(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼に埋め込まれ、第１の状態で第１の光学倍率を与え、第２の状態で第２の光学倍率を与える双安定電気駆動素子と、
眼に埋め込まれ、前記双安定電気駆動素子に動作的に結合され、双安定電気駆動素子を前記第１の状態と第２の状態との間で切り替えるように双安定電気駆動素子に電力を与え、切り替えた後は双安定電気駆動素子への電力の供給を断って、切り替えた状態に双安定電気駆動素子を維持させる制御器と、
前記双安定電気駆動素子を囲むように眼に埋め込まれ、前記制御器と電気的に接続され、双安定電気駆動素子に電力を供給するための再充電可能なバッテリ・リングと、
眼に埋め込まれ、前記制御器と電気的に接続されており、電力を誘導により受け、電力を前記制御器と再充電可能なバッテリ・リングとの少なくとも一方に与える誘導コイルと、
を具備する光学装置。
【請求項２】
前記双安定電気駆動素子は、前記制御器により与えられる電力に応じて屈折率が変化する双安定液晶材で形成されている請求項１の光学装置。
【請求項３】
前記双安定電気駆動素子は、個々に独立して制御される複数のピクセルにより構成されている請求項１又は２の光学装置。
【請求項４】
前記第２の状態で、前記双安定電気駆動素子は、眼の高次の収差を矯正するようになっている請求項１乃至３のいずれか１の光学装置。
【請求項５】
前記第２の状態で、前記双安定電気駆動素子は、眼の視力の変化を矯正するようになっている請求項１乃至３のいずれか１の光学装置。
【請求項６】
前記制御器は、制御信号に応答して前記双安定電気駆動素子を第１の状態と第２の状態との間で切り替えるようになっており、また、
前記制御器に動作的に結合され、眼の外の装置から前記制御信号を受ける無線受信装置を更に具備する請求項１乃至５の光学装置。
【請求項７】
前記光学倍率は、この光学装置が埋め込まれた後には、視力の変化を補償するように選択されている請求項６の光学装置。
【請求項８】
眼に埋め込まれ、固定した倍率を与えるベース光学素子と、
前記ベース光学素子と光学的に結合されるように眼に埋め込まれ、眼の高次の収差と視力の変化との少なくとも一方を矯正するように、可変の光学倍率を与える双安定電気駆動素子と、
眼に埋め込まれ、前記双安定電気駆動素子に動作的に結合され、制御信号に応答して双安定電気駆動素子に電力を供給して、この双安定電気駆動素子の光学倍率を変化させ、この後に、双安定電気駆動素子への電力の供給を断って、切り替えた状態に双安定電気駆動素子を維持させる制御器と、
前記双安定電気駆動素子を囲むように眼に埋め込まれ、双安定電気駆動素子に電力を供給するための再充電可能なバッテリ・リングと、
前記制御器に動作的に結合され、眼の外の調節装置から双安定電気駆動素子に与えられる制御信号と前記電力の少なくとも一部とを受ける無線受信装置を具備し、
前記無線受信装置は、前記制御器と再充電可能なバッテリ・リングとの少なくとも一方電気的に接続されており、電力の少なくとも一部を誘導により受け、電力を前記制御器に与える誘導コイルを有している、光学装置。
【請求項９】
前記双安定電気駆動素子は、前記制御器により与えられる電力に応じて透過率が変化する請求項８の光学装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、２００４年１１月２日付で出願された仮出願第６０／６２３，９４６号および、２００４年１２月１７日付で出願された仮出願第６０／６３６，４９０号の利益を主張し、これら両方はその全体が参照として本明細書に組み入れられる。
【０００２】
以下の出願、仮出願および特許は、その全体が参照として本明細書に組み入れられる。２００５年９月２２日付出願の米国特許出願第１１／２３２，５５１号、２００５年７月１９日付発行の米国特許第６，９１８，６７０号、２００５年７月１８日付出願の米国特許出願第１１／１８３，４５４号、２００５年７月２１日付出願の米国特許仮出願第６０／６９２，２７０号、２００５年６月６日付出願の米国特許仮出願第６０／６８７，３４２号、２００５年６月６日付出願の米国特許仮出願第６０／６８７，３４１号、２００５年５月３１日付出願の米国特許仮出願第６０／６８５，４０７号、２００５年５月１０日付出願の米国特許仮出願第６０／６７９，２４１号、２００５年４月２６日付出願の米国
特許仮出願第６０／６７４，７０２号、２００５年４月２２日付出願の米国特許仮出願第６０／６７３，７５８号、２００５年４月１９日付出願の米国特許出願第１１／１０９３６０号、２００５年４月８日付出願の米国特許仮出願第６０／６６９，４０３号、２００５年４月１日付出願の米国特許仮出願第６０／６６７，０９４号、２００５年３月３０日付出願の米国特許仮出願第６０／６６６，１６７号、２００５年３月２９日付発行の米国特許第６，８７１，９５１号、２００５年３月２８日付出願の米国特許出願第１１／０９１，１０４号、２００５年３月１６日付出願の米国特許仮出願第６０／６６１，９２５号、２００５年３月９日付出願の米国特許仮出願第６０／６５９，４３１号、２００５年２月２２日付出願の米国特許出願第１１／０６３，３２３号、２００５年２月２２日付発行の米国特許第６，８５７，７４１号、２００５年２月８日付発行の米国特許第６，８５１，８０５号、２００５年１月１４日付出願の米国特許出願第１１／０３６，５０１号、２００５年１月６日付出願の米国特許出願第１１／０３０，６９０号、２００４年１１月２４日付出願の米国特許出願第１０／９９６，７８１号、２００４年１１月２日付出願の米国特許仮出願第６０／６２３，９４７号、２００４年８月２４日付出願の米国特許出願第１０／９２４，６１９号、２００４年８月１３日付出願の米国特許出願第１０／９１８，４９６号、２００４年６月９日付出願の米国特許出願第１０／８６３，９４９号、２００４年５月１１日付発行の米国特許第６，７３３，１３０号、２００４年２月５日付出願の米国特許出願第１０／７７２，９１７号、２００３年９月１６日付発行の米国特許第６，６１９，７９９号、２００３年８月２０日付出願の米国特許出願第１０／６６４，１１２号、２００３年７月２５日付出願の米国特許出願第１０／６２７，８２８号、２００３年３月１２日付出願の米国特許出願第１０／３８７，１４３号、２００３年２月１１日付発行の米国特許第６，５１７，２０３号、２００２年１２月１０日付発行の米国特許第６，４９１，３９１号、２００２年１２月１０日付発行の米国特許第６，４９１，３９４号、２００２年１０月４日付出願の米国特許出願第１０／２６３，７０７号。
