WO2018199493A1 - Epiretinal artificial retina device and system mimicking physiological mechanism of retinal cells - Google Patents
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Definitions
- retinitis pigmentosa is a progressive retinal degenerative disease caused by dysfunction of the photoreceptor in the retina.
- the retinitis photoreceptor and the retinal pigment epithelium are the main lesions in both eyes. Is characteristic.
- the prevalence of RP is reported to be one in 5,000 people worldwide.
- One of the three retinal diseases, age-related macular degeneration (AMD) is one of the three major blindness disorders, and the prevalence is increasing due to the rapid aging of the population.
- AMD age-related macular degeneration
- AMD AMD patients often experience worse vision in a relatively short period of time, and it is reported that the degree of real life impairment and psychological atrophy due to eyes is greater in AMD patients than other diseases.
- sub-type retinas allow for a natural feel in the recognition of objects by using existing visual transmission pathways through bipolar cells and information processing in the inner layer of the retina.
- the microelectrode array is inserted into the eye to allow natural eye movement, compared to the fact that in a system with a small camera mounted on glasses, the head must be turned, not the eye, in the direction of the object to see and recognize the object. This can be said to have advantages in physiological and natural aspects.
- the number of pixels produced by the subretinal stimulation method is the largest among the artificial retinas made so far, the possibility of achieving high resolution has been suggested.
- the Alpha IMS model which has been commercialized by Retina Implant, Germany, has 1500 photodiode arrays and matching biphasic current generation arrays, but clinical trials show that the actual resolution is 63 channel epi. It is reported to be less than the resolution of the type retina.
- the present invention provides an epitaxial artificial retinal device and a system in which an epithelial cell has a stimulation mechanism similar to that of a sub-type retinal with a bipolar cell as a primary electrical stimulation object, and a stimulation method that simulates a natural physiological mechanism can be achieved. To provide.
- the artificial retinal apparatus is located on the back of the substrate, and further demodulator for restoring the data of the external camera received by the optical receiver and distributing the restored information to the plurality of needle electrodes arrayed It may include.
- the artificial retina device further comprises a cable for electrically connecting the optical receiver located on the front of the substrate and the demodulator located on the back of the substrate, wherein the cable does not penetrate the substrate.
- the optical receiver and the demodulator may be connected along a surface of the substrate.
- the artificial retina device comprises: a power coil wound around the outer periphery of the substrate to generate AC power; And a rectifier positioned in front of the substrate and converting AC power generated by the power coil into direct current.
- the needle electrode has a length of 160 ⁇ m to 240 ⁇ m can be inserted up to the bipolar cell layer before the cell layer.
- the present invention provides an epi-retinal system, comprising: a camera module for capturing visual information in front of a user and outputting an optical signal corresponding to the visual information; And a photoreceptor provided in an epiretinal layer of the retina, a photoreceiver positioned in front of the substrate and receiving light emitted from the camera module and passing through the lens, and located at a rear surface of the substrate and in a cell layer of the retina.
- the present invention is a structure in which the optical receiver is disposed on the front surface of the substrate, compared with the structure of the conventional epi artificial retina in which the optical receiver and the electrode are disposed on the rear surface of the substrate.
- a needle electrode structure having a length of about 200 ⁇ m is formed on the rear surface of the substrate such that the synapse of the bipolar cell is the primary electrical stimulation target.
- This needle electrode structure invades the cell layer of the fragile retina so that it stably fixes the substrate without bioglue or tack, and makes the operation extremely easy, and the end of the needle can apply electrical stimulation directly to the synaptic layer of the bipolar cell. do.
- the present invention has a stimulation pathway similar to the subtype artificial retina that is inserted into the cell layer to directly stimulate bipolar cells as action potentials.
- the present invention is an epitaxial retinal device that can simulate a natural physiological mechanism even though it is an epitaxial retinal device, and does not require high voltage power generation to directly stimulate the bipolar cell, so that the epitaxial retinal device must be implemented as a conventional expensive CMOS semiconductor. Compared to the above, there is an advantage in that it is possible to guarantee the reliability of the stimulator while significantly reducing the manufacturing cost.
- FIG 1 shows an anatomy of the retina for explaining the position where the epi-type retinal device and the sub-type retinal device are described.
- FIG 2 illustrates an artificial retinal system according to an embodiment of the present invention.
- FIG 3 shows an artificial retina device according to an embodiment of the present invention.
- FIG 2 shows an artificial retinal system according to an embodiment of the present invention
- Figure 3 shows an artificial retinal device 10 according to an embodiment of the present invention.
- the retinal system may include a camera module 30 worn by a user and an artificial retinal device 10 implanted in the retina.
- the eyeball has a structure including the retina (5), nerve tissue (7), choroid, sclera, cornea (1), pupil (3), iris and ciliary body.
- the epi-type retinal device is located in front of the retina 5, and the sub-type retinal device is located behind the retina 5.
- the retina 5 has a multilayer structure of ganglion cells, amacrine cells, bipolar cells, horizontal cells, rod cones, and pigment epithelium.
- the retina 5 is largely divided into a retinal neuronal cell layer 51, a bipolar cell layer 53, and a rod cone 55 layer.
- the optical receiver 103 may be positioned in front of the substrate 101 and receive light transmitted from the external camera 30 and transmitted through the lens 3.
- the optical receiver 103 may include a plurality of photodiodes in the form of an array and may receive a digital signal processed compressed signal from an external camera 30.
- the optical receiver 103 may receive external visual information as infrared light.
- the optical receiver 103 may receive visible light, but has a disadvantage in that it is not good for a user or a third party due to the light continuously lit when the transmission and reception with the external camera 30 is made of visible light. Therefore, it is preferable that the external camera 30 also transmits an optical signal to the infrared region, and the optical receiver 103 is also provided as an IR optical receiver including an infrared sensor to produce a natural aesthetics.
- the electrode structure according to the present embodiment is particularly effective in reducing the ease of surgery and the manufacturing cost in epitaxial retina.
- the conventional epi artificial retina stimulates the retinal nerve cell layer 51, so that a high current is required.
- the conventional epitaxial retina is applied with a high voltage at the output terminal of the stimulator, and a high voltage transistor must be used to withstand the high compliance voltage. This is not only expensive, but also has a high mismatch, which has a disadvantage of degrading performance.
- the needle electrode 107 according to the present embodiment is thin and long to reach the bipolar cell layer 53 through the retinal nerve cell layer 51 so that a high current is required for the needle electrode 107 to directly stimulate the bipolar cell. And there is no high compliance voltage at the output of the stimulator array. Therefore, a general process transistor may be used for the artificial retina device 10 according to the present embodiment.
- Needle electrode 107 is preferably inserted to the point where the synapse of the bipolar cell layer 53 before the cell layer 55 is located.
- the retinal nerve cell layer 51 to the end of the bipolar cell layer 53 has a length of about 200 ⁇ m 250 ⁇ m. Therefore, the needle electrode 107 according to the present embodiment is formed to have a length of 160 ⁇ m to 240 ⁇ m so that the needle electrode 107 does not invade the rod cone 55 cell layer and has a length sufficient to stimulate the synapse of the bipolar cell layer 53. It is desirable to have.
- FIG. 3A illustrates a front perspective view of the artificial retina device 10 according to the present embodiment
- FIG. 3B illustrates a rear perspective view of the artificial retina device 10 according to the present embodiment
- the elongated shape of the needle electrode 107 is omitted in order to understand the rear layout of the substrate 101.
- a plurality of needle electrodes 107 are configured on the rear surface of the substrate 101 and receive signals from the optical receiver 103 through the demodulator 111 and through the voltage regulator 113. Receives power for driving.
- the demodulator 111 is located at the rear of the substrate 101, restores data of the external camera 30 received by the optical receiver 103, and distributes the restored information to the plurality of needle electrodes 107 arrayed. Can be.
- the demodulator 111 may include a circuit capable of generating a current based on the restored signal.
- the demodulator 111 may generate a bi-phasic current having two phases of a cathode and an anode for balancing charges to be transmitted to the nerve.
- the biphasic current to be discharged at the end of the needle electrode 107 can be balanced so that negative and positive charges are canceled out so that charges of either polarity do not accumulate in the optic nerve 7.
- the conversion circuit of the demodulator 111 for outputting the active potential in the form of biphasic current may be used in a conventional circuit structure.
- the rectifier 105 may be positioned in front of the substrate 101, and may convert AC power generated by the power coil 110 into direct current.
- the rectifier 105 may include a direct current conversion element such as a schottky diode and a capacitor, and is preferably implemented using a discrete element in consideration of a difficulty in on-chiping a semiconductor process.
- the rectifier 105 is positioned in front of the substrate 101 that is not inserted into the cell layer of the retina to perform stable signal processing. Power output from the rectifier 105 may be delivered through the cable 108 to the back of the substrate 101.
- the power coil 110 may be wound around the outer circumference of the substrate 101 to generate AC power.
- the wound position may be wound on the substrate 101 inside the eyeball, but may be performed to be wound outward of the eyeball in consideration of the convenience of surgery.
- the power coil 110 may be an RF coil.
- the power coil 110 may receive external wireless power flowing from the outside. The larger the diameter of the power coil 110 can receive a large amount of flux (flux), the efficiency is improved and is particularly suitable as a power supply means of the artificial retina device (10).
- the voltage regulator 113 is located at the rear of the substrate 101, and may distribute the power output from the rectifier 105 to each end of the array of the plurality of needle electrodes 107.
