(57)【要約】【課題】  眼内に設置される装置の電力供給を効率よく行うことができるとともに、好適に使用可能な視覚再生補助装置を提供する。【解決手段】  患者眼の眼内に置かれるとともに複数の電極を網膜に当接させ該電極から出力される刺激パルス信号により視覚の再生を促すための体内装置と、画像情報を取得し体内装置へ伝送するための体外装置とからなる視覚再生補助装置において、体外装置は患者頭部に装着されるとともに体内装置を駆動させるための電力を１次コイルを用いて電磁誘導により伝送する電力供給手段を有し、体内装置は電力供給手段からの電力供給を得るための２次コイルを有する電力取得手段を有し、体内装置及び体外装置の装着時において電力供給手段の磁束の吐き出し口と吸い込み口との間に流れる磁束の間に電力取得手段が位置する構成とする。【選択図】      図１
2005080360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者眼の眼内に置かれるとともに複数の電極を網膜に当接させ該電極から出力される刺激パルス信号により視覚の再生を促すための体内装置と、画像情報を取得し前記体内装置へ伝送するための体外装置とからなる視覚再生補助装置において、前記体外装置は患者頭部に装着されるとともに前記体内装置を駆動させるための電力を１次コイルを用いて電磁誘導により伝送する電力供給手段を有し、前記体内装置は前記電力供給手段からの電力供給を得るための２次コイルを有する電力取得手段を有し、前記体内装置及び体外装置の装着時において前記電力供給手段の磁束の吐き出し口と吸い込み口との間に流れる磁束の間に前記電力取得手段が位置する構成であ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、前記電力供給手段は１次コイルと該１次コイルに接続されるとともに患者の眼前から少なくとも側頭部まで延びる磁性体から構成され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、前記体外装置は前記画像情報を取得するための撮影手段と該撮影手段を顔前に位置させるためのバイザーとを有し、該バイザーの形成材料の少なくとも一部として前記磁性体が用いられていることを特徴とする視覚再生補助装置。
【請求項４】
請求項３の視覚再生補助装置において、前記バイザーのつる先端の形状は前記電力供給手段による磁束の吐き出し口および／または吸い込み口とするために前記バイザーの途中のつるの幅よりも広い面積を有してい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】
本発明は視覚再生のため、眼内に設置される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には体外にて撮像された映像を光信号や電波信号に変換した後、眼内に設置された眼内埋殖装置に送信して細胞を刺激する方法（以下、体外撮像型と記す）や、網膜にフォトダイオードアレイ等からなる眼内埋殖装置を設置し、画像をフォトダイオードアレイに結像させて細胞を電気刺激する方法（以下、体内撮像型と記す）等が考えられている。
このような視覚再生補助装置において、患者眼の眼内に設置する装置に対しての電力供給を無線にて実現する方法が検討されている。無線にて電力供給を行う方法としては１次コイルと２次コイルとを用いて電磁誘導により電力の供給を図る方法が知られている（特許文献１参照）。このような方法を用いて電力供給を行う場合、眼外に１次コイルを置き、眼内に２次コイルを置くことにより、眼内に設置する装置に対して電力の供給を行うことが可能である。
【特許文献１】特開平１１−１７８２４９号公報
【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、電流によって発生する磁界はその電流の周りに集まる性質があるため、磁界の強さは一般には距離が離れるとその２乗に比例して減衰する。したがって単に１次コイルを眼外におき、２次コイルを１次コイルに対向させるようにして眼内に置くような方式では、１次コイルで作られた磁束は、２次コイル側に届き難く、効率が悪いという問題がある。
本発明は上記の事情を鑑みてなされたものであり、眼内に設置される装置の電力供給を効率よく行うことができるとともに、好適に使用可能な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）  患者眼の眼内に置かれるとともに複数の電極を網膜に当接させ該電極から出力される刺激パルス信号により視覚の再生を促すための体内装置と、画像情報を取得し前記体内装置へ伝送するための体外装置とからなる視覚再生補助装置において、前記体外装置は患者頭部に装着されるとともに前記体内装置を駆動させるための電力を１次コイルを用いて電磁誘導により伝送する電力供給手段を有し、前記体内装置は前記電力供給手段からの電力供給を得るための２次コイルを有する電力取得手段を有し、前記体内装置及び体外装置の装着時において前記電力供給手段の磁束の吐き出し口と吸い込み口との間に流れる磁束の間に前記電力取得手段が位置する構成であることを特徴とする。
