(57)【要約】本発明は、内眼移植組織と、該内眼移植組織にエネルギーを供給し、かつ制御する外眼移植組織とを有することによって、目の中で必要とするスペースができるだけ小さい、網膜移植組織の形態をとる視覚人工器官を提供することを目的としている。それゆえ、本発明の視覚人工器官は、事実上、内眼移植組織に含める必要のない全ての電子部品を眼球の外、例えば強膜上に配置することができるという利点がある。これにより、刺激システムが目の内部において必要とするスペースを減らし、上記刺激システムを目の内部に移植するための手術の干渉を最小限に留めることができる。さらに、本発明の視覚人工器官は、視覚人工器官における体外部分と内眼移植組織及び外眼移植組織を含む体内部分との間で、電流供給及び双方向データ伝送を行うための双方向誘導インターフェイスを開示している。
2009501030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人間の目に移植するための刺激システムを備えた視覚人工器官であって、
目（１）の視覚システムにおける生体組織又は神経と接触して刺激するために、電気回路（３）によって刺激インパルスを生成する電極配列（６）を備え、
上記刺激システムは、少なくとも１つの内眼移植組織（６，８）と、該内眼移植組織にエネルギーを供給する少なくとも１つの外眼移植組織（３，４）とを含んでいることを特徴とする視覚人工器官。
【請求項２】
上記視覚人工器官における体外部分と上記内眼移植組織（６，８）及び外眼移植組織（３，４）を含む体内部分（３，４，６，８）との間で双方向データ伝送を行うための、好ましくは少なくとも２つの個別の送信チャネルを有する双方向誘導インターフェイス（４，１８）をさらに含んでいることを特徴とする請求項１記載の視覚人工器官。
【請求項３】
上記体外部分は、無線周波数帯域の電磁信号（２）を送信し又は受信する双方向誘導インターフェイス（４，１８）のために、少なくとも１つアンテナ（１８）を目（１）の外側に備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の視覚人工器官。
【請求項４】
上記外眼移植組織（３，４）及び／又は内眼移植組織（６，８）は、好ましくは無線周波数帯域の電磁信号（２）を送信し又は受信する双方向誘導インターフェイス（４，１８）のために、双方向誘導インターフェイス（４，１８）のために少なくとも１つのアンテナ（４）を含んでいることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の視覚人工器官。
【請求項５】
上記目（１）の外側における体外部分のアンテナ（１８）と体内部分（３，４，６，８）のアンテナ（４）との間の双方向誘導インターフェイス（４，１８）は、外部カメラにて撮像されたイメージデータを、目（１）の外側のアンテナ（１８）から外眼移植組織（３，４）のアンテナ（４）へ電磁信号（２）を介して送信するようになっていることを特徴とする請求項３又は４記載の視覚人工器官。
【請求項６】
上記目（１）の外側の体外部分のアンテナ（１８）と外眼移植組織（３，４）のアンテナ（４）との間の双方向誘導インターフェイス（４，１８）は、外眼移植組織（３，４）及び内眼移植組織（６，８）の操作のために必要とされる電気エネルギーを、目（１）の外側の体外部分のアンテナ（１８）から体内部分（３，４，６，８）へ誘導的に送るようになっていることを特徴とする請求項４又は５記載の視覚人工器官。
【請求項７】
上記体外部分は、双方向誘導インターフェイス（４，１８）のための、電磁信号（２）を送信する第１のアンテナと電磁信号（２）を受信する第２のアンテナとの少なくとも２つのアンテナ（１８）を含んでいることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の視覚人工器官。
【請求項８】
上記外眼移植組織（３，４）及び／又は内眼移植組織（６，８）は、双方向誘導インターフェイス（４，１８）のための、電磁信号（２）を送信する第１のアンテナ（４）と電磁信号（２）を受信する第２のアンテナ（４）との少なくとも２つのアンテナ（１８）を含んでいることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の視覚人工器官。
【請求項９】
上記外眼移植組織（３，４）のアンテナ（４）によって受信される信号（２）のデータ転送速度は、外眼移植組織（３，４）のアンテナ（４）によって送信される信号（２）のデータ転送速度とは異なっていることを特徴とする請求項４〜８のいずれか１項に記載の視覚人工器官。
【請求項１０】
上記双方向誘導インターフェイス（４，１８）は、目（１）の外側における体外部分のアンテナ（１８）と外眼移植組織（３，４）のアンテナ（４）との間に設けられていると共に、
上記外眼移植組織（３，４）は、体内部分（３，４，６，８）の状態及び／又はオペレーティングパラメータについての情報を、上記誘導インターフェイス（４，１８）を介して体外部分へ送信するようになっていることを特徴とする請求項４〜９のいずれか１項に記載の視覚人工器官。
【請求項１１】
上記内眼移植組織（６，８）は、眼球（１）の内側部分における目の網膜上、好ましくは黄斑領域へ移植される網膜上移植組織としてなっていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の視覚人工器官。
【請求項１２】
上記外眼移植組織（３，４）は、眼球（１）の外側に移植され、かつ目の強膜に固定されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の視覚人工器官。
【請求項１３】
上記内眼移植組織（６，８）は電極配列（６）を含んでいると共に、該電極配列（６）内では、刺激電極が好ましくはマトリクスに配されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の視覚人工器官。
【請求項１４】
上記内眼移植組織（６，８）の電極配列（６）は、刺激インパルスによって刺激される網膜細胞又は神経節細胞に接触する多数の接触部を有していることを特徴とする請求項１３記載の視覚人工器官。
【請求項１５】
上記外眼移植組織（３，４）は、刺激インパルスを生成し、好ましくはアナログ補助機能を備えたデジタル制御ユニットとして設計されている電気的制御ユニット（３）を含んでいることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の視覚人工器官。
【請求項１６】
上記電気的制御ユニット（３）は、
少なくとも１つの電流／電圧源と、刺激インパルスを形成するために該電流／電圧源によって増幅される電気的刺激インパルスを生成する少なくとも１つのインパルス発生装置とを含んでいると共に、
上記刺激インパルスは、電極配列（６）における多数の刺激電極に向けて流れると共に、目の組織（１１，１２，１３）を通して、少なくとも１つの対向電極（２２，２３，２４）における対応する電流／電圧源内へ戻ってくることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の視覚人工器官。
【請求項１７】
上記電気的制御ユニット（３）は、発生した刺激インパルスの継続時間及び強度を記憶する電子蓄積手段を含んでいることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の視覚人工器官。
【請求項１８】
上記電気的制御ユニット（３）の電子的な構成要素は、好ましくは外眼移植組織のチップ上において、例えばフォトリソグラフィによって微細構造が生成された集積回路に少なくとも部分的に収容されていることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載の視覚人工器官。
【請求項１９】
上記電気的制御ユニットは、個別の電線接続（５）を介して相対的に刺激電極に接触する、該各刺激電極のための接触パッドを含んでいることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載の視覚人工器官。
【請求項２０】
上記外眼移植組織（３，４）は、個別の電線接続（５）を介して内眼移植組織（６，８）と対になっていると共に、
上記個別の電線接続（５）は、オペレーティング電流を送信する少なくとも１つの線と、
上記デジタル制御ユニット（３）から内眼移植組織（６，８）に対して電気的刺激インパルスを伝送するための少なくとも１つの信号線とを含んでいることを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１項に記載の視覚人工器官。
【請求項２１】
上記外眼移植組織（３，４）と内眼移植組織（６，８）との間の個別の電線接続（５）は、内眼移植組織（６，８）内の刺激電極の数と同じ数の、刺激インパルスを伝送するための線を含んでいることを特徴とする請求項１９又は２０記載の視覚人工器官。
【請求項２２】
上記電線接続（５）は、特に、外眼移植組織（３，４）と内眼移植組織（６，８）との間の光信号手段による双方向データ転送のための１つ以上の光学ファイバーをさらに含んでいることを特徴とする請求項１９〜２１のいずれか１項に記載の視覚人工器官。
【請求項２３】
上記外眼移植組織（３，４）と内眼移植組織（６，８）との間の電線接続（５）は、好ましくは、眼球（１）の外側から目の内部における毛様態扁平部領域に導入される柔軟な移植組織としてなっていることを特徴とする請求項１９〜２２のいずれか１項に記載の視覚人工器官。
【請求項２４】
上記内眼移植組織（６，８）は、内眼移植組織（６，８）上へ光入射させるように、電気的回路（３）を介して電極配列（６）の接触部を駆動する多数の光電素子を含んでいることを特徴とする請求項１〜２３のいずれか１項に記載の視覚人工器官。
【請求項２５】
上記内眼移植組織（６，８）は、内眼移植組織（６，８）において、目（１）の外側からの、好ましくは目（１）の自然光の経路を介しての光送信機（１０）の光信号を受信する少なくとも１つの光受信機（８）を含んでいることを特徴とする請求項１〜２４のいずれか１項に記載の視覚人工器官。
【請求項２６】
上記内眼移植組織（６，８）の光受信機は、目（１）の外側からの、好ましくは目（１）の自然光の経路を介しての光送信機（１０）の赤外信号（２０）を受信する赤外受信機からなっていることを特徴とする請求項２５記載の視覚人工器官。
【請求項２７】
上記目（１）の外側の光送信機（１０）と内眼移植組織（６，８）の光電素子又は光受信機（８）との間に設けられたインターフェイス（４，１８）は、光送信機（１０）から光電素子又は内眼移植組織（６，８）の光受信機（８）への光信号（２０）を介して、外部カメラによって撮像されたイメージデータを送信するようになっていることを特徴とする請求項２５又は２６記載の視覚人工器官。
【請求項２８】
上記光受信機（８）と電気的回路（３）とは、好ましくはストリームデータ流れにて、イメージデータを伝送する電線接続を介して連結されていることを特徴とする請求項２５〜２７のいずれか１項に記載の視覚人工器官。
【請求項２９】
上記光受信機（８）は、電線接続（５）上、好ましくは電線接続（５）を固定する釘又は鋲（９）の領域内、又は電線接続（５）の分岐線に配されていることを特徴とする請求項２５〜２８のいずれか１項に記載の視覚人工器官。
【請求項３０】
上記内眼移植組織（６，８）は、刺激システムにおけるオペレーティングパラメータの光信号を放射する少なくとも１つの発光素子を含んでいることを特徴とする請求項１〜２９のいずれか１項に記載の視覚人工器官。
【請求項３１】
上記光電素子（１９）は、電線接続（５）上、好ましくは電線接続（５）を固定する釘又は鋲（９）の領域内、又は電線接続（５）の分岐線に配されていることを特徴とする請求項３０記載の視覚人工器官。
【請求項３２】
発光素子（１９）により発光される光信号は、例えば、光信号の継続時間及び／又は強度を調整すること等の、内眼移植組織（６，８）のオペレーティングパラメータを調整さするようになっていることを特徴とする請求項３０又は３１記載の視覚人工器官。