- the distribution voltage of the voltage regulator 113 may be significantly lower than the conventional compliance voltage, because the reason is that it is due to the structure of the needle electrode 107 that directly stimulates the anode cell layer 53. same.
- the cable 108 may electrically connect the rectifier 105 positioned at the front of the substrate 101 and the voltage regulator 113 positioned at the rear of the substrate 101.
- the cable 108 may in this case also connect the rectifier 105 and the voltage regulator 113 along the surface of the substrate 101 without penetrating the substrate 101.
- the cable 108 connecting the optical receiver 103 and the demodulator 111 is called a first cable 108 (a), and a cable connecting the rectifier 105 and the voltage regulator 113 ( 108 is referred to as a second cable 108 (b).
- both the first and second cables 108 are connected to the demodulator 111 and the voltage regulator 113 on the rear side by half-winding the substrate 101. .
- This may be understood in consideration of the manufacturing cost of the substrate 101 is difficult to perforate. That is, in the artificial retina device 10 according to the present embodiment, the essential components are separated into the front and rear surfaces of the substrate 101 in consideration of the characteristics of the deeply inserted electrode structure. It is preferable that the lower surface cable 108 does not penetrate the substrate 101 and connects the front and rear configurations by circumferentially surrounding the side surfaces of the substrate 101.
- the retinal device 10 according to the present embodiment is a side of the package guard 109
- the bracket configuration performs the above function.
- the camera module 30 may capture visual information in front of the user and output an optical signal corresponding to the visual information.
- the camera module 30 may include a camera 301 for capturing an image, a signal processor 303, and an optical transmitter 305.
- the camera 301 captures an external image signal and may be a CCD camera or a CMOS camera.
- the camera 301 may be modularized and built on a device that is easy for a user to wear, such as glasses.
- the signal processor 303 may digitally process the visual information captured by the camera 301 to reinforce the edge of the object, and transmit the signal processed visual information to the optical transmitter 305.
- the signal processor 303 may convert image information captured by the camera 301 into image information.
- the signal processor 303 may perform an additional signal processing process of the converted image information and, as an example, may emphasize the edge of an object in the image.
- the optical transmitter 305 may transmit light at an intensity corresponding to the pixel of the image information transmitted from the signal processor 303.
- the light output from the optical transmitter 305 may pass through the lens 3 of the user and enter the optical receiver 103 of the artificial retina device 10.
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Abstract
The present invention relates to an epiretinal artificial retina device for stimulating the optic nerve in response to visual information of an object captured by an external camera, the device comprising: a substrate disposed on the epiretinal layer of the retina; an optical receiver disposed on the front surface of the substrate so as to receive light emitted from the external camera and transmitted through the eye lens; and a plurality of needle electrodes disposed on the back surface of the substrate, inserted into the cell layer of the retina so as to fix the substrate, and stimulating the bipolar cells in response to an optical signal received by the optical receiver, wherein each of the needle electrodes has a conical shape with a sharp point and a predetermined length, and the sharp point can reach up to the bipolar cell layer of the retina so as to directly stimulate the bipolar cells.
Description
본 발명은 망막의 에피(epiretinal) 층에 시술되어 전기적 자극을 유도함으로써 사용자의 시력을 회복시키는 인공망막 장치 및 시스템에 관한 것으로서, 특히 망막의 에피 층에 시술됨에도 망막 세포의 생리적 기전을 모사할 수 있는 인공망막 장치 및 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an artificial retinal device and system for restoring eyesight of a user by inducing an electrical stimulation applied to the epiretinal layer of the retina. In particular, the present invention can simulate the physiological mechanism of retinal cells even when applied to the epilayer of the retina. Retinal devices and systems.
망막은 각막, 수정체를 통해서 들어온 외부 영상을 전기적 신호로 변환하여 뇌로 전달하는 중요한 신경조직이다. 망막의 넓이는 약 6.25㎠이며, 망막에는 약 1억개의 시세포가 존재한다. 시세포 중 대다수의 비중을 차지하는 막대 세포들은 영상을 전기 신호로 바꾸고, 이러한 신호들이 시신경으로 들어가 시속 약 480km의 속도로 뇌에 전해지게 된다. 뇌는 미세한 전기신호를 해석하여 영상을 파악하며, 사물을 판단하게 된다. 망막은 단위면적당 혈액 공급이 가장 많은 조직 중 하나로, 많은 에너지원이 필요하고 화학작용의 부산물로 생기는 노폐물이 원활히 제거되어야 한다. 어떠한 이유든 망막혈관 또는 맥락막 혈관에 이상이 생기면 망막에 이상이 발생하여 다양한 질환이 발생하게 된다.The retina is an important neural tissue that converts external images from the cornea and lens into electrical signals and transmits them to the brain. The retina is about 6.25 cm 2 and about 100 million cells are present in the retina. The rod cells, which make up the majority of visual cells, convert images into electrical signals that enter the optic nerve and reach the brain at speeds of about 480 kilometers per hour. The brain interprets minute electric signals to grasp images and judge objects. The retina is one of the tissues with the highest blood supply per unit area. It requires a lot of energy sources and the waste products generated by chemical by-products should be smoothly removed. For any reason, retinal or choroidal blood vessel abnormalities occur in the retina, causing various diseases.
망막질환 중 하나로 망막색소변성증(retinitis pigmentosa, RP)은 망막에 분포하는 광수용체의 기능장애로 인하여 발생되는 진행성 망막변성질환으로, 망막의 광수용체와 망막색소상피가 주된 병소이며 양쪽 눈에 모두 나타나는 것이 특징이다. RP의 유병율은 세계적으로 5000명 중 1명으로 보고되고 있다. 다른 망막질환 중 하나로 노인황반변성(age-related macular degeneration, AMD)은 3대 실명질환 중 하나로, 최근 인구의 급속한 노령화로 인하여 유병률이 크게 증가하는 추세이다. AMD 환자들은 RP 질환으로 인한 저 시력 환자들과는 다르게 비교적 단기간에 시력이 악화되는 경우가 많고, AMD 환자들에서 눈으로 인한 실제 생활 장애 정도와 심리적 위축은 다른 질환에 비해 큰 것으로 보고되고 있다.One of the retinal diseases, retinitis pigmentosa (RP) is a progressive retinal degenerative disease caused by dysfunction of the photoreceptor in the retina. The retinitis photoreceptor and the retinal pigment epithelium are the main lesions in both eyes. Is characteristic. The prevalence of RP is reported to be one in 5,000 people worldwide. One of the three retinal diseases, age-related macular degeneration (AMD), is one of the three major blindness disorders, and the prevalence is increasing due to the rapid aging of the population. Unlike patients with low vision due to RP disease, AMD patients often experience worse vision in a relatively short period of time, and it is reported that the degree of real life impairment and psychological atrophy due to eyes is greater in AMD patients than other diseases.
실명이 된 환자들을 치료하기 위하여 최근 유전자 치료, 줄기세포, 약물 치료 등 다양한 치료법들이 시도되고 있다. 그러나 대부분의 실명 환자들은 이미 망막 시세포 층이 손상되어 유전자 치료나 약물 치료 가능 시기가 지난 경우가 대부분이다. 하지만 RP와 AMD 같은 노인성 질환의 경우 망막의 바깥 층인 시세포 층만 손상이 되었기 때문에, 시세포 층의 기능을 대체해 준다면 시력 회복 가능성이 존재한다. 따라서, 실명된 환자에게 망막의 시세포 층에 전기적 자극을 유도하여 시력을 회복시키는 인공망막이 새로운 치료법으로 유망한 실정이다.Recently, various therapies such as gene therapy, stem cells, and drug therapy have been attempted to treat patients with blindness. Most blind patients, however, have already damaged the retinal cell layer and are at the end of their gene or drug treatment. However, in senile diseases such as RP and AMD, only the outer cell layer, which is the outer layer of the retina, is damaged, so if the function of the cell layer is replaced, there is a possibility of vision recovery. Therefore, artificial retinas that restore visual acuity by inducing electrical stimulation to the cell layer of the retina in blind patients are promising as a new treatment.
도 1은 에피형 인공망막 장치와 서브형 인공망막 장치가 기술되는 위치를 설명하기 위한 망막의 해부학적 구성도를 나타낸 것이다. 도 1을 참조하면, 인공망막은 설치되는 위치에 따라 에피형(Epi-retinal)과 서브형(Sub-retinal)으로 구분될 수 있다. 에피형 인공망막은 망막 앞에 위치하며 서브형 인공망막은 망막 뒤 시세포 층에 위치한다. 도 1에서 에피형 인공망막의 위치는 B로 표지되었고, 서브형 인공망막의 위치는 C로 표지되었다. 1 shows an anatomy of the retina for explaining the position where the epi-type retinal device and the sub-type retinal device are described. Referring to FIG. 1, the artificial retina may be classified into an epi-retinal and a sub-retinal according to the installed location. Epi-type retinas are located in front of the retina and sub-type retinas are located in the cell layer behind the retina. In FIG. 1, the location of the epi-type retina is labeled B, and the location of the sub-type retina is labeled C. In FIG.
