KR20230089722A - 멀티-광다이오드 감지 기술을 이용한 서브형 인공망막장치 - Google Patents

멀티-광다이오드 감지 기술을 이용한 서브형 인공망막장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20230089722A
KR20230089722A KR1020210178354A KR20210178354A KR20230089722A KR 20230089722 A KR20230089722 A KR 20230089722A KR 1020210178354 A KR1020210178354 A KR 1020210178354A KR 20210178354 A KR20210178354 A KR 20210178354A KR 20230089722 A KR20230089722 A KR 20230089722A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pixels
stimulation
photodiodes
current
pixel
Prior art date
Application number
KR1020210178354A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102691075B1 (ko
Inventor
이형민
김성우
엄경호
Original Assignee
고려대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 고려대학교 산학협력단 filed Critical 고려대학교 산학협력단
Priority to KR1020210178354A priority Critical patent/KR102691075B1/ko
Priority to US18/078,471 priority patent/US20230181927A1/en
Publication of KR20230089722A publication Critical patent/KR20230089722A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102691075B1 publication Critical patent/KR102691075B1/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N5/0613—Apparatus adapted for a specific treatment
    • A61N5/0622—Optical stimulation for exciting neural tissue
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N5/0601—Apparatus for use inside the body
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/36046—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation of the eye
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/14—Eye parts, e.g. lenses, corneal implants; Implanting instruments specially adapted therefor; Artificial eyes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F9/00—Methods or devices for treatment of the eyes; Devices for putting-in contact lenses; Devices to correct squinting; Apparatus to guide the blind; Protective devices for the eyes, carried on the body or in the hand
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/02—Details
    • A61N1/04—Electrodes
    • A61N1/05—Electrodes for implantation or insertion into the body, e.g. heart electrode
    • A61N1/0526—Head electrodes
    • A61N1/0543—Retinal electrodes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/3605—Implantable neurostimulators for stimulating central or peripheral nerve system
    • A61N1/36125—Details of circuitry or electric components
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/3605—Implantable neurostimulators for stimulating central or peripheral nerve system
    • A61N1/36128—Control systems
    • A61N1/36146—Control systems specified by the stimulation parameters
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/372—Arrangements in connection with the implantation of stimulators
    • A61N1/37211—Means for communicating with stimulators
    • A61N1/37252—Details of algorithms or data aspects of communication system, e.g. handshaking, transmitting specific data or segmenting data
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/0626—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/065—Light sources therefor
    • A61N2005/0651—Diodes
    • A61N2005/0652—Arrays of diodes

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Neurosurgery (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Neurology (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Prostheses (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

본 발명은 멀티-광다이오드 감지 기술을 이용한 서브형 인공망막장치를 개시한다. 본 발명에 따르면, 멀티-광다이오드 감지 기술을 이용한 서브형 인공망막장치로서, k개의 픽셀이 단위 그룹으로 설정되는 복수의 픽셀을 포함하는 픽셀 어레이; 및 상기 픽셀 어레이를 제어하여 상기 k개의 픽셀 중 하나의 픽셀을 자극 전극으로 활성화하고, 나머지 k-1개의 픽셀을 리턴 전극으로 활성화하는 디지털 컨트롤러를 포함하되, 상기 단위 그룹은 k개의 광다이오드, 센싱 회로 및 전류 드라이버를 포함하고, 상기 센싱 회로는 빛의 조사에 따라 상기 k개의 광다이오드 각각에서 생성된 전류를 입력으로 하여 자극 파라미터를 출력하고, 상기 전류 드라이버는 상기 자극 파라미터에 상응하는 자극 전류를 출력하는 서브형 인공망막장치가 제공된다.

Description

멀티-광다이오드 감지 기술을 이용한 서브형 인공망막장치{Sub-retinal prosthesis using multi-photodiode sensing}
본 발명은 멀티-광다이오드 감지 기술을 이용한 서브형 인공망막장치에 관한 것이다.
정상 시각경로에서 빛의 형태로 안구에 들어온 시각정보는 망막에서 전기신호로 바뀌어 시신경을 통해 전달된다.