【請求項３３】
発光素子（１９）により発光される光信号は、内眼移植組織（６，８）の位置に関する情報、内眼移植組織が受信したイメージデータの質に関する情報、内眼移植組織（６，８）のへの電流供給の質に関する情報、及び／又は刺激電極のインピーダンスについての情報を含んでいることを特徴とする請求項３２記載の視覚人工器官。
【請求項３４】
発光素子（１９）は、該発光素子（１９）が発光した光信号が目の内部における視覚コンタクトを介して観察者に検知できるように目の内部に配されていることを特徴とする請求項３０〜３３のいずれか１項に記載の視覚人工器官。
【請求項３５】
発光素子（１９）は、光、特に光受信機（１０）、特に、目（１）の外側に存在する赤外光受信機にて検知される赤外光を放射するダイオードからなっていることを特徴とする請求項３０〜３４のいずれか１項に記載の視覚人工器官。
【請求項３６】
外部カメラによって撮像されたイメージデータを準備するために要求される電気的構成要素、及び好ましくは外部カメラは、メガネフレーム（２６，２７，２８）において、外部光送信機又は外部赤外光受信機（１０）と一緒に収容されていることを特徴とする請求項３０〜３５のいずれか１項に記載の視覚人工器官。
【請求項３７】
上記体外部分のアンテナ（１８）は、メガネフレーム（２６，２７，２８）に収容されていることを特徴とする請求項４〜３６のいずれか１項に記載の視覚人工器官。
【請求項３８】
上記体外部分の赤外光受信機（８）は、内眼の赤外光送信機（１０）によって放射された信号を受信するためのパラボラ型の感光性表面を有していることを特徴とする請求項４〜３７のいずれか１項に記載の視覚人工器官。
【請求項３９】
上記赤外光送信機（１０）及び／又は赤外光受信機（８）、及び体外部分のアンテナ（１８）は、１つの素子内に一緒に収容されていることを特徴とする請求項２５〜３８のいずれか１項に記載の視覚人工器官。
【請求項４０】
請求項１〜３９のいずれか１項に記載の視覚人工器官の操作方法であって、
外部カメラを使用してイメージを撮像するステップと、
撮像された撮像から位置が解明されたイメージデータを生成するステップと、
イメージデータの作用として、診断上の指示、制御の指示又はイメージデータの機能としての特定の継続時間及び強度を持った刺激の指示を演算するステップと、
上記診断上の指示、制御の指示、又は内眼移植組織（６，８）及び外眼移植組織（３，４）を有する刺激システムに対して刺激の指示を送信するステップと、
電気的刺激インパルス、又は外眼移植組織（３，４）内の特定の継続時間及び強度を持った刺激電流を演算し、生成すると共に、診断上の指示、制御の指示、又は刺激の指示にしたがって診断上のタスクを実行するステップと、
電気的刺激インパルス又は刺激電流を内眼移植組織（６，８）に対して伝送するステップと、
上記内眼移植組織（６，８）の少なくとも１つの刺激電極に、上記電気的刺激インパルス又は刺激電流を印加することにより、関連する刺激電極と接触している少なくとも１つの網膜細胞又は神経節細胞を刺激するステップとを含む視覚人工器官の操作方法。
【請求項４１】
上記外部カメラによって撮像されたイメージデータは、関連する電気的刺激インパルス若しくは刺激電流を生成する刺激システムに伝送するために、事前に、電気的な数値が求められ、又は電気的に処理されることを特徴とする請求項４０記載の視覚人工器官の操作方法。
【請求項４２】
上記外眼移植組織（３，４）及び内眼移植組織（６，８）の操作に要求される電流の伝送は、目（１）の外部の無線周波数発信アンテナ（１８）と外眼移植組織（３，４）の無線周波数受信アンテナ（４）との間の双方向誘導インターフェイス（４，１８）を介して無線で行われることを特徴とする請求項４０又は４１記載の視覚人工器官の操作方法。
【請求項４３】
上記外部カメラによって撮像されたイメージデータの伝送、又は診断上の指示、制御の指示、若しくは刺激の指示の伝送は、目（１）の外部の無線周波数発信アンテナ（１８）と外眼移植組織（３，４）の無線周波数受信アンテナ（４）との間の双方向誘導インターフェイス（４，１８）における伝送チャネル、又は複数の個別の伝送チャネルを介して無線で行われることを特徴とする請求項４０〜４２のいずれか１項に記載の視覚人工器官の操作方法。
【請求項４４】
上記外部カメラによって撮像されたイメージデータの伝送、又は診断上の指示、制御の指示、若しくは刺激の指示の伝送は、目（１）の外部の赤外光送信機（１０）と目（１）の内部の赤外光受信機（８）との間の赤外インターフェイス（４，１８）を介して無線で行われることを特徴とする請求項４０〜４３のいずれか１項に記載の視覚人工器官の操作方法。
【請求項４５】
上記外部カメラによって撮像されたイメージデータの伝送、又は診断上の指示、制御の指示、若しくは刺激の指示の伝送は、目（１）の内部の赤外光受信機（８）から外眼移植組織（３，４）のデジタルコントロールユニット（３）へ、電線接続（５）を介して、シリアルデータストリームとして行われることを特徴とする請求項４０〜４４のいずれか１項に記載の視覚人工器官の操作方法。
【請求項４６】
上記目（１）の内部の赤外光受信機（８）から外眼移植組織（３，４）のデジタルコントロールユニット（３）への、電線接続（５）を介したシリアルデータストリームは、刺激電極の例えば１〜２５０等のアドレスの情報、及び電極アドレスのための関連する振幅についての例えば関連する刺激電極のための刺激インパルスの０〜１０００μＡ等の情報、診断用手順、制御手順、及び／又は刺激手順の情報を含んでいることを特徴とする請求項４５記載の視覚人工器官の操作方法。
【請求項４７】
刺激インパルス、又は特定の継続時間、強度を有する刺激電流は、該電極のアドレスに関する情報を目的として、各刺激電極のための外眼移植組織（３，４）の電気的制御ユニット（３）にて計算され、生成されることを特徴とする請求項４５記載の視覚人工器官の操作方法。
【請求項４８】
刺激インパルス、又は刺激電流は、外眼移植組織（３，４）の電気的制御ユニット（３）から内眼移植組織（４，５）の刺激電極へ、個別の電線接続（５）を介して平行信号ストリームとして伝送されることを特徴とする請求項４７記載の視覚人工器官の操作方法。
【請求項４９】
上記内眼移植組織（６，８）は、外眼移植組織（３，４）に対して、好ましくは平行データストリームにて、個別の電線接続（５）を介して操作パラメータについての情報を伝送することを特徴とする請求項４０〜４８のいずれか１項に記載の視覚人工器官の操作方法。
【請求項５０】
上記体外部分と内眼移植組織（３，４，６，８）との間のデータ伝送は、双方向誘導インターフェイス（４，１８）の個別伝送チャネルを介して同時に行われることを特徴とする請求項４３〜４９のいずれか１項に記載の視覚人工器官の操作方法。
【請求項５１】
上記視覚人工器官の内眼移植組織（３，４，６，８）の状態と機能は、双方向誘導インターフェイス（４，１８）を介して絶えず監視されていると共に、
関連する異常は、上記視覚人工器官又は双方向誘導インターフェイス（４，１８）の伝送チャネルの機能不全として信号化されることを特徴とする請求項４０〜５０のいずれか１項に記載の視覚人工器官の操作方法。
【請求項５２】
上記体外部分から内眼移植組織（３，４，６，８）へのデータ伝送、及び内眼移植組織（３，４，６，８）から体外部分へのデータ伝送は、双方向誘導インターフェイス（４，１８）の伝送チャネルを介して交互に行われることを特徴とする請求項４０〜５１のいずれか１項に記載の視覚人工器官の操作方法。
【請求項５３】
上記電極のアドレス、電流の振幅、位相継続時間、位相転送速度、及び／又は刺激電極のための刺激（電流）インパルスの極性サインは、体外部分から内眼移植組織（３，４，６，８）へ双方向誘導インターフェイス（４，１８）を介して伝送されることを特徴とする請求項４０〜５２のいずれか１項に記載の視覚人工器官の操作方法。
【請求項５４】
刺激を付与しているときの１つ又は複数の刺激電極の電圧測定値、刺激を付与していないときの１つ又は複数の刺激電極上の電圧測定値、１つ又は複数の刺激電極の補助を受ける神経の活性ポテンシャルの測定、及び／又は特別な測定電極の補助を受ける神経の活性ポテンシャルの測定、及び双方向誘導インターフェイス（４，１８）を介して視覚人工器官の体外部分へ伝送することを目的とする神経の働きの電位を測定することのための指示を含むデータは、体外部分から内眼移植組織（３，４，６，８）へ双方向誘導インターフェイス（４，１８）を介して伝送されることを特徴とする請求項４０〜５３のいずれか１項に記載の視覚人工器官の操作方法。
【請求項５５】
上記内眼移植組織（３，４，６，８）の状態を決定するための指示、特定の状態パラメータ、認証番号、状態の報告、チャージバランスシステムの状態、エネルギー供給の状態、内眼移植組織（３，４，６，８）若しくは特定の構成要素の温度、及び／又は湿度検知装置の測定値を記録するための指示、並びに確認された測定値を双方向誘導インターフェイス（４，１８）を介して視覚人工器官の体外部分へ転送するための指示を含むデータは、体外部分から内眼移植組織（３，４，６，８）へ双方向誘導インターフェイス（４，１８）を介して転送されることを特徴とする請求項４０〜５４のいずれか１項に記載の視覚人工器官の操作方法。
【請求項５６】
上記内眼移植組織（３，４，６，８）と体外部分との間の、双方向誘導インターフェイス（４，１８）を介したデータ転送は、略同数の０状態と１状態とを有するバランスコーディングを用いて行われることを特徴とする請求項４０〜５５のいずれか１項に記載の視覚人工器官の操作方法。
【請求項５７】
上記内眼移植組織（３，４，６，８）と体外部分との間のデータ転送は、双方向誘導インターフェイス（４，１８）を介して、マンチェスターコーディングの４ＰＰＭコーディング及び／又は４ＰＰＭ＋コーディングを用いて行われることを特徴とする請求項４０〜５６のいずれか１項に記載の視覚人工器官の操作方法。
【請求項５８】
上記内眼移植組織（３，４，６，８）と体外部分との間の、双方向誘導インターフェイス（４，１８）を介したデータ転送は、搬送周波数（好ましくは１３．５６ＭＨｚＩＳＭ周波数帯、２７．１２ＭＨｚＩＳＭ周波数帯、１２５ｋＨｚＩＳＭ周波数帯又は４３３ＭＨｚＩＳＭ周波数帯）の振幅変調手段によって行われることを特徴とする請求項４０〜５７のいずれか１項に記載の視覚人工器官の操作方法。
【請求項５９】
上記内眼移植組織（３，４，６，８）と体外部分との間の、双方向誘導インターフェイス（４，１８）を介したデータ転送は、搬送周波数の振幅変調手段、位相変調手段又はこれらの変調方法を組み合わせた手段によって行われることを特徴とする請求項４０〜５８のいずれか１項に記載の視覚人工器官の操作方法。
【請求項６０】
誘導エネルギーの供給のための搬送周波数とは異なる（データの）搬送周波数は、振幅変調手段、位相変調手段又はこれらの変調方法を組み合わせた手段によって変調され、内眼移植組織（３，４，６，８）と体外部分との間の、双方向誘導インターフェイス（４，１８）を介したデータ転送のために用いられることを特徴とする請求項４０〜５９のいずれか１項に記載の視覚人工器官の操作方法。
【請求項６１】
内眼移植組織（３，４，６，８）と体外部分との間の、双方向誘導インターフェイス（４，１８）を介したデータ転送は、抵抗負荷、容量負荷、誘導負荷又はこれらの負荷を組み合わせた負荷を接続及び非接続することによる搬送周波数の負荷変調手段によって行われることを特徴とする請求項４０〜６０のいずれか１項に記載の視覚人工器官の操作方法。
【請求項６２】
上記視覚人工器官の内眼移植組織（３，４，６，８）の状態についての診断上のデータ、特定の刺激電極の電極インピーダンスの測定値、刺激電極に供給される電圧の測定値、及び／又は特定の刺激電極の状態の監視データは、内眼移植組織（３，４，６，８）から体外部分へ、双方向誘導インターフェイス（４，１８）を介して転送されることを特徴とする請求項４０〜６１のいずれか１項に記載の視覚人工器官の操作方法。
【請求項６３】