（２）  （１）の視覚再生補助装置において、前記電力供給手段は１次コイルと該１次コイルに接続されるとともに患者の眼前から少なくとも側頭部まで延びる磁性体から構成されることを特徴とする。
（３）  （２）の視覚再生補助装置において、前記体外装置は前記画像情報を取得するための撮影手段と該撮影手段を顔前に位置させるためのバイザーとを有し、該バイザーの形成材料の少なくとも一部として前記磁性体が用いられていることを特徴とする。
（４）  （３）の視覚再生補助装置において、前記バイザーのつる先端の形状は前記電力供給手段による磁束の吐き出し口および／または吸い込み口とするために前記バイザーの途中のつるの幅よりも広い面積を有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の視覚再生補助装置によれば、体外に置かれた装置から眼内に設置された装置への電力伝送を効率よく行うことができる。
【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は本実施の形態の視覚再生補助装置において体外にて使用する体外装置の概略構成を示した図であり、図２は本実施の形態の視覚再生補助装置において体内（眼内）にて使用する体内装置の概略構成を示した図であり、図３は本実施形態の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】
本実施形態における視覚再生補助装置１は、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。図１に示すように、体外装置１０は患者頭部に装着するバイザー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、１次コイル等からなる電力送信部１４、及び撮影装置にて撮影された画像情報を体内装置２０側に光通信にて送信するための画像情報送信部１５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ＣＰＵ（Central Processing Unit  中央演算処理装置）等の演算処理手段を有する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。撮影装置１２及び画像情報送信部１５は、パルス信号変換手段１３ａに電気的に接続され、電力送信部１４はバッテリー１３ｂに電気的に接続されている。
【０００９】
バイザー１１は、図１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、バイザー１１はフェライトやパーマロイ等の磁性体から形成されているとともに、バイザー１１のつる先端部分１１ａは電力送信部１４によってもたらされる磁束の吸い込み口（流入口）、または吐き出し口（流出口）となるように、バイザーのつる部分の幅よりも十分に広い面積（大きさ）を有するように形成されている。なお、電力送信部１４は、バイザー１１を装着した際に患者眼の眼前に位置するようにバイザー１１の前面部１１ｂに取り付けられている。また、撮影装置１２はバイザー１１の前面部１１ｂの上端に取り付けてあり、患者に認知させる被写体を撮影することができる。なお、本実施形態では、バイザー１１の全体を磁性体にて形成するものとしているが、これに限るものではなく、バイザー１１の形成材料の一部に磁性体を用いるようにしてもよく、さらにはバイザー１１の前面に設置される電力送信部１４からバイザー１１のつる部先端１１ａにかけて磁性体が使用されていればよい。
【００１０】
電力送信部１４は、フェライトやパーマロイ等の磁性体を磁芯とし、その周囲を銅線、金線等に絶縁被膜を施したコイル線にて巻くことにより１次コイルを形成している。この電力送信部１４は体内装置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、画像情報送信部１５は、赤外光を発するＬＥＤ等からなり、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を眼内に埋植される体内装置２０側に赤外光にて光通信を行うようになっている。
【００１１】
一方、図２は患者眼の眼内に設置される体内装置の構成を示した図である。体内装置２０は、基板２１、網膜を構成する細胞を電気刺激するための刺激電極２２ａが多数配列されている視覚再生部２２、体外装置１０からの電磁波を受信し電力を取得するための２次コイルからなる電力取得部２３、画像情報送信部１５からの赤外光を受光するための受光素子からなる受光部２４、内部デバイス２５等にて構成されている。なお、内部デバイス２５は受光部２４からの信号を基に視覚再生部２２から出力させる電気刺激パルス信号を生成し、視覚再生部２２へ送信するための処理回路を有している。
