(57)【要約】【課題】  高密度に電極を配置しても刺激電流同士の干渉を起こし難くし、好適に視覚の再生を行うことのできる視覚再生補助装置を提供する。【解決手段】  複数の刺激電極を患者眼の網膜上又は網膜下に設置し、網膜を構成する細胞に対して視覚の再生を促すための刺激パルス信号を出力する視覚再生補助装置において、所望する視覚を得るために網膜を構成する細胞に対して同時期に刺激パルス信号の出力が必要な複数の刺激電極であって、出力した刺激パルス信号が互いに干渉し合う距離内に置かれる前記刺激電極同士においては、第１の電極から出力させる刺激パルス信号の出力休止時間中に第２の電極から刺激パルス信号を出力するように制御する制御手段を有する。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の刺激電極を患者眼の網膜上又は網膜下に設置し、網膜を構成する細胞に対して視覚の再生を促すための刺激パルス信号を出力する視覚再生補助装置において、所望する視覚を得るために網膜を構成する細胞に対して同時期に刺激パルス信号の出力が必要な複数の刺激電極であって、出力した刺激パルス信号が互いに干渉し合う距離内に置かれる前記刺激電極同士においては、第１の電極から出力させる刺激パルス信号の出力休止時間中に第２の電極から刺激パルス信号を出力するように制御する制御手段を有することを特徴とする視覚再生補助装置。
【請求項２】
請求項１の視覚再生補助装置において、前記刺激パルス信号は網膜を構成する細胞に対して一回の刺激として複数のパルス列を続けて出力するトレイン刺激信号からなり、前記制御部は前記刺激パルス信号として前記第２の電極から出力させるパルス出力のタイミングを前記第１の電極から出力させるパルス出力間の休止時間中に合わせるように制御することを特徴とする視覚再生補助装置。
【請求項３】
請求項２の視覚再生補助装置において、前記刺激パルス信号は２相性のパルス出力の列からなることを特徴とする視覚再生補助装置。
【請求項４】
複数の刺激電極を患者眼の網膜上又は網膜下に設置し、網膜を構成する細胞に対して視覚の再生を促すための刺激パルス信号を出力する視覚再生補助装置において、前記刺激パルス信号として電流値の異なる２相性のパルスを前記電極から出力する制御手段を有し、該制御手段は所望する視覚を得るために網膜を構成する細胞に対して同時期に刺激パルス信号の出力が必要な複数の刺激電極であって出力した刺激パルス信号が互いに干渉し合う距離内に置かれる前記刺激電極同士においては，第１の電極から前記２相性のパルスのうち低い強度を有するパルス信号を出力している間に、第２の電極から高い強度を有するパルス信号を出力するように制御する制御手段を有することを特徴とする視覚再生補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工的に視覚信号を与えるための視覚再生補助装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、失明治療技術の一つとして、電極等を有する眼内埋埴装置（体内装置）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視覚再生補助装置の研究がされている。このような視覚再生補助装置は、例えば体外にて撮像された映像を光信号や電磁気信号に変換した後、眼内に設置された体内装置に送信し、電極から電気刺激パルス信号（刺激電流）を発して網膜を構成する細胞を刺激することにより、視覚の再生を促す方法が考えられている（特許文献１  参照）。
このように電極からの電気刺激パルス信号を用いて視覚の再生を促す場合、より明確な視覚を得るためには電極の数を多くするとともに、各電極の配置をできるだけ高密度にさせておく必要がある。
【特許文献１】米国特許５９３５１５５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、高密度に電極を配置する場合、隣り合う電極から同時に電気刺激パルス信号を発すると、刺激電流同士の干渉が起きやすく、これによって視覚の再生を阻害する要因となる。
上記従来技術の問題点に鑑み、高密度に電極を配置しても刺激電流同士の干渉を起こし難くし、好適に視覚の再生を行うことのできる視覚再生補助装置を提供することを技術課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
