가지며, 동공은 눈의 일부에 대해 정의되고, 상기 웨어러블 디바이스는 동공의 크기를 제공하도록 형성된 모듈, 제공된 동공 크기에 대해 결정되는, 광원의 복사 전력의 명령 법칙을 결정하도록 형성된 데이터 처리 유닛, 및 결정된 명령 법칙을 광원으로 송신하도록 형성된 명령 모듈을 포함하고, 최대 광도 및 최소 광도는 눈의 일부에 대해 정의되고, 상기 결정하는 단계에서, 명령 법칙은 최대 광도 및 최소 광도의 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 파라미터에 따라 또한 결정되며, 최대 광도 및 최소 광도 각각은 눈의 일부에서 공간적으로 변화한다.

유리하지만 강제적이지 않은 추가의 태양들에 따르면, 웨어러블 디바이스는 웨어러블 디바이스의 착용자의 눈의 적어도 일부에 이미지를 투영하도록 형성되는데, 상기 웨어러블 디바이스는 착용자의 눈의 응시 방향을 제공하도록 형성된 모듈, 투영될 초기 이미지를 제공하는 카메라, 제공된 응시 방향에 따라 적어도 하나의 필터를 결정하고, 결정된 필터를 사용하여 초기 이미지를 필터링하도록 형성된 데이터 처리 유닛, 및 눈에 필터링된 이미지를 투영하기 위한 명령을 디바이스로 송신하도록 형성된 명령 모듈을 포함한다.

또한, 웨어러블 디바이스의 착용자의 눈의 적어도 일부에 이미지를 투영하도록 형성되는 웨어러블 디바이스가 제안되는데, 상기 웨어러블 디바이스는 착용자의 눈의 응시 방향을 제공하도록 형성된 모듈, 투영될 초기 이미지를 제공하는 카메라, 제공된 응시 방향에 따라 적어도 하나의 필터를 결정하고, 결정된 필터를 사용하여 초기 이미지를 필터링하도록 형성된 데이터 처리 유닛, 및 눈에 필터링된 이미지를 투영하기 위한 명령을 디바이스로 송신하도록 형성된 명령 모듈을 포함한다.

유리하지만 강제적이지 않은 추가의 태양들에 따르면, 웨어러블 디바이스가 웨어러블 디바이스의 착용자의 눈의 적어도 일부에 광 빔을 투영하도록 형성되는데, 상기 웨어러블 디바이스는 광원을 포함하는 광학 모듈을 가지며, 동공은 눈의 일부에 대해 정의되고, 상기 웨어러블 디바이스는 동공의 크기를 제공하도록 형성된 모듈, 제공된 동공 크기에 대해 결정되는, 광원의 복사 전력의 명령 법칙을 결정하도록 형성된 데이터 처리 유닛, 및 결정된 명령 법칙을 광원으로 송신하도록 형성된 명령 모듈을 포함한다.

본 발명의 내용 중에 포함되어 있다.

본 발명은 본 발명의 목적을 제한하지 않으면서 예시적인 예로서 첨부된 도면과 대응하여 제공되는 하기 설명에 기초하여 더 잘 이해될 것이다.
- 도 1은 상호작용이 이미지를 투영하는 디바이스를 제어하기 위한 방법을 수행할 수 있게 하고/하거나 광 빔을 투영하는 디바이스를 제어하기 위한 방법을 수행할 수 있게 하는 시스템 및 컴퓨터 프로그램 제품을 개략적으로 도시한다.
- 도 2는 초기 이미지의 뷰를 도시한다.
- 도 3 내지 도 9는 시선 방향의 함수로 필터링된 이미지를 도시한다.
- 도 10은 광 빔의 단면과 눈의 동공 단면 사이의 중첩을 도시한다.
- 도 11 내지 도 14는 광 빔에 대한 상이한 동공 위치에 대한 눈의 망막에 투영된 이미지를 도시한다.
- 도 15는 이미지 및/또는 광 빔을 투영하도록 형성된 사람 착용자가 착용하도록 구성된 의료 디바이스를 개략적으로 도시한다.

디바이스의 착용자의 눈에 이미지를 투영하도록 형성된 디바이스를 제어하는 방법이 제안된다.

디바이스의 예는 섹션 4에 나와 있다.

특히, 필터링에 의존하는 방법과 광 빔의 방사 파워를 제어하는 것에 의존하는 방법이 상세하게 설명될 것이다.

두 가지 방법 모두 컴퓨터로 구현할 수 있다. 관련 시스템은 섹션 1에 나와 있다.

섹션 1 - 제어를 위한 구현 방법에 맞게 조정된 시스템

시스템(10) 및 컴퓨터 프로그램 제품(12)이 도 1에 나타나 있다. 컴퓨터 프로그램 제품(12)과 시스템(10) 사이의 상호작용은 제어 방법을 수행할 수 있게 한다.

시스템(10)은 컴퓨터이다. 이 경우 시스템(10)은 랩톱이다.

보다 일반적으로, 시스템(10)은 컴퓨터 또는 컴퓨팅 시스템, 또는 컴퓨팅 시스템의 레지스터 및/또는 메모리 내의, 가령 전자적인, 물리적인 수량으로 표현된 데이터를 컴퓨팅 시스템의 메모리, 레지스터 또는 기타 정보 저장, 전송 또는 디스플레이 장치 내 물리적인 수량으로 유사하게 표현된 다른 데이터로 조작 및/또는 변환하도록 구성된 유사한 전자 컴퓨팅 장치이다. 본 발명에 따르면, 이들 용어는 동의어 또는 등가물이다.

