(57)【要約】  周囲環境から画像を取得するための画像取得手段、前記画像を処理して前記画像を画像信号に変換するための画像処理手段、及び患者の眼内に埋め込まれ、網膜上又は網膜に隣接して位置するように構成される網膜インプラント又は刺激装置（１０）を含む、対象において人工的な視力を生成するためのシステム。前記インプラント又は刺激装置（１０）は、基板（１１）と、前記基板（１１）上にアレイ状に配置され、網膜の神経細胞を刺激するための複数の光源（１２）とを含み、複数の光源（１２）のそれぞれが、画像信号に由来する個々の刺激信号に応答して赤外線を出射し、１つ以上の神経細胞を刺激するように構成される。【選択図】図２
2013523228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（１１）と、前記基板上にアレイ状に配置された複数の光源（１２）とを含む網膜補綴（１０）であって、前記網膜補綴（１０）は、対象の眼内に埋め込まれ、網膜上又は網膜に隣接して位置するように構成され、前記光源（１２）のそれぞれが、赤外線を出射し網膜の神経細胞を刺激するように構成されることを特徴とする網膜補綴（１０）。
【請求項２】
光源（１２）のそれぞれが、約０．７５μｍ〜３．０μｍ、好ましくは１．５μｍ〜２．５μｍの範囲の波長を有する赤外線を出射するように構成されるか；
複数の光源（１２）が、網膜補綴に伝達される若しくは網膜補綴により生成される刺激信号に基づいて独立に作動するよう制御されるように構成されるか；
又は、
光源（１２）のそれぞれが、約０．７５μｍ〜３．０μｍ、好ましくは１．５μｍ〜２．５μｍの範囲の波長を有する赤外線を出射するように構成され、且つ網膜補綴に伝達される若しくは網膜補綴により生成される刺激信号に基づいて独立に作動するよう制御されるように構成される請求項１に記載の網膜補綴（１０）。
【請求項３】
網膜補綴（１０）が、遠隔的に伝達される刺激信号を受信するように構成される請求項２に記載の網膜補綴（１０）。
【請求項４】
複数の光源（１２）のそれぞれが、レーザダイオード、好ましくは、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ダイオードを含み、前記レーザダイオードが集積回路又はマイクロチップ（１５）などの半導体材料の上にアレイ状に配置される請求項１から３のいずれかに記載の網膜補綴（１０）。
【請求項５】
基板（１１）が、網膜に埋め込まれるように構成された、高分子膜などの可撓性ウェブ又は可撓性膜を含む請求項１から４のいずれかに記載の網膜補綴（１０）。
【請求項６】
基板（１１）が、眼内の水性環境から複数の光源（１２）を密閉する材料の少なくとも１つの層又は塗膜（１６）を含む請求項１から５のいずれかに記載の網膜補綴（１０）。
【請求項７】
基板（１１）が、網膜の湾曲に沿う湾曲を有するよう形成され、前記基板の湾曲が、好ましくは、温度の影響及び前記基板材料の熱膨張係数の少なくともいずれかにより生じる請求項１から６のいずれかに記載の網膜補綴（１０）。
【請求項８】
基板（１１）を網膜に固定するために固定手段が設けられ、前記固定手段が好ましくは、鋲又は類似の固定要素を含む請求項１から７のいずれかに記載の網膜補綴（１０）。
【請求項９】
対象において人工的な視力を生成するためのシステムであって、
周囲環境から画像を取得するための画像取得手段、
前記画像を処理して前記画像を画像信号に変換するための画像処理手段、
及び、
患者の眼内に埋め込まれ、網膜上又は網膜に隣接して位置するように構成された網膜インプラント又は刺激装置（１０）を含み、前記網膜インプラント又は刺激装置（１０）が、基板（１１）と、前記基板（１１）上にアレイ状に配置され、前記網膜の神経細胞を刺激するための複数の光源（１２）とを含み、前記複数の光源（１２）のそれぞれが、前記画像信号に由来する個々の刺激信号に応答して赤外線を出射し、１つ以上の神経細胞を刺激するように構成されることを特徴とするシステム。
【請求項１０】
画像信号を、複数の光源を作動させるための複数の刺激信号に変換する信号処理手段（３）を更に含む請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
システムが、対象の体に外部から着用される又は支持される外部部品と、前記対象の体内に埋め込まれる内部部品とを含み、画像取得手段及び画像処理手段が前記外部部品の構成要素を形成し、網膜インプラント又は刺激装置（１０）及び信号処理手段（３）が前記内部部品の構成要素を形成する請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
外部部品が、画像信号を画像処理手段に伝達するための信号伝達手段を更に含み、前記信号伝達手段が、ＲＦ又は光学テレメトリー手段を含む請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
複数の光源（１１）のそれぞれが、ダイオードレーザ、好ましくは垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ダイオードを含み、前記レーザダイオードがマイクロチップ上に集積され、基板の表面に対して実質的に垂直な方向に赤外線を出射するように配置される請求項９から１２のいずれかに記載のシステム。
【請求項１４】
対象において人工的な視力を生成するための方法であって、