실명의 대표적인 질환들로는 망막색소변성 (Retinitis pigmentosa) 및 나이관련 황반변성 (Age-related macula degeneration)이 있으며, 이는 시세포의 사별로 인해 빛 자극을 망막 단계에서부터 인지하지 못하므로 발생한다.
국내 40만 명의 환자가 나이 관련 황반변성을 앓고 있으며, 그 수가 증가하여 2030년 57만 명의 환자가 발생할 것으로 예상된다. 이러한 환자들은 망막의 바깥층인 시세포 층만 손상이 되고 나머지 신경들은 비교적 온전하게 남아있기 때문에 시세포 층의 기능을 대체할 수 있는 인공망막장치를 이용한 치료가 다양한 치료방법 중 가장 시각기능 복원 가능성이 높다.
전 세계적으로 상업화를 구현한 1세대 인공망막장치 미국의 Second sight사 Argus II이며, Epi-retinal형 시스템으로 60 픽셀 해상도를 가지며 350명의 환자가 수술을 받았다. 또 다른 1세대 상용화 인공망막장치는 독일의 Retinal Implant AG사와 튜빙겐 대학의 E. Zrenner 교수 연구팀의 Alpha AMS이며, Sub-retinal형 인공망막 시스템이다.
그러나 현재 두 회사 모두 더 이상 1세대 제품의 생산 판매를 중단하였다.
현재 2세대 제품으로 프랑스의 Pixium 사에서 Prima retinal implant, 일본 오사카대 T. Fujikado, M. Kamei 교수 연구팀은 Supra-retinal 삽입하는 STS device를 개발 중이다.
독일에서 개발한 Alpha IMS 제품의 경우 1500 픽셀을 탑재하고 있지만 임상적 실험결과에 의하면 실제로 60 픽셀 수준의 해상도로 환자들이 인식하고 있다는 보고가 있다. 이는 광다이오드 광센서 어레이들이 빛에 반응하여 동시에 양극 세포들(Bipolar Cell)을 자극하기 때문이다.
도 1은 종래기술에 따른 인공망막장치에서 전류 번짐 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 1a를 참조하면, 4개의 리턴 전극이 인공망막의 끝 부분에 위치해 있다. 자극 전극이 ‘ㄱ’ 모양으로 활성화되어 있다고 가정하면, 도 1b와 같이 자극 전극에서 생성된 전류가 리턴 전극으로 흐르게 되어 반응하지 않아야 할 양극 세포들을 자극하게 된다.
이로 인해 환자들이 감지하는 상의 엣지(edge)가 번지는 현상이 발생한다.
도 2는 전류 번짐 현상을 제거하기 위한 자극/리턴 전극 배치를 도시한 도면이다.
도 2는 한국등록특허 10-1838150에 개시된 것으로서, 도 2를 참조하면, Reconfigurable 자극/리턴 전극을 이용하여 자극 전극 주변의 전극들을 리턴 전극으로 활용하여 전류 번짐 현상을 제거한다.
Reconfigurable 자극/리턴 전극을 이용하기 위해 각 전극들은 시간에 따라 자극 전극 또는 리턴 전극으로 동작한다.
Reconfigurable 자극/리턴 전극을 이용함에 따라, 각 자극 주기마다 서로 다른 그룹에 속하는 픽셀 중 하나의 픽셀만 자극 전극으로 동작한다. 자극 전극 이외에는 리턴 전극이 되고, 리턴 전극에 해당하는 픽셀들의 센싱 회로(픽셀에서 빛을 감지하는 역할을 하는 회로)는 동작하지 않는다. 센싱 회로의 가장 중요한 부분인 광다이오드도 리턴 전극인 픽셀에서는 사용되지 않고 방치된다.
그러나, 종래에는 자극 전극으로 동작하는 픽셀의 광다이오드에 생성된 전류만을 이용하기 때문에 전류의 크기가 작아 정확도가 낮아지는 문제점이 있다.
