(57)【要約】【課題】簡単な構成を用いて網膜上に設置された刺激電極からの刺激電流を、網膜を構成する細胞に効率よく流すことのできる眼内埋殖装置を提供する。【解決手段】患者眼の視覚を得るために眼内に置かれる眼内埋殖装置において、網膜上に設置され網膜を構成する細胞に対して電気刺激を行うための複数の電極を有する電極アレイと、導電性を有する材質からなり前記電極アレイを前記網膜に固定保持する固定手段と、を有し、該固定手段は前記電極アレイに対する参照電極として使用される。【選択図】　　　図５
2004089398.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者眼の視覚を得るために眼内に置かれる眼内埋殖装置において、網膜上に設置され網膜を構成する細胞に対して電気刺激を行うための複数の電極を有する電極アレイと、導電性を有する材質からなり前記電極アレイを前記網膜に固定保持する固定手段と、を有し、該固定手段は前記電極アレイに対する参照電極として使用されることを特徴とする眼内埋殖装置。
【請求項２】
請求項１の眼内埋殖装置は、前記電極アレイを形成するための基台を有し、前記固定手段は網膜から強膜に向かって突き刺すことにより前記電極アレイを網膜上に固定保持する針状の固定手段であり、該固定手段はその先端と後部以外は絶縁性を有する被膜にて覆われているとともに前記電極アレイと前記固定手段の後部とは前記基台に設けられた電気回路を介して電気的に接続されていることを特徴とする眼内埋殖装置。
【請求項３】
請求項２の眼内埋殖装置において、前記固定手段は前記電極アレイが形成されている基台に一体的に形成されていることを特徴とする眼内埋殖装置。
【請求項４】
請求項２の眼内埋殖装置は、前記電極アレイを形成するための基台を有し、該基台には前記固定手段を通すための開口部と、該開口部に前記固定手段を通した際に固定手段が前記基台と接触する場所には前記電極アレイと固定手段とを電気的に接続させるための接続手段が形成されていることを特徴とする眼内埋殖装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は視覚再生のため、眼内に設置される眼内埋殖装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
近年、失明治療技術の一つとして、刺激電極等を有する眼内埋殖装置を眼内に設置し、網膜を構成する細胞を電気刺激して視覚の再生を試みる人工視覚システムの研究がされている。このような人工視覚システムには網膜と脈絡膜との間に刺激電極を設置して網膜を電気刺激する手法や、眼内の網膜上に刺激電極を設置して網膜を電気刺激する方法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
網膜と脈絡膜との間に刺激電極を設置する場合、対応する参照電極を硝子体内に置くことにより、刺激電極と参照電極との間に網膜が位置するため、刺激電流が網膜を効率よく通ることとなる。同様に網膜上に電極を設置する場合、網膜を挟んで刺激電極と対向する位置（例えば脈絡膜や強膜）に参照電極を設置することが望ましいが、このような位置に参照電極を配置することは難しい。また、このような電極配置の優位性が認識されていないため、網膜上に刺激電極を設置する場合において、あえて網膜を貫通して参照電極を配置するような方法は試みられていない。
【０００４】
本発明は上記の事情を鑑みてなされたものであり、簡単な構成を用いて網膜上に設置された刺激電極からの刺激電流を、網膜を構成する細胞に効率よく流すことのできる眼内埋殖装置を提供することを技術課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
（１）　患者眼の視覚を得るために眼内に置かれる眼内埋殖装置において、網膜上に設置され網膜を構成する細胞に対して電気刺激を行うための複数の電極を有する電極アレイと、導電性を有する材質からなり前記電極アレイを前記網膜に固定保持する固定手段と、を有し、該固定手段は前記電極アレイに対する参照電極として使用されることを特徴とする。
