KR20220020805A - 웨어러블 의료 장치 - Google Patents

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KR20220020805A
KR20220020805A KR1020217039367A KR20217039367A KR20220020805A KR 20220020805 A KR20220020805 A KR 20220020805A KR 1020217039367 A KR1020217039367 A KR 1020217039367A KR 20217039367 A KR20217039367 A KR 20217039367A KR 20220020805 A KR20220020805 A KR 20220020805A
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KR
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controller
light
imager
wearable medical
medical device
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KR1020217039367A
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제이슨 디. 할락
토마스 에스. 라이트
조슈아 디. 린츠
커티스 엘. 기어링스
브래들리 알. 햄린
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젠텍스 코포레이션
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Abstract

웨어러블 의료 장치는 프레임 및 프레임에 결합된 렌즈를 포함한다. 렌즈는 사용자의 눈에 근접하게 위치되도록 구성된다. 적어도 하나의 램프 장치가 프레임에 결합된다. 적어도 하나의 램프 장치는 프레임으로부터 전방으로 광을 방출한다. 컨트롤러는 적어도 하나의 램프 장치를 활성화시키고 제어한다.

Description

웨어러블 의료 장치
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2019년 6월 11일자로 출원되고 명칭이 "웨어러블 의료 장치(Wearable Medical Device)"인 미국 가출원 제62/860,008호에 대한 이익 및 우선권을 주장한다.
본 개시는 일반적으로 의료 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수술실용 웨어러블 의료 장치(wearable medical device)에 관한 것이다.
일 양태에 따르면, 웨어러블 의료 장치는 프레임; 프레임에 고정되고, 사용자의 머리 상의 제 위치에 프레임을 유지하도록 구성된 지지 메커니즘; 적어도 하나의 센서; 프레임에 의해 지지된 이미저; 및 적어도 하나의 센서 및 이미저와 통신하는 컨트롤러를 포함할 수 있다. 이미저는, 이미지를 캡처 및 기록하고, 이미저의 주변 환경에서 조명 강도를 검출하고 조명 강도에 대응하는 신호를 컨트롤러에 전송하도록 구성될 수 있다. 웨어러블 의료 장치는 이미저 렌즈를 갖는 적어도 하나의 이미저를 더 포함할 수 있으며, 이미저는 프레임에 의해 지지되고 컨트롤러와 통신한다. 적어도 하나의 이미저는 이미지를 캡처 및 기록하도록 구성될 수 있다. 이미저 렌즈가 편광될 수 있다. 컨트롤러는 이미지 및 이미지 내의 조명 중 하나에 관한 안정화 데이터를 위해 캡처된 이미지를 처리하도록 구성될 수 있다. 웨어러블 의료 장치는 광원을 갖는 적어도 하나의 램프 장치를 더 포함할 수 있으며, 적어도 하나의 램프 장치는 프레임에 제거 가능하게 고정될 수 있고, 컨트롤러와 통신하도록 구성된다. 이미저는 이미저의 주변 환경에서 조명 강도를 검출하여 대응하는 신호를 컨트롤러에 전송하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러는, 이미저로부터 대응하는 신호의 수신 시에, 신호에 응답하여 램프 장치로부터 방출되는 광의 강도를 조정하도록 구성될 수 있다.
이미저는 안면 인식 기능을 포함할 수 있다. 사람의 안면을 갖는 이미지를 캡처할 때, 이미저는 신호를 컨트롤러에 전송하도록 구성될 수 있으며; 신호의 수신 시에, 컨트롤러는 램프 장치를 비활성화시키도록 구성될 수 있다. 이미저는 디스플레이 스크린을 검출하도록 구성될 수 있다. 디스플레이 스크린을 검출할 때, 이미저는 신호를 컨트롤러에 전송하도록 구성될 수 있으며; 이미저로부터 신호의 수신 시에, 컨트롤러는 램프 장치를 비활성화시키도록 구성될 수 있다. 웨어러블 의료 장치는 프레임에 결합된 적어도 하나의 렌즈를 더 포함할 수 있으며, 적어도 하나의 렌즈는 웨어러블 의료 장치가 사용자의 머리 상에 착용될 수 있을 때 사용자의 눈에 근접하게 위치되도록 구성된다. 웨어러블 의료 장치는 렌즈 상에 배치된 적어도 하나의 이미지 센서를 더 포함할 수 있다. 적어도 하나의 이미지 센서는 사용자의 눈 이미지 데이터를 캡처하도록 구성될 수 있다. 적어도 하나의 이미지 센서는 입력을 컨트롤러에 송신하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러는, 적어도 하나의 이미지 센서로부터 수신된 입력에 기초하여, 사용자의 초점 방향과 실질적으로 일치하는 방향으로 램프 장치로부터 방출되는 광을 지향시키도록 구성될 수 있다. 적어도 하나의 램프 장치는 수신된 입력에 응답하여 광원으로부터의 광을 재지향시킬 수 있는 가동 광학기기(movable optic)를 포함할 수 있다. 컨트롤러는, 이미저에 의해 캡처된 이미지로부터 이미지 데이터를 처리하고; 그림자 및 광도를 식별하며; 그림자 및 광도에 기초하여 적어도 하나의 램프 장치의 강도를 조정하도록 구성될 수 있다. 웨어러블 의료 장치는 프레임 상에 배치된 마이크로폰을 더 포함할 수 있으며, 마이크로폰은 웨어러블 의료 장치에 근접한 음향을 기록하고 오디오 정보를 컨트롤러 및 오디오 저장장치 중 하나에 전송하도록 구성된다.
다른 양태에 따르면, 수술실 조명 시스템은, 조명등 조립체로서, 조정 가능한 강도를 갖는 하나 이상의 광원; 및 복수의 위치 사이에서 조명등 조립체를 이동시키도록 작동 가능한 하나 이상의 위치설정 장치를 포함하는, 조명등 조립체; 및 웨어러블 의료 장치로서, 프레임; 프레임에 고정되고, 사용자의 머리 상의 제 위치에 프레임을 유지하도록 구성된 지지 부재; 적어도 하나의 센서; 및 적어도 하나의 센서 및 조명등 조립체와 통신하는 컨트롤러를 포함하는, 웨어러블 의료 장치를 포함할 수 있다. 컨트롤러는 적어도 하나의 센서로부터 수신된 입력에 기초하여 조명등 조립체가 이동하게 하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러는 조명등 조립체의 하나 이상의 광원이 방출하는 광의 강도를 변경할 수 있게 할 수 있다. 웨어러블 의료 장치는 컨트롤러와 통신하고 적외선 패턴을 검출하도록 구성된 적외선 센서를 더 포함할 수 있다. 조명등 조립체는 적외선 패턴을 방출하도록 구성될 수 있으며; 컨트롤러는 웨어러블 의료 장치로부터 검출된 적외선 패턴을 사용하여 조명등 조립체의 상대적인 위치를 결정하도록 구성될 수 있다. 적어도 하나의 센서는 사용자가 바라보고 있을 수 있는 곳을 결정하도록 구성될 수 있으며; 컨트롤러는 사용자가 바라보고 있을 수 있는 곳에 광을 제공하기 위해 조명등 조립체를 위치시키도록 구성될 수 있다. 수술실 조명 시스템은 컨트롤러와 통신하고 이미지 데이터를 캡처하도록 구성된 이미저를 더 포함할 수 있으며, 컨트롤러는, 이미저에 의해 캡처된 이미지로부터 이미지 데이터를 처리하고; 그림자 및 광도를 식별하며; 그림자 및 광도에 기초하여 하나 이상의 위치설정 장치가 조명등 조립체를 이동시키게 하도록 구성된다.
본 개시의 다른 양태에 따르면, 웨어러블 의료 장치는 프레임 및 프레임에 결합된 렌즈를 포함한다. 렌즈는 사용자의 눈에 근접하게 위치되도록 구성된다. 적어도 하나의 램프 장치가 프레임에 결합된다. 적어도 하나의 램프 장치는 프레임으로부터 외측으로 광을 방출한다. 컨트롤러는 적어도 하나의 램프 장치를 활성화시키고 제어한다.
본 개시의 다른 양태에 따르면, 수술실 조명 조립체는 조명등 조립체 및 조명등 조립체에 결합된 위치설정 장치를 포함한다. 조명등 조립체는 위치설정 장치를 통해 복수의 위치 사이에서 작동 가능하다. 웨어러블 의료 장치는 프레임, 프레임에 결합된 렌즈, 및 렌즈에 결합되고 사용자의 눈 움직임을 감지하도록 구성된 이미지 센서를 포함한다. 컨트롤러는 이미지 센서에 의해 감지된 눈 움직임에 응답하여 위치설정 장치 및 조명등 조립체 중 적어도 하나를 제어한다.