에피형의 인공망막은 망막세포 중 신경절(Ganglion) 세포층을 자극하고, 서브형의 인공망막은 후방의 양극(bipolar) 세포층을 자극한다. 에피형의 인공망막은 망막 전방에 신경 세포 자극기가 위치되므로 망막 내층의 신경 세포들의 중간 신호처리 과정이 진행되지 않는다. 따라서, 에피형 인공망막은 외부의 카메라가 별도로 구비된다. 외부의 카메라는 안경에 장착되어 제공되며, 카메라로부터 얻어진 영상 정보는 유도 코일을 통해 무선으로 안구 내 미세 전극 어레이에 도달하게 되고, 망막 내층의 신경 세포들의 중간 신호처리 과정 없이 직접적으로 망막신경절세포(retinal ganglion)를 자극하게 된다. Epi-type retinas stimulate the ganglion cell layer of the retinal cells, and sub-type retinas stimulate the bipolar cell layer in the rear. Epi-retinal retinas have nerve cell stimulators located in front of the retina, so intermediate signal processing of nerve cells in the retina's inner layer does not proceed. Therefore, the epi artificial retina is provided with an external camera separately. The external camera is provided attached to the glasses, and the image information obtained from the camera reaches the micro-electrode array in the eye through the induction coil wirelessly, and the retinal ganglion cells directly without intermediate signal processing of nerve cells in the inner layer of the retina. Stimulated retinal ganglion.
한편, 환자에 따라 전기 자극에 반응하는 역치가 다르며, 망막세포 손상 부위에 따라 인가해주어야 할 전기 자극의 크기 또한 상이하다. 에피형의 인공망막은 외부에 있는 이미지 프로세서에서 각각 전극을 독립적으로 제어하는 방식이다. 따라서, 전기적 펄스의 크기를 환자에 따라 혹은 손상 부위에 따라 자유롭게 바꿀 수 있는 장점이 있다. On the other hand, thresholds that respond to electrical stimulation differ from patient to patient, and the magnitude of electrical stimulation to be applied also varies according to retinal cell damage sites. Epi-retinal retinas control the electrodes independently from the external image processor. Therefore, there is an advantage that the size of the electrical pulse can be freely changed according to the patient or the damage site.
에피형 인공망막의 종래기술로서, 미국에서 판매되고 있는 Second sight의 ArgusⅡⅡ 제품의 경우 64개의 전극을 독립적으로 제어할 수 있으며, 각각 전극에서 발생하는 전기 자극의 크기 또한 제어가 가능하다. 다만, 종래의 에피형 인공망막의 경우, 망막이 매우 얇고 연약하므로 전극 고정이 어려운 단점이 있다. 또한, 망막 내측에 위치하여 유리체강으로 노출될 수 있고 섬유조직으로 둘러싸여 전기 자극이 전달되지 못할 가능성이 있다. 또한, 망막의 윗면에서 전기 자극을 줄 경우 망막신경섬유층이 자극되어 신호가 퍼지거나 망막 여러 층의 세포가 한꺼번에 자극되어 공간 해상도를 높이는 개량이 어려운 단점이 있다. 에피형 인공망막은 망막 내 신호처리과정을 활용하지 못하므로 자극하는 전극 격자의 모양과 실제로 환자가 느끼는 모양이 다를 수 있기 때문에 환자 개개인에 따른 맞춤형 화상처리가 필요하다. 따라서, 서브형 인공망막보다 다양한 부품과 이들을 연결해주는 신호 전달부가 요구되는 단점이 있다.As a conventional art of epitaxial retina, Second sight Argus II II product sold in the US can control 64 electrodes independently, and the size of electric stimulation generated from each electrode can also be controlled. However, in the conventional epi artificial retina, since the retina is very thin and fragile, there is a disadvantage in that the electrode is difficult to fix. In addition, it may be located inside the retina and exposed to the vitreous cavity, surrounded by fibrous tissue, and possibly not capable of transmitting electrical stimulation. In addition, when electrical stimulation is applied on the upper surface of the retina, the retinal nerve fiber layer is stimulated to spread the signal, or cells of several layers of the retina are stimulated at the same time, so it is difficult to improve the spatial resolution. Epi-retinal retina does not utilize the signal processing in the retina, so the shape of the stimulating electrode grating and the shape of the patient may be different, so customized image processing is required for each patient. Therefore, there are disadvantages in that various components and signal transmission units connecting them are required than the sub-type retinas.
한편, 서브형 인공망막은 포토다이오드 어레이가 망막세포 층 하부인 광수용 세포층에 위치한다. 서브형 인공망막은 단순히 광수용체의 기능을 대체하는 것을 목표로 고안되었으며 양극 세포를 1차적인 전기 자극 대상으로 삼는다. 이를 위하여 서브형 인공망막은 빛을 감지하는 포토다이오드와 자극용 전극을 일체화하고, 포토다이오드에서 나오는 전류가 바로 전극으로 흘러서 망막신경세포를 자극할 수 있도록 설계된다. 포토다이오드 어레이는 CMOS 이미지 센서와 비슷한 기능을 수행한다. 빛의 강도에 따라 각각의 포토다이오드 셀에서 생성되는 암전류의 크기가 다르고, 이 전류가 변환 회로를 거치면서 활성 전위 역할을 하게 되는 바이페이직 전류 펄스로 변화된다. 서브형 인공망막의 장점은 양극 세포와 망막 내층의 정보처리를 통한 기존의 시각 전달 경로를 이용함으로써 물체를 인지함에 있어서 자연적인 느낌이 들도록 한다는 것이다. 게다가, 미세전극 어레이가 안구 내에 삽입됨으로써 자연적인 안구 운동이 가능한데, 이는 소형 카메라를 안경에 장착한 시스템의 경우에 물체를 보고 인지하기 위해서 물체가 있는 방향으로 눈이 아닌 고개를 돌려야 한다는 점과 비교하면 생리적이고 자연스럽다는 면에서 장점을 가진다고 할 수 있다. 또한, 망막 밑 자극 방법에 의해 만들어지는 화소(pixel)의 수가 지금까지 만들어진 인공망막들 중에서 가장 많기 때문에 높은 해상도를 구현할 수 있는 가능성이 시사되고 있다. On the other hand, the sub-type retina is located in the photoreceptive cell layer in which the photodiode array is below the retinal cell layer. Subtype retinas are designed to simply replace the function of photoreceptors and target bipolar cells as the primary electrical stimulator. To this end, the sub-type retina is designed to integrate light-sensing photodiode and stimulation electrode, and the current from the photodiode flows directly to the electrode to stimulate retinal nerve cells. Photodiode arrays perform similar functions as CMOS image sensors. The intensity of light varies in the amount of dark current generated in each photodiode cell, which is converted into a biphasic current pulse that acts as an active potential through the conversion circuit. The advantage of sub-type retinas is that they allow for a natural feel in the recognition of objects by using existing visual transmission pathways through bipolar cells and information processing in the inner layer of the retina. In addition, the microelectrode array is inserted into the eye to allow natural eye movement, compared to the fact that in a system with a small camera mounted on glasses, the head must be turned, not the eye, in the direction of the object to see and recognize the object. This can be said to have advantages in physiological and natural aspects. In addition, since the number of pixels produced by the subretinal stimulation method is the largest among the artificial retinas made so far, the possibility of achieving high resolution has been suggested.
서브형 인공망막의 종래 기술로서, 독일 Retina Implant사에서 상용화에 성공한 Alpha IMS 모델은 1500개의 포토다이오드 어레이와 이와 매칭되는 바이페이직 전류생성 어레이를 가졌지만, 임상 실험에 의하면 실제 해상도가 63채널 에피형 인공망막의 해상도보다 못한 것으로 보고된다.As a conventional technique of sub-type retinas, the Alpha IMS model, which has been commercialized by Retina Implant, Germany, has 1500 photodiode arrays and matching biphasic current generation arrays, but clinical trials show that the actual resolution is 63 channel epi. It is reported to be less than the resolution of the type retina.
한편, 에피형 인공망막은 신경절 세포를 자극하는 방식이므로 자극하는 전기 신호가 양극 세포까지 전달된 후에, 활동전위 전압으로 바뀌어 신경절 세포로 돌아와 시신경(optic nerve)을 통해 뇌로 전달되는 과정이 수반된다. 따라서, 신경절을 자극하는 종래의 에피형 인공망막은 전극에 높은 전류를 인가해야 한다. 이 경우, 고집적 전극 어레이에서 전극의 임피던스가 증가하기 때문에 높은 전류가 전극을 통과하면 고 전압이 전극에서 발생되어 자극 전류 펄스의 생성을 방해하게 되는 단점이 있다. 상기의 한계를 극복하기 위해서 서브형 인공망막이 개발되었다. 서브형 인공망막은 빛의 신호를 포토다이오드로 검출하고 이를 전기 신호로 전환하여 양극 세포를 자극하기 때문에 시세포가 자극되는 생리적인 기전과 비슷한 장점이 있다. 하지만, 서브형 인공망막은 수술이 어렵다는 단점이 있고, 무선 전력 및 데이터 전송을 위해서 긴 케이플을 귀 뒤쪽까지 연결하여 위치시켜야 한다. 또한, 포토다이오드로는 대비 감도를 정확하게 제어하기 어렵다. 즉, 사물의 엣지 검출 능력이 카메라를 사용하는 에피형 인공망막에 비해 줄어들게 되는 단점이 있다.On the other hand, since epidermal retinas stimulate ganglion cells, electrical signals are transmitted to bipolar cells, and then the action potential voltage is changed to return to ganglion cells and transmitted to the brain through the optic nerve. Thus, conventional epi-retinal retinas that stimulate ganglia require high currents to be applied to the electrodes. In this case, since the impedance of the electrode is increased in the highly integrated electrode array, when a high current passes through the electrode, a high voltage is generated at the electrode, which hinders generation of a stimulation current pulse. In order to overcome the above limitations, sub-type retinas have been developed. The sub-type retina detects a signal of light with a photodiode and converts it into an electrical signal, thereby stimulating bipolar cells, which has advantages similar to the physiological mechanism of stimulating eye cells. However, the sub-type retina has a disadvantage in that surgery is difficult, and long cables must be connected to the back of the ear for wireless power and data transmission. In addition, it is difficult to accurately control contrast sensitivity with a photodiode. That is, the edge detection ability of the object is reduced compared to the epi-type retina using the camera.