上記視覚人工器官の内眼移植組織（３，４，６，８）におけるプロセスコントロールのシステム状態に関する診断上のデータ、体外部分から内眼移植組織（３，４，６，８）へデータが正確に転送していることに関する情報、内眼移植組織（３，４，６，８）が正常に初期化されていることに関する情報、システム状態リセットが正常に行われていることの関する情報、エネルギー供給状態に関する情報、内眼移植組織（３，４，６，８）の特定の構成要素における状態に関する情報、刺激の失敗に関する情報、刺激電極間のチャージバランスが正常であることに関する情報、電気的エネルギー供給の状態に関する情報、特定の測定時間での刺激電極の電圧に関する情報、患者の生理機能についての診断上のデータに関する情報、神経細胞における個別の活動電位の読み値に関する情報、神経細胞における全体の活動電位の読み値に関する情報、内眼移植組織（３，４，６，８）における電極領域内の温度に関する情報、目の特定ポイントにおける温度に関する情報、内眼圧力に関する情報、内眼移植組織（３，４，６，８）の加速度測定に関する情報、及び／又は内眼移植組織（３，４，６，８）のハウジング内の湿度に関する情報は、内眼移植組織（３，４，６，８）から体外部分へ、双方向誘導インターフェイス（４，１８）を介して転送されることを特徴とする請求項４０〜６２のいずれか１項に記載の視覚人工器官の操作方法。
【請求項６４】
上記内眼移植組織（３，４，６，８）と体外部分との間の、双方向誘導インターフェイス（４，１８）を介したデータ転送は、誤って転送されたデータビットをデータ転送コーディング内における冗長によって訂正する誤り訂正方法を用いて行われることを特徴とする請求項４０〜６３のいずれか１項に記載の視覚人工器官の操作方法。
【請求項６５】
ハミング符号、畳み込み符号、反復符号及び／又は他の好適な誤り訂正方法が、誤り訂正の方法として採用されることを特徴とする請求項６４記載の視覚人工器官の操作方法。
【請求項６６】
上記内眼移植組織（３，４，６，８）と体外部分との間の、双方向誘導インターフェイス（４，１８）を介したデータ転送は、種々のコーディング方法を導入することにより、誤り検出方法を用いて行われることを特徴とする請求項４０〜６５のいずれか１項に記載の視覚人工器官の操作方法。
【請求項６７】
巡回冗長符号、パリティ符号、及び／又は反復符号が、上記内眼移植組織（３，４，６，８）と体外部分との間の、双方向誘導インターフェイス（４，１８）を介したデータ転送の誤り検出に用いられることを特徴とする請求項６６記載の視覚人工器官の操作方法。
【請求項６８】
上記体外部分から内眼移植組織（３，４，６，８）への双方向誘導インターフェイス（４，１８）を介したデータ転送は、１００Ｋｂｉｔ／ｓｅｃから１０Ｍｂｉｔ／ｓｅｃの範囲のデータ転送速度、又は１Ｍｂｉｔ／ｓｅｃから２Ｍｂｉｔ／ｓｅｃの範囲のデータ転送速度で行われることを特徴とする請求項４０〜６７のいずれか１項に記載の視覚人工器官の操作方法。
【請求項６９】
上記内眼移植組織（３，４，６，８）から体外部分への双方向誘導インターフェイス（４，１８）を介したデータ転送は、１Ｋｂｉｔ／ｓｅｃから１００Ｋｂｉｔ／ｓｅｃの範囲のデータ転送速度、又は１０Ｋｂｉｔ／ｓｅｃのデータ転送速度で行われることを特徴とする請求項４０〜６８のいずれか１項に記載の視覚人工器官の操作方法。
【請求項７０】
上記体外部分から内眼移植組織（３，４，６，８）への双方向誘導インターフェイス（４，１８）を介したデータ転送と、上記内眼移植組織（３，４，６，８）から体外部分への双方向誘導インターフェイス（４，１８）を介したデータ転送とは、異なったデータ転送速度で行われることを特徴とする請求項４０〜６９のいずれか１項に記載の視覚人工器官の操作方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、人間の目の内部における移植組織（implant）のための装置であって、人間の目の視覚システムにおける神経細胞と接触（contacting）する電極配列又は微細接触構造（microcontact structure）を備えている装置に関する。特に、本発明は、生体の組織又は神経を刺激するために使用される刺激インパルス（stimulation impulses）を生成するための装置を有する視覚人工器官（visual prostheses）に関する。
【０００２】
視力の一部又は全部を失う原因としては、人間の目の網膜における光受容体層が破壊されることによるものが多い。これにより、フォトン（photons）がそれに対応する神経節細胞（ganglion cells）の刺激に変換されなくなる。この病状によれば、神経節細胞は、部分的にしか影響を受けないので、網膜内に存在する神経節細胞に外部から刺激を与えることにより、視覚を生成することができる。このことに基づき、損なわれていない神経節細胞と接触（contacting）するための微細接触構造の移植を含めた開発が進められている。
【０００３】
人間の目の網膜への移植組織の装置は既に開発されている。この装置は、網膜の欠陥により、視力の一部又は全部を失った患者の治療のためのものである。この場合には、超小型の電子装置が網膜の領域に移植される。該装置は、感光性のピクセルエレメント（pixel elements）を備え、該ピクセルエレメントを介して、損なわれていない水晶体を通して捕らえられた像が網膜に投影される。他の視覚人工器官には、外部のカメラ、具体的にはビデオカメラを用いて像の撮像を行うものもある。ピクセルエレメント又はカメラによって撮像された像は、電気信号に変換されて、刺激電極（stimulation electrodes）を介し、電気刺激のインパルスの形で神経節細胞又は視神経に伝送される。これにより、全盲は部分全盲（partially blind）の患者の視覚を回復又は改善することができる。
【０００４】
網膜細胞又は視神経細胞に網膜上（epiretinal）から刺激インパルスを伝送するためには、微細接触構造が用いられる。微細接触構造は、主に、一方がピン又は針の形状に設計された電気伝導性の接触エレメント（contact elements）を運ぶサポート部材からなっている。また、上記接触エレメントは、上記サポートシートの平面から突き出しており、移植組織表面の全面にわたって一定の面積における密度が均一となるように配列されている。しかしながら、上記視覚人工器官には、必然的に広いスペースが必要になるという欠点がある。人間の目は特別に感度が高く、また目の内部の空間は非常に限られていることから、視覚人工器官に適用する刺激システム又は移植組織は、基本的に可能な限りスペースが小さいことが好ましい。
【０００５】
また、公知の視覚人工器官には、移植組織及びその微細接触構造、又は電極の表面へのエネルギーの供給に問題点がある。現状の学問では、網膜移植組織にエネルギーを供給するためには、平均して約４０ｍＷの出力が必要となる。バッテリーを埋め込むという方法では、このようなエネルギー供給を長時間にわたって行うことはできないので、非常に広いスペースが必要になる。
【０００６】
それゆえ、アクティブ（Active）な網膜移植組織には、視覚の像を生成するシステムとは独立したエネルギー供給ユニットが必要となる。エネルギー供給ユニットは、目の外に設置され、網膜移植組織に無線接続して稼動する。ＤＥ  １９７０５９８８  Ｃ２は、網膜下移植組織（subretinal implant）について開示している。網膜下移植組織では、可視スペクトル外の光に有効な光起電性（photovoltaic）の層が移植される。この場合には、赤外光を用いてエネルギーの供給が行われる。ここで、網膜移植組織の網膜の細胞を刺激する電極が設けられた表面は、網膜にしっかりと固定されている。したがって、目の中に設置された移植組織の構成要素に電流を供給するために赤外光を用いることは、目の内部の一部が加熱されることによる目への温度ダメージというリスクを伴う。
【０００７】
そこで、本発明は、従来よりも目の中で必要とするスペースが小さい、網膜移植組織の形態をとる視覚人工器官を提供することを目的としている。また、本発明は、眼窩内における目の自由な移動を可能な限り妨げずに電流を供給する移植システムを供給することを他の目的としている。
【０００８】
上記の目的は、本発明が、請求項１の特徴点を含む方法であることによって達成される。本発明の有利な改良点は、従属請求項の記載によって特定される。本発明は、上記の目的を達成するために、人間の目に移植するための刺激システムを備えた視覚人工器官であって、目の視覚システムにおける生体組織又は神経と接触して刺激するために、電気回路によって刺激インパルスを生成する電極配列を備え、上記刺激システムは、少なくとも１つの内眼移植組織（intraocular implant）と、該内眼移植組織にエネルギーを供給する少なくとも１つの外眼移植組織（extraocular implant）とを含んでいる。
【０００９】
上記本発明は、生きている神経節細胞を刺激するための神経刺激装置を提供する。上記神経刺激装置によれば、網膜に障害があるが、損なわれていない視神経が存在する場合に、視覚を向上させることができる。移植組織を外眼部分と内眼部分とに分けることにより、移植組織の中で最大の体積を占める複数の主要な構成要素を移植組織における外眼部分として配置することができる。上記本発明の移植組織を用いて上記刺激システムを構成することにより、網膜やその他の敏感な構成要素にダメージを与える可能性を最小化することができる。
【００１０】
さらに、本発明の視覚人工器官には、事実上、内眼移植組織に含める必要のない全ての電子部品を眼球の外、例えば強膜上に配置することができるという利点がある。これにより、刺激システムが目の内部において必要とするスペースを減らし、上記刺激システムを目の内部に移植するための手術の干渉（intervention）を最小限に留めることができる。
【００１１】
また、本発明の視覚人工器官では、眼窩内における目の自由な動きを妨げることなく、外眼移植組織を介して内眼移植組織に電流を供給することができるという利点もある。さらに、本発明の視覚人工器官では、実質的に目を傷つけることなく刺激システムをメンテナンス又は取り替えることができる。例えば、外眼移植組織をより新しい版に取り替えるときがそうである。
【００１２】
外眼移植組織は、眼球の運動が妨げられることを最小限に留めるために、目の外側の周辺部における強膜上に配置される。特に、目を動かすために使われる２つの筋肉の間において、目を包む脂肪組織に外眼移植組織を配置することが好ましい。外眼移植組織を強膜の外側から縫い付けることにより、眼窩内で目の動きが妨げられることがなく、また痛みを伴うこともない。
【００１３】
目の内部及び外部の移植組織の各パーツは、電線で接続（プラグコネクタを用いてもよいし、用いなくてもよい）することが好ましい。本発明の移植組織は、移植された状態において、上記電線接続が虹彩の近くで網膜が存在しない毛様態扁平部（pars plana）の領域を通るようにすることが好ましい。また、外眼移植組織とさらに別の電子機器との間における、エネルギー（例えば電流供給）及びイメージデータの転送は、誘導手段を用いて無線で行うこともできる。目から離れた電子機器から移植組織に無線でイメージデータを転送することにより、ケーブルの移動に伴う障害やダメージの発生を回避することができる。
【００１４】
上記視覚人工器官における、外部のカメラによって撮像されたイメージデータの処理及び調整に必要な他の電子機器は、目から離れた身体の外部に配置するようにしてもよい。
【００１５】
上記電子機器としては、例えばポケットコンピュータと呼ばれる、身体上であって目から離れた位置のポケットに入れて持ち運びができるものを適用することができる。また、上記電子機器としては、特にイメージデータを撮像することができるカメラを備えたメガネフレーム（spectacle frame）を適用することが好ましい。
【００１６】
