(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
埋め込み可能な眼内圧力センサーシステムであって、
第１の値の内部圧力を有する、シールされた幾何学的形状であって、表面を有する、シールされた幾何学的形状と、
前記表面内に組み込まれた歪みゲージワイヤと
を具備し、
前記歪みゲージワイヤが前記シールされた幾何学的形状の前記表面内のトラック又は溝内に配置され、
前記表面が撓められると、前記歪みゲージワイヤの測定された抵抗が眼内圧力の状況を示す、埋め込み可能な眼内圧力センサーシステム。
【請求項２】
前記歪みゲージワイヤに結合された一対のリードワイヤを更に具備する、請求項１に記載の眼内圧力センサーシステム。
【請求項３】
プロセッサと、
該プロセッサに結合された電源と、
前記プロセッサに結合されたメモリと
を更に具備し、
前記プロセッサが前記測定された抵抗を読み込むように構成される、請求項１に記載の眼内圧力センサーシステム。
【請求項４】
前記プロセッサが、眼内圧力に対応する値を前記メモリに書き込む、請求項３に記載の眼内圧力センサーシステム。
【請求項５】
埋め込み可能な眼内圧力センサーシステムであって、
第１の値の内部圧力を有する、シールされた幾何学的形状であって、表面を有する、シールされた幾何学的形状と、前記表面内に組み込まれた歪みゲージワイヤとを具備するＩＯＰセンサーと、
プロセッサと、
該プロセッサに結合された電源と、
前記プロセッサに結合されたメモリと
を具備し、
前記歪みゲージワイヤが前記シールされた幾何学的形状の前記表面内のトラック又は溝内に配置され、
前記表面が眼内圧力によって撓められると、前記歪みゲージワイヤの測定された抵抗が前記眼内圧力を示し、
前記プロセッサが、前記測定された抵抗を読み込んで、眼内圧力に対応する値を前記メモリに書き込むように構成される、埋め込み可能な眼内圧力センサーシステム。
【請求項６】
前記プロセッサに結合されたデータ送信モジュールを更に具備する、請求項３又は５に記載の眼内圧力センサーシステム。
【請求項７】
前記データ送信モジュールが無線機を更に具備する、請求項６に記載の眼内圧力センサーシステム。
【請求項８】
前記データ送信モジュールがＲＦＩＤタグを更に具備する、請求項６に記載の眼内圧力センサーシステム。
【請求項９】
データがＲＦＩＤリンクを通じて前記メモリから転送される、請求項８に記載の眼内圧力センサーシステム。
【請求項１０】
前記データ送信モジュールが前記メモリから外部装置にデータを転送する、請求項６に記載の眼内圧力センサーシステム。
【請求項１１】
前記プロセッサに結合されたスピーカーであって、眼内圧力が安全な範囲の外側にあるときに警告音を出すスピーカーを更に具備する、請求項３又は５に記載の眼内圧力センサーシステム。
【請求項１２】
前記シールされた幾何学的形状が立方体である、請求項１又は５に記載の眼内圧力センサーシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、眼内圧力を監視するための装置に関し、特に埋め込み可能な圧力センサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
緑内障、並びに網膜及び視神経に影響する一群の眼疾患は、世界中で失明をもたらす主要因の一つである。緑内障は、眼内圧力（ＩＯＰ）が、長時間にわたって正常よりも高い圧力に増加すると生じる。ＩＯＰは、房水の生成と排出との不均衡によって増加しうる。未治療のままにしておくと、上昇したＩＯＰが視神経および網膜繊維に回復不能な損傷をもたらし、このことは進行性の永久的な視力喪失をもたらす。
【０００３】
眼の毛様体上皮は、眼の前房（角膜と虹彩との間の空間）を満たす透明な流体である房水を絶えず生成する。房水は、複雑な排出システムであるぶどう膜強膜経路を通して前房から流れ出る。房水の生成と排出との間の微妙なバランスが眼のＩＯＰを決定する。
【０００４】
（慢性開放隅角又は原発開放隅角とも呼ばれる）開放隅角が緑内障の最も一般的なタイプである。このタイプでは、眼の前方構造が正常であるようにみえても、房水が前房内部で徐々に増え、ＩＯＰの上昇が引き起こされる。未治療のままにしておくと、これは視神経及び網膜の永久的な損傷をもたらしうる。一般的には、眼圧を下げるために点眼薬が処方される。場合によっては、ＩＯＰが薬物療法で十分に制御されることができなければ外科手術が行われる。