이에 본 출원인은 수술이 간편하고, 자극 방식이 자연 생리적 기전과 유사하며, 대비감도를 향상시킬 수 있는 새로운 구조의 에피형 인공망막을 고안하게 되었다. 망막이 매우 얇고 연약하므로 수술시 전극 고정이 어려운 에피형 인공망막의 단점과, 자연 생리적 기전과 유사한 자극 방식을 제안한 선행특허는 검색되지 않았으며, 관련특허로는 한국등록특허 제10-1275215호가 있다.Accordingly, the present inventors have devised an epitaxial artificial retina having a new structure that is easy to operate, the stimulation method is similar to the natural physiological mechanism, and can improve the contrast sensitivity. Since the retina is very thin and fragile, it is difficult to fix the electrode during surgery, and there is no prior patent that proposes a stimulation method similar to the natural physiological mechanism, and there is a related patent No. 10-1275215. .
본 발명은 양극 세포를 1차적인 전기 자극 대상으로 하여 서브형 인공망막과 유사한 자극 기전을 갖는 에피형 인공망막으로서, 자연 생리적 기전을 모사한 자극 방식이 이루어질 수 있는 에피형 인공망막 장치 및 시스템을 제공하고자 한다.The present invention provides an epitaxial artificial retinal device and a system in which an epithelial cell has a stimulation mechanism similar to that of a sub-type retinal with a bipolar cell as a primary electrical stimulation object, and a stimulation method that simulates a natural physiological mechanism can be achieved. To provide.
또한, 본 발명은 망막이 매우 얇고 연약하므로 전극 고정이 어렵고 수술이 어려운 에피형 인공망막의 단점을 개량하며, 수술이 용이하고 안정적인 전극 고정으로 공간 해상도가 안정적으로 확보될 수 있는 에피형 인공망막 장치 및 시스템을 제공하고자 한다.In addition, the present invention improves the shortcomings of the epitaxial retina, which is difficult to fix the electrode and difficult to operate because the retina is very thin and fragile, and the epitaxial retinal device can be stably secured by the easy and stable electrode fixing. And to provide a system.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 외부 카메라가 캡쳐한 사물의 시각 정보에 대응하여 시신경을 자극하는 에피형 인공망막 장치에 있어서, 망막의 에피층(epiretinal)에 마련되는 기판; 상기 기판의 전면에 위치하며 상기 외부 카메라에서 방출되어 수정체를 투과한 광을 수신하는 광수신기; 및 상기 기판의 후면에 위치하며 망막의 세포층에 삽입됨에 따라 상기 기판을 고정하고, 상기 광수신기가 수신한 광 신호에 응답하여 양극세포를 자극시키는 복수개의 바늘 전극을 포함하며, 상기 바늘 전극은, 단부가 첨예하고 소정의 길이를 갖는 원추 형상으로, 단부가 망막의 양극세포층까지 도달하여 양극세포를 직접 자극할 수 있는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an epitaxial retinal device that stimulates the optic nerve in response to visual information of an object captured by an external camera, comprising: a substrate provided in an epitaxial layer of the retina; An optical receiver positioned in front of the substrate and receiving light emitted from the external camera and passing through the lens; And a plurality of needle electrodes positioned on a rear surface of the substrate and fixed to the substrate as inserted into a cell layer of the retina, and stimulating bipolar cells in response to an optical signal received by the photoreceptor. The conical shape is sharp at the end and has a predetermined length, and the end can reach the bipolar cell layer of the retina to directly stimulate the bipolar cell.
바람직하게, 본 발명에 따른 인공 망막 장치는 상기 기판의 후면에 위치하며, 상기 광수신기가 수신한 상기 외부 카메라의 데이터를 복원하고 복원된 정보를 어레이 된 복수개의 상기 바늘 전극에 분배하는 복조기를 더 포함할 수 있다.Preferably, the artificial retinal apparatus according to the present invention is located on the back of the substrate, and further demodulator for restoring the data of the external camera received by the optical receiver and distributing the restored information to the plurality of needle electrodes arrayed It may include.
바람직하게, 본 발명에 따른 인공 망막 장치는 상기 기판의 전면에 위치한 상기 광수신기와 상기 기판의 후면에 위치한 상기 복조기를 전기적으로 연결하는 케이블을 더 포함하되, 상기 케이블은 상기 기판을 관통하지 않고 상기 기판의 표면을 따라 상기 광수신기와 상기 복조기를 연결할 수 있다.Preferably, the artificial retina device according to the present invention further comprises a cable for electrically connecting the optical receiver located on the front of the substrate and the demodulator located on the back of the substrate, wherein the cable does not penetrate the substrate. The optical receiver and the demodulator may be connected along a surface of the substrate.
바람직하게, 본 발명에 따른 인공 망막 장치는 상기 기판의 외측 둘레를 경유하는 상기 케이블을 보호하기 위해 상기 기판의 측면을 감싸도록 결합되는 패키지 가드를 더 포함할 수 있다.Preferably, the artificial retina device according to the present invention may further include a package guard coupled to surround the side of the substrate to protect the cable passing through the outer periphery of the substrate.
바람직하게, 본 발명에 따른 인공 망막 장치는 상기 기판의 외측 둘레에 감겨져서 교류 전력을 발생시키는 전력 코일; 및 상기 기판의 전면에 위치하며, 상기 전력 코일에서 발생된 교류 전력을 직류로 변환하는 정류기를 더 포함할 수 있다.Preferably, the artificial retina device according to the present invention comprises: a power coil wound around the outer periphery of the substrate to generate AC power; And a rectifier positioned in front of the substrate and converting AC power generated by the power coil into direct current.
바람직하게, 본 발명에 따른 인공 망막 장치는 상기 기판의 후면에 위치하며, 상기 정류기에서 출력된 전력을 어레이 된 복수개의 상기 바늘 전극의 각 단에 분배하는 전압 조정기를 더 포함할 수 있다.Preferably, the artificial retina device according to the present invention may further include a voltage regulator positioned at the rear side of the substrate and distributing the power output from the rectifier to each end of the plurality of needle electrodes arrayed.
바람직하게, 상기 바늘 전극은 160㎛ 내지 240㎛의 길이로 형성되어 시세포층 이전의 양극세포층까지 삽입될 수 있다.Preferably, the needle electrode has a length of 160㎛ to 240㎛ can be inserted up to the bipolar cell layer before the cell layer.
바람직하게, 상기 광수신기는 외부의 시각 정보를 적외선 광으로 수신할 수 있다.Preferably, the optical receiver may receive external visual information as infrared light.
또한, 본 발명은 에피형 인공망막 시스템에 있어서, 사용자 전방의 시각 정보를 캡쳐하여 시각 정보에 대응되는 광 신호를 출력하는 카메라 모듈; 및 망막의 에피층(epiretinal)에 마련되는 기판과, 상기 기판의 전면에 위치하며 상기 카메라 모듈에서 방출되어 수정체를 투과한 광을 수신하는 광수신기와, 상기 기판의 후면에 위치하며 망막의 세포층에 삽입됨에 따라 상기 기판을 고정하고, 상기 광수신기가 수신한 광 신호에 응답하여 양극세포를 자극시키는 복수개의 바늘 전극을 구비한 인공망막 장치를 포함하며, 상기 바늘 전극은, 단부가 첨예하고 소정의 길이를 갖는 원추 형상으로, 단부가 망막의 양극세포층까지 도달하여 양극세포를 직접 자극할 수 있는 것을 다른 특징으로 한다.In addition, the present invention provides an epi-retinal system, comprising: a camera module for capturing visual information in front of a user and outputting an optical signal corresponding to the visual information; And a photoreceptor provided in an epiretinal layer of the retina, a photoreceiver positioned in front of the substrate and receiving light emitted from the camera module and passing through the lens, and located at a rear surface of the substrate and in a cell layer of the retina. And an artificial retinal device having a plurality of needle electrodes to fix the substrate as inserted and to stimulate bipolar cells in response to an optical signal received by the optical receiver, wherein the needle electrode has a sharp end and It is a conical shape having a length, the end of which reaches to the bipolar cell layer of the retina is characterized in that it can directly stimulate bipolar cells.
바람직하게, 상기 카메라 모듈은 캡쳐한 시각 정보를 디지털 신호 처리하여 사물의 엣지를 강화하며, 신호 처리된 시각 정보를 적외선 광으로 출력하여 사용자의 수정체로 입사시킬 수 있다.Preferably, the camera module may digitally process the captured visual information to enhance the edge of the object, and output the signal processed visual information as infrared light to be incident on the lens of the user.
종래의 에피형 인공망막은 전극을 망막(fovea) 주변에 부착하기 위해서 바이오 글루 및 압정을 사용하여 고정하는 시술이 요구되었다. 이는 외부 충격으로 전극이 분리될 확률이 높은 단점이 있다. Conventional epi-artificial retinas require a procedure of fixing using bio glue and tack to attach electrodes around the retina. This is a disadvantage that the electrode is likely to be separated by an external impact.