ビデオカメラから受け取った信号をイメージ処理するために必要な上記電子機器を身体の外部に配置することにより、該電子機器のメンテナンス及び新しい版の電子機器のインターフェイスへの移行を簡単に行うことができる。上記電子機器のインターフェイスは、移植システムの電気刺激レベルに個々に適応させることができる。したがって、電極配列における全ての電極に対する電気的な負荷を最小限に留めることができ、これにより組織又は神経細胞に対する電気的刺激インパルスの圧力を最小限に留めることができる。その結果、電気的な負荷が上がることによって電極近辺の網膜がダメージを受けることを回避することができると共に、患者が痛みを感じることを回避することができる。
【００１７】
基本的に、本発明の刺激システムにおけるイメージの撮像は、外部のカメラによって行われる。外眼移植組織及び網膜上移植組織を介して電気的な再処理を受けた後に取得されるイメージ信号は、目の網膜に伝送される。上記網膜上移植組織は、受け取ったイメージデータに基づいて、位置毎に決まった（position-resolved）方法で電気信号を送ることにより神経節細胞又は網膜細胞を刺激するための集積された電極配列を有する。これにより、外部のカメラで撮像されたイメージが視覚システムの神経に送られる。特に、アクティブな網膜上移植組織（active epiretinal implant）には、周囲の輝度に関する様々な状況に適応することができるという利点がある。
【００１８】
内眼移植組織は、いくつかの刺激電極を有する電極配列を含んでいる。上記電極配列は、マトリクス状に、近接して配列させることが好ましい。また、上記電極配列はいくつかの接触部を含む微細接触構造を備えている。接触部は、網膜細胞又は神経節細胞に接触しており、刺激電極は、刺激インパルスを用いる方法により、接触部を介して網膜細胞又は神経節細胞を刺激する。神経節細胞に網膜上にて接触する（epiretinal contacting）ための、上記微細接触構造の外側領域は、網膜の中心窩（foveal）領域の外形に適合する形状になっており、例えば球面形状であってもよい。ここで、上記網膜上移植組織の微細接触構造又は上記電極配列は、目の黄斑領域に配置することが好ましい。黄斑は、目の中又は網膜中において、最も多くの量の光を受ける領域であり、それゆえ「最も視覚が鋭敏な場所」とも呼ばれる領域である。
【００１９】
外眼移植組織は、電気的制御ユニットを備えている。電気的制御ユニットは、アナログの補助機能を備え、外部のカメラが撮像したイメージデータに基づいて刺激インパルスを生成するデジタル制御ユニットとして設計することが好ましい。このために（To this end）、上記電気的制御ユニットは、少なくとも１つの電流又は電圧源と、少なくとも１つのインパルス生成器とを備えている。インパルス生成器は、電気刺激のインパルスを生成し、生成されたインパルスは、電流／電圧源から刺激インパルス又は刺激電流の形態となるまで増幅されて、内眼移植組織における電極配列の刺激電極に送られる。また、上記電気的制御ユニットは、電子蓄積手段（electronic storage means）を備えていてもよい。
【００２０】
上記電子蓄積手段には、生成する刺激インパルスの計算された継続時間と強度とが記憶されており、特定の指示に応じて呼び出せるようになっている。上記電気的制御ユニットの電子的な構成要素は、フォトリソグラフィによって微細構造が生成された集積回路によって構成されることが好ましい。そして、外眼移植組織内におけるチップ上に形成されることが好ましい。また、上記外眼移植組織は、上記刺激電極に返ってくる電流の経路として機能する少なくとも１つの対向電極を備えている。
【００２１】
上記電気的制御ユニットは、各刺激電極のための接触パッドを備えている。すなわち、上記接触パッドは、刺激電極のそれぞれが独立の電線接続によって接続されている接触面である。上記電線接続は、柔軟な移植組織として設計され、外眼移植組織と内眼移植組織との間に、目の内部を通過して配置される。上記電線接続は、網膜が傷付くことを回避するために、網膜が存在しない毛様態扁平部領域に配置することが好ましい。
【００２２】
上記網膜上移植組織と外眼移植組織とを強膜上の毛様態扁平部領域を通して電線接続することにより、間に入る経費が最小化されると共に、目へのダメージが生じる可能性が最小化される。したがって、手術中における合併症の危険性及び感染のリスクも低減される。電線接続された柔軟な移植組織を用いて目の移植組織における内側の部分と外側の部分とをつないだ場合には、これらの移植組織が目と同じ動きをすることから、電線接続及び内側の移植組織と外側の移植組織とのいずれによっても目の自由な動きが妨げられない。
【００２３】
内眼移植組織と外眼移植組織とをつなぐ電線接続は、稼動用の電流を伝送するための少なくとも１つの線と、イメージデータ及び／又は電気的刺激インパルスを上記デジタル制御ユニットから内眼移植組織へと伝送するための少なくとも１つの信号線とを含む。本発明の好ましい実施形態では、上記稼動用の電流を伝送するための電線に加えて、少なくとも上記内眼移植組織が備える刺激電極と同じ数の、電気的刺激インパルスを伝送するための線を備えている。さらに、上記電線接続は、上記移植組織における外眼部分と内眼部分との間において、光信号の形態で一方向又は双方向のデータ伝送を行うための１本又は複数本の光ファイバーを含むものであってもよい。
【００２４】
上記柔軟な移植組織を上記電極配列又は微細接触構造に確実に固定し、上記微細接触構造と外眼移植組織とを確実に固定するために、上記内眼移植組織及び／又は上記電線接続の柔軟な移植組織を、目の内部でタック（tack）と呼ばれる鋲を用いてもよい。この構成によれば、タックは、目の内部に機能的に適合しており、上記柔軟な移植組織及び網膜を通して脈絡膜又は強膜へと伸びて保持フックによって束ねられる。
【００２５】
上記内眼移植組織は、複数の感光性エレメントを備えている。感光性エレメントは、内眼移植組織上にて光に付随する機能を発揮する電気回路を介して上記電極配列の接触部を駆動する。この場合には、内眼移植組織において少なくとも１つの光受容体が配列は、目の外からの光送信機からの光信号を受容することができる。好ましい実施形態によれば、内眼移植組織における光受容体は、外眼赤外光送信機からの赤外光信号を、好ましくは目において自然な光の経路を介して、受容できる赤外光受容体として設計されることが好ましい。
【００２６】
このようにして、内眼移植組織における光送信機と感光性エレメント又は光受容体とのインターフェイスは、外部のカメラが撮像したイメージデータを、外眼光送信機からの光信号として上記内眼移植組織における感光性エレメント又は光受容体に伝送する。尚、赤外光は、可視光スペクトルから外れており、そのため患者の残っている視覚を刺激しないので、イメージデータの伝送には赤外光を用いることが好ましい。
【００２７】
信号の増幅を含めた上記受け取ったイメージデータの信号処理は、外部からのエネルギーの入力を必要とするため、外眼移植組織にて行われる。上記視覚人工器官において、このエネルギーの入力は、外部の無線周波数送信コイル（radiofrequency transmitter coil）と外眼移植組織の無線周波数受信コイル（radiofrequency receiver coil）との間における誘導インターフェイス（inductive interface）を用いる発明によって、無線で行われる。このように、本発明の他の好ましい実施形態の視覚人工器官は、電磁信号（好ましくは無線周波数帯域）を伝送することが可能である誘導インターフェイスとしての、上記刺激システムから離れたアンテナを備えている。そして、外眼移植組織は、電磁信号（好ましくは無線周波数帯域）を受容することのできるアンテ尚備えている。
【００２８】
外眼移植組織の無線周波数アンテナは、身体の外部の送信アンテナが発する電磁信号を受信する。これにより、誘導電流が発生し、目に搭載された移植組織に十分なエネルギーが供給される。誘導によって発生した電流は、電線を通って移植組織の外側部分から内側部分へと送られて、電極配列及び赤外光受容体に電流が供給される。
【００２９】
目の外部のアンテナと外眼移植組織のアンテナとの誘導インターフェイスは、双方向に設計されていてもよい。これにより、上記刺激システムから離れた位置のアンテナが電磁信号（好ましくは無線周波数帯域）を受信することができると共に、外眼移植組織のアンテナが電磁信号（好ましくは無線周波数帯域）を送信することができる。好ましい実施形態では、上記外眼移植組織は、上記誘導インターフェイスを介して、例えば上記刺激システムのオペレーティングパラメータ（operating parameters）のような情報を伝送できるように設計される。本発明の他の特別な実施形態では、外眼移植組織のアンテナによって受信される信号のデータ転送速度と、外眼移植組織のアンテナが発する信号のデータ転送速度とは異なっている。
【００３０】
誘導インターフェイスを双方向とした場合には、目の外側部分の移植組織と身体の外部の電子機器との両方が送信ユニットと受信ユニットとを備えていることになるので、それぞれが電気信号（好ましくは無線周波数帯域）を送受信することができる。これにより、目の内部において網膜上移植組織が生成した信号を、上記の電線を介して上記移植組織の外側部分に伝送することができ、さらに上記送信ユニットを介して無線周波数信号の形態にて身体の外部の電子機器に伝送することができる。
【００３１】
上記身体の外部の電子機器は、該電子機器が備えている受信ユニットを介して上記外眼移植組織の送信機が発信した無線周波数信号を受信し、該信号を中央演算ユニットに供給して評価させる。上記の方法によれば、例えば内部の移植組織における十分な電流供給に関する情報、受信したイメージ信号の質、上記誘導インターフェイスの効率、又は上記刺激電極と神経節細胞との接触効率に関する信号を目の内部の網膜上移植組織に転送させることができる。
【００３２】
上記内眼移植組織は、上記刺激システムのオペレーティングパラメータとしての光信号を放射する少なくとも１つの発光素子をさらに備えていてもよい。上記の構成によれば、上記発光素子が放射する光信号は、上記内眼移植組織のオペレーティングパラメータとして機能させるために、例えば上記光信号の継続時間及び／又は強度を調整することによってエンコードされる。上記発光素子が放射する光信号は、例えば以下のような情報を含んでいてもよい。すなわち、上記被仮信号は、内眼移植組織の位置に関する情報、上記内眼移植組織が受け取ったイメージデータの質に関する情報、上記内眼移植組織への電流供給の質に関する情報、及び／又は上記刺激電極のインピーダンスに関する情報を含んでいてもよい。さらに、上記発光素子が放射する光信号は、電極配列における刺激電極の機能に関する情報、及び上記刺激電極と神経節細胞との接触に関する情報を含んでいてもよい。
【００３３】
上記発光素子は、該発光素子が放射した光信号が目の内部における視覚コンタクト（visual contact）を介して観察者（observer）が検知できるように目の内部に配置することが好ましい。また、上記発光素子は、光を放射する、特に赤外光を放射するダイオード（ステータスダイオード：status diode）として設計されることが好ましい。これにより、上記被仮信号を目の外部の受信機、特に赤外光受信機にて検知することができる。
【００３４】
さらに、本発明の他の側面によれば、上記本発明の装置を操作する方法によっても上記の目的が達成される。上記方法は、少なくとも以下のステップを含む。すなわち、
外部のカメラを用いてイメージを撮像するステップ、
上記撮像したイメージから位置が分離された（position-resolved）イメージデータを生成するステップ、
診断上の指示、制御の指示、又は刺激の指示を、イメージデータの機能としての（as a function of the image data）特定の継続時間及び強度として演算するステップ、
上記診断上の指示、制御の指示、又は刺激の指示を内眼移植組織眼移植組織と外眼移植組織とを有する刺激システムに伝送するステップ、
上記外眼移植組織内において、特定の継続時間及び強度を有する電気的刺激インパルス又は刺激電流を計算して生成し、上記診断上の指示、制御の指示、又は刺激の指示に従って診断上のタスクを実行するステップ、