시스템(10)은 프로세서(14), 키보드(22) 및 디스플레이 유닛(24)을 포함한다.

변형에 따르면, 시스템(10)은 소형화된 컴퓨터이다. 섹션 2에 정의된 시스템과 비교하여, 본 시스템(10)에는 키보드 및 디스플레이 유닛이 없다.

시스템(10)은 예를 들어 프로세서, 메모리 및 직접 메모리 액세스(약칭 DMA)와 같은 고속 컴퓨팅 기능을 포함하는 소형화된 전자 보드이다.

예를 들어, 전자 보드는 필드 프로그래밍 가능한 게이트 어레이(약칭 FPGA), 시스템 온 칩(약칭 SoC) 또는 애플리케이션 특정 집적 회로(약칭 ASIC)로 구성된다.

예를 들어, 시스템에서 구현되는 방법은 실시간 방법이다.

프로세서(14)는 데이터 처리 유닛(16), 메모리(18) 및 리더(20)를 포함한다. 리더(20)는 컴퓨터 판독가능 매체를 판독하도록 구성된다.

컴퓨터 프로그램 제품(12)은 컴퓨터 판독가능 매체를 포함한다.

컴퓨터 판독가능 매체는 프로세서의 리더가 읽을 수 있는 매체이다. 컴퓨터 판독가능 매체는 전자 명령을 저장하기에 적합한 매체로서, 컴퓨터 시스템 버스에 연결될 수 있다.

이러한 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 예를 들어 디스크, 플로피 디스크, 광 디스크, CD-ROM, 자기 광학 디스크, 읽기 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 전기적으로 프로그램 가능한 읽기 전용 메모리(EPROM), 전기적으로 삭제 및 프로그래밍 가능한 읽기 전용 메모리(EEPROM), 자기 또는 광학 카드, 또는 전자 명령을 저장하는데 적합하고 컴퓨터 시스템 버스에 연결될 수 있는 임의의 다른 유형의 매체이다.

컴퓨터 판독가능 저장매체에는 컴퓨터 프로그램이 저장된다. 컴퓨터 프로그램은 하나 이상의 저장된 프로그램 명령 시퀀스를 포함한다.

컴퓨터 프로그램은 데이터 처리 유닛(16)에 로딩될 수 있고 제어 방법의 실행을 야기하도록 형성된다.

섹션 2 - 필터링을 사용한 제어 방법

이 방법은 착용자의 눈(28)의 응시 방향을 제공하는 단계(도 3 내지 9에 도시됨), 투영될 초기 이미지(30)를 제공하는 단계(도 2에 도시됨), 제공된 응시 방향에 따라 필터를 결정하는 단계, 결정된 필터를 사용하여 초기 이미지(30)를 필터링하는 단계 및 필터링된 이미지(36)를 눈(28)에 투영하기 위한 디바이스에 명령을 전송하는 단계(도 3 내지 9에 도시됨)를 포함한다.

그 다음, 필터의 결정을 먼저 설명한 후 이 방법의 프레임에서 필터의 사용이 설명된다.

필터의 결정은 최적화 기술로 해석될 수 있다. 최적화 기술은 입력 파라미터를 처리하여 출력 파라미터를 얻는 기술이다. 처리 단계는 최적화 공식을 사용하고 있다.

입력 파라미터는 응시 방향, 질병, 임플란트, 착용자의 보는 행동 및 사용된 디바이스에 각각 연결된 여러 종류의 파라미터 중에서 선택된다.

응시 방향은 눈(28)의 동공(32)의 위치와 눈(28)의 해부학적 구조에 의존한다.

눈의 동공의 위치는 예를 들면 착용자의 눈(28)의 눈동자(32)의 중심 위치이다.

동공의 중심 위치는 프레임 내에서 몇 개의 각도로 표현될 수 있다.

질병의 종류가 조명될 눈(28) 영역의 모양을 결정할 수 있는 한 질병과 관련된 파라미터가 개입할 수 있다.

따라서, 질병과 관련된 파라미터는 임플란트에 관한 파라미터로 간주될 수도 있는데, 그 파라미터는 하기에 자세히 설명되어 있다.

필터링된 이미지(36)가 투영되도록 의도된 눈(28)의 일부는 예를 들어 망막 및/또는 전자 망막 임플란트의 감염된 세포(transfected cells)를 포함한다.

망막 및/또는 전자 망막 임플란트의 감염된 세포는 임플란트를 정의한다.

본 명세서에서 임플란트는 자극을 받아야 하는 망막의 일부이다. 임플란트를 포함하지 않는 나머지 망막은 이미지를 투영할 필요가 없는 건강한 망막에 해당한다.

임플란트는 여러 파라미터를 특징으로 한다.

여러 파라미터는 임플란트의 위치, 모양 및/또는 크기 및 자극에 대한 임플란트의 반응을 포함한다.

필터는 적어도 하나의 패턴을 포함한다. 패턴은 나머지 설명에 자세히 설명되어 있다.

적어도 하나의 패턴의 위치에 대해, 필터는 적어도 하나의 패턴의 위치가 눈(28)의 일부의 위치에 의존하도록 눈(28)의 일부의 위치에 의존한다.

패턴의 위치는 패턴의 중심 위치로 정의될 수 있다.

특정 예에서, 필터가 적어도 하나의 패턴을 포함할 때, 필터는 적어도 하나의 패턴의 모양이 그 일부의 모양에 의존하도록 그 일부의 모양에 의존한다.

예시로서, 그 일부의 모양이 다각형인 경우, 적어도 하나의 패턴에 대해 동일한 다각형 모양이 바람직하다.