한편, 본 발명은 기판의 전면에 광수신기가 배치되는 구조로서, 기판의 후면에 광수신기와 전극이 배치되는 종래의 에피형 인공 망막의 구조와 대비된다. 본 발명은 양극 세포의 시냅스가 1차적인 전기 자극 대상이 되도록 약 200㎛의 길이를 갖는 바늘 전극 구조가 기판의 후면에 형성된다. 이러한 바늘 전극 구조는 연약한 망막의 세포층에 침습되어 바이오 글루나 압정 없이도 기판을 안정적으로 고정시킬 뿐만 아니라, 수술을 극히 용이하게 하며, 바늘의 단부가 양극 세포의 시냅스 층에 직접적인 전기 자극을 가할 수 있도록 한다. On the other hand, the present invention is a structure in which the optical receiver is disposed on the front surface of the substrate, compared with the structure of the conventional epi artificial retina in which the optical receiver and the electrode are disposed on the rear surface of the substrate. In the present invention, a needle electrode structure having a length of about 200 μm is formed on the rear surface of the substrate such that the synapse of the bipolar cell is the primary electrical stimulation target. This needle electrode structure invades the cell layer of the fragile retina so that it stably fixes the substrate without bioglue or tack, and makes the operation extremely easy, and the end of the needle can apply electrical stimulation directly to the synaptic layer of the bipolar cell. do.
종래의 에피형 인공 망막은 신경절 세포(retinal ganglion)에서 양극 세포(bipolar)를 통해 시세포 층의 로드콘(rods&cone) 세포가 활동 전위를 발생시키고, 활동 전위가 다시 양극 세포를 통해 시신경(optic nerve)으로 전달되는 자극 경로를 갖는다. 따라서, 신경절 세포를 자극하기 때문에 불가피하게 높은 전류가 요구되어 전극 끝단에 높은 전압이 발생되어 자극기의 동작을 저해하는 것이 종래의 에피형 인공망막 장치의 기술이슈 중 하나였다.In conventional epi-type retinas, rods & cone cells of the cell layer generate bipolar in ganglion cells and bipolar cells in turn regenerate the optic nerve through bipolar cells. It has a stimulus pathway that is delivered to. Therefore, it is one of the technical issues of the conventional epi-retinal device to stimulate the ganglion cells to inevitably require a high current to generate a high voltage at the electrode end to inhibit the operation of the stimulator.
하지만, 본원 발명은 시세포층에 삽입되어 양극 세포를 활동 전위로서 직접적으로 자극하는 서브형 인공 망막과 유사한 자극 경로를 갖는다. 이처럼, 본원 발명은 에피형 인공 망막 장치임에도 자연 생리적 기전을 모사할 수 있고, 양극 세포를 직접적으로 자극하기에 고전압의 전력 발생이 요구되지 않아 종래 고가의 CMOS 반도체로 구현되어야 하는 에피형 인공 망막 장치에 비해 제조 단가를 현저히 절감시키면서도 자극기의 신뢰성을 보장할 수 있는 장점이 있다.However, the present invention has a stimulation pathway similar to the subtype artificial retina that is inserted into the cell layer to directly stimulate bipolar cells as action potentials. As described above, the present invention is an epitaxial retinal device that can simulate a natural physiological mechanism even though it is an epitaxial retinal device, and does not require high voltage power generation to directly stimulate the bipolar cell, so that the epitaxial retinal device must be implemented as a conventional expensive CMOS semiconductor. Compared to the above, there is an advantage in that it is possible to guarantee the reliability of the stimulator while significantly reducing the manufacturing cost.
도 1은 에피형 인공망막 장치와 서브형 인공망막 장치가 기술되는 위치를 설명하기 위한 망막의 해부학적 구성도를 나타낸 것이다.1 shows an anatomy of the retina for explaining the position where the epi-type retinal device and the sub-type retinal device are described.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인공망막 시스템을 나타낸 것이다.2 illustrates an artificial retinal system according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인공망막 장치를 나타낸 것이다.3 shows an artificial retina device according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈을 나타낸 것이다.4 shows a camera module according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.Hereinafter, with reference to the contents described in the accompanying drawings will be described in detail the present invention. However, the present invention is not limited or limited by the exemplary embodiments. Like reference numerals in the drawings denote members that perform substantially the same function.
본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해 질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.The objects and effects of the present invention may be naturally understood or more apparent from the following description, and the objects and effects of the present invention are not limited only by the following description. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인공망막 시스템을 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인공망막 장치(10)를 나타낸 것이다.2 shows an artificial retinal system according to an embodiment of the present invention, Figure 3 shows an artificial retinal device 10 according to an embodiment of the present invention.
도 2와 도 3을 참조하면, 인공망막 시스템은 사용자가 착용하게 되는 카메라 모듈(30)과 망막에 이식되는 인공망막 장치(10)로 구성될 수 있다.2 and 3, the retinal system may include a camera module 30 worn by a user and an artificial retinal device 10 implanted in the retina.
안구는 망막(5), 신경 조직(7), 맥락막, 공막, 각막(1), 동공(3), 홍체 및 모양체를 포함하는 구조로 되어 있다. 전술한 바와 같이, 에피형 인공망막 장치는 망막(5)의 전방에 위치하며, 서브형 인공망막 장치는 망막(5)의 후방에 위치한다. 망막(5)은 망막신경세포(ganglion cell), 아마크린 세포(amacrine cell), 양극 세포(bipolar cell), 수평 세포, 로드콘(rod cone) 및 색소상피(pigment epithelium)의 다층 구조로 이루어진다. 설명의 편의를 위하여 도 1에서는 망막(5)을 크게 망막신경세포층(51)과 양극세포층(53) 및 로드콘(55)층으로 구분하였다. The eyeball has a structure including the retina (5), nerve tissue (7), choroid, sclera, cornea (1), pupil (3), iris and ciliary body. As described above, the epi-type retinal device is located in front of the retina 5, and the sub-type retinal device is located behind the retina 5. The retina 5 has a multilayer structure of ganglion cells, amacrine cells, bipolar cells, horizontal cells, rod cones, and pigment epithelium. For convenience of description, the retina 5 is largely divided into a retinal neuronal cell layer 51, a bipolar cell layer 53, and a rod cone 55 layer.
본 실시예에 따른 인공망막 장치(10)는 시술되는 위치가 망막의 에피층(epiretinal)이므로, 에피형 인공망막으로 구분될 수 있으나, 자극 경로의 특이성으로 인하여 일반적인 에피형 인공망막과는 상이한 기판 구조를 갖는다. 종래의 에피형 인공망막의 경우, 망막신경세포층(51)을 자극하기 위해 광수신기와 전극부가 모두 기판의 후면에 배치된다. 본 실시예에 따른 인공망막 장치(10)는 광수신기(103)와 전극(107)이 각각 기판의 전면과 후면으로 분리되어 구성되며 망막신경세포가 아닌 양극세포층(53)에 1차적인 자극을 인가하기 위한 전극(107)의 구조를 갖는다. 이하 본 실시예에 따른 인공망막 장치(10)의 각 구성을 상세히 설명한다.The retinal apparatus 10 according to the present embodiment may be divided into epitaxial retinas because the location of the retinal device is an epitaxial layer of the retina. Has a structure. In the conventional epi artificial retina, both the photoreceptor and the electrode unit are disposed on the rear surface of the substrate to stimulate the retinal nerve cell layer 51. The artificial retinal device 10 according to the present embodiment is configured by separating the photoreceptor 103 and the electrode 107 into front and rear surfaces of the substrate, respectively, and apply primary stimulation to the bipolar cell layer 53 instead of the retinal nerve cells. It has the structure of the electrode 107 for applying. Hereinafter, each configuration of the artificial retina device 10 according to the present embodiment will be described in detail.
인공망막 장치(10)는 기판(101), 광수신기(103), 정류기(105), 바늘 전극(107), 케이블(108), 패키지 가드(109), 전력 코일(110), 복조기(111) 및 전압 조정기(113)를 포함할 수 있다.The artificial retina device 10 includes a substrate 101, an optical receiver 103, a rectifier 105, a needle electrode 107, a cable 108, a package guard 109, a power coil 110, and a demodulator 111. And a voltage regulator 113.
기판(101)은 망막의 에피층에 마련되는 인공망막 장치의 메인보드로 이해될 수 있다. 기판(101)에는 광수신기(103), 정류기(105), 바늘 전극(107), 케이블(108), 패키지 가드(109), 전력 코일(110), 복조기(111) 및 전압 조정기(113)의 구성들이 집적될 수 있다. 기판(101)은 소정의 가요성을 갖는 소재로 제공될 수 있다. 본 실시예로, 기판(101)은 반도체 공정을 통해 실리콘 칩으로 제작될 수 있다. 기판(101)의 크기는 망막의 영역을 고려하여 약 5mm x 5mm로 제작될 수 있다.The substrate 101 may be understood as a main board of the artificial retina device provided in the epi layer of the retina. The substrate 101 includes an optical receiver 103, a rectifier 105, a needle electrode 107, a cable 108, a package guard 109, a power coil 110, a demodulator 111, and a voltage regulator 113. Configurations can be integrated. The substrate 101 may be provided as a material having a predetermined flexibility. In this embodiment, the substrate 101 may be made of a silicon chip through a semiconductor process. The size of the substrate 101 may be manufactured to about 5mm x 5mm in consideration of the area of the retina.