【０００５】
人口の約１０％のみが急性閉塞隅角緑内障を患う。急性の隅角の閉塞は眼の前方における構造の異常な状態によって生じる。これらの多くの場合、虹彩と角膜との間の空間は正常よりも狭く、房水が通過するための小さなチャネルが残される。房水の流れが完全に遮断されると、ＩＯＰが急に上昇し、急激な隅角の閉塞が発症する。
【０００６】
続発性緑内障は、別の病気の結果、又は、炎症、外傷、既往手術、糖尿病、腫瘍、及び所定の薬剤のような眼内における問題の結果として生じる。このタイプについて、緑内障とその根本的な問題との両方が治療されなければならない。
【０００７】
図１は緑内障の過程を説明するのを助ける眼の前方部分の図である。図１では、水晶体１１０、角膜１２０、虹彩１３０、毛様体１４０、小柱網１５０、及びシュレム管１６０の描写が描かれている。解剖学上、眼の前房は緑内障を引き起こす構造を含む。房水は毛様体１４０によって生成され、毛様体１４０は虹彩１３０の下に位置し且つ前房内において水晶体１１０に近接する。この房水は、水晶体１１０および虹彩１３０に押し寄せて、前房の隅角に配置された排出システムに流れる。眼の周りに周方向に延在する前房の隅角は、房水が排出されることを可能にする構造を含む。第１の構造であり且つ緑内障と最も関連する構造が小柱網１５０である。小柱網１５０は、隅角において前房の周りに周方向に延在する。小柱網１５０は、フィルタとして作用するように見え、房水の流出を制限し、且つＩＯＰを生成する背圧を提供する。シュレム管１６０は、小柱網１５０を越えて配置される。シュレム管１６０は収集チャネルを有し、収集チャネルは房水が前房から流れ出ることを可能とする。図１の前房における二つの矢印は、毛様体１４０から水晶体１１０及び虹彩１３０を越えて小柱網１５０を通ってシュレム管１６０及びその収集チャネル内へと流れる房水の流れを示す。
【０００８】
緑内障患者において、ＩＯＰは２４時間中広範囲に亘って変化しうる。一般的には、ＩＯＰは、薬剤が、起きているときに投与される前の早朝の時間帯において最も高い。高い圧力は視神経に損傷を与えて失明を引き起こしうる。したがって、様々な治療の有効性を評価するために、長時間に亘ってＩＯＰを測定することが望ましいであろう。本発明はＩＯＰ測定装置を提供する。
【発明の概要】
【０００９】
本発明の原理と一致した一つの実施形態では、本発明は、第１の値の内部圧力を有する、シールされた幾何学的形状を有する埋め込み可能な眼内圧力センサーシステムである。歪みゲージワイヤが、シールされた幾何学的形状の表面内に組み込まれる。表面が撓められると、歪みゲージワイヤの測定された抵抗が眼内圧力を示す。
【００１０】
本発明の原理に一致した別の実施形態では、本発明は、第１の値の内部圧力を有する、シールされた幾何学的形状を有する埋め込み可能な眼内圧力センサーシステムである。歪みゲージワイヤが、シールされた幾何学的形状の表面内に組み込まれる。表面が眼内圧力によって撓められると、歪みゲージワイヤの測定された抵抗が眼内圧力を示す。システムは、電源及びメモリに結合されたプロセッサも有する。プロセッサは、測定された抵抗を読み込んで、眼内圧力に対応する値をメモリに書き込むように構成される。
【００１１】
前述の一般的な説明及び以下の詳細な説明の両方が、例であり説明のためにのみ存在し、且つ、特許請求の範囲に記載されるような発明の更なる説明を提供することが意図されていることが理解されるべきである。以下の説明及び本発明の実施例が本発明の追加の利点及び目的を説明し且つ提案する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、眼の正面部分の図である。
【図２】図２は、本発明の原理に係るＩＯＰ測定システムのブロック図である。
【図３】図３は、本発明の原理に係るＩＯＰセンサーの斜視図である。
【図４】図４は、本発明の原理に係るＩＯＰセンサーの上面図である。
【図５】図５は、本発明の原理に係る歪みゲージワイヤの描写である。
【図６】図６は、本発明の原理に係るＩＯＰセンサーの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
この明細書内に取り込まれ且つこの明細書の一部を構成する添付の図面が、説明と共に本発明のいくつかの実施形態を示して、本発明の原理を説明するのに役立つ。