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）  複数の刺激電極を患者眼の網膜上又は網膜下に設置し、網膜を構成する細胞に対して視覚の再生を促すための刺激パルス信号を出力する視覚再生補助装置において、所望する視覚を得るために網膜を構成する細胞に対して同時期に刺激パルス信号の出力が必要な複数の刺激電極であって、出力した刺激パルス信号が互いに干渉し合う距離内に置かれる前記刺激電極同士においては、第１の電極から出力させる刺激パルス信号の出力休止時間中に第２の電極から刺激パルス信号を出力するように制御する制御手段を有することを特徴とする。
（２）  （１）の視覚再生補助装置において、前記刺激パルス信号は網膜を構成する細胞に対して一回の刺激として複数のパルス列を続けて出力するトレイン刺激信号からなり、前記制御部は前記刺激パルス信号として前記第２の電極から出力させるパルス出力のタイミングを前記第１の電極から出力させるパルス出力間の休止時間中に合わせるように制御することを特徴とする。
（３）  （２）の視覚再生補助装置において、前記刺激パルス信号は２相性のパルス出力の列からなることを特徴とする。
（４）  複数の刺激電極を患者眼の網膜上又は網膜下に設置し、網膜を構成する細胞に対して視覚の再生を促すための刺激パルス信号を出力する視覚再生補助装置において、前記刺激パルス信号として電流値の異なる２相性のパルスを前記電極から出力する制御手段を有し、該制御手段は所望する視覚を得るために網膜を構成する細胞に対して同時期に刺激パルス信号の出力が必要な複数の刺激電極であって出力した刺激パルス信号が互いに干渉し合う距離内に置かれる前記刺激電極同士においては，第１の電極から前記２相性のパルスのうち低い強度を有するパルス信号を出力している間に、第２の電極から高い強度を有するパルス信号を出力するように制御する制御手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明では高密度に形成された電極アレイを用いて網膜を構成する細胞を電気刺激しても刺激電流の相互の干渉を抑制することができ、好適な視覚の再生を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は実施の形態で使用する視覚再生補助装置の要部構成を示し、図２は視覚再生補助装置の外観を示した概略図、図３は視覚再生補助装置の制御系を示したブロック図である。
【０００７】
１は視覚再生補助装置であり、外界を撮影するための体外装置１０と網膜を構成する細胞に電気刺激を与え、視覚の再生を促す体内装置２０とからなる。体外装置１０は図１、図２に示すように、患者が掛けるバイザー１１と、バイザー１１に取り付けられるＣＣＤカメラからなる撮影装置１２と、外部デバイス１３、コイルからなる送信手段１４にて構成されている。
【０００８】
図３に示すように、外部デバイス１３には、撮影装置１２からの撮影データを電気刺激パルス用データ（情報）に変換するためのパルス信号変換手段１３ａと、視覚再生補助装置１（体外装置１０及び体内装置２０）の電力供給を行うためのバッテリー１３ｂからなる。送信手段１４はパルス信号変換手段１３ａにて変換された電気刺激パルス信号用データ、及び体内装置２０を駆動させるための電力を電磁波として体内装置２０に伝送（無線送信）することができる。また、送信手段１４の中心には磁石１４ａが取り付けられている。磁石１４ａは送信手段１４によるデータ伝送効率を向上させるとともに後述する受信手段２４との位置固定にも使用される。
【０００９】
バイザー１１は図２に示すように眼鏡形状を有しており、患者の眼前に装着して使用することができるようになっている。また、撮影装置１２はバイザー１１の前面に取り付けてあり、患者に認知させる被写体を撮影することができる。
また、図３に示すように体内装置２０は、網膜Ｅｒを構成する細胞を電気刺激するための刺激電極２３が設けられた基板２１、不関電極２２、体外装置１０からの電磁波を受信するコイルからなる受信手段２４、受信手段２４の中心に取り付けられている磁石２４ａ、ケーブル２５、内部デバイス２６等にて構成されている。
【００１０】
図４（ａ）は眼内に置かれる基板２１の外観を示した図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ方向から見たときの概略断面図である。