한국등록특허 10-1838150
상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 효과적으로 자극을 전달하고 공간 해상도를 향상시킬 수 있는 멀티-광다이오드 감지 기술을 이용한 서브형 인공망막장치를 제안하고자 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 멀티-광다이오드 감지 기술을 이용한 서브형 인공망막장치로서, k개의 픽셀이 단위 그룹으로 설정되는 복수의 픽셀을 포함하는 픽셀 어레이; 및 상기 픽셀 어레이를 제어하여 상기 k개의 픽셀 중 하나의 픽셀을 자극 전극으로 활성화하고, 나머지 k-1개의 픽셀을 리턴 전극으로 활성화하는 디지털 컨트롤러를 포함하되, 상기 단위 그룹은 k개의 광다이오드, 센싱 회로 및 전류 드라이버를 포함하고, 상기 센싱 회로는 빛의 조사에 따라 상기 k개의 광다이오드 각각에서 생성된 전류를 입력으로 하여 자극 파라미터를 출력하고, 상기 전류 드라이버는 상기 자극 파라미터에 상응하는 자극 전류를 출력하는 서브형 인공망막장치가 제공된다.
상기 k개의 광다이오드의 음극은 서로 연결될 수 있다.
상기 센싱 회로 및 상기 전류 드라이버는 상기 단위 그룹의 개수만큼 제공될 수 있다.
상기 k개의 픽셀은 중심 픽셀 및 상기 중심 픽셀에 인접한 복수의 주변 픽셀을 포함할 수 있다.
상기 k개의 픽셀은 중심 픽셀 및 상기 중심 픽셀에 인접한 상하좌우 픽셀을 포함할 수 있다.
상기 디지털 컨트롤러는, 상기 k개의 픽셀 중 하나의 픽셀을 자극 전극으로 활성화하고, 미리 설정된 시간이 경과한 이후 상기 나머지 k-1개의 픽셀을 리턴 전극으로 활성화할 수 있다.
상기 단위 그룹은 전원 전압, 상기 전원 전압에 연결되는 복수의 스위치 및 상기 복수의 스위치 및 상기 k개의 광다이오드 각각에 연결되는 캐패시터를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 자극 전극으로 동작하는 픽셀에 인접한 복수의 픽셀에 배치된 광다이오드를 함께 공유하여 광다이오드 면적을 증가시켜 센싱 정확도를 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 자극 전극 및 리턴 전극의 활성화 시간에 딜레이를 적용하여 자극 전극 및 리턴 전극을 가깝게 배치하더라도 전류 번짐 현상을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 인공망막장치에서 전류 번짐 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 전류 번짐 현상을 제거하기 위한 자극/리턴 전극 배치를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 인공망막장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 인공망막장치의 단위 그룹을 도시한 도면이다.
도 5는 본 실시예에 따른 픽셀 어레이의 상세 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 단위 그룹 픽셀의 상세 구조를 도시한 도면이다.
도 7은 자극 전극 및 리턴 전극이 동시에 활성화되는 경우를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 8은 자극 전극이 먼저 활성화되어 전류를 주입한 뒤 일정 딜레이 시간 뒤에 리턴 전극을 활성화하는 방식을 나타낸 도면이다.
도 9는 20μm x 40μm 광다이오드와 80μm x 40μm 광다이오드에 0에서 3900 lux의 조도로 빛을 조사했을 때, 그에 따른 광다이오드 전류를 측정한 결과이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 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.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 인공망막장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 인공망막장치는 픽셀 어레이(300), SPI(Serial-to Parallel Interface, 302) 및 디지털 컨트롤러(304)를 포함할 수 있다.
픽셀 어레이(300)는 k개의 픽셀이 단위 그룹으로 설정되는 복수의 픽셀을 포함한다. k개의 픽셀들은 미리 설정된 순서에 따라 순차적으로 자극 전극으로 활성화되고, 자극 전극으로 활성화된 픽셀을 제외한 나머지 k-1개의 픽셀은 리턴 전극으로 활성화된다.
본 실시예에 따르면, 자극 전극의 광다이오드 뿐만 아니라 인접한 복수의 리턴 전극의 광다이오드를 공유하여 센싱 정확도를 높인다.
즉, 본 실시예는 멀티-광다이오드 감지 기술을 이용하는 것이다.