【技術分野】
【０００３】
本発明は、眼内レンズ（ＩＯＬ）の分野に関する。詳細には、本発明は、電気駆動素子がＩＯＬの屈折力の少なくとも一部、またはプリズム屈折力、または着色の少なくとも一部を提供する眼内レンズに関する。
【背景技術】
【０００４】
眼内レンズ（ＩＯＬ）は、通常、眼の本来の水晶体を置換または補足するために、眼球の内部に手術で埋め込まれる恒久的なプラスチックレンズである。眼内レンズは、白内障の患者が視力を回復するために、１９６０年代後半から米国で用いられ、最近になって、いくつかの種類の眼の屈折矯正手術で用いられている。
【０００５】
本来の水晶体は、眼の複雑な光学システムのうち重要な構成要素である。水晶体は、健康な眼の屈折力の全６０ジオプトリーのうち約１７ジオプトリーを提供する。さらに、健康な水晶体は、水晶体の周囲を取り囲む筋肉毛様体によって変形することで、焦点を調節することができる。眼が老化するにつれて、水晶体の柔軟性が低下し、この調節可能な焦点調節機能が損なわれる。このように、この重要な水晶体は、年齢とともにほとんど決まって柔軟性を失い、白内障や他の疾患によって年齢とともに透明度を失うことが多い。
【０００６】
白内障手術で用いられているほとんどの眼内レンズは、折り曲げられ、本来の水晶体を取り除くのに用いられた同じ小さな穴を通して挿入される。眼の中に入ると、レンズはフルサイズに広がる。眼の穴は極めて小さいため、レンズは縫合せずともすぐに自己回復する。眼内レンズは、体が拒絶反応を引き起こさない不活性材料で作られる。
【０００７】
ほとんどの場合、ＩＯＬは恒久的である。ＩＯＬは、手術前の眼の測定によって、ＩＯＬに必要な焦点調節能力が正確に決定されていなかった場合を除いて、交換の必要はほとんどない。また、手術そのものによって眼の光学特性が変化することもある。ほとんどの場合、白内障の手術中に埋め込まれた眼内レンズは単焦点レンズであり、ＩＯＬの屈折力は、眼の屈折力が遠距離視力に設定されるように選択される。したがって、ほとんどの場合、患者は手術後にも依然として読書用眼鏡を必要とするであろう。眼内レンズの埋め込み物は静的な多焦点レンズであってもよく、これによって、老眼の患者に、遠方でははっきりと見えるようにし、また、近距離の範囲では適度に焦点合わせすることによって、眼の本来のレンズにより似た働きをするよう試みられている。全ての患者が、多焦点レンズに適する候補者というわけではない。しかし、多焦点レンズを使用できる患者は、結果に満足している一部の人である。
【０００８】
最近になって、調節性のＩＯＬが導入されてきた。これらの調節性ＩＯＬは、筋肉毛様体が脳からの調節性刺激に反応すると、本来の水晶体が焦点を合わせるのと同様の方法で、運動（眼の軌道内での物理的変形および／または移動）によって、実際に焦点を変化させる。これらは正常に機能するが、調節性ＩＯＬはまだ完全ではない。このように成功する場合を限定するにもかかわらず、多焦点ＩＯＬおよび現在の調節性ＩＯＬは、健康な本来の水晶体と比較すると、やはり性能がかなり低下する。
【０００９】
老眼を直すのに期待できる他の接眼レンズは、小径角膜内レンズ（ＳＤＣＩ）である。小径角膜内レンズ（ＳＤＣＩ）は、二重焦点コンタクトレンズと同様の効果を生成する角膜組織内に挿入される処方レンズである。角膜内レンズ（ＳＤＣＩ）は、開発されて間がなく、これらがどのように良好に機能するか、またこれらがどのように効果を発揮するかについて理解するにはまだ早すぎる。
【００１０】
これらの新しい外科的処置は全て利点を有しているが、これらは全て、若くて健康的な本来の水晶体と比較すると、性能はかなり低下する。本発明は、本来の水晶体と同様に機能する眼内レンズを提供することによって、これらの欠点に対処する。
【発明の概要】
【００１１】
本発明の例示的な態様では、個別に制御可能な複数のゾーンまたはピクセルと、遠隔プログラム可能な制御器とを有する、電気駆動レンズを備える眼内レンズシステムが提供される。
【００１２】
本発明の別の態様は、以下の図面に関連してなされる以下の説明から明らかとなるであろうが、本開示の新規の概念の精神と範囲を逸脱することなく、いくつかの変形形態および修正形態が実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、人間の眼の主な解剖学的構成部分を表している。
【図２Ａ】図２Ａは、電気駆動レンズおよび電源として圧電材料を備える、眼内レンズの実施形態の正面図を表している。
【図２Ｂ】図２Ｂは、電気駆動レンズおよび電源として圧電材料を備える、眼内レンズの実施形態の側面図を表している。
【図３Ａ】図３Ａは、電気駆動回折レンズおよび充電式バッテリ・リングを備える眼内レンズの実施形態の正面図を表している。
【図３Ｂ】図３Ｂは、電気駆動回折レンズおよび充電式バッテリ・リングを備える眼内レンズの実施形態の側面図を表している。
【図４Ａ】図４Ａは、ピクセル化された電気駆動レンズおよび充電式バッテリ・リングを備える眼内レンズの実施形態の正面図を表している。
【図４Ｂ】図４Ｂは、ピクセル化された電気駆動レンズおよび充電式バッテリ・リングを備える眼内レンズの実施形態の側面図を表している。
【図５】図５は、枕の内部に誘導充電素子を備える外部電源を表している。
【図６】図６は、電気駆動レンズと、無線プログラミングユニットで使用するアンテナとを備える制御チップとを備える眼内レンズの実施形態を表している。