複数の赤外光源のアレイを、網膜に近接して、好ましくは、網膜上又は網膜に直接隣接して位置する工程、及び、
前記複数の赤外光源から赤外光ビームを網膜の神経細胞に照射し、網膜の神経細胞を刺激する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
光源（１２）のそれぞれが、約０．７５μｍ〜３．０μｍ、好ましくは１．５μｍ〜２．５μｍの範囲の波長を有する赤外線を出射する請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用インプラント装置、より詳細には、部分的な又は完全な視力喪失を伴う患者に人工的な視力を生成するために使用される視覚補綴用の、網膜インプラント又は眼球インプラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
１９９０年代以来、様々な研究グループが、特に網膜色素変性症及び／又は加齢黄斑変性症の影響による、視覚喪失又は失明を伴う患者において、少なくとも部分的な視力の回復を可能とする視覚補綴の開発に取り組んできた。これまでに開発されてきた人工的な視力生成のための補綴又はシステムの多くは、網膜の機能的神経を電気的に刺激するよう設計された眼球インプラントを含む。そのようなシステムの一例が特許文献１に記載されている。そのシステムには、画像を取得するカメラを有し、前記画像は、その後処理されて網膜の神経細胞を電気的に刺激するようにインプラント上に設けられた電極アレイに電気信号として伝達される。前記システムは、誘導を介した無線電源と、ＲＦ信号及び赤外光のいずれかとしてデータを転送するためのテレメトリーとを採用している。
【０００３】
眼内が水性環境であることから、インプラントへの溶質又は湿気の浸透及び／又は電極を含む電気化学反応に関連する問題が生じる。電極は、網膜の神経組織と直接物理的に接触するよう前記インプラントから投射されていることから、必然的に水性環境に暴露されている。一般的にプラチナでコーティングされた金で作られる電極は、神経組織を刺激するために直流電流を印加した結果としてこの環境下において溶解する傾向にある。高度な局在性又は特異的な刺激、及びそれ故の良好な視力解像度のために、電極は望ましくは可能な限り小さく製造される。しかしながら、サイズの縮小に伴い電気化学的分解の影響が増加し、これがサイズの縮小化を制限する。更に、密封されたインプラントから物理的に電極が出現する場所は、インプラントの電子機器や回路への湿気の侵入のために候補地を提示する。例えば、各電極を電気的に接続する導電性配線は極めて細く薄く、どのような湿気の侵入でもそれらの配線を電気的化学的分解に暴露しうる。電気化学的工程のみならず、インプラントを密封するシース又は塗膜の層間剥離も強い損傷を受け得る。
【０００４】
電極の大きさに加えて、人工的に生成された視力の解像度に影響を与え得る別の要因としては、「クロストーキング」としても知られる電極間の電気的干渉がある。各電極から組織に向けられた電流は、その電極の周囲の組織を介して拡散する傾向がある。従って、神経細胞の脱分極を誘導するために必要な閾値電流において、各電極の近接に制限がある。電極が相互に近接しすぎる場合は、１つの電極からの刺激領域が、他の電極により支配される神経組織の領域に対して重複、及び干渉し得、結果として不必要な刺激を伴う。従って、電極が少なくとも規定の大きさであるのみならず、「クロストーキング」を防ぐために各電極間の距離を充分に取って配置されなければならない。
【０００５】
電極が刺激される神経細胞と近接するほど、刺激に必要な電流は小さくなる。電流をより小さくすることにより「クロストーキング」効果は減少させることができ、電極を相互に近接して配置することが可能となるが、その結果、電極は刺激される神経細胞に極めて近接する網膜組織に貫通しなければならない。この構成における重大な欠点は、何らかの理由で電極を交換する必要がある場合に、ほぼ確実に、電極の摘出が網膜組織に重大な損傷を及ぼすことである。従って、本発明の目的は、上記の問題点又は制限の１つ以上が実質的に克服できる医療用インプラント装置、具体的には視覚補綴のためのインプラントの提供である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際特許出願公開第２００７／００６３７６  Ａ２号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、請求項１に記載の網膜インプラント又は補綴を提供する。本発明の好ましい特徴は、従属項に記載される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
従って、１つの態様では、本発明は、基板又は支持層と、前記基板上に配置された複数の光源とを含み、前記光源を有する基板は、患者の眼内に埋め込まれ、網膜内、網膜上又は網膜に隣接して位置するように構成されており、前記光源のそれぞれは、赤外（ＩＲ）線を出射して網膜の神経細胞を刺激するように構成されている眼球インプラント又は網膜インプラント若しくは補綴を提供する。
【０００９】