（２）　（１）の眼内埋殖装置は、前記電極アレイを形成するための基台を有し、前記固定手段は網膜から強膜に向かって突き刺すことにより前記電極アレイを網膜上に固定保持する針状の固定手段であり、該固定手段はその先端と後部以外は絶縁性を有する被膜にて覆われているとともに前記電極アレイと前記固定手段の後部とは前記基台に設けられた電気回路を介して電気的に接続されていることを特徴とする。
（３）　（２）の眼内埋殖装置において、前記固定手段は前記電極アレイが形成されている基台に一体的に形成されていることを特徴とする。
（４）　（２）の眼内埋殖装置は、前記電極アレイを形成するための基台を有し、該基台には前記固定手段を通すための開口部と、該開口部に前記固定手段を通した際に固定手段が前記基台と接触する場所には前記電極アレイと固定手段とを電気的に接続させるための接続手段が形成されていることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は本実施の形態で使用する眼内埋殖装置を使用した体内撮像型の人工視覚システムの概略を示した図である。
本実施形態で使用される人工視覚システムは、大別して体外に置かれる体外装置１０と眼内に置かれる体内装置（眼内埋殖装置）２０とに分けられる。体外装置１０は使用者（失明者）が眼鏡のように装着して使用できる形状のバイザー１１と電源装置１２から構成されている。また、バイザー１１には体内装置２０に電力を供給するための電力供給部１３が設けられている。電力供給部１３は内部が中空となっている磁芯１３ａと、磁芯１３ａの周囲に巻かれている１次コイル１３ｂとから構成されている。磁芯１３ａはフェライト等、一般に磁性体の材料として使用されているものを用いることができる。また、１次コイル１３としては銅、金、白金等の一般的にコイル線として使用可能な材料を用いることができる。
【０００７】
使用者がバイザー１１を装着すると、電力供給部１３が使用者の眼前に位置するようになっている。なお、眼前に位置する電力供給部１３は磁芯１３ａの内部が中空となっているため、バイザー１１を装着し、電力供給部１３が眼前に位置しても使用者の視界を妨げないようになっている。また、電力供給部１３（１次コイル１３ｂ）は電源装置１２に接続されており、電源装置１２にて得られる電力を体内装置２０へ送る役目を果たす。
【０００８】
一方、体内装置２０は、大別して基板２３上に取り付けられた電力取得部２２と視覚再生部３０から構成されている。なお視覚再生部３０は電力取得部２２と電線２１（図２参照）を介して電気的に接続されている。
【０００９】
図２は体内装置２０の外観を示した図である。
基板２３は透光性を有する生体適合性の良い材料を使用しており、本実施の形態ではポリイミドを用いている。基板２３は円板部分２３ａと長板部分２３ｂとからなり、円板部分２３ａには電力取得部２２が、長板部分２３ｂの先端には視覚再生部３０が取り付けられている。
【００１０】
本実施形態における長板部分２３ｂは、円板部分２３ａを虹彩裏側付近に置いたとき、先端に位置する視覚再生部３０が眼の網膜に沿って黄斑部周辺に位置するだけの長さを有している。したがって電力取得部２２が置かれる位置から視覚再生部３０までの長さは２０ｍｍ〜４０ｍｍ程度が好ましく、さらに好ましくは２５ｍｍ〜３５ｍｍ程度である。
【００１１】
また、電力取得部２２は、図３（ａ）に示すように中心部に貫通孔が設けられ、中空となっているリング状の磁性体からなる磁芯２２ａと、磁芯２２ａの周囲に巻かれている２次コイル２２ｂとからなっている。磁芯２２ａはフェライト等、一般に磁性体の材料として使用されているものを用いることができる。また、２次コイル２２ｂとしては銅、金、白金等の一般的にコイル線として使用可能なものを用いることができる。
【００１２】
また、本実施形態の眼内埋殖装置を体内撮像型の人工視覚システムに用いる場合、磁芯２２ａの開口部（中空部分）を瞳孔に位置させることにより、外光を磁芯２２ａの中空部分を通して眼底へ導くようにする。このため、磁芯２２ａの中空部分の開口径は瞳孔径と同じかそれよりも大きくしておくことが好ましく、例えば２ｍｍ〜７ｍｍ程度の開口径を有するようにしておけば良い。
【００１３】