기판(101)은 외부의 카메라(30)로부터 시각 정보를 수신하며, 기판(101)의 외측에 감겨진 전력 코일(110)을 통해 구동 전력을 인가받는다. 기판(101)은 전면에 광수신기(103)가 배치되고 후면에 자극을 위한 바늘 전극(107)이 배치되므로 전면에서 발생되는 광수신기(103)의 출력 신호가 후면의 바늘 전극(107)으로 전달될 수 있어야 한다. 다만, 기판(101)은 특성상 크기가 작고 실리콘 칩으로 제작됨에 따라 홀을 뚫어 양 구성을 연결시킬 경우 파손의 위험과 제조단가가 급격히 상승될 수 있다. 본 실시예에 따른 기판(101)은 이러한 이유로 케이블(108)이 기판(101)의 외측을 경유하여 광수신기(103)와 바늘 전극(107)을 연결하게 되며, 상기의 케이블(108) 배치로 기판(101)의 외측에는 패키지 가드(109)의 구성이 요구된다.The substrate 101 receives visual information from an external camera 30 and receives driving power through the power coil 110 wound on the outside of the substrate 101. In the substrate 101, since the optical receiver 103 is disposed on the front surface and the needle electrode 107 for stimulation is disposed on the rear surface, the output signal of the optical receiver 103 generated from the front surface is transferred to the needle electrode 107 on the rear surface. It should be possible. However, since the substrate 101 has a small size and is made of a silicon chip, when the holes are connected to each other, the risk of breakage and manufacturing cost may increase rapidly. In the substrate 101 according to the present embodiment, the cable 108 connects the optical receiver 103 and the needle electrode 107 via the outside of the substrate 101 for this reason. The configuration of the package guard 109 is required on the outer side of the substrate 101.
광수신기(103)는 기판(101)의 전면에 위치하며 외부 카메라(30)에서 방출되어 수정체(3)를 투과한 광을 수신할 수 있다. 광수신기(103)는 복수개의 포토다이오드가 어레이의 형태로 구비될 수 있으며 외부 카메라(30)로부터 디지털 신호 처리된 압축된 신호를 전송받을 수 있다. The optical receiver 103 may be positioned in front of the substrate 101 and receive light transmitted from the external camera 30 and transmitted through the lens 3. The optical receiver 103 may include a plurality of photodiodes in the form of an array and may receive a digital signal processed compressed signal from an external camera 30.
본 실시예로, 광수신기(103)는 외부의 시각 정보를 적외선 광으로 수신할 수 있다. 광수신기(103)는 가시광을 수신하여도 무방하나, 외부 카메라(30)와의 송수신이 가시광으로 이루어질 경우 지속적으로 점등되는 빛으로 인하여 사용자 또는 제3자에게 미관상 좋지 못한 단점이 있다. 따라서, 외부 카메라(30) 또한 적외선 영역으로 광 신호를 송신하고, 광수신기(103) 역시 적외선 센서를 포함한 IR 광수신기로 구비되어 자연스러운 미관을 연출시킬 수 있도록 구현되는 것이 바람직하다.In the present embodiment, the optical receiver 103 may receive external visual information as infrared light. The optical receiver 103 may receive visible light, but has a disadvantage in that it is not good for a user or a third party due to the light continuously lit when the transmission and reception with the external camera 30 is made of visible light. Therefore, it is preferable that the external camera 30 also transmits an optical signal to the infrared region, and the optical receiver 103 is also provided as an IR optical receiver including an infrared sensor to produce a natural aesthetics.
바늘 전극(107)은 기판(101)의 후면에 위치하며, 망막의 세포층에 삽입됨에 따라 기판(101)을 고정하고, 광수신기(103)가 수신한 광 신호에 응답하여 양극세포(53)를 자극시킬 수 있다. 바늘 전극(107)은 단부가 첨예하고 소정의 길이를 갖는 원추 형상으로, 단부가 망막의 양극세포층(53)까지 도달하여 양극세포를 직접 자극함에 주목한다. 바늘 전극(107)은 기판의 후면에 복수개가 정렬되어 어레이 된 자극기 영역을 형성할 수 있다.The needle electrode 107 is located at the rear side of the substrate 101, and fixes the substrate 101 as it is inserted into the cell layer of the retina. The needle electrode 107 receives the anode cells 53 in response to the optical signal received by the optical receiver 103. Can be stimulated. Note that the needle electrode 107 has a conical shape having a sharp end and a predetermined length, and the end reaches the bipolar cell layer 53 of the retina to directly stimulate the bipolar cell. The plurality of needle electrodes 107 may be arranged on the rear surface of the substrate to form an array of stimulator regions.
본 실시에에 따른 전극 구조는 에피형 인공망막에 있어서 수술의 용이성과 제조 단가를 저감시키는 데에 특히 효과적이다. 종래의 에피형 인공망막은 망막신경세포층(51)을 자극하기 때문에 높은 전류가 요구됨은 전술하였다. 보다 상세하게, 종래의 에피형 인공망막은 자극기의 출력단에 높은 전압이 인가되며, 높은 컴플라이언스 전압에 견딜 수 있도록 고전압용 트랜지스터를 사용해야 한다. 이는 제작 비용이 비쌀 뿐만 아니라 미스매치(mismatch)가 높아 성능을 저하시키는 단점이 있다. 본 실시예에 따른 바늘 전극(107)은 망막신경세포층(51)을 지나 양극세포층(53)까지 도달할 수 있도록 얇고 길게 형성되어 바늘 전극(107)이 양극세포를 직접 자극하기에 높은 전류가 요구되지 않으며 자극기 어레이의 출력에 높은 컴플라이언스 전압이 발생되지 않는다. 따라서, 본 실시예에 따른 인공망막 장치(10)에는 일반 공정 트랜지스터가 사용되어도 무방하다.The electrode structure according to the present embodiment is particularly effective in reducing the ease of surgery and the manufacturing cost in epitaxial retina. The conventional epi artificial retina stimulates the retinal nerve cell layer 51, so that a high current is required. In more detail, the conventional epitaxial retina is applied with a high voltage at the output terminal of the stimulator, and a high voltage transistor must be used to withstand the high compliance voltage. This is not only expensive, but also has a high mismatch, which has a disadvantage of degrading performance. The needle electrode 107 according to the present embodiment is thin and long to reach the bipolar cell layer 53 through the retinal nerve cell layer 51 so that a high current is required for the needle electrode 107 to directly stimulate the bipolar cell. And there is no high compliance voltage at the output of the stimulator array. Therefore, a general process transistor may be used for the artificial retina device 10 according to the present embodiment.
바늘 전극(107)은 시세포층(55) 이전의 양극세포층(53)의 시냅스가 위치한 지점까지 삽입되는 것이 바람직하다. 통상적으로, 망막신경세포층(51)에서 양극세포층(53)의 단부 까지는 약 200㎛~250㎛의 길이를 갖는다. 따라서, 본 실시예에 따른 바늘 전극(107)은 160㎛ 내지 240㎛의 길이로 형성되어 로드콘(55) 셀 층에는 침습되지 않고 양극세포층(53)의 시냅스를 자극할 수 있을 정도의 길이를 갖는 것이 바람직하다. Needle electrode 107 is preferably inserted to the point where the synapse of the bipolar cell layer 53 before the cell layer 55 is located. Typically, the retinal nerve cell layer 51 to the end of the bipolar cell layer 53 has a length of about 200㎛ 250㎛. Therefore, the needle electrode 107 according to the present embodiment is formed to have a length of 160 μm to 240 μm so that the needle electrode 107 does not invade the rod cone 55 cell layer and has a length sufficient to stimulate the synapse of the bipolar cell layer 53. It is desirable to have.
도 3의 (a)는 본 실시예에 따른 인공망막 장치(10)의 전면 사시도를 나타내고, 도 3의 (b)는 본 실시예에 따른 인공망막 장치(10)의 후면 사시도를 나타낸다. 도 3의 (b)에서 기판(101)의 후면 배치를 이해하기 위해 바늘 전극(107)의 신장된 형상은 생략하였다. 도 3에 도시된 바와 같이 바늘 전극(107)은 기판(101)의 후면에 복수개로 어레이가 구성되며 복조기(111)를 통해 광수신기(103)의 신호를 인가받고, 전압 조정기(113)를 통해 구동을 위한 전력을 분배받는다.3A illustrates a front perspective view of the artificial retina device 10 according to the present embodiment, and FIG. 3B illustrates a rear perspective view of the artificial retina device 10 according to the present embodiment. In FIG. 3B, the elongated shape of the needle electrode 107 is omitted in order to understand the rear layout of the substrate 101. As shown in FIG. 3, a plurality of needle electrodes 107 are configured on the rear surface of the substrate 101 and receive signals from the optical receiver 103 through the demodulator 111 and through the voltage regulator 113. Receives power for driving.
복조기(111)는 기판(101)의 후면에 위치하며, 광수신기(103)가 수신한 외부 카메라(30)의 데이터를 복원하고, 복원된 정보를 어레이 된 복수개의 바늘 전극(107)에 분배할 수 있다. 복조기(111)는 복원된 신호를 기반으로 전류를 생성할 수 있는 회로가 포함될 수 있다. 복조기(111)는 신경으로 전달될 전하의 밸런싱을 위해 음극과 양극의 2상을 갖는 바이페이직(bi-phasic) 전류를 생성할 수 있다. 바늘 전극(107)의 단부에서 방출될 바이페이직 전류는 음전하와 양전하가 상쇄되어 어느 일 극성의 전하가 시신경(7)에 축적되지 않도록 밸런싱될 수 있다. 활성 전위를 바이페이직 전류의 형태로 출력하는 복조기(111)의 변환회로는 종래의 회로 구조로 사용되어도 무방하다.The demodulator 111 is located at the rear of the substrate 101, restores data of the external camera 30 received by the optical receiver 103, and distributes the restored information to the plurality of needle electrodes 107 arrayed. Can be. The demodulator 111 may include a circuit capable of generating a current based on the restored signal. The demodulator 111 may generate a bi-phasic current having two phases of a cathode and an anode for balancing charges to be transmitted to the nerve. The biphasic current to be discharged at the end of the needle electrode 107 can be balanced so that negative and positive charges are canceled out so that charges of either polarity do not accumulate in the optic nerve 7. The conversion circuit of the demodulator 111 for outputting the active potential in the form of biphasic current may be used in a conventional circuit structure.