別の態様では、本発明は、対象において人工的な視力を生成するための視覚補綴又はシステムであって、周囲環境から画像を取得するための画像取得手段と、前記画像を処理して前記画像を画像信号に変換するための画像処理手段と、患者の眼内に埋め込まれ、網膜内、網膜上又は網膜に隣接して位置するように構成される網膜インプラント又は刺激装置とを含み、前記網膜インプラント又は刺激装置は、基板又は支持層と、網膜の神経細胞を刺激するために前記基板上に配置された複数の光源とを含み、前記複数の光源は、前記画像信号からの刺激信号に応答して赤外線を出射するように構成される視覚補綴又はシステムを提供する。
【００１０】
本願において「光源」は、電磁波スペクトルの赤外領域内の電磁（ＥＭ）放射源と理解される。「光」という用語は、それが有する広義の物理的意味で理解され、人間の目に見えるＥＭ放射に限定されない。むしろ、この文脈においては、前記光源は赤外光源とみなしてもよい。本発明は、電気刺激に代えて、赤外線放射により神経細胞が良好に刺激され得ることを実証した研究に基づいてなされた。即ち、電流を印加する代わりに赤外線放射を適用することにより、神経細胞を刺激することができ、脱分極又は活動電位が惹起される。赤外放射の適用は電極を必要としないため、本発明は、網膜インプラントにおける電極のための要求を完全に排除し、それ故、上記問題点を克服することができる。赤外線放射が神経細胞を刺激する正確なメカニズムはまだ完全に理解されていないが、可視光においては、もはや正常に機能しない（即ち、可視光において光学ポテンシャルを喪失した）網膜神経細胞が、それにもかかわらず、赤外スペクトラムにおける光により光学的に刺激され得ることは非常に興味深い。
【００１１】
本発明の好ましい形態では、光源のそれぞれは、近赤外又は中間赤外領域での放射を出射するように構成される。これに関して、各光源は、望ましくは、約０．７μｍ〜４．０μｍの範囲、より好ましくは約０．７５μｍ〜３．０μｍの範囲、更に好ましくは約１．５μｍ〜２．５μｍの範囲の波長を有する放射を出射するように構成される。実験結果は、１．８μｍ〜２．２μｍの範囲の波長を有する赤外線放射が、網膜における神経節細胞の刺激に特に適していることを示している。赤外線の波長を変化させることにより、放射の侵入深さに顕著な影響を及ぼすことが見出されており、同様に、刺激される神経組織の深さに応じて生成される活動電位の振幅に影響を与えうる。従って、処置対象の特定の組織に応じて、最適な刺激結果を生み出すためにある程度の刺激波長の調整が必要となることがある。望ましくは、赤外線放射は、１００μｍ〜１ｍｍの範囲、より好ましくは２００μｍ〜６００μｍの範囲の深さで組織に浸透するよう調整又は選択される。損傷を引き起こしうる局所的な温度上昇の可能性が生じるのと同様に、侵入深さと一般的な効率を低下させる、組織中の水による赤外線放射の過剰吸収をもたらし得ることから、高波長であるほど、より望ましくないことが示されている。
【００１２】
本発明の好ましい形態では、複数の光源のそれぞれは、パルス状に赤外線を出射するようになっている。パルス持続期間は、好ましくは約１μｓ〜１０ｍｓの範囲であり、より好ましくは約１０μｓ〜１ｍｓの範囲である。興味深いことに、規定の活動電位を惹起するためには、より短いパルス持続時間がより低い刺激レベルを必要とすることが見出されている。また、短いパルス持続時間は、刺激される細胞、及び組織があらゆる有害熱作用、即ち熱により引き起こされる作用を受けないようにするために非常に重要となり得る低放射露光であるという利点がある。対象において人工的な視力を生成するために、各赤外光源は、好ましくは少なくとも１Ｈｚ、より好ましくは少なくとも１０Ｈｚ、更に好ましくは少なくとも２５Ｈｚ、更により好ましくは少なくとも５０Ｈｚの周波数で活性化される。パルス持続時間は、光源の動作周波数に比べて比較的短いことから、各光源は、大半の時間は作動しない、即ち「オフ」相又は非放射の状態となる。例えば、５０Ｈｚで動作し、２ｍｓの持続時間を有するパルスを出射する光源は、約９０％の時間が「オフ」相又は非放射の状態となる。
【００１３】
本発明の好ましい形態では、複数の光源のそれぞれは、半導体レーザ、より好ましくは、例えば、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）などの面発光レーザダイオードであるレーザダイオードを含む。ＶＣＳＥＬダイオードは、非常に小さな寸法で製造でき、容易にマイクロチップ上の小型２Ｄ（即ち２次元）アレイに組み込まれ、前記マイクロチップの平面又は表面に垂直光を出射することから、本発明の網膜インプラントでの使用に非常に適している。ＶＣＳＥＬダイオードはまた、１．３μｍ〜２．０μｍの範囲の波長を有する赤外線を発生させる実証済みの適性を備えている。更に、レーザダイオードは、スポットサイズが小さく（例えば、約１００μｍ以下、更には３０μｍの直径）、従って、非常に特異的な神経細胞の刺激を提供する赤外光ビームを発生させることができる。この点に関して、前記レーザビームは、直接照射する細胞のみを刺激することから、先行技術の電極に特有の「クロストーク」をも一切発生させない。これにより、前記レーザはより特異的に神経組織を刺激することができ、電極と比較して遥かに密接してアレイ状に配置されることから、高解像度化の可能性を提供する。
【００１４】
マイクロチップ又は集積回路において、複数の赤外光源（例えば、レーザーダイオード）を組み合わせることにより、網膜神経細胞へ向けられた基板の表面から赤外光を出射するようチップ上の２Ｄアレイにあらかじめ配置されてもよい。前記インプラントによって伝達又は生成されたそれぞれの刺激信号に基づいて、各光源は独立に作動するように制御され得る。即ち、前記インプラントは、例えば、光学又は遠隔測定手段により伝達されるそれぞれの刺激信号を受け取るよう、又は例えば、前記画像処理手段からの画像信号に基づく刺激信号自身などを生み出すよう設計されてもよい。