また、本実施形態の磁芯２２ａの中空部分には、水晶体の代わりとなる光学部材２４（レンズ）が設置されており、眼前の所定距離だけ離れた位置にある物点の像を後述する視覚再生部３０の受光面に結像させることができる。また、レンズ２４は磁芯２２ａの中空部分に置くのみならず、磁芯２２ａの軸上であれば良い。例えば、磁芯２２ａの前側や後側に置くようにすることもできる。なお、体内装置２０を眼内に設置した際に水晶体を取り除かない場合には、このレンズ２４は設ける必要はない。
【００１４】
また、図３（ｂ）に示すように磁芯２２ａの片面（眼内に設置したときに虹彩側に位置する面であり、本実施の形態では基板２３に接触する面）には虹彩の模様２２ｃが施されている。本実施の形態では磁芯２２ａの表面に虹彩の模様を施すこととしているがこれに限るものではなく、虹彩周辺に置かれる眼内埋殖装置の一部に虹彩の模様を施すこともできる。例えば基板２３の円板部分２３ａや磁芯２２ａを包埋する被覆表面に虹彩の模様を施すようにしても良い。
【００１５】
図４（ａ）は体内装置２０の基板２３上に設置される視覚再生部３０の概略構成を示し、図４（ｂ）は視覚再生部３０の側方から見たときの断面形状を示す概略図である。３１は基板２３上に設置される基台であり、基台３１にはフォトダイオード等からなる受光素子３２、刺激電極３３、制御回路３４等が設けられ、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）の構成を有している。
【００１６】
受光素子３２は図２に示すように、電力取得部２２が基板２３上に設置される面と同じ側（図２の紙面側）に２次元アレイ状に多数設置されている。また、受光素子３２の設置面と反対側の基台３１の面（図２の紙面裏側）には、各受光素子３２の各々に対応して刺激電極３３が２次元アレイ状に多数設置されている。また、刺激電極３３は基板２３を貫いて外部に露出しており、眼内埋殖装置を患者眼の眼内に設置した際には、刺激電極３３の先端は網膜に直接接触できるようになっている。なお、各受光素子３２及び刺激電極３３と制御回路３４とは電線にて各々個別に接続されている（図４では便宜上、複数の受光素子及び刺激電極をまとめて制御回路３４に接続した状態としている）。
【００１７】
３５は視覚再生部３０を網膜上に固定保持させるためのタックである。タック３５は針状の形状を有しており、基台３１の四隅から刺激電極３３が突き出ている方向へ、所定の長さだけ延びた状態で基台３１に一体的に取り付けられている。タック３５の長さは視覚再生部３０の固定保持を行うためにタック３５を網膜に突き刺し完全に差し込んだときに、その先端が脈絡膜又は強膜まで達するだけの長さを有している。このため、タック３５を網膜を貫通して脈絡膜又は強膜まで差し込まれることにより、タック３５の先端と刺激電極３５との間に網膜が位置するようになっている。
【００１８】
また、タック３５はチタン、白金等の導電性を有する材質にて形成されているとともに、その先端と後部（図４（ｂ）の斜線部分）を除いて絶縁性のコーティングが施されている。また、タック３５の後部（絶縁されていない部分）は予め制御回路３４と電気的に接続されている。タック３５と刺激電極３３とは電気的接続されることとなり、タック３５は参照電極としての役目を果たすようになっている。
【００１９】
本実施の形態では、タック３５は予め基台３１に固定的（一体的）に設けるものとしているが、これに限るものではなく、基台３１には予めタックを通すための貫通孔のみを設けておくこともできる。このような場合には、例えば基台３１に設けられた貫通孔にタック３５を通した際にタック３５後部と基台３１とが接触する部分を導電性の材料にて被覆させておき、この被覆した部分と制御回路３４とを電気的に接続させておく。一方、タックは先端と後部以外は絶縁しておき、タックを用いて基台３１を網膜上に固定させたときに、タックの後部が導電性の材料で被覆された貫通孔の所定部分に接触するようにしておけば良い。
【００２０】
また、図２に示す２５は円板部分２３ａに設けられた開口部である。この開口部２５は、円板部分２３ａを虹彩裏に設置した際に、虹彩の動的障害の影響がない場所に位置するように形成されている。この開口部２５は体内装置２０を眼内に設置した際に、円板部分２３ａを虹彩に縫合して眼内に固定する際に用いられる。
【００２１】