필터는 또한 임플란트의 크기에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 패턴의 크기는 임플란트의 크기에 따라 다르다.

자극에 대한 임플란트의 반응은 여러 파라미터를 포함한다.

예를 들어, 그 일부의 최대 광도 및 그 일부의 최소 광도가 정의될 수 있다.

관련된 경우, 눈(28)의 일부가 광 빔에 의해 조명될 여러 부분을 포함하는 경우, 필터는 그 일부의 각 부분에 대한 최대 광도 및 그 일부의 각 부분에 대한 최소 광도의 그룹에서 선택된 적어도 하나의 파라미터에 의존한다.

또한, 눈(28)과 관련된 파라미터가 포함될 수 있다.

눈(28)은 여러 요인에 의해 특징지어질 수 있다.

특히, 눈(28)의 동공(32) 및 광학 수차는 눈(28)과 관련된 파라미터의 예이다.

동공(32)이 눈(28)에 대해 정의될 때, 동공(32)은 동공(32)과 광 빔의 상대적 위치 및 동공(32)의 크기를 포함하는 여러 파라미터에 의해 특징지어질 수 있다. 이러한 경우, 필터는 동공과 광 빔의 상대적 위치 및 동공의 크기의 그룹에서 선택된 적어도 하나의 파라미터에 의해 결정된다.

눈(28)은 그 자체가 근시, 원시 및 난시와 같은 수차를 포함하고 동공 크기에 의존하는 회절을 포함하는 광학 수차를 갖는 광학 시스템이다. 또한, 광학 수차는 정시(emmetropic eyes)에도 존재하며 광생물학 및 안과 표준에서 고려된다. 이러한 수차는 광활성 단백질이나 망막 임플란트가 받는 광의 강도를 감소시킬 수 있다.

눈(28)은 광활성 단백질 또는 망막 임플란트에 의해 수신되는 광 강도에 영향을 미치는 (개인마다 다른) 투과율을 갖는다.

섹션 4에 자세히 설명되어 있는 디바이스와 관련된 파라미터는 특히 디바이스의 광원의 복사 전력, 프로젝터 시스템의 특성, 디바이스에서 나가는 광 빔의 특성 및 카메라의 특성과 같은 여러 파라미터를 포함한다.

광원의 파라미터는 광원의 복사 전력을 포함한다.

일 예에 따르면, 광원이 하나 이상의 광 요소를 포함하는 경우, 광원의 특성은 각각의 광 요소의 복사 전력을 포함한다.

프로젝터 시스템의 특성은 광학 시스템의 광학 파라미터를 포함한다.

예를 들어, 광학 파라미터는, 조명된 영역에 걸친 복사 전력의 변화로 정의되는, 광학 시스템의 투과율 및/또는 광학 시스템의 균질성을 포함한다. 본 예에서, 광학 시스템의 균질성은 조명된 영역에 걸친 복사 전력이 균일하다는 것과 같다.

광 빔의 특성은 디바이스를 나가는 광 빔의 기하학적 데이터를 포함한다.

예를 들어, 기하학적 데이터는 광 빔의 단면 크기를 포함한다.

예를 들어, 방출된 광 빔의 기하학적 데이터는 광 빔의 단면 모양을 포함한다.

예를 들어, 광 빔의 단면 모양은 디스크이다.

특정 예에 따르면, 광 빔의 단면 모양은 링이다.

정의에 따르면, 광 빔의 단면은 광 빔의 일반적인 방출 방향에 수직인 평면과 광 빔의 교차점에 대응한다.

초기 이미지(30)는 예를 들어 카메라에 의해 캡처되도록 의도된다.

초기 이미지(30)의 예는 도 2에 나와 있다. 초기 이미지(30)는 고양이(34)를 나타낸다.

카메라의 특성은 카메라의 지연시간(latency)의 최대값을 포함한다.

카메라의 지연시간은 제공되는 응시 방향의 변화에 응답하여 카메라가 새로운 초기 이미지(30)를 획득한 시점에 해당한다.

출력 파라미터는 필터를 특성화할 수 있는 파라미터이다.

출력 파라미터는 필터의 크기, 필터 패턴의 위치, 필터 패턴의 모양 및/또는 필터 패턴의 크기를 포함한다.

필터는 변환 요소들의 여러 행과 여러 열로 정의된다. 이 경우, 필터는 변환 요소들의 행렬이다.

각 변환 요소에는 이득 인자라고 하는 승법 인자인 스칼라 값이 있다.

필터의 적어도 하나의 변환 요소는 초기 이미지(30)의 픽셀에 적용되어 픽셀을 전송하거나 필터링된 이미지(36)의 픽셀을 억제하도록 의도된다.

필터의 크기는 변환 요소의 총 행과 열의 수에 해당한다.

예를 들어, 필터의 크기는 초기 이미지(30)의 크기와 같다.

상술한 바와 같이, 필터는 적어도 하나의 패턴을 포함한다.

필터의 패턴은 초기 이미지(30)에서 적어도 하나의 관심 영역을 한정하도록 형성된다.

패턴은 선택된 변환 요소의 수로 정의된다.

패턴의 변환 요소의 이득 인자는 0과 다르다. 즉, 패턴은 0이 아닌 값 변환 요소가 있는 필터의 일부이다. 예를 들어, 패턴의 변환 요소의 이득 인자는 1과 같다.

패턴에 속하지 않는 변환 요소의 이득 인자는 각각 0과 같다.

따라서, 필터의 변환 요소는 초기 이미지(30)의 픽셀이 투과되거나 투과되지 않도록 한다.