본 개시 내용의 이들 및 다른 특징, 장점, 및 목적은 다음의 상세한 설명, 청구범위, 및 첨부된 도면을 참조하여 당업자에 의해 더 잘 이해되고 인정될 것이다.
도면에서,
도 1은 일 예에 따른 웨어러블 의료 장치를 구비한 수술실의 개략도이고;
도 2는 일 예에 따른 웨어러블 의료 장치의 정면 사시도이고;
도 3은 도 2의 웨어러블 의료 장치의 측면 사시도이고;
도 4는 일 예에 따른, 광 방출을 갖는 웨어러블 의료 장치의 개략도이며;
도 5는 일 예에 따른 웨어러블 의료 장치를 포함하는 수술실 조명 조립체의 블록도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 참조 번호 10은 일반적으로 프레임(14)을 포함하는 웨어러블 의료 장치를 지시한다. 렌즈(18)는 프레임(14)에 결합될 수 있다. 렌즈(18)는 사용자(26)의 눈(22)에 근접하게 위치되도록 구성될 수 있다. 램프 장치(30)는 프레임(14)에 결합될 수 있다. 램프 장치(30)는 프레임(14)으로부터 외측으로 광(34)을 방출하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러(38)는 램프 장치(30)를 활성화시키고 제어한다.
도 1을 참조하면, 사용자(26)(예를 들어, 외과의, 의사, 또는 다른 의료 제공자)가 수술실(54)에서 웨어러블 의료 장치(10)를 착용하는 것으로 도시되어 있다. 수술실(54)에서 외과의와 함께 도시되어 있지만, 웨어러블 의료 장치(10)는 의료 환경 및/또는 다른 환경에서 다른 의료 전문가, 다른 사용자(26)에 의해 사용 및/또는 착용될 수 있다. 수술실(54)은 하나 이상의 광원(62)을 포함하는 조명등 조립체(58)를 포함할 수 있다. 조명등 조립체(58)는 테이블(66) 위에 배치될 수 있다. 테이블(66)은 수술 필드(surgical field)(70)를 적어도 부분적으로 한정할 수 있다. 본 개시의 목적을 위해, 수술 필드(70)는 수술이 수행되는 격리된 영역일 수 있는 수술장(operating field)일 수 있다. 수술실(54) 내에는, 다양한 절차에서 사용될 수 있는 하나 이상의 도구 또는 기구(74)가 있을 수 있다.
조명등 조립체(58)는 하나 이상의 위치설정 장치(78)를 포함할 수 있다. 위치설정 장치(78)는 복수의 위치 사이에서 조명등 조립체(58)를 이동시키도록 작동한다. 위치설정 장치(78)는 조명등 조립체(58)를 수술실(54)의 상이한 영역으로 병진시킬 수 있다. 추가적으로, 위치설정 장치(78)는 광원(62)으로부터 방출된 광(34)을 선택된 방향 또는 선택된 영역으로 지향시키도록 조명등 조립체(58)를 회전 및/또는 각도 조절할 수 있다. 위치설정 장치(78)는 조명등 조립체(58)를 재위치하는 모터(82)에 의해 구동될 수 있다. 모터(82)는 예를 들어 서보 모터 또는 스테퍼 모터일 수 있다. 또한, 조명등 조립체(58)는 위치설정 장치(78)의 상이한 이동을 위해 하나 초과의 모터(82)를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 도시된 바와 같이, 웨어러블 의료 장치(10)는 웨어러블 의료 장치에 고정되고, 웨어러블 의료 장치(10)가 사용자의 머리에 일시적으로 고정될 수 있게 하도록 구성된 지지 부재를 더 포함할 수 있다. 지지 부재는, 예를 들어 암(86) 또는 가요성 스트랩(flexible strap) 또는 스트랩들을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 웨어러블 의료 장치(10)의 프레임(14) 및 렌즈(18)는 안경 또는 안경류와 유사하도록 형성될 수 있다. 따라서, 프레임(14)은 사용자(26)가 안경과 유사한 방식으로 웨어러블 의료 장치(10)를 착용할 수 있게 하기 위해 2개의 암(86)을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 적어도 하나의 가요성 스트랩은 프레임의 측면에 고정될 수 있고 사용자의 머리 주위로 연장되도록 구성되며, 이에 의해 사용자의 머리 상의 제 위치에 프레임을 유지할 수 있다. 프레임(14)의 중앙 부분(90)은 사용자(26)의 코 상에 프레임(14)을 안착시키기 위한 만입부(indent)(94)를 한정할 수 있다. 웨어러블 의료 장치(10)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 프레임(14)의 중앙 부분(90)에 의해 분리된 2개의 렌즈(18)를 포함한다. 대안적으로, 웨어러블 의료 장치(10)는 프레임(14)의 대향 측면 부분(98) 사이에서 연장되는 단일 렌즈(18)를 포함할 수 있다. 웨어러블 의료 장치(10)는 본원의 교시로부터 벗어남이 없이 헤드램프 또는 다른 웨어러블 장치로서 구성될 수 있는 것으로 또한 고려된다. 일부 구현예에서, 웨어러블 의료 장치(10)는 렌즈 또는 렌즈들에 부가하여 또는 그 대신에 프레임에 고정된 안면 실드(face shield)(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
웨어러블 의료 장치(10)는 프레임(14)의 중앙 부분(90) 상에 배치된 이미저(imager)(96)를 포함할 수 있다. 이미저(96)는 카메라 또는 다른 비전-기반 장치일 수 있다. 이미저(96)는 전하 결합 소자(charge-coupled device; CCD) 또는 상보형 금속산화물 반도체(complementary metal-oxide semiconductor; CMOS) 이미저와 같은 영역형 이미저(area-type imager)일 수 있다. 다양한 예에 따르면, 이미저(96)는 환자, 테이블(66), 또는 수술실(54)의 다른 특징부에 의해 반사된 광을 시준 및/또는 집속하기 위한 하나 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 달리 말하면, 이미저(96)의 렌즈는 수술실(54)의 조명등 조립체(58)로부터 방출된 광(34)을 이용하도록 편광될 수 있다. 이미저(96)는 프레임(14)으로부터 외측으로 연장되는 시야(46)를 갖는다. 다양한 예에서, 시야(46)는 사용자(26)가 웨어러블 의료 장치(10)를 착용하고 있을 때 사용자(26)로부터 전방으로 연장된다.
여전히 도 1 및 도 2를 참조하면, 이미저(96)는 시야(46) 내의 이미지를 캡처 및 기록하도록 구성될 수 있고, 기록된 이미지는 이미지 저장장치(102)(도 5)로 출력될 수 있다. 기록된 이미지는 정지 이미지 및/또는 비디오일 수 있다. 시야(46) 내의 이미지를 기록하는 것은 나중에 다른 의료 전문가 및/또는 학생을 가르치기 위해 기록을 고찰하는 데 유리할 수 있다. 다양한 양태에 따르면, 이미저(96)는 사용자(26)의 눈(22)과 실질적으로 일렬로 배치되어, 시야(46)가 사용자(26)의 시야(106)와 실질적으로 중첩될 수 있게 한다. 따라서, 캡처된 이미지는 사용자(26)의 시야(106) 내에서 일어나는 작업 및 이벤트를 반영할 수 있으며, 이는 수술실(54) 내의 환경에서 외과의의 관점을 반영하는 이미지를 캡처하는 데 유리할 수 있다. 이미저(96)는 하나 이상의 무선 프로토콜(예를 들어, Bluetooth®; Wi-Fi(802.11a, b, g, n 등); ZigBee®; 및 Z-Wave® 등)을 통해 이미지 저장장치(102)에 작동 가능하게 결합될 수 있다.
