(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼の形成視力を電気的に誘導するための網膜移植片であって、網膜移植片は、
眼に入射する光を受光するための複数の第１層マイクロ光電検出器対を備えており、第１層マイクロ光電検出器対は各々が、
可視光を透過させるように選択されたPiNマイクロ光電検出器および赤外線光を透過させるように選択されたNiPマイクロ光電検出器を有しており、PiNマイクロ光電検出器のP型部分とNiPマイクロ光電検出器のN型部分は第１端で整合しており、PiNマイクロ光電検出器のN型部分とNiPマイクロ光電検出器のP型部分は第２端で整合しており、
マイクロ光電検出器対の第１端のP型部分とN型部分の間で電気連絡状態にある共通電極を更に有しており、
網膜移植片は更に、
第１側と第２側を有している利得調節層を備えており、第１側はその第１部分が、複数の第１層マイクロ光電検出器対の少なくとも一部の第２端と電気的に直列に接続されており、その第２部分が、第１部分と一体形成され、かつ、第１部分から離れる方向に延在しており、第２部分は眼に入射する光を受光するように配向されており、
利得調節層の第２側と電気接触状態にある共通の電極面を備えており、共通電極面は網膜移植片の電気接地として作用するものであり、
前記利得調節層は、P型部分とN型部分を有している少なくとも１つのPiN光電検出器を備えており、利得調節層の少なくとも１つのPiN光電検出器のP型部分は前記第１層マイクロ光電検出器対の前記PiNマイクロ光電検出器のうちの少なくとも１つの検出器のN型部分と電気連絡状態にあり、
前記利得調節層は、N型部分とP型部分を有している少なくとも１つのNiP光電検出器を備えており、少なくとも１つのNiP光電検出器のN型部分は前記第１層マイクロ光電検出器対の前記第１層NiPマイクロ光電検出器のうちの少なくとも１つの検出器のP型部分と電気連絡状態にある、網膜移植片。
【請求項２】
前記利得調節層は複数の互いに平行なPiN光電検出器片とNiP光電検出器片を備えている、請求項１に記載の網膜移植片。
【請求項３】
前記複数の第１層マイクロ光電検出器対は複数列のマイクロ光電検出器対を更に備えており、対になったPiNマイクロ光電検出器のN型部分は利得層のPiN光電検出器片のP型部分と電気連絡状態にあり、その同じ対のNiP光電検出器のP型部分は利得層のNiP光電検出器片のN型部分と電気連絡状態にある、請求項２に記載の網膜移植片。
【請求項４】
前記複数の互いに平行なPiN光電検出器片とNP光電検出器片は交互のパターンで設置されている、請求項２に記載の網膜移植片。
【請求項５】
前記利得調節層の前記第２部分の前記第１端は、可視光および赤外線光の波長の400ナノメートルから２ミクロンまでの範囲から選択された波長の第１の所定の部分を透過させるように構成された第１のフィルタ材で被膜されている、請求項１に記載の網膜移植片。
【請求項６】
波長の前記第１の所定の部分は800ナノメートルから２ミクロンの範囲から選択される、請求項５に記載の網膜移植片。
【請求項７】
前記複数の第１層マイクロ光電検出器対は各々が、複数のマイクロ光電検出器対のうちの少なくとも１つの検出器対の第１端でN型部分を被覆して設置された第２のフィルタ材を更に備えている、請求項５に記載の網膜移植片。
【請求項８】
前記第２のフィルタ材は、400ナノメートルから２ミクロンまでの範囲の可視光または赤外線光の波長の第２の所定の部分を透過させるように構成されている、請求項７に記載の網膜移植片。
【請求項９】
波長の前記第２の所定の部分は波長の前記第１の所定の部分とは異なっている、請求項８に記載の網膜移植片。
【請求項１０】
波長の前記第２の所定の部分は650ナノメートルから800ナノメートルまでの範囲から選択される、請求項９に記載の網膜移植片。
【請求項１１】
前記複数の第１層マイクロ光電検出器対は各々が、複数のマイクロ光電検出器対のうちの少なくとも１つの検出器対の第１端でP型部分を被覆して設置された第３のフィルタ材を更に備えている、請求項５から請求項９のいずれかに記載の網膜移植片。
【請求項１２】
前記第３のフィルタ材は、400ナノメートルから２ミクロンまでの範囲から選択される波長の第３の所定の部分を透過させるように構成されている、請求項１１に記載の網膜移植片。
【請求項１３】
波長の前記第３の所定の部分は波長の前記第１の所定の部分および前記第２の所定の部分とは異なっている、請求項１２に記載の網膜移植片。
【請求項１４】
波長の前記第３の所定の部分は400ナノメートルから650ナノメートルまでの範囲から選択される、請求項１３に記載の網膜移植片。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、或る種の網膜疾患を原因として視力喪失した人にある程度の視力を回復させることができる、目に移植される医療製品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
多様な網膜疾患により視力喪失を生じる原因として、眼の外側網膜血管と或る種の内外網膜層との破壊がある。内側網膜は視神経網膜として周知である。外側網膜血管は脈絡膜および脈絡毛細管板から成り、外側網膜層はブルッフ膜と網膜色素上皮から成る。患部である内側網膜層の外側部分は光受容体層である。しかしながら、それ以外の内側網膜層の可変視野残留が生じることもある。このような疾病回避した内側網膜層としては、外側核層、外側網状体層、内側核層、内側網状体層、無軸索細胞層、神経節細胞層、および、神経線維層がある。このような各内側網膜層の視野残留により、上記構造体のうちの１つ以上に電気刺激が加わることで、形成された画像の感覚を生じさせることができる。
網膜の多様な部分に電気刺激を加えることにより視力を生じようとする先行技術の努力が報告されている。そのような試みの１つとして、一方側に網膜刺激電極を備えているとともに他方側に光センサーを備えている円盤状装置がある。光センサー電流は、円盤内部の電子工学系（外部電源により電力付与されている）によって増幅され、刺激電極に電力を与えることができる。この装置は、網膜神経線維層に電気刺激を付与するのに、硝子体眼房からこの線維層との接点を経由して行うように設計されている。この装置の成功の見込みが無い理由としては、この装置が神経線維層の複雑な周波数変調された神経信号を複製しなければならないからであり、同神経線維層は一般にラジカルな行程を取って延びており、その上を重畳する線維は網膜の異なる部分から発している。従って、この装置は複雑でしかも復号化されねばならない神経信号を複製しなければならないのみか、入射光画像について網膜局所性とは無関係な正確な位置に配置された、刺激するべき適切な神経細胞を選択することができるようにもしなければならない。
【０００３】
移植術を利用して視力喪失を矯正するまた別な試みとして、セレニウムのような感光材料で被膜された支持基盤から構成された装置が挙げられる。この装置は、後部極に設けられた外部鞏膜切開部を通して挿入されるように設計されているが、鞏膜と脈絡膜との間、或いは、脈絡膜と網膜との間に載置される。光は電位を生じて、感光面上にイオンを生じ、理論上はこれらイオンが浮遊して網膜に入り、刺激を生じる。しかし、この装置表面構造が、電荷の指向性のある流れを抑制するように非連続的になっていないため、電荷の横断方向の浮遊と拡散が発生し、そのため、容認可能な画像分解能の妨げとなっている。鞏膜と脈絡膜との間に装置を設置した結果として、光受容体と内側網膜層に向かう非連続的なイオンの浮遊も遮断される。これは、脈絡膜と脈絡毛細管板、ブルッフ膜、および、網膜色素上皮層が存在しているせいであり、これらは全て、上述のようなイオンが通過するのを阻止する。脈絡膜と網膜との間に装置を設置しても、それでも、非連続的なイオン浮遊の経路上にはブルッフ膜と網膜色素上皮層が介在している。後部極の血管が縦横に走る脈絡膜の内部へ、すなわち、同脈絡膜を貫いて装置が挿入されると、脈絡膜下の網膜内部の眼窩内出血を生じ易くなると同時に、後部極への血流の分裂を付随する結果となる。