なお、体内装置２０は電力取得部２２、視覚再生部３０等を基板２３に取り付けた後、ポリイミド等の生体適合性の良い材料にて体内装置２０全体を被覆し、機械への体液等による接触を防ぐようにしておく。このとき電極３３とタック３５の先端部分は被覆させず、生体と直接接触できるようにしておく。
【００２２】
以上のような構成を備える人工視覚システムにおいて、その動作について図５の制御系ブロック図を用いて説明する。
初めに患者眼Ｅ（使用者の眼）の水晶体を既知の白内障手術装置等によって乳化吸引し、取り除いておく。次に、患者眼Ｅの角膜耳側輪部から所定距離（例えば１．５ｍｍ程度）離れた部位の強膜を所定量程度切開することにより、挿入口を作成し、ここから体内装置２０を眼内に挿入する。また、長板部分２３ｂは網膜に沿って這わせて行き、黄斑部周辺の網膜上に視覚再生部３０を位置させる。眼内における視覚再生部３０の固定は、タック３５を網膜に突き刺すことにより行う。タック３５にて網膜を突き刺すと、タック３５は網膜を貫いて、その先端は脈絡膜又は強膜に達し、これにより視覚再生部３０は網膜上に固定保持される。
【００２３】
一方、円板部分２３ａ側は図５に示すように基板２３が前側、電力取得部２２が後側になるようにして円板部分２３ａを前眼部の虹彩裏側に置くとともに、磁芯２２ａの中空部を瞳孔に位置させる。磁芯２２ａの中空部を瞳孔に位置させた後、円板部分２３ａに設けられた開口部２５に縫合糸を通し、虹彩と円板部分２３ａとを縫合することにより、円板部分２３ａを前眼部にて固定保持させることができる。また、開口部２５は虹彩ではなく、毛様体周辺に縫合するようにしてもよい。毛様体周辺に縫合する場合には、円板部分２３ａの外周部分が毛様体溝に届くだけの径を有するとともに、形成される開口部２５の位置を毛様体周辺での縫合に合わせた形成位置にしておく必要がある。本実施の形態では磁芯２２ａにコイル２２ｂを巻きつけているため、空芯のコイルを使用するよりも電力の伝送効率が上がる。また、磁芯２２ａはその中心部に貫通孔が形成された中空の磁芯を用いているため孔の空いていない磁芯に比べ重量が軽く、眼内に設置し易い。また、磁芯２２ａの中空部分を瞳孔に位置させておくことにより、中空部分を通して外光を眼内に導くことができる。
【００２４】
また、体内装置２０を眼内に設置した場合、虹彩と基板２３とが擦れて炎症等を引き起こす場合、基板２３と接触する虹彩の一部を切除しておく。虹彩を切除することにより患者眼の外観を損なうが、本実施の形態では図３（ｂ）に示すように磁芯２２ａの片面に虹彩模様２２ｃを施しているため、虹彩が切除されても虹彩の裏側に人工的に虹彩を模擬した部分が残るため、患者眼の外観をできるだけ損なわないようにすることができる。また、本実施の形態では虹彩の裏側に電力取得部２２を置くものとしているが、これに限るものではなく、例えば虹彩の表側（角膜と虹彩との間）の前眼部や水晶体嚢に瞳孔と磁芯２２ａの中空部分とを合わせて電力取得部２２を置くようにすることもできる。
【００２５】
一方、体外装置１０においては、バイザー１１を装着して電力供給部１３を眼前に位置させておく。電源装置１２から電力供給部１３に電流が流れると、１次コイル１３ｂと２次コイル２２ｂとの間にて電磁誘導が発生し、これにより体内装置２０に電力が供給されることとなる。
【００２６】
また、外光は電力供給部１３の開口部（磁芯１３ａの中空部）を通り、眼内に入射する。入射した外光は電力取得部２２の開口部（磁芯２２ａの中空部）を通り、レンズ２４を介して受光素子３２の受光面に受光され、その信号は制御回路３４に送られる。制御回路３４では受け取った信号を基に視覚を得るために必要なパルス波形の電気信号に変換し、タック３５と対応する刺激電極３３との間に所定の電圧を印加する。タック３５と対応する刺激電極３３との間に電圧が印加されると、所定のパルス波形となった電流が刺激電極３３から網膜を通り抜け、タック３５の先端に達する。これにより双極細胞や網膜神経節細胞等の網膜を構成する細胞を電気刺激し、視覚の再生を行う。
【００２７】