以下、本発明の例示的な実施形態が詳細に参照され、本発明の例示的な実施形態の例は添付の図面において示される。可能な限り、同一の参照番号が、図面を通して同一又は同様の部品を参照するのに使用される。
【００１４】
図２は、本発明の原理に係るＩＯＰ測定システム２００のブロック図である。図２では、ＩＯＰ測定システムは、電源２０５、ＩＯＰセンサー２１０、プロセッサ２１５、メモリ２２０、データ送信モジュール２２５、及び随意的なスピーカー２３０を含む。
【００１５】
電源２０５は、典型的にはリチウムイオンバッテリー又はリチウムポリマーバッテリーのような充電可能なバッテリーであるが、他のタイプのバッテリーが用いられてもよい。加えて、任意の他のタイプの動力電池（power cell）が電源２０５に適切である。電源２０５は、システム２００、特にプロセッサ２１５に電力を提供する。電源はＲＦＩＤリンク又は他のタイプの磁気結合を介して充電されることができる。
【００１６】
典型的には、プロセッサ２１５は、ロジック機能を実行できる、電源ピン、入力ピン、及び出力ピンを備えた集積回路である。様々な実施形態において、プロセッサ２１５は、対象となる装置のコントローラである。斯かる場合、プロセッサ２１５は、データ送信モジュール２２５、スピーカー２３０、電源２０５、又はメモリ２２０のような特定の装置又は構成要素を対象とする特定の制御機能を実行する。他の実施形態では、プロセッサ２１５はマイクロプロセッサである。斯かる場合、プロセッサ２１５は、装置の一つよりも多い構成要素を制御するように機能することができるようにプログラム可能である。他の場合、プロセッサ２１５は、プログラム可能なマイクロプロセッサではなく、代わりに、種々の機能を実行する種々の構成要素を制御するように構成された特殊用途のコントローラである。
【００１７】
メモリ２２０は典型的にはＮＡＮＤフラッシュメモリのような半導体メモリである。半導体メモリのサイズが非常に小さく且つシステム２００のメモリ要求が小さいので、メモリ２２０はシステム２００の非常に小さな設置スペースを占める。メモリ２２０はプロセッサ２１５と連動する。この結果、プロセッサ２１５はメモリ２２０に書き込み且つメモリ２２０から読み込むことができる。例えば、プロセッサ２１５は、ＩＯＰセンサー２１０からデータを読み込んでそのデータをメモリ２２０に書き込むように構成されることができる。この態様では、一連のＩＯＰの数値がメモリ２２０内に保存されることができる。プロセッサ２１５は、他の基本的なメモリ機能、例えば、メモリ２２０を消去し又は上書きする機能と、メモリ２２０がいっぱいになったときを検出する機能と、半導体メモリを管理することに関連する他の一般的な機能とを実行することもできる。
【００１８】
データ送信モジュール２２５は多数の種々のタイプのデータ送信のいずれかを用いることができる。例えば、データ送信モジュール２２５は無線機のような能動装置（active device）である。データ送信モジュール２２５はＲＦＩＤタグ上のアンテナのような受動装置であってもよい。この場合、ＲＦＩＤタグはメモリ２２０とアンテナの形態のデータ送信モジュール２２５とを含む。その後、ＲＦＩＤリーダーが、メモリ２２０にデータを書き込み又はメモリ２２０からデータを読み込むべくシステム２００の近くに設置されることができる。典型的には（一定の時間に亘るＩＯＰの数値から成る）メモリ２２０内に保存されるデータの量が小さいであろうから、データが転送される速度はあまり重要ではない。メモリ２２０内に保存されてデータ送信モジュール２２５によって送信されうる、他のタイプのデータが、限定されるものではないが、電源データ（例えばローバッテリー、バッテリー不良）、スピーカーデータ（警告音、警告声（warning voice））、ＩＯＰセンサーデータ（ＩＯＰの数値、問題の状況）、及びこれらと均等なものを含む。
【００１９】
随意的なスピーカー２３０は、危険な状況が存在するときに患者に警告音又は警告声を提供する。例えば、ＩＯＰが、患者に損傷をもたらし又は患者にリスクを与える可能性があるレベルである場合、スピーカー２３０は、医学的な治療を求め又は点眼剤を投与するように患者を警告すべく警告音を出すことができる。プロセッサ２１５はＩＯＰセンサー２１０からＩＯＰの測定値を読み込む。プロセッサ２１５は、閾値よりも大きい一つの又は一連のＩＯＰの測定値を読み込んだ場合、その後、警告音を出すようにスピーカー２３０を作動させることができる。閾値は設定されてメモリ２２０内に保存されることができる。この態様では、ＩＯＰの閾値は医者によって設定されることができ、ＩＯＰの閾値が超えられると、警告音が出されうる。