이미저(96)에 의해 캡처된 이미지는 컨트롤러(38)에 의해 처리될 수 있다. 컨트롤러(38)는 웨어러블 의료 장치(10)에 직접 결합되고/되거나 통합될 수 있거나, 캡처된 이미지를 처리하기 위한 별도의 컨트롤러(38)일 수 있는 것으로 고려된다. 다양한 예에서, 캡처된 이미지는 이미지 자체 및/또는 이미지 내의 조명에 관한 안정화 데이터를 위해 처리된다. 안정화 데이터는 웨어러블 의료 장치(10)를 착용하는 동안에 사용자(26)의 움직임을 반영하는 데이터를 지칭한다. 예를 들어, 웨어러블 의료 장치(10)는 사용자(26)가 자신의 머리를 움직일 때 이동하여, 이미저(96)의 시야(46)를 변화시킨다. 다양한 양태에서, 램프 장치(30)는 사용자 명령에 기초하여 선택된 방향으로 광(34)을 방출한다. 사용자(26)가 웨어러블 의료 장치(10)를 착용하고 있는 동안에 사용자(26)의 머리가 움직이는 경우, 방출된 광(34)은 환자에 대한 새로운 머리 위치에 기초하여 선택된 방향 또는 선택된 영역으로 방출되지 않을 수 있다. 방출된 광(34)의 방향의 이러한 변화는 이미저(96)에 의해 캡처되고, 컨트롤러(38)는 방출된 광(34)의 방향이 사용자(26)의 새로운 머리 위치에 기초하여 조정될 수 있는지 여부 및/또는 조정되는 방법을 결정한다.
다양한 양태에 따르면, 이미저(96)는 또한 시야(46) 및/또는 수술실(54) 내의 조명 강도(예를 들어, 밝기)를 매핑할 수 있다. 달리 말하면, 이미저(96)는 주변 환경(예를 들어, 수술실(54))에서 조명의 강도를 검출하고, 대응하는 신호를 컨트롤러(38)에 전송할 수 있다. 다음에, 컨트롤러(38)는 이미저(96)로부터의 신호에 응답하여 램프 장치(30) 및/또는 조명등 조립체(58)로부터 방출된 광(34)의 강도를 조정할 수 있다. 예를 들어, 이미저(96)가 수술실(54) 내의 광(34)의 강도가 컨트롤러(38)에 의해 결정된 미리 정의된 강도 미만인 것을 검출하는 경우, 컨트롤러(38)는 수술실(54)의 밝기가 미리 정의된 강도 레벨에 도달할 때까지 램프 장치(30), 조명등 조립체(58), 및/또는 이들의 조합으로부터 방출되는 광의 강도를 증가시킬 수 있다. 대안적으로, 수술실(54) 내의 광(34) 강도가 미리 정의된 임계값보다 높은 경우, 컨트롤러(38)는 램프 장치(30), 조명등 조립체(58), 및/또는 이들의 조합으로부터 방출되는 광(34)의 강도를 낮출 수 있다. 조명의 강도를 매핑하는 것은 수술실(54) 내에서 다양한 외과 수술 및 다른 의료 절차를 수행하기에 적합한 밝기 레벨을 제공하는 데 유리할 수 있다. 이러한 방식으로, 수술실(54) 내의 조명이 적합한 공동 조명(예를 들어, 수술 절차에 의해 형성된 공동에의 조명)을 제공하기에 너무 밝거나 너무 어두운 경우, 조명은 그에 맞춰 조정될 수 있다.
여전히 도 1 및 도 2를 참조하면, 다양한 양태에 따르면, 이미저(96)는 안면 인식 기능을 포함할 수 있다. 안면 인식 기능은 선택된 안면 특징부를 검출하거나 식별하여 이미저(96)에 의해 캡처된 이미지가 사람의 안면을 포함하는지를 결정하기 위한 하나 이상의 알고리즘을 포함할 수 있다. 달리 말하면, 이미저(96)는 사람의 안면이 이미저(96)의 시야(46) 내에 있는지를 검출하고, 대응하는 신호를 컨트롤러(38)에 전송할 수 있다. 대안적으로, 캡처된 이미지는 사람의 안면이 이미지 내에 있는지, 따라서 시야(46) 내에 있는지 여부를 결정하기 위해 컨트롤러(38)에 의해 처리될 수 있다. 컨트롤러(38)는 시야(46)에서 사람의 안면이 검출되는 것에 응답하여 램프 장치(30)를 제어할 수 있다. 달리 말하면, 이미저(96)가 사람의 안면을 갖는 이미지를 캡처하는 경우, 이미저(96)는 신호를 컨트롤러(38)에 전송하고, 컨트롤러(38)는 램프 장치(30)를 비활성화시켜서 램프 장치(30)가 사람의 안면에 광(34)을 방출하는 것을 방지할 수 있다.
유사하게, 이미저(96)는 또한 디스플레이 스크린(110)을 검출하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 이미저(96)는 디스플레이 스크린(110)으로부터 방출되는 광을 검출할 수 있다. 컨트롤러(38)는 이미저(96)가 디스플레이 스크린(110)의 이미지를 캡처할 때 램프 장치(30)를 비활성화시킬 수 있다. 이것은 웨어러블 의료 장치(10)의 사용자(26)가 램프 장치(30)로부터 방출된 광(34)으로부터의 간섭 없이 디스플레이 스크린(110) 상의 정보를 볼 수 있으므로 유리할 수 있다.
또한, 이미저(96)는 기구(74)의 위치 및 사용을 추적하도록 구성될 수 있는 것으로도 고려된다. 예를 들어, 기구(74)는 이미저(96)에 의해 검출(예를 들어, 적외선 반사 및/또는 형광 검출)될 수 있는 페인트, 표시기 및/또는 마커(114)를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 기구(74)는 유형(예를 들어, 소모성 도구 대 비소모성 도구)에 기초하여, 그리고/또는 기구를 조작하는 사용자에 의해 코딩될 수 있다. 다양한 양태에 따르면, 기구(74)는 존재 검출 및 위치-기반 삼각측량 또는 다른 방법을 위해 컨트롤러(38)에 의해 식별될 수 있는 무선 주파수 식별 추적 장치를 포함할 수 있다. 따라서, 기구(74)는 이미저(96)의 시야(46)에 진입할 때 추적될 수 있다.
다양한 양태에서, 웨어러블 의료 장치(10)는 이미저(96)에 근접한 프레임(14) 상에 배치된 마이크로폰(118)을 포함한다. 마이크로폰(118)은 사용자 명령, 시야(46) 내에서 검출된 특정 물체 또는 다른 인자를 통해 선택적으로 활성화 및 비활성화될 수 있다. 마이크로폰(118)은 웨어러블 의료 장치(10)에 근접한 음향을 기록하고, 오디오 정보를 컨트롤러(38) 및/또는 오디오 저장장치에 전송할 수 있다. 이러한 방식으로, 외과 수술 또는 다른 의료 절차 주위의 오디오 데이터는 기록되고 나중에 고찰 및/또는 청취될 수 있으며, 이는 의료 전문가 및/또는 학생을 가르치는 데 유리할 수 있다.