上記電気的刺激インパルス又は刺激電流を上記内眼移植組織に伝送するステップ、
上記内眼移植組織の少なくとも１つの刺激電極に、上記電気的刺激インパルス又は刺激電流を印加することにより、上記関連する刺激電極と接触している少なくとも１つの網膜細胞又は神経節細胞を刺激するステップとを含む。
【００３５】
外部のカメラによって撮像されたイメージデータを上記刺激システムにて使用するための準備では、対応する電気的刺激インパルス又は刺激電流を生成するために、上記刺激システムに伝送する前に電気的制御ユニットにおいて電気的な数値を求める又は電気的に処理する（electrically evaluated or processed）必要がある。この場合には、上記電気的制御ユニットの構成要素は、上記外眼移植組織の一部としてもよい。また、患者が別に持ち運べる外部の演算ユニット内、又は上記外部のカメラ及び／又は赤外線インターフェイスとしての光放射体も配置されているメガネに含めてもよい。
【００３６】
上述のように、本発明の装置を操作する方法によれば、外眼移植組織及び内眼移植組織が稼動するために必要な電流が、誘導インターフェイスを介して、目の外部の無線周波数発信アンテナと外眼移植組織の無線周波数受信アンテナとの間で無線伝送される。一方、上記外部のカメラによって撮像されたイメージデータは、赤外線インターフェイスを介して、目の外部の赤外光放射装置（infrared transmitter）と目の内部の赤外線受信装置（infrared receiver）との間で無線伝送される。また、上記の構成の代わりに、上記外部のカメラが撮像したイメージデータを、上記誘導インターフェイスを介して、目の外部の無線周波数発信アンテナと外眼移植組織の無線周波数受信アンテナとで上記と同様に無線伝送してもよい。
【００３７】
また、上記外部のカメラによって撮像されたイメージデータ、又は、診断上の指示、制御の指示、又は刺激の指示は、上記電線接続を介して、目の内部の赤外線受信装置から、外眼移植組織内のデジタル制御ユニットへと、一連のデータストリームとして伝送するようにしてもよい。この場合には、目の内部の赤外線受信装置から有線接続によって外眼移植組織内のデジタル制御ユニットへと伝送される一連のデータストリームは、例えば１から２５０のような電極アドレスに関する情報、及び上記電極アドレスに対応付けられた、例えば０から１０００μＡのような、関連する刺激電極に対する刺激インパルスの振幅（amplitude）に関する情報を含んでいてもよい。電極アドレス及び刺激インパルスの振幅に関する情報を用いることにより、上記外眼移植組織の電気的制御ユニットは、各刺激電極について、特定の継続時間及び強度を有する刺激インパルスを算出して生成することができる。尚、上記電気的刺激インパルスの形態又はプロファイル（profile）は、刺激する神経節細胞に応じたものとする。外眼移植組織内において複数の電流生成装置を用いることによって、上記刺激電極に特定の強度及び継続時間の電流を流すことができる。
【００３８】
上記刺激インパルス又は刺激電流は、並列線による接続を介し、平行信号ストリーム（parallel signal stream）として、上記外眼移植組織の電気的制御ユニットから上記内眼移植組織内の刺激電極へと伝送される。これにより、上記外眼移植組織の電気的制御ユニット又は網膜刺激チップ（retinal stimulator chip）は、例えば２５０個の接触パッドを備えている。そして、接触パッドのそれぞれには、上記内眼移植組織の電極配列における２５０の刺激電極を電線接続できるようになっている。
【００３９】
上記方法の好ましい実施形態では、上記内眼移植組織が上記電線接続を介して上記外眼移植組織に、例えばシリアルデータストリーム（serial data stream）として、上記内眼移植組織のオペレーティングパラメータに関する診断上のデータについても送信するようにしている。続いて、上記診断上のシリアルデータストリームは、上記外眼移植組織の誘導コイルから例えばメガネに搭載された外部の診断手段へと、例えば負荷変調（load modulation）によって誘導的に伝送される。また、上述の誘導フィードバック経路の代わりに、内眼移植組織内において光を放射するステータスダイオードを光学リターンチャネル（optical return channel）として、メガネ内部のデジタル受容ユニット及びデジタル評価ユニット（digital evaluation unit）と共に用いてもよい。
【００４０】
本発明における移植組織の他の好ましい実施形態
既に述べたように、本発明の視覚人工器官の電子的な構成要素は、身体の外部のモジュールに搭載することができる。特に、通常の視覚補助の場合と同じように患者が装用することのできるメガネに搭載することが好ましい。身体外のモジュールに搭載されている電子的構成要素は、本発明の視覚人工器官における体外の部分であると言うことができる。一方、本発明の視覚人工器官において体内に配置される電子的構成要素は、目の内部にインプラントされた構成要素と眼球の外部にインプラントされた構成要素とを含み、これらは本発明の視覚人工器官における体内の部分としてまとめることができる。
【００４１】
上記視覚人工器官の体外の部分（例えばメガネの内部）と体内の部分（患者眼球中、又は眼球上）間には、無線の誘導インターフェイスが形成されており、該誘導インターフェイスを介してエネルギーの入力及びデータの転送が行われるようになっている。すでに述べた本発明の好ましい実施形態では、上記体内部分と体外部分との誘導インターフェイスが双方向に設計されている。これにより、上記体内部分と体外部分との両方が電気信号（好ましくは無線周波数帯域）を伝送できる発信コイルと電気信号（好ましくは無線周波数帯域）を伝送できる受信コイル又はアンテ尚備えていることになる。このようにすることで、上記本発明の視覚人工器官の体外部分から体内部分へと電気信号を伝送できると共に、その逆方向、すなわち上記体内部分から体外部分にも電気信号を伝送することができる（双方向）。尚、上記体内部分と体外部分との両方において、電気信号の発信及び受信を行う機能を有する各１つの送受信コイルを設けてもよい。
【００４２】
本発明の上記好ましい実施形態における改良点は、上記視覚人工器官の体外部分と体内部分との間の双方向データ線が、少なくとも２つの、好ましくは無線の伝送チャネル（transmission channels）を含む点にある。この場合には、少なくとも１つの無線の伝送チャネルが体外部分（例えばメガネの内部）から上記視覚人工器官の体内部分へと伸びており、以下ではこれを「前方（forth）伝送チャネル（アップリンク）」と呼ぶ。また、上記の場合には、少なくとも１つの無線の伝送チャネルが上記視覚人工器官の体内部分から体外部分（メガネの内部）へと伸びており、以下ではこれを「後方（back）伝送チャネル（ダウンリンク）」と呼ぶ。
【００４３】
上記視覚人工器官の体外部分と体内部分とのデータ伝送は、同時に行うようにすることが好ましい。すなわち、前方伝送チャネル（アップリンク）と後方伝送チャネル（ダウンリンク）との両方においてデータが同時に伝送されるようにすることが好ましい。上記後方伝送チャネル（ダウンリンク）は、特に上記視覚人工器官の体内部分に関するデータを伝送するために使用することができる。これにより、上記視覚人工器官の体内部分の状態及び機能を常にモニターすることができ、上記視覚人工器官又は上記後方伝送チャネル（ダウンリンク）の機能不全時に、該機能不全に対応する信号を発することができるので、安全性という要素が付与される。
【００４４】
本発明の他の好ましい実施形態では、体外部分と体内部分とのデータ伝送を交互に行うようにしてもよい。例えば、上記視覚人工器官の体外部分から上記体内部分への前方伝送チャネル（アップリンク）を特定の期間だけ有効にし、上記体内部分から体外部分への後方伝送チャネル（ダウンリンク）を上記とは異なる特定の期間だけ有効にするようにしてもよい。上記データ伝送の変形例によれば、１つの伝送チャネルを、前方伝送チャネル（アップリンク）又は後方伝送チャネル（ダウンリンク）として交互に使用することができるので、伝送チャネルが１つで済む。
【００４５】
通常の稼動状態では、上記視覚人工器官の体外部分と体内部分との間のデータ伝送は、主に前方伝送チャネル（アップリンク）を用いて行われる。すなわち、上記視覚人工器官の体外部分（例えばメガネの内部）が取得し、処理したイメージデータは、上記前方伝送チャネル（アップリンク）を介して上記視覚人工器官の体内部分（目の内部）へと送られる（伝送される）。逆に、後方伝送チャネル（ダウンリンク）による伝送は、例えば上記視覚人工器官の体内部分の状態に関する情報、又はエラーメッセージを伝送するときのように、上記視覚人工器官の体内部分から体外部分へとフィードバックを行うときにのみ行われる。
【００４６】
また、様々な種類のデータを上記前方伝送チャネル（アップリンク）にてメガネから目の内部の移植組織へと伝送するようにしてもよい。例えば、刺激の指示は、上記前方伝送チャネル（アップリンク）を介して上記視覚人工器官の体外部分から目の内部にある上記体内部分の刺激チップへと伝送される。上記刺激の指示は、以下のような情報を含んでいてもよい。
【００４７】
電極のアドレス。すなわち、網膜の神経節細胞を刺激するために用いられる電極配列内に配列している電極のアドレス。
【００４８】
電流の振幅。すなわち、生成する刺激インパルスの電流強度を決定する刺激チップのための情報。
【００４９】
位相継続時間（phase duration）。すなわち、生成する刺激インパルスの位相継続時間を含む刺激チップにて使用される情報。
【００５０】
位相転送速度（phase ratio）。すなわち、生成する刺激インパルスの位相転送速度を決定する刺激チップのための情報。
【００５１】
上記刺激インパルスの極性サイン（polarity sign）。すなわち、生成する刺激インパルスの極性サインを含む刺激チップのための情報。
【００５２】
また、例えば測定の指示についても上記視覚人工器官の体外部分から体内部分へと、前方伝送チャネル（アップリンク）を介して伝送するようにしてもよい。尚、上記測定の指示とは、上記視覚人工器官の体外部分から体内部分への指示であって、所定の測定を実行させると共に、上記後方伝送チャネル（ダウンリンク）を介して、上記視覚人工器官の体外部分へと確認された測定値を伝送させるための指示である。上記測定の指示は、以下のような情報を含んでいてもよい。
【００５３】
刺激を付与しているときの電極における電圧の測定値
刺激を付与していないときの電極における電圧の測定値
１つ又は複数の刺激電極の補助を受ける神経の活性ポテンシャルの測定値
特別な測定電極の補助を受ける神経の活性ポテンシャルの測定値
さらに、状態の指示が、例えば前方伝送チャネル（アップリンク）を介して上記視覚人工器官の体外部分から体内部分へと伝送されるようにしてもよい。このような状態の指示は、上記視覚人工器官の体外部分に対して特定の状態パラメータを記録させると共に、該記録させた状態パラメータを、後方伝送チャネル（ダウンリンク）を介して上記視覚人工器官の体外部分へと伝送させる要求を含む。例えば、上記状態の指示は、上記視覚人工器官の体内部分に下記のような状態パラメータを記録させる要求を含み、これらの状態パラメータを、後方伝送チャネル（ダウンリンク）を介して上記視覚人工器官の体外部分へと伝送させてもよい。
【００５４】
移植組織の認証番号 （ＩＤ番号）
移植組織の状態レポート、例えば、
・チャージバランシングシステム（charge balancing systems）の状態に関するレポート
・移植組織へのエネルギー供給に関する情報。例えば、エネルギーが過剰であるか、又は過少であるという情報
移植組織の一部である刺激チップの温度
湿度センサ（moisture sensor）の測定値