특정 예에 따르면, 변환 요소의 이득 인자는 광학 시스템의 불균일성을 보상하기 위해 초기 이미지(30)의 픽셀에 적용된다.

변형에 따르면, 패턴의 이득 인자는 그레이스케일(grayscale) 값을 포함한다.

예를 들어, 패턴의 변환 요소의 그레이스케일 값은 0보다 크고 1보다 작거나 같다.

필터의 파라미터는 적어도 하나의 패턴의 위치를 포함하고, 패턴의 위치는 필터 내의 패턴의 위치에 대응한다.

예를 들어, 패턴의 중심은 패턴의 무게 중심으로 정의된다. 패턴의 중심은 패턴의 무게 중심에 위치한 변환 요소의 위치에 해당한다.

필터의 파라미터는 패턴의 모양을 포함한다.

패턴의 모양은 패턴의 변환 요소로 구분되는 윤곽에 해당한다.

패턴의 모양은 예를 들어 원이다.

다른 예에 따르면, 패턴의 모양은 링이다.

또 다른 예에 따르면, 패턴의 모양은 다각형이다.

패턴이 하나만 있는 경우, 패턴의 모양을 필터의 모양이라고 한다.

필터의 파라미터는 패턴의 크기를 포함한다.

예를 들어, 패턴의 크기는 필터의 전체 변환 요소 수에 대한 패턴의 변환 요소 수의 정규화된 비율에 해당한다.

필터의 다른 예에 따르면, 패턴의 크기는 패턴의 기하학적 속성에 의해 정의된다. 예를 들어, 패턴의 기하학적 속성은 패턴의 모양에 따라 패턴의 반경, 직경, 길이 및/또는 폭을 포함한다.

변형으로서 또는 추가로, 패턴의 크기는 초기 이미지의 크기와 같은 초기 이미지(30)의 요소에 대해 정의된다.

최적화 공식은 예를 들어 그러한 값을 개선하거나 그러한 값이 주어진 임계값보다 우수하도록 부과하는 기준에 해당한다.

일 예에 따르면, 기준은 대상의 편안함(comfort)이다. 편안함의 최적화는 대상의 편안함을 향상시키는 것으로 구성된다.

대상의 편안함은 건강한 망막에서 생성되는 잔여 시력에 대한 광-공포 반응 또는 간섭으로 정의된다.

그러나, 모든 기준이 고려될 수 있다.

사용시, 이 방법은 세 가지 주요 단계로 구성된다.

이 방법은 위에서 정의된 입력 파라미터를 프로세서에 제공하는 단계를 포함한다.

입력 파라미터는 프로세서(14)의 메모리(18)에 저장된다.

이 방법은 데이터 처리 유닛(16)에 의해 입력 파라미터에 기초하여 필터를 생성하는 단계를 포함한다.

데이터 처리 유닛(16)은 입력 파라미터에 따라 필터를 생성한다.

필터를 생성하는 단계는 제공된 시선의 방향에 따라 필터의 적어도 하나의 패턴의 위치를 결정하는 단계를 포함한다.

따라서, 패턴의 위치는 제공된 시선에 따라 달라진다.

이 방법은 생성된 필터를 초기 이미지(30)에 적용하는 단계를 포함한다.

도 3 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 필터링된 이미지(36)는 시선의 방향에 의존한다. 특히, 필터의 패턴에 의해 초기 이미지(30)에서 선택된 관심 영역의 위치는 눈(28)의 시선 방향에 따라 달라진다.

도 3 내지 도 6, 도 8 및 도 9에서, 패턴에 의해 초기 이미지(30)에서 선택된 관심 영역의 모양은 원형인 반면, 도 7에서 눈(28)의 일부에 필터링된 필터를 형성하기 위해 관심 영역의 모양은 링이다.

또한, 도 8과 도 9를 비교함으로써, 도 8의 관심 영역의 크기는 도 9의 관심 영역의 크기보다 크다. 초기 이미지(30)에서 선택된 관심 영역의 크기는 특히 패턴의 크기에 의존한다. 더욱이, 착용자의 눈(28)에 전달되는 도 8의 필터링된 이미지(36)의 광 강도는 도 9의 필터링된 이미지(36)의 광 강도보다 크다. 따라서, 투영된 필터링된 이미지의 광 강도는 필터 패턴의 크기에 의존한다. 이것은 패턴의 크기가 눈(28)에 전달되는 광의 총량을 조절하도록 적응된다는 것을 의미한다.

카메라에 의해 시간에 따라 획득되는 각각의 새로운 초기 이미지(30)에도 동일한 방법이 적용된다.

유리하게, 제공 단계, 결정 단계, 필터링 단계 및 전송 단계는 200 밀리초 이하의 시간 간격으로 반복된다. 방법의 특정 예에 따르면, 시간 간격은 50 밀리초 이하이다.

방법의 변형에 따르면, 필터는 수학 함수이다.

방법의 다른 예에 따르면, 결정하는 단계는 적어도 하나의 필터를 결정하는 단계를 포함한다.

이 경우, 방법은 적어도 하나의 필터를 결정할 수 있다.

필터는 위에 정의된 패턴과 유사한다. 각 필터는 초기 이미지(30)에서 하나의 관심 영역을 구분한다.

필터 외부에 위치한 초기 이미지(30)의 픽셀은 필터링된 이미지(36)를 형성하기 위해 투과되지 않는다.

따라서, 적어도 하나의 필터의 위치는 적어도 시선에 의존한다.