SPI(302)는 외부 데이터(Data)를 병렬 데이터로 저장하고, 병렬 데이터에 의해 픽셀 어레이(304)에 공급하기 위한 신호의 주기, 펄스폭 등이 결정된다.
디지털 컨트롤러(304)는 픽셀 어레이(300)를 제어하여, 픽셀 어레이(300)의 각 그룹에 포함된 하나의 픽셀을 자극 전극으로 활성화시키고, 미리 설정된 시간이 경과한 이후, 즉, 소정 시간 딜레이 이후, 각 그룹의 나머지 픽셀을 리턴 전극으로 활성화시켜 자극 전류를 검출한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 디지털 컨트롤러(304)는 로우 디코더(310) 및 컬럼 디코더(312)를 통해 빛이 감지한 픽셀의 자극 전류를 검출할 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 인공망막장치의 단위 그룹을 도시한 도면이다.
도 4는 5개의 픽셀이 하나의 그룹으로 설정되어 5개의 광다이오드가 공유되는 경우를 도시한 것이다.
이하에서는 5개의 광다이오드를 공유하는 것을 예시적으로 설명할 것이나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4를 참조하면, 단위 그룹은 5개의 광다이오드(400-1 내지 400-5)를 포함하고, 빛이 조사되는 경우, 5개의 광다이오드 각각에서 출력하는 전류를 이용하여 자극 전류를 출력한다.
본 실시예에 따른 멀티-광다이오드 감지 기술은 하나의 그룹에 속하는 복수의 픽셀에 배치된 광다이오드를 연결하여 광다이오드의 면적을 증가시킨다.
하나의 그룹에 5개의 광다이오드가 포함되는 경우, 광다이오드의 면적이 5배 증가한다.
이를 통해 적은 양의 빛으로도 광다이오드 감지 동작을 수행할 수 있도록 하여, 인공망막장치를 이용하는 환자가 어두운 환경에서도 시야를 확보할 수 있도록 한다.
도 5는 본 실시예에 따른 픽셀 어레이의 상세 구성을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 5개의 픽셀이 하나의 그룹으로 설정되며, 1 내지 5는 자극 전극으로 활성화되는 순서를 의미한다.
각 단위 그룹은 중앙의 픽셀과 이에 인접한 상하좌우 픽셀들을 포함한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 단위 그룹 픽셀의 상세 구조를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 단위 그룹에 포함된 복수의 광다이오드(400-1 내지 400-5)는 복수의 스위치(G1 내지 G5)를 통해 전원 전압(VDD)와 연결된다.
스위치가 온 되면, 광다이오드의 음극(400-1 내지 400-5)이 전원 전압으로 충전된다.
이후, 빛이 조사되는 경우 빛의 양에 비례하여 광다이오드 음극(Cathode)의 전압이 내려가고 광다이오드 전류(IPD)가 생성되어 광다이오드의 기생 캐패시터(CP)를 방전시킨다.
이를 센싱 회로(600)가 감지하여 자극 파라미터를 생성한다.
보다 상세하게, 기생 캐패시터가 일정 수치 이하로 낮아지면 센싱 회로(600)의 카운터 값이 1 상승한다.
상기와 같이 생성된 자극 파라미터는 전류 드라이버(604)로 공급되어 자극 파라미터에 상응하는 자극 전류가 출력된다.
본 실시예에 따르면, 5개 픽셀의 광다이오드(400-1 내지 400-5)의 음극을 서로 연결하여 회로를 구성함으로써 센싱 회로(600)가 5개의 광다이오드 각각에서 생성된 전류에 상응하는 자극 파라미터를 생성하기 때문에 하나의 광다이오드를 이용하는 경우보다 센싱 회로(600)가 5배 높은 카운터 값을 생성할 수 있어 빛 감지의 정확도를 더욱 높일 수 있다.
도 6과 같이 5개의 광다이오드를 연결하는 경우, 자극 전극 및 리턴 전극이 동시에 활성화되면 두 전극 사이의 좁은 간격으로 인해 전류 전달이 원활하지 않을 우려가 있다.
도 7은 자극 전극 및 리턴 전극이 동시에 활성화되는 경우를 예시적으로 도시한 도면이다.
