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광학 및 안과 진단기술의 첨단화

눈은 가장 강력한 인체 조직 중 하나입니다. 광학 연구용 등급의 시스템을 기반으로 한 개발과 휴대용 의료 장비로 현장에서의 진단이 가능해지면서, 실명, 잠재적 유전질환 또는 당뇨망막병증과 같은 건강상의 문제들을 이제는 신규 의료 기술로 진단하고 치료할 수 있게 되었습니다. Edmund Optics®의 aspheric lensesachromatic lenses는 눈, 안구 세포, 레이저 및 신경계를 영상 촬영하는 광학 장비 내에 결합되어 자주 활용되곤 합니다. 비구면 렌즈는 구면 수차 보정 기능이 있어 눈의 섬세한 구조도 높은 품질의 이미지로 촬영할 수 있는 반면, 무색 렌즈의 색 수차 보정 기능은 광대역 조명 광원과 사용 시 높은 성능을 얻을 수가 있습니다. 당사의 광대역 무반사 코팅(anti-reflection coating)은 투과 범위가 넓어서 UV, VIS 및 NIR 파장에서 다양한 LED 및 레이저 광원을 처리할 수 있습니다. 이외에도, 무반사 코팅은 다양한 옵틱에도 적용할 수 있어 여러 가지 모드에서의 영상 촬영이 보장됩니다.

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안질환

아래의 사진들은 첨단 진단 기술로 발견할 수 있는 대표적인 안질환입니다. 이와 같은 질환은 연령이나 외상과 관련된 다양한 원인으로부터 발생하지만, 광학 산업의 발달로 좀 더 쉽게 발견할 수 있게 되었으며, 이러한 진단 기술의 발달은 의료 기술과 장비를 진보시키는 일종의 발단으로 거듭남으로써 빠르고 간편한 휴대용으로서의 사용이 가능해졌습니다.

당뇨성 망막변성

당뇨병에 의해 유발되는 망막안구 후부에 있는 얇은 막으로서 빛을 감지하는 세포들로 구성됩니다. 이러한 세포들은 신경충격을 촉발시켜 이러한 충격이 시신경에서 뇌로 전달되도록 한 후, 시각적 이미지를 형상화해 눈에 보이게끔 합니다. 빛에 민감하게 반응하는 세포들은 광수용체로 알려져 있습니다. 손상은 종종 실명으로까지 이어지곤 합니다. 실명의 신규 케이스 중 12% 가량이 이러하며, 이 중 80%는 당뇨병의 고충까지 더해져 치료 기간이 더 길어집니다.

AMD

퇴행성 황반 변성(Age-related macular degeneration)은 시야의 중심부가 흐려지거나 시력이 손실된 안질환입니다. 이러한 질환은 망막의 황반 내에 있는 광수용체망막에서 발견되는 일종의 뉴런은 빛을 신호로 전환해 뇌에서 이미지로 처리하도록 합니다. Rod와 cone으로 알려진 2가지 유형의 광수용체 세포들은 동시적으로 상호작용하면서 시각화된 이미지를 만들어냅니다. 가 손상을 입음으로써 야기되나, 총체적 실명으로까지 이어지는 경우는 굉장히 드뭅니다. 퇴행성 황반 변성(AMD)은 사물을 선명하게 관찰할 수 있는 시력을 급속히 감퇴시키거나 실명을 유발하기도 합니다.

녹내장

안과 질환들은 시신경감각신경섬유는 망막의 광수용체에서 생성되는 전기적 충격을 뇌로 전달하여, 뇌에서 이를 처리하도록 합니다. 손상이나 시력 손실을 유발합니다. 특히 시력 손실의 경우는 더디게 점진적으로 진행되어, 자칫 시기를 놓쳐 치료가 불가능한 녹내장으로 이어지기도 합니다. 녹내장은 전세계적으로 실명을 유발하는 원인 중 2위로 알려져 있습니다.

백내장

안구내 수정체유연하면서도 투명한 조직으로서 홍채와 동공 바로 뒤에 위치합니다. 수정체는 망막 위에 빛의 초점을 맞추며 눈이 갖는 초점력의 25-35%를 제공합니다. 또한, 굴곡진 형태를 조절하면서 빛의 초점을 맞춥니다.의 혼탁 현상은 시력 손실을 유발합니다. 대부분의 경우 노화에 의해 발병하지만, 외상이나 질병에 의해서도 발생할 수 있습니다. 백내장은 전세계 실명 원인의 절반이나 차지합니다.
그림 1: 눈의 해부도

안질환 진단 기술

오늘날에는 안질환을 치료하는 데 사용되는 여러 종류의 첨단 진단 기술이 존재합니다. 더욱 다양해진 진단법과 기술 장비가 진보한 광학 기술과 합쳐지면서, 안질환을 적절한 시기에 정확하게 진단할 수 있게 되면서, 불치병에 대한 더 많은 정보와 치료법에 관한 길을 얻을 수 있게 되었습니다.

라식

라식은 시력 교정술로 개발된 레이저 안과 수술입니다. 이러한 방식은 근시와 난시를 교정하는 외과적 굴절 수술로서 레이저를 이용해 각막의 형태를 새롭게 만들어 시력을 향상시킵니다.

안과학

의학 분야의 일부로서 눈의 해부학, 연구 및 질병을 다룹니다. 눈은 여러 중증 질환을 진단하는 데 선도적 역할을 하는 지표 중 하나입니다. 검진이 쉽고 투과율이 매우 높기 때문에 optical coherence tomography (OCT)와 같은 다양한 시스템과 기술을 이용해 비침습성 의료 영상 촬영이 가능해지면서 눈은 가장 적합한 의학적 지표가 되었습니다.