【００１２】
基板２１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２１は円板部分２１ａと長板部分２１ｂとからなり、円板部分２１ａには電力取得部２３、受光部２４が取り付けられている。また、長板部分２１ｂには内部デバイス２５が取り付けられ、長板部分２１ｂの先端には視覚再生部２２が取り付けられている。また、電力取得部２３、受光部２４及び視覚再生部の各々は、内部デバイス２５と電気的に接続されている。
【００１３】
円板部分２１ａに取り付けられる電力取得部２３は、フェライト等の磁性体からなる磁芯と、磁芯の周囲に巻かれたコイル線（１次コイルと同様に銅線、金線、白金等に絶縁被膜を施したもの）にて形成されており、２次コイルとして用いられる。電力取得部２３は図２（ｂ）に示すように、基板２１（円板部分２１ａ）の裏面側に取り付けられており、眼内に体内装置２０を設置する際に、電力取得部２３が後房付近に収まるようになっている（図４参照）。また、受光部２４は、図２（ｂ）に示すように基板２１（円板部分２１ａ）の表面側に取り付けられており、体内装置２０を眼内に設置した際には、体外装置１０に取り付けられている画像情報送信部１５と対向するようになっている。
【００１４】
また、２６は円板部分２１ａの周囲３箇所に設けられた開口部であり、体内装置２０を眼内に設置した際に、開口部２６を用いて円板部分２１ａを眼内に縫着するために用いられる。さらに長板部分２１ｂの先端はタックによって網膜上に固定保持される。
【００１５】
また、このような構成を備える体内装置２０は、視覚再生部２２の刺激電極２２ａ以外はポリイミド等の生体適合性の良い材料にてその全体が被覆されており、生体組織と構成部品との直接の接触や、体液等の装置内への浸潤を防ぐようになっている。
【００１６】
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３及び図４を用いて説明する。
【００１７】
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２１ｂ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２２を位置させる。眼内における視覚再生部２２の固定は、タック３０を網膜に突き刺すことにより行う。タック３０にて網膜を突き刺すと、タック３０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。
【００１８】
一方、円板部分２１ａ側は図４に示すように受光部２４が前側、電力取得部２３が後側になるようにして円板部分２１ａを前眼部の虹彩裏側に置くとともに、受光部２４を瞳孔に位置させる。受光部２４を瞳孔に位置させた後、円板部分２１ａに設けられた開口部２６に縫合糸を通し、虹彩と円板部分２１ａとを縫合することにより、円板部分２１ａを前眼部にて固定保持させる。また、円板部分２１ａの固定保持は虹彩への縫合ではなく、毛様体周辺に縫合するようにしてもよい。
【００１９】
また、体外装置１０においては、バイザー１１を装着して図４に示すように電力送信部及び画像情報送信部１５を眼前に位置させておく。撮影装置１２により撮影された被写体の撮影データは、パルス信号変換手段１３ａによって所定の帯域内の信号（電気刺激パルス用データ）に変換され、画像情報送信部１５より赤外光として体内装置２０側に送信される。体内装置２０の受光部２４によって受光された電気刺激パルス用データは、電気信号にて内部デバイス２５に送られる。内部デバイス２５では受け取った電気刺激パルス用データを基に、各刺激電極２２ａから出力するための電気刺激パルス信号を生成し、視覚再生部２２に送る。視覚再生部２２では受け取った電気刺激パルス信号を対応する刺激電極２２ａから出力させ、網膜を構成する細胞を刺激し、視覚の再生を促す。
【００２０】
一方、体外装置１０の電力送信部１４は、バッテリー１３ｂから供給されている電力によって磁界を形成し、電磁誘導により２次コイルからなる電力取得部２３に対して電力の供給を行う。図５は電力送信部１４にて生じる磁束の流れを示した概念図である。バイザー１１は磁性体により形成されているため、図示するように磁束の流れは制御され電力送信部１４からつる先端部分１１ａに向かって流れるようになる（１次コイルへ流す電流の向きによっては反対につる先端部１１ａから電力送信部１４に向かって流れるようになる）。このような磁束の流れにおいては、２次コイルからなる電力取得部２３に鎖交する磁束数が増加するともに電力取得部２３は磁束の流れの間（途中）に位置することになるため、電磁誘導が効率良く行われることなる。その結果、体外装置１０から体内装置２０への電力の供給が効率良く行われることとなる。このように電力取得部２３にて得られた電力は、体内装置２０の駆動や刺激電極２２ａからの電気刺激パルス信号に用いられることとなる。