이를 개선하기 위해 도 8과 같이 자극 전극이 먼저 활성화되어 전류를 주입한 뒤 미리 설정된 시간(딜레이 시간)이 경과한 이후에 리턴 전극을 활성화하는 방식을 이용할 수 있다.
여기서 딜레이 시간은 수 μs에서 수천 μs로 다양하게 설정될 수 있다.
또한, 리턴 전류의 양을 제한한다면 자극 전류가 망막에 퍼진 후 상대적으로 천천히 리턴 전극을 통해 자극 전류가 되돌아오게 되어 망막 자극 효과를 개선할 수 있다.
도 9는 20μm x 40μm 광다이오드와 80μm x 40μm 광다이오드에 0에서 3900 lux의 조도로 빛을 조사했을 때, 그에 따른 광다이오드 전류를 측정한 결과이다.
TSMC 180nm General 공정의 광다이오드를 이용하였다. 광다이오드의 크기가 커지면 광다이오드 전류가 증가하고, 조사된 빛의 조도에 따라 광다이오드 전류가 증가함을 알 수 있다.
본 실시예에 따르면, 중심 픽셀 및 중심 픽셀에 인접한 복수의 주변 픽셀에 포함되는 모든 광다이오드가 생성한 전류를 센싱하기 때문에 인공망막장치의 성능을 향상시킬 수 있다.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 멀티-광다이오드 감지 기술을 이용한 서브형 인공망막장치로서,
    k개의 픽셀이 단위 그룹으로 설정되는 복수의 픽셀을 포함하는 픽셀 어레이; 및
    상기 픽셀 어레이를 제어하여 상기 k개의 픽셀 중 하나의 픽셀을 자극 전극으로 활성화하고, 나머지 k-1개의 픽셀을 리턴 전극으로 활성화하는 디지털 컨트롤러를 포함하되,
    상기 단위 그룹은 k개의 광다이오드, 센싱 회로 및 전류 드라이버를 포함하고,
    상기 센싱 회로는 빛의 조사에 따라 상기 k개의 광다이오드 각각에서 생성된 전류를 입력으로 하여 자극 파라미터를 출력하고,
    상기 전류 드라이버는 상기 자극 파라미터에 상응하는 자극 전류를 출력하는 서브형 인공망막장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 k개의 광다이오드의 음극은 서로 연결되는 서브형 인공망막장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 회로 및 상기 전류 드라이버는 상기 단위 그룹의 개수만큼 제공되는 서브형 인공망막장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 k개의 픽셀은 중심 픽셀 및 상기 중심 픽셀에 인접한 복수의 주변 픽셀을 포함하는 서브형 인공망막장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 k개의 픽셀은 중심 픽셀 및 상기 중심 픽셀에 인접한 상하좌우 픽셀을 포함하는 서브형 인공망막장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 디지털 컨트롤러는, 상기 k개의 픽셀 중 하나의 픽셀을 자극 전극으로 활성화하고, 미리 설정된 시간이 경과한 이후 상기 나머지 k-1개의 픽셀을 리턴 전극으로 활성화하는 서브형 인공망막장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 단위 그룹은 전원 전압, 상기 전원 전압에 연결되는 복수의 스위치 및 상기 복수의 스위치 및 상기 k개의 광다이오드 각각에 연결되는 캐패시터를 포함하는 서브형 인공망막장치.