【００２０】
代替的に、データ送信モジュールは、二次装置、例えば、ＰＤＡ、携帯電話、コンピュータ、腕時計、この目的のみのためのカスタム装置、リモートアクセス可能なデータ保存場所（例えばインターネットサーバー、電子メールサーバー、テキストメッセージサーバー）、又は他の電子装置に、上昇したＩＯＰの状況を通信するように作動されてもよい。一つの実施形態では、個人の電子装置がリモートアクセス可能なデータ保存場所（例えば、インターネットサーバー、電子メールサーバー、テキストメッセージサーバー）にデータをアップロードする。情報が、例えば医療関係者によってリアルタイムに見られうるようにリモートアクセス可能なデータ保存場所にアップロードされうる。この場合、二次装置はスピーカー２３０を含んでもよい。例えば、病院の環境において、患者が緑内障手術を受けてシステム２００が埋め込まれた後、二次装置は患者の病院用ベッドの隣に配置されうる。ＩＯＰの変動が（高い側と、危険な状況でもある低い側の両方において）緑内障手術後によく起こるので、プロセッサ２１５は、埋め込まれたＩＯＰセンサー２１０によって作られたＩＯＰの測定値を読み込むことができる。プロセッサ２１５が危険なＩＯＰの状況を読み込んだ場合、データ送信モジュール２２５は、スピーカー２３０を介して又は危険な数値を二次装置に送信することによって患者及び医療スタッフを警告することができる。
【００２１】
斯かるシステムは病院の環境外での使用についても適切である。例えば、危険なＩＯＰの状況が存在する場合、プロセッサ２１５は、可聴な警告音を出すようにスピーカー２３０を作動させることができる。その後、患者は警告されて医学的な治療を求めることができる。警告は多数の態様において医療専門家によって止められることができる。例えば、データ送信モジュール２２５がＲＦＩＤタグであるとき、ＲＦＩＤリンクが外部装置とシステム２００との間に築かれることができる。この外部装置は、スピーカー２３０の電源を切るためにシステム２００と通信することができる。代替的に、光信号がシステム２００によって読み込まれてもよい。この場合、データ送信モジュール２２５は光受光部を有し、光受光部は一連の光パルスを受光することができ、一連の光パルスは、指令、例えばスピーカー２３０の電源を切るための指令を表す。
【００２２】
システム２００は、好ましくは、小さくて埋め込み可能な統合されたパッケージ内にある。この結果、システム２００の構成要素の全てが多数の種々のプロセスのいずれかによって半導体ウェハーのような基板上に構築されることができる。
【００２３】
図３は、本発明の原理に係るＩＯＰセンサーの斜視図である。図３では、ＩＯＰセンサー２１０は、上面３０５内に組み込まれた歪みゲージワイヤ３１０を備えた、シールされた立方体である。リードワイヤ３１５は、ＩＯＰに対応する測定値が測られることを可能とする。シールされた立方体は約０ｐｓｉｇの内部圧力又は概して大気圧を有する（他の圧力も使用されることができるが、０ｐｓｉｇが本明細書では例として使用される）。ＩＯＰセンサー２１０が眼の房水に曝されると、眼の房水が約１／３ｐｓｉｇであるので、上面３０５は内側に撓む。言い換えれば、ＩＯＰセンサー２１０が眼内に設置されると、立方体の内側と立方体の外側との間に小さな圧力差が存在する。立方体の内側の圧力が立方体の外側の圧力よりも低いので、上面３０５は内側に撓む。その後、組み込まれた歪みゲージワイヤ３１０は伸ばされる。歪みゲージワイヤ３１０が伸ばされるので、その断面積は減少し、このことによって歪みゲージワイヤ３１０の測定可能な抵抗が変化する。この抵抗の変化はリードワイヤ３１５を介して測定される。この態様では、電圧がリードワイヤ３１５に亘って印加されると、電流が、歪みゲージワイヤ３１０の抵抗を計算するのに測定されることができる。その後、圧力は、抵抗の測定値がＩＯＰの大きさを示すように、抵抗と相互に関連付けられうる。ＩＯＰセンサーは、立方体として示されたが、歪みゲージワイヤ３１０の撓みを可能とする他の幾何学的形状であってもよい。
【００２４】