【００１５】
本発明の好ましい形態では、前記基板は、赤外線光源が設置されたウェブ又は膜を含み、網膜に埋め込まれるよう設計される。これに関連して、前記基板は、網膜に適用されたときに網膜表面の湾曲に容易に沿うように柔軟に形成することができる。または、前記基板は、例えば、同時係属中の国際特許出願第ＰＣＴ／ＥＰ２００８／００８２２５号）に開示された技術を使用して、網膜上表面の湾曲に沿う湾曲を有するよう予め形成されていてもよい。従って、本発明の好ましい形態では、前記基板は、第１層と第２層を含む少なくとも２層の材料層を含むことができる。前記基板の第１層及び第２層は、好ましくは高分子材料からなり、前記インプラント又は刺激装置は、好ましくは層状高分子ウェブ又は膜を含む。更に、第１材料層及び第２材料層は、前記基板内の所望の湾曲を生成するために、異なる熱膨張係数を有するように選択することができる。
【００１６】
従って、好ましい形態において、本発明は、前記本発明のインプラント又は刺激装置を製造する方法であって、次の工程を含む方法を提供する：
第１の熱膨張係数を有する第１材料層を提供する工程；
前記第１の熱膨張係数と異なることが好ましい第２の熱膨張係数を有する第２材料層を提供する工程；
インプラント又は刺激装置の通常の使用温度若しくは動作温度とは異なる温度で行われることが好ましい、前記第１層と前記第２層とを組み合わせて基板を形成する工程；
前記基板上にアレイ状に複数の赤外光源を配置する工程。前記赤外光源は、前記基板の主表面又は平面に実質的に垂直な方向に赤外線を出射するように配置されることが好ましい。
【００１７】
本発明の好ましい形態では、前記第１層を提供する工程は、ベース又は支持構造上に第１材料層を塗布する工程を含む。また、前記第２層を提供する工程は、前記第１層に第２材料層を塗布する工程を含む。
【００１８】
本発明の一形態において、基板上にアレイ状に複数の赤外光源を配置する工程は、複数の光源を個別に設置及び／又は配置することを含む。一方、別の好ましい形態において、基板上にアレイ状に複数の赤外光源を配置する工程は、一層以上の基板とともに赤外光源（例えば、レーザダイオード）がアレイ状に取り付けられている既製のマイクロチップ又は集積回路の組み合わせることを含む。基板上にアレイ状に配置されている個々のダイオードレーザ間の間隔は、好ましくは約５００μｍ以下、より好ましくは１００μｍ〜４００μｍの範囲、更に好ましくは２００μｍ〜３００μｍの範囲である。前記マイクロチップ又は集積回路自体は、可撓性の箔又はウェハとして提供されてもよい。既製のマイクロチップ又は集積回路は、基板の第１層と第２層の間に挟まれていてもよい。或いは、前記マイクロチップ又は集積回路は、基板層の外表面に塗布され固定されてもよい。何れの場合においても、特に後者において、体内の水性環境から密封するために、前記マイクロチップ又は集積回路上に密封層又は塗装膜が塗布されてもよい。パリレンは、赤外光に対して実質的に透過的であるためレーザダイオードの被覆に特に適している。
【００１９】
本発明の好ましい形態では、基板の第１層と第２層に用いられる材料は、高分子材料であり、より好ましくは、生体適合性高分子材料である。これに関連して、前記高分子材料は好ましくはポリイミド、パリレン、及びシリコーンからなる群から選択される。当然のことながら、基板層のために選択される高分子材料は、その生体適合性を確保するために被覆されてもよい。例えば、パリレン被覆が基板の外表面に塗布されてもよい。
【００２０】
インプラント又は刺激装置の製造時に、基板の第１層と第２層は、好ましくは、平らな状態で、前記インプラント又は刺激装置の通常の動作温度より高い温度において相互に接着、融合、又は硬化されるか、そうでなければ組み合わせられる。従って、インプラントの製造段階と通常動作との間において温度差（即ち、温度変化が発生する）が存在する。基板の第１及び第２材料層が異なる熱膨張係数を持っている場合は、この温度変化が、基板の第１層と第２層間において、基板を変形又は再形成するように作用するストレス又は力を誘発し、その結果、前記インプラントに望ましい形状を与える。具体的には、高い熱膨張係数を有する基板層は凹曲外表面を形成する傾向がある。即ち、基板の第１層と第２層の材料は、概して、前記インプラントが通常作動する室温（例えば、２２℃）又は、ヒト又は動物の体温（例えば、３７℃）と比較して高い温度（例えば、２００℃〜４００℃の範囲）で接着、融合及び／又は硬化して積層構造を形成する高分子材料であることから、前記装置の製造と作動との間の温度変化は、著しい温度降下となる。従って、高い熱膨張係数を有する基板層は凹曲外表面を形成する傾向がある。前記刺激装置が、網膜の凹面形状を補完する凸曲外表面を有する基板の第２層から及び／又は第２層を介して、複数の赤外光源が外側に向けられる、網膜インプラントとして使用される場合は、基板の第１高分子材料層は、好ましくは、第２層よりも高い熱膨張係数を持つことになる。
【００２１】