本発明の視覚人工器官における他の好ましい実施形態によれば、上記視覚人工器官の体外部分から体内部分への前方伝送チャネル（アップリンク）は、光学的にデータ伝送を行うように構成されている。この場合には、発光ダイオード（ＬＥＤｓ）又は例えば赤外光を用いたレーザによる光信号にてデータが伝送される。目の外部の発光ダイオード又はレーザによる光信号を、目の水晶体開口部を通して、目の内部の光学受容体エレメントに向けることにより、目において自然光を通過させる経路の少なくとも一部を光学的なデータ伝送に用いることができる。
【００５５】
上記視覚人工器官の体内部分と体外部分とのデータ伝送では、後方伝送チャネル（ダウンリンク）において必要に応じて符号化を行ってもよい。符号化には、上記光学受容体エレメントが飽和状態（saturation）とならないようにするために、略同数の０状態と１状態とを含むバランスコーディング（Balanced coding）を用いることが好ましい。例えば、４ＰＰＭコーディングと呼ばれるマンチェスターコーディングや、４ＰＰＭ＋コーディング、又は他の好適なコーディング方法を用いることができる。
【００５６】
本発明の視覚人工器官における他の好ましい実施形態によれば、上記視覚人工器官の体内部分と体外部分との間の前方伝送チャネル（アップリンク）及び／又は後方伝送チャネル（ダウンリンク）は、データの伝送のために送信機の搬送周波数（carrier frequency of the transmitter）を相対して変調させる（correspondingly modulated）電磁的データ伝送方式で構成されている。この場合には、電磁データ伝送は、例えば１３．５６ＭＨｚのＩＳＭ周波数帯、２７．１２ＭＨｚのＩＳＭ周波数帯、１２５ｋＨｚのＩＳＭ周波数帯、又は他の好適な周波数帯を送信機の搬送周波数として適用することができる。また、上記視覚人工器官の体内部分と体外部分との間の電磁データ伝送のためには、周波数変調を用いる代わりに、搬送周波数の振幅変調、位相変調、又は他の好適な変調方法を用いることもできる。
【００５７】
本発明の視覚人工器官に用いることのできる他の変調方法としては、例えば４３３ＭＨｚのＩＳＭ周波数帯域又は他の好適な周波数帯域の分離データ搬送周波数（separate data carrier frequency）がある。尚、この周波数は、誘導インターフェイスを介したエネルギー入力に用いる周波数と異なっていることが好ましい。この分離データ搬送周波数は、下記の方法の一つを用いることによって変調させることができる。
【００５８】
データ搬送周波数の振幅の変調
データ搬送周波数の周波数の変調
データ搬送周波数の位相の変調
他の好適な変調方法
後方伝送チャネル（ダウンリンク）によって、上記視覚人工器官の体内部分から体外部分へと様々なタイプのデータを伝送することができる。特に、上記視覚人工器官の体内部分の状態に関する診断上のデータや移植組織の状態に関するデータを、上記後方伝送チャネル（ダウンリンク）を介して伝送するようにすることができる。例えば、
特定の刺激電極における電極インピーダンスの測定値
刺激電極に印加される電圧の測定値
特定の刺激電極の状態をモニタリングしたデータ
また、例えば下記の制御命令（control details）に関する情報のような、上記視覚人工器官又は移植組織の体内部分におけるプロセスコントロールのシステム状態に関する情報又は診断上のデータについても、上記後方伝送チャネル（ダウンリンク）を介して伝送するようにしてもよい。
【００５９】
上記視覚人工器官の体外部分から体内部分へとデータが正確に伝送している（ＹＥＳ又はＮＯ）
体内部分が正常に初期化されている（ＹＥＳ又はＮＯ）
システム状態リセットが実行済み（ＹＥＳ又はＮＯ）
上記移植組織へのエネルギー供給状態（パワー状態）。例えば、
・上記刺激チップの１つ又は複数のアナログ素子（analogue component or components）の状態
・上記視覚人工器官の体内部分から体外部分へとパワーダウンステージと呼ばれる状態を送る
網膜への刺激の失敗。例えば、
・最大刺激電流に到達
・刺激電極間のチャージバランス非達成
・刺激電極間のチャージバランスが過剰に長い
例えば、電流ソースの出力ステージの障害によって、要求していないにも関わらず刺激が実行される。
【００６０】
電気エネルギーの供給状態。例えば、
・稼動電圧が低すぎる
・稼動伝送が高すぎる
特定の測定時間における刺激電極の電圧
患者の生理機能に関する診断上のデータ。例えば、
・特定の神経節細胞における個々の神経細胞の活動電位（action potentials）の読み値
・特定の神経節細胞における神経細胞の活動電位を合計した読み値。これにより、接続された神経細胞に対する刺激に関する情報を推測することができる
上記視覚人工器官又は移植組織の体内部分の一般的な状態に関する診断上のデータ。例えば、
・移植組織の電気的回路の領域の温度
・目の特定ポイントの温度
・目の複数箇所の温度
・内眼圧力の測定値
・移植組織の加速度測定
・移植組織のハウジング内の湿度測定
既に前方伝送チャネル（アップリンク）との連結で述べたように、視覚人工器官の体内部分から体外部分への後方伝送チャネル（ダウンリンク）もまた、光学的なデータ伝送路として構成されていてもよい。この目的を達するために、前方伝送チャネル（アップリンク）の場合と同様に、光発光ダイオード（ＬＥＤｓ）又は例えば赤外光を用いたレーザによる後方伝送チャネル（ダウンリンク）の光信号にてデータが伝送される。
【００６１】
この場合、目の内部の光発光ダイオードによる光信号を、目の水晶体開口部を通して、目の外部の光学受容体エレメントに向けることにより、目において自然光を通過させる経路の少なくとも一部を光学的なデータ伝送に用いることができる。
【００６２】
上記光学受容体エレメントは、光発光ダイオードの符号化された光信号を記録し、評価するために、電気信号に変える。
【００６３】
本発明の視覚人工器官における他の好ましい実施形態によれば、上記視覚人工器官の体内部分から体外部分への後方伝送チャネル（ダウンリンク）は、データを伝送するために、伝送の搬送周波数が変調されるという受動的な（passive）電磁データ伝送の形で構成されている。
【００６４】
この場合、変調方法として、例えば、エネルギー搬送周波数の負荷変調が行われてもよい。搬送周波数の負荷変調は、伝送されるデータストリームに伴って、抵抗負荷、容量負荷、又は誘導負荷を接続及び非接続することによって行われる。
【００６５】
また、視覚人工器官の体内部分と体外部分との間の電磁的なデータ転送に対して、上記方法を全て又は部分的に組み合わせることも可能である。
【００６６】
本発明の視覚人工器官における他の好ましい実施形態によれば、視覚人工器官の体内部分（目の内部）から体外部分（例えば、メガネの内部）への後方伝送チャネル（ダウンリンク）を介したデータ伝送は、誤り訂正方法（an error correction method）を用いて行われる。その上、それに加えて又はそれに代えて、視覚人工器官の体外部分（例えば、メガネの内部）から体内部分（目の内部）への前方伝送チャネル（アップリンク）を介したデータ伝送は、誤り訂正方法を用いて行われる。
【００６７】
例えば、データ伝送のコードに冗長性を持たせることによって、伝送されたデータビット全体から、定められた数の誤って伝送されたデータビットを訂正できる方法を、誤り訂正方法として用いてもよい。
【００６８】
以下の方法の１つを、前方伝送チャネル（アップリンク）と後方伝送チャネル（ダウンリンク）との両方の誤り訂正方法として用いることが好ましい。
【００６９】
ハミング符号（Hamming coding）
畳み込み符号（convolution coding）
反復符号（repetition coding）
他の好適な訂正方法
誤り訂正方法に加えて、又は誤り訂正方法に代えて、体外部分（例えば、メガネの内部）から視覚人工器官（目の内部）の体内部分への前方伝送チャネル（アップリンク）を介したデータ伝送は、また、誤り検出方法を用いてもよい。
【００７０】
その上、それに加えて又はそれに代えて、本発明の視覚人工器官の体内部分（目の内部）から体外部分（メガネの内部）への後方伝送チャネル（ダウンリンク）を介したデータ伝送も、誤り検出方法を用いてもよい。そのような誤り検出方法は、様々なコーディング方法によって導入される。例えば、
巡回冗長符号（cyclic redundancy check（CRC）coding）
パリティ符号（parity check coding）
反復符号（repetition coding）
他の好適な誤り検出方法
体外部分（メガネ）から本発明の視覚人工器官の体内部分（目の内部）への前方伝送チャネル（アップリンク）を介したデータ伝送は、１００Ｋｂｉｔ／ｓｅｃから１０Ｍｂｉｔ／ｓｅｃの範囲のデータ転送速度、又は１Ｍｂｉｔ／ｓｅｃから１０Ｍｂｉｔ／ｓｅｃの範囲のデータ転送速度で行われる。特に、好ましくは１Ｍｂｉｔ／ｓｅｃから５Ｍｂｉｔ／ｓｅｃ、さらに好ましくは１Ｍｂｉｔ／ｓｅｃから２Ｍｂｉｔ／ｓｅｃの範囲のデータ転送速度で行われる。
【００７１】
本発明の視覚人工器官の体内部分（目の内部）から体外部分（メガネ）への後方伝送チャネル（ダウンリンク）を介したデータ伝送は、１Ｋｂｉｔ／ｓｅｃから１００Ｋｂｉｔ／ｓｅｃの範囲のデータ転送速度、又は５Ｋｂｉｔ／ｓｅｃから２０Ｋｂｉｔ／ｓｅｃの範囲のデータ転送速度で行われる。
【００７２】
この場合、前方伝送チャネル（アップリンク）を介したデータ転送速度と、後方伝送チャネル（ダウンリンク）を介したデータ転送速度とは、異なったものとなっている。
【００７３】
本発明のさらなる詳細、好ましい実施の形態、及び、利点は、図面を参照して以下の説明において見出される。
【００７４】
図１は、本発明の好ましい実施の形態の視覚人工器官を有する人間の目の断面の概略図を示している。人間の目の眼球１は、基本的に円形であり、透明な角膜２１が前側においてより顕著な曲率を有している。眼窩に保持されている眼球１の領域は、複数の層からなり、最外層が、いわゆる強膜１１を構成している。目の内側の方向において強膜１１に続いて脈絡膜１２があり、脈絡膜１２の上には、光受容細胞又は光受容体（錐体細胞、桿体細胞、及び神経節細胞）を有するいわゆる網膜１３がある。
【００７５】
健康な人間の目では、自然光の光路は、眼球１の前方の領域における透明な角膜２１を介して、虹彩１７及び両凸の水晶体１４を通って進む。水晶体１４の形状及び屈折エネルギーは、毛様筋１５の緊張によって修正される。入射光線は、角膜２１及び目の水晶体１４によって光学的に屈折されながら、目の内部に入り、眼球１の後部領域における網膜１３に投影される。網膜１３における感光性光受容体（light-sensitive photoreceptors）は、網膜に投影された入射光のイメージを神経シグナルに変換し、神経シグナルは、網膜における神経節細胞（図示せず）によって脳に転送される。
【００７６】
本発明の視覚人工器官の目的は、網膜１３における変性変位（degenerative modifications）に起因する破壊や損傷を、回復又は改善することである。本発明の視覚人工器官を用いるための前提条件は、網膜１３に含まれる神経節細胞が実質的に損なわれておらず、視神経を介して神経インパルスを脳に転送することができることである。
【００７７】
図１に示す好ましい実施の形態によれば、本発明の視覚人工器官は、眼球１の内側に配置されている内眼移植組織６・８及び眼球１の外側に配置されている外眼移植組織３・４を有する刺激システムを備えている。内眼移植組織は、網膜上移植組織（epiretinal implant）として設計されている。すなわち、内眼移植組織は、目の内側から見て、目の後部領域における網膜１３の上に配置されている。
【００７８】
内眼移植組織は、結線５を介して、外眼移植組織に接続される。結線５は、柔軟な移植組織として設計されており、柔軟な移植組織は、眼球１の外側の外眼移植組織から、直接、毛様筋１５と網膜１３との間のいわゆる毛様態扁平部における結合組織１６の後ろに延びて、目の内部に入り、内眼移植組織に達する。結線５は、外眼移植組織を介して、内眼移植組織の電流供給を提供するため、電線路を備えている。結線５は、さらに、内眼移植組織と外眼移植組織との間で、シリアルデータストリーム及び／又はパラレルデータストリーム、又は、信号ストリームの形式でのイメージデータや診断上の指示、制御の指示、又は刺激の指示の伝送を可能にする十分な数の電線路を備えている。