섹션 3 - 광의 강도를 변화시켜 제어하는 방법

디바이스를 제어하기 위한 방법은 착용자의 눈(28)의 적어도 일부에 광 빔(38)을 투영하도록 구성되며, 이 디바이스는 광원을 포함하는 광학 모듈을 가지며, 동공(32)은 눈(28)의 일부에 대해 정의되는데, 이 방법은 동공(32)의 크기를 제공하는 단계, 광원의 복사 전력의 명령 법칙을 결정하는 단계 및 결정된 명령 법칙을 광원에 송신하는 단계를 포함하며, 명령 법칙은 제공된 동공 크기에 따라 결정된다.

다음에서는 명령 법칙의 결정을 먼저 설명한 후 이 방법의 프레임에서 명령 법칙의 사용이 설명된다.

명령 법칙은 광원의 복사 전력을 제공한다.

물체의 조리개 크기가 무엇이든 물체의 일부에서 안정된 방사조도(irradiance)(광 강도라고도 함)를 보장하는데 필요한 복사 전력은 미적분학에 의해 결정될 수 있다.

도 10은 광학 모듈을 출사하는 광 빔(38)의 단면과 동공(32)의 단면 사이의 중첩을 도시한다.

광 빔(38)과 동공(32) 사이의 상대적 위치가 식별되고 반경 좌표(r₀) 및 각 좌표(θ₀)을 포함하는 중심(O)를 갖는 극 좌표계로 표현된다. 극 좌표계의 중심(O)은 광 빔(38)의 중심과 혼동된다.

제1 근사에서, 눈(28)의 일부에서의 광 강도는 광학 모듈을 출사하고 눈(28)에 입사하거나 그 반대인 광 빔(38)의 복사 전력에 비례하거나 함수인 것으로 가정되며, 복사 전력은 동공(32)을 가로지른다. 제1 근사의 틀에서 법칙을 도출하기 위해, 더 단순한 것에서 더 일반적인 것까지 3가지 경우가 주어질 수 있다.

광 빔(38) 단면이 직경 D의 동공(32)보다 큰 균질한 디스크이고 광 빔(38)과 동공(32)이 중심에 있는 특정 경우인 제1 경우, 광 빔(38)의 복사 전력(radiant power)은 다음과 같이 조정된다:

보다 일반적인 경우인 제2 경우에, 동공 평면에서 단면 모양을 갖는 광 빔(38)은 극좌표에서 단면 f(r, θ)를 특징으로 한다. 광 빔(38)과 동공(32)이 중앙에 있다면, 복사 전력은 다음과 같다:

직사각형 함수는 다음과 같이 정의된다:

제3 경우, 빔(38)과 동공(32)이 중심에 있지 않으면, 동공(32)이 극좌표의 값(r₀, θ)만큼 변위되면, 복사 전력은 다음과 같다:

또한, 망막 방사조도 값을 안정화하는데 사용되는 명령 법칙은 광학 시뮬레이션을 통해 결정될 수 있다. 도 11 내지 도 14에 도시된 이미지는 횡격막 직경이 4mm인 광유전학 치료의 임상 시험에 사용된 디바이스 GS030-MD-V1b의 광학 시스템을 이용한 광학 시뮬레이션의 결과이다. 광학 시뮬레이션은 물체 일부의 복사조도를 직접 계산한다. 최소, 평균 및 최대 복사 조도는 D가 4mm와 동일한 (r₀, D)의 기결정된 부분집합에 대해 계산되고, 이후 다른 쌍 (r₀, D)에 대한 값은 외삽에 의해 결정된다.

그 결과는 하기의 표 1에 개시되어 있다.

해당 도면 번호	정렬 오차 (r₀ (mm))	전체 이미지의 전력 손실 [%]	최대 방사조도 [10¹⁶ photons/scm²]
도 11	0	0	1.8
도 12	2	29	1.8
도 13	4	84	0.7
도 14	6	100	0

또한, 망막 복사조도 값을 안정화하는데 사용되는 명령 법칙은 광학 측정을 사용하여 결정될 수 있다. 복사 전력은 서로 다른 r₀ 값 및 서로 다른 조리개 직경 값을 갖는 광학 모듈 전면에 인공 동공이나 조리개를 놓고 측정된다. 이 값은 표에 놓여있고 모든 다른 복사 전력은 측정값에서 외삽된다.

이전과 같이, 명령 법칙의 획득은 출력 파라미터를 얻기 위해 최적화 공식에 따라 처리된 입력 파라미터를 포함하는 최적화 프로세스로 해석된다.

섹션 2의 방법과의 주요 차이점만 설명의 나머지 부분에서 강조 표시되며 많은 기능이 두 방법들 간에 유사하다.

입력 파라미터는 여러 종류의 파라미터 중에서 선택된다.

또한, 섹션 2의 파라미터는 여기에서 명령 법칙을 결정하는데 사용될 수도 있다. 다른 파라미터는 다음에서 반복되지 않는다.

이 실시예의 특정 파라미터만이 다음에서 설명된다.

명령 법칙은 동공 크기에 따라 다르다.

착용자의 머리의 전면이 정의된다. 눈(28)의 동공 크기는 전면에서 결정된 동공(28)의 직경(D)이다.

또한, 동공(32)은 상대적 위치와 같은 복수의 다른 파라미터에 의해 특징지어질 수 있다.

명령 법칙은 광 빔(38)에 대한 동공(32)의 위치인 상대적 위치에 또한 의존한다.

광빔(38)에 대한 동공(32)의 상대적 위치는 눈(28)에 들어가는 광 빔의 광 강도를 제어한다.

다른 실시예에 따르면, 다음의 종속 사항들 중 하나 이상이 유리하게 사용될 수 있다:

- 명령 법칙은 또한 투영되는 이미지의 크기에 따라 달라진다.