여전히 도 1 및 도 2를 참조하면, 웨어러블 의료 장치(10)는 렌즈(18) 상에 배치된 이미지 센서(120)를 포함할 수 있다. 다양한 양태에 따르면, 이미지 센서들(120)은 카메라 또는 다른 비전-기반 장치일 수 있다. 이미지 센서(120)는 전하 결합 소자(CCD) 또는 상보형 금속산화물 반도체(CMOS) 센서와 같은 영역형 이미지 센서(120)일 수 있다. 다양한 예에 따르면, 이미지 센서(120)는 환자, 테이블(66), 또는 수술실(54)의 다른 특징부에 의해 반사된 광을 시준 및/또는 집속하기 위한 하나 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 달리 말하면, 이미지 센서(120)의 렌즈는 수술실(54)의 조명등 조립체(58)로부터 방출된 광(34)을 이용하도록 편광될 수 있다. 이미지 센서(120)는 이미저(96)와 동일한 영역형 센서일 수 있거나, 상이한 기능의 효율 및/또는 정확도를 최대화하기 위한 상이한 유형의 센서일 수 있다. 도시된 바와 같이, 웨어러블 의료 장치(10)는 사용자(26)가 웨어러블 의료 장치(10)를 착용하고 있을 때 사용자(26)의 좌측 눈에 근접한 하나의 이미지 센서(120) 및 사용자(26)의 우측 눈에 근접한 하나의 이미지 센서(120)를 포함한다. 그러나, 웨어러블 의료 장치(10)는 본원의 교시로부터 벗어남이 없이 임의의 수의 이미지 센서(120)를 포함할 수 있다. 이미지 센서(120) 각각은 프레임(14)으로부터 외측으로 연장되는 시야(46)를 갖는다. 이미지 센서(120)는, 예를 들어 시야(46) 내에서 사용자(26)의 눈 움직임과 같은, 눈 이미지 데이터를 캡처하도록 구성된다. 다양한 양태에 따르면, 이미저(96)의 시야(46)는 사용자가 웨어러블 의료 장치(10)를 착용하고 있을 때 사용자(26)로부터 멀리 전방으로 연장되고, 이미지 센서(120)의 시야(46)는 눈 이미지 데이터를 캡처하기 위해 이미저(96)의 시야(46)의 방향과 반대 방향으로 사용자(26)를 향해 연장된다. 캡처된 이미지는 이미저(96)와 유사하게, 컨트롤러(38) 및/또는 이미지 저장장치(102)(도 5)에 송신될 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 웨어러블 의료 장치(10)는 이미지 센서(120)에 근접한 렌즈(18) 상에 배치된 적외선(IR) 센서(122)를 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 웨어러블 의료 장치(10)는 사용자(26)의 좌측 및 우측 눈(22) 각각에 근접한 하나의 IR 센서(122)를 포함한다. 그러나, IR 센서(122)의 수는 본원의 교시로부터 벗어남이 없이 상이할 수 있다. IR 센서(122)는 이미지 센서(120)와 함께 그리고/또는 그와 독립적으로 작동할 수 있다. 또한, IR 센서(122)는 또한 사용자(26)의 눈 움직임을 검출할 수 있다. 다양한 예에서, 웨어러블 의료 장치(10)는 IR 센서(122) 및/또는 이미지 센서(120)에 의해 적어도 부분적으로 수행될 수 있는 홍채 인증 기능을 포함한다. 홍채 인증 기능은 사용자(26)의 식별을 위해 눈(22)을 조명하기 위해 사용자(26)의 눈(22)의 홍채의 IR 조명을 이용할 수 있다. 그러한 조명은 근적외선(NIR) 범위에서 높은 광 투과율을 허용하는 조건에서 최적화될 수 있다. 이미지 센서(120)는 가시광선 스펙트럼에서 적어도 하나의 광원(62)과 통신할 수 있거나, NIR 범위(예를 들어, 약 700 nm 내지 약 940 nm)에서 광(34)의 방출을 출력하도록 구성된 적어도 하나의 적외선 방출기에 대응할 수 있다. 이미지 센서(120)는, 웨어러블 의료 장치(10)의 사용자(26)의 신원이 결정될 수 있도록, 광원(62)에 대응하는 적외선 방출기를 선택적으로 활성화시켜서 홍채를 조명하도록 구성된다. 달리 말하면, 이미지 센서(120)가 홍채 인증을 위한 이미지를 캡처할 수 있도록 사용자(26)의 눈(22)이 조명될 수 있다. 사용자(26)가 결정되면, 컨트롤러(38)는 선택된 사용자(26)에 대한 미리 정의된 및/또는 저장된 개인 설정에 기초하여 웨어러블 의료 장치(10)의 다양한 구성요소의 사용을 승인할 수 있다.
여전히 도 1 및 도 2를 참조하면, 이미지 센서(120)는 사용자(26)의 눈 움직임을 추적하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 이미지 센서(120)는 사용자(26)의 머리에 대한 사용자(26)의 초점 방향(예를 들어, 눈 방향)을 감지하거나 검출할 수 있다. 사용자(26)의 초점 방향은 컨트롤러(38)에 전달되어, 사용자(26)의 초점 방향과 실질적으로 일치하는 방향으로 램프 장치(30)로부터 방출된 광(34)을 지향시키는 정보를 컨트롤러(38)에 제공할 수 있다. 사용자(26)의 초점 방향은 또한 아이 엘립스(eye-ellipse)를 측정함으로써 결정될 수 있다. 아이 엘립스는 사용자(26)의 눈 위치 분포의 근사치를 다차원 정규 밀도 분포로 나타내는 그래픽 장치이다. 아이 엘립스는 눈 위치의 약 90%를 차지할 수 있는 타원 영역을 분리하는 선의 세트를 생성한다. 따라서, 아이 엘립스는 사용자(26)의 눈 위치를 추적하는 데 이용될 수 있다.
다양한 예에서, 이미지 센서(120)는 검출된 눈 움직임에 기초하여 기본 명령을 구별한다. 다양한 안구 움직임은 대응하는 기능이 수행될 수 있도록 컨트롤러(38)에 전송된 지시 또는 명령 신호와 대응할 수 있다. 추가적으로, 컨트롤러(38)는 사용자 명령을 식별하기 위해 이미지를 처리하기 위한 하나 이상의 알고리즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 지정된 시간 동안의 특정한 안구 움직임(예를 들어, 좌측 보기, 우측 보기 등)은 명령을 나타낼 수 있다. 지시 신호는 램프 장치(30) 및/또는 조명등 조립체(58)로부터 방출된 광(34)의 위치설정 및/또는 강도와 관련될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 눈 움직임은 이미저(96), 이미지 센서(120), 마이크로폰(118), 또는 웨어러블 의료 장치(10)의 다른 양태의 상이한 기능에 대한 지시와 대응할 수 있다.
도 2를 추가로 참조하면, 이미지 센서(120)는 또한 사용자(26)의 동공 크기를 감지할 수 있다. 동공 크기에 관한 정보는 컨트롤러(38)에 전달될 수 있다. 컨트롤러(38)는 동공 크기가 사용자(26)의 동공 크기의 기준 파라미터보다 큰지 작은지 여부를 결정할 수 있다. 기준은 사용자(26)가 이미지 센서(120)를 초기에 활성화시킬 때 결정될 수 있다. 대안적으로, 기준 동공 크기는 컨트롤러(38)의 메모리(126)(도 5)에 저장될 수 있고, 사용자(26)의 홍채 인증 후에 식별 및 호출될 수 있다. 동공 크기는 수술실(54)의 조명이 너무 밝은지 너무 어두운지 여부를 나타낼 수 있고, 컨트롤러(38)는 그에 응답하여 램프 장치(30) 및/또는 조명등 조립체(58)의 방출된 광(34)을 조정할 수 있다.
또한, 이미지 센서(120)는 사용자(26)의 눈(22)의 이미지를 캡처할 수 있고, 컨트롤러(38)는 피로 메트릭(fatigue metric)을 위해 이미지를 처리하기 위한 하나 이상의 알고리즘을 포함할 수 있다. 피로 메트릭은 캡처된 눈 이미지 데이터를 기준 정보와 비교하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기준 정보는 사용자(26)의 눈(22)이 개방되는 평균 백분율을 포함할 수 있다. 이미지 센서(120)는 눈(22)의 개방을 주기적으로 감지할 수 있고, 컨트롤러(38)는 감지된 정보를 기준 정보와 비교할 수 있다. 컨트롤러(38)는 또한 소정 기간 또는 시간 범위에 걸쳐 눈의 개방이 감소하는 비율의 경향을 결정할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 이미지 센서(120)는 사용자(26)가 깜박거릴 때를 감지하고, 대응하는 신호를 컨트롤러(38)에 전송할 수 있다. 컨트롤러(38)는 사용자(26)가 깜박이는 횟수가 소정 기간에 걸쳐 증가 또는 감소했는지를 결정할 수 있다. 다양한 양태에 따르면, 이미지 센서(120)에 의해 감지된 동공 위치는 또한 피로 메트릭일 수 있다. 컨트롤러(38)는 사용자(26)가 소정 기간에 걸쳐 감지된 동공 위치에 기초하여 의식적으로 집중 및/또는 사고하는지 여부를 결정할 수 있다.
이미저(96), 마이크로폰(118), 이미지 센서(120), 램프 장치(30)의 광원(62), 및 IR 센서(122) 각각은 컨트롤러(38)와 통신하는 인쇄 회로 기판과 같은 하나 이상의 회로(130) 상에 배치될 수 있다. 하나 이상의 회로(130)는 강성 또는 가요성 회로일 수 있다. 또한, 이미저(96), 마이크로폰(118), 이미지 센서(120), 램프 장치(30)의 광원(62) 및 IR 센서(122) 각각은 별도의 회로(130) 상에 배치될 수 있거나, 이들 구성요소 중 몇몇 구성요소가 단일 회로(130) 상에 배치될 수 있다. 또한, 웨어러블 의료 장치(10)는 전원(134)을 포함할 수 있다. 전원(134)은 웨어러블 의료 장치(10)와 통합되거나, 대안적으로 웨어러블 의료 장치(10) 외부에 있을 수 있다. 전원(134)은 또한 재충전 가능할 수 있고, 사용 동안에 충전되도록 구성될 수 있다.