基板２１は生体適合性の良い軟性の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２１は略長板形状からなっており、その先端裏側（紙面裏側）には、網膜を構成する細胞を電気刺激するための電極２３が複数個所定の間隔（等間隔）にて形成されており、多点電極アレイを形成している。なお、電極２３は図４の部分拡大図に示すように、各電極２３の形成ピッチをできるだけ小さくさせるために、基板２１上に蜂の巣形状（ハニカム形状）に形成されている。このようなハニカム形状に電極２３を形成することにより電極の設置密度を高め、高い空間分解能が得られるようにしている。なお、本実施形態では基板上に８×８の計６４個の電極を形成させるものとしている。
【００１１】
また、各電極２３には各々独立した電線（リード線）２７が接続されており、図４（ｂ）に示すように、各リード線２７は基板２１先端部の裏側から基端側に延び、基板２１の基端側表面（紙面表側）に設けられた内部デバイス２６に接続されている。また、内部デバイス２６は、ケーブル２５を介して図３に示す受信手段２４と接続されており、受信手段２４にて受信されたパルス信号用データを基に、視覚を得るための電気刺激パルス信号に変換するための変換回路や変換した電気刺激パルス信号を各電極２３に必要に応じて送信させるための制御手段を有している。
このような内部デバイス２６や電極２３が設けられた基板２１を患者眼Ｅの眼内に設置する場合には、図示なき鋲状のタックや生体適合性の良い接着剤等にて患者眼Ｅの網膜Ｅｒに固定することができる。
【００１２】
以上のような構成を備える視覚再生補助装置において、視覚再生のための制御動作を説明する。
視覚再生補助装置１の体外装置１０及び体内装置撮影装置２０を図１及び図２に示すように患者眼Ｅに取り付け視覚の再生を行う。
撮影装置１２により撮影された被写体の撮影データは、図３に示す信号変換手段１３ａによって所定の周波数帯域内の信号（電気刺激パルス用データ）に変換され、送信手段１４より電磁波として体内装置２０側に送信される。この刺激パルス用データには、電気刺激パルス信号を出力すべき電極２３の選択情報、電極２３から出力される電気刺激パルス信号の周波数、振幅（刺激電流の強度）や刺激時間幅等、の刺激条件が含まれている。また同時に信号変換手段１３ａは、バッテリー１３ｂから供給されている電力を前述した信号（電気刺激パルス用データ）の周波数帯域と異なる帯域の信号（電力用信号）に変換し、電磁波として体内装置２０側に送信する。
【００１３】
体内装置２０側では、体外装置１０より送られてくる電気刺激パルス用データと電力用データとを受信手段２４で受信し、内部デバイス２６に送る。内部デバイス２６では受けとった信号から電気刺激パルス用データが使用する帯域の信号を抽出する。また、その他の帯域の信号は体内装置２０を駆動させるための電力として供給される。内部デバイス２６は抽出した電気刺激パルス用データに基づいて、各電極２３から出力させる電気刺激パルス信号を形成し、各電極２３から出力させ、視覚の再生を促す。このとき内部デバイス２６は、出力する電気刺激パルス信号が互いに干渉し合うような距離内に設置されている電極２３同士が、同時（同時期）に電気刺激パルス信号を出力させる必要がある場合には、出力タイミングが重ならないようにそのタイミングをずらすように出力制御を行う。
【００１４】
図５は本実施形態における電極２３から出力させる電気刺激パルス信号の出力状態を示した例である。図５（ａ）は一回の刺激時に電極２３から出力される電気刺激パルス信号を２相性のパルス信号（例えば、電流値が＋側と−側の波形となる双極性のパルス信号）とした例である。
【００１５】
内部デバイス２６は、第１の電極２３（ＣＨ１）から−側のパルス波形の信号を出力（吸い込み）、休止、＋側のパルス波形の信号を出力（吐き出し）させると同時に、ＣＨ１における休止時間（インターバル）に合わせて第２の電極２３（ＣＨ２）から同様のパルス波形（−側及び＋側のパルス波形）を出力するように制御する。
【００１６】
このように、出力する電気刺激パルス信号が互いに干渉し合うような距離内に設置されている電極２３同士から同時に電気刺激パルス信号を出力しなければならないときには、内部デバイス２６は、図５（ａ）に示すように、一方の電極２３（ＣＨ１）から出力するパルス信号の休止時間に、他方の電極２３（ＣＨ２）からパルス信号を出力する。また、反対にＣＨ２の電極２３から出力するパルス信号の休止時間に、ＣＨ１の電極２３からパルス信号を出力するように出力制御を行う。なお、図５（ａ）では２つの電極（ＣＨ１及びＣＨ２）における出力タイミングを示しているが、これに限るものではなく、複数のチャンネル（ＣＨ）について同様なタイミング処理を行うこともできる。