【００７９】
内眼移植組織は、例えばマトリクス状に配置された電極配列６を備えている。電極配列６の刺激電極は、神経節細胞に接続され、刺激インパルス又は刺激電流を用いて、神経節細胞を刺激する。網膜上移植組織の電極配列６は、自然光の光路を通って多量の光が網膜１３に達する、目の斑点（macula of the eye）の領域の中心にある。刺激電極は、網膜上に内眼移植組織の位置を確実に安定させるため、内眼移植組織及び網膜１３を通って延びるいわゆる釘又は鋲９の補助によって目の内部に留められ、保持フック（retaining hooks）によって強膜１１にしっかりと固定される。
【００８０】
赤外線受信機８は、目の外側の赤外線送信機１０からの光信号を自然光の光路を通じて受信することができ、内眼移植組織上に配置される。イメージが外部カメラ（図示せず）によって撮像され、前処理されたイメージデータが赤外線送信機１０によって、人間の目の自然光の光路に沿って、内眼移植組織の赤外線受信機８に伝送される。これらのイメージデータは、好ましくは、シリアルデータストリームの形式で、結線５を介して内眼移植組織から外眼移植組織へ転送される。
【００８１】
赤外線受信機８は釘又は鋲９の領域に位置することが好ましいが、結線５に沿った任意の位置が受信機８に対して考えられ得る。別の方法として、赤外線受信機８は、受信特性を良好に調整するために、結線５の分岐線２５に位置してもよい。この分岐線２５は、結線５から離れ、便宜上、自然光の光路の光線路において、目の中に突き出している。このようにして、目の外側から自然光の光路を通じて目に入射する赤外線信号は、直接、結線５の分岐線２５に配置された赤外線受信機８に達し得る。
【００８２】
イメージデータは、外眼移植組織の網膜刺激チップ（retinal stimulator chip ）３において評価され、刺激インパルス又は刺激電流に変換される。刺激インパルス又は刺激電流は、その後、並列信号ストリーム（parallel signal stream）の形式で、結線５を介して、内眼移植組織の電極配列６の刺激電極へ伝送され、対向電極２２・２３及び／又は２４を介して、それぞれの電流源へ還流される。刺激電極は、位置決定された刺激インパルス（position-resolved stimulation impulses）にしたがって、微細接触構造によって、網膜における神経節細胞を刺激し、その結果、外部カメラによって撮像されたイメージに対応する、神経シグナルと共に視覚的印象（a visual impression）を生成する。
【００８３】
本発明の視覚人工器官の刺激システムは、さらに、眼球１の外側において強膜１１上に配置された、外眼移植組織を備えている。目の内側の内眼移植組織に必ずしも配置される必要のない刺激システムの全ての要素は、外眼移植組織に収容されている。外眼移植組織は、受け取ったイメージデータに基づいて内眼移植組織の刺激電極のための刺激インパルス又は刺激電流を算出及び生成することができる網膜刺激チップ３を備えている。このために、網膜刺激チップ３は、受け取ったイメージデータを用いて刺激インパルスの強度及び継続期間（duration）を算出するための電子部品と、要求された刺激電流を生成する定電流源、及び、刺激インパルスのパラメータ及び対応する刺激電極の座標が格納され、特定のコマンドに応じて呼び出し、又は、開放され得る電子記憶手段とを備えている。
【００８４】
外眼移植組織は、さらに、少なくとも、１つの対向電極（counter-electrode）を備えており、対向電極は、例えば、図１において参照符号２２、２３、及び２４によって示される位置に配置されてもよい。対向電極２２・２３・２４は、強膜１１、脈絡膜１２、及び網膜１３の組織を通って電極配列６における刺激電極への電流路を閉じるために、刺激電流源のための反流（return current）経路として用いられる。
【００８５】
外眼移植組織は、さらに、無線周波数アンテナ４を備えており、無線周波数アンテナ４によって、眼球１から離れて配置された無線周波数信号アンテナ１８によって発せられる信号２が受信され得る。外眼移植組織の無線周波数アンテナ４と外部無線周波数アンテナ１８との間の誘導インターフェイスによって、外眼移植組織及び内眼移植組織の動作のために要求される誘導エネルギー（inductive energy）が伝送され得る。
【００８６】
外部無線周波数アンテナ１８は、例えば、本発明の視覚人工器官の体外部分（例えば、通常の視覚補助のように患者が着用するかもしれないメガネ）において、他の電子部品と共に本体の外部に収容されてもよい。逆に、内眼移植組織６・８及び外眼移植組織３・４は、本発明の視覚人工器官の体内部分３・４・６・８を構成する。誘導インターフェイスによって、本発明の視覚人工器官の体外部分と体内部分との間での無線接触が確立され得る。
【００８７】
体外部分と体内部分との間のこの誘導インターフェイスを介して外部カメラによって撮像されたイメージデータもまた、網膜刺激チップ３へ伝送され、この網膜刺激チップ３は、受け取ったイメージデータを用いて刺激インパルスを生成し、結線５を介して内眼移植組織における刺激電極へ転送する。内眼移植組織の無線周波数アンテナと外部無線周波数アンテナ１８との間の誘導インターフェイスは、双方向に設計されてもよく、網膜刺激チップ３は、内眼移植組織及び／又は外眼移植組織の動作パラメータについての情報を、誘導的に、無線周波数アンテナ４を介して外部無線周波数アンテナ１８に伝送することができる。これらは、外部の電子機器（図示せず）によって評価されてもよい。
【００８８】
本発明の視覚人工器官の体外部分と体内部分との間の双方向の誘導インターフェイスを構築するために、眼球１の外側の体外部分は、好ましくは無線周波数帯域において電磁信号２の送信及び受信の両方が可能なアンテナ１８を備えていてもよい。外眼移植組織３・４及び／又は内眼移植組織６・８は、同様に、好ましくは無線周波数帯域において電磁信号２の送信及び受信の両方が可能なアンテナ４を備えていてもよい。
【００８９】
別の方法として、本発明の視覚人工器官の体外部分は、双方向の誘導インターフェイスのための少なくとも２つのアンテナ１８を備えていてもよく、そのうちの第１のアンテナは電磁信号２を送信することができ、第２のアンテナは電磁信号２を受信することができる。本発明の人工視覚器官の体内部分、すなわち、外眼移植組織３・４及び／又は内眼移植組織６・８は、双方向の誘導インターフェイスのための少なくとも２つのアンテナ４を備えていてもよく、そのうちの第１のアンテナは電磁信号２を送信することができ、第２のアンテナは電磁信号２を受信することができる。
【００９０】
内眼移植組織は、さらに発光素子１９を備えており、発光素子１９は、内眼移植組織の動作パラメータの機能として光信号を生成する。この発光素子１９は、例えば、赤外ダイオードとして設計され、赤外ダイオードの赤外線信号は、目の外側で、オブザーバー、或いは、対応する赤外受信機によって感知され得る。発光素子１９によって発せられた光信号を用いて、例えば、移植手術の間、網膜１３上の内眼移植組織の最適位置を確立することが可能となる。発光素子１９は、それゆえ、状態表示として参照されてもよい。好ましくは、発光素子１９は、釘又は鋲９の領域に位置しているが、結線５の領域の全体に発光素子１９の任意の位置が考えられ得る。別の方法として、発光素子１９は、発光特性を良好に調整するために、結線５の分岐線２５上に位置してもよい。
【００９１】
情報の送信のために、上述した方法の１つを用いて、電磁信号２は、双方向の誘導インターフェイスを介してのデータ送信の間において符号化されてもよく、光信号は、光学インターフェイスを介してのデータ伝送の間において符号化されてもよい。この場合、上記のエラー訂正及びエラー検出方法の１つが用いてられてもよい。
【００９２】
本発明は、網膜上移植組織を有する視覚人工器官によって上述の目的を達成する。視覚人工器官は、外眼デバイスを介して電流を供給され、外眼デバイスは、誘電インターフェイスを介して無線周波数送信機から、無線で、電流を受けている。無線周波数送信機は、眼窩の内部若しくは周辺（例えばメガネ）、又は移植組織が備えられた人間の目から離れて配置されてもよい。
【００９３】
本発明は、さらに、目及び体の外側に配された送信機／受信機又はアンテナと、体の内側、目の上又は内部に配された送信機／受信機又はアンテナとの間の双方向の誘導インターフェイスによって、視覚人工器官の体外部分と体内部分との間で双方向データ伝送が行われ、上述の目的が達成される。
【００９４】
図２は、メガネ及び本発明の視覚人工器官を有する人間の目を備えた刺激システムの斜視図である。図２に示す刺激システムにおいて、本発明の視覚人工器官の体外の部品は、従来のメガネのように患者が着用するメガネ又はメガネフレーム２６に収容される。メガネ２６は、患者の頭にメガネ２６を従来のように配置するための２つのメガネのサイドアーム２７と、メガネレンズを支えるための２つのメガネレンズホルダー２８とを備えている。メガネレンズホルダー２８は、光学的な機能を有さず、単にメガネの自然な外観のための役割を果たすだけであってもよい。
【００９５】
メガネのサイドアーム２７は、例えば、イメージ又は患者の視野の前方における継続的な連続するイメージを撮像する外部のカメラ（特にビデオカメラ（図示せず））を収容してもよい。外部のカメラによって撮像されたイメージデータの処理及び前処理を行うために必要となる視覚人工器官の電子部品は、同様に、メガネに収容されてもよいし、又はメガネフレーム２６に収容されてもよい。別の方法として、又は、加えて、視覚人工器官の電子部品は、患者が体の上の離れたポケットに入れて携行できる、いわゆるポケットコンピュータに収容されてもよい。
【００９６】
メガネ２６（特にメガネのサイドアーム２７）は、視覚人口器官の体外部分の受信機コイル及び送信機コイル１８を収容してもよく、受信機コイル及び送信機コイル１８は、それぞれ、好ましくは無線周波数帯域において、電磁信号を受信及び送信する。視覚人工器官の体外部分及び体内部分の間の誘導インターフェイスは、メガネにおける送信機及び受信機コイル１８の送受信機能、及び、視覚人工器官の外眼体内部分の送信機及び受信機コイル４の送受信機能のため、双方向に形成される。受信機コイル及び／又は送信機コイル１８、又は、視覚人工器官の体外部分の送信機／受信機コイルは、メガネレンズホルダー２８（例えば、それ自体がコイルを構成するメガネレンズホルダー２８のループによって）に、有利に、収容される。
【００９７】
図２に示すように、本発明の刺激システムの実施形態において、イメージは、最初に、メガネ２６における外部のカメラによって動作中に撮像され、そのイメージ信号は、コンピュータの前処理の後、誘導的に、メガネのサイドアーム２７における送信機及び受信機コイル１８によって、体内の部分の送信機及び受信機コイル４へ伝送され、そこから、結線５を介して、内眼移植組織の網膜電極配列８に転送される。電極配列８は、受信したイメージデータにしたがって、電気的な信号によって網膜の細胞を刺激し、ひいては、外部のカメラによって撮像されたイメージを、視覚系の神経へ転送する。このようにして、カメラによって撮像されたイメージは、電気的な信号に変換され、双方向の誘導インターフェイスを介して、視覚人工器官の体外部分から体内部分に送信され、電気的な刺激インパルスを用いて、刺激電極を介して、網膜の神経節細胞又は視神経に伝送され、視覚的に障害のある患者の視力を修復又は改善する。
【００９８】
図２は、目１の中心を通って延びる、図３〜６の断面を表す破線Ｓも示している。図３は、図２に示される断面Ｓに沿った断面の概略図であって、本発明の好ましい第２の実施形態の視覚人工器官を有する人間の目における断面の概略図を示している。本発明の視覚人工器官のこの好ましい第２の実施形態において、内眼の部分は電極配列又は微細接触構造６、網膜上の留め具のための釘又は鋲９、赤外線受信機８、及び、視覚人工器官の内眼の部分と外眼の部品との間の結線５を備えている。電磁波２の送信及び受信の両方を行うことができる送信機／受信機コイル４は、視覚人工器官における外眼の体内の部品として表されている。