이제 도 2 및 도 3을 참조하면, 웨어러블 의료 장치(10)는 본원의 교시로부터 벗어남이 없이 하나 이상의 램프 장치(30)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 의료 장치(10)는 2개의 램프 장치(30)를 갖는 것으로 도시되어 있다. 2개의 램프 장치(30)는 프레임(14)의 대향 측면 부분(98)에 결합될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 웨어러블 의료 장치(10)는 이미저(96)에 근접하게 프레임(14)의 중앙 부분(90) 상에 배치된 램프 장치(30)를 포함할 수 있다. 프레임(14)의 대향 측면 부분(98) 각각에 결합된 적어도 하나의 램프 장치(30)를 갖는 예에서, 램프 장치(30)로부터 방출된 광(34)은 수술 필드(70)에 그림자가 지는 것을 감소시키기 위해 대향 램프 장치(30)를 향해 경사질 수 있다. 광(34)의 단일 방출이 소정 각도로 특정 영역으로 지향되는 경우, 광(34)은 그림자를 유발할 수 있다. 그러나, 하나 초과의 램프 장치(30)로부터의 경사진 광(34)의 방출은 수술 필드(70)에 그림자가 지는 것을 감소시키고 그리고/또는 최소화하는 데 유리할 수 있다.
다양한 양태에 따르면, 램프 장치(30)는 가동 광학기기(138)를 포함한다. 가동 광학기기(138)는 하나 이상의 모터(82) 또는 당업계에 알려진 임의의 다른 유사한 장치를 통해 이동 가능할 수 있다. 또한, 가동 광학기기(138)는 이미지 센서(120) 및/또는 컨트롤러(38)에 의해 검출된 바와 같은 눈 움직임을 통해 사용자(26)에 의해 주어진 명령에 응답하여 이동될 수 있다. 가동 광학기기(138)는 방출된 광(34)을 선택된 영역을 향해 재지향시킬 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 광(34)의 재지향은, 본원에서 이전에 논의된 바와 같이, 컨트롤러(38)에 의해 처리된 안정화 데이터에 응답하여 일어날 수 있다. 사용자(26)가 자신의 머리를 움직일 때, 가동 광학기기(138)는 램프 장치(30) 중 적어도 하나의 방출된 광(34)을 재지향시킬 수 있다. 재지향된 광(34)은 사용자(26)의 머리의 움직임 및/또는 검출된 눈 움직임에 기초하여 선택된 영역으로 이동될 수 있다. 가동 광학기기(138)는 또한 방출된 광(34)에 의해 생성된 광 스폿(light spot)(142)(도 4)의 크기를 조정할 수 있다. 광 스폿(142)의 크기는 수술실(54) 내의 검출된 상태, 공동 조명, 및/또는 사용자 명령에 응답하여 증가 또는 감소될 수 있다.
다양한 양태에 따르면, 램프 장치(30)는 이미지 센서(120) 및/또는 이미저(96)가 컨트롤러(38)에 의해 결정된 바와 같은 부적절한 공동 조명을 검출할 때 활성화될 수 있다. 따라서, 컨트롤러(38), 이미저(96) 및/또는 이미지 센서(120)는 공동 조명을 검출하고 공동 조명을 미리 정의된 레벨의 공동 조명과 비교하기 위한 하나 이상의 알고리즘을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 미리 정의된 레벨의 공동 조명은 사용자(26)의 동공 크기, 공동에서의 검출된 그림자 및/또는 다른 양태에 기초할 수 있다. 더욱이, 공동에 조명이 적절한 경우, 램프 장치(30)는 비활성화된 상태 또는 현재 설정으로 유지될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 공동 조명이 너무 밝아지면, 램프 장치(30)가 비활성화될 수 있거나, 방출된 광(34)의 강도가 감소될 수 있다. 이전에 설명된 바와 같이, 이미저(96)는 이미지를 캡처할 수 있고, 컨트롤러(38)는 사람의 안면 및/또는 디스플레이 스크린(110)이 캡처된 이미지 내에 있는지를 검출할 수 있다. 이러한 정보는 또한 램프 장치(30)의 활성화 및 비활성화에 영향을 미친다. 사람의 안면 또는 디스플레이 스크린(110) 중 적어도 하나가 이미저(96)의 캡처된 이미지 내에서 검출되는 경우, 램프 장치(30)는 비활성화될 수 있다. 램프 장치(30)의 선택적 활성화는 웨어러블 의료 장치(10)에 의해 사용자(26)의 머리 상에 전달되는 열, 중량 및/또는 크기를 감소시킬 수 있다.
여전히 도 2 및 도 3을 참조하면, 램프 장치(30)는 각각 하나 이상의 광원(62)을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 광원(62)은 백색 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 적어도 하나의 광원(62)은 유색 광(예를 들어, 약 390 nm 내지 약 700 nm)을 방출하도록 구성될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 광원(62)은 적외선(예를 들어, 약 700 nm 내지 약 1 mm) 및/또는 NIR 광(예를 들어, 약 700 nm 내지 약 940 nm)을 방출하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 광원(62) 각각은 램프 장치(30)의 다른 광원(62)과 함께 그리고/또는 그와 독립적으로 이용될 수 있다. 웨어러블 의료 장치(10)는 동일한 파장의 광(34)을 방출할 수 있거나 방출하지 않을 수 있는 하나 이상의 광원(62)을 포함할 수 있다. 다양한 양태에 따르면, 램프 장치(30)는 적어도 하나의 필터를 포함할 수 있다. 필터는 방출된 광(34)의 색상을 변경하는 컬러 필터일 수 있다. 필터는 또한 편광 필터일 수 있다. 필터는 램프 장치(30)에 통합될 수 있거나, 제거 가능 및/또는 교환 가능할 수 있는 것으로 고려된다.
다양한 예에서, 램프 장치(30)는 프레임(14)으로부터 제거 가능하거나 비활성화될 수 있으며, 그에 따라 웨어러블 의료 장치(10)는 램프 장치(30)와 함께 또는 램프 장치(30) 없이 사용될 수 있다. 그러한 예에서, 램프 장치(30) 및 프레임(14)은 램프 장치(30)를 프레임(14)에 자기적으로 결합하기 위한 자석을 포함할 수 있다. 대안적으로, 램프 장치(30)는 프레임(14)에 클립 결합, 스냅 결합, 체결, 또는 다른 방식으로 제거 가능하게 결합될 수 있다. 램프 장치(30)는 또한 핫 스와핑(hot-swapping)할 수 있다. 핫 스와핑은 시스템을 전체적으로 중지하거나 비활성시키지 않고 구성요소를 교체하거나 추가하는 것을 지칭한다. 따라서, 웨어러블 의료 장치(10)가 사용 중인 동안, 사용자(26)는 사용자 선호도 또는 수행되는 작업에 기초하여 램프 장치(30)를 제거, 부착 및/또는 교환할 수 있다. 이것은 웨어러블 의료 장치(10)의 중량뿐만 아니라 수술 필드(70)에 대한 조명의 유연성을 제공할 수 있다. 또한, 이것은 상이한 광원(62)(예를 들어, 상이한 파장의 광을 방출하도록 구성됨) 및/또는 필터를 갖는 램프 장치(30)를 사용하기 위한 유연성을 제공할 수 있다.
램프 장치(30) 및 조명등 조립체(58)의 광원(62)은 임의의 형태의 광원(62)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 형광 조명, 발광 다이오드(LED), 유기 LED(OLED), 중합체 LED(PLED), 레이저 다이오드, 양자점 LED(QD-LED), 솔리드-스테이트 조명(solid state lighting), 이들 또는 임의의 다른 유사한 장치의 혼성체(hybrid), 및/또는 임의의 다른 형태의 조명이 웨어러블 의료 장치(10) 내에서 이용될 수 있다. 또한, 전면-발광 LED, 측면-발광 LED 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 유형의 LED가 광원(62)으로서 사용하기에 적합하다. 더욱이, 다양한 예에 따르면, 알려진 광 색상 혼합 기술에 따라 단일 광원(62)으로부터 다양한 원하는 색상의 광 출력을 생성하기 위해, 적색, 녹색 및 청색 LED 패키징을 이용하는 적색, 녹색 및 청색(RGB) LED와 같은 다색 광원(62)이 사용될 수 있다.
도 4를 참조하면, 램프 장치(30)는 사용자(26)가 웨어러블 의료 장치(10)를 착용하고 있을 때 사용자(26)의 눈(22)과 실질적으로 일렬로 배치된다. 램프 장치(30)의 위치설정은 사용자(26)의 시야(106)와 실질적으로 정렬되는 광(34)의 방출을 제공할 수 있다. 예를 들어, 사용자(26)의 아이 엘립스는 약 10°의 각도를 갖는 시야(106)를 생성할 수 있다. 램프 장치(30)는 약 20°의 각도를 갖는 광(34)의 방출을 포함할 수 있다. 광(34)의 방출 및 시야(106)는 소정 정도의 중첩을 가질 수 있다. 특정 예에서, 광(34)의 방출 및 시야(106)는 약 5° 정도의 중첩을 가질 수 있다. 그러나, 광(34)의 방출 및 시야(106)는 본원의 교시로부터 벗어남이 없이 임의의 정도의 중첩을 가질 수 있는 것으로 고려된다.