【０００４】
また別な網膜刺激装置である、光電人工網膜装置が米国特許第5,024,223号に開示されている。この特許は、網膜自体の内部の潜在的空間に挿入される装置を開示している。網膜下空間と呼ばれるこの空間は、網膜の外側層と内側層の間に位置している。開示の人工網膜装置は、１枚のシリコン結晶基板上に配置された、複数の、所謂、表面電極マイクロフォトダイオード（SEMCP）から構成されている。SEMCPは光を、その上層と周囲に在る内側網膜細胞を刺激する小電流に変成する。SEMCPが固相基板の性質を有しているため、脈絡から内側網膜への養分遮断が発生することがある。たとえ多様な幾何学的形状部の開窓術を利用したとしても、酸素および生体物質の浸透は最適ではない。
米国特許第5,397,350号はまた別な光電人工網膜装置を開示している。この装置は、眼の網膜下空間内へ設置するために液相担体内部に配置された複数の、所謂、独立表面電極マイクロフォトダイオード（ISEMCP）から構成されている。互いに隣接するISEMCP間の開放空間により、養分と酸素を外側網膜から内側網膜へ流入させることができる。ISEMCPは、コンデンサ層を組み入れて互いに反対の指向性の電位を生じ、その結果、２相電流刺激を行えるようにしている。このような電流は、長時間の単相刺激のせいで網膜に電解損傷が起こるのを防止するという利点がある。しかし、SEMCP装置と同様に、ISEMCPも視覚環境からの光に依存して網膜に電力を付与しているため、この装置が弱い光の環境で機能する能力には限界がある。ISEMCPも、生き残っている網膜組織の電気刺激に対する感度の局所変化に対処する方法を提供している訳ではない。従って、弱い光の環境で有効に作動し得るとともに、眼の内部の網膜感度の変動を補償する能力のある網膜移植の必要がある。
【０００５】
【発明の構成】
上記必要に対処するために、眼の形成視力を電気的に誘導するための網膜移植を開示するが、これは、所謂、可変利得多相式マイクロフォトダイオード網膜移植（VGMMRI）のことであって、正または負の極性の刺激電圧と刺激電流の両方を、弱い光の環境でも先行技術よりも大きな振幅で生成することができる。本件では、この増大した電圧と電流を利得と呼ぶ。
本発明の一局面によれば、網膜移植（本明細書中ではVGMMRIとも称する）は、シリコンチップ基板の表面上に多数列状に配置されたマイクロ光電検出器の多数対を備えている。各列のマイクロ光電検出器ごとに第１のマイクロ光電検出器と第２のマイクロ光電検出器とを有しており、これら検出器は入射光に対して互いに反対の配向にされて、第１のPiNマイクロ光電検出器のP部分と第２のNiPマイクロ光電検出器のN部分が１列の表面上の第１端で整列状態となり、各々が入射光に直面するようになっている。同様に、第１のPiNマイクロ光電検出器のN部分と第２のNiPマイクロ光電検出器のP部分は、第１端とは反対側に位置して基板の方を向いた第２端で整列状態となる。各列のマイクロ光電検出器対はまた、全てのマイクロ光電検出器対の両端のP部分とN部分がその列の長軸線に沿って並列になるようにも配列される。共通の網膜刺激電極が各マイクロ光電検出器対ごとの第１端のP部分とN部分とを接続している。第２端では、マイクロ光電検出器対の列ごとに、第１の接点片が各列の全マイクロ光電検出器の第２端のN部分と電気接触状態にあり、第２の接点片がその列の全マイクロ光電検出器の第２端のP部分と電気接触状態にある。これと同じ配列が装置上のマイクロ光電検出器対の全部の列について繰り返される。従って、マイクロ光電検出器対の列ごとに、第２端上に２つの互いに独立した共通の接触片が設けられて、その列の長さを越えて延びて、２つの下に位置する細片状のフォトダイオードに到達しており、フォトダイオードの一方はその上に位置する１列の全PiNマイクロ光電検出器対の第２端のN部分を全部接続しており、フォトダイオードの他方はその上に位置する１列の全NiPマイクロ光電検出器対の第２端のP部分を全部接続している状態となる。
【０００６】
同列の下方では、その列の第２端のN部分の共通接点片がその下に位置する第１の細片状のPiN光電検出器のP部分と電気接触状態にあり、このP部分はその列の長さを越えて延びて、更に、その列の両端部も越えて延在している。下に位置する第１の細片状のPiN光電検出器の目的は、その上に位置する１列のPiNマイクロ光電検出器に対し、第２端のN部分の共通接点片を介して増大電圧および／または増大電流を供与することである。同様に、第２端のP部分の共通接点片は、その下に位置する第２の細片状のNiP光電検出器のN部分と電気接触状態にあり、このN部分はその列の長さを越えて延びて、更に、その列の両端部も越えて延在している。下に位置している第２の細片状のNiP光電検出器の目的は、その上に位置する列のマイクロ光電検出器に対して、第２端のP部分の共通接点片を介して増大電圧および／または増大電流を供与することである。
一実施形態では、３種の光フィルタは、PiNマイクロ光電検出器の第１端のP部分の上と、NiPマイクロ光電検出器の第１端のN部分の上と、それらの下に位置する第１の細片状のPiN光電検出器の光露出端のP部分およびN部分の上と、同様に下に位置する第２の細片状のNiP光電検出器の光露出端のP部分とN部分の上に、それら１つにつきその上に１個ずつ配置されており、フィルタは各々が、可視光から赤外線光までの互いに異なる波長を通す。
【０００７】
本発明の第２の局面に従って、眼の内側に位置する網膜移植片（インプラント）の刺激電圧の振幅と極性、および／または、刺激電流を調節する方法が開示される。この方法は、光により電力を付与される網膜移植片すなわちVGMMRIを供与する工程と、網膜移植片に当てられた可視照射光から赤外線照射光までの３つの互いに異なる波長部分の強度を変化させることにより、電圧極性、電圧、および、電流振幅を調節することができる電気出力を得る工程とを含んでいる。これら３つの互いに異なる波長は入射光から供与されるとともに、互いに異なる波長を眼に投射する頭部設置式装置から供与される。頭部設置式装置は、引例として本明細書の一部を成している米国特許第5,895,415号に記載されているような改良型の適応型結象網膜刺激システム（AIRES）であるが、可視光から赤外光までの３つの互いに異なる波長の画像と背景照射を生成するように修正されている。
【０００８】