【図７Ａ】図７Ａは、網膜上の黄斑と中心窩の位置を示した健康的な網膜の像である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、「非滲出性」の黄斑変性によって損傷を受けた黄斑の領域を示している。
【図７Ｃ】図７Ｃは、「滲出性」の黄斑変性によって損傷を受けた黄斑の領域を示している。
【図８】図８は、糖尿病性網膜症の種々の症状を示している。
【図９】図９は、網膜上の像の垂直および水平移動のあらゆる組み合わせを作り出す、線状電極を備える、２つのプリズムレンズの重ね合わせを示している。
【図１０】図１０は、電気駆動式でない調節性ＩＯＬと光結合する、電気駆動ＩＯＬを示している。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、添付図面と合わせた以下の詳細な説明を読むことによってより十分に理解できる。図では、同様の参照符号は、同様の構成要素を示すのに用いられている。
【００１５】
以後、本発明の種々の実施形態について説明する。本明細書では、単数形のいずれの用語も複数形に解釈され、あるいは、複数形のいずれの用語も単数形と解釈される。
【００１６】
電気駆動材料は、電気制御によって変化する光学特性を備えている。例えば、光透過率を制御して、着色またはサングラス効果を生むことができる。さらに、屈折率を電気的に制御して、焦点調節および／またはプリズム効果を得ることができる。電気駆動材料の１つのクラスは液晶である。液晶は、結晶固体とアモルファス液体との間の中間の凝集状態を備えている。液晶の特性は、電気的、熱的、または化学的に制御されてもよい。多くの液晶は、棒状分子で構成され、ネマチック、コレステリックおよびスメクチックとして広く分類されている。
【００１７】
ＩＯＬで有用な電気駆動材料にはいくつかの特徴がある。第１に、薄層によって（厚いレンズを必要とすることがある従来のレンズの曲率によってではなく）、光学特性が生じる。これらの薄層は、従来のレンズを配置するには難しい位置、例えば、前眼房内（虹彩と水晶体との間の）に配置できる。さらに、電気駆動層を積み重ねる（光学的に直列に配置する）ことにより、前眼房または後眼房のいずれか内に配置される薄層構造で、従来の屈折異常または高次の収差補正を含む、全体の屈折力を生成するための追加の効果を得ることができる。
【００１８】
第２に、光学特性は効果的に制御できる。例えば、電気駆動レンズは、明るい光条件の下でより暗くなる（より強く着色され、より光を透過しない）ように設計することができる。この着色は、例えば、フォトダイオードまたは太陽電池を用いて、輝度を測定することによって自動的に生成してもよい。代わりに、この着色は、遠隔制御によってユーザの判断で制御することもできる。
【００１９】
同様に、電気駆動レンズの焦点は電気的に制御できる。例えば、距離計または傾斜計または両眼の方向や眼の筋肉によってレンズに加わる力に基づいた三角測量を用いて、焦点を自動的に制御することができる。あるいは、焦点は遠隔制御によるユーザの判断によって制御することもできる。
【００２０】
第３に、電気制御によって、複雑で高次の視覚欠損を補正する可能性が得られる。従来の眼内レンズは、様々な製造上の理由で、ある特定の視覚欠損に対処するのに限定されている。しかし、個別にアドレス可能な、制御された、大量の小さい素子（例えば、極めて小さいピクセルアレイ）を備える電気駆動レンズは、極めて複雑で高次の視覚欠損に対応できる。さらに、任意の構成（例えば、一連の同心円、または一連の略同心の楕円、または視覚欠損を効率よく補正する特化した所望の構成）で、個別にアドレス可能な素子を形成することによって、制御を簡略化されてもよい。小さなピクセルアレイの設計、製造および制御は、液晶表示装置（ＬＣＤ）の製造と類似している。眼の高次収差といった複雑な視覚欠損の補正によって、「超人的な」視力の可能性が生じる。「超人的な」視力では、視力がレンズ（生体または矯正のいずれかの）によって制限されるのではなく、網膜内の光受容細胞の固有の解剖学的および物理学的特性によって制限される。倍率の拡大を考慮する前であっても、２０／１０の視力かそれ以上が可能である。さらに、電気駆動レンズは望遠鏡または顕微鏡として作用することもできる。
【００２１】
第４に、電気制御によって、電気駆動ＩＯＬの光学特性を所望通りに変更する可能性が得られる。例えば、所望の光学特性は、ＩＯＬが手術で埋め込まれた後に、手術中に生じる何らかの変化、または詳細には、手術後の屈折異常を算出または推定する際の誤差を補償するために、決定されてもよい。同様に、ＩＯＬの光学特性を、時間経過に伴って変化させ、ユーザの眼の変化を補償することもできる。例えば、ユーザが網膜の一部に影響を及ぼす変性疾患を有している場合、埋め込まれた電気駆動ＩＯＬを遠隔制御して、プリズム屈折力を生成するか、または電気駆動するＩＯＬのプリズム屈折力を変化させて、損傷を受けていない網膜の一部に像を移動させることができる。単に例示目的で、最高密度の光受容細胞を備える、網膜のうちの残りの損傷を受けていない部分に、毎月（または必要に応じて）、像を移動することもできる。この変更は、手術後および遠隔制御で（すなわち、さらに手術せずに）達成することができる。
【００２２】
第５に、電気制御によって、ユーザが自動的または本能的に焦点を制御する可能性が得られる。例えば、筋肉毛様体の収縮は、圧電素子によって測定することができる（歪ゲージとして）。その後、これらの収縮を制御入力として利用して、毛様体が物理的変形によって本来の水晶体を焦点調節できるのと同様の方法で、ＩＯＬの焦点を電気的に調節できる。さらに、理論上は、焦点は、脳からの直接の電気信号によって制御できる。最近の義肢の開発はこの技術を利用している。
【００２３】
第６に、電気制御により視野を移動させることによって、眼球の運動を妨げる疾患を取り除く可能性が得られる。疾患筋肉（眼を動かすことができない）への神経信号を、取込み、翻訳、および利用して、視野を電気的に移動させることができる。
【００２４】