도 5를 참조하면, 컨트롤러(38)는 웨어러블 의료 장치(10)의 다양한 구성요소와 작동 가능하게 결합될 수 있다. 컨트롤러(38)는 웨어러블 의료 장치(10)에 통합될 수 있거나, 웨어러블 의료 장치(10)와 별개일 수 있다. 도 5의 도시된 구성에서, 컨트롤러(38)는 프로세서(154), 메모리(126), 및 다른 제어 회로를 포함할 수 있다. 명령 또는 루틴(158)은 메모리(126)에 저장되고, 프로세서(154)에 의해 실행 가능하다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 다양한 양태에 따르면, 메모리(126)는 이미지 분석 루틴을 포함한다. 컨트롤러(38)는 이미저(96) 및/또는 이미지 센서(120)로부터 수신된 이미지 데이터를 처리하도록 구성된 하나 이상의 프로세서 또는 회로에 대응할 수 있다. 이러한 구성에서, 이미지 데이터는 이미저(96) 및/또는 이미지 센서(120)로부터 컨트롤러(38)로 전달될 수 있다. 컨트롤러(38)는 웨어러블 의료 장치(10)의 사용자(26)의 신원, 사용자(26)의 눈 움직임, 피로 메트릭, 및 시야(46) 내의 특정 물체를 결정하도록 구성된 하나 이상의 알고리즘으로 이미지 데이터를 처리할 수 있다. 또한, 컨트롤러(38)는 수술실(54) 내의 방출된 광(34)의 강도 및/또는 방향을 결정하도록 구성된 하나 이상의 알고리즘으로 이미지 데이터를 처리할 수 있다. 이미지 분석 루틴은 또한 수술 필드(70) 내의 그림자 및 광도를 식별하도록 구성될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 메모리(126)는 램프 장치(30) 및 조명등 조립체(58)를 제어하기 위한 광 제어 루틴을 포함할 수 있다. 광 제어 루틴은 램프 장치(30) 및/또는 조명등 조립체(58)의 광원(62) 중 하나 이상의 강도를 자동 조정할 수 있다. 이미지 분석 루틴이 이미저(96)로부터의 데이터를 처리하면, 광 제어 루틴은 조명등 조립체(58) 및/또는 램프 장치(30)가 어떻게 작동되는지를 제어할 수 있다. 예를 들어, 광 제어 루틴은 사용자(26)가 바라보거나 작업하는 곳(예를 들어, 이미저(96) 및 이미지 센서(120)로부터 검출됨)에 광(34)을 방출하기 위해 조명등 조립체(58) 및 램프 장치(30)를 이동시키거나, 조종(steer)하거나, 활성화시키거나, 또는 다른 방식으로 영향을 미치도록 구성될 수 있다. 그러한 예에서, 조명등 조립체(58)는 조명등 조립체(58) 내의 광원(62)의 위치 및/또는 투사 방향을 조정하기 위한 하나 이상의 위치설정 장치(78)(예를 들어, 모터(82), 액추에이터 등)를 포함할 수 있다. 램프 장치(30)는 램프 장치(30)의 광원(62)의 광 스폿(142)의 크기 및 투사 방향을 조정하기 위한 가동 광학기기(138)를 가질 수 있다. 광 제어 루틴은 수술실(54)의 조명의 변동 또는 그림자에 기초하여, 광원(62)으로부터 방출된 광(34)을 선택적으로 활성화 및/또는 조종하여 광(34)의 방출의 배향, 위치 및/또는 근원 위치를 조정할 수 있다. 이러한 방식으로, 웨어러블 의료 장치(10)는 수술실(54)의 다양한 부분의 검출 및 선택적 조명을 제공할 수 있다.
다양한 예에서, 이미지 분석 루틴은 또한 이미지 내의 복수의 마커(114)의 위치를 식별하도록 구성될 수 있다. 마커(114)는 이미지에서 관심 지점을 지정하는 기호, 컴퓨터 판독 가능 코드 및/또는 패턴일 수 있다. 예를 들어, 복수의 마커(114)는 이미지 분석 루틴이 수술 필드(70)의 둘레부를 결정할 수 있도록 수술 필드(70) 주위에 위치될 수 있다. 또한, 하나 이상의 마커(114)가 기구(74), 사용자(26), 수술실(54)에서의 관심 지점, 및/또는 환자 상에 위치될 수 있다.
다양한 양태에서, 메모리(126)는 또한 눈 추적 루틴을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 이미지 센서(120)로부터의 눈 이미지 데이터는 컨트롤러(38)에 전달되고, 컨트롤러(38)는 사용자(26)의 눈 움직임을 결정한다. 다음에, 컨트롤러(38)는 눈 움직임과 연관된 각각의 명령에 관한 대응하는 신호를 전송할 수 있다. 메모리(126)는 피로 메트릭에 관한 루틴(158)을 더 포함할 수 있다. 따라서, 피로 메트릭 루틴은 이미지 센서(120)로부터 검출된 눈 이미지 데이터를 기준 데이터와 비교할 수 있다. 메모리(126)는 또한 홍채 식별 루틴을 포함할 수 있고, 홍채 식별을 위한 저장된 설정 및 기준 데이터를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 이미지 센서(120) 및/또는 IR 센서(122)는 눈 이미지 데이터를 컨트롤러(38)에 전달할 수 있고, 컨트롤러(38)는 사용자(26)의 홍채를 식별할 수 있다. 다음에, 컨트롤러(38)는 검출된 눈 이미지 데이터를 선택된 사용자 프로파일에 대한 정보의 데이터베이스에 저장된 이미지 데이터와 비교할 수 있다.
여전히 도 1 및 도 5를 참조하면, 웨어러블 의료 장치(10)는 수술실(54) 내의 조명등 조립체(58)에 작동 가능하게 결합될 수 있다. 다양한 양태에 따르면, 웨어러블 의료 장치(10)는 하나 이상의 무선 프로토콜(예를 들어, Bluetooth®; Wi-Fi(802.11a, b, g, n 등); ZigBee®; 및 Z-Wave® 등)을 통해 조명등 조립체(58)에 결합될 수 있다. 웨어러블 의료 장치(10)는 램프 장치(30) 및/또는 별도의 광원(62)으로부터 표시기 광(indicator light)(150)을 방출할 수 있다. 표시기 광(150)은 인간의 눈에 보이거나 보이지 않을 수 있다. 다양한 양태에서, 표시기 광(150)은 백색 광, 가시광선, NIR 방출, 및/또는 IR 방출을 포함할 수 있다. 표시기 광(150)은 광원(62)으로부터 펄스화될 수 있거나, 조명등 조립체(58)에 의해 다른 방식으로 식별될 수 있다. 따라서, 조명등 조립체(58)는 표시기 광(150)을 감지하기 위한 센서(162)를 포함한다. 표시기 광(150)은 조명등 조립체(58)가 웨어러블 의료 장치(10) 및 따라서 사용자(26)가 위치된 곳을 감지할 수 있게 한다. 웨어러블 의료 장치(10) 및 수술실(54)은 조명등 조립체(58)에 의해 감지되도록 구성된 마커(114)를 포함할 수 있다. 다양한 예에서, 테이블(66) 및 기구(74)는 마커(114)를 포함할 수 있다. 마커(114)는 인간 눈에 보일 수 있거나, IR 마커(114)일 수 있다. 마커(114)는 조명등 조립체(58)의 센서(162)가 수술실(54) 내의 다른 마커(114)와 관련하여 사용자(26)의 존재를 감지할 수 있게 한다.
추가적으로 또는 대안적으로, 조명등 조립체(58)는 IR 마커(114)를 포함할 수 있고, 그리고/또는 IR 펄스 또는 패턴을 방출하도록 구성될 수 있다. 이미저(96)는 조명등 조립체(58)로부터의 IR 마커(114), 펄스 및/또는 패턴을 검출하도록 구성될 수 있다. 정보는 컨트롤러(38)에 전달될 수 있고, 다음에 컨트롤러(38)는 조명등 조립체(58)의 상대적인 위치 및 방출된 광(34)의 목표를 결정할 수 있다. 이것은 조명등 조립체(58)를 재위치하고/하거나 조명등 조립체(58)로부터 방출되는 광(34)의 강도를 조정하는 데 유리할 수 있다.