【００２１】
次に、単にコイルのみを使用した場合の磁界の強さと、コイルに磁性体からなるアーム（つる）を取り付け磁束の流れを制御した場合における磁界の強さとを比較した実験結果を以下に挙げる。図６はコイルを作成する際に用いた磁芯１００を示す図であり。図６（ａ）は磁芯１００の正面図を、図６（ｂ）は平面図を示している。図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、中心にφ２０mmの開口を有したφ５０mm、厚さ６mmの円柱形状の磁芯１００を使用した。磁芯１００の材料はパーマロイを磁性焼鈍作業を行い、軟磁性化させたものを用いた。焼鈍条件は1100℃の水素雰囲気中に３時間置いた後、約500℃まで７時間かけて落とすものとした。このような磁芯１００にφ0.23mmの２種ＵＥＷ線を３００回巻くことによってコイル（アーム無）を作成した。
【００２２】
また、アーム付きのコイルは、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、幅１０mmのＬ字型のアーム１０１に前述した磁芯１００（巻線済）を取り付けることによって作成した。なお、アーム付きのコイル全体の形状（寸法）は、図７（ａ）の平面図、図７（ｂ）の正面図に示す。また、アーム１０１の先端はφ２０ｍｍの円板状に形成した。また、アーム１０１は磁芯１００と同様にパーマロイを焼鈍することにより軟磁性化させたものを用いた。
【００２３】
コイル（アーム無）、コイル（アーム有）ともに周波数２０ｋＨｚ、電流１００ｍＡにて磁界を発生させた。磁界の強さの測定は、コイル（アーム無）、コイル（アーム有）ともにコイル平面の中心から１４ｍｍ、１９ｍｍ、２４ｍｍ離れた位置をテスラメータ（F.W.BELL社製  7030型）を用いて測定を行った。測定結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】
2005080360.tif 000003
【００２５】
＜結果＞
表１に示すように、各測定点（１４ｍｍ、１９ｍｍ、２４ｍｍ）の何れもコイル（アーム有）の方が磁界の強さが大きかった。本実施形態の視覚再生補助装置を装着した際の１次コイルと２次コイルとの距離は、約１９ｍｍ程度となるため、単に１次コイルと２次コイルのみを対向させたものに比べ、磁性体からなるアーム（本実施形態ではバイザーのつる）を用いることにより、磁束の流れを制御でき効率よく電力の伝送が行えることが確認されたこととなる。
【００２６】
以上のように、本実施形態では、少なくともバイザーのつるを磁性体とするものとしているが、これに限るものではない。１次コイルにて発生する磁束の流れの途中に２次コイルが位置するような構成であればよい。例えば図８に示すように磁性体からなるアーム１１０を患者の後頭部にまで延ばすようにしておき、１次コイル（電力送信部）１１１の磁束の吐き出し口と吸い込み口とを結ぶ線が頭部を貫くようにすることもできる。なお、１次コイル１１１の位置は、必ずしも眼内に置かれた２次コイル１１２（電力取得部）と対向させておく必要は無く、磁束の流れの途中に２次コイルが位置していればよい。例えば、図示するように側頭部に１次コイル１１１が位置するような構成であってもよい。
【００２７】
また、本実施形態では撮影装置にて撮影した画像情報を光通信により体内装置側に伝送するものとしているが、これに限るものではなく、画像情報を電磁波にて体内装置側に伝送するようにすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施形態に用いる体外装置の概略構成を示した図である。
【図２】本実施形態に用いる体内装置の概略構成を示した図である。
【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】視覚再生補助装置を患者に装着した状態を示した図である。
【図５】本実施形態の視覚再生補助装置を患者に装着した際における磁束の流れを示した図である。
【図６】実験に用いた磁芯の形状を示した図である。
【図７】実験に用いたアーム付コイルの形状を示した図である。
【図８】本実施形態における視覚再生補助装置の変容例を示した図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  視覚再生補助装置
１０  体外装置
１１  バイザー
１４  電力送信部
２０  体内装置
２１  基板
２２  視覚再生部
２３  電力取得部
【図１】
2005080360.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005080360.tif 000007
【図５】
2005080360.tif 000008
【図６】
2005080360.tif 000009
【図７】
2005080360.tif 000010
【図８】
2005080360.tif 000011