第７に、電気駆動素子の構成には多くの種類がある。これらの構成には、ピクセル化（典型的には、コンピュータ上の液晶モニターと同様のピクセルの二次元アレイ）、回転対称ピクセル化（例えば、一連の同心円）および回折が含まれている。個々にアドレス可能なピクセル化された電気駆動回折レンズは、同心のリング状電極を用いることにより、レンズの表面に回折素子を物理的に機械加工、成形、またはエッチングすることなく、屈折率を変化させることにより、レンズの回折力を生成することができる。
【００２５】
電気駆動素子は、従来のレンズと組み合わせて用いることもでき、この場合には、従来のレンズはベース屈折力を提供することができる。電気駆動素子は、機械加工、成形またはエッチングされた表面または形状を有する回折レンズと組み合わせて用いられることもできる。電気駆動素子は、第２の電気駆動素子と組み合わせて用いることもでき、各素子は異なった機能を果たすことができる。例えば、第１の電気駆動素子は焦点調節を実行し、第２の電気駆動素子は着色することができるか、もしくは電気的に制御された開口として作用することができ、または第２の電気駆動素子によって、疾患のある眼の網膜のうち健康な領域に像をプリズム移動することもできる。
【００２６】
第８に、上述のとおり、本来の眼の数多くの光学機能を電気的に置き換えることができる。着色は、虹彩の収縮の効果を低減する光に置き換わり、または光を増加させることができ；焦点調節は水晶体の本来の変形に置き換わり；焦点調節およびプリズム移動は、眼球の動きに置き換わることができる等である。他の要因の中でも特に、本発明は、ＩＯＬ、エネルギー貯蔵、エネルギー再充電、パワー発生、制御、眼の屈折力を変化させる網膜の目標領域の位置に向けた操縦、水晶体の調節力を増加または置き換え、電気駆動ＩＯＬの術後の遠隔調整、に対処する。調整は、ＩＯＬの能力を変化させることおよび／またはＩＯＬの網膜上の焦点位置を変化させることを備える。
【００２７】
図１は、人間の眼の主な解剖学的構成要素を表している。主な解剖学的構成要素とは、結膜１１０、毛様体１１２、虹彩１１４、眼房水１１６、瞳孔１１８、前眼房１２０、水晶体１２２、角膜１２４、外眼筋１２６、強膜１２８、脈絡膜１３０、黄斑１３２、視神経１３４、網膜１３６および硝子体液１３８である。人間の眼について説明しているが、本発明は、馬や犬など人間以外の眼にも適用可能である、
背景として、眼の光学構成要素について詳細に説明する。眼に入った光はまず角膜１２４に入る。角膜１２４は透明で、およそ６０ジオプトリーの眼の全屈折力のうち約４０ジオプトリーを提供する。その後、光は瞳孔１１８を通過する。瞳孔１１８は開口であり、直径は１ｍｍから少なくとも８ｍｍまで変化可能である。これによって、開口にｆ２０〜ｆ２．５を超えた範囲と、眼に入ることが可能な光量に対して３２：１の割合を可能にする。虹彩１１４は、瞳孔１１８を形成する調節可能な隔膜として機能する。その後、光は水晶体１２２を通過する。水晶体１２２は、透明な封入された両凸体であって、これの円周部は毛様体１１２に固定されている。水晶体１２２は、弛緩状態の眼の全屈折力に約１７ジオプトリー寄与する。水晶体１２２の屈折力は、毛様体１１２内の毛様体筋の収縮によって変化する。収縮によって、水晶体１２２が変形し、屈折力が変化する。その後、光は硝子体液１３８を通過し、最終的に網膜１３６に当たる。網膜１３６は、眼球の感覚神経層であり、脳の突出部と考えることができ、視神経１３４を介して脳に接続されている。網膜１３６の中心近くでは、黄斑１３２は、中心窩または小窩（図７参照）と呼ばれる、視覚感度が最も高く、直径がおよそ０．４ｍｍの中心領域を含み、そこでは眼の分解能が最も高い。小窩の直径の小さいことが、良好な視力を得るために、光軸が極めて正確に向けられなければならない理由のうちの１つである。
【００２８】
このように、人間の眼は、調節可能な隔膜（虹彩１１）と、調節可能な屈折力（毛様体１１２が水晶体１２４を変形させることによる）とを有している。
【００２９】
ＩＯＬは、３つの位置、すなわち、角膜１２４と虹彩１１４との間にある前眼房１２０内、または虹彩１１４と水晶体１２２との間にある後眼房内（図示せず）、または水晶体１２２の置換物、のうちの１つに置くことができる。
【００３０】
一般的に、水晶体が病気または損傷を受けた場合、ＩＯＬは水晶体と置き換えるために用いることができる。この水晶体へのＩＯＬの置換は、調節性または非調節性であってもよい。水晶体と置換することによって、ＩＯＬは、以前は本来の水晶体を保持していた透明な袋状のカプセル中に、都合よく位置付けることができ、また、この透明な袋状のカプセルの周囲を取り囲む筋肉毛様体と相互作用して、ある程度の可変焦点調節能力を保持することができる。他の場合、ＩＯＬは、別のカプセルに配置される（袋状のカプセルなしに）。
【００３１】
しかし、水晶体が依然として機能する場合、水晶体をそのままにして、眼の後眼房か前眼房１２０のいずれか、または上述の小径角膜内レンズ（ＳＤＣＩ）と似た角膜組織内に、電気駆動ＩＯＬを配置することが好ましい。これらの実施形態では、電気駆動ＩＯＬは、単に例示目的であるが、従来の屈折異常を補正し、従来にはない屈折異常を補正し、焦点位置を網膜のより健康な領域に移動させるプリズム像移動効果を生み出し、これ以外の健康な水晶体の屈折力を元に戻すのではなく、着色を追加する、屈折力を実現できる。
【００３２】
従来の屈折異常は、近視、遠視、老眼、および正乱視のうちの１つまたは複数として定義される。従来にはない（または高次の）屈折異常は、従来の屈折異常ではない他の全ての屈折異常または収差として定義される。
【００３３】
多くの場合、既存の水晶体に欠陥がある場合、電気駆動ＩＯＬは、白内障手術中に用いることができる。この場合、電気駆動ＩＯＬは、実際には、除去された既存の欠陥水晶体に置き換わり、従来および／または従来にはない屈折異常を含む、ある範囲の電気駆動光学補正を提供し、ならびに、水晶体除去で生じた屈折力の損失を補う屈折力を提供できる。さらに、電気駆動ＩＯＬは、表面形状の運動、移動または変化を必要とせずに調節することができる。これは、電気駆動ＩＯＬの屈折率の変化を局所的にプログラムすることによって達成される。