이미지 센서(120)는 조명등 조립체(58)의 위치설정에 관한 명령에 대응하는 눈 움직임을 감지할 수 있다. 이 명령은 조명등 조립체(58)가 재위치되게 하고, 그리고/또는 방출된 광(34)의 강도가 조정되게 할 수 있다. 컨트롤러(38)는 조명등 조립체(58)의 위치 및/또는 각도를 조정하기 위한 신호를 조명등 조립체(58)의 위치설정 장치(78) 및/또는 조명등 조립체 제어부(166)에 전송할 수 있다. 또한, 컨트롤러(38)는 조명등 조립체(58)로부터 방출된 광(34)의 강도를 조정하기 위한 신호를 조명등 조립체 제어부(166)에 전송할 수 있다. 웨어러블 의료 장치(10)를 통한 조명등 조립체(58)의 제어는 사용자(26)가 수술실(54) 내의 광 설정을 조정함에 있어서 증가된 효율을 제공한다. 따라서, 광(34)의 설정은 사용자(26)가 의료적 치료 또는 절차를 중지하거나 일시 중지하지 않고 조정될 수 있다. 또한, 웨어러블 의료 장치(10)는 보다 적은 광(34)으로 수술 필드(70)에서 보다 효과적으로 조명된 공동을 제공할 수 있으며, 이는 또한 사용자(26)의 동공 수축을 감소시킬 수 있다.
도 1 및 도 5를 추가로 참조하면, 웨어러블 의료 장치(10)는 자외선-C(UVC) 또는 다른 소독을 요구할 수 있는 오염 영역(170)의 식별을 제공한다. 이미지 센서(120)는 사용자(26)의 눈 움직임을 추적할 수 있으며, 이는 소독되어야 하는 위치 및/또는 경로를 나타낼 수 있다. 그러한 양태에서, 웨어러블 의료 장치(10)는 소독 모드를 포함할 수 있다. 컨트롤러(38)는 소독 모드에 관한 하나 이상의 알고리즘을 포함할 수 있다. 소독 모드에서, 사용자(26)의 눈 움직임은 소독이 필요한 오염된 영역(170)과 상관되며, 임의의 다른 사용자 명령에 대응하지 않을 수 있다. 오염된 영역(170)은 먼지, 생물학적 물질 및/또는 체액(예를 들어, 점액, 혈액, 타액, 소변 등)이 수술실(54)에 침착될 수 있는 영역에 대응할 수 있다. 그러한 물질은 수술실(54)에서 환자 또는 직원이 흘린 외래 오염물질 또는 하나 이상의 절차의 결과로서 침착될 수 있다.
본 개시의 일 양태에 따르면, 웨어러블 의료 장치는 프레임, 및 프레임에 결합된 렌즈를 포함한다. 렌즈는 사용자의 눈에 근접하게 위치되도록 구성된다. 적어도 하나의 램프 장치가 프레임에 결합된다. 적어도 하나의 램프 장치는 프레임으로부터 외측으로 광을 방출한다. 컨트롤러는 적어도 하나의 램프 장치를 활성화시키고 제어한다.
다른 양태에 따르면, 이미지 센서는 렌즈 상에 배치되고, 눈 이미지 데이터를 캡처하도록 구성된다.
또 다른 양태에 따르면, 이미지 센서는 홍채 인증 기능을 포함한다.
또 다른 양태에 따르면, 컨트롤러는 이미지 센서에 의해 캡처된 눈 이미지 데이터에 응답하여 적어도 하나의 램프 장치를 제어한다.
다른 양태에 따르면, 적어도 하나의 램프 장치는 제1 램프 장치 및 제2 램프 장치를 포함하며, 제1 및 제2 램프 장치는 프레임의 대향 측면 부분에 결합된다.
또 다른 양태에 따르면, 적어도 하나의 램프 장치는 프레임의 중앙 부분에 배치된다.
또 다른 양태에 따르면, 이미저는 프레임 상에 배치되고, 시야에서 이미지 데이터를 캡처하도록 구성된다.
본 개시의 다른 양태에 따르면, 수술실 조명 조립체는 조명등 조립체, 및 조명등 조립체에 결합된 위치설정 장치를 포함한다. 조명등 조립체는 위치설정 장치를 통해 복수의 위치 사이에서 작동 가능하다. 웨어러블 의료 장치는 프레임, 프레임에 결합된 렌즈, 및 렌즈에 결합되고 사용자의 눈 움직임을 감지하도록 구성된 이미지 센서를 포함한다. 컨트롤러는 이미지 센서에 의해 감지된 눈 움직임에 응답하여 위치설정 장치 및 조명등 조립체 중 적어도 하나를 제어한다.
본 개시의 사용은 다양한 이점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 의료 장치(10)는 사용자(26)가 수동으로 조정을 하기 위해 행동을 일시 중지하지 않고 수술실(54) 및 공동 내에 조정 가능한 광 설정을 제공할 수 있다. 웨어러블 의료 장치(10)는 또한 수술실(54) 내의 이미지 및 음향을 기록할 수 있으며, 이는 교육 및 다른 목적을 위해 나중에 검토될 수 있다. 추가적으로, 웨어러블 의료 장치(10)는 사용자의 피로 메트릭을 검출할 수 있으며, 이는 수술 환경에서 유리할 수 있다. 이러한 장치를 사용하는 추가적인 이익 또는 이점도 또한 실현 및/또는 달성될 수 있다.
당업자는 기술된 본 개시의 구조 및 다른 구성요소는 임의의 특정 재료에 한정되지 않음을 이해할 것이다. 여기에서 달리 설명되지 않는 한, 본원에서 개시된 개시 내용의 다른 예시적인 구현예는 매우 다양한 물질로 형성될 수 있다.
본 도시된 구현예는 주로 웨어러블 의료 장치와 관련된 방법 단계 및 장치 구성요소의 조합에 있다. 따라서, 장치 구성요소 및 방법 단계는 본 개시 내용의 구현예를 이해하는 데 적합한 그들의 특정 상세만을 나타내는 도면에서, 통상의 부호에 의해 적절한 곳에서 표시됨으로써, 본원에서 설명의 이점을 갖는 당업자에게 기꺼이 명백하게 하는 상세함으로 개시 내용을 애매모호하게 하지 않는다. 또한, 설명 및 도면에서의 유사한 번호는 유사한 요소를 나타낸다.
본 개시 내용의 목적으로, 용어 (결합시키다, 결합하는, 결합된 등과 같은 모든 형태의) "결합된"은 일반적으로 (전기적인 또는 기계적인) 2개 구성요소의 서로에 대한 직접적인 또는 간접적인 연결을 의미한다. 이러한 연결은 본래 고정적일 수 있고 본래 동적일 수 있다. 이러한 연결은 (전기적인 또는 기계적인) 2개의 구성요소, 및 서로 또는 2개의 구성요소와 하나의 단일체로서 일체로 형성되는 임의의 추가 중간 부재들에 의해 달성될 수 있다. 이와 같은 연결은 달리 명시되지 않는 한 본래 영구적일 수 있고 본래 제거 가능하거나 해제 가능할 수 있다.
본원에서 설명할 목적으로, 용어 "상부"", "하부", "우측", "좌측", "후방", "전방", "수직", "수평", 및 그들의 파생어는 도 1에서 배향된 것과 같이 본 개시와 관련될 것이다. 달리 언급되지 않는 한, 용어 "전방"은 의도된 관찰자에게 가장 근접한 장치의 표면을 지칭하며, 용어 "후방"은 의도된 관찰자로부터 보다 가장 먼 장치의 표면을 지칭한다. 그러나, 본 개시는 이와 반대로 명백하게 특정되는 경우를 제외하고, 다양한 대안적인 배향을 가정할 수도 있음을 이해해야 한다. 또한, 첨부된 도면에 예시되고 하기 명세서에 설명된 특정 장치 및 공정은 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명의 개념에 대한 단순히 예시적인 구현예라는 점을 이해해야 한다. 따라서, 본원에 개시된 구현예에 관한 특정 치수 및 다른 물리적 특성은 청구범위가 명백히 다르게 명시하지 않는 한 한정적인 것으로 간주되어서는 안 된다.
용어 "포함하는(including)", "포함하다(comprise)", "포함하는(comprising)", 또는 그의 임의의 다른 변형은 요소의 리스트를 포함하는 공정, 방법, 물품, 또는 장치가 이들 요소를 포함할 뿐만 아니라 이러한 공정, 방법, 물품, 또는 장치에 대하여 명확히 열거되거나 고유하지 않은 다른 요소를 포함하도록, 비배타적인 포함을 포괄하도록 의도되는 것이다. "...를 포함한다"에 선행되는 요소는 추가적인 제약 없이, 그 요소를 포함하는 공정, 방법, 물품 또는 장치에 추가적인 동일한 요소들의 존재를 배제하지 않는다. 추가적인 제약 없이, 그 요소를 포함하는 공정, 방법, 물품 또는 장치에 추가적인 동일한 요소들의 존재를 배제하지 않는다.