【００９９】
体の外側に位置し、好ましくは無線周波数帯域において電磁波２によって信号を誘導的に送信機／受信機コイル４に伝送する送信機コイル１８が目１の下方に配置されている。上述したとおり、外眼の送信機／受信機コイル４によって受信される信号は、結線５を介して、視覚人工器官の内眼の部分に転送される。同様に、対外に位置し、外眼の送信機／受信機コイル４によって発せられる電磁信号２を誘導的に受信する受信機コイル１８が右側に配置されている。このようにして、上述したとおり、信号又はデータが、誘導的に、目１の外側から視覚人工器官の内眼の部分に伝送される一方、反対の方向に、信号又はデータが、誘導的に、並行して、目１の内側から視覚人工器官の体外部分へ送信され得る。
【０１００】
赤外線送信機／受信機８・１０は、目１の内側に備えられてもよく、目の自然光の光路を通じて瞳孔を通って外側へ発せられ、かつ体の外側に配置された赤外線受信機８によって記録される赤外線信号２０によって、視覚人工器官の内眼の部分からデータを伝送する。体外の赤外線受信機８は、また、赤外線送信機の機能を有していてもよく、また、赤外線受信機８から離れた赤外線送信機１０が備えられていてもよい。この赤外線送信機１０は、体の外側から発せられて、目の自然光の光路を通じて瞳孔を通って目の中へ入り、かつ視覚人工器官における内眼の部分の赤外線送信機／受信機８・１０によって記録される赤外線信号２０によって、データを伝送する。このようにして、信号又はデータは、赤外線信号２０を用いて、目１の外側から視覚人工器官の内眼の部分へ伝送され、反対の方向に、信号又はデータは、赤外線信号２０を用いて、目１の内側から視覚人工器官の体外の部分へ送信され得る。
【０１０１】
図４は、図２に示す断面Ｓに沿った断面の概略図であって、本発明の好ましい第３の実施形態の視覚人工器官を有する人間の目における断面の概略図を示している。図３に示される実施の形態のように、本発明の視覚人工器官のこの第３の実施形態もまた、電極配列又は微細接触構造６、釘又は鋲９、赤外線受信機８・１０、及び、視覚人工器官の内眼及び外眼の部品の間の結線５を有する内眼の部分を備えている。送信機／受信機コイル４は、電磁波２の送信及び受信の両方を行うことができ、視覚人工器官の外眼の部品として、再度示されている。
【０１０２】
図３に示す視覚人工器官と異なり、図４に示す第３の実施形態においては、体の外側に位置し、電磁波２によって信号を誘導的に体内の送信機／受信機コイル４へ伝送する送信機コイル１８が目の右側に配置されている。体内の送信機／受信機コイル４によって受信された信号は、その後、結線５を介して視覚人工器官の内眼の部分に転送される。同様に体の外側に位置し、外眼送信機／受信機コイル４によって発せられる電磁波２を誘導的に受信する受信機コイル１８が目の下方に配置されている。このようにして、上述したとおり、信号又はデータは、目１の外側から視覚人工器官の内眼の部分に誘導的に伝送される一方、反対の方向に、信号又はデータは、並列動作にて、目１の内側から視覚人工器官の体外の部分へ誘導的に送信され得る。
【０１０３】
図４に示すように、好ましい第３の実施形態においても、図３に示す視覚人工器官にあるように、赤外線送信機／受信機８・１０は、目の内側に備えられていてもよく、目の自然光の光路を通じて外側へ発せられ、かつ体の外側に配置された赤外線受信機８によって記録される赤外線信号２０によって、データを視覚人工器官の内眼の部分から伝送する。体外の赤外線受信機８もまた、赤外線送信機の機能を有していてもよく、また、離れた赤外線送信機１０がさらに赤外線受信機に備えられていてもよい。赤外線送信機１０は、目の自然光の光路を通じて体の外側から目に入り、そこで視覚人工器官の内眼の部分の赤外線送信機／受信機８・１０によって記録される赤外線信号２０によってデータを伝送する。このようにして、信号又はデータは、赤外線信号２０を用いて、目の外側から視覚人工器官の内眼の部分へ伝送され、反対の方向に、信号及びデータは、赤外線信号２０を用いて、目１の内側から視覚人工器官の体外の部分へ送信され得る。
【０１０４】
図５は、図２に示す断面Ｓに沿った断面の概略図であって、本発明の好ましい第４の実施形態の視覚人工器官を有する人間の目の断面の概略図を示している。上述した実施形態にあるように、この好ましい第４の実施形態において、電極配列６、釘又は鋲９、赤外線送信機／受信機８・１０、及び、視覚人工器官の内眼の部分及び外眼の部品との間の結線５は、目１の内側に示されている。送信機／受信機コイル４は、体内における目１の外側に、再度配置され、電磁波２の送信及び受信の両方を行うことができる。
【０１０５】
体の外側に位置し、電磁波２によって信号を誘導的に送信機／受信機コイル４に伝送する送信機／受信機コイル１８は、目１の右側に配置され、電磁波２は、視覚人工器官の外眼の部分から内眼の部分へ結線５を介して転送される。外眼の送信機／受信機コイル４によって受信されるこの信号は、その後、結線５を介して、視覚人工器官の内眼の部分へ転送される。上述した実施形態と異なり、離れた受信機コイルは、この第４の実施形態では備えられていないが、送信機／受信機コイル１８は、外眼の送信機／受信機コイル４のように、電磁波２の送信及び受信の両方を行うことができる。上述したように、送信機／受信機コイル４と送信機／受信機コイル１８との間のこの双方向のインターフェイスを介して、信号又はデータは、目１の外側から視覚人工器官の内眼の部分に誘導的に伝送される一方、反対の方向に、信号又はデータは、交互の動作モードにおいて、目１の内側から視覚人工器官の体外の部分へ誘導的に送信され得る。
【０１０６】
図５に示すように、好ましい第４の実施形態においても、赤外線送信機／受信機８・１０は、目１の内側に備えられ、目の自然光の光路を通じて外側へ発せられ、かつ体の外側に配置された赤外線受信機８によって記録される赤外線信号２０によって、視覚人工器官の内眼部分から、データを伝送する。体外の赤外線送信機／受信機８・１０もまた、赤外線送信機の機能を有していてもよく、あるいは、離れた赤外線送信機１０がさらに赤外線受信機に備えられていてもよい。赤外線送信機１０は、体の外側から目の自然光の光路を通じて目に入り、かつ視覚人工器官における内眼の部分の赤外線送信機／受信機８・１０によって記録される赤外線信号２０によってデータを伝送する。このようにして、信号又はデータは、赤外線信号２０を用いて、目１の外側から視覚人工器官の内眼の部分へ伝送される一方、反対の方向に、信号又はデータは、赤外線信号２０を用いて、目１の内側から視覚人工器官の体外の部分へ送信され得る。
【０１０７】
図３、４、及び５に示す実施の形態によれば、赤外線送信機／受信機８・１０及び体外の送信機／受信機コイル１８は、１つのデバイスに組み合わせられてもよい。赤外線送信機／受信機８・１０は、好ましくは、パラボラ型の感光性表面（parabolic photosensitive surface）を備えており、目１の自然光の光路を通じて、内眼の赤外線送信機１０から外側へ移動する赤外線信号２０が、確実に記録され得る。
【０１０８】
図６は、図２に示す断面Ｓに沿った断面の概略図であって、本発明の好ましい第４の実施形態の視覚人工器官を有する人間の目の断面の概略図を示している。上述した実施形態にあるように、この好ましい第５の実施形態においても、電極配列６、釘又は鋲９、赤外線送信機／受信機８・１０、及び、視覚人工器官の内眼の部分と外眼の部品との間の結線５が、目１の内部に配置されている。送信機／受信機コイル４は、体内における目１の外側に配置され、電磁波２の送信及び受信の両方を行うことができる。
【０１０９】
体の外側に位置し、電磁波２によって信号を誘導的に送信機／受信機コイル４に伝送する送信機／受信機コイル１８は、目１の右側に配置され、電磁波２は、視覚人工器官の外眼の部分から内眼の部分へ結線５を介して転送される。図５に示す実施形態にあるのと同様に、離れた受信機コイルは、同様に、この第５の実施形態では備えられていないが、体外の送信機／受信機コイル１８は、体内の送信機／受信機コイル４と同様に、電磁波２の送信及び受信の両方を行うことができる。上述したように、送信機／受信機コイル４と送信機／受信機コイル１８との間のこの双方向のインターフェイスを介して、信号又はデータは、目１の外側から視覚人工器官の内眼の部分へ誘導的に伝送される一方、反対側の方向に、信号及びデータは、交互の動作モードにおいて、目１の内側から視覚人工器官の体外の部分へ誘導的に送信され得る。
【０１１０】
図６に示すように、好ましい第５の実施形態においても、赤外線送信機／受信機８・１０は、目１の中に備えられ、目の自然光の光路を通じて外側へ発せられ、かつ体の外側に配置された赤外線受信機８によって記録される赤外線信号２０によって、視覚人工器官の内眼の部分から、データを伝送する。体外の赤外線送信機／受信機８・１０もまた、体の外側から目の自然光の光路を通じて目に入り、かつ視覚人工器官における内眼の部分の赤外線送信機／受信機８・１０によって記録される赤外線信号２０によってデータを伝送する赤外線送信機の機能を有している。このようにして、信号又はデータは、赤外線信号２０を用いて、目１の外側から視覚人工器官の内眼の部分へ伝送される一方、反対の方向に、信号又はデータは、赤外線信号２０を用いて、目１の内側から視覚人工器官の体外の部分へ送信され得る。
【０１１１】
図６に示すように、この第５の実施形態では、図３、４、及び５に示される実施形態と異なり、赤外線送信機／受信機８・１０及び体外の送信機／受信機コイル１８は、１つのデバイスに組み合わせられず、互いに離れて配置されている。赤外線送信機／受信機８・１０は、再度、感光センサを有するパラボラ型表面を備えており、目１の自然光の光路を通じて、内眼の赤外線送信機１０から外側へ移動する赤外線信号２０が、確実に記録され得る。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明の好ましい実施の形態の視覚人工器官を有する人間の目の断面を示す概略図である。
【図２】本発明の視覚人工器官を備えたメガネ及び人間の目を含む刺激システム（stimulation system）を示す斜視図である。
【図３】本発明の好ましい第２の実施形態の視覚人工器官を有する人間の目の断面を示す概略図である。
【図４】本発明の好ましい第３の実施の形態の視覚人工器官を有する人間の目の断面を示す概略図である。
【図５】本発明の好ましい第４の実施の形態の視覚人工器官を有する人間の目の断面を示す概略図である。
【図６】本発明の好ましい第５の実施の形態の視覚人工器官を有する人間の目の断面を示す概略図である。
【０１１３】
〔符号の説明〕
１    人間の目又は眼球
２    電磁無線周波数信号
３    網膜刺激チップ又はＲＳチップ
４    無線周波数送信機／受信機コイル
５    ＲＳチップ３と電極配列６との間の結線
６    電極配列又は微細接触構造
７    斑点又は最も鋭敏な視覚の場所
８    赤外線受信機
９    釘又は鋲
１０    赤外線送信機
１１    強膜
１２    脈絡膜
１３    網膜
１４    アイレンズ
１５    毛様筋
１６    結合組織
１７    虹彩
１８    無線周波数送信機／受信機コイル
１９    発光素子又は赤外ダイオード
２０    赤外線信号
２１    角膜
２２    対向電極
２３    対向電極
２４    対向電極
２５    結線５の分岐線
２６    メガネ又はメガネフレーム
２７    メガネのサイドアーム
２８    メガネレンズホルダー
Ｓ      断面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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