第１層、及び第２層の熱膨張係数が異なる結果として前記インプラントに生じる湾曲の度合いは、例えば、これら各第１層、及び第２層の厚さと同様に、熱膨張係数（ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  ｔｈｅｒｍａｌ  ｅｘｐａｎｓｉｏｎ、「ＣＴＥ」とも呼ばれる）のそれぞれの大きさに依存する。前記層を形成する特定材料の弾性は、生成される湾曲の度合いにも必然的に影響を及ぼすこととなる。第１層のＣＴＥは、約２０ｐｐｍ／℃（即ち、２０×１０−６／℃）〜約４０ｐｐｍ／℃（即ち、４０×１０−６／℃）の範囲とすることができる。一方、第２層のＣＴＥは、約１ｐｐｍ／℃（即ち、１×１０−６／℃）〜約１０ｐｐｍ／℃（即ち、１０×１０−６／℃）の範囲、より好ましくは、約１ｐｐｍ／℃（即ち、１×１０−６／℃）〜約５ｐｐｍ／℃（即ち、５×１０−６／℃）の範囲とすることができる。第１層、及び第２層の弾性は、概してほぼ等しい。
【００２２】
本発明の好ましい形態では、基板の部位において、第１層、及び第２層は実質的に均一な厚さに延伸される。第１層、及び第２層自体のいずれかが積層構造を有し、複数の副層を含んでいてもよい。好ましくは、基板の各層及び／又は各副層の厚みは１μｍ〜１００μｍ、より好ましくは１μｍ〜５０μｍ、特に好ましくは１μｍ〜１０μｍの範囲内にある。第１層、及び第２層の厚みは、同じであるか又は所望通り調整することができるが、通常は約１：１〜１：５又はその逆の比率（即ち、１：１〜５：１）以内である。
【００２３】
網膜刺激装置の埋め込み時において、光源アレイ（例えば、レーザダイオード）は、好ましくは、網膜が最大視力と最大濃度の神経細胞とを有する黄斑領域の実質的に中央に配置される。好ましくは、黄斑に対して所望の位置に赤外光源アレイ（例えば、レーザダイオード）を保持するために、網膜に基板を固定するための固定手段が設けられる。固定手段は、生体適合性接着剤又は代替的に鋲、ピン、ステープル又は類似の固定要素を含んでもよい。固定手段は、望ましくは、組織における固定手段によって生じるいかなる有害効果も組織や刺激される神経細胞に影響を及ぼさないよう、刺激される網膜領域から距離を置いて適用される。
【００２４】
上述の通り、基板は、例えばレーザダイオードなどの複数の光源を支えるために、半導体材料及び／又は集積回路又はマイクロチップを含んでいてもよい。基板はまた、好ましくは、眼内の水性環境から影響を受けやすい基板の構成要素（例えば電子機器や回路）を密封するための少なくとも一つの高分子材料のシース又は塗膜を含む。前記高分子材料は、例えば、シリコーン、パリレン及び／又はポリイミドの一つ以上を含んでもよい。更に、前記シース又は塗膜は、そのような高分子材料の多重層を含んでもよい。
【００２５】
別の態様によれば、本発明は、ペースメーカーとしての医療用インプラント装置を提供する。従って、本発明のペースメーカーは、心臓組織に接して埋め込まれるように構成された基板と、基板上にアレイ状に配置された複数の赤外光源とを含み、前記光源のそれぞれは、赤外線を出射して心臓の筋肉細胞を刺激するように構成されている。
【００２６】
本発明の上述の、及びさらなる特徴、並びに利点は、同種の構成要素は、同種の参照符号で示されている添付の図面を参照して、下記の本発明の特定の実施形態の詳細な説明により明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る人工視覚器官内部部品の概略平面図である。
【図２】図２は、図１に示された人工視覚器官の実施形態における網膜刺激装置の概略垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の好ましい実施形態に係る人工視覚器官は、対象の体内に埋め込まれる構成要素を含む「内部」部品、及び、対象により外部で（即ち、埋め込まれずに）持ち運ばれる又は着用される構成要素「外部」部品の両方を包含する。本発明に係る視覚補綴の基本的なシステム構成は、一般に、国際特許出願公開第２００７／００６３７６号などに記載された、現在の技術水準である構成を反映している。前記視覚補綴のシステム構成は、国際特許出願公開第２００７／００６３７６号に詳細に記載されていることから、簡潔さを目的として、その記載の多くを本明細書で繰り返し記載することはしない。むしろ、読者がその文書を直接参照されたい。
【００２９】
従って、本発明の実施形態による対象において人工的に視力を生成するための人工視覚器官又はシステムは、使用者周辺の環境の画像を捉えるカメラとしての画像取得手段を含む一対の眼鏡（ｇｌａｓｓｅｓ又はｓｐｅｃｔａｃｌｅｓ、図示せず）に類似した装置を含む。前記カメラは、例えば、当技術分野において知られているとおり、ＣＣＤ又はＣＭＯＳデバイスを包含することができる。人工視覚器官は、更に、好ましくは、患者によって運ばれるように設計された、例えば、胸ポケット又はベルトに取り付けられた袋などの、小さな単位に組み込まれてもよい外部の画像処理装置（図示せず）を含む。前記画像処理装置は、動作可能なように前記眼鏡フレームにおけるカメラに接続されており、カメラによって生成された画像を画像信号に処理し、変換するように設計されている。その後、前記画像信号は、前記人工視覚器官の内部又は埋め込み部分に遠隔的に送信される。即ち、眼鏡のフレームは、画像信号を刺激信号又は刺激インパルスに変換するための信号処理装置に、画像信号を無線で送信する送信装置を含むことができる。前記信号処理装置は、一般に、例えば、強膜の外側面に取り付けられた筐体に囲まれるなど、使用者又は対象の眼外に埋め込まれてもよいマイクロプロセッサ又はマイクロチップである。