【００３４】
最も一般的で進んだ白内障手術の技術は水晶体超音波吸引術、すなわち「ｐｈｏｃｏ法」である。この手術は、まず、角膜の端部を小さく切開し、その後、白内障損傷のレンズの回りの膜に穴を形成する。この薄い膜はカプセルと呼ばれる。次に、小型の超音波プローブが、角膜とカプセルの穴に挿入される。プローブの振動する先端部によって、曇ったレンズを極めて小さな破片に砕き、すなわち「乳化」する。破片は、プローブの先端に付着することによってカプセルから吸引される。レンズが完全に除去された後、プローブは、透明な（すでに空っぽの）袋状のカプセルだけを残して引き抜かれる。カプセルは、眼内レンズ（ＩＯＬ）の支持体として作用する。
【００３５】
水晶体超音波吸引によって、角膜を極めて小さく切開して白内障手術を実施することができる。この小さな入口を閉じるのに縫合する必要はほとんどない。これは、他の外科手術を用いる場合よりも不快感がなく、より早く視力が回復することを意味している。切開が小さいと、通常、角膜の曲率が変化しない（従来の外科的技術に必要とされたより大きな切開と異なる）。切開が小さいと、視力の回復もより速く、良好な遠方視力のために眼鏡により依存しなくなる可能性がある。
【００３６】
白内障損傷のレンズを除去した後、人工の眼内レンズ（ＩＯＬ）が埋め込まれる。ＩＯＬは、柔軟なアクリルまたは硬い医療品質のシリコンから作ることができる。ＩＯＬは折り曲げることができるため、小型の注入器で埋め込むことができる。注入器は、ｐｈａｃｏプローブがこの手順の最初で挿入されたのと同じ切開を用いる。ＩＯＬが埋め込まれると、ＩＯＬは開かれ、眼の瞳孔の後ろで、残っている透明なカプセルの上方にしっかりと固定される。埋め込まれるＩＯＬは、手術前に実施される屈折力の計算に基づいて選択することができる。本発明の場合、電気駆動ＩＯＬもまた、必要な電気駆動補正の範囲、治療される他の種類の眼疾患、および患者の何らかの特別な必要性に基づいて選択できる。
【００３７】
ほとんどの場合、電気駆動素子は、典型的には、屈折力の＋２．５ジオプトリー、＋２．７５ジオプトリー、＋３．０ジオプトリーまたは＋３．２５ジオプトリーを提供する。水晶体によって通常提供される約１７ジオプトリーのうち、全てではないが大部分を与えるレンズの基礎部分（電気駆動素子が光結合する）が手術前に測定され選択されることになる。しかし、従来のＩＯＬとは異なり、（例えば、手術前に実施される計算が、手術後に最適ではない場合に）電気駆動ＩＯＬは、ＩＯＬの屈折力を遠隔調節することができる。
【００３８】
図２Ａおよび図２Ｂは、本発明の実施形態によるＩＯＬアセンブリ部２００を示している。図２Ａは、ＩＯＬアセンブリの正面図を表している。ＩＯＬアセンブリは、電気駆動レンズ素子２１８の周囲に配置された薄い環状の電荷蓄積キャパシタ２１６によって電力が供給される、電気駆動レンズ素子２１８を含んでいる。電荷蓄積キャパシタ２１６は、圧電膜２１２によって充電される。圧電膜２１２は、毛様体（図示せず）が機械的力を加えた結果、この電荷を発生させる。圧電膜２１２は、毛様体取付タブ２１０によって毛様体に取り付けられる。
【００３９】
眼が近くから遠くに、および遠くから近くに焦点合わせしようとするときに、毛様体は拡大収縮する。この毛様体の動きが圧電膜２１２を伸張および／または圧縮して、電気を発生する。電気は充電リード線２２０を通して伝送され、電荷蓄積キャパシタ２１６（または充電式バッテリ）を充電するために用いられる。電荷蓄積キャパシタ２１６は、電気駆動レンズ素子２１８と任意の関連制御回路（図示せず）に電力を供給できる。典型的には、電気駆動レンズ素子２１８は、約１．０〜５．０ボルト、好ましい範囲は１．５〜２．５ボルトを必要とする。これらの比較的低い電圧によって、手術での電気装置の装着に伴う危険性が低減される。
【００４０】
伸張または圧縮を受ける圧電膜２１２の電気特性は、所望の視野距離を決定する測定器として用いることができ、電気駆動レンズの焦点を調節するために用いることができる。このように、ユーザは、筋肉毛様体を用いて、電気駆動ＩＯＬ２００の焦点を無意識で自動的に制御することができる。これまでは、筋肉毛様体の収縮によって、水晶体を物理的に変形することで、患者の水晶体の焦点を調節していた。電気駆動ＩＯＬ２００を用いると、筋肉毛様体の無意識で自動的な収縮によって、圧電膜２１２の電気特性が変化し、これらの電気変化は、例えば、先端部（図示せず）に配置されたプロセッサによって監視され、電気駆動ＩＯＬ２００の焦点を電気的、可変的に調節するのに用いることができる。あるいは、圧電膜２１２は、焦点を調節するための測定器として単独で用いることもでき、この場合、電気駆動ＩＯＬ２００には別の電源が設けられる。
【００４１】
いくつかの実施形態では、圧電膜を複数の（３つ以上の）取付タブによって毛様体の周辺に取り付けることにより、周囲の毛様体の本来の周辺方向の収縮および拡大を利用することができる。
【００４２】
１つまたは複数のレンズ固定部２１４を用いて、電気駆動レンズを所望の位置で安定させることができる。例えば、レンズ固定部２１４を用いて、以前は本来の水晶体を含んでいたカプセルまたは「袋」または膜の内部で、電気駆動レンズの中心合わせをすることができる（嚢内ＩＬＯを形成する）。あるいは、レンズ固定部２１４は、毛様体筋に直接取り付けることもでき、したがって、カプセルの外側にあってもよい（嚢外ＩＬＯを形成する）。
【００４３】
複数のレンズ固定部２１４を用いてもよい。例えば、３つまたは４つのレンズ固定部２１４を用いてもよい。レンズ固定部２１４は、特定の用途に特化された種々の形状を有していてもよい。
【００４４】
光学ベースレンズ２５２は、従来のレンズ構成を用いてベースとなる屈折力を実現することができ、屈折力において、調節を必要としないときの水晶体と等価にできる。ベースレンズ２５２はまた、気密封止したケース中に電気駆動素子を封入する手段としても機能することができる。カースは、単に例示目的であるが、ＩＯＬを柔らかいアクリルまたは固い医療品質のシリコンとするために現在用いられている生体適合性の材料と似た材料から成る。