ＩＯＰセンサー２１０の立方体の内側の圧力は製造工程の間に決定されて約０ｐｓｉｇにされうる。ＩＯＰセンサー２１０の立方体は、多数の多様な種々の気体、例えば、窒素、アルゴン、六フッ化硫黄、又はこれらの均等物のいずれかで満たされることができる。
【００２５】
ＩＯＰの測定値について、ＩＯＰセンサー２１０を調整することは概して重要ではない。ほとんどの場合、ＩＯＰの変化は緑内障患者に問題を与える。歪みゲージワイヤ３１０の抵抗の変化がＩＯＰの大きさと相互に関連付けられうるので、ＩＯＰの変化は容易に検出されることができる。概して、時間と共に測られた一連の抵抗の測定値は時間経過時のＩＯＰの相対的な大きさに対応する。ＩＯＰのより正確な調整が、例えば、従来の態様においてＩＯＰを測定して、その測定値を、歪みゲージワイヤ３１０の測定された抵抗に関連付けることによって医局においてなされうる。
【００２６】
ＩＯＰセンサー２１０は多数の種々の方法のいずれかによって製造されることができる。例えば、ＩＯＰセンサー２１０は、ＭＥＭＳに基づく方法において、層内に構築される。この態様では、可撓性のある、生体適合性の電気絶縁材料の層が、ＩＯＰセンサー２１０を構築すべく堆積せしめられる。上面３０５が堆積せしめられるとき、歪みゲージワイヤ３１０は上面３０５内に組み込まれる。半導体産業において使用されるような他の蒸着方法が用いられてもよい。
【００２７】
図４は、本発明の原理に係るＩＯＰセンサーの上面図である。図４では、歪みゲージワイヤ３１０は立方体の上面３０５内に組み込まれる。リードワイヤ３１５は歪みゲージワイヤ３１０に電気的に結合される。歪みゲージワイヤ３１０は、ワイヤの真っ直ぐな長さ部分として示されるが、任意の形態を呈してもよい。例えば、歪みゲージワイヤ３１０は、巻かれ、曲げられ、若しくは輪にされ（looped）、又は上面３０５上にパターンを呈してもよい。上面３０５が内側に撓められると、歪みゲージワイヤ３１０の長さが変化し、抵抗の測定可能な変化がもたらされる。
【００２８】
図５は、本発明の原理に係る歪みゲージワイヤの描写である。図５では、歪みゲージワイヤ３１０は撓み位置にある。矢印はＩＯＰセンサー２１０上の外部圧力を表す。外部圧力が内部圧力よりも常に大きいので、歪みゲージワイヤ３１０は常にある撓み状態であるであろう。
【００２９】
図６は、本発明の原理に係るＩＯＰセンサーの上面図である。図６では、歪みゲージワイヤ３１０は上面３０５内のトラック又は溝６０５内に配置される。このトラック又は溝６０５はＩＯＰセンサー２１０の製造可能性を補助する。上面３０５内に歪みゲージワイヤ３１０を組み込むことが、使用される製造工程のタイプ次第では困難なことがあるので、トラック又は溝６０５が上面３０５内に製造されて、その後、歪みゲージワイヤ３１０がトラック又は溝６０５内に設置されてもよい。
【００３０】
本発明の別の実施形態では、（図３及び図４において示された）ＩＯＰセンサー２１０の配列が共に使用されうる。この形態では、一つよりも多いＩＯＰセンサー２１０が、基板に取り付けられ、その後、眼内に埋め込まれる。一つよりも多いＩＯＰセンサー２１０を使用することによって、冗長化（redundancy）とＩＯＰのより正確な測定とが可能となる。配列におけるＩＯＰセンサー２１０の数が増加するにつれて、結果として生じるＩＯＰの測定値の統計的分散（statistical variance）が減少する（このため、正確性が増加する）。
【００３１】
上記から、本発明によって、ＩＯＰを測定するシステムが提供されることが理解されうる。本発明は、ＩＯＰセンサーと、関連する周辺機器とを提供する。本発明は本明細書において例によって示され、様々な修正が当業者によってなされうる。
【００３２】
本発明の他の実施形態が、本明細書と、本明細書において開示された本発明の実施例とを考慮すると、当業者にとって明らかであるだろう。本明細書及び例が単なる例としてみなされることが意図されており、本発明の真の範囲及び思想は以下の特許請求の範囲によって示される。
【図１】
0005559311.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005559311.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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