예시적인 구현예에 도시된 바와 같이, 본 발명의 요소의 구성 및 배열은 단지 예시적인 것임을 주목하는 것이 또한 중요하다. 본 발명의 단지 몇몇 구현예들이 본 개시에서 상세히 설명되었지만, 본 개시를 검토하는 당업자라면 인용된 주제의 신규한 교시 및 이점을 실질적으로 벗어나지 않고 많은 변형(예를 들어, 다양한 요소들의 크기, 치수, 구조, 형상 및 비율, 파라미터 값, 장착 배열, 재료의 사용, 색상, 배향 등의 변동)이 가능하다는 것을 용이하게 이해할 것이다. 예를 들어, 일체형으로 형성된 것으로 도시된 요소는 다수의 부분들로 구성될 수 있거나, 다수의 부분으로 도시된 요소는 일체형으로 형성될 수 있으며, 인터페이스의 동작은 반전되거나 달리 변경될 수 있으며, 구조 및/또는 부재 또는 연결부 또는 시스템의 다른 요소의 길이 또는 폭은 변경될 수 있고, 요소들 사이에 제공된 조정 위치의 성질 또는 수가 변경될 수 있다. 시스템의 요소 및/또는 조립체는 임의의 매우 다양한 색상, 질감, 및 이들의 조합으로 충분한 강도나 내구성을 제공하는 임의의 매우 다양한 재료로부터 구성될 수 있음을 주목해야 한다. 따라서, 그러한 모든 변형은 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다. 다른 치환, 변형, 변화, 및 생략은 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 원하는 그리고 다른 예시적인 구현예들의 설계, 작동 상태 및 배열에서 이루어질 수 있다.
설명된 공정 내의 임의의 설명된 공정 또는 단계가 본 발명의 범위 내에서 구조물을 형성하기 위해 다른 개시된 공정 또는 단계와 결합될 수도 있음이 이해될 것이다. 본원에 개시된 예시적인 구조 및 프로세스는 예시의 목적을 위한 것이며, 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (19)

  1. 웨어러블 의료 장치로서,
    프레임;
    상기 프레임에 고정되고, 사용자의 머리 상의 제 위치에 상기 프레임을 유지하도록 구성된 지지 메커니즘;
    적어도 하나의 센서; 및
    상기 프레임에 의해 지지된 이미저;
    상기 이미저 및 상기 적어도 하나의 센서와 통신하는 컨트롤러를 포함하며;
    상기 이미저는,
    이미지를 캡처 및 기록하고;
    상기 이미저의 주변 환경에서 조명 강도를 검출하고, 상기 조명 강도에 대응하는 신호를 상기 컨트롤러에 전송하도록 구성되는, 웨어러블 의료 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이미저 렌즈는 편광되는, 웨어러블 의료 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 이미지 및 상기 이미지 내의 조명 중 하나에 관한 안정화 데이터를 위해 캡처된 이미지를 처리하도록 구성되는, 웨어러블 의료 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 광원을 갖는 적어도 하나의 램프 장치를 더 포함하며, 상기 적어도 하나의 램프 장치는 상기 프레임에 제거 가능하게 고정될 수 있고, 상기 컨트롤러와 통신하도록 구성되는, 웨어러블 의료 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 이미저로부터 상기 조명 강도에 대응하는 신호의 수신 시에, 상기 신호에 응답하여 상기 램프 장치로부터 방출되는 광의 강도를 조정하도록 구성되는, 웨어러블 의료 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 이미저는 안면 인식 기능을 포함하며;
    사람의 안면을 갖는 이미지를 캡처할 때, 상기 이미저는 신호를 상기 컨트롤러에 전송하도록 구성되고;
    상기 신호의 수신 시에, 상기 컨트롤러는 상기 램프 장치를 비활성화시키도록 구성되는, 웨어러블 의료 장치.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미저는 디스플레이 스크린을 검출하도록 구성되며;
    상기 디스플레이 스크린을 검출할 때, 상기 이미저는 신호를 상기 컨트롤러에 전송하도록 구성되고;
    상기 이미저로부터 신호의 수신 시에, 상기 컨트롤러는 상기 램프 장치를 비활성화시키도록 구성되는, 웨어러블 의료 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프레임에 결합되고, 상기 웨어러블 의료 장치가 사용자의 머리 상에 착용될 때 사용자의 눈에 근접하게 위치되도록 구성된 적어도 하나의 렌즈를 더 포함하는, 웨어러블 의료 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 렌즈 상에 배치된 적어도 하나의 이미지 센서를 더 포함하며;
    상기 적어도 하나의 이미지 센서는 상기 사용자의 눈 이미지 데이터를 캡처하도록 구성되는, 웨어러블 의료 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 적어도 하나의 이미지 센서는 입력을 상기 컨트롤러에 송신하도록 구성되며;
    상기 컨트롤러는, 상기 적어도 하나의 이미지 센서로부터 수신된 입력에 기초하여, 상기 사용자의 초점 방향과 실질적으로 일치하는 방향으로 상기 램프 장치로부터 방출되는 광을 지향시키도록 구성되는, 웨어러블 의료 장치.
  11. 제4항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 램프 장치는 수신된 입력에 응답하여 상기 광원으로부터의 광을 재지향시킬 수 있는 가동 광학기기를 포함하는, 웨어러블 의료 장치.
  12. 제4항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 이미저에 의해 캡처된 이미지로부터 이미지 데이터를 처리하고;
    그림자 및 광도를 식별하며;
    상기 그림자 및 광도에 기초하여 상기 적어도 하나의 램프 장치의 강도를 조정하도록 구성되는, 웨어러블 의료 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프레임 상에 배치되며, 상기 웨어러블 의료 장치에 근접한 음향을 기록하고 오디오 정보를 상기 컨트롤러 및 오디오 저장장치 중 하나에 전송하도록 구성된 마이크로폰을 더 포함하는, 웨어러블 의료 장치.
  14. 수술실 조명 시스템으로서,
    조명등 조립체로서,
    조정 가능한 강도를 갖는 하나 이상의 광원; 및
    복수의 위치 사이에서 상기 조명등 조립체를 이동시키도록 작동 가능한 하나 이상의 위치설정 장치를 포함하는, 조명등 조립체; 및
    웨어러블 의료 장치로서,
    프레임;
    상기 프레임에 고정되고, 사용자의 머리 상의 제 위치에 상기 프레임을 유지하도록 구성된 지지 부재;
    적어도 하나의 센서; 및
    상기 적어도 하나의 센서 및 상기 조명등 조립체와 통신하는 컨트롤러를 포함하는, 웨어러블 의료 장치를 포함하는, 수술실 조명 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 적어도 하나의 센서로부터 수신된 입력에 기초하여 상기 조명등 조립체가 이동하게 하도록 구성되는, 수술실 조명 시스템.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 조명등 조립체의 하나 이상의 광원이 방출하는 광의 강도를 변경하게 할 수 있는, 수술실 조명 시스템.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 웨어러블 의료 장치는 상기 컨트롤러와 통신하고 적외선 패턴을 검출하도록 구성된 적외선 센서를 더 포함하며;
    상기 조명등 조립체는 적외선 패턴을 방출하도록 구성되고;
    상기 컨트롤러는 상기 웨어러블 의료 장치로부터 검출된 적외선 패턴을 사용하여 상기 조명등 조립체의 상대적인 위치를 결정하도록 구성되는, 수술실 조명 시스템.
  18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 센서는 사용자가 바라보고 있는 곳을 결정하도록 구성되고;
    상기 컨트롤러는 상기 사용자가 바라보고 있는 곳에 광을 제공하기 위해 상기 조명등 조립체를 위치시키도록 구성되는, 수술실 조명 시스템.
  19. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컨트롤러와 통신하고 이미지 데이터를 캡처하도록 구성된 이미저를 더 포함하며;
    상기 컨트롤러는,
    상기 이미저에 의해 캡처된 이미지로부터 이미지 데이터를 처리하고;
    그림자 및 광도를 식별하며;
    상기 그림자 및 광도에 기초하여 상기 하나 이상의 위치설정 장치가 상기 조명등 조립체를 이동시키게 하도록 구성되는, 수술실 조명 시스템.
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