【００４５】
図２Ｂは、電気駆動レンズと電源としての圧電材料とを備える眼内レンズの実施形態の側面図を表している。詳細には、図２Ｂは、電気駆動レンズ素子２１８を取り囲み、一定またはベースとなる屈折力を与える光学ベースレンズ２５２を示している。特定の実施形態では、一定またはベースとなる屈折力は、電気駆動素子が動作していないときに、近距離で眼の焦点を合わせるように適合されてもよい。他の実施形態では、固定またはベースレンズは、電気駆動する素子が動作していないときに、遠距離で眼の焦点を合わせるように適合されてもよい。光学ベースレンズ２５２は複数の焦点を有してもよく、および／または着色されていてもよい。
【００４６】
他の電源には、太陽電池、誘導充電、伝導充電、レーザ、熱伝作用、まばたきによる機械的エネルギーの利用が含まれ得る。キャパシタ２１６（または任意に、バッテリ）は、特定の眼鏡（メガネ）で誘導的に充電できる。眼鏡は、バッテリが充電されている間、電気駆動レンズを遠隔でオフにできる。特定の眼鏡は、バッテリが充電されている間、視力を矯正するように構成されてもよい。
【００４７】
いくつかの実施形態では、電気駆動ＩＯＬ２００内のキャパシタ２１６は、電流が流れる極めて細いゲージワイヤを有する特殊な枕を用いて充電できる。このように、枕を用いて、夜間に患者が眠っている間に電気駆動ＩＯＬ２００の内部バッテリを充電することができる。このタイプの例示的な配置が図５に示され、以下により詳細に説明される。電力調節回路が、電圧を低減し、小電力充電のため電流を安全なレベルに制限し、より効率よく充電するために周波数を調節するのに利用される。
【００４８】
あるいは、電気駆動ＩＯＬは、キャパシタ２１６またはバッテリを有するのではなく、外部に位置するバッテリによって常に導電的に電力供給されてもよく、または外部に位置し、誘導的に結合された電源、または太陽電池、または適切に調節されたレーザに結合された太陽電池、または体温（典型的には９８°Ｆ（約３６．６℃））を比較的冷たい周囲空気（典型的には７０°Ｆ（約２１．１℃））に放熱することで電気を生成する熱電電源によって、常に誘導的に電力供給されてもよい。
【００４９】
図３Ａおよび図３Ｂは、電気駆動する回折レンズ素子３２６と充電式バッテリ・リング３２４とを有する眼内レンズシステム３００を表している。図３Ａは、電気駆動回折レンズ素子３２６の正面図である。この回折レンズ素子は、円形の同心電極で電気的に回折することができるか、または屈折率整合および不整合による制御で電気的に活性化されるエッチング表面で、機械的に回折することができる。回折レンズは、電力接続部３２２によって、充電式バッテリ・リング３２４に接続されている。レンズ固定部３１４を用いて、電気駆動回折レンズ素子３２６を所望の位置および向きで、安定させおよび位置合わせすることができる。充電式バッテリ・リング３２４は、図２Ａおよび図２Ｂの眼内レンズシステム２００のキャパシタと同様のキャパシタで電力を供給されてもよい。さらに、充電式バッテリ３２４は、異なった形状とされ、レンズ固定部３１４の内側にまたは隣接して位置してもよく、したがって、光学素子から離れる位置に移動してもよい。
【００５０】
図３Ｂは、眼内レンズ３００の側面図を表している。詳細には、図３Ｂは、図２Ａおよび図２Ｂの眼内レンズシステム２００のベースレンズ２５２と同様の光学ベースレンズ３５２を示している。このベースレンズ３５２は、ベースまたは一定の屈折力を備えるか、または屈折力を備えずに、単に保護カプセルまたは基板として機能してもよい。
【００５１】
図４Ａおよび図４Ｂは、ピクセル化された、電気駆動レンズ素子４３０と充電式バッテリ・リング４２４とを有する眼内レンズシステム４００を表している。図４Ａは、ピクセル化された、電気駆動レンズ素子４３０の正面図を示している。レンズ素子４３０は、電力接続部４２２によって、充電式バッテリ・リング４２４に接続されている。レンズ固定部４１４は、電気駆動回折レンズ素子４３０を所望の位置および向きで、安定させおよび位置合わせするために用いることができる。充電式バッテリ・リング４２４は、図２からのキャパシタ２１６と同じ方法で、電力が供給されてもよい。
【００５２】
図４Ｂは、これまでの実施形態のベースレンズと同様のベースレンズ４５２を有する、眼内レンズ４００の側面図を表している。
【００５３】
図５は、本発明のいくつかの実施形態による、ＩＯＬの内部電源を充電する際に用いられる外部電源５００を表している。電源５００では、電力調節器５３２が壁コンセント５３０に電気接続されている。電力調節器５３２は、充電可能な電気駆動ＩＯＬのキャパシタまたはバッテリを誘導充電するために、枕５３６の内部にある細いゲージワイヤ誘導コイル５３４に接続されている。電力調節器５３２は、電圧を低減し、小電力充電のために、電流を安全なレベルに制限し、およびより効率よく充電するために周波数を調節するように構成できる。電源５００は、患者が頭を枕５３６の上または近くに置いている間に、電気駆動ＩＯＬが充電されるように構成することができる。あるいは、誘導コイル５３４は、患者の布団、またはヘッドレスト、背もたれ内に置くか、または患者の頭に極めて近い他の位置に長時間置かれることもある、ことは理解されよう。
【００５４】
図６は、電気駆動レンズ素子６１８と、制御チップ６４０と、無線プログラミングユニット６６０用のアンテナ６２２とを備える眼内レンズアセンブリ６００を表している。無線プログラミングユニット６６０は、電波を介して制御チップ６４０と通信するよう構成されている。電波は、制御チップ６４０と通信するミニアンテナ６４２によって捕らえられる。制御チップ６４０はこれらの電波を利用して遠隔で調整することもできる。このような調整には、電気駆動レンズ素子６１８の光学特性を設定または調節することが含まれてもよい。制御チップ６４０は、電気駆動レンズ素子６１８を制御し、無線プログラミングユニット６６０と双方向に通信できる。例えば、制御チップ６４０は、バッテリ６２４の電圧が低い無線プログラミングユニット６６０を警告するように構成できる。あるいは、電波を介する代わりにレーザ（光波）を介して、制御チップ６４０とプログラム通信することもできる。