OCT

Optical coherence tomography (OCT)는 강력한 의료 영상 촬영 기술로서 빛을 이용해 생체 조직 내에 흩어지는 분산으로부터 고해상도의 3차원 이미지를 생성합니다. 근적외선을 이용한 단순 간섭법 기반을 원리로 하여 생체의 매질을 효과적으로 투과할 수 있습니다. 깊은 투시력과 해상력을 위해 다른 기술을 적용할 수도 있기 때문에 OCT는 대개 다중 모델을 더욱 정밀하게 촬영할 수 있도록 기타 기술 장비와 결합해서 사용하기도 합니다.

생물측정법/홍채 인식

자동 생체인식 감별에는 수학적 알고리즘이 적용되어 개개인의 홍채/눈동자를 정확하게 인식하고 감별할 수 있게 해줍니다. 이러한 유형의 생체 인식은 눈동자가 고유의 패턴을 가지고 있고 시간이 지나도 안정된 모습을 보여주기 때문에 신뢰성이 높은 기술입니다. 따라서, 멀리 떨어진 곳에서도 눈을 인식하고 감별할 수 있게 되었습니다.

주목할만한 제품

Aspheric Lenses

Aspheric lens는 구면이나 원통형이 아닌 형태로 이루어진 표면을 특징으로 하며, 렌즈의 중심에서부터 반지름이 변화하는 곡률 반경을 가지고 있습니다. 비구면 렌즈의 주요 장점으로는 구면 수차를 보정하는 능력과 높은 해상도의 이미지를 생성하는 능력이 있습니다. 이러한 렌즈는 OCT, biometrics, LASIK 수술과 같은 다양한 테크닉과 함께 사용됩니다.

Comparison of Spherical and Aspheric surface profiles
그림 1: Spherical 및 Aspheric Surface Profiles 비교
Figure 1: Spherical aberration in a Spherical Lens (left) vs an Aspheric Lens (right)
그림 2: Aberration이 생기지 않는 Aspheric Lens에 비해 Spherical Aberration이 발생하는 Spherical Lens
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비구면 렌즈 구조, 특징 및 제조 방식
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Optical Lenses

TECHSPEC® Aspherized Achromatic Lenses
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TECHSPEC® Plastic Hybrid Aspheric Lenses
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Achromatic Lenses

Achromatic lens는 2개의 광학 요소를 접합한 구조로서 색 수차와 구면 수차의 영향을 제한하도록 설계되었습니다. 이러한 렌즈는 안질환 검진을 위해 전체 파장대를 활용하는 산동안저카메라와 광대역 OCT 시스템과 같은 다양한 안과 장비에 사용됩니다.

Polychromatic Imaging using a Plano-Convex Lens versus an Achromatic Lens
그림 3: Plano-Convex Lens를 사용할 경우와 Achromatic Lens를 사용할 경우의 Polychromatic 이미징 비교
Achromats and their Advantages

Achromats와 이러한 렌즈의 이점
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TECHSPEC® YAG-BBAR Coated Achromatic Lenses

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TECHSPEC® Mounted Achromatic Lens Pairs

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Standard Singlet과 기성 광학

불확실한 케이스에는 표준 광학을 이용해보세요! 표준형 또는 기성 광학은 프로토타입을 설계/디자인하는 용도에 매우 다양한 이점을 제공합니다. 맞춤 제작 광학과는 다르게, 표준 광학 부품은 가격이 더 저렴하고 늘 재고를 보유하여 납기가 짧아 효율성이 높으며, 이외에도 여러 장점을 가지고 있습니다.

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기성 광학으로 설계하기
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TECHSPEC® λ/20 PCX Lenses

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TECHSPEC® Beam Shaping PCX Cylinder Lenses

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사례 연구

3nethra, by Forus Health, plays a critical role in preventing treatable blindness worldwide
그림 4: Forus Health사의 3nethra 장비, 치료 가능한 실명을 전세계적으로 예방하는 데 큰 역할을 함

Forus Health

Forus Health는 EO의 광학 설계 전문성과 기성 광학 부품의 영향력을 이용해 3nethra를 설계하였으며, 이 기기는 인도에서 저렴한 비용으로 공급되는 휴대용 안과 장비로서 예방 가능한 안질환을 검진하는 데 사용됩니다. 인도에는 인구대비 안과 전문의들의 수가 극히 적기 때문에, 이처럼 간편한 의료 기기는 당뇨성 망막질환, 시력/각막 질환과 더불어 백내장 및 녹내장을 확인하고 예방하는 데 큰 도움을 줍니다.

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Edmund Optics®의 미션

  • 전세계인의 눈 건강을 향상할 수 있는 광학을 설계하고 제조
  • 광학 시스템 개발이 더욱 용이해지면서, 황반 변성, 당뇨성 망막병증, 노안 및 녹내장과 같이 세계 곳곳에서 근래에 생겨난 안질환 및 방치된 안환자들을 정확하게 검사하고 진단
  • 버튼을 누르는 것 만으로도 안과 의사, 검안사, 간호사 또는 의료 기술자가 빠르고 정확하게 환자를 검진할 수 있는 사용이 간편한 광학 장비 개발
  • 현대식 의료 관리 체제가 부족하더라고 빈곤 지역이나 빈민들을 위한 현장 의료 장비를 진척시키기 위해 혁신적 광학 부품을 연구하고 개발
  • 눈 건강에 전반적 영향을 미치는 안질환으로 인한 국제적 부담을 덜어주고자 비침습성 안과 진단 기술을 향상
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