【００３０】
図面における図１は、本発明の実施形態に係る人工視覚器官の内部部品１が示されている。図１に示された人工視覚器官の内部部品１は、例えば強膜の外側、場合により、強膜に取り付けられるなどした、対象の眼外に埋め込まれるように構成された円形筐体２を含む。前記筐体は、当技術分野で知られている通り、縫合糸又は固定ベルトを用いて定位置に固定されてもよい。この実施形態では、筐体２は、画像信号を刺激信号又は刺激インパルスに変換するための、上述した、信号処理装置に属するマイクロプロセッサ又はマイクロチップ３を備えている。更に、前記筐体２を覆うテレメトリーコイル４が図１に概略的に示されている。このコイル４は、信号処理装置３のためのＲＦ又は誘導的に送信されたデータ信号及び／又は人工視覚器官の内部部品１を駆動する電力信号を受信するための受信コイルを形成する。その際、筐体２は、典型的には、補綴の内部部品１の電源供給を制御するための回路、及び受信コイル４の同調コンデンサをも内蔵する。
【００３１】
筐体２と受信コイル４は、長尺の可撓性ウェブ５を介して網膜に隣接して埋め込まれる網膜刺激装置１０と物理的及び電気的に接続されている。前記長尺の可撓性ウェブ５は、電気トレース又は配線６を組み込んだ高分子材料で形成されており、それがリボンケーブルのような形状を成す。図１に概略的に示した通り、前記トレース又は配線６は、信号処理装置３、及びコイル４から、詳細は後述する網膜インプラント又は刺激装置１０への電気通信を提供する。また、１つ以上のフォトダイオードを有し、国際特許出願公開番号第２００７／００６３７６号に記載の通り、データ信号を受信及び／又は送信する赤外線送受信機７も、前記リボンケーブルで供給される。この赤外線送受信機７は、トレース６のうちの１つを介して信号処理装置３と接続されてもよく、及び／又は、例えば、別のトレース又は配線８を介して別々に網膜刺激装置１０と接続されてもよい。
【００３２】
図面における図２では、本発明の好適な実施の形態に係る網膜刺激装置１０が、模式的により詳細に示されている。刺激装置１０は、リボンケーブル５の高分子ウェブに接続するか、及び連続していてもよい高分子材料の可撓性ウェブから形成された基板又は支持層１１を含む。また、前記刺激装置は、基板１１上に格子状のアレイ状（例えば、５０×５０、５０×１００又は１００×１００）に配置され固定されているレーザダイオード１２、特に、ＶＣＳＥＬダイオードである多数の赤外光源を含む。複数のレーザダイオード１２は、基板１１の外表面１３に対して実質的に垂直に向くように、レーザ発光面に配置されている。網膜刺激装置１０は、網膜表面と接触して又は直接隣接して外表面１３に配置されるよう設計されているので、それぞれの赤外光源（即ち、レーザダイオード１２）は刺激される組織上に赤外光線１４を直接出射するように構成されている。従って、前記光線１４が通過する基板１１の高分子材料は、少なくとも、この場合ではダイオード１２によって放射される１．８μｍ〜２．２μｍの範囲にある波長の範囲内で、赤外線放射に対して実質的に透過的であるように設計されている。
【００３３】
レーザダイオード１２はそれ自体が、好ましくは、基板１１に固定又は接合されるマイクロチップ又は集積回路１５に固定される。そのマイクロチップ１５は、画像信号に由来する刺激信号に基づいて、レーザダイオード１２の切り替え、活性化、及び制御に関与する。マイクロチップ１５と基板１１の両方は、同様に生体適合性のある密封層１６を提供するために、適切な高分子材料で被覆されていてもよい。この密封層１６はまた、赤外線放射に対して透過的であるべきであることから、パリレンが特に好ましい。
【００３４】
操作においては、画像信号は、例えば、受信コイル４へのＲＦ通信又は、送受信機７への光学通信を介して、視覚補綴の外部部品の画像処理装置からシステムの内部部品１に遠隔的に送信される。前記画像信号が、信号処理マイクロチップ３において、刺激信号又はインパルスに変換された後、これらの刺激信号は、信号処理装置３からレーザダイオード１２のアレイを包含する制御マイクロチップ１５へと伝達される。その後、ダイオード１２はそれぞれ個別に又は独立して調節され、刺激信号に基づき赤外（ＩＲ）光線１４を発生して、カメラで撮像された画像に対応する視覚的感覚を人工的に対象に生成する。
【００３５】
本発明のシステムの可能な変形例又は代替例では、電源のための回路と、赤外光源、即ちレーザダイオード１２を制御するための回路を備えた信号処理装置３を組み合わせることが含まれる。これは、例えば、単一のマイクロチップ、即ち、前記網膜刺激装置のマイクロチップ１５上に、この電子制御回路の全てを組み込むことによって、達成できる。これは、十分な小型化とともに、強膜外の任意の眼外埋込筐体２の必要性を完全に回避することが可能となり得る。前記レーザダイオード１２は、従来の網膜刺激装置に使用される電極よりもはるかに低い消費電力で動作させることができるので、全体の電力要件、及び関連する潜在的な発熱を最小限に抑えることができる。本発明の更に別の実施形態では、赤外線送受信機７（即ち、１つ以上のフォトダイオード）とともに網膜の反対側に向けた（即ち、図２の上側）、網膜刺激装置１０の側面１７が、図１に示したリボンケーブル上にこの構成要素を配置する代替として提供される。
【００３６】