【００５５】
電気駆動レンズ素子６１８は、電力接続部６２２によって、充電式バッテリ・リング６２４、またはキャパシタ（図示せず）に接続されてもよく、先に記載した実施形態におけるように、誘導コイルまたは圧電素子によって充電することもできる。
【００５６】
いくつかの実施形態では、電気駆動ＩＯＬによりなされる補正は、患者の必要性や所望の結果によって変わることもある。いくつかの実施形態では、電気駆動素子は、老眼のための補正だけに提供されてもよい。いくつかの実施形態では、電気駆動ＩＯＬは、遠隔で微調整された従来の補正を提供することができる。いくつかの実施形態では、電気駆動ＩＯＬは、単に例示目的ではあるが、コマ、球面収差、トレフォイルおよび他のより高次な収差など、高次の（従来にはない）収差の補正を提供することができる。いくつかの実施形態では、電気駆動素子は、像のプリズム移動を電子的に行うことによって、網膜上の像の位置を調節することもできる。高次の収差を補正または、像が網膜上に位置するプリズム移動を補正する場合、電気駆動するＩＯＬは、複数のピクセルを利用することができる。像のプリズム移動は、単に例示目的ではあるが、網膜の黄斑変性（黄斑の疾患または特定の変性による色の変化を含む）、黄斑円孔、網膜裂傷および、特に視覚路の部分での暗点または視力損失の原因となる神経的異常（例えば、視野内の盲目またはダークスポットおよび視力障害）といった症状を有する患者に極めて有用である。上述の各使用実施形態において、本発明の電気駆動ＩＯＬは、所望の最適な効果を達成するために、術後に遠隔で調整可能であることが指摘されるべきである。
【００５７】
図７Ａは、健康な中心窩７２０と健康な黄斑７１０とを備える健康な網膜の像を示している。図７Ｂは、通常は網膜の膜を横切って移動する網膜の背後から出血することによって生じる、「非滲出性」黄斑変性によって損傷を受けた黄斑７３０の領域を示している。図７Ｃは、「滲出性」黄斑変性によって損傷を受けた黄斑７４０の領域を示している。この領域は、黄斑領域内の網膜上で結晶腔を形成することによって生じる。像を網膜上の別の位置に移すことによって、黄斑変性を病む患者の視力を回復することができる。像の位置を０．２５ｍｍ〜３．００ｍｍ変化させることによって、黄斑または網膜が疾患または損傷を受けている場合に、人々の視力を大幅に改善することができる。好ましい範囲は、０．５０ｍｍ〜２．００ｍｍである。
【００５８】
図８は、眼の糖尿病性網膜症の効果を示している。先と同様に、網膜上の像をプリズムＩＯＬで向けなおすことによって、視覚的な明瞭さにおけるこの疾患の影響の一部を軽減できる。
【００５９】
図９は、一実施形態を概略的に示しており、この実施形態によって、線状電極を備える電気駆動レンズを積み重ねて、網膜上の像の垂直および水平方向の移動を組み合わせてもよい。第１のレンズ９１０は、垂直方向のプリズム屈折力を生成するのに用いられる水平電極を有する。第２のレンズ９２０は、水平方向のプリズム屈折力を生成するのに用いられる垂直電極を有する。組み合わせレンズ９３０は、垂直方向および水平方向の像の移動を組み合わせることができる。各電極の電圧を変化させ、位相ラッピング（ｐｈａｓｅ−ｗｒａｐｐｉｎｇ）として公知の技術を利用することによって、さまざまなプリズム屈折力がよってこのようなレンズによって生成することができる。またより大きな値のプリズム屈折力を実現するために、複数のレンズを積み重ねてもよい。必要なプリズム屈折力の量および結果として生じる像の移動量とは、疾患の程度によって変化する。像の移動の好ましい範囲は０．１ｍｍ〜３．０ｍｍで、望ましい範囲は、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍである。
【００６０】
図１０は、非電気駆動調節性ＩＯＬと光結合する、電気駆動ＩＯＬを示している。素子１０１０は、非電気駆動調節性ＩＯＬ素子１０２０と光結合する電気駆動レンズである。なお、素子１０１０と１０２０は、光学的に直列であるが、物理的には相互に接触していない。
【００６１】
電気駆動レンズに電力を供給するために多くのことが考慮されてきたが、電気駆動材料によっては、電気が印加されない場合に屈折力を保持するものもある（例えば、単に例示目的ではあるが、双安定液晶など）。この種の電気駆動材料を用いると、プリズム屈折力、ＩＯＬのベース屈折力に加算または減算した、追加または減少屈折力、および／またはより高次の補正が、装置に電力が与えられている間に設定されることができ、その後、電力が除去された後も、設定を維持することになろう。これにより、ＩＯＬにおいて電源を再充電する必要性をなくすることができる。患者の視力が変化し、新しく補正しなければならない場合、患者は眼科専門医のところに戻り、ＩＯＬをプリズムおよび／または高次の補正の新しい組み合わせで調節してもらうことができる。変化には、外部から遠隔で電力を供給することもできる。例えば、外部電源は、ＲＦＩＤタグが今日機能するのと同様にＲＦエネルギーであってもよく、この場合、読取装置がＲＦＩＤタグに誘導的に電力を供給し、これにより、ＲＦＩＤはタグの情報をＲＦＩＤ読取機に送信することができる。
【００６２】
ＲＦＩＤタグと同じ方法で、ＩＯＬの電力を変更する調整装置によって、電気駆動ＩＯＬ上の制御器に電力を供給することができ、これにより制御器は、ＩＯＬの電極の電圧を変化させて、電気駆動ＩＯＬの光学特性を決定する局所的な屈折率が設定できる。
【００６３】
あるいは、眼の中および電気駆動ＩＯＬ内に形成された光電池の上に、明るい光またはアイセーフレーザを照射することによって、電力を光学的に供給してもよい。この電力は必要とされる一時的な電力を供給して、電気駆動ＩＯＬの屈折力を調節する。このシステムは、電力の供給に加えて、通信するために使用することもできる。
