(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移植後の調節のために適合された眼内レンズであって、
中心の光学部分（１１０）および周囲の非光学部分（１１１）を備え、該中心の光学部分は、該周囲の非光学部分と流体連絡し、
ここで、該中心の光学部分は、前要素（１２２ａ）、後要素（１２２ｂ）、および前表面と後表面との間に配置された内部要素（１５５）を備え、
ここで、該内部要素は、少なくとも１つの作動可能な配置構造体（１２０）であって、流体（１６０）を通す内部空間（１６２）を備える作動可能な配置構造体を備え、そしてここで、該内部空間が、チャネル（１７０）を経由して該非光学部分と流体連絡し、
ここで、該非光学部分は、チャネル（１７０）を取り囲むか、またはチャネル（１７０）に隣接する少なくとも１つの形状記憶要素（１７２）を含み、ここで、該形状記憶要素は、第一の形状、および該第一の形状とは異なる第二の記憶形状を有し、ここで、該形状記憶要素は、外部エネルギー源で作動されると該第一の形状から該第二の記憶形状に変化し、流体を、該周囲の非光学部分から該中心の光学部分に流す、眼内レンズ。
【請求項２】
前記形状記憶要素が形状記憶ポリマーである、請求項１に記載の眼内レンズ。
【請求項３】
複数の作動可能な配置構造体の作動が、該複数の配置構造体の形状を変化させ、該形状の変化が、前記前要素または前記後要素のいずれかの形状を変化させる、請求項１に記載の眼内レンズ。
【請求項４】
前記前要素または前記後要素のうちのいずれかの形状が変化すると前記レンズが度数を変化させるように構成および配置されている、請求項３に記載の眼内レンズ。
【請求項５】
前記形状記憶要素が、外部光エネルギー源で作動されると前記第二の形状を呈するように構成および配置されている、請求項１に記載の眼内レンズ。
【請求項６】
前記光エネルギー源がレーザーである、請求項５に記載の眼内レンズ。
【請求項７】
前記形状記憶要素が、前記外部エネルギー源による作動に応答して収縮するように構成および配置されている、請求項１に記載の眼内レンズ。
【請求項８】
前記流体、前記前要素、前記内部要素、および前記後要素がすべて、同じ屈折率を有する、請求項１に記載の眼内レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、高次収差または球面収差の製造後矯正を可能にする、眼用レンズに関する。より具体的には、本発明は、ＩＯＬ、角膜インレーおよびオンレー（ｏｎｌａｙ）、コンタクトレンズなどにおいて使用され得、ここで、レンズの構成要素が、外部エネルギー源（例えば、レーザー）に応答して、このレンズの内部の適合性構造体が寸法を変化させることを可能にし、これによって、天体望遠鏡の適合性光学部品（ＡＯ）の分野において使用される方法と類似の様式で、このレンズの形状を調節するかまたは曲げる。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
レンズの光学特性の製造後調節は、種々の眼用レンズの型において必要とされる。１つの場合において、白内障患者は、ＩＯＬ移植物の移植後の倍率の調節可能性から利益を得る。別の場合において、後眼房無水晶体ＩＯＬ移植物は移植後の倍率の調節可能性から利益を得ることが可能である。なぜなら、バイオメトリーは、適切な倍率の選択を保証し得ないからである。角膜インレーまたは類似の型のレンズはまた、薄い平面レンズの移植、および引き続くこのレンズの膨張によって、所望の屈折効果を提供することから利益を得る。また、コンタクトレンズは、在庫に維持される必要があるレンズの数を制限するための、製造後の曲率の調節から利益を得る。
【０００３】
白内障は、世界における盲目の主要な原因であり、そして最も流行している眼疾患である。白内障による視力の障害は、１年間当たり８００万人を超える、診療所の訪問の理由である。白内障による障害が、個人の毎日の生活の活動に影響を与えるか、またはこの活動を変化させる場合、眼内レンズの移植を伴う水晶体の外科的除去が、機能的制限を処置する好ましい方法である。
【０００４】
米国において、約２５０万人の白内障外科手術手順が、年間に実施されており、この手術を、６５歳を超えるアメリカ人に対する最も一般的な外科手術にしている。白内障外科手術の患者の約９７％が、眼内レンズの移植物を受け、米国における白内障の外科手術および付随する世話のための年間の費用は、４０億ドルを超える。
【０００５】
白内障とは、局在した不透明性であっても、透明性の拡散した一般的な損失であっても、患者の水晶体の任意の不透明性である。しかし、臨床的に有意であるためには、白内障は、視力の精度の有意な低下または機能的損害を引き起こさなければならない。白内障は、加齢の結果としてか、あるいは遺伝的因子、外傷、炎症、代謝もしくは栄養障害、または放射線に対して二次的に起こる。加齢関連白内障の状態が、最も通常である。
【０００６】
白内障を処置する際に、外科医は、レンズカプセルから物質を除去し、そしてこの物質を、眼内レンズ（ＩＯＬ）移植物で置き換える。代表的なＩＯＬは、選択された焦点距離を提供し、この焦点距離は、この患者が非常に良好な遠方視力を有することを可能にする。このレンズはもはや適応され得ないので、この患者は、代表的に、読むために処方眼鏡を必要とする。