図面を参照しつつ上述した本発明の好ましい実施形態の説明は、ほんの一例に過ぎない。従って、当業者であれば、添付の特許請求の範囲に定義される本発明の範囲から逸脱することなく、具体的に記載、説明された部分に種々の変更、修正及び／又は付加を行うことができることを理解されよう。
【図１】
2013523228.tif 000003
【図２】
2013523228.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成25年2月26日(2013.2.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（１１）と、前記基板上にアレイ状に配置された複数の光源（１２）とを含む網膜補綴（１０）であって、前記網膜補綴（１０）は、対象の眼内に埋め込まれ、網膜上又は網膜に隣接して位置するように構成され、前記複数の光源（１２）のそれぞれが、赤外線を出射し網膜の神経細胞を刺激するように構成されることを特徴とする網膜補綴（１０）。
【請求項２】
複数の光源（１２）のそれぞれが、０．７５μｍ〜３．０μｍの範囲の波長を有する赤外線を出射するように構成されるか；
複数の光源（１２）が、網膜補綴に伝達される若しくは網膜補綴により生成される刺激信号に基づいて独立に作動するよう制御されるように構成されるか；
又は、
複数の光源（１２）のそれぞれが、０．７５μｍ〜３．０μｍの範囲の波長を有する赤外線を出射するように構成され、且つ網膜補綴に伝達される若しくは網膜補綴により生成される刺激信号に基づいて独立に作動するよう制御されるように構成される請求項１に記載の網膜補綴（１０）。
【請求項３】
網膜補綴（１０）が、遠隔的に伝達される刺激信号を受信するように構成される請求項２に記載の網膜補綴（１０）。
【請求項４】
複数の光源（１２）のそれぞれが、レーザダイオードを含み、前記レーザダイオードが半導体材料の上にアレイ状に配置される請求項１から３のいずれかに記載の網膜補綴（１０）。
【請求項５】
基板（１１）が、網膜に埋め込まれるように構成された、可撓性ウェブ又は可撓性膜を含む請求項１から４のいずれかに記載の網膜補綴（１０）。
【請求項６】
基板（１１）が、眼内の水性環境から複数の光源（１２）を密閉する材料の少なくとも１つの層又は塗膜（１６）を含む請求項１から５のいずれかに記載の網膜補綴（１０）。
【請求項７】
基板（１１）が、網膜の湾曲に沿う湾曲を有するよう形成され、前記基板の湾曲が、温度の影響及び前記基板材料の熱膨張係数の少なくともいずれかにより生じる請求項１から６のいずれかに記載の網膜補綴（１０）。
【請求項８】
基板（１１）を網膜に固定するために固定手段が設けられ、前記固定手段が固定要素を含む請求項１から７のいずれかに記載の網膜補綴（１０）。
【請求項９】
対象において人工的な視力を生成するためのシステムであって、
周囲環境から画像を取得するための画像取得手段、
前記画像を処理して前記画像を画像信号に変換するための画像処理手段、
及び、
患者の眼内に埋め込まれ、網膜上又は網膜に隣接して位置するように構成された網膜インプラント又は刺激装置（１０）を含み、前記網膜インプラント又は刺激装置（１０）が、基板（１１）と、前記基板（１１）上にアレイ状に配置され、前記網膜の神経細胞を刺激するための複数の光源（１２）とを含み、前記複数の光源（１２）のそれぞれが、前記画像信号に由来する個々の刺激信号に応答して赤外線を出射し、１つ以上の神経細胞を刺激するように構成されることを特徴とするシステム。
【請求項１０】
画像信号を、複数の光源を作動させるための複数の刺激信号に変換する信号処理手段（３）を更に含む請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
システムが、対象の体に外部から着用される又は支持される外部部品と、前記対象の体内に埋め込まれる内部部品とを含み、画像取得手段及び画像処理手段が前記外部部品の構成要素を形成し、網膜インプラント又は刺激装置（１０）及び信号処理手段（３）が前記内部部品の構成要素を形成する請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
外部部品が、画像信号を画像処理手段に伝達するための信号伝達手段を更に含み、前記信号伝達手段が、ＲＦ又は光学テレメトリー手段を含む請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
複数の光源（１２）のそれぞれが、レーザダイオードを含み、前記レーザダイオードがマイクロチップ上に集積され、基板の表面に対して実質的に垂直な方向に赤外線を出射するように配置される請求項９から１２のいずれかに記載のシステム。
【請求項１４】
対象において人工的な視力を生成するための方法であって、
複数の赤外光源のアレイを、網膜に近接して位置する工程、及び、
前記複数の赤外光源から赤外光ビームを網膜の神経細胞に照射し、網膜の神経細胞を刺激する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
複数の光源（１２）のそれぞれが、０．７５μｍ〜３．０μｍの範囲の波長を有する赤外線を出射する請求項１４に記載の方法。
【手続補正書】