- 동공(32)의 크기는 크기 변화 함수에 따라 달라지며, 명령 법칙은 크기 변화 함수에 더 의존한다.

- 망막의 일부에 대해 최대 광도 및 최소 광도가 정의되고, 명령 법칙은 또한 최대 광도 및 최소 광도의 그룹에서 선택된 적어도 하나의 파라미터에 의존한다.

- 최대 광도와 최소 광도 각각은 망막의 일부에서 공간적으로 변한다.

- 광량(light dose)은 망막의 일부에 대해 정의되며 명령 법칙은 광량에 따라 더 달라진다. 광량(통합 망막 광 강도)은 24시간 또는 48시간 동안 정의된다(이들은 광독성 표준 EN ISO 15004-2:2007 "안과 기구 - 기본 요구 사항 및 테스트 방법. 파트 2: 가벼운 위험 보호", EN ISO 62471 "램프 및 램프 시스템의 광생물학적 안전", ANSI Z136-1:2014 "레이저의 안전한 사용"에서 사용되는 표준 간격이다). 24시간 또는 48시간 동안의 조명 시간과 망막의 광 강도 사이의 곱이다. 이 조명 시간은 제어 모듈을 출사하는 전체 광 빔(38)이 켜져 있는 시간 또는 망막의 주어진 부분이 조명되는 시간 또는 필터링된 이미지에서 주어진 픽셀이 켜지는 시간에 해당할 수 있다.

- 미리 정의된 광 강도는 망막의 일부에 대해 정의되며 명령 법칙은 미리 정의된 광 강도에 따라 더 달라진다.

- 미리 정의된 광 파장 범위는 망막의 일부에 대해 정의되며, 명령 법칙은 미리 정의된 광 파장 범위에 더 의존한다.

- 망막에 대한 최대 광도와 각막에 대한 최대 광도가 정의되며, 망막의 최대 광도 및 각막에 대한 최대 광도에 따라 명령 법칙이 추가로 결정된다.

출력 파라미터로서, 최적화 기술은 시간에 따른 복사 전력의 변화인 적용할 명령 법칙을 제공한다.

이 변화는 다양한 방식으로 표현될 수 있다.

예를 들어, 변화의 값과 변화의 순간만이 제공될 수 있다.

대안으로, 시간에 따른 복사 전력의 전체 기능이 제공될 수 있다.

최적화는 이전 섹션과 매우 유사하다.

사용 중 명령 법칙이 결정되면, 광원의 결정된 명령 법칙이 사용되는 디바이스로 전송된다.

프로세스는 실시간으로 달성될 수 있다.

두 가지 방법 모두 착용자에게 향상된 편안함을 제공할 수 있다.

특히, 대상이 눈의 움직임을 사용하여 장면을 탐색할 수 있다는 사실에 의해 편안함이 제공되는데, 이는 현재 해결책에서는 불가능한 것으로, 자극 영역이 감소된 착용자가 지각을 향상시키는 안구 운동을 사용하여 시야의 더 넓은 부분을 탐색할 수 있도록 한다.

섹션 2 및 섹션 3에 개시된 방법은 결합될 수 있다는 점에 유의해야 한다.

따라서, 섹션 2의 방법에 따라 획득된 필터링된 이미지(36)는 섹션 3에 개시된 제어 방법에 따라 광학 모듈로부터 방출된 제어된 광 빔(38)으로 눈(28)에 투영된다.

섹션 4 - 특정 디바이스에 대한 설명

상술한 방법을 사용하여 사람 착용자가 착용하도록 의도된 의료 디바이스(40)의 예가 도 15에 제공된다.

예를 들어, 의료 디바이스는 머리에 장착하는 장비이다. 의료 디바이스는 안경 모양과 유사하다.

변형에 따르면, 의료 디바이스(40)는 머리에 장착하는 장비를 포함한다. 이 경우, 의료 디바이스(40)의 구성요소 또는 일부는 안경과 유사한 모양을 갖는다.

특정 실시예에 따르면, 의료 디바이스(40)의 전자 회로(46)는 별도의 포켓 유닛에 위치될 수 있다.

의료 디바이스는 의료 용도에 적합한 섹션 2에 개시된 시스템(10)을 포함한다.

즉, 시스템(10)은 섹션 1에 개시된 바와 같이 소형화된 컴퓨터이다.

예를 들어, 의료 디바이스(40)에서 구현되는 방법은 실시간 방법이다.

의료 디바이스(40)는 각각의 2개의 측면에서 2개의 암(도면에 도시되지 않음)에 고정된 프레임(도면에 도시되지 않음)을 더 포함한다.

의료 디바이스(40)는 2개의 각각의 측면에서 2개의 암에 고정된 프레임을 포함한다.

프레임은 의료 디바이스의 본체이다.

또한, 의료 디바이스는 안구 추적기(42), 카메라(44), 전자 회로(46) 및 프레임에 포함된 광학 모듈(48)을 포함한다. 광학 모듈(48)은 프로젝터 시스템을 형성한다.

카메라(44)는 초기 이미지(30)를 캡처하도록 되어 있다.

안구 추적기(42)는 응시 방향의 데이터를 수집하도록 구성된다. 응시 방향은 예를 들어 눈(28)의 모델을 통해 또는 보정을 통해 결정된다. 일 예에 따르면, 안구 추적기(42)는 동공의 중심과 적외선을 사용하여 각막으로부터의 광 반사를 수집하고, 동공 중심에서 각막 반사까지의 벡터를 사용하여 응시 방향을 계산한다.