以上の実施形態では、体内撮像型の人工視覚システムを用いて説明したが、これに限るものではなく、体外撮像型の人工視覚システムにも適用することができる。この場合には体外装置１０にＣＣＤカメラ等の撮像手段と、撮像手段により得られた画像情報に対して所定の処理を行い、視覚再生のための刺激パルス用データ（制御信号）を得るための情報処理手段と、刺激パルス用データを体内装置２０へ送信するための送信手段を備えておけばよい。また、体内装置２０は磁芯２２ａ内に設置されたレンズ２４の代わりに刺激パルス用データを受信する受信手段を設けておけばよい。また、この送信手段及び受信手段は前述した電力供給部１３と電力取得部２２にて代用することも可能である。
【００２８】
また、本実施の形態では磁芯２２ａ内にレンズ２４を設けたが、レンズ２４を磁芯２２ａの軸方向に駆動させることにより、調節機能の追加することも可能である。図６は望遠機能を追加した例を示すブロック図である。ここで図５に示した構成部品と同様の機能を有するものは同符号を付し、説明は省略する。
【００２９】
４０は体外装置１０に設けられたコントロール部である。コントロール部４０はスイッチ４０ａが設けられており、このスイッチ４０ａを使用することにより体内装置２０のレンズ２４を駆動させ、所定距離離れた位置にある物点に焦点を合わせることができる。また、コントロール部４０では電源装置１２からの電力信号やスイッチ４０ａの信号をデジタル化し、電力供給手段１３を用いて体内装置２０側に電力情報及びレンズ駆動情報を送信することができる。
【００３０】
また、体内装置２０では磁芯２２ａの軸方向にレンズ２４が移動可能なように取り付けられており、小型モータ４１によりレンズ２４は軸方向に前後駆動する。使用者はコントローラ４０のスイッチ４０ａを使用すると、その信号はデジタル信号として電力供給部１３から体内装置２０へ送信される。電力情報及びレンズ駆動情報の送信は時分割的に行われ、送信された電力情報及びレンズ駆動情報は電力取得部２２にて交互に受信され、制御回路３４に送られる。制御回路３４では受け取った電力情報を体内装置２０を駆動させるための電力として使用する。また、制御回路３４は受け取ったレンズ駆動情報を基に小型モータ４１を駆動させ、レンズ２４を駆動させる。このような操作により、使用者は任意の位置にある物点に自由に焦点を合わせることが可能となる。このような構成を用いることにより焦点合わせや望遠、広角機能を体内装置２０に持たせることもできる。また、開口径を可変にできる機構を磁芯２２ａの前後や中空部分に置くことにより、光量調整等も行うことができる。
【００３１】
さらに、このような調節機構は体外装置１０側に置くようにしても良い。この場合には体外装置１０側に焦点合わせや望遠、広角機能を持たせるための光学系を設置しておけば良い。
また、本実施の形態では磁芯の中空部を瞳孔位置に合わせるものとしているが、これに限るものではなく、瞳孔位置以外で外光の入射を阻害しない場所に置くことも可能である。このような場合、磁芯の中空部に外光を通すことはできないが、外光を磁芯にコイルを巻きつけることで電力供給効率を上げるとともに、磁芯を中空にさせることで磁芯の重量を減らすという点でメリットがある。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば網膜上に設置された刺激電極からの刺激電流を網膜を構成する細胞に効率よく流すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態における体内撮像型の人工視覚システムの概要を示す図である。
【図２】眼内埋殖装置（体内装置）の構成を示す図である。
【図３】電力取得部の構成を示す図である。
【図４】視覚再生部の構成を示す図である。
【図５】本実施形態における人工視覚システムの制御系を示すブロック図である。
【図６】眼内に調整機構を用いた場合の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０　体外装置
１２　電源装置
１３　電力供給部
２０　体内装置
２２　電力取得部
２３　基板
２４　光学部材
３０　視覚再生部
３１　基台
３２　受光素子
３３　刺激電極
３４　制御回路
３５　タック
【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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