【００６４】
双安定のツイステッド・ネマチック、コレステリックおよび強誘電体液晶が、柔軟な低価格のＬＣＤ表示装置で用いられてきており、同様の材料をＩＯＬの電気駆動素子内で用いてもよい。この種の電気的に調節された（しかし電力が供給されていない）、網膜疾患の調整または高次収差の補正に対するプリズム屈折力の調整、加算または減算が、老眼を補正する、調節性で、電気駆動しない任意のＩＯＬに追加（すなわち、光学系内に配置）されてもよい。例えば、電気駆動素子を非電気的または電力供給されないＩＯＬに光学的直列にして、例えば、１つまたは複数の表面曲率および／または眼の中のＩＯＬの位置を変化させることによって、ＩＯＬの屈折力を機械的に変化させるようにすることができる。
【００６５】
電気駆動レンズまたは電気駆動素子は、少なくとも３つの方法で追加することができる。第１に、別個の電気駆動ＩＯＬを、非電気駆動の調節性ＩＯＬとの非接触光結合（光学的に直列）状態に置くことができる。第２に、電気駆動素子は、調整中に外形が変化しないＩＯＬの表面のうちの１つに形成可能である。第３に、電気駆動素子は、積み重ねた非電気駆動素子の内部に置くことができる。
【００６６】
例えば、電気駆動素子は、前眼房で追加され、個々に機能する水晶体に光学的に直列にして用いることができる。この場合、水晶体は本来の調節を行い、電気駆動ＩＯＬは、網膜のより健康な部分に像を移動し、または非電気駆動ＩＯＬを調整し、またはより高次な収差に対して補正することもできる。
【００６７】
上述のとおり、いくつかの実施形態では、電気駆動ＩＯＬを遠隔で調整または調節することは大きな利点となり得る。電気駆動ＩＯＬを眼の中に挿入した後、屈折力とプリズム屈折力は、遠隔で微調整されて、従来の屈折異常、または高次収差、または網膜上の像の正確な位置を補正するための最適な視力矯正を達成することができる。さらに、後日にＩＯＬを再び調整することにより、疾患または加齢によって時間経過に伴って生じる眼の中の変化を補償することができる。従来の屈折異常を単独で補正する場合、電気駆動ＩＯＬは、回折もしくはピクセル化のいずれか、または両方を利用することができる。電気駆動素子はまた、患者の症状および眼科専門医の裁量で必要に応じて、これらの機能を任意の数で組み合わせることもできる。
【００６８】
いくつかの実施形態では、電気駆動レンズは、本発明で説明したとおり、視力を矯正するのに使用してもよいが、電気駆動レンズを利用して、電気駆動でサングラスまたは着色効果を持たせてもよい。特定の液晶層または他のエレクトロクロミック材料を用いることによって、本発明の電気駆動ＩＯＬは、周囲環境の光レベルが不快なほどに高くなり、眼に危険となるレベルに達した場合に、網膜に当たる光量を低減することができる。ＩＯＬ内に形成された光センサが特定のしきい値を超えた光強度を受ける場合、サングラス効果を自動的に起動してもよい。あるいは、サングラス効果は、ＩＯＬ内の制御回路に結合された無線通信装置を用いて、ユーザによって遠隔でスイッチが入れられてもよい。この電気駆動サングラス効果は、ミリ秒台以内に以下で生じ、これは、従来のレンズにおける市販の感光化学着色おける数秒間（またはこれ以上）の相対的に遅い反応とは対照的である。電気駆動レンズの反応時間を決定する１つの要因は、液晶層の厚さである。例えば、５ミクロン層の液晶は、ミリ秒台で反応することができる。
【００６９】
同様に、電気駆動素子の焦点調節は、距離計または傾斜計（下を向いたときの近距離、真っ直ぐ向いたときの遠距離）を用いることによって自動的に実行してもよく、または、無線通信装置を用いて、ユーザが遠隔で制御してもよい。
【００７０】
多数のエレクトロクロミック材料が存在する。１つの種類は、イオン交換を可能にする内側層を有する導電性膜の透明な外側層から成る。電圧が外側の導電層間に印加される場合、イオンは、一方の内側層から他方に移動して、エレクトロクロミック材料の着色を変化させる。電圧を逆にすると、層は再び透明になる。エレクトロクロミック層は、作動中に、約５〜８０％の可変の光透過率を有することができる。この種のエレクトロクロミックのグレージングは「メモリ」を有し、変化し始めた後、電圧を一定にする必要がない。さらに、赤外線（熱）エネルギーなど、特定の波長を遮断するように調節できる。
【００７１】
別のエレクトロクロミック技術は、懸濁粒子表示装置（ＳＰＤ）と呼ばれている。この材料は、ガラス板の間の溶液に懸濁された分子粒子を含んでいる。これらの自然状態においては、粒子はランダム運動して衝突し、光の直進経路を遮る。スイッチが入れられると、粒子は急速に整列し、グレージングは透明になる。このタイプの切り換え可能グレージングは、最大、光の約９０％を遮断することができる。また、エレクトロクロミック効果をサングラスに与えるために、液晶が用いられてきた。
【００７２】
本明細書で開示したとおり、本発明のシステムおよび方法は、上述の問題点および従来の技術に存在する他の問題点に関する。種々の製品、方法または装置および、背景技術の項目で述べた、これらに伴う不具合の全ての説明は、本発明の範囲を限定することを意図するものではなく、または、本発明が、１つの形態または別の形態において、既知の製品、方法および装置の種々の要素のうちのいくつかまたは全てを含まないことを意味するも
のでもない。実際、本発明の種々の実施形態は、１つの形態または別の形態において、既知の製品、方法および装置の種々の要素のうちのいくつかまたは全てを依然として保持しつつ、背景技術の項目で述べた不具合のいくつかを克服することができる。
【符号の説明】
【００７３】
２１０…毛様体取付タブ、２１２…圧電膜、２１４…レンズ固定部、２１６…電荷蓄積キャパシタ、２１８…電気駆動レンズ素子、２２０…充電リード線、２５２…ベースレンズ
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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