보다 정확하게, 가장 일반적으로 사용되는 기술은 동공 중심 각막 반사(PCCR)이다. 기본 개념은 눈을 조명하여 눈에 잘 띄는 반사를 유발하는 광원 및 이런 반사를 보여주는 눈의 이미지를 캡처하는 카메라를 사용하는 것이다. 이후, 카메라로 캡처한 이미지는 각막(반짝임)과 동공에서 광원의 반사를 식별하도록 사용된다. 이후, 각막과 동공 반사 사이의 각도에 의해 형성된 벡터를 계산할 수 있다. 반사의 다른 기하학적 특징과 결합된 이 벡터의 방향은 응시 방향을 계산하는데 사용된다.

응시 방향은 안구 추적기(42)의 출력이다.

안구 추적기(42)는 동공(32)의 크기를 측정하도록 구성된다.

전자 회로(46)는 전자 부품의 그룹이다.

전자 회로(46)는 섹션 2에 개시된 시스템(10) 및 명령 모듈(50)을 포함한다.

전자 회로(46)는 광학 모듈(48)에 명령을 발행하기 위해 전자 데이터의 형태로 카메라(44)로부터 초기 이미지(30)를 수신하도록 구성된다.

다른 입력 파라미터는 시스템(10)의 메모리에 미리 기록된다.

시스템(10)은 섹션 2에 개시된 방법에 따라 필터를 생성한다.

더욱이, 시스템(10)은 생성된 필터로 초기 이미지(30)를 필터링하도록 형성된다.

명령 모듈(50)은 적어도 하나의 전자 칩을 포함하는 전자 회로이다.

명령 모듈은 시스템(10) 및 광학 모듈(48)에 연결된다.

광학 모듈(48)은 광학 모듈을 출사하는 광의 제어된 빔(38)으로 착용자의 눈을 조명하도록 형성된 발광 장치이다.

위에서 언급한 바와 같이, 광학 모듈(48)은 광원(52), 필터링된 이미지(36)를 재생하는 광 빔(38)을 방출하도록 형성된 광학 시스템(54) 및 광원(52)의 복사 전력을 제어하도록 형성된 제어 모듈(56)을 포함한다.

광학 시스템(54)은 광원(52)에 의해 방출된 광을 재-형성하고 재-지향하도록 구성된 광학계의 조합이다.

광학 시스템(54)은 제어된 빔(38)에서 광원(52)에 의해 방출된 광 빔(38)을 형성하고 눈(28)에 제어된 빔의 일부를 재-지향하도록 형성된다.

광학 시스템(54)은 예를 들어 시준기, 복수의 미러, 마이크로-미러 어레이, 포토다이오드 및/또는 액체 렌즈를 포함한다.

광원(52)은 광을 발생시키는 적어도 하나의 광 요소로 구성된다. 대안으로, 광원(52)은 광을 생성하는 광 요소 및 광학 시스템(54)에 광을 전달하도록 형성된 광섬유와 같은 광 전달 요소를 포함한다. 따라서, 광을 생성하는 광 요소는 광원(52)이 광섬유 없이 광을 생성하는 광 요소를 포함하는 경우보다 광학 시스템(54)으로부터 더 먼 거리에 위치될 수 있다.

명령 모듈(50)은 눈(28)의 일부에 필터링된 이미지(36)를 투영하기 위해 광학 모듈(48)에 명령을 전송하도록 형성된다. 보다 정확하게, 명령 모듈(50)은 차례로 광원(52)에 명령하는 명령을 제어 모듈(56)에 전송하도록 형성된다. 광학 시스템(54)은 광원(52)에 의해 방출된 광을 수신하도록 형성된다.

특히, 광원(52)은 마이크로-미러 매트릭스의 요소를 조명한다. 마이크로-미러 매트릭스의 조명된 각 요소는 필터링된 이미지(36)에서 투과된 픽셀에 해당하는 광을 투과한다.

의료 디바이스의 변형에 따르면, 광학 시스템이 마이크로-미러 매트릭스를 갖지 않을 때, 가령 LED(Light-Emitted Diode)와 같은 광원(52)의 이산 요소는 필터링된 이미지(36)에서 투과된 픽셀에 대응하는 광을 투과시킨다.

섹션 5 - 적용 예

이 방법은 가령 망막 임플란트와 같은 시력 보철물을 이용한 시력 회복 분야에서 사용될 수 있다.

구체적인 실시예에 따르면, 상기 방법은 광유전학에 사용될 수 있다.

섹션 2의 방법은 색소성망막염(RP) 또는 황반 변성(MD)의 경우와 같이 광수용기 손실 또는 변성을 앓고 있는 대상에 사용될 수 있다. 상술한 바와 같이, 이러한 영향은 시력을 감소시키거나, 광 감도를 감소시키거나, 대상의 시야의 일부를 실명하게 만든다.

상술한 바와 같이, 일부 요법은 광 빔(38)으로 망막 및/또는 망막 임플란트의 감염된 세포를 자극하는 것으로 구성된다.

이미지가 투영되는 눈(28)의 일부는 눈(28)의 망막 부분에 대응한다.

이미지가 투영되도록 의도된 망막 부분은 자극되어야 하는 망막 및/또는 망막 임플란트의 감염된 세포를 포함한다.

망막의 일부는 필터링된 이미지를 재생하는 광 빔(38)에 의해 자극된다.

필터링된 이미지(36)는 광수용체 손실 또는 대상의 응시 방향의 기능의 퇴화로 인해 손실된 시야를 재구성한다.