정류기(105)는 기판(101)의 전면에 위치하며, 전력 코일(110)에서 발생된 교류 전력을 직류로 변환할 수 있다. 정류기(105)는 쇼키다이오드와 커패시터 등 직류변환 소자를 포함할 수 있고, 반도체 공정으로 온칩화하기 어려운 점을 고려하여 discrete 소자를 사용하여 구현됨이 바람직하다. 정류기(105)는 망막의 세포층으로 삽입되지 않는 기판(101)의 전면에 위치하여 안정적인 신호처리를 수행한다. 정류기(105)에서 출력되는 전력은 기판(101)의 후면으로 케이블(108)을 통해 전달될 수 있다.The rectifier 105 may be positioned in front of the substrate 101, and may convert AC power generated by the power coil 110 into direct current. The rectifier 105 may include a direct current conversion element such as a schottky diode and a capacitor, and is preferably implemented using a discrete element in consideration of a difficulty in on-chiping a semiconductor process. The rectifier 105 is positioned in front of the substrate 101 that is not inserted into the cell layer of the retina to perform stable signal processing. Power output from the rectifier 105 may be delivered through the cable 108 to the back of the substrate 101.
전력 코일(110)은 기판(101)의 외측 둘레에 감겨져서 교류 전력을 발생시킬 수 있다. 감겨지는 위치는 안구 내측에서 기판(101) 상에 감겨져도 무방하나, 수술의 편의성을 고려하여 안구의 외측으로 감겨지도록 시술되어도 무방하다. 전력 코일(110)은 RF 코일일 수 있다. 전력 코일(110)은 외부에서 유입되는 외부 무선 전력을 수신할 수 있다. 전력 코일(110)은 직경이 넓을수록 많은 양의 선속(flux)을 받을 수 있기 때문에 효율이 향상되며 인공망막 장치(10)의 전력 공급 수단으로 특히 적합하다.The power coil 110 may be wound around the outer circumference of the substrate 101 to generate AC power. The wound position may be wound on the substrate 101 inside the eyeball, but may be performed to be wound outward of the eyeball in consideration of the convenience of surgery. The power coil 110 may be an RF coil. The power coil 110 may receive external wireless power flowing from the outside. The larger the diameter of the power coil 110 can receive a large amount of flux (flux), the efficiency is improved and is particularly suitable as a power supply means of the artificial retina device (10).
전압 조정기(113)는 기판(101)의 후면에 위치하며, 정류기(105)에서 출력된 전력을 어레이된 복수개의 바늘 전극(107)의 각 단에 분배할 수 있다. 본 실시예에서, 전압 조정기(113)의 분배 전압은 종래의 컴플라이언스 전압보다 현저히 낮아도 무방하며, 그 이유는 양극세포층(53)을 직접적으로 자극하는 바늘 전극(107) 구조에 따른 것임은 전술한 바와 같다.The voltage regulator 113 is located at the rear of the substrate 101, and may distribute the power output from the rectifier 105 to each end of the array of the plurality of needle electrodes 107. In this embodiment, the distribution voltage of the voltage regulator 113 may be significantly lower than the conventional compliance voltage, because the reason is that it is due to the structure of the needle electrode 107 that directly stimulates the anode cell layer 53. same.
케이블(108)은 기판(101)의 정면에 위치한 광수신기(103)와 기판(101)의 후면에 위치한 복조기(111)를 전기적으로 연결할 수 있다. 케이블(108)은 기판(101)을 관통하지 않고, 기판(101)의 표면을 따라 광수신기(103)와 복조기(111)를 연결할 수 있다. The cable 108 may electrically connect the optical receiver 103 positioned at the front of the substrate 101 and the demodulator 111 positioned at the rear of the substrate 101. The cable 108 may connect the optical receiver 103 and the demodulator 111 along the surface of the substrate 101 without passing through the substrate 101.
또한, 케이블(108)은 기판(101)의 정면에 위치한 정류기(105)와 기판(101)의 후면에 위치한 전압 조정기(113)를 전기적으로 연결할 수 있다. 케이블(108)은 이 경우 또한 기판(101)을 관통하지 않고, 기판(101)의 표면을 따라 정류기(105)와 전압 조정기(113)를 연결할 수 있다.In addition, the cable 108 may electrically connect the rectifier 105 positioned at the front of the substrate 101 and the voltage regulator 113 positioned at the rear of the substrate 101. The cable 108 may in this case also connect the rectifier 105 and the voltage regulator 113 along the surface of the substrate 101 without penetrating the substrate 101.
설명의 편의를 위해 광수신기(103)와 복조기(111)를 연결하는 케이블(108)을 제1 케이블(108(a))이라 하고, 정류기(105)와 전압 조정기(113)를 연결하는 케이블(108)을 제2 케이블(108(b))이라 명명한다.For convenience of explanation, the cable 108 connecting the optical receiver 103 and the demodulator 111 is called a first cable 108 (a), and a cable connecting the rectifier 105 and the voltage regulator 113 ( 108 is referred to as a second cable 108 (b).
도 3의 (a)와 (b)에 도시된 바와 같이 제1, 2 케이블(108)은 모두 기판(101)을 반바퀴 감는 방식으로 후면의 복조기(111) 및 전압 조정기(113)와 결선된다. 이는 전술한 천공이 어려운 기판(101)의 제조 단가를 고려한 것으로 이해될 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 인공망막 장치(10)는 깊게 삽입되는 전극 구조의 특성을 고려하여 기판(101)의 전면과 후면으로 필수 구성 소자가 분리 구성되게 되며, 이러한 구조 설계에서 제조 단가를 고려하면 케이블(108)이 기판(101)을 관통하지 않고 기판(101)의 측면을 에둘러 전면과 후면의 구성을 연결하는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 케이블(108)의 배치로 인하여 기판(101)의 측면에 노출된 케이블이 고정됨과 동시에 패키지 될 필요성이 있으며, 본 실시예에 따른 인공망막 장치(10)는 패키지 가드(109)라는 측면 브라켓 구성이 상기의 기능을 수행한다.As shown in (a) and (b) of FIG. 3, both the first and second cables 108 are connected to the demodulator 111 and the voltage regulator 113 on the rear side by half-winding the substrate 101. . This may be understood in consideration of the manufacturing cost of the substrate 101 is difficult to perforate. That is, in the artificial retina device 10 according to the present embodiment, the essential components are separated into the front and rear surfaces of the substrate 101 in consideration of the characteristics of the deeply inserted electrode structure. It is preferable that the lower surface cable 108 does not penetrate the substrate 101 and connects the front and rear configurations by circumferentially surrounding the side surfaces of the substrate 101. In addition, due to the arrangement of the cable 108, the cable exposed to the side of the substrate 101 needs to be fixed and packaged at the same time, the retinal device 10 according to the present embodiment is a side of the package guard 109 The bracket configuration performs the above function.
패키지 가드(109)는 기판(101)의 외측 둘레를 경유하는 케이블(108)을 보호하기 위해 기판(101)의 측면을 감싸도록 결합될 수 있다. 패키지 가드(109)는 기판(101)과 동일한 실리콘 소재로 제공될 수 있고, 기판(101)을 보다 안정적으로 절연하면서 케이블(108)을 고정 및 보호한다.The package guard 109 may be coupled to surround the side of the substrate 101 to protect the cable 108 via the outer perimeter of the substrate 101. The package guard 109 may be provided of the same silicon material as the substrate 101, and fixes and protects the cable 108 while more stably insulating the substrate 101.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 모듈(30)을 나타낸 것이다.4 shows a camera module 30 according to an embodiment of the invention.
도 4를 참조하면, 카메라 모듈(30)은 사용자 전방의 시각 정보를 캡쳐하여 시각 정보에 대응되는 광 신호를 출력할 수 있다. 카메라 모듈(30)은 영상을 촬영하는 카메라(301)와 신호처리부(303) 및 광송신기(305)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the camera module 30 may capture visual information in front of the user and output an optical signal corresponding to the visual information. The camera module 30 may include a camera 301 for capturing an image, a signal processor 303, and an optical transmitter 305.
카메라(301)는 외부 영상 신호를 촬영하는 것으로 CCD 카메라 또는 CMOS 카메라 등이 사용될 수 있다. 카메라(301)는 안경 등 사용자가 착용하기 용이한 기구 상에 모듈화되어 구축될 수 있다.The camera 301 captures an external image signal and may be a CCD camera or a CMOS camera. The camera 301 may be modularized and built on a device that is easy for a user to wear, such as glasses.
신호처리부(303)는 카메라(301)에서 캡쳐된 시각 정보를 디지털 신호 처리하여 사물의 엣지를 강화하며, 신호 처리된 시각 정보를 광송신기(305)로 전송할 수 있다. 신호처리부(303)는 카메라(301)에서 캡쳐한 영상 정보를 이미지 정보로 변환할 수 있다. 신호처리부(303)는 변환한 이미지 정보의 추가적인 신호처리 과정을 수행할 수 있으며 그 일 예시로 이미지에서 사물의 엣지를 강조할 수 있다. The signal processor 303 may digitally process the visual information captured by the camera 301 to reinforce the edge of the object, and transmit the signal processed visual information to the optical transmitter 305. The signal processor 303 may convert image information captured by the camera 301 into image information. The signal processor 303 may perform an additional signal processing process of the converted image information and, as an example, may emphasize the edge of an object in the image.
광송신기(305)는 신호처리부(303)로부터 전달된 이미지 정보의 해당 픽셀에 대응하는 세기로 광을 송신할 수 있다. 광송신기(305)에서 출력된 광은 사용자의 수정체(3)를 투과하여 인공망막 장치(10)의 광수신기(103)에 입사될 수 있다.The optical transmitter 305 may transmit light at an intensity corresponding to the pixel of the image information transmitted from the signal processor 303. The light output from the optical transmitter 305 may pass through the lens 3 of the user and enter the optical receiver 103 of the artificial retina device 10.
본 실시예로, 광송신기(305)는 신호처리부(303)에서 수신된 시각 정보를 적외선 광으로 출력하여 사용자의 수정체(3)로 입사시킬 수 있다. 광수신기(103)의 실시예에서 설명한 바와 같이 광송신기(305)가 방출하는 광이 가시광일 경우, 사용자 또는 제3자가 사용자가 착용한 안경의 카메라 모듈(30)에서 지속적으로 점등하는 빛을 인지하게 된다. 이는 미관상 좋지 못한 단점이 있으므로, 광송신기(305)는 적외선 영역으로 광 신호를 송신하고, 광수신기(103) 또한 적외선 센서를 포함한 IR 광수신기로 구비되어 자연스러운 미관을 연출시킬 수 있도록 구현되는 것이 바람직하다.In the present embodiment, the optical transmitter 305 may output visual information received by the signal processor 303 as infrared light and enter the lens 3 of the user. As described in the embodiment of the optical receiver 103, when the light emitted by the optical transmitter 305 is visible light, the user or a third party recognizes the light that is continuously turned on in the camera module 30 of the glasses worn by the user. Done. This is not aesthetically disadvantageous, the optical transmitter 305 transmits an optical signal to the infrared region, the optical receiver 103 is also provided with an IR optical receiver including an infrared sensor is preferably implemented to produce a natural aesthetics. Do.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다. Although the present invention has been described in detail through the representative embodiments above, it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made without departing from the scope of the present invention with respect to the above-described embodiments. will be. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the embodiments described, but should be defined by all changes or modifications derived from the claims and the equivalent concepts as well as the following claims.
Claims (13)
- 외부 카메라가 캡쳐한 사물의 시각 정보에 대응하여 시신경을 자극하는 에피형 인공망막 장치에 있어서,An epi-retinal device for stimulating the optic nerve in response to visual information of an object captured by an external camera,망막의 에피층(epiretinal)에 마련되는 기판;A substrate provided in an epitaxial layer of the retina;상기 기판의 전면에 위치하며 상기 외부 카메라에서 방출되어 수정체를 투과한 광을 수신하는 광수신기; 및An optical receiver positioned in front of the substrate and receiving light emitted from the external camera and passing through the lens; And상기 기판의 후면에 위치하며 망막의 세포층에 삽입됨에 따라 상기 기판을 고정하고, 상기 광수신기가 수신한 광 신호에 응답하여 양극세포를 자극시키는 복수개의 전극을 포함하는 인공망막 장치.And a plurality of electrodes positioned on a rear surface of the substrate to fix the substrate as inserted into a cell layer of the retina and to stimulate bipolar cells in response to an optical signal received by the optical receiver.
- 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,상기 기판의 후면에 위치하며, 상기 광수신기가 수신한 상기 외부 카메라의 데이터를 복원하고 복원된 정보를 어레이 된 복수개의 상기 전극에 분배하는 복조기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공망막 장치. Located on the back of the substrate, the artificial retina device further comprises a demodulator for restoring data of the external camera received by the optical receiver and distributing the restored information to the plurality of arrayed electrodes.
- 제 2 항에 있어서,The method of claim 2,상기 기판의 전면에 위치한 상기 광수신기와 상기 기판의 후면에 위치한 상기 복조기를 전기적으로 연결하는 케이블을 더 포함하되,Further comprising a cable for electrically connecting the optical receiver located on the front of the substrate and the demodulator located on the back of the substrate,상기 케이블은,The cable,상기 기판을 관통하지 않고 상기 기판의 표면을 따라 상기 광수신기와 상기 복조기를 연결하는 것을 특징으로 하는 인공망막 장치. And the optical receiver and the demodulator are connected along the surface of the substrate without penetrating the substrate.
- 제 2 항에 있어서,The method of claim 2,상기 기판의 외측 둘레를 경유하는 상기 케이블을 보호하기 위해 상기 기판의 측면을 감싸도록 결합되는 패키지 가드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공망막 장치.And a package guard coupled to surround a side of the substrate to protect the cable passing through an outer perimeter of the substrate.
- 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,상기 기판의 외측 둘레에 감겨져서 교류 전력을 발생시키는 전력 코일; 및A power coil wound around an outer circumference of the substrate to generate AC power; And상기 기판의 전면에 위치하며, 상기 전력 코일에서 발생된 교류 전력을 직류로 변환하는 정류기를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공망막 장치. Located in the front of the substrate, the artificial retina device characterized in that it comprises a rectifier for converting the AC power generated in the power coil to direct current.
- 제 5 항에 있어서, The method of claim 5, wherein상기 기판의 후면에 위치하며, 상기 정류기에서 출력된 전력을 어레이 된 복수개의 상기 전극의 각 단에 분배하는 전압 조정기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공망막 장치. Located on the back of the substrate, the artificial retina device further comprises a voltage regulator for distributing the power output from the rectifier to each end of the plurality of arrayed electrodes.
- 제1항에 있어서,The method of claim 1,상기 전극은,The electrode,바늘 전극으로,With needle electrode,단부가 첨예하고 소정의 길이를 갖는 원추 형상으로, 단부가 망막의 양극세포층까지 도달하여 양극세포를 직접 자극할 수 있는 것을 특징으로 하는 인공망막 장치.An artificial retinal device, characterized in that the end is sharp and conical shape having a predetermined length, the end can reach the bipolar cell layer of the retina to directly stimulate the bipolar cell.
- 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein상기 바늘 전극은, The needle electrode,160㎛ 내지 240㎛의 길이로 형성되어 시세포층 이전의 양극세포층까지 삽입되는 것을 특징으로 하는 인공망막 장치. It is formed with a length of 160㎛ to 240㎛ artificial retina device characterized in that inserted into the bipolar cell layer before the cell layer.
- 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,상기 광수신기는,The optical receiver,외부의 시각 정보를 적외선 광으로 수신하는 것을 특징으로 하는 인공망막 장치.Artificial retina device characterized in that for receiving the external visual information by infrared light.
- 에피형 인공망막 시스템에 있어서,In epi type retinal system,사용자 전방의 시각 정보를 캡쳐하여 시각 정보에 대응되는 광 신호를 출력하는 카메라 모듈; 및A camera module for capturing visual information in front of a user and outputting an optical signal corresponding to the visual information; And망막의 에피층(epiretinal)에 마련되는 기판과, A substrate provided in an epitaxial layer of the retina,상기 기판의 전면에 위치하며 상기 카메라 모듈에서 방출되어 수정체를 투과한 광을 수신하는 광수신기와, An optical receiver positioned in front of the substrate and receiving light emitted from the camera module and passing through the lens;상기 기판의 후면에 위치하며 망막의 세포층에 삽입됨에 따라 상기 기판을 고정하고, 상기 광수신기가 수신한 광 신호에 응답하여 양극세포를 자극시키는 복수개의 전극을 구비한 인공망막 장치를 포함하는 인공망막 시스템.An artificial retina comprising a plurality of electrodes positioned on a rear surface of the substrate and fixed to the substrate as inserted into a cell layer of the retina, and having a plurality of electrodes for stimulating bipolar cells in response to an optical signal received by the photoreceiver. system.
- 제 9 항에 있어서,The method of claim 9,상기 카메라 모듈은,The camera module,캡쳐한 시각 정보를 디지털 신호 처리하여 사물의 엣지를 강화하며, 신호 처리된 시각 정보를 적외선 광으로 출력하여 사용자의 수정체로 입사시키는 것을 특징으로 하는 인공망막 시스템.Digital signal processing of the captured visual information to enhance the edge of the object, the artificial retina system characterized in that to output the signal processed visual information to the lens of the user to enter the lens of the user.
- 제 10 항에 있어서,The method of claim 10,상기 전극은,The electrode,바늘 전극으로,With needle electrode,단부가 첨예하고 소정의 길이를 갖는 원추 형상으로, 단부가 망막의 양극세포층까지 도달하여 양극세포를 직접 자극할 수 있는 것을 특징으로 하는 인공망막 시스템.An artificial retinal system, characterized by a sharp end and a conical shape having a predetermined length, capable of stimulating bipolar cells directly by reaching the bipolar cell layer of the retina.
- 제 12 항에 있어서,The method of claim 12,상기 인공망막 장치는,The artificial retina device,상기 바늘 전극의 길이가 160㎛ 내지 240㎛로 형성되어 시세포층 이전의 양극세포층까지 삽입되는 것을 특징으로 하는 인공망막 시스템. The needle electrode has a length of 160㎛ to 240㎛ artificial retinal system, characterized in that inserted into the bipolar cell layer before the cell layer.
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