【００１７】
このような出力制御により、干渉し合う距離に設置されている電極２３同士から実質的に同時（同時期）に電気刺激パルス信号を出力しても、相互の干渉を抑えることができるため、電極数（チャンネル数）が増えても１画像を形成するための更新レートが遅くなることを抑制しつつ、電気刺激パルス信号同士の干渉を抑えることができるため、好適な視覚の再生を行うことができる。
【００１８】
また、電極２３からの電気刺激パルス信号の１回の刺激を複数の２相性のパルス波形からなるトレイン刺激にて行うようにした場合においても、図５（ｂ）に示すように、トレイン内の各パルス波形の間に設けられる休止時間に合わせて、ＣＨ２の電極２３から同様の２相性のパルス波形を出力するようにすることもできる。以上の実施形態では、電極２３から出力する電気刺激パルス信号を２相性の波形としたものであるが、これに限るものではなく、単相性のパルス波形においても本発明を適用することができる。
【００１９】
図６（ａ）は２相性のパルス波形に換えて、単相性のパルス波形を用いた場合の出力制御の様子を示した図である。図示するように、ＣＨ１の電極２３から出力される単相性のパルス波形間の休止時間に合わせて、ＣＨ２の電極２３から単相性のパルス波形を出力するように制御すればよい。
【００２０】
また、２相性のパルス波形を用いた実施形態では、−側のパルス波形の強度（電流の絶対値）と＋側のパルス波形の強度とは略一致させるものとしているが、これに限るものではなく、強度が強くパルス幅の短い（強−短）パルスと、強度が弱くパルス幅の長い（弱−長）パルスとを組み合わせた２相性のパルス波形で電極２３から出力させる場合においても本発明を適用できる。（強−短）パルスと（弱−長）パルスを組み合わせた場合における本発明の適用例を図６（ｂ）に示す。
【００２１】
図示するように、ＣＨ１〜ＣＨ３の各電極２３から、（強−短）パルスと（弱−長）パルスを組み合わせた２相性のパルス波形を出力する場合には、内部デバイス２６は各（強−短）パルス同士が重ならないように各電極２３からの出力を制御する。具体的にはある電極２３から（弱−長）パルスを出力している間に、別の電極２３から（強−短）パルスを出力させるようにする。（強−短）パルス同士を同時出力すると、その強度の強さにより互いに干渉しやすいが、図示するように（強−短）パルスと（弱−長）パルスとを同時に出力する場合には、お互いの干渉が起き難い。また、（弱−長）パルス同士を同時に出力しても、どちらも信号は弱いため、お互いの干渉が起き難い。
また、以上のように図５（ａ）,（ｂ）及び図６（ａ）,（ｂ）に示した出力制御の方法は、お互いに組み合わせて用いるようにすることもできる。
【００２２】
以上のように、干渉が起こりうる距離内に置かれた電極から同時に電気刺激パルス信号を出力する場合には、互いのパルス波形の休止時間に合わせて所定の強度を有するパルス波形を出力させるように制御することにより、画像の更新レートを遅くすることなく実質的に同時に刺激パルス信号を出力させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態における視覚再生補助装置の要部構成を示した図である。
【図２】本実施形態における視覚再生補助装置の外観を示した図である。
【図３】本実施形態における視覚再生補助装置の制御系を示したブロック図である。
【図４】眼内に置かれる基板の外観を示した図である。
【図５】電極から出力させる電気刺激パルス信号の出力状態を示した図である。
【図６】電極から出力させる電気刺激パルス信号の出力状態を示した図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０  体外装置
１２  撮影装置
１４  送信手段
２０  体内装置
２１  基板
２３  電極
２４  受信手段
２６  内部デバイス
【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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