KR1020210178354A 2021-12-14 2021-12-14 멀티-광다이오드 감지 기술을 이용한 서브형 인공망막장치 KR102691075B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210178354A KR102691075B1 (ko) 2021-12-14 2021-12-14 멀티-광다이오드 감지 기술을 이용한 서브형 인공망막장치
US18/078,471 US20230181927A1 (en) 2021-12-14 2022-12-09 Sub-retinal prosthesis using multi-photodiode sensing technology

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210178354A KR102691075B1 (ko) 2021-12-14 2021-12-14 멀티-광다이오드 감지 기술을 이용한 서브형 인공망막장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20230089722A true KR20230089722A (ko) 2023-06-21
KR102691075B1 KR102691075B1 (ko) 2024-07-31

Family

ID=86695715

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210178354A KR102691075B1 (ko) 2021-12-14 2021-12-14 멀티-광다이오드 감지 기술을 이용한 서브형 인공망막장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20230181927A1 (ko)
KR (1) KR102691075B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101766763B1 (ko) * 2010-10-27 2017-08-09 이리듐 메디칼 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 플렉시블 인조 망막 장치들
KR101838150B1 (ko) 2016-08-31 2018-03-15 가천대학교 산학협력단 광센서 어레이 기반의 서브형 인공망막 장치 및 인공망막 장치의 구동 방법
KR101912068B1 (ko) * 2018-05-15 2018-10-25 가천대학교 산학협력단 잉여 광 억제 서브형 인공 망막 장치 및 신호 생성 방법
KR102258884B1 (ko) * 2020-11-20 2021-06-01 주식회사 셀리코 서브형 인공망막 장치, 이의 구동방법 및 제조방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101766763B1 (ko) * 2010-10-27 2017-08-09 이리듐 메디칼 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 플렉시블 인조 망막 장치들
KR101838150B1 (ko) 2016-08-31 2018-03-15 가천대학교 산학협력단 광센서 어레이 기반의 서브형 인공망막 장치 및 인공망막 장치의 구동 방법
KR101912068B1 (ko) * 2018-05-15 2018-10-25 가천대학교 산학협력단 잉여 광 억제 서브형 인공 망막 장치 및 신호 생성 방법
KR102258884B1 (ko) * 2020-11-20 2021-06-01 주식회사 셀리코 서브형 인공망막 장치, 이의 구동방법 및 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20230181927A1 (en) 2023-06-15
KR102691075B1 (ko) 2024-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lorach et al. Photovoltaic restoration of sight with high visual acuity
Mathieson et al. Photovoltaic retinal prosthesis with high pixel density
EP3508248B1 (en) Optical sensor array-based sub-type artificial retina device
JP4393029B2 (ja) 可変電圧電流能を備えた多相式マイクロ光電検出装置による網膜移植法と挿入用装置
US7447547B2 (en) Neural prosthesis based on photomechanical deflectors and tactile sensory cells
KR102258884B1 (ko) 서브형 인공망막 장치, 이의 구동방법 및 제조방법
Benfenati et al. New technologies for developing second generation retinal prostheses
JP2009540900A (ja) 人工網膜補綴装置
Kuo et al. Improved charge pump design and ex vivo experimental validation of CMOS 256-pixel photovoltaic-powered subretinal prosthetic chip
Oh et al. Light-controlled biphasic current stimulator IC using CMOS image sensors for high-resolution retinal prosthesis and in vitro experimental results with rd1 mouse
O’brien et al. Electronic restoration of vision in those with photoreceptor degenerations
Liu et al. Dual unit visual intraocular prosthesis
KR20230089722A (ko) 멀티-광다이오드 감지 기술을 이용한 서브형 인공망막장치
Eom et al. A low-stimulus-scattering pixel-sharing sub-retinal prosthesis SoC with time-based photodiode sensing and per-pixel dynamic voltage scaling
EP3597263A1 (en) Artificial retina system for improving contrast sensitivity
US20130304155A1 (en) Structure of Artificial Electronic Retina
Tokuda et al. In vivo stimulation on rabbit retina using CMOS LSI-based multi-chip flexible stimulator for retinal prosthesis
US20240058607A1 (en) Photovoltaic Retinal Prosthesis with Optically Configurable Confinement of Electric Field
Al Yaman et al. FPGA design of an even power distributor for optoelectronic neural stimulation
Wang et al. Electronic “photoreceptors” enable prosthetic vision with acuity matching the natural resolution in rats 2
Loudin et al. Photovoltaic retinal prosthesis
Abbasi et al. A Low-Crosstalk 64-Pixel Stimulator Array Design for Subretinal Implants
Graf et al. HDR Sub-retinal Implant for the Vision Impaired
Wong et al. Microelectronic retinal prosthesis: I. A neurostimulator for the concurrent activation of multiple electrodes
Tokuda et al. Light-controlled retinal stimulation on rabbit using CMOS-based flexible multi-chip stimulator

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant