KR20220006730A - Portable IOP(IntraOcular Pressure) measurement based on cornea structural changes and its instrumentation - Google Patents
Portable IOP(IntraOcular Pressure) measurement based on cornea structural changes and its instrumentation Download PDFInfo
- Publication number
- KR20220006730A KR20220006730A KR1020200084486A KR20200084486A KR20220006730A KR 20220006730 A KR20220006730 A KR 20220006730A KR 1020200084486 A KR1020200084486 A KR 1020200084486A KR 20200084486 A KR20200084486 A KR 20200084486A KR 20220006730 A KR20220006730 A KR 20220006730A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- intraocular pressure
- unit
- cornea
- image acquisition
- user
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
- A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
- A61B3/16—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for measuring intraocular pressure, e.g. tonometers
- A61B3/165—Non-contacting tonometers
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
- A61B3/0016—Operational features thereof
- A61B3/0025—Operational features thereof characterised by electronic signal processing, e.g. eye models
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
- A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
- A61B3/102—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for optical coherence tomography [OCT]
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
- A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
- A61B3/107—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions for determining the shape or measuring the curvature of the cornea
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B3/00—Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes
- A61B3/10—Objective types, i.e. instruments for examining the eyes independent of the patients' perceptions or reactions
- A61B3/14—Arrangements specially adapted for eye photography
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0002—Remote monitoring of patients using telemetry, e.g. transmission of vital signals via a communication network
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
- A61B5/6887—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient mounted on external non-worn devices, e.g. non-medical devices
- A61B5/6898—Portable consumer electronic devices, e.g. music players, telephones, tablet computers
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/74—Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means
- A61B5/746—Alarms related to a physiological condition, e.g. details of setting alarm thresholds or avoiding false alarms
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Biophysics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Ophthalmology & Optometry (AREA)
- Pathology (AREA)
- Physiology (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Eye Examination Apparatus (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 휴대형 안압 측정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휴대용 기기를 이용하여 각막의 구조적 변이를 기반으로 한 간편한 방식으로 안압을 측정하는 휴대형 안압 측정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a portable intraocular pressure measuring device, and more particularly, to a portable intraocular pressure measuring device for measuring intraocular pressure in a simple manner based on a structural variation of the cornea using a portable device.
안압(IntraOcular Pressure, IOP)은 안구 내 액체에 가하여지는 압력으로 정의된다. 녹내장은 시신경이 점차 손상되고 시야 결손이 진행하다가 결국 실명에 이르는 질환으로써, 안압 상승은 녹내장 발병 원인으로써, 혈액순환 장애 등 다양한 원인 중 가장 중요한 인자 중 하나로 인식되고 있다. 녹내장은 전 세계적으로 2대 실명의 주요 원인을 차지하고 있으며, 한 번 발병하면 완치가 불가능하고 지속적으로 진행하는 질병의 특성상 지속적인 관리와 치료가 필요한 만성질환이다. 국내에서도 고령화 사회에 도래함과 동시에 진단기술이 발전하면서 최근 녹내장 유병률은 지속적으로 급격하게 증가하고 있다. 국민건강보험공단 표본 코호트 데이터베이스에 따르면 최근 11년간 녹내장 유병률은 1.6%에서 3.4%로 증가한 것이 관찰되었으며, 유병률이 아닌 발생률(incidence)도 같은 기간 1.2%에서 1.8%로 증가한 것이 확인되었다. 또한 최근의 연구 결과에 따르면 2013년 국민건강보험공단 건강보험정책연구원의 연구 보고서에 따르면 고혈압과 당뇨병의 사회적 비용은 각각 3조 8,657억원 및 3조 1,558억원이며 녹내장의 사회적 비용도 약 2조 9,997억원인 것으로 발표되었다(Y. Ahn and D. Jee, "Socioeconomic Costs of Glaucoma in Korea", J Korean Ophthalmol Soc (2018) 59 665-671, 비특허문헌 1). 이는 녹내장이 고혈압과 당뇨병과 같은 잘 알려진 만성질환에 못지않게 매우 큰 사회적 비용이 드는 질환으로써 경제적으로나 국가적으로 매우 중요시하여야만 한다는 것을 의미한다. 그러나 녹내장 환자의 일상적인 안압에 대한 검사는 혈압이나 당 측정이 가능한 기술이 보편화되어 있다고 보기 어려운 실정이다.IntraOcular Pressure (IOP) is defined as the pressure applied to the fluid in the eyeball. Glaucoma is recognized as a disease in which the optic nerve is gradually damaged and visual field defects progress and eventually leads to blindness. Glaucoma is the second leading cause of blindness worldwide, and once onset is impossible to cure and is a chronic disease that requires continuous management and treatment due to the nature of the disease. In Korea, with the advent of an aging society and the development of diagnostic technology, the prevalence of glaucoma is continuously increasing rapidly. According to the National Health Insurance Corporation sample cohort database, the prevalence of glaucoma increased from 1.6% to 3.4% over the past 11 years, and it was confirmed that the incidence, not the prevalence, also increased from 1.2% to 1.8% during the same period. In addition, according to a recent study result, according to a 2013 research report by the National Health Insurance Corporation’s Health Insurance Policy Research Institute, the social costs of hypertension and diabetes were KRW 3.86 trillion and KRW 3.1 trillion, respectively, and the social cost of glaucoma was KRW 2.99 trillion. (Y. Ahn and D. Jee, "Socioeconomic Costs of Glaucoma in Korea", J Korean Ophthalmol Soc (2018) 59 665-671, Non-Patent Document 1). This means that glaucoma is a disease that has a very high social cost as well as well-known chronic diseases such as hypertension and diabetes, and should be highly economically and nationally important. However, it is difficult to see that the technology capable of measuring blood pressure or glucose has been universalized for routine examination of intraocular pressure in glaucoma patients.
현재 안압을 측정하는 기존의 장치에는 접촉식 혹은 비접촉식 압평 안압계가 있다. 압평 안압계에서는, 고체봉 혹은 공압(air blow)을 이용하여 각막 중앙에 힘을 가함으로써 어떤 특정한 면적이 평평해지는 데 필요한 힘을 측정하여 안압을 환산 및 추정한다. 또는 특정 형태의 탐침을 각막 부위에 압입하여 압력을 측정하는 압입식 방법이 제안되어 현재 임상에서 사용되고 있다. 세계적으로 관련 안압계 기술 선진국에서는 이러한 안압계에 대한 기존의 기술적인 우위를 지속적으로 유지하고 이를 좀 더 정교하게 하기 위한 기술개발이 이루어지고 있으나, 획기적인 발전된 기술적 진보는 없는 실정이다. 한편 국내 안과 의료기기 시장은 스위스의 Haag-Streit사의 Goldmann tonometer, 일본 Topcon과 Nidek의 공압식 안압계가 현재 선도적 위치에 있으며, 국내 업체로는 ㈜휴비츠가 있다. 건강검진에서 많이 사용되는 안과용 비접촉식 압평 안압계인 공압식 안압계(Pneumatic tonometer)는 일본 Topcon사가 대부분을 차지하고 있으며, 국내 제조사인 휴비츠 사의 HNT series 제품의 성능은 외국산에 비교하여 기술적으로 큰 차이는 없으나 임상에서 사용되는 경우가 적다. 한편 임상에서 Golden standard 여겨지는 접촉식 압평 안압계인 골드만 안압계(Goldmann tonometer)는 스위스의 Hagg-Streit사 제품이 임상에서 대부분 사용되고 있으며 국내 업체에서도 관련 제품을 출시하여 시판하고 있으나 그 영향력은 매우 미미하다. 이는 의료기기 사용 결정에 있어서 매우 보수적인 성격을 갖는 의료계의 현황을 잘 반영하고 있으며, 이러한 특성의 의료기기 시장에서의 점유율 확대를 위해서는 신뢰성 확보를 위한 지원 체계를 마련하거나, 기존 안압계 및 관련 기기와의 차별성을 확보해야하는 실정이다. Currently, conventional devices for measuring intraocular pressure include contact or non-contact applanation tonometers. In the applanation tonometer, by applying a force to the center of the cornea using a solid rod or air blow, the force required to flatten a specific area is measured to convert and estimate the intraocular pressure. Alternatively, an indentation method in which a specific type of probe is pressed into the cornea to measure pressure has been proposed and is currently being used in clinical practice. In the developed countries of the related tonometer technology worldwide, technology development is being made to continuously maintain the existing technological superiority with respect to the tonometer and to make it more sophisticated, but there is no epoch-making technological progress. Meanwhile, in the domestic ophthalmic medical device market, Switzerland's Haag-Streit's Goldmann tonometer and Japan's Topcon and Nidek's pneumatic tonometers are currently leading the market, and domestic companies include Huvitz. Most of the pneumatic tonometers for ophthalmic non-contact applanation tonometers used in health checkups are made by Japanese Topcon, and the performance of Huvitz's HNT series products, a domestic manufacturer, is not technically different compared to foreign ones. It is rarely used. On the other hand, the Goldmann tonometer, a contact applanation tonometer that is considered the golden standard in clinical practice, is mostly used in clinical trials by Swiss Hagg-Streit. This reflects well the current state of the medical world, which is very conservative in determining the use of medical devices. It is necessary to secure the distinction of
한편, 휴대형 혹은 웨어러블 형태의 안압측정 장비와 안구에 직접적으로 삽입하여 안압을 지속적으로 모니터링 하고자 하는 기술적인 역량 강화는 끊임없이 이루어지고 있다. 일례로 마이크로 유체 채널을 이용한 렌즈타입 안압 측정 센서 및 각막의 구조적인 변형에 따른 저항 변화를 활용한 렌즈타입의 안압 측정 센서 개발이 이루어졌는데, 이 중 미국특허등록 제9,192,298호("Contact lens for intraocular pressure measurement", 2015.11.24., 특허문헌 1) 등의 기술을 기반으로 하여, 센시메드 사에서 한국특허등록 제1914618호("관성 센서를 포함하는 안압 측정 또는 모니터링 시스템", 2018.10.29., 특허문헌 2)와 같은 저항 변화를 활용한 렌즈 타입 안압 측정기기(센시메드 사)가 2018년에 식약처 승인을 받아서 현재 상용제품화되었다. 그러나 특허문헌 2에 의한 장치는 시장에 적합하지 않은 가격으로 큰 성과를 거두지는 못하였는데, 구체적으로는 24시간 1회 사용에 들어가는 비용이 2016년 기준 영국에서 약 US$ 526 ~ US$ 682 으로 발표되었으며, 소프트웨어 및 레코더 등 고정비용으로는 약 US$ 7,310 정도의 매우 고가로써 일반인들이 접근하기에는 경제적으로 무리가 있는 것으로 판단된다(Grace EDunbar, Bailey Yuguan Shen, and Ahmad A Aref, "The Sensimed Triggerfish contact lens sensor: efficacy, safety, and patient perspectives" Clinical Ophthalmology 2017:11 875??882, 비특허문헌 2). 또한 특허문헌 1에 의한 장치는 안전하고 높은 반복정밀도를 제공하고 있으나 상대적으로 매우 높은 비용이 필요함에도 불구하고 안압의 절대값을 제공하지 못하고 다만 상대적인 값을 제공할 뿐만 아니라 다른 기존의 안압계와의 비교 결과에도 여전히 의문점이 있다.On the other hand, the technological capability to continuously monitor the intraocular pressure by inserting it directly into the eyeball and a portable or wearable tonometry device is constantly being strengthened. As an example, a lens-type intraocular pressure sensor using a microfluidic channel and a lens-type intraocular pressure sensor using resistance changes due to structural deformation of the cornea have been developed. Based on technology such as "pressure measurement", 2015.11.24., Patent Document 1), Korean Patent Registration No. 1914618 ("Intraocular pressure measurement or monitoring system including an inertial sensor", 2018.10.29., A lens-type intraocular pressure measuring device (Sensimed) using the same resistance change as in Patent Document 2) was approved by the Ministry of Food and Drug Safety in 2018 and is now commercialized. However, the device according to Patent Document 2 did not achieve great results at a price that was not suitable for the market. Specifically, the cost for one use for 24 hours was announced as about US$ 526 ~ US$ 682 in the UK as of 2016 The fixed cost of software and recorder is about US$ 7,310, so it is economically difficult to access by the general public (Grace EDunbar, Bailey Yuguan Shen, and Ahmad A Aref, "The Sensimed Triggerfish contact lens). sensor: efficacy, safety, and patient perspectives" Clinical Ophthalmology 2017:11 875??882, Non-Patent Document 2). In addition, the device according to
또는 안압조절을 위한 MEMS 장치와 안압 측정 센서를 결합하여 폐쇄적 형태의 소형 시스템을 안구에 이식하고자 하는 연구개발도 매우 활발하게 이루어지고 있다. 그 한 예시로서, 컨택트렌즈 형태로서 각막에 직접 부착하는 방식의 각막의 표면 스트레인(strain) 변이를 MEMS 방식으로 측정하여 이를 안압의 변환으로 환산하는 안압계가 개발되어 출시되었다. 한국특허등록 제2075143호("안압 모니터링용 스마트 콘택트 렌즈 및 이의 제조방법", 2020.02.03., 특허문헌 3)에 이러한 기술이 잘 개시되어 있다. 그러나 이러한 컨택트렌즈형 안압계의 경우 고가의 가격 및 사용상의 불편함 등으로 인하여 시장에서 널리 보편화 되기는 어렵다. 또한 컨택트랜즈형의 안구부착형 안압계는 각막 말단의 변형률(strain)의 증가에 그 근거를 두고 있는데, 컨택트렌즈형 안압계가 착용감을 향상하기 위하여 플랙서블(flexible) 혹은 더 나가 스트레쳐블(stretchable) 한 재료로 제작되는 경우 안구의 형태 변형에 의하여 발생되는 변형률 변화가 직접적으로 센서에 전달될 수 없어, 안압 측정 감도(sensitivity) 및 정확도가 저하될 우려가 있다.Alternatively, research and development to implant a small closed system in the eye by combining a MEMS device for intraocular pressure control and an intraocular pressure sensor is also being actively conducted. As an example, a tonometer that measures the surface strain variation of the cornea that is directly attached to the cornea in the form of a contact lens using the MEMS method and converts it into a conversion of intraocular pressure has been developed and released. This technology is well disclosed in Korean Patent Registration No. 2075143 ("Smart contact lens for intraocular pressure monitoring and manufacturing method thereof", 2020.02.03., Patent Document 3). However, in the case of such a contact lens-type tonometer, it is difficult to be widely used in the market due to the high price and inconvenience of use. In addition, the contact lens-type ocular-mounted tonometer is based on an increase in strain at the end of the cornea, and the contact lens-type tonometer is flexible or stretchable to improve wearing comfort. In the case of being made of one material, the strain change caused by the shape of the eyeball cannot be directly transmitted to the sensor, so there is a risk that the sensitivity and accuracy of intraocular pressure measurement may be deteriorated.
또 다른 형태의 휴대형 안압계로 제시되는 방식은 기존의 공압식 압평 안압계를 소형화하여 휴대가 가능하도록 하는 방식이다. 휴대형 접촉식 방식이 미국특허등록 제5,174,292호("Hand held intraocular pressure recording system", 1992.12.29., 특허문헌 4)에 잘 개시되며, 휴대형 비접촉식 방식이 한국특허등록 제1781429호("안압 측정 장치", 2017.09.19., 특허문헌 5)에 잘 개시된다. 특허문헌 4는 국내 기술로서, 2019년 말 씨엔브이텍 사가 공압식 압평 안압계를 비접촉식 휴대형을 출시한 바 있다. 이처럼 손에 들고 휴대하는(hand-held) 형태의 압입식 혹은 공압식 안압계가 개발되어 사용되고 있기는 하지만, 역시 그 사용이 제한적이며 정확도에서 많은 의문점을 내포하고 있다.Another method presented as a portable tonometer is to miniaturize the existing pneumatic applanation tonometer to make it portable. A portable contact method is well disclosed in U.S. Patent No. 5,174,292 (“Hand held intraocular pressure recording system”, 1992.12.29., Patent Document 4), and a portable non-contact method is disclosed in Korean Patent Registration No. 1781429 (“Intraocular pressure recording system”). ", 2017.09.19., Patent Document 5) is well disclosed. Patent Document 4 is a domestic technology, and at the end of 2019, CNV Tech released a non-contact portable pneumatic applanation tonometer. Although a hand-held type of press-fit or pneumatic tonometer has been developed and used, its use is also limited and contains many questions about accuracy.
정밀 의료로 대별되는 맞춤형 의료기기의 개발 트랜드와 마찬가지로, 녹내장 질환의 병인 및 치료의 척도로써 인식되는 안압 등 인체 물리량과 관련된 측정기술개발 방향은 주로 웨어러블 혹은 휴대형 안압계 개발에 초점이 맞춰져 있다. 특히 당뇨환자의 혈당 조절을 위한 휴대형 혈당 측정기와 고혈압 환자의 경우의 휴대형 혈압계와 같이, 녹내장 환자의 안압 조절에 있어 필수적인 형태인 휴대형 안압계에 대한 기술개발이 매우 활발하게 이루어지고 있다.Similar to the development trend of customized medical devices classified as precision medicine, the development direction of measurement technology related to physical quantities of the human body, such as intraocular pressure, which is recognized as a measure of the etiology and treatment of glaucoma disease, is mainly focused on the development of wearable or portable tonometer. In particular, technology development for portable tonometers, which are essential for regulating intraocular pressure in glaucoma patients, such as a portable blood glucose meter for blood sugar control in diabetic patients and a portable blood pressure monitor in hypertensive patients, is being actively developed.
본 발명은 비접촉식이며 휴대가 가능한 새로운 개념의 안압측정법을 고안함으로써 기존의 안압 기술이 가진 단점을 보완하여 비교적 단순하고 경제적인 휴대형 안압계를 개발하는 것에 관한 것이다. 구체적으로는, 본 발명의 목적은 각막의 구조적 변이를 기반으로 한 휴대형 안압 측정 장치를 제공함에 있다. 즉 본 발명에서는 각막의 곡률 및 두께의 변이를 광학식으로 정밀하게 측정함으로써 안압의 변화를 감지하게 된다. 이러한 방식을 통해 비접촉이며 자가 측정이 가능하고 또한 매우 경제적인 방법으로 안압의 변화를 측정할 수 있다. 이러한 관점에서 본 발명의 다른 목적은, 녹내장 환자가 자신의 안압 변화를 일상적으로 감지할 수 있도록 하고 궁극적으로는 녹내장 질환의 진행을 막아 관련 개인적-사회적 비용을 절감할 수 있도록 하는, 각막의 구조적 변이를 기반으로 한 휴대형 안압 측정 장치를 제공함에 있다.The present invention relates to the development of a relatively simple and economical portable tonometer by devising a non-contact and portable tonometry method of a new concept, thereby supplementing the disadvantages of the existing intraocular pressure technology. Specifically, it is an object of the present invention to provide a portable intraocular pressure measurement device based on a structural variation of the cornea. That is, in the present invention, changes in intraocular pressure are detected by precisely measuring changes in the curvature and thickness of the cornea in an optical manner. In this way, it is possible to measure the change in intraocular pressure in a non-contact, self-measurement and very economical way. In this respect, another object of the present invention is to enable a glaucoma patient to routinely detect changes in their intraocular pressure and ultimately prevent the progression of glaucoma disease, thereby reducing the associated personal-social cost. To provide a portable intraocular pressure measurement device based on
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 각막의 구조적 변이를 기반으로 한 휴대형 안압 측정 장치(100)는, 서로 기결정된 거리 및 각도로 이격 배치되며, 동시에 각막의 이미지를 촬영하여 획득하는 복수 개의 영상획득부(110); 각각의 상기 영상획득부(110)에서 동시에 획득된 복수 개의 이미지를 이용하여 각막의 곡률을 산출하는 곡률산출부(121), 상기 곡률산출부(121)에서 산출된 각막의 곡률 및 기결정된 보정팩터를 사용하여 안압을 산출하는 안압산출부(122), 상기 이미지에 저장된 촬영일시, 상기 곡률산출부(121)에서 산출된 각막의 곡률, 상기 안압산출부(122)에서 산출된 안압을 데이터베이스화하여 저장하는 정보저장부(123)를 포함하는 연산부(120); 를 포함할 수 있다.The portable intraocular
이 때 상기 곡률산출부(121)는, 상기 영상획득부(110)들이 기결정된 거리 및 각도로 이격 배치됨에 따라 동시에 촬영된 복수 개의 각막의 이미지들 간에 발생되는 형상 차이를 이용하여 곡률을 산출할 수 있다. 또한 상기 곡률산출부(121)는, 상기 영상획득부(110)에서 획득된 각막의 이미지로부터 각막 선단 형상을 획득하고, 복수 개의 상기 각막 선단 형상을 이용하여 곡률을 산출할 수 있다.At this time, the
또한 상기 안압 측정 장치(100)는, 상기 연산부(120)가, 적어도 하나의 상기 영상획득부(110)에서 획득된 적어도 하나의 이미지를 이용하거나 또는 별도의 영상획득장치에서 획득된 광단층이미지(OCT image)를 이용하여 각막의 두께를 산출하는 두께산출부(124)를 더 포함하며, 상기 안압산출부(122)가, 상기 두께산출부(124)에서 산출된 각막의 두께 및 기결정된 보정팩터를 더 사용하여 안압을 산출하고, 상기 정보저장부(123)가, 상기 두께산출부(124)에서 산출된 각막의 두께를 더 데이터베이스화하여 저장할 수 있다.In addition, the intraocular
또한 상기 연산부(120)는, 상기 정보저장부(123)에 저장된 촬영일시 및 안압 정보를 분석하여, 안압 자체 또는 촬영일시에 따른 안압의 변화량 중 선택되는 적어도 하나가 기결정된 기준 이상일 경우 경고메세지를 출력하는 경고출력부(125)를 더 포함할 수 있다.In addition, the
또한 상기 영상획득부(110)는, 적어도 2개가 사용자 안구의 정면, 좌측면, 우측면 중 선택되는 적어도 2군데에 각각 배치될 수 있다.In addition, at least two of the
또한 상기 착용부(130)는, 사용자 안면에 밀착 접촉되도록 안면에 상응하는 형태의 곡면이 일측에 형성되며, 복수 개의 상기 영상획득부(110)가 지지 구비되는 하우징(131), 상기 하우징(131)과 연결되어 상기 하우징(131)이 사용자 안면에 밀착 접촉된 상태를 지지하도록 사용자의 귀 또는 머리에 착용가능하게 형성되는 서포터(132)를 포함할 수 있다.In addition, the wearing
이 때 상기 하우징(131)은, 복수 개의 상기 영상획득부(110)가 상기 하우징(131) 상의 기결정된 위치에 고정 배치되도록 형성되되, 적어도 4개의 상기 영상획득부(110)가 사용자 좌측안구의 정면, 사용자 좌측안구의 좌측면, 사용자 우측안구의 정면, 사용자 우측안구의 우측면의 4군데를 포함하는 위치에 각각 배치 구비될 수 있다.At this time, the
또는 상기 하우징(131)은, 적어도 하나의 상기 영상획득부(110)가 상기 하우징(131) 상의 기결정된 구비위치에 조립 및 해제 가능하게 배치되도록 형성되되, 상기 영상획득부(110)의 구비위치가 사용자 좌측안구의 정면, 사용자 좌측안구의 좌측면, 사용자 우측안구의 정면, 사용자 우측안구의 우측면의 4군데를 포함하는 위치에 형성될 수 있다.Alternatively, the
또한 상기 서포터(132)는, 귀에 걸치는 한 쌍의 안경다리 형태 또는 머리에 둘러 고정하는 밴드 형태로 형성될 수 있다.In addition, the
또한 상기 안압 측정 장치(100)는, 상기 연산부(120)가 상기 착용부(130)에 내장되거나, 또는 상기 연산부(120)가 상기 착용부(130)와 별도로 형성되어 유무선 통신에 의하여 데이터를 송수신하도록 형성될 수 있다.In addition, in the intraocular
또한 상기 안압 측정 장치(100)는, 적어도 하나의 카메라를 포함하는 휴대폰에 구비되는 형태로서, 상기 영상획득부(110)는 상기 휴대폰에 포함되는 상기 카메라로 구현되고, 상기 휴대폰이 상기 착용부(130)의 기결정된 구비위치에 구비되며, 상기 연산부(120)는 상기 휴대폰에 설치되는 소프트웨어 형태로서 구현될 수 있다.In addition, the intraocular
본 발명에 의하면, 안압이 변화함에 따라 안구 조직의 두께가 변화한다는 원리를 기반으로, 각막의 구조적 변이(각막 부위 곡률 및 각막 두께의 변화)를 측정함으로써 안압의 변화를 상당히 높은 정확도로 측정할 수 있는 큰 효과가 있다. 특히 이 때 각막은 안구 조직 중 가장 외측에 배치되어 노출되어 있기 때문에 광학적인 측정기기만으로도 손쉽게 그 구조적 변이의 측정이 용이하게 이루어질 수 있으며, 이에 따라 거대하고 복잡한 장비가 아닌 개인 휴대용 모바일 기기 정도의 장비로도 용이하게 안압 변화의 측정이 가능하게 된다는 큰 효과가 있다. 물론 이처럼 개인 휴대용 모바일 기기로서 구현이 가능하게 됨으로써, 복잡하고 규모가 큰 장비 또는 최신의 고성능 기술이 집약되어 고가인 소자를 사용하는 장비가 불필요하게 되어 결과적으로 안압 측정 기술에서의 경제성을 크게 높이는 효과 또한 있다.According to the present invention, based on the principle that the thickness of the eye tissue changes as the intraocular pressure changes, the change in the intraocular pressure can be measured with very high accuracy by measuring the structural variation of the cornea (change in the curvature of the corneal region and the thickness of the cornea). There is a big effect. In particular, at this time, since the cornea is disposed and exposed at the outermost part of the eye tissue, the structural variation can be easily measured with only an optical measuring device. It has a great effect that it is possible to easily measure changes in intraocular pressure. Of course, by being able to implement it as a personal portable mobile device, complex and large-scale equipment or equipment using expensive devices due to the concentration of the latest high-performance technology becomes unnecessary, resulting in greatly increasing the economic feasibility of the intraocular pressure measurement technology. There is also.
이처럼 본 발명에 의하면, 경제적이고 간편한 방식을 사용하면서도 충분히 높은 정확도로 안압을 측정할 수 있으며, 이에 따라 전문 의료인이 아닌 일반인, 특히 환자 스스로도 쉽게 안압을 측정할 수 있게 된다. 이처럼 안압 측정이 수시로 쉽게 이루어짐에 따라, 매우 용이하게 안압 모니터링을 할 수 있게 됨으로써 녹내장 등과 같은 안과 질환 진행 정도를 좀더 원활하게 진단할 수 있게 해 주며, 궁극적으로는 이러한 안과 질환의 치료율을 훨씬 높일 수 있는 근간을 마련할 수 있는 비약적인 효과가 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to measure the intraocular pressure with sufficiently high accuracy while using an economical and convenient method, and accordingly, the general public, especially the patient themselves, can easily measure the intraocular pressure. In this way, as intraocular pressure is measured easily and frequently, it becomes possible to monitor the intraocular pressure very easily, which makes it possible to more smoothly diagnose the progress of ophthalmic diseases such as glaucoma, and ultimately, it is possible to significantly increase the treatment rate of these ophthalmic diseases. There is a leap forward effect that can lay the foundation for
도 1은 안압 (IOP, IntraOcular Pressure) 변화에 따른 안구 변형 모식도.
도 2는 인공안구 내부 압력 제어장치 개략도, 안압 및 각막 표면 선단을 측정하는 개략도 및 이를 이용하여 측정된 안구 각막 표면 선단 변화 측정 결과.
도 4는 인공안구 내부 압력 변화에 따른 안구 특성 변화 측정 결과.
도 5는 GAT(Goldmann Applanation Tonometer) 방식으로 측정된 안압과 각막중심두께 및 각막 선단의 곡률반경의 상관관계.
도 6은 본 발명의 안압 측정 장치의 구성도.
도 7은 본 발명의 안압 측정 장치의 한 실시예.
도 8은 본 발명의 안압 측정 장치의 다른 실시예.1 is a schematic diagram of eye deformation according to changes in intraocular pressure (IOP);
2 is a schematic diagram of an artificial eye internal pressure control device, a schematic diagram of measuring intraocular pressure and a corneal surface tip, and a measurement result of an eye corneal surface tip change measured using the same.
4 is a measurement result of changes in eye characteristics according to changes in internal pressure of an artificial eye.
5 is a correlation between the intraocular pressure measured by the Goldmann Applanation Tonometer (GAT) method, the thickness of the central cornea, and the radius of curvature of the tip of the cornea;
6 is a block diagram of the intraocular pressure measuring device of the present invention.
7 is an embodiment of the intraocular pressure measuring device of the present invention.
8 is another embodiment of the intraocular pressure measuring device of the present invention.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 각막의 구조적 변이를 기반으로 한 휴대형 안압 측정 장치를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a portable intraocular pressure measuring device based on the structural variation of the cornea according to the present invention having the configuration as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[1] 본 발명의 안압 측정 원리[1] Principle of measuring intraocular pressure of the present invention
안압(IOP, IntraOcularPressure)이란 안액(aqueous humor)의 생산과 유출의 밸런스에 의하여 발생된 장력(tension)이다. 일반적으로 안압의 정상범위는 10 mmHg ~ 21) mmHg이고 평균 안압은 15 mmHg 정도이며, 녹내장이나 백내장 같은 질환이 있을 시 방수의 배출 능력의 저하로 전안방의 압력이 높아져 안압의 상승을 유발한다. 따라서 녹내장, 백내장 등과 같은 안과 질환의 진행 정도를 파악하는 데에는 안압을 지속적인 모니터링하는 것이 매우 효과적이다.IntraOcular Pressure (IOP) is a tension generated by the balance between the production and the outflow of aqueous humor. In general, the normal range of intraocular pressure is 10 mmHg ~ 21) mmHg, and the average intraocular pressure is about 15 mmHg. Therefore, continuous monitoring of intraocular pressure is very effective in determining the progress of ophthalmic diseases such as glaucoma and cataracts.
안압 측정의 원리는 Imbert-Fick 법칙에 근거하는데, Imbert-Fick 법칙은 기본적으로, 액체로 채워져 있으면서 두께가 무한히 얇고 경성이 없는 구의 내부 압력을 계산하는 법칙이다. 즉 안구가 이러한 구인 것으로 상정하고 안구를 어떠한 힘으로 눌렀을 때 안압 = 접촉힘/접촉면 이라는 원리로 안압을 산출하는 것이다. 이 때 실제 안구는 두께가 있는 각막으로 둘러싸여 있고 완전한 구가 아닌 등 약간의 차이가 있으며, 이를 어느 정도 보정하여 산출하게 되는데, 이러한 사항들을 고려하여 실제 안압 산출에 사용되는 구체적인 식은 아래와 같다.The principle of intraocular pressure measurement is based on Imbert-Fick's law, which is basically a law that calculates the internal pressure of a sphere filled with liquid and having infinitely thin thickness and no rigidity. That is, it is assumed that the eyeball is such a sphere, and when the eyeball is pressed with some force, the intraocular pressure is calculated on the principle that intraocular pressure = contact force/contact surface. At this time, the actual eyeball is surrounded by a thick cornea and there are some differences, such as not a perfect sphere, and this is corrected to some extent.
(A : 각막 접촉면 면적, F : 각막 접촉면 면적에 가해진 힘, l : 각막 곡률반경, Pcp : 각막 특성에 따른 압력, IOP : 안압(intraocular pressure), t : 변환상수)(A: corneal contact area, F: force applied to the corneal contact area, l: corneal radius of curvature, P cp : pressure according to corneal characteristics, IOP: intraocular pressure, t: conversion constant)
즉 기존의 안압 측정 시에는 어떠한 방법으로든 안구를 눌러서 평평한 면을 만드는 방식을 사용한다. 구체적으로 설명하자면, 접촉식의 경우 고체봉 혹은 비접촉식의 경우 공압(air blow)을 이용하여 각막 중앙에 힘을 가함으로써 어떤 특정한 면적이 평평해지게 만들고, 이런 상태가 되는 데에 필요한 힘을 측정하여, 상기와 같은 식을 이용하여 안압을 환산 및 추정하는 것이다.That is, when measuring the existing intraocular pressure, a method of making a flat surface by pressing the eyeball in any way is used. Specifically, in the case of a contact type, by applying a force to the center of the cornea using a solid rod or air blow in the case of a non-contact type, a specific area is made flat, and the force required to achieve this condition is measured. , is to convert and estimate the intraocular pressure using the same formula as above.
그런데 이와 같은 기존의 안압 측정 방식에서는 인종 혹은 인간마다 다른 각막의 물리적인 특성(bio-mechanical and geometrical properties 포함)에 따른 변이는 고려되지 않는 것으로 알려진다. 뿐만 아니라 앞서도 설명한 바와 같이 상기와 같은 원리를 기반으로 한 안평 안압계의 경우 복잡하고 큰 장비로 구현되기 때문에 개인이 쉽게 소유하여 사용하기 어려운 문제가 있으며, 안평 안압계로서 소형화하여 휴대용으로 나온 제품도 물론 개발되어 있으나 정확도 측면에서 신뢰성이 높지 않다는 문제가 있다.However, it is known that variations according to the physical characteristics of the cornea (including bio-mechanical and geometrical properties) that are different for each race or human being are not considered in such an existing intraocular pressure measurement method. In addition, as described above, in the case of an otonometer based on the above principle, it is difficult to own and use by an individual because it is implemented as a complex and large device. However, there is a problem that reliability is not high in terms of accuracy.
본 발명에서는 상기한 기존의 제시된 다양한 형태의 안압측정법 약점으로 제시된 사항들을 극복하고자 완전히 새로운 접근법을 제시한다. 즉 안구를 하나의 고립된 탄성을 갖는 계로써 인식하고, 내부 압력 즉 안압이 증가하면 내부 압력과 외부 대기 압력이 평형을 이루기 위하여 안구의 변형이 일어나는 원리를 이용하여 안압을 산출하는 것이다. 보다 구체적으로 설명하면, 안압이 증가하면 안구 내외의 압력 평형이 이루어지기 위해 안구 조직들의 두께는 감소하며 동시에 안구 전체의 부피가 증가한다. 다양한 안구 조직들 중에서도 각막 부위는 외부에서 손쉽게 측정 가능한데, 따라서 각막의 구조적 변이(구체적으로는 곡률 또는 두께의 변화)를 이용하여 안압을 산출할 수 있을 것으로 유추할 수 있다.In the present invention, a completely new approach is proposed to overcome the points presented as weaknesses of the various types of tonometric methods described above. That is, the eyeball is recognized as a system with an isolated elasticity, and when the internal pressure, that is, the intraocular pressure increases, the intraocular pressure is calculated using the principle that the eyeball is deformed to balance the internal pressure and the external atmospheric pressure. More specifically, when the intraocular pressure increases, the thickness of the ocular tissues decreases and the volume of the entire eyeball increases at the same time in order to achieve pressure balance between the inside and outside of the eyeball. Among various eye tissues, the cornea can be easily measured from the outside, so it can be inferred that intraocular pressure can be calculated using structural variations (specifically, changes in curvature or thickness) of the cornea.
도 1은 안구를 속이 비어 있으며 고무와 같이 탄성을 가진 재질의 특정한 구조로 이루어져 있다고 가정하고 도시한 안구의 모형을 보여주고 있다. 도 1(A)에 도시된 바와 같이, 최초 안압 IOP0인 경우의 각막의 곡률 반경(RC, Radius of curvature)은 RC0이다. 어떤 이유로 하여 안압이 IP0에서 IP1로 증가한다면 전체 안구의 크기가 증가함에 따라 각막의 곡률 반경은 도 1(B)에 도시된 바와 같이 RC0에서 RC1로 증가할 것이며, 안압이 IOP0에서 IOP2로 감소한다면 각막의 곡률 반경은 도 1(C)에 도시된 바와 같이 RC0에서 RC2로 감소할 것이다. 따라서 적절한 광학적인 방법을 이용하여 각막의 곡률 반경을 정밀하게 측정할 수 있으면 그 값을 이용하여 안압의 변이를 추정할 수 있을 것으로 예측할 수 있다.1 shows a model of the eyeball, which is shown assuming that the eyeball is hollow and has a specific structure made of a material having elasticity such as rubber. As shown in FIG. 1(A) , the radius of curvature (RC, Radius of curvature) of the cornea in the case of initial intraocular pressure IOP 0 is RC 0 . If the intraocular pressure increases from IP 0 to IP 1 for some reason, as the size of the entire eyeball increases, the radius of curvature of the cornea will increase from RC 0 to RC 1 as shown in FIG. If IOP 2 decreases, the radius of curvature of the cornea will decrease from RC 0 to RC 2 as shown in FIG. 1(C). Therefore, if the radius of curvature of the cornea can be precisely measured using an appropriate optical method, it can be predicted that the variation in intraocular pressure can be estimated using the value.
이 때 앞서도 언급한 바와 같이, 안압의 변화에 따라 안구의 변형이 이루어지면, 각막의 곡률 반경 뿐 아니라 각막 두께 등도 변화한다. 실제로 인간으로부터 적출된 안구를 이용하여 실행된 이전의 in-vitro 연구는 인간 안구에 압력을 가하면서 측정된 각막의 곡률 증가, 각막 말단 부위의 변형률(strain) 증가 및 각막 두께의 변화가 확연하다고 보고하고 있다(J. Hjortdal and P. K. Jensen, "In vitro measurement of corenal strain, thickness, and curvature using digital image processing" Acta Ophthalmol. Scand. 1995, 73: 5-11, 비특허문헌 3)(N. Ethlers, T. Bramsen and S. Sperling, "Applanation tonomertry and cenetral corneal thickness", Acta Ophthamologica, 53, 34-43 (1975), 비특허문헌 4). 이러한 연구 결과들로부터도, 안구 조직 중 가장 외부에 노출되어 있어 측정하기 편리한 각막의 구조적 변이를 측정함으로써 안압을 충분히 잘 산출해 낼 수 있을 것이라는 결론을 이끌어낼 수 있다.At this time, as previously mentioned, when the eyeball is deformed according to a change in intraocular pressure, not only the radius of curvature of the cornea but also the thickness of the cornea is changed. In fact, previous in-vitro studies conducted using human eyeballs reported that the increase in corneal curvature, increase in strain at the tip of the cornea, and change in corneal thickness measured while applying pressure to the human eyeball were evident. (J. Hjortdal and PK Jensen, "In vitro measurement of corenal strain, thickness, and curvature using digital image processing" Acta Ophthalmol. Scand. 1995, 73: 5-11, Non-Patent Document 3) (N. Ethlers, T. Bramsen and S. Sperling, "Applanation tonomertry and cenetral corneal thickness", Acta Ophthamologica, 53, 34-43 (1975), Non-Patent Document 4). From the results of these studies, it can be concluded that intraocular pressure can be calculated well enough by measuring the structural variation of the cornea, which is the most exposed and convenient to measure among eye tissues.
[2] 본 발명의 안압 측정 원리의 신뢰성 평가[2] Reliability evaluation of the intraocular pressure measurement principle of the present invention
이처럼 각막의 구조적 변이로부터 안압을 산출하는 결과가 얼마나 정확성이 있는지 확인할 필요가 있다. 즉 본 발명에서 제안하는 안압계는 안압을 직접적으로 측정하는 방식이 아니므로 실제 안압과의 비교 결과를 제시할 수 있는 실험 결과가 필수적이며, 이러한 실험결과는 본 발명의 신뢰성과 직결된다.As such, it is necessary to check how accurate the result of calculating the intraocular pressure from the structural variation of the cornea is. That is, since the tonometer proposed in the present invention does not directly measure intraocular pressure, experimental results that can present comparison results with actual intraocular pressure are essential, and these experimental results are directly related to the reliability of the present invention.
일반적으로 새로운 안압측정기가 제시되는 경우, 임상에서 표준으로 알려져 받아들여지는 안압측정 방식인 GAT(Glodmann Applanation Tonometer)를 이용한 안압 측정 결과와 비교한다. GAT를 구체적으로 설명하자면, 특정 형태의 프리즘을 이용하여 각막 표면의 일정 영역(지름 3.06 mm)을 평평하게 만들었을 때의 힘을 측정하여 압력으로 환산하는 방식이다(ISO 8612, Ophthalmic instrumentations – Tonometer, (2009)). 상기 표준규격에 따르면, GAT와는 다른 방법으로 안압을 측정하고자 하는 경우, 인간의 안구에 직접적으로 압력을 변화시키면서 측정하는 것이 불가능하기 때문에, 120개 이상의 인간 안구에 대한 교정된 GAT 안압계와의 비교 임상 시험을 수행하여 그 결과를 제출하여야만 한다. 즉 이러한 임상에서 각각의 안구에 대하여 GAT 및 제안된 안압측정기를 이용하여 일시에 안압을 측정하여야만 하며, 이렇게 얻어진 두 다른 방식의 결과를 비교하여 그 상관계수를 산출하여 상관계수를 결정하는 과정이 필수적인 것이다. 한편 하나의 인간 안구가 보여주는 상관계수는 다른 물리적-기계적 특성을 갖는 다른 인간안구에서는 직접적으로 적용이 불가능하다. 따라서 더 나은 성능을 갖는 안압계를 개발하기 위하여서는 다양한 인종과 매우 많은 수의 인상 측정 결과를 요구한다. 이는 매우 장기간의 시간이 소요되며 동시에 매우 높은 비용이 필요하기 때문에 쉽게 실행하기 어렵고, 따라서 새로운 안압측정법이 기존의 안압측정법과 비교하여 경쟁력을 확보하기가 극히 어렵다.In general, when a new tonometer is presented, it is compared with the results of measurement of intraocular pressure using the GAT (Glodmann Applanation Tonometer), which is a known and accepted tonometer in clinical practice. To explain the GAT in detail, it is a method of measuring the force when a certain area (3.06 mm in diameter) of the corneal surface is flattened using a specific type of prism and converting it into pressure (ISO 8612, Ophthalmic instrumentations –) ; Tonometer, (2009)). According to the above standard, when measuring intraocular pressure in a method other than GAT, it is impossible to measure while directly changing the pressure in the human eye. Tests must be performed and the results submitted. That is, in such a clinical setting, intraocular pressure must be measured at once using the GAT and the proposed tonometer for each eye, and the process of determining the correlation coefficient by comparing the results of the two different methods obtained in this way to calculate the correlation coefficient is essential will be. On the other hand, the correlation coefficient shown by one human eye cannot be directly applied to another human eye with different physical-mechanical characteristics. Therefore, in order to develop a tonometer with better performance, it requires a very large number of impression measurement results for various races. This is difficult to implement because it takes a very long time and at the same time requires a very high cost, and therefore it is extremely difficult for a new tonometer to gain competitiveness compared to the existing tonometer.
이상의 어려운 점을 극복하기 위하여 고안된 것이 대상 안압계의 측정 성능 신뢰성을 물리적으로 확보가능하도록 안압계 교정용 검사 장비가 고안되었다. 예를 들어 독일의 표준기관인 PTB(Physikalisch-Technische Bundesanstalt)에서는 공압의 타깃인 미러, 회전 가능한 레버(lever) 및 공압에 의하여 발생된 힘을 모니터링하기 위한 발란스로 구성된 안압계 교정용 장비를 고안하여 이를 활용하고 있다. 상기 안압계 교정용 장비는 매우 정교하여 이동 및 설치가 매우 까다로우며 불편하고 숙련된 사람만이 조작이 가능하다. 또한 더욱 중요한 것은 보급형 교정장비의 가격이 약 US$ 30,000으로서 매우 고가이므로 경제적으로 비효율적이다. 또한 상기 안압계 교정용 장비는 물기둥 높이나 정교한 교정용 압력계등 절대압력표준에 소급성을 갖추기가 용이하지 않은 결정적인 단점을 내포하고 있다. 이들 문제점을 해결하기 위하여 다양한 형태의 안압계 교정용 장비가 고안되었으나 현재까지 경제성과 사용편의성 및 측정의 신뢰성을 모두 갖춘 안압계 교정용 장비는 아직 알려져 있지 않다.To overcome the above difficulties, the test equipment for tonometer calibration was designed to physically secure the reliability of the measurement performance of the target tonometer. For example, PTB (Physikalisch-Technische Bundesanstalt), a German standards organization, designed and utilized a tonometer calibration device consisting of a pneumatic target mirror, a rotatable lever, and a balance to monitor the force generated by the pneumatic force. are doing The equipment for calibrating the tonometer is very sophisticated, so it is very difficult to move and install it, and it is inconvenient and only a skilled person can operate it. Also, more importantly, the cost of the entry-level orthodontic equipment is about US$ 30,000, which is very expensive, so it is economically inefficient. In addition, the tonometer calibration equipment contains a decisive disadvantage in that it is not easy to have traceability to absolute pressure standards such as a water column height or a sophisticated calibration pressure gauge. To solve these problems, various types of equipment for tonometer calibration have been devised, but so far, equipment for calibrating a tonometer with both economic feasibility, ease of use and reliability of measurement is not yet known.
새로운 안압계의 임상 성능의 신뢰성을 확보하기 위한 기존의 방법들이 갖고 있는 문제점을 해결하는 방안 중 하나는 인간의 안구가 갖고 있는 물리적-기계적 물성 및 구조적 특성을 완벽하게 모사할 수 있는 인공안구를 제작-활용하는 방안이다. 보다 구체적으로 설명하자면, 인간의 안구를 완벽하게 모사한 인공안구를 이용하여, 안구 내 안압을 의도적으로 변화하며 관찰된 결과와 동시에 측정된 GAT 결과를 직접적으로 비교하여 상관관계를 도출하고 가장 적절한 상관계수를 안압계의 결과를 교정하는데 활용하는 것이다. 이러한 인공안구의 내부 압력은 내부의 물기둥 높이나 소급성을 갖춘 정교하게 교정된 압력계 등을 이용하여 측정이 가능하며, 이와 동시에 각막 외부에서 GAT로 관측된 안압과 새롭게 제안한 안압계의 결과를 상호 비교하면 새로운 안압계의 결과에 대한 성능 신뢰성을 확보할 수 있을 것이다.One of the ways to solve the problems of existing methods to secure the reliability of clinical performance of the new tonometer is to create an artificial eye that can perfectly simulate the physical-mechanical properties and structural characteristics of the human eye- is a way to use it. More specifically, by using an artificial eye that perfectly mimics the human eye, the intraocular pressure is intentionally changed and the observed result and the simultaneously measured GAT result are directly compared to derive a correlation and the most appropriate correlation The coefficient is used to correct the results of the tonometer. The internal pressure of the artificial eye can be measured using an internal water column height or a precisely calibrated manometer with traceability. It will be possible to secure the performance reliability of the results of the tonometer.
그러나 이제까지는 상술한 조건에 맞는, 즉 인간의 안구가 갖고 있는 물리적-기계적 물성 및 구조적 특성을 완벽하게 모사할 수 있는 인공안구를 제작할 수 있는 방안이 알려져 있지 않았다. 또한 설령 이러한 인공안구 제작이 가능하다고 해도 인공안구의 특성을 유지하면서 이를 장기간 보관할 수 있는 방법이 보고되어 있지 않아 이러한 방법을 안압계 성능 보증 및 신뢰성 확보에 사용하지 못하였다.However, until now, there has been no known method for fabricating an artificial eye that satisfies the above-mentioned conditions, that is, can perfectly mimic the physical-mechanical properties and structural characteristics of the human eye. In addition, even if it is possible to manufacture such an artificial eye, a method that can be stored for a long time while maintaining the characteristics of the artificial eye has not been reported, so this method could not be used to guarantee the performance and reliability of the tonometer.
본 발명에서는, 한국특허등록 제1646222호("고분자 기반 인공안구 제작 방법 및 장치", 2016.08.01.)를 기반으로 제작된 인공안구를 활용하여 이러한 신뢰성 평가를 수행하였다. 도 2는 본 발명의 안압 측정 원리의 신뢰성을 검증하기 위한 실험 설계를, 도 3은 그 결과를 도시하고 있다. 보다 구체적으로 설명하자면 다음과 같다. 도 2(A), (B) 모두에는 인공안구에 압력조절장치 및 압력계를 구비하여 (안압에 해당하는) 인공안구의 내부 압력을 제어하고 있음이 도시된다. 또한 도 2(A)에는 GAT(Goldmann Applanation Tonometer) 프리즘을 이용하여 안압을 측정하는 개략도가, 도 2(B)에는 본 발명의 원리를 이용하기 위해 OCT(Optical coherent tomography)를 이용하여 각막의 이미지를 획득하는 개략도가 각각 도시된다. 본 발명에서는, 인공안구의 내부 압력을 0 torr 에서 50 torr 까지 5 torr 간격으로 변화시켜가면서 실험하였으며, 이 때 획득된 OCT 이미지가 도 3에 도시된다. 이 때 사용된 인공안구의 CCT(Central cornea thickness, 각막중심 두께)는 0.38mm이다. 각막의 두께가 워낙 얇기 때문에 육안으로는 쉽게 파악하기 어렵지만, IOP가 0일 때와 50일 때를 비교할 때 각막 두께가 변화했음이 육안으로도 어느 정도 파악된다.In the present invention, this reliability evaluation was performed using an artificial eye manufactured based on Korean Patent Registration No. 1646222 (“Polymer-based artificial eye manufacturing method and apparatus”, 2016.08.01.). Figure 2 shows the experimental design for verifying the reliability of the IOP measurement principle of the present invention, Figure 3 shows the results. In more detail, it is as follows. 2(A) and (B) show that the artificial eye is equipped with a pressure regulating device and a pressure gauge to control the internal pressure of the artificial eye (corresponding to intraocular pressure). In addition, Fig. 2(A) is a schematic diagram of measuring intraocular pressure using a Goldmann Applanation Tonometer (GAT) prism, and Fig. 2(B) is an image of the cornea using optical coherent tomography (OCT) to use the principle of the present invention. Schematic diagrams of obtaining , respectively, are shown. In the present invention, the experiment was performed while changing the internal pressure of the artificial eye from 0 torr to 50 torr at intervals of 5 torr, and the OCT image obtained at this time is shown in FIG. 3 . The CCT (Central cornea thickness) of the artificial eye used at this time was 0.38 mm. Because the thickness of the cornea is so thin, it is difficult to detect it with the naked eye, but when the IOP is 0 and 50, the change in the corneal thickness can be understood with the naked eye to some extent.
도 4a 내지 도 4c는 도 3에서 측정된 결과를 정량인 그래프로 도시한 것으로, 즉 인공안구 내부 압력 변화에 따른 안구 특성 변화 측정 결과이다. 보다 구체적으로 설명하자면 다음과 같다.4A to 4C are graphs showing the results measured in FIG. 3 as quantitative, ie, measurement results of changes in eye characteristics according to changes in pressure inside the artificial eye. In more detail, it is as follows.
도 4a는 인공안구 내부압력(Internal Pressure)에 대한 GAT 방식으로 측정된 안압(IOP_GAT) 그래프로서, 빨간 실선으로 선형화되어 있다. 여기에서 검은 실선은 내부 압력과 외부에서 GAT 방식으로 얻어진 안압이 동일하다고 가정하였을 때의 이상적인 측정 안압을 표시한 것이다. 도 4a에 나타난 바와 같이, 인공안구의 내부 압력을 변화하며 측정된 안압은 IOP_GAT와 매우 좋은 선형성을 보여주고 있는데, 보다 구체적으로는 R2(R square)가 0.998이고 기울기는 0.863으로써 이론적인 IOP와 유사한 값을 보여주고 있다. 만일 인공안구의 특성(CCT 및 안구 조직의 탄성계수)를 최적화하면 이론적인 모형안구 내부압력과 외부에서 측정된 안압의 상관관계가 이론치인 기울기가 1.0에 좀더 근접할 수 있을 것으로 기대할 수 있다.4A is a graph of intraocular pressure (IOP_GAT) measured by the GAT method for artificial eye internal pressure, and is linearized with a red solid line. Here, the black solid line represents the ideal measured intraocular pressure, assuming that the internal pressure and the external intraocular pressure obtained by the GAT method are the same. As shown in Fig. 4a, the intraocular pressure measured by changing the internal pressure of the artificial eye shows very good linearity with IOP_GAT. More specifically, R 2 (R square) is 0.998 and the slope is 0.863, so the theoretical IOP and It shows similar values. If the characteristics of the artificial eye (CCT and the elastic modulus of the eye tissue) are optimized, it can be expected that the slope, which is the theoretical value of the correlation between the theoretical model intraocular pressure and the externally measured intraocular pressure, will be closer to 1.0.
도 4b는 인공안구 내부압력에 대한 각막중심 두께(CCT, Central cornea thickness) 그래프이다. 도 1의 원리로 설명된 바와 같이, 내부 압력의 변화에 따라 전체 안구의 부피 증가는 궁극적으로 안구의 표면 껍질의 두께 감소로 이루어질 것으로 예측이 가능하다. 이러한 현상은 각막 부위에서도 동일하게 나타날 것이고 이는 결국에 각막의 중심부의 두께의 감소로 나타남을 실험적으로 확인할 수 있다. 특히 일반적인 정상인의 안압 영역인 10 mmHg ~ 21 mmHg에서의 변화 기울기보다 녹내장 환자의 경우에 관측되는 21 torr 이상의 높은 안압 영역에서, 내부압력에 대한 CCT 감소 비율(=D(CCT)/CCT0, 여기에서 D(CCT) : CCT의 변화량, CCT0 : 가해진 내부압력이 0일때의 CCT)은 외부에서 관측된 안압과 매우 좋은 선형적인 변화를 보여주고 있다.4B is a graph of central cornea thickness (CCT) versus intraocular pressure. As explained by the principle of FIG. 1 , it is possible to predict that an increase in the volume of the entire eyeball according to a change in internal pressure will ultimately result in a decrease in the thickness of the surface shell of the eyeball. This phenomenon will appear in the corneal region as well, and it can be confirmed experimentally that it will eventually appear as a decrease in the thickness of the center of the cornea. In particular, the CCT reduction ratio to internal pressure (=D(CCT)/CCT 0 , excitation In D(CCT): the amount of change in CCT, CCT 0 : CCT when the applied internal pressure is 0) shows a very good linear change with the externally observed intraocular pressure.
도 4c는 인공안구 내부압력에 대한 각막 선단의 곡률반경(RC, Radius of Curvature) 그래프이며, 역시 내부압력과의 상당한 수준의 선형성을 보이고 있음을 알 수 있다.4C is a graph of the radius of curvature (RC) of the tip of the cornea with respect to the internal pressure of the artificial eye, and it can be seen that also shows a significant level of linearity with the internal pressure.
이처럼 인공안구를 이용하여 측정된 결과는 앞서 설명한 적출된 사람 안구를 이용하여 측정된 결과와 그 경향성이 동일하다. 즉 인간의 안구 내부 압력이 증가하면, 각막의 두께는 감소하며 동시에 각막의 곡률반경은 증가한다. 이상의 결과로부터 의미있는 결과를 유추하기 위하여서는 안구의 내부 압력에 대한 비교 검토보다는, 안압측정 결과의 임상적인 표준으로 여겨지는 GAT 방식의 안압 측정 결과에 대한 CCT 변화 및 RC 변화를 검토하는 것이 바람직하다. 도 5a 및 도 5b는 각각 GAT(Goldmann Applanation Tonometer) 방식으로 측정된 안압과 각막중심 두께(CCT) 및 각막 선단의 곡률반경(RC)의 상관관계를 도시한 것으로, 각 점들은 실험적인 관측 결과이고 이의 선형최적화 결과는 실선을 각각 보여주고 있다. 두 경우 모두 15 mmHg 이상의 안압 측정 범위에서 좋은 선형성을 보여주고 있다. (CCT 및 RC의 R2는 각각 0.985와 0.914)As such, the result measured using the artificial eye has the same tendency as the result measured using the excised human eye described above. That is, when the pressure inside the human eyeball increases, the thickness of the cornea decreases and the radius of curvature of the cornea increases at the same time. In order to infer a meaningful result from the above results, it is preferable to review the CCT change and RC change for the GAT method, which is considered a clinical standard for tonometry, rather than a comparative review of the internal pressure of the eye. . 5A and 5B show the correlation between intraocular pressure measured by the Goldmann Applanation Tonometer (GAT) method, the central corneal thickness (CCT), and the radius of curvature of the tip of the cornea (RC), respectively, where each point is an experimental observation result. The linear optimization results are shown by solid lines, respectively. In both cases, good linearity was shown in the IOP measurement range of 15 mmHg or higher. (R 2 of CCT and RC is 0.985 and 0.914, respectively)
이상의 결과는 본 발명에서 제안하고 있는 안압 측정 방식, 즉 CCT 및 RC 등 외부에서 비접촉식으로 측정 가능한 안구 각막의 특성을 이용하여 안압의 변화를 산출하는 방식이 상당히 유의미한 신뢰성을 보여줌을 확인할 수 있다. 이에 따라, 비접촉식 광학 이미지를 활용하여 녹내장 환자의 안압의 변화를 일상적으로 확인하는 것이 충분히 가능하다.The above results confirm that the intraocular pressure measurement method proposed in the present invention, that is, the method of calculating the change in intraocular pressure using the characteristics of the eye cornea that can be measured externally such as CCT and RC in a non-contact manner, shows significantly significant reliability. Accordingly, it is sufficiently possible to routinely check changes in intraocular pressure in glaucoma patients using non-contact optical images.
[3] 본 발명의 안압 측정 장치[3] IOP measuring device of the present invention
상술한 바와 같이 본 발명은 안압 변화에 따른 안구 조직의 변화, 그 중에서도 특히 가장 외부에 노출되어 있어 측정하기 편리한 각막의 구조적 변이(곡률 또는 두께의 변화)를 측정함으로써 안압을 산출해 낸다. 즉, 본 발명에서 실제로 측정에 필요한 장비는 적절한 정확도를 가지는 광학적 측정 기기이면 되는데, 이는 휴대용 모바일 기기 수준의 복잡성을 가지는 장치 정도로도 충분히 실현이 가능하다.As described above, the present invention calculates intraocular pressure by measuring changes in eye tissue according to changes in intraocular pressure, among others, structural changes (changes in curvature or thickness) of the cornea, which are exposed to the outside and are convenient to measure. That is, the equipment actually required for measurement in the present invention is just an optical measuring device having appropriate accuracy, which can be sufficiently realized even with a device having a level of complexity on the level of a portable mobile device.
도 6은 본 발명의 안압 측정 장치의 구성도를, 도 7 및 도 8은 본 발명의 안압 측정 장치의 실시예를 도시하고 있다. 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 안압 측정 장치(100)는, 실질적으로 안압을 측정하는 역할을 하는 영상획득부(110) 및 연산부(120)를 포함하며, 또한 상기 안압 측정 장치(100)를 사용자가 쉽게 착용할 수 있게 해 주는 착용부(130)를 더 포함한다.6 is a block diagram of an intraocular pressure measuring device of the present invention, and FIGS. 7 and 8 are views showing an embodiment of the intraocular pressure measuring device of the present invention. As shown in FIG. 6 , the
상기 영상획득부(110)는, 도시된 바와 같이 복수 개가 구비되되 서로 기결정된 거리 및 각도로 이격 배치되며, 동시에 각막의 이미지를 촬영하여 획득하게 된다. 따라서 복수 개의 상기 영상획득부(110)들에서 획득된 이미지들은 서로 조금씩 각도와 거리가 다른 형태로 얻어지게 된다. 실제로 상기 영상획득부(110)를 구현하고자 할 때에는, 일반적으로 사용되는 카메라, CCD 소자 등 이미지를 획득할 수 있는 장치라면 어떤 것이든 무방하다. 한편 도 7에서는 3개의 상기 영상획득부(110)들이 사용자 안구의 정면, 좌측면, 우측면에 배치된 것으로 도시되나, 실제로 사람의 안구는 좌우로 2개가 배치되어 있으므로 좌측면과 우측면을 모두 촬영하는 것은 어렵기 때문에 실제로는 사용자 안구의 정면, 좌측면에 2개가 배치되거나 정면, 우측면에 2개가 배치되도록 할 수 있을 것이다. 또는 반드시 정면/측면에 배치되도록 해야만 하는 것은 아니며, 정면에 대하여 45도 각도 위치에 배치한다든가 하는 등 필요에 따라 다양하게 배치할 수 있음은 물론이다. 도 8에는, 사용자 좌/우 안구의 각 정면에 1개씩 및 좌/우측면에 3개씩 하여 총 8개의 상기 영상획득부(110)가 배치되는 예시가 도시되며, 특히 좌/우측면에 배치되는 상기 영상획득부(110)는 안구의 정측면, 상향경사측면, 하향경사측면, 이렇게 3개의 서로 다른 각도로 촬영할 수 있도록 배치되고 있는 예시가 도시된다. 이처럼 상기 영상획득부(110)의 배치는 사용자 필요에 따라 다양하게 변경 실시될 수 있다. 다만 곡률 계산의 용이성 등을 고려할 때, 사용자 안구 하나에 대하여, 상기 영상획득부(110)는, 적어도 2개가 사용자 안구의 정면, 좌측면, 우측면 중 선택되는 적어도 2군데에 각각 배치되도록 하는 것이 바람직하다.The
상기 연산부(120)는, 기본적으로 곡률산출부(121), 안압산출부(122) 및 정조저장부(123)를 포함할 수 있다. 여기에 더하여, 도 6에 도시된 바와 같이 두께산출부(124), 경고출력부(125)를 더 포함할 수 있다. 각부에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.The calculating
상기 곡률산출부(121)는, 각각의 상기 영상획득부(110)에서 동시에 획득된 복수 개의 이미지를 이용하여 각막의 곡률을 산출한다. 보다 구체적으로 설명하자면, 상기 영상획득부(110)들이 기결정된 거리 및 각도로 이격 배치됨에 따라 동시에 촬영된 복수 개의 각막의 이미지들 간에 발생되는 형상 차이를 이용하여 곡률을 산출하는 것이다. 이 때 상기 곡률산출부(121)는, 상기 영상획득부(110)에서 획득된 각막의 이미지로부터 각막 선단 형상을 획득하고, 복수 개의 상기 각막 선단 형상을 이용하여 곡률을 산출할 수 있다.The
상기 안압산출부(122)는, 상기 곡률산출부(121)에서 산출된 각막의 곡률 및 기결정된 보정팩터를 사용하여 안압을 산출한다. [2]에서 설명된 바와 같이 안압의 변화는 각막의 곡률 변화와 직접적인 상관관계가 있으므로, [안압 = 보정팩터 x 각막 곡률반경]과 같은 간단한 관계식을 만들 수 있다. 예를 들어 도 5b를 근거로 할 때 보정팩터는 12.15μm/mmHg가 될 수 있을 것이다. 즉 이미지들로부터 각막의 곡률을 올바르게 산출하기만 한다면, 이로부터 안압을 매우 용이하게 산출할 수 있는 것이다.The
상기 정보저장부(123)는, 상기 이미지에 저장된 촬영일시, 상기 곡률산출부(121)에서 산출된 각막의 곡률, 상기 안압산출부(122)에서 산출된 안압을 데이터베이스화하여 저장하는 역할을 한다. 앞서도 설명한 바와 같이 본 발명의 안압 측정 장치(100)는 녹내장 등 안과 질환을 가진 환자들이 수시로 본인의 안압을 쉽게 측정하고 모니터링할 수 있도록 하기 위한 목적을 가진 것이니만큼, 시일에 따른 안압의 변화량 등을 체크할 수 있도록 하는 것이 필요함은 당연하다. 한편 최근의 디지털 촬영기기는 기본적으로 이미지 파일에 촬영일시 정보가 함께 기록되도록 하고 있으므로, 이미지로부터 촬영일시 정보를 뽑아내는 것은 전혀 어렵지 않다. 이러한 사항들을 종합적으로 고려하여, 상기 정보저장부(123)는 촬영일시 및 그 때의 곡률, 안압 등의 정보를 연계해서 데이터베이스화하는 것이 바람직한 것이다.The information storage unit 123 serves to store the corneal curvature calculated by the
상기 두께산출부(124)는, 각막의 두께를 산출하는 역할을 한다. 이 때 상기 영상획득부(110)에서 충분히 고화질의 이미지를 획득할 수 있다면 상기 두께산출부(124)는 적어도 하나의 상기 영상획득부(110)에서 획득된 적어도 하나의 이미지를 이용할 수 있을 것이다. 그러나 각막 자체가 워낙 얇은 물체이기 때문에 정확한 각막의 두께를 산출하기 위해서는 상당히 고성능의 영상획득장치가 필요할 수 있다. 이러한 점을 고려할 때, 상기 두께산출부(124)는 상기 영상획득부(110)가 아닌 별도의 영상획득장치에서 획득된 광단층이미지(OCT image)를 이용하여 각막의 두께를 산출하도록 할 수 있다. 광단층이미지를 획득하기 위한 장치는 상당히 크고 복잡하여 휴대용으로 실현되기에는 어려울 수 있겠으나, 최근 다양한 연구를 통해 OCT 장비의 소형화가 빠르게 진행되고 있으므로 향후에는 상기 안압 측정 장치(100)에 상기 두께산출부(124)의 광단층이미지 획득장치가 포함될 수도 있다. 다만 현재 시점에서는 OCT 장비가 휴대용으로 실현될 만큼 소형화되지 않은 상태이므로, 상기 두께산출부(124)는 별도의 OCT 장비를 이용하여 획득된 광단층이미지를 전송받아 각막 두께를 산출하도록 이루어질 수도 있다. 물론 본 발명의 안압 측정 장치(100)에서는 각막의 곡률만으로도 충분히 원하는 정도의 정확도로 안압을 산출할 수 있으므로, 각막의 두께 측정이 필수적인 것은 아니다.The thickness calculator 124 serves to calculate the thickness of the cornea. At this time, if the
상기 연산부(120)가 상기 두께산출부(124)를 더 포함할 경우, 상기 안압산출부(122)는 상기 두께산출부(124)에서 산출된 각막의 두께 및 기결정된 보정팩터를 더 사용하여 안압을 산출할 수 있다. 각막의 곡률이 산출된 시점에서 이미 안압은 산출되게 되나, 각막의 두께가 더 산출된다면 이를 이용하여 산출된 안압의 정확도를 더 향상할 수 있을 것이다. 물론 이 경우 상기 정보저장부(123)는 촬영일시, 각막의 곡률, 안압과 더불어 각막의 두께까지 모두 데이터베이스화하여 저장하는 것이 바람직하다.When the calculating
상기 경고출력부(125)는, 상기 정보저장부(123)에 저장된 촬영일시 및 안압 정보를 분석하여, 필요에 따라 사용자에게 경고를 할 수 있도록 경고메세지를 출력한다. 이 때 경고메세지가 출력되는 기준은 다양하게 결정될 수 있는데, 구체적인 예를 들면 안압 자체가 될 수 있다. 즉 안압이 기결정된 기준 이상으로 측정되면 바로 경고메세지가 출력되도록 하는 것이다. 또는 촬영일시에 따른 안압의 변화량을 이용할 수도 있는데, 이 경우 시일에 따른 안압 변화 정도를 분석하여 시일에 따라 안압이 급격히 높아진다든가 하는 등과 같이 기결정된 기준 이상이 될 경우 상태가 나빠진다는 의미로 경고메세지가 출력되도록 할 수도 있다.The
상기 착용부(130)는, 도 7에 잘 나타나 있는 바와 같이 상기 안압 측정 장치(100)를 사용자가 쉽게 착용할 수 있도록 해 주는 역할을 할 뿐 아니라, 상기 착용부(130)에 의하여 상기 영상획득부(100)가 기결정된 거리 및 방향으로 쉽게 배치될 수 있도록 해 주는 역할을 한다. 이러한 역할을 고려할 때, 상기 착용부(130)에는 상기 영상획득부(110)는 반드시 구비되어야 함이 당연하다. 그러나 상기 연산부(120)까지 상기 착용부(130)에 반드시 구비되어야 하는 것은 아닌데, 즉 상기 연산부(120)가 상기 착용부(130)에 내장되게 할 수도 있지만, 상기 연산부(120)가 상기 착용부(130)와 별도로 형성되어 유무선 통신에 의하여 데이터를 송수신하도록 형성될 수도 있다. 후자의 경우에는 상기 연산부(120)는 별도의 PC나, 또는 휴대폰 등과 같은 모바일기기 등에 설치된 소프트웨어 형태로서 구현될 수 있다.The wearing
상기 착용부(130)는, 사용자 안면에 밀착 접촉되도록 안면에 상응하는 형태의 곡면이 일측에 형성되며, 복수 개의 상기 영상획득부(110)가 지지 구비되는 하우징(131) 및 상기 하우징(131)과 연결되어 상기 하우징(131)이 사용자 안면에 밀착 접촉된 상태를 지지하도록 사용자의 귀 또는 머리에 착용가능하게 형성되는 서포터(132)를 포함한다. 상기 서포터(132)는 도면 상에 도시된 바와 같이 머리에 둘러 고정하는 밴드 형태로 형성될 수도 있고, 또는 귀에 걸치는 한 쌍의 안경다리 형태로 형성될 수도 있는 등, 안정적으로 사용자 착용이 가능한 형태라면 어떤 형태이든 무방하다.The wearing
앞서 설명한 바와 같이 상기 영상획득부(110)는 사용자 안구의 정면 및 좌/우측면에 배치되는 것이 바람직하다. 사용자의 안구는 항상 2개이므로, 복수 개의 상기 영상획득부(110)는, 사용자 좌측안구의 정면, 사용자 좌측안구의 좌측면, 사용자 우측안구의 정면, 사용자 우측안구의 우측면의 4군데를 포함하는 위치에 배치될 수 있어야 한다.As described above, the
이 때 상기 영상획득부(110)가 CCD 소자로 구현되는 경우라면, 상기 하우징(131)은 상기 영상획득부(110)가 상기 하우징(131) 상에 고정 배치되게 하여 상기 영상획득부(110) 및 상기 착용부(130)가 일체형으로 형성될 수 있으며, 도 7은 바로 이러한 실시예를 도시하고 있다. 구체적으로는, 상기 하우징(131)은, 복수 개의 상기 영상획득부(110)가 상기 하우징(131) 상의 기결정된 위치에 고정 배치되도록 형성된다. 이 경우 적어도 4개의 상기 영상획득부(110)가 사용자 좌측안구의 정면, 사용자 좌측안구의 좌측면, 사용자 우측안구의 정면, 사용자 우측안구의 우측면의 4군데를 포함하는 위치에 각각 배치 구비된다. 물론 이 4군데 외에도, 앞서 예시를 든 바와 같이 정면/측면 사이 45도 위치 등과 같은 위치에 상기 영상획득부(110)가 더 구비되어, 더 다양한 각도에서의 영상을 획득하도록 할 수도 있다. 이 경우 상기 안압 측정 장치(100)는, 예를 들어 현재 사용되고 있는 안면착용 VR 기기 등과 비슷한 외형으로 만들어질 수 있을 것이다.At this time, if the
또는 상기 영상획득부(110)가 휴대폰 카메라 등으로 구현되는 경우라면, 상기 하우징(131)은 별도의 독립적인 단품인 상기 영상획득부(110)가 상기 하우징(131)에 끼우거나 뺄 수 있게 형성될 수 있다. 즉 구체적으로는, 적어도 하나의 상기 영상획득부(110)가 상기 하우징(131) 상의 기결정된 구비위치에 조립 및 해제 가능하게 배치되도록 형성되는 것이다. 이 경우 상기 영상획득부(110)의 구비위치가 사용자 좌측안구의 정면, 사용자 좌측안구의 좌측면, 사용자 우측안구의 정면, 사용자 우측안구의 우측면의 4군데를 포함하는 위치에 형성된다. 앞서의 실시예에서와 마찬가지로 이 구비위치는 다른 각도에 더 구비될 수 있음은 당연하다.Alternatively, if the
후자의 실시예에 대하여 좀더 부연하자면, 본 발명의 안압 측정 장치(100)는, 실제 구현함에 있어서 광학적인 촬영장치 및 각종 연산을 위한 집적회로 정도의 부품만 있으면 되기 때문에, 이미 이러한 부품들이 갖추어져 있는 휴대폰을 활용하여 구현할 수도 있다. 즉 최근 생산되어 유통되는 휴대폰의 경우 적어도 하나의 카메라를 포함하고 있는데, 상기 영상획득부(110)는 상기 휴대폰에 포함되는 상기 카메라로 구현되며, 상기 휴대폰이 상기 착용부(130)의 기결정된 구비위치에 구비되도록 할 수 있다. 상기 착용부(130)에는 기결정된 구비위치가 형성되어 있으므로, 사용자는 이 구비위치에 휴대폰을 끼워 촬영하고, 휴대폰을 빼내어 다른 구비위치에 휴대폰을 끼워 다시 촬영하는 식으로, 여러 위치에서의 안구 이미지를 획득할 수 있다. 또한 상기 연산부(120)는 상기 휴대폰에 설치되는 소프트웨어 형태로서 구현되도록 할 수 있는데, 이와 같이 하면 사용자는 간단하게 앱을 내려받는 형태로서 상기 연산부(120)를 자신의 휴대폰에 설치할 수 있으며, 휴대폰 카메라를 이용하여 자신의 안구를 촬영함으로써 쉽게 안압을 자가 측정할 수 있다.To elaborate on the latter embodiment, the intraocular
이처럼 본 발명의 안압 측정 장치(100)는, 각막의 구조적 변이, 즉 예를 들어 각막 선단의 곡률반경이나 각막 두께를 광학적인 측정장치를 이용하여 비접촉식으로 측정함으로써 안압의 변화를 측정할 수 있도록 한다. 이는 안구에 직접적인 접촉을 피하기 때문에 환자에게 측정 시의 부담을 훨씬 줄일 수 있는 장점이 있다. 또한 실질적으로 필요한 부품이 광학적인 촬영장치 및 각종 연산을 위한 집적회로 정도이기 때문에 휴대용으로 소형화하기에도 매우 적합하며, 따라서 휴대용으로 제작된 본 발명의 안압 측정 장치(100)를 이용하면 사용자가 병원에 방문하지 않고도 직접 스스로 수시 측정하는 것이 가능하다. 또한 상기 연산부(120)의 데이터베이스나 경고출력 기능 등을 이용하여 스스로 안압 상태를 쉽게 모니터링할 수도 있어, 치료 시기를 놓치는 등의 문제를 미연에 예방할 수 있게 된다.As such, the intraocular
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the scope of application is varied, and anyone with ordinary knowledge in the field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims It goes without saying that various modifications are possible.
100 : 안압 측정 장치
110 : 영상획득부
120 : 연산부
121 : 곡률산출부
122 : 안압산출부
123 : 정보저장부
124 : 두께산출부
125 : 경고출력부
130 : 착용부
131 : 하우징
132 : 서포터100: intraocular pressure measuring device
110: image acquisition unit 120: calculation unit
121: curvature calculating unit 122: intraocular pressure calculating unit
123: information storage unit 124: thickness calculation unit
125: warning output unit
130: wear part
131: housing 132: supporter
Claims (12)
각각의 상기 영상획득부(110)에서 동시에 획득된 복수 개의 이미지를 이용하여 각막의 곡률을 산출하는 곡률산출부(121),
상기 곡률산출부(121)에서 산출된 각막의 곡률 및 기결정된 보정팩터를 사용하여 안압을 산출하는 안압산출부(122),
상기 이미지에 저장된 촬영일시, 상기 곡률산출부(121)에서 산출된 각막의 곡률, 상기 안압산출부(122)에서 산출된 안압을 데이터베이스화하여 저장하는 정보저장부(123)를 포함하는 연산부(120);
상기 복수 개의 영상획득부(110)를 지지하며 사용자 안면에 착용가능하게 형성되는 착용부(130);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 안압 측정 장치.
a plurality of image acquisition units 110 arranged to be spaced apart from each other at a predetermined distance and angle, and obtained by photographing images of the cornea at the same time;
Curvature calculating unit 121 for calculating the curvature of the cornea using a plurality of images simultaneously acquired by each of the image acquisition unit 110;
an intraocular pressure calculator 122 for calculating intraocular pressure using the curvature of the cornea calculated by the curvature calculator 121 and a predetermined correction factor;
Calculating unit 120 including an information storage unit 123 for storing the photographing date and time stored in the image, the curvature of the cornea calculated by the curvature calculating unit 121 and the intraocular pressure calculated by the intraocular pressure calculating unit 122 into a database );
a wearing unit 130 that supports the plurality of image acquisition units 110 and is formed to be wearable on the user's face;
An intraocular pressure measuring device comprising a.
상기 영상획득부(110)들이 기결정된 거리 및 각도로 이격 배치됨에 따라 동시에 촬영된 복수 개의 각막의 이미지들 간에 발생되는 형상 차이를 이용하여 곡률을 산출하는 것을 특징으로 하는 안압 측정 장치.
According to claim 1, wherein the curvature calculating unit 121,
The apparatus for measuring intraocular pressure, characterized in that the image acquisition unit 110 is spaced apart from each other at a predetermined distance and angle, and the curvature is calculated using a shape difference generated between images of a plurality of corneas taken at the same time.
상기 영상획득부(110)에서 획득된 각막의 이미지로부터 각막 선단 형상을 획득하고,
복수 개의 상기 각막 선단 형상을 이용하여 곡률을 산출하는 것을 특징으로 하는 안압 측정 장치.
According to claim 2, wherein the curvature calculating unit 121,
Obtaining the shape of the tip of the cornea from the image of the cornea acquired in the image acquisition unit 110,
An apparatus for measuring intraocular pressure, characterized in that the curvature is calculated using a plurality of shape of the tip of the cornea.
상기 연산부(120)가, 적어도 하나의 상기 영상획득부(110)에서 획득된 적어도 하나의 이미지를 이용하거나 또는 별도의 영상획득장치에서 획득된 광단층이미지(OCT image)를 이용하여 각막의 두께를 산출하는 두께산출부(124)를 더 포함하며,
상기 안압산출부(122)가, 상기 두께산출부(124)에서 산출된 각막의 두께 및 기결정된 보정팩터를 더 사용하여 안압을 산출하고,
상기 정보저장부(123)가, 상기 두께산출부(124)에서 산출된 각막의 두께를 더 데이터베이스화하여 저장하는 것을 특징으로 하는 안압 측정 장치.
According to claim 1, wherein the intraocular pressure measuring device 100,
The operation unit 120 calculates the thickness of the cornea using at least one image acquired by the at least one image acquisition unit 110 or an optical tomography image (OCT image) acquired from a separate image acquisition device. It further includes a thickness calculation unit 124 to calculate,
The intraocular pressure calculating unit 122 calculates the intraocular pressure further using the corneal thickness calculated by the thickness calculating unit 124 and a predetermined correction factor,
The information storage unit 123, the intraocular pressure measuring device, characterized in that the database further stores the thickness of the cornea calculated by the thickness calculation unit (124).
상기 정보저장부(123)에 저장된 촬영일시 및 안압 정보를 분석하여, 안압 자체 또는 촬영일시에 따른 안압의 변화량 중 선택되는 적어도 하나가 기결정된 기준 이상일 경우 경고메세지를 출력하는 경고출력부(125)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안압 측정 장치.
According to claim 1, wherein the operation unit 120,
A warning output unit 125 that analyzes the photographing date and time and intraocular pressure information stored in the information storage unit 123, and outputs a warning message when at least one selected from the intraocular pressure itself or the amount of change in intraocular pressure according to the photographing date and time is greater than or equal to a predetermined standard. An intraocular pressure measuring device, characterized in that it further comprises.
적어도 2개가 사용자 안구의 정면, 좌측면, 우측면 중 선택되는 적어도 2군데에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 안압 측정 장치.
According to claim 1, wherein the image acquisition unit 110,
At least two devices for measuring intraocular pressure, characterized in that each is disposed in at least two locations selected from the front, left, and right side of the user's eyeball.
사용자 안면에 밀착 접촉되도록 안면에 상응하는 형태의 곡면이 일측에 형성되며, 복수 개의 상기 영상획득부(110)가 지지 구비되는 하우징(131),
상기 하우징(131)과 연결되어 상기 하우징(131)이 사용자 안면에 밀착 접촉된 상태를 지지하도록 사용자의 귀 또는 머리에 착용가능하게 형성되는 서포터(132)
를 포함하는 것을 특징으로 하는 안압 측정 장치.
According to claim 1, wherein the wearing part 130,
A housing 131 having a curved surface corresponding to the face formed on one side so as to be in close contact with the user's face, and having a plurality of the image acquisition units 110 supported therein;
A supporter 132 connected to the housing 131 to support a state in which the housing 131 is in close contact with the user's face and is wearable on the user's ear or head.
An intraocular pressure measuring device comprising a.
복수 개의 상기 영상획득부(110)가 상기 하우징(131) 상의 기결정된 위치에 고정 배치되도록 형성되되,
적어도 4개의 상기 영상획득부(110)가 사용자 좌측안구의 정면, 사용자 좌측안구의 좌측면, 사용자 우측안구의 정면, 사용자 우측안구의 우측면의 4군데를 포함하는 위치에 각각 배치 구비되는 것을 특징으로 하는 안압 측정 장치.
According to claim 7, wherein the housing (131),
A plurality of the image acquisition unit 110 is formed to be fixedly disposed at a predetermined position on the housing 131,
At least four of the image acquisition unit 110 are respectively disposed at positions including the front of the user's left eye, the left side of the user's left eye, the front of the user's right eye, and the right side of the user's right eye. an intraocular pressure measuring device.
적어도 하나의 상기 영상획득부(110)가 상기 하우징(131) 상의 기결정된 구비위치에 조립 및 해제 가능하게 배치되도록 형성되되,
상기 영상획득부(110)의 구비위치가 사용자 좌측안구의 정면, 사용자 좌측안구의 좌측면, 사용자 우측안구의 정면, 사용자 우측안구의 우측면의 4군데를 포함하는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 안압 측정 장치.
According to claim 7, wherein the housing (131),
The at least one image acquisition unit 110 is formed so as to be disassembled and disassembled at a predetermined location on the housing 131,
Intraocular pressure, characterized in that the provided position of the image acquisition unit 110 is formed in a position including four places: the front of the user's left eye, the left side of the user's left eye, the front of the user's right eye, and the right side of the user's right eye measuring device.
귀에 걸치는 한 쌍의 안경다리 형태 또는 머리에 둘러 고정하는 밴드 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 안압 측정 장치.
According to claim 7, wherein the supporter (132),
An intraocular pressure measuring device, characterized in that it is formed in the form of a pair of temples over the ears or in the form of a band fixed around the head.
상기 연산부(120)가 상기 착용부(130)에 내장되거나, 또는
상기 연산부(120)가 상기 착용부(130)와 별도로 형성되어 유무선 통신에 의하여 데이터를 송수신하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 안압 측정 장치.
According to claim 1, wherein the intraocular pressure measuring device 100,
The calculating unit 120 is built into the wearing unit 130, or
The apparatus for measuring intraocular pressure, characterized in that the calculating unit 120 is formed separately from the wearing unit 130 to transmit and receive data through wired/wireless communication.
적어도 하나의 카메라를 포함하는 휴대폰에 구비되는 형태로서,
상기 영상획득부(110)는 상기 휴대폰에 포함되는 상기 카메라로 구현되고, 상기 휴대폰이 상기 착용부(130)의 기결정된 구비위치에 구비되며,
상기 연산부(120)는 상기 휴대폰에 설치되는 소프트웨어 형태로서 구현되는 것을 특징으로 하는 안압 측정 장치.The method of claim 9, wherein the intraocular pressure measuring device 100,
As a form provided in a mobile phone including at least one camera,
The image acquisition unit 110 is implemented with the camera included in the mobile phone, the mobile phone is provided at a predetermined location of the wearing unit 130,
The calculation unit 120 is an intraocular pressure measuring device, characterized in that implemented as software installed in the mobile phone.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200084486A KR20220006730A (en) | 2020-07-09 | 2020-07-09 | Portable IOP(IntraOcular Pressure) measurement based on cornea structural changes and its instrumentation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200084486A KR20220006730A (en) | 2020-07-09 | 2020-07-09 | Portable IOP(IntraOcular Pressure) measurement based on cornea structural changes and its instrumentation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20220006730A true KR20220006730A (en) | 2022-01-18 |
Family
ID=80052343
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020200084486A KR20220006730A (en) | 2020-07-09 | 2020-07-09 | Portable IOP(IntraOcular Pressure) measurement based on cornea structural changes and its instrumentation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20220006730A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023152121A1 (en) * | 2022-02-08 | 2023-08-17 | Carl Zeiss Meditec Ag | Arrangement for obtaining diagnostic information from the eye |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101646222B1 (en) | 2014-12-02 | 2016-08-05 | 한국표준과학연구원 | Method and system for making artificial eyeball |
KR101781429B1 (en) | 2016-06-15 | 2017-10-10 | 씨엔브이텍(주) | Portable Tonometer |
KR101914618B1 (en) | 2012-05-21 | 2018-11-05 | 센시메드 에스아 | Intraocular pressure measuring and/or monitoring system with inertial and/or environmental sensor |
KR102075143B1 (en) | 2018-06-08 | 2020-03-02 | 울산과학기술원 | Smart contact lens for monitoring intraocular pressure and manufacturing method of the same |
-
2020
- 2020-07-09 KR KR1020200084486A patent/KR20220006730A/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101914618B1 (en) | 2012-05-21 | 2018-11-05 | 센시메드 에스아 | Intraocular pressure measuring and/or monitoring system with inertial and/or environmental sensor |
KR101646222B1 (en) | 2014-12-02 | 2016-08-05 | 한국표준과학연구원 | Method and system for making artificial eyeball |
KR101781429B1 (en) | 2016-06-15 | 2017-10-10 | 씨엔브이텍(주) | Portable Tonometer |
KR102075143B1 (en) | 2018-06-08 | 2020-03-02 | 울산과학기술원 | Smart contact lens for monitoring intraocular pressure and manufacturing method of the same |
Non-Patent Citations (6)
Title |
---|
1. Y. Ahn and D. Jee, "Socioeconomic Costs of Glaucoma in Korea", J Korean Ophthalmol Soc (2018) 59 665-671. |
1. 미국특허등록 제9,192,298호("Contact lens for intraocular pressure measurement", 2015.11.24.) |
2. Grace EDunbar, Bailey Yuguan Shen, and Ahmad A Aref, "The Sensimed Triggerfish contact lens sensor: efficacy, safety, and patient perspectives" Clinical Ophthalmology 2017:11 875??882. |
3. J. Hjortdal and P. K. Jensen, "In vitro measurement of corenal strain, thickness, and curvature using digital image processing" Acta Ophthalmol. Scand. 1995, 73: 5-11. |
4. N. Ethlers, T. Bramsen and S. Sperling, "Applanation tonomertry and cenetral corneal thickness", Acta Ophthamologica, 1975, 53, 34-43. |
4. 미국특허등록 제5,174,292호("Hand held intraocular pressure recording system", 1992.12.29.) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023152121A1 (en) * | 2022-02-08 | 2023-08-17 | Carl Zeiss Meditec Ag | Arrangement for obtaining diagnostic information from the eye |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20240122477A1 (en) | Eye-related intrabody pressure identification and modification | |
US20240180424A1 (en) | Systems and Methods for Monitoring Eye Health | |
US10123701B2 (en) | Intraocular pressure detecting device and detecting method thereof | |
US10405763B2 (en) | Devices and methods for noninvasive measurement of intracranial pressure | |
JP2000517231A (en) | Method and apparatus for measuring intraocular pressure by flattening and / or depression | |
Garcia-Feijoo et al. | New technologies for measuring intraocular pressure | |
McCafferty et al. | Goldmann tonometer prism with an optimized error correcting applanation surface | |
Bhartiya et al. | 24-hour Intraocular pressure monitoring: the way ahead | |
Liang et al. | Self-tonometry in glaucoma management—past, present and future | |
Kirstein et al. | Tonometry–past, present and future | |
EP3260041A2 (en) | Applanation head for a goldmann applanation tonometer and related tonometer, method for measuring an intraocular pressure | |
AU2014353861B2 (en) | Device for determining an intraocular pressure of an eye | |
KR20220006730A (en) | Portable IOP(IntraOcular Pressure) measurement based on cornea structural changes and its instrumentation | |
Pavlásek et al. | Developments and progress in non-contact eye tonometer calibration | |
WO2015047710A1 (en) | Tonometer for checking the intra-ocular pressure through the eyelid and method using the same | |
Sharma et al. | Intraocular pressure measurement techniques: Current concepts and a review | |
CN113331783A (en) | Full-time dynamic corneal curvature monitoring system and device | |
Maheshwari et al. | Tonometry and Care of Tonometers | |
Yolcu et al. | Conventional intraocular pressure measurement techniques | |
CN114502060B (en) | Eye biomechanical property measuring and monitoring device | |
Rao et al. | Intraocular Pressure | |
Faschinger et al. | Intraocular Pressure Contact Lenses–Suitable for Everyday Use Yet? | |
Schneider et al. | Dynamic contour tonometry | |
Gupta et al. | Design and use of an infrared Pupilometer for real-time pupil mapping in response to incremental illumination levels | |
Faschinger et al. | Anterior Segment Cataract |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E601 | Decision to refuse application |