本発明の第３の局面に従って、互いに分離した個別のVGMMRIの微小タイル状のピクセルとして作成された網膜移植片が開示されるが、ピクセルは各々が少なくとも１対のマイクロ光電検出器とその下に位置する１対の細片状光電検出器とを保有しており、微小タイル状ピクセルは網状格子の状態で保持されている。格子内部のピクセル間の開放空間により、養分と酸素を外側網膜層と内側網膜層の間に浸透させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下により詳細に記載されているように、本発明は、刺激電圧極性を変動させることが可能であるとともに、先行技術の網膜移植片よりも高い刺激電圧および刺激電流を網膜に対して生成することができる網膜移植片に関するものである。このより高い調節可能な刺激電圧および刺激電流により、酷い損傷を受けた網膜組織を刺激するのに必要となり得る、より高い電圧閾値および／または電流閾値が可能となる。以下に開示された網膜移植片の好ましい実施形態は、どのような特殊な刺激装置も眼の外側に設置せずに、単独で使用することができるが、別な実施形態では、本発明の移植片の刺激電圧および刺激電流は、互いに異なる波長を眼に投射する頭部設置式装置により供与された投射画像および背景照射光の互いに異なる波長の調節量を添加することにより、網膜の特殊な要求に適うようにすることができる。この頭部設定式装置の使用によってもまた、網膜移植片を弱い光の条件で機能させることができる。
【００１０】
図１に例示されているように、網膜移植片（本明細書では、可変利得多相式マイクロフォトダイオード網膜移植片すなわちVGMMRIとも称する）１０は眼１２の内側の網膜下空間１６に位置決めされ、眼１２の角膜１３および水晶体１４を通って到来する入射光１１を受光するように配向されている。本件明細書で採用されているように、「光」という語は可視光および／または赤外線光に言及している。
図２においては、高倍率拡大した斜視断面図は網膜下空間１６の好ましい位置にVGMMRI１０が設置されているのを例示している。眼の内側から外側までの間でそれぞれの位置に在る網膜の層としては、内部制限膜１８、神経線維層２０、神経節および無軸索細胞の層２２、内側網状体層２４、内側核層２６、外側網状体２８、外側核層３０、光受容体層の桿状体および錐状体の内側部および外側部３２があり、これら全部が内側網膜３４を構成している。外側網状体２８、外側核層３０、光受容体層の桿状体および錐状体の内側部および外側部３２といった層は内側網膜の外側部分を構成しているが、当該技術では「外側網膜」とだけ呼ばれることがあり、但し、その意味は上述の文脈で記載されているように当業者には明白であることに留意するべきである。VGMMRI１０は、内側網膜３４と、網膜色素上皮３６およびブルッフ膜３８から成る外側網膜４０との間に配置されている。外側網膜４０の外部には脈絡毛細管板４２および脈絡膜４４が存在しており、これらは共に、脈絡膜血管８０を備えている。脈絡膜血管８０の外部には鞏膜４８が在る。
【００１１】
図３および図４を参照すると、VGMMRIの好ましい実施形態が例示されている。図３はVGMMRI１０の入射光対面側の平面図であり、マイクロ光電検出器対６２の列６１の最上層６０を例示しており、これは、アモルファスシリコン材料から構成され、その下に位置する、シリコンチップ基板から形成された利得層の表面に配置されているマイクロフォトダイオード対であるのが好ましい。「マイクロ光電検出器」という語は、本明細書で使用された場合、光エネルギーを受光して、受光した光エネルギーを電気信号に変換し、かつ／または、抵抗を変化させることができる装置と定義される。このような装置の具体例としては、マイクロフォトダイオード、ソーラーセル、フォトレジスタがある。マイクロ光電検出器対６２の列６０ごとの下に存在するのは第１の細片状PiNフォトダイオード６６と第２の細片状NiPフォトダイオード６８であり、前者は増大した電圧利得および／または電流利得をマイクロ光電検出器対６２のアモルファスPiNマイクロ光電検出器の第１列に供与し、後者は増大した電圧利得および／または電流利得をアモルファスマイクロ光電検出器６２の第２列６４に供与する。各マイクロ光電検出器対６２の各アモルファスPiNマイクロ光電検出器６３Aおよび各アモルファスNiPマイクロ光電検出器６４Aは共通の網膜刺激電極６５を有している。
各マイクロ光電検出器６０の下では、PiNマイクロ光電検出器６３のN部分の共通接点片６６A（図３）がその下に位置する第１の細片状PiN光電検出器６６のP部分と電気接触状態にある。また、共通接点片６６Aは列６０の長さに延びてから更にそれを超えて、第１の細片状PiNフォトダイオード６６のP部分の両端まで延在している。下に位置している第１の細片状PiN光電検出器６６の目的は、増大した電圧利得および／または電流利得を上に位置するPiNマイクロ光電検出器６３Aに供与することである。
【００１２】
同様に、図４に最良に例示されているように、アモルファスシリコンのマイクロ光電検出器列６０の下では、アモルファスマイクロ光電検出器列６４（図３）のP部分共通接点片６８Aがをの下に位置する第２の細片状NiP光電検出器６８のN部分と電気接触状態にある。また、共通接点片６８Aは列６０の長さに延びてから更にそれを超えて、第２の細片状NiPフォトダイオード６８のN部分の両端まで延在している。下に位置している第２の細片状NiP光電検出器６８の目的は、増大した電圧利得および／または電流利得を上に位置するアモルファスNiPマイクロ光電検出器６４Aに供与することである。
VGMMRI１０は円盤形状に形成されるのが好ましいが、これ以外の形状で、例えば、矩形、リング状、連鎖の一部、不規則形状など（これらに限定されない）に作成されて、刺激されるべき損傷を受けた網膜の形状に対処することができる。また、図４Aに例示された本発明の別な実施形態では、VGMMRIピクセル６２は、その各々が下に位置する細片状利得フォトダイオード６６および６８（図４）の小部分を備えているが、個別のピクセルとして作成されて、別なピクセル６２とは空間で物理的に分離しているが、他のピクセル６２共通して一緒に格子状の網状体１７に埋設される。この網状体構造の目的は、内側網膜と外側網膜の間で網状体のチャネルを通って養分を流動させることができるようにすることである。
【００１３】
再度、図４を参照すると、図３のA−A切片およびB−B切片の一部で破断された階段状の断面図は、VGMMRI１０の好ましい実施形態を更に例示している。図４は、入射光画像１１を受光するための上位マイクロ光電検出器ピクセル層６０と電圧利得および／または電流利得調節層１００を最良に例示している。VGMMRI１０のマイクロ光電検出器ピクセル層６０は電圧利得／電流利得調節フォトダイオード層１００の頂面に積載されており、２つの層６０および１００が電気的に直列に接続されている。上位層６０のマイクロ光電検出器ピクセルはアモルファスシリコン材料から形成されており、利得調節層１００は結晶性シリコン材料から形成された複数の光電検出器片から構成されているのが好ましい。従って、利得調節層１００はマイクロ光電検出器ピクセル層６０の面積よりも広い面積を有し、利得調節層１００の一部がマイクロ光電検出器層６０の外辺部を越えて外へ延び出すようにするのが好ましい。１つの好ましい実施形態では、上位マイクロ光電検出器層６０は利得調節層１００の約８０％を被覆しており、利得調節層１００上で中心に設置され、マイクロ光電検出器層６０の外辺部を越えて延びている利得調節層の部分が入射光に露出されるようにしている。別な実施形態では、利得調節層１００はマイクロ光電検出器層６０と同じ面積を有していてもよく、この場合、入射光１１の選択された範囲の波長はマイクロ光電検出器層６０を通過して、より低い利得調節層１００に達する。この結果は、アモルファスシリコンの特性を利用して可視光の或る種の波長を遮断し、赤外線光の或る種の波長を通過させるることにより達成される。
【００１４】
マイクロ光電検出器ピクセル層６０は個別のピクセル６２から構成されており、ピクセルはアモルファスPiN６３AおよびNiP６４Aから構成されて、各NiPマイクロ光電検出器６４AのN部分８０が各PiNマイクロ光電検出器６３AのP部分７６に隣接し、各NiPマイクロ光電検出器６４AのP部分７６Aが各PiNマイクロ光電検出器６３AのN部分８０Aに隣接するようにマイクロ光電検出器配向にされているのが好ましい。内在層７８は各マイクロ光電検出器６３Aおよび６４AのP部分とN部分の間に位置している。マイクロ光電検出器６３Aおよび６４AのP部分７６および７６A、内在層７８、N部分８０および８０Aは全てアモルファスシリコン（a:Si）から作成されるのが好ましいが、当業者に周知の別な光電検出器材料から作られていてもよい。別な実施形態では、2枚の結晶性シリコン膜マイクロ光電検出器を一緒に積層して、本発明の好ましい実施形態に類似した構造を生成することにより作成される。これは、合板片のように一緒にサンドイッチ状にされた多層式PC基盤に類似している。結晶性シリコンマイクロ光電検出器の積層膜は層間接続部と薄膜基板３次元シリコン処理を必要とする。
アモルファスシリコン／シリコン装置とシリコン／シリコン装置の両方がそれら自体の利点を有している。アモルファスシリコンは非常に薄い装置を製作するために使用することができる。また、アモルファスシリコンは可視範囲では強い光吸収能力を有しており、この能力が、この材料で作成された光電検出装置の効率に加えられる。しかし、結晶性シリコンは、マイクロ光電検出器のより高い作業電圧の実現に有利であると請合えるアモルファスシリコンよりも、更に望ましい電気漏洩特性を有している。しかし、この後者の事実は、自己バイアス動作においての争点となるよりも、より高い作業電圧に関する論点となる。積層された結晶性シリコン構造体は非常に平滑なピクセル構造を生じることができる。
【００１５】
図４を再び参照すると、入射光１１が最初にVGMMRIの表面に達する点から始めて、１つの好ましい実施形態の特殊構造を説明してゆく。層７７は不透明材料から作成された格子状の光遮断体であり、この材料は好適な厚さのプラチナであるのが好ましいが、マイクロ光電検出器対のピクセル６２同士の間のクロストークを防止している。各ピクセル６２ごとに、互いに隣接するPiN６３Aマイクロ光電検出器およびNiP６４Aマイクロ光電検出器を接続している電極金属化部６５を備えている。成形内側電極８１はPiNマイクロ光電検出器６３AのP側７６をNiPマイクロ光電検出器６４Aのそこに隣接するN側８０と接続している。図３のピクセルの同一列内のPiNマイクロ光電検出器６３A全部が共通のより下位に在る電極片１５０を共有している。同様に、図３のピクセル６４の同一列内のNiP光電検出器６４Aは共通のより下位に在る電極片８３を共有している。
更に図４を参照すると、上位電極５はスパッタリングによるイリジウム／イリジウム酸化物の第１上位層８６がプラチナの第２上位層８８の上に堆積されている。第２の上位層８８は、チタニウムの第１の内側層９２の上に被覆形成されたプラチナの第１の内側層１７０上に堆積されている。第１の内側プラチナ層１７０は非常に薄く、光に対して半透明である。このプラチナ層は半透明チタニウムのまた別な非常に薄い第２の内側層９２を被覆して堆積されているが、チタニウムの内側層は、チタン酸化物を阻止するとともに適切な表面導電率を確保する目的でシリコン粘着剤層を形成している。プラチナの第２の上位層８８の方が厚く、プラチナ層８８の上にイリジウム／イリジウム酸化物層８６を堆積することにより完成する最終的な網膜刺激電極６５の蓄積金属として作用する。マイクロ光電検出器対６２の成形内側電極８１は、網膜刺激電極６５の開口部を有しているシリコン二酸化物８２の絶縁キャップにより互いに分離されている。
【００１６】
半透明のチタニウムの第２内側層９２は、マイクロ光電検出器６３Aおよび６４Aの互いに隣接するP部分７６の領域とN部分８０の領域の表面のほぼ全面に接触しているのが好ましい。適切な電流を抽出するのに、マイクロ光電検出器ごとに可能な限り大きい活性領域と接触している金属接点面が好ましいことに注目するべきである。これは、電子の可動性がアモルファスシリコンでは制限されることがあり、空乏領域で光子により生成される電子はアモルファスシリコン材料内を遠くへ移動することはできないからである。
各マイクロ光電検出器ピクセル６２のPiNマイクロ光電検出器６３Aは、可視光スペクトルの一部を通過させることができるように設計された可視光透過フィルタ７４を備えており、赤外線光を含む他の波長を遮断しながら、PiN配向型のマイクロ光電検出器６３Aを励振させるようにするのが好ましい。他の実施形態では、可視光または赤外線光の上記以外の波長の光透過フィルタも好適である。各マイクロ光電検出器ピクセル６２のNiPマイクロ光電検出器６４Aは、赤外線光スペクトルの一部を通過させることができる赤外線光透過フィルタ（IR-A）を備えており、可視光を遮断しながらNiP配向型のマイクロ光電検出器６４Aを励振させるようにするのが好ましい。IR-A透過フィルタ７５と可視光透過フィルタ７４とに好適な材料は干渉型フィルタ材であるが、当業者に周知の他のフィルタタイプも好適である。
【００１７】
図３および図４の実施形態は、マイクロ光電検出器ピクセル層６０が、特定の構造を有している対を成したPiN６３Aマイクロ光電検出器およびNiP６４Aマイクロ光電検出器から構成されたピクセル６２を備えているのを例示しているが、これ以外のタイプの多相式マイクロ光電検出器網膜移植片（MMRI）構造を利用することもできる。マイクロ光電検出器ピクセル層６０での使用に適合可能な多様なMMRI構造の詳細な説明は、1998年３月２６日に出願された本件出願人の米国特許出願連続番号第09/100,336号および1995年６月６日に出願された本件出願人の米国特許出願連続番号第08/465,766号に提示されている。上記出願の各々の全体的開示は出典を明示して本明細書の一部を構成している。
図３および図４の実施形態では、利得調節層１００は、PiN６６電圧利得／電流利得光電検出器片およびNiP６８電圧利得／電流利得光電検出器片の交互の列を有している。PiN６６光電検出器片とNiP６８光電検出器片は各々が１個の結晶性光電検出器であって、VGMMRI１０のコードを特定の位置で繋いでいるのが好ましい。PiN光電検出器片６６の一部は、チタニウム粘着剤層１６０を介して、アモルファスマイクロ光電検出器ピクセル層６０のPiN列の共通プラチナ電極片と電気接触状態にある。同様に、全てのNiP光電検出器片６８の一部は、チタニウム粘着剤層９８を介して、アモルファスマイクロ光電検出器ピクセル層６０の共通のプラチナ電極片８３と電気接触状態にある。
【００１８】
図４に例示された実施形態では、結晶性シリコン基板２００は、N特性基板であるが、利得層１００の種材となるのが好ましい。基板２００は頂面側に（アモルファスシリコン側に）、P型ドープ（P＋）片１５４とN型ドープ（N+）片１５５を交互に有して作成されている。同様に、利得層１００の底面は、N型ドープ（N+）片１５２とP型ドープ（P+）片１５３を交互に有するように処理されているが、ここでは、N＋拡散領域１５２はP+拡散領域１５４と物理的に整合しており、P＋拡散領域１５３はN+拡散領域１５５と物理的に整合している。PiN６６構造とNiP６８構造の互いに隣接するフォトダイオード片はN＋絶縁チャネル１５１により隔絶されており、このチャネルは利得層１００に両側から貫入し、利得層１００の中央で融合しているのが好ましい。代替例として、塹壕型絶縁部は、当業者には周知であるが、これもフォトダイオード片６６および６８を隔絶するために利用される。列６６および列６８は互いに平行に整列して交互のパターンを成し、同時に、アモルファスシリコンマイクロ光電検出器層６０の共通電極片１５０および８３をそれぞれに備えている。各PiN結晶性シリコン光電検出器片６６は共通の電極片１５０の上方でPiNアモルファスシリコンマイクロ光電検出器ピクセル素子６３Aのそれぞれの列と並列状態になり、各NiP結晶性シリコン光電検出器片６８は共通の電極片８３の上方でNiPアモルファスシリコンピクセル素子６４Aのそれぞれの列と並列状態になっている。この付き合わせ整合により、アモルファスシリコンピクセル６３Aおよび６４Aと利得調節層１００におけるそれぞれのシリコン片光電検出器６６および６８との所望の連続電気接続を設けている。
【００１９】
マイクロ光電検出器６２の外辺端縁部を越えて延びているPiN片６６およびNiP片６８の部分は赤外線光透過フィルタ（IR-B）１０６で被膜されている。IR-Bフィルタ１０６は、アモルファスシリコンマイクロ光電検出器ピクセル層６０のNiPマイクロ光電検出器６４A上のIR-Aフィルタ７５とは異なる帯域の赤外線光を透過させるように設計されているのが好ましい。VGMMRI１０の底面側の底面側電極１１４は、利得調節層１００の底面部全体を被覆しているのが好ましい。底面側電極１１４は、チタニウム層１１６を覆って堆積されたイリジウム／イリジウム酸化物被膜１１８から作成されているのが好ましいが、VGMMRI１０の底面側全体を覆って延在し、VGMMRI装置１０の「接地」面を横断する電流分布さえも可能にしている。底面側チタニウム層１１６はP＋層１５３およびN+層１５２の全てに直接接触している。VGMMRI１０の上位電極６５および下位電極１１４はチタニウム層８８および１１６を利用して、シリコン（アモルファスまたは結晶性）とスパッタリングされたイリジウム／イリジウム酸化物層８６および１１８との間の適切な粘着と電気連続性を維持するのが好ましいことに留意するべきである。
【００２０】
本発明の１つの好ましい実施形態では、頂面のアモルファスシリコンマイクロ光電検出器層６０は、厚さがおよそ4000オングストロームである。N型アモルファスシリコン（N+型a-Si:H）８０、８０AおよびP型アモルファスシリコン（P+型a-Si:H）層７６、７６Aは厚さがおよそ150オングストロームであるが、中央のこれより厚い内在アモルファスシリコン（未ドープa-Si:H）層７８はおよそ3600オングストロームである。利得調節層１００の厚さはおよそ15マイクロメートル（μm）であり、下位電極１１４の底面側チタニウム層１１６はこれよりも約150オングストローム厚く、イリジウム／イリジウム酸化物層１１８は約600オングストローム厚い。各アモルファスマイクロ光電検出器ピクセル６２の１つの好適な寸法および形状は、11μm×11μmの正方形である。この形状では、各NiP部分６４AおよびPiN部分６３Aは5.5μm×11μmであるのが好ましい。各マイクロ光電検出器ピクセル６２ごとにこのような寸法および形状が好ましいのは、VGMMRI１０における網膜刺激電極の中心から中心までの間隔設定が人間網膜の分解能ピッチに似通っている正である.ピクセルの幾何学的形状がより小さくなるにつれて低くなる各ピクセル６２の充填係数のせいで、所与の電流束を維持するのにより大きな光束が必要となる。しかし、VGMMRI１０は、全面積について、或いは、個々のピクセルごとに電圧利得および電流利得を増大させることができる能力により、網膜全体でより均一に電流密度を敷延させることができる。「充填係数」という語は、入来する光により「充填」される各ピクセルの面積のことを言う。充填係数とは、刺激電極およびこれ以外の構造体により遮断される光電活性面の量に対する光電面の総計の比率のことである。
VGMMRI移植片１０は、外側網膜機能不全および／または限られた内側網膜機能不全の領域を治療するために眼で使用することができる。移植片の形状は、この領域の形状に似るように製作される。円盤、環状盤、部分環状盤のような形状や、或いは、各種不規則形状が有用であるとともに、当業者なら容易に製作することができる。
【００２１】
図４Aの平面図に例示されているように、別な好ましい実施形態では、VGMMRI装置１０Aは、そのピクセルブロック６２Aが１×１ブロック、２×２ブロック、または、３×３ブロックで１個ないし９個のマイクロ光電検出器のサブピクセル６２から構成され、更にサブピクセルが複数一緒に均一なパターンで網状格子１７に固定されるのが好ましい。網状格子１７はシリコンまたはパリレンのような可撓性のある生体適合性材料から作成されているのが好ましい。図４Aの実施形態は１×１のピクセルブロック６２Aを例示している。網状格子１７の開口部１８により、栄養、養分、酸素、二酸化炭素、その他の生物学的化合物に内側網膜（網膜神経感覚上皮）と外側網膜（網膜色素上皮）との間を容易に通過させることができるようになり、開口部は網膜にとって有益である。従って、網状格子１７の設計は、VGMMRI装置１０Aの生体適合性を補佐している。
【００２２】
A.  VGMMRI装置の水処理
図５A、図５B、図５Cを参照すると、VGMMRIは、当該技術で周知の絶縁体上シリコン（SOI）ウエーハを利用して製作されるのが好ましい。頂面側から先に処理された後で、SOIウエーハの支持部分のバックエッチングを行う。このエッチングはSOI酸化物層界面で自動的に終了する。この酸化物層の除去により、それより更に処理する準備のできているシリコン膜の底面側が露わになる。シリコン膜の好適な厚さは約２ミクロンから50ミクロンである。標準的なイオン注入およびイオン拡散の技術を利用して、シリコン膜の両側に活性領域を生成する。
図５Aは、P＋活性領域１５４、１５３およびN＋活性領域１５２、１５５を備え、N＋チャネル中断領域１５１が頂面側と底面側から敷延している２個のVGMMRIピクセルへと処理されるシリコン膜２００の１部を例示している。底面側の活性領域は頂面側の活性領域に対して相補的なパターンを有している。
【００２３】
図５Bは、頂面側の基盤材料６６A６８Aとして、50オングストローム厚さのチタニウムの上に約50オングストローム厚さのプラチナを堆積してから、この金属層６６A、６８Aをパターン化して、アモルファスシリコン層の基礎を形成する連続製造処理工程を例示している。図５Aおよび図５Bに例示されているように、P+a-Si:H ７６Aは頂面側に約150オングストロームの厚さまで堆積されてから、N＋領域１５５の上のみにPt／Tiパターン６８Aを付き合わせるようにパターン化される。同様に、図５Aおよび図５Bに例示されているように、約150オングストロームのN+a-Si:H ８０Aが堆積されてから、P+領域１５４の上のみにPt／Tiパターン６６Aを付き合わせるようにパターン化される。犠牲になった0.1マイクロメートル厚さの保護アルミニウム層は、当該技術で広く利用されるように使用されて、パターン化工程で必要な時はいつでも、既存の特性部分を保護する。ここで、約3700オングストロームの未ドープのa-Si:H ７８が特性部分全体の上に堆積される。この層は、仕上がり後のVGMMRI装置のアモルファスシリコン側のPiNマイクロフォトダイオードおよびNiPマイクロフォトダイオードの内在層になる。図５Bを引続き参照すると、約100オングストロームのN+a-Si:H ８０がP＋a-Si:H ７６Aの上のみに堆積されてパターン化される。同様に、約100オングストロームのP+a-Si:H ７６がN+a-Si:H ８０A領域の上に堆積されてパターン化される。
図５CはVGMMRIピクセル６２の製作の最終段階を例示している。各アモルファスフォトダイオードピクセル６２の頂面の透明電極８１は、約50オングストロームのプラチナを50オングストロームのチタニウムの上に堆積してから電極８０へとパターン化して、図５Bにも例示されているように、ピクセル６２のPiN６３Aのアモルファスシリコン構造およびNiP６４Aのアモルファスシリコン構造の各々に位置させることにより、製造される。
【００２４】
引続き図５Cを参照すると、アモルファス結晶性のPiNフォトダイオードとNiPフォトダイオードのフィルタが次に形成される。明瞭にするために、１個のVGMMRIピクセル６２のみについて、その上にフィルタを製造する工程を説明する。可視光透過フィルタを形成するために、保護アルミニウムマスク層が頂面側に堆積され、アルミニウムは、図５CのPiNアモルファスシリコンマイクロフォトダイオード６３A上からエッチングで除去され、可視光透過フィルタ材７４が堆積されてから、開口部の内部のみに残存するようにパターン化される。アルミニウムマスクはここでエッチング除去され、新たなアルミニウムマスクが堆積される。同じような様式で、NiPアモルファスシリコンマイクロフォトダイオード６４A上にIR-A光透過フィルタ７５が形成される。可視光透過フィルタ層７４およびIR-A透過フィルタ層７５が完成した後、0.5マイクロメートルのプラチナ層がアモルファスシリコンのPiN／NiP電極領域上に堆積されてからパターン化され、電極６５の形成を開始する。電極６５は、フォトレジストの剥離を利用して、まず、約150オングストロームのプラチナに続いて約600オングストロームのイリジウム／イリジウム酸化物を除去することでパターン化することにより完成する。
再度、図５Cを参照すると、IR-B光透過フィルタ層１０６はここで、同じアルミニウム保護層処理に続いて選択的エッチングと既に説明した除去法を利用して、結晶性シリコンのPiNフォトダイオードとNiPフォトダイオードの光に対面する部分の上のみに堆積されてからパターン化される。
【００２５】
図５Cに更に例示されているように、二酸化シリコン１１６の絶縁層が結晶性シリコンのP型部分１５３と底面の結晶性シリコンのN型部分１５２との間にパターン化される。次いで、約150オングストロームのチタニウムに続いて、約600オングストロームのイリジウム／イリジウム酸化物が底面側に堆積されて、背面電極１１８を形成する。或る１個のVGMMRIピクセル６２のこの背面電極１１８は他のVGMMRIピクセル６２の電極１１８から電気的に絶縁状態にあってもよいし、或いは、電気接続されていてもよいが、後者の場合は、VGMMRI装置の別な実施形態では共通の接地電極面を形成することになる。最後に、図５Cで分かるように、結晶性シリコン基板２００、IR-Bフィルタ１０６、および、背面電極１１８の介在領域の大半ないし全面にわたって全体的にエッチングする反応性イオンエッチングを利用して、VGMMRIピクセル６２同士の間にチャネル２３が設けられる。結晶性シリコン基板２００の介在領域の全面ではないが大半がエッチング除去される好ましい実施形態では、シリコン架橋はVGMMRIピクセル６２同士の間の幾つかの領域に残存している。この場合、VGMMRIピクセル６２はシリコン架橋により適所に保持されている。シリコンの介在領域の全面がエッチング除去される好ましい実施形態では、VGMMRIピクセル６２は、先に説明した、格子状の可撓性のある生体適合性の網状体に埋設されている。
好ましい実施形態では結晶性シリコンとアモルファスシリコンの両方が利用されているが、アモルファスシリコンだけ、または、結晶性シリコンだけを利用してVGMMRI装置を製造することもできる。更に、図５Cに例示されているように、好ましい実施形態では結晶性シリコンのPiN利得フォトダイオードとNiP利得フォトダイオードを被覆するのに同じIR-Bフィルタ１０６が使用されているが、別な実施形態では、各自がIR-B光の異なる部分を通過させる互いに異なるフィルタを利用して、PiN利得フォトダイオードとNiP利得フォトダイオードをそれぞれに被覆する。このような他の実施形態は、IR-B光の個別の波長部分にPiN利得フォトダイオードとNiP利得フォトダイオードの利得を制御させることができるようにすることで、利得フォトダイオードにより供与される電圧利得と電流利得の量を更に良好に制御している。
【００２６】
B.  VGMMRIの動作
上述のように、図３ないし図５に開示されたVGMMRI１０の利点は、VGMMRI１０の電圧利得および電流利得が制御可能であることである。１つの好ましい実施形態では、この利得は移植片１０全体について制御可能であるとともに、複数のマイクロ光電検出器ピクセル６２のいずれによっても利用され得る。VGMMRI１０は、眼の網膜下空間に移植されると、網膜下空間に入った画像の光を受光する。光電電位が、入射光の強度に比例してピクセル電極６５ごとに生成される。このような光電電位は入射画像の形状に網膜部位的に分布しており、イリジウム／イリジウム酸化物電極６５に電荷を生成し、これは、接触状態でその上に位置する図２の網膜細胞および網膜構造体３４の膜電位を変動させる。イリジウム／イリジウム酸化物電極７９の、その上に位置する網膜細胞および網膜構造体３４への電気結合は抵抗結合と容量結合の両方である。ピクセル６２のマイクロ光電検出器６３Aおよび６４Aのいずれが入射光の波長によってより強く刺激されるかに依存して、電極６５に発生した電荷は正か負のいずれかである。正電荷は、接触状態で上に位置する図２の細胞構造体３０および３２に細胞膜の脱分極により暗闇の感覚を生じさせるが、負電荷は細胞膜の過分極により光の感覚を生じる。
【００２７】
他の電極材料を利用することもできるが、本発明の好ましいイリジウム／イリジウム酸化物電極の利点は、同電極が、プラチナのような他の電極材料を用いた場合に可能となるよりも高い容量効果を有していることに加え、より良好なDCイオンの組織への流入を支援することである。この結果、VGMMRI１０の仕事関数は低くなり、従って、VGMMRIはより低い電極電位で作動する。より低い電極電位は、より良好な、弱い光の性能を生じるとともに、眼の組織に与える潜在的な電解損傷を少なくする結果を生じる。第２に、VGMMRI１０の好ましいイリジウム／イリジウム電極のより高い容量効果は、光が存在しない間の電極の容量放電の最中にも、組織に受動的な電荷平衡効果を供与する。
場合によっては、VGMMRI１０で利用できる光の量は低いこともあれば、移植片の上に位置する網膜の電気刺激閾値が高いこともある。いずれの場合にせよ、生き延びた細胞層および／または細胞構造体を刺激するのに、追加の電圧利得および／または電流利得が必要となる。本発明のVGMMRI１０の実施形態は、マイクロ光電検出器の２枚の層を直列に積載して電圧の振幅を２倍の高さまで達成する。結果として生じた、より高い電圧は組織全体により高い電流を敷延させる。
【００２８】
図４に例示されているように、アモルファスマイクロ光電検出器ピクセル層６０は利得調節層１００の結晶性のPiN／NiPマイクロ光電検出器片６６Aおよび６８A上に積載される。層６０および層１００は、利得調節層１００のピクセル６２とそれぞれのPiN接点片６６AおよびNiP接点片６８Aがそれらの下に位置する光電検出器６６および６８と直列に接続されるように積載される。従って、１枚の最上層のPiN／NiPマイクロ光電検出器層６０だけで達成できる電圧振幅に比べれば、正電圧または負電圧の２倍の振幅が達成される。
VGMMRI１０上のフィルタ７４、７５、１０６は、どれくらいの利得が得られるかを制御することができるようにするとともに、光の互いに異なる波長によって各フィルタの下に位置する互いに異なるマイクロ光電検出器を差別的に刺激することができるようにすることで、その利得がどこに分布されるかを制御することができるようにする。フィルタ７４、７５、および、１０６は、３つのフィルタの各々が、可視光および／または赤外線光の異なる波長、或いは、異なる波長範囲を透過させるように作成されるのが好ましい。一実施形態では、IR-Aフィルタ７５およびIR-Bフィルタ１０６は、400ナノメートルから２ミクロンの範囲の波長の一部を通すように選択されている。IR-Bフィルタ１０６は、800ナノメートルから２ミクロンの範囲の波長の部分を透過させるように選択されており、IR-Aフィルタ７５は、400ナノメートルから２ミクロンの範囲の波長の部分を通すように選択されているのがより好ましい。可視光透過フィルタ７４は400ナノメートルから２ミクロンの範囲の波長の部分を透過するように選択されるのが好ましく、400ナノメートルから650ナノメートルの範囲の波長の部分を通すように選択されるのがより好ましい。互いに異なる波長の光は、外部環境や、図６および図７に関して以下に論じる頭部設置装置のような別な外部光源から眼に入る。
【００２９】
例えば、ピクセル層６０の外辺部の外に伸び出ている利得調節層１００のPiN片６６およびNiP片６８の部分はIR-Bフィルタ１０６で被膜されているので、IR-Bフィルタを通過する波長を利用して利得層１００に電力を選択的に与えることができるが、この利得層が今度は、その上に位置するマイクロ光電検出器層６０に付加的な電圧利得および電流利得を供与することになる。PiNマイクロ光電検出器６３AおよびNiPマイクロ光電検出器６４Aはその両方が利得層１００からの電力のこのような備蓄を利用することができる。前述のメカニズムにより、マイクロ光電検出器６３Aと６４Aは、下に位置する利得層１００のためでないにせよ、別に発生する以上に高い電圧および電流を発生させることができる。
マイクロ光電検出器６３Aおよび６４Aは、それぞれ、その一方は可視光に対してより高感度であり、他方はIR-A光に対してより高感度であるため、光の２種の支配的な波長が、上に位置する網膜層で光の感覚と暗闇の感覚を発生させ、電極６５の正電位は暗闇の感覚を生じ、負の電位は光の感覚を生じる。このメカニズムは、係属中の米国特許出願連続番号第09/100,336号および米国特許第5,895,415号に更に詳細に記載されており、これら各文献の開示内容はその出典を明示して本明細書の一部を構成している。
【００３０】
図３および図４に例示されているような好ましい実施形態では、VGMMRI移植片１０は矩形のマイクロ光電ピクセル最上層６０が中心に設置された状態で、より広い面積の利得調節層１００の上に載置されているが、これにより、利得調節層１００の約80％が層６０により被覆され、層１００の約20％は入射光に曝される。この実施形態では、わずか20％の利得調節層１００しか露出しておらず、他の実施形態では、より大きな割合、または、より小さい割合の露出面積が作られる。
【００３１】
図４Aに例示されているような別な実施形態では、VGMMRI１０は利得調節層が各ピクセル６２に一体に組み込まれており、両者は残りのピクセル６２からは空間で物理的に分離されている。この構成により、図示されているように、個々のVGMMRIピクセル６２を格子状の網状体１７内に埋設させることができる。格子状の網状体１７はまた、全てのピクセル６２について共通の接地電極を有しているように構成される。
【００３２】
可視光、IR-A光、および、IR-B光のVGMMRI１０への光電源は、通常の視覚環境により供与される可視光、IR-A光、IR-B光の他にも外付け頭部設置型システムにより、任意で供給される。そのような頭部設置型システムの一例である、図６、図７、および、図８の、所謂、AIRES-Mシステムは、米国特許第5,895,415号の適応結象網膜刺激システム（AIRES）のPTOS頭部設置装置の改良例である。
図６に例示されているように、AIRES-M２３０は、投射追跡光学系（PTOS）頭部設置装置２３２、網膜神経網コンピュータ（NNC）２３４、結象CCDカメラ（IMCCD）２３６、および、入力スタイラスパッド（ISP）２３８といった構成要素のサブシステムを備えている。IR-B光の発光ダイオード表示装置（IRBLED）２４０および可視光／IR-A光の発光ダイオード表示装置（VISIRALED）２４１を組み込んだ瞳孔反射追跡CCD（PRTCCD）２４２がPTOS２３２の内部に設置されている。VGMMRI１０は眼１２の網膜下空間に例示されている。動作については、PTOS２３２の内部のVISIRALED２４１からのIR-A光画像および可視光画像は、例えば、周囲の光が微弱な期間に、必要ならば、眼１２に任意で投射される。IRBLED２４０からのIR-B光照射も、図４の電圧利得／電流利得調節層１００に電力供給するのに必要な場合は、眼に投射される。VISIRALED２４１およびIRBLED２４０の光の強度、持続時間、波長平衡、および、パルス制御周波数は、NNC２３４により制御され、インターフェイス制御されたISP２３８を介する患者の入力により変調される。IMCCD２３６は、PTOS頭部設置装置２３２の上またはその内部に搭載されるが、NNC２３４に画像入力を供与し、このNNC２３４が今度は、VISIRALED２４１およびIRBLED２４０の可視光出力、IR-A光出力、および、IR-B光出力をプログラム制御する。PRTCCD２４２はPTOS頭部設置装置２３２に組み込まれており、瞳孔プルキンエ反射の位置の変化により眼の動きを追跡するようにしている。PRTCCD２４２はNNC２３４に出力し、次いでNNCが電子制御によりVISIRALED２４１からの投射画像の位置をシフトさせて、眼の動きを辿る。PTOS２３２はまた、可視光画像またはIR-A光画像を投射せずに、VGMMRI１０に拡散IR-B光照射だけを供与するようにプログラムすることもできる。
【００３３】
PTOS２３２はまた、利得調節層１００がVGMMRIピクセルの各々に組み込まれると同時に、VGMMRIピクセルが互いに空間で分離され、格子状の網状体を成すように埋設される環境で、多様なVGMMRIピクセル上にパターン化されたIR-B光を投射するように、NNC２３４を介してプログラム可能である。
図７Aないし図７Dは、図６のAIRES-Mシステム２３０のPTOS構成要素の硝子状構成２３２を例示している。図７で分かるように、光学系の機構図は図６に示されたPTOS構成要素２３２の一般化された機構図とは幾分異なっているが、これら装置の両方のバージョンの真髄と機能は同じである。図７AはPTOS２３２の頂面図である。この図は頭部設置装置２５０、側頭部部材２５２、および、周囲の光強度のセンサー２５４を例示している。図７BはPTOS２３２の正面図である。この図は、図６に例示されたIMCDカメラ２３６の外付け部分反射／透光ミラー２４８、支持用鼻部材２５６、周囲の光強度のセンサー２５４、および、ウインドウを例示している。図７CはPTOS232の仮想側面図である。同図は、内部IR-A光および可視光の発光ダイオード表示装置光源２４１を例示している。また、部分反射／透光ミラー２４８、支持用鼻部材２５６、頭部パッド２５０、側頭部部材２５２の一方、図６のNNC２３４に通じる電源および信号ワイヤケーブル２５８も例示されている。図７Dは、VGMMRI１０は合焦画像２４６が眼１２の網膜下空間に配置されているのを例示している。同図はまた、内部可視光／IR-A光の発光ダイオード表示装置光源２４１、PRTCCD２４２、IRBLED２４０、および、外付けの部分反射／透光ミラー２４８を例示している。図８はAIRES-Mシステムの構成要素を例示しており、これは、PTOS２３２、患者の身体に固着させることができる携帯可能なNNC２３４、ISP入力装置２３８から構成されている。
【００３４】
C.  VGMMRIの眼への移植
図９に例示されているように、網膜移植片射出装置（RII）３００を利用して、眼の多様な空洞に網膜移植片３０２を設置し、或いは、眼の網膜下空間に直接的に網膜移植片３０２を設置することができる。RII３００は、RII３００の内側に設置される流体を利用して、RII３００の終点先端部３０４の出口まで網膜移植片を押す。これにより、移植片３０２に損傷を引き起こす可能性のある機具を用いて網膜移植片３０２を物理的に保持しなくても、網膜移植片３０２の制御された設置画可能となる。
また、図９に例示されているように、RII３００は管から作成されており、この管はテフロン（ポリテトラフルオロエチレン）またはパリレンから作られて透明であるのが好ましい。RIIはその全長の大半にわたって平坦にされており、先細り部３０４が平坦な端部の先端に設けられている。平坦な断面３０６は網膜移植片３０２の断面に類似しているのが好ましい。管のその反対端では、図１０に例示されているように、カニューレ３１０の周囲にRII３００を挿入することができるようにした丸い断面３０８を維持しており、次いで、カニューレが、射出用に使われる流体３１４を含有した注射器３１２に取り付けられる。射出流体３１４は生体適合性の流体であるが、生理食塩水または粘弾性材料であるのが好ましい。
【００３５】
図１０に例示されているように、使用に際して、網膜移植片３０２がまずRII３００内部に設置される。次いで、RII３００はカニューレ３１０の周囲に取り付けられ、次いで、カニューレが、好適な生理食塩水または粘弾性流体を含有する注射器３１２に取り付けられる。網膜射出器組立体３１６の全体は、注射器３１２を持つことで操作者によって支持される。RII３００の先細り状先端３０４は、この目的で、眼の壁を貫通して設けられた開口部を通して、眼の多様な空洞内へと前進させられる。RII３００の先端３０４が多様な空洞の内部の適所で、網膜を貫通して設けられた網膜切開部の隣に設置されてしまうと、眼の外側から流体を充満させた注射器３１２を操作することにより及ぼされた流体圧により、網膜移植片３０２はRII３００から外へ押し出される。次いで、網膜移植片は外科手術用機具を用いて操縦され、網膜下空間の網膜真下の位置か、または、網膜上位置の網膜最上部のいずれかに置かれる。RII３００はまた、網膜切開開口部を通して網膜下空間に網膜移植片３０２を直接的に射出するために利用することができる。この場合、RII３００の先端３０４は、網膜移植片３０２の射出前に、網膜切開開口部内に直接設置される。
【００３６】
図１１に例示されているような別な実施形態では、RII-1射出器組立体４１６は、射出器４００の内部に設置された射出器プランジャー４２０を利用して、射出器４００から外へ移植片４０２を押し出す。射出器プランジャー４２０は射出器４００の内側断面に一致するような形状にされ、プランジャー４２０を前方に移動させる多様な周知の方法に取り付けられる。好ましい実施形態では、ロッド状の延在部４２５は射出器プランジャー４２０を注射器４３０の注射器プランジャー４３５に接続する。このように、注射器プランジャー４３５を押すことで射出器プランジャー４２０を前方に押し、移植片４０２を射出器４００から外へ移動させる。
【００３７】
前述の内容から、PiNマイクロフォトダイオードとNiPマイクロフォトダイオードの対から構成された多層構造を有しているVGMMRI網膜移植片は、電圧利得および電流利得の調節を可能にする構造であることは明らかである。好ましい実施形態では、VGMMRIマイクロ光電検出器ピクセル構造は矩形であるが、丸い形状や他の形状がVGMMRIマイクロ光電検出器ピクセル構造について実現されてもよく、また、そのような形状は当業者によって容易に作成される。また別な好ましい実施形態では、VGMMRIマイクロ光電検出器ピクセルは、空間で互いに分離され、かつ、格子状の網状体に埋設された個別のユニットとして製造される。網状体はまた、網状体上でマイクロ光電検出器ピクセルの全ての接地電極に接触する共通の導電体を有しており、共通の接地面を提供している。
【００３８】
前述の詳細な説明は限定的というようりはむしろ例示と見なすべきであること、また、前掲の特許請求の範囲の各請求項はそれらの均等物全てを含め、本発明の範囲を限定することを企図していると解釈すべきであることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】  網膜下空間のVGMMRI網膜移植片を備えている眼の、簡略化した断面側面図である。
【図２】  VGMMRIの実施形態が網膜下空間の好ましい位置に在る斜視断面部を例示した、網膜の一部の拡大展開斜視断面図である。
【図３】  本発明の好ましい実施形態に従ったVGMMRIの入射光対面側の平面図である。
【図４】  図３の切片A−AおよびB−Bに沿って破断されたVGMMRIの階段状部分断面斜視図である。
【図４Ａ】  利得調節層を備えている各マイクロ光電検出器対が格子状網状体に埋設され、互いに隣接するマイクロ光電検出器とそれぞれの利得調節層から空間的に間隔を設けられているVGMMRIのまた別な好ましい実施形態の平面図である。
【図５Ａ】  VGMMRIの或る好ましい実施形態についての製造工程段階を例示している。
【図５Ｂ】  VGMMRIの或る好ましい実施形態についての製造工程段階を例示している。
【図５Ｃ】  VGMMRIの或る好ましい実施形態についての製造工程段階を例示している。
【図６】  図３、図４、および、図４AのVGMMRIと併用することができる、改良された適応型結象網膜刺激システム（AIRES）の一般化された概略図である。
【図７Ａ】  図６のAIRESシステムで使用するのに好適な改良された投射追跡光学系（PTOS：Projection and Tracking Optical System）装置を例示している。
【図７Ｂ】  図６のAIRESシステムで使用するのに好適な改良された投射追跡光学系（PTOS：Projection and Tracking Optical System）装置を例示している。
【図７Ｃ】  図６のAIRESシステムで使用するのに好適な改良された投射追跡光学系（PTOS：Projection and Tracking Optical System）装置を例示している。
【図７Ｄ】  図６のAIRESシステムで使用するのに好適な改良された投射追跡光学系（PTOS：Projection and Tracking Optical System）装置を例示している。
【図８】  図６のAIRESシステムの代替の実施形態の構成要素を例示する図である。
【図９】  図３、図４、図４A、および、図５Aないし図５CのVGMMRIのような網膜移植片を移植する際に使用するための網膜移植片注入装置（RII）の斜視図である。
【図１０】  網膜移植片が中に入っている図９のRIIと、取り付け済みカニューレと、取り付け済みの操作者制御式の、流体で充満させた注射器とを備えている注射器型の網膜移植片注入装置（SRI）組立体の斜視図である。
【図１１】  図１０のＳＲＩの代替の実施形態の斜視図である。
【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４Ａ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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