망막의 부분을 자극하는 광 빔(38)은 예를 들어 섹션 3의 방법에 의해 얻어진다.

섹션 3의 방법에 따르면, 망막의 일부는 동공 크기와 무관하게 필요한 광 특성으로 자극된다.

이러한 경우, 광 강도의 임계값(최대 및 최소)은 광독성 표준에 의해 제공되며 안과 또는 광유전학 치료를 위한 광 자극 적용과 관련된 문헌에서 추가로 분석된다는 점에 유의해야 한다(Yan et al. 2016 ; Delori, Webb 및 Sliney 2007; Sliney et al. 2005). 예를 들어, 파장이 595 nm인 광의 경우,

- 망막의 최대 광 강도는 7mW/mm² (ISO 15004-2 2007; ISO 62471 2006)이고,

- 각막(전안부)에서 최대 광 강도는 직경 1mm 디스크에 대해 32mW이다(ISO 15004-2 2007).

또한, 휘도 제한을 고려할 때 망막 복사선 노출 제한은 48시간 동안 6.6 J.cm^-2이다(휘도 제한, ANSI Z136.1 2014).

Claims

착용자의 눈(28)의 적어도 일부에 광 빔(38)을 투영하도록 형성된 디바이스(40)를 제어하는 컴퓨터 구현 방법으로서,
상기 디바이스(40)는 광원(52)을 포함하는 광학 모듈(48)을 가지며,
동공(32)이 눈(28)의 일부에 대해 정의되고,
상기 방법은:
- 동공(32)의 크기(D)를 제공하는 단계;
- 제공된 동공 크기(D)에 대해 결정되는, 광원(52)의 복사 전력의 명령 법칙을 결정하는 단계; 및
- 결정된 명령 법칙을 광원(52)으로 송신하는 단계를 포함하며,
최대 광도 및 최소 광도는 눈(28)의 일부에 대해 정의되고, 상기 결정하는 단계에서, 명령 법칙은 최대 광도 및 최소 광도의 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 파라미터에 따라 또한 결정되며, 최대 광도 및 최소 광도 각각은 눈(28)의 일부에서 공간적으로 변화하는, 컴퓨터 구현 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 결정하는 단계에서, 명령 법칙은 시간에 따른 광원(52)의 복사 전력의 변화로 제공하는, 컴퓨터 구현 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 결정하는 단계에서, 명령 법칙은:
- 눈(28)의 질병과 관련된 파라미터,
- 눈(28)의 임플란트와 관련된 파라미터,
- 눈(28)과 관련된 파라미터, 및
- 사용되는 디바이스(40)와 관련된 파라미터로 구성되는 그룹에 속하는,
적어도 하나의 추가적인 파라미터에 따라 결정되는, 컴퓨터 구현 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 결정하는 단계에서, 명령 법칙은 제공된 크기 및 제공된 상대적인 위치에 따라 또한 결정되며, 상기 상대적인 위치는 광 빔(38)에 대한 동공(32)의 위치인, 컴퓨터 구현 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 결정하는 단계에서, 명령 법칙은 광 빔(38)에 의해 투영될 이미지의 크기에 따라 또한 결정되는, 컴퓨터 구현 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
동공(32)의 크기는 크기 변화 함수에 따라 변하며, 상기 결정하는 단계에서, 명령 법칙은 크기 변화 함수에 따라 또한 결정되는, 컴퓨터 구현 방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
광량은 눈(28)의 일부에 대해 정의되고, 상기 결정하는 단계에서, 명령 법칙은 광량에 따라 또한 결정되는, 컴퓨터 구현 방법.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
기정의된 광도가 눈(28)의 일부에 대해 정의되고, 명령 법칙은 기정의된 광도에 따라 또한 결정되는, 컴퓨터 구현 방법.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
기정의된 광 파장 범위가 눈(28)의 일부에 대해 정의되고, 명령 법칙은 기정의된 광 파장 범위에 따라 또한 결정되는, 컴퓨터 구현 방법.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
망막에 대한 최대 광도 및 각막에 대한 최대 광도가 정의되고, 명령 법칙은 망막에 대한 최대 광도 및 각막에 대한 최대 광도의 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 파라미터에 따라 또한 결정되는, 컴퓨터 구현 방법.
웨어러블 디바이스(40)의 착용자의 눈(28)의 적어도 일부에 광 빔(38)을 투영하도록 형성된 웨어러블 디바이스(40)로서,
상기 웨어러블 디바이스(40)는 광원(52)을 포함하는 광학 모듈(48)을 가지며, 동공(32)은 눈(28)의 일부에 대해 정의되고,
상기 웨어러블 디바이스(40)는:
- 동공(32)의 크기를 제공하도록 형성된 모듈(42),
- 제공된 동공 크기(D)에 대해 결정되는, 광원(52)의 복사 전력의 명령 법칙을 결정하도록 형성된 데이터 처리 유닛(16), 및
- 결정된 명령 법칙을 광원(52)으로 송신하도록 형성된 명령 모듈(50)을 포함하며,
최대 광도 및 최소 광도는 눈(28)의 일부에 대해 정의되고, 명령 법칙은 최대 광도 및 최소 광도의 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 파라미터에 따라 또한 결정되며, 최대 광도 및 최소 광도 각각은 눈(28)의 일부에서 공간적으로 변화하는, 웨어러블 디바이스(40).
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 방법의 단계를 수행하기 위한 명령어를 수록하며 적절한 컴퓨터 디바이스에서 실행되는 컴퓨터 프로그램 제품(12).
제 12 항에 따른 컴퓨터 프로그램 제품(12)에 인코딩된 컴퓨터 판독가능 매체.