【提出日】平成25年3月8日(2013.3.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（１１）と、前記基板（１１）上にアレイ状に配置された複数の光源（１２）とを含む網膜補綴であって、前記網膜補綴は、対象の眼内に埋め込まれ、網膜上又は網膜に隣接して位置するように構成され、前記複数の光源（１２）のそれぞれが、赤外線を出射し網膜の神経細胞を刺激するように構成されることを特徴とする網膜補綴。
【請求項２】
基板（１１）上にアレイ状に配置された複数の光源（１２）を有する基板（１１）が、対象の眼内に埋め込まれるように構成される請求項１に記載の網膜補綴。
【請求項３】
複数の光源（１２）のそれぞれが、約０．７５μｍ〜３．０μｍ、好ましくは１．５μｍ〜２．５μｍの範囲の波長を有する赤外線を出射するように構成されるか；
複数の光源（１２）が、網膜補綴に伝達される若しくは網膜補綴により生成される刺激信号に基づいて独立に作動するよう制御されるように構成されるか；
又は、
複数の光源（１２）のそれぞれが、約０．７５μｍ〜３．０μｍ、好ましくは１．５μｍ〜２．５μｍの範囲の波長を有する赤外線を出射するように構成され、且つ網膜補綴に伝達される若しくは網膜補綴により生成される刺激信号に基づいて独立に作動するよう制御されるように構成される請求項１から２のいずれかに記載の網膜補綴。
【請求項４】
網膜補綴が、遠隔的に伝達される刺激信号を受信するように構成される請求項１から３のいずれかに記載の網膜補綴。
【請求項５】
複数の光源（１２）のそれぞれが、レーザダイオード、好ましくは、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ダイオードを含み、前記レーザダイオードが集積回路又はマイクロチップ（１５）などの半導体材料の上にアレイ状に配置される請求項１から４のいずれかに記載の網膜補綴。
【請求項６】
基板（１１）が、網膜に埋め込まれるように構成された、高分子膜などの可撓性ウェブ又は可撓性膜を含む請求項１から５のいずれかに記載の網膜補綴。
【請求項７】
基板（１１）が、眼内の水性環境から複数の光源（１２）を密閉する材料の少なくとも１つの層又は塗膜（１６）を含む請求項１から６のいずれかに記載の網膜補綴。
【請求項８】
基板（１１）が、網膜の湾曲に沿う湾曲を有するよう形成され、前記基板の湾曲が、好ましくは、温度の影響及び前記基板材料の熱膨張係数の少なくともいずれかにより生じる請求項１から７のいずれかに記載の網膜補綴。
【請求項９】
基板（１１）を網膜に固定するために固定手段が設けられ、前記固定手段が好ましくは、鋲又は類似の固定要素を含む請求項１から８のいずれかに記載の網膜補綴。
【請求項１０】
対象において人工的な視力を生成するためのシステムであって、
周囲環境から画像を取得するための画像取得手段、
前記画像を処理して前記画像を画像信号に変換するための画像処理手段、
及び、
患者の眼内に埋め込まれ、網膜上又は網膜に隣接して位置するように構成された網膜インプラント又は刺激装置（１０）を含み、前記網膜インプラント又は刺激装置（１０）が、基板（１１）と、前記基板（１１）上にアレイ状に配置され、前記網膜の神経細胞を刺激するための複数の光源（１２）とを含み、前記複数の光源（１２）のそれぞれが、前記画像信号に由来する個々の刺激信号に応答して赤外線を出射し、１つ以上の神経細胞を刺激するように構成されることを特徴とするシステム。
【請求項１１】
画像信号を、複数の光源を作動させるための複数の刺激信号に変換する信号処理手段（３）を更に含む請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
システムが、対象の体に外部から着用される又は支持される外部部品と、前記対象の体内に埋め込まれる内部部品とを含み、画像取得手段及び画像処理手段が前記外部部品の構成要素を形成し、網膜インプラント又は刺激装置（１０）及び信号処理手段（３）が前記内部部品の構成要素を形成する請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
外部部品が、画像信号を画像処理手段に伝達するための信号伝達手段を更に含み、前記信号伝達手段が、ＲＦ又は光学テレメトリー手段を含む請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
複数の光源（１２）のそれぞれが、レーザダイオード、好ましくは垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）ダイオードを含み、前記レーザダイオードがマイクロチップ上に集積され、基板の表面に対して実質的に垂直な方向に赤外線を出射するように配置される請求項１０から１３のいずれかに記載のシステム。
【請求項１５】
対象において人工的な視力を生成するための方法であって、
複数の赤外光源のアレイを、網膜に近接して、好ましくは、網膜上又は網膜に直接隣接して位置する工程、及び、
前記複数の赤外光源から赤外光ビームを網膜の神経細胞に照射し、網膜の神経細胞を刺激する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
複数の光源（１２）のそれぞれが、約０．７５μｍ〜３．０μｍ、好ましくは１．５μｍ〜２．５μｍの範囲の波長を有する赤外線を出射する請求項１５に記載の方法。
【国際調査報告】
2013523228.tif 000005
2013523228.tif 000006
2013523228.tif 000007
2013523228.tif 000008