【０００７】
医師は、外科手術の前に、患者の眼の生物測定の分析に基づいて、ＩＯＬの倍率を選択する。かなりの数または場合において、患者の眼が白内障外科手術から治癒した後に、生物測定システムにおける誤差の範囲を超える、屈折誤差が存在する。従って、いずれの特定の患者についても、ＩＯＬの適切な倍率を計算する際に、解決できない問題が残る。移植後の任意の予測されない屈折誤差を解決するために、眼科医は、繰り返しの外科手術を実施して、ＩＯＬを交換し得るか、または患者は、屈折誤差のある状態で生活し得、そして近くの視力と遠方の視力との両方を矯正するための処方眼鏡を必要とし得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
光学特性およびジオプターパワーの製造後調節または移植後調節のための手段を提供するレンズシステムが、必要とされている。高次収差を矯正し得るレンズシステムもまた、必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（発明の要旨）
特に興味深いことに、本発明に対応するレンズは、微小規模のアクチュエータ手段が提供されるという意味で、適合性光学部品（ＡＯ）のクラスに入る。このアクチュエータ手段は、高次収差または包括的には球面収差のために、選択された寸法の範囲内で、レンズ表面の曲率を局所的に曲げ、そして変化させる。ＡＯの視野の通常の範囲は、可撓性表面のミラーを備え、ここで、圧電素子または他のデバイスが、マイクロ秒以内の間隔で、光学表面を曲げ、例えば、図１Ａに示されるように、天体望遠鏡において、収差を減少させ得る。
【００１０】
本発明のアクチュエータは、これらが１回またはおそらくほんの数回作動される必要があり、そして迅速な作動応答時間を必要としない点で、完全に異なる。さらに、本発明は、適合性光学部品が、レンズの内部に位置決めされた、高次収差を矯正するために適切な、微細規模の軟質なアクチュエータを備える、ＡＯ構造体を提供する。これらのアクチュエータは、図１Ｂに概略的に示されるように、透明であり、レンズ本体の材料と一致するインデックスを有する。
【００１１】
１つの好ましい実施形態において、適合性構造体は、それに対する局在したエネルギー（好ましくは、光エネルギーの形態）の適用に応答性である。４００ｎｍ〜１．４ミクロンの範囲で作動する光源が適切であり（限定ではない）、これは、代表的に、レーザーを備えるが、他の非レーザー光源が、本発明の範囲内に入る。この光源は、コンピュータ制御器、検流計スキャナ（または他の任意の型のスキャナ）、および光学的眼追跡システムに接続され、これらは全て、当該分野において公知であり（例えば、ＬＡＳＩＫシステム）、そしてこの理由で、ＩＯＬを調節することに関してさらなる説明は必要ではない。
【００１２】
ミクロアクチュエータ手段、またはより具体的には、軟質適合性構造体が、図１Ｂに図示され、そして複数の配置構造体を備え、これらの構造体は、その主軸および二次的な軸にわたって、選択されたミクロン規模の寸法を規定し、ここで、これらの構造体は、少なくとも１つの変形可能なレンズ表面層と係合する。コンタクトレンズにおいて、光源は、複雑さが低くあり得、そして以下に記載されるように、走査される必要がない。
【００１３】
本発明のさらなる特徴、その性質および種々の利点は、添付の図面および以下の好ましい実施形態の詳細な説明からより明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（発明の詳細な説明）
（Ｉ．適合性レンズにおいて使用するためのポリマーにおける形状記憶の原理）
本発明のいくつかの代替の実施形態は、形状記憶ポリマー（ＳＭＰ）を使用して、本発明に対応する透明な、インデックスが一致したアクチュエータシステムを可能にする。この理由により、形状記憶ポリマーの背景が提供される。形状記憶ポリマーは、分離された線状ブロックコポリマー（代表的に、ハードセグメントおよびソフトセグメントのもの）を製造することに基づいて、形状記憶の現象を示す。
【００１５】
形状記憶ポリマーは、一般に、ハードセグメントおよびソフトセグメントにおけるガラス転移温度から生じる相を規定するように特高付けられる。ＳＭＰのハードセグメントは、代表的に、規定された融点を有する結晶であり、そしてソフトセグメントは、代表的に、別の規定された転移温度を有するアモルファスである。いくつかの実施形態において、これらの特徴は、セグメントのガラス転移温度と一緒に、逆にされ得る。
【００１６】
１つの実施形態において、ＳＭＰ材料が、ハードセグメントの融点またはガラス転移温度Ｔｇより高い温度に上昇される場合、この材料は、記憶形状に形成され得る。選択された形状は、このＳＭＰを、ハードセグメントの融点またはガラス転移温度より低温に冷却することによって、記憶される。形作られたＳＭが、形状が変形している間に、ソフトセグメントの融点またはガラス転移温度より低温まで冷却される場合、この一時的な形状が規定される。もとの形状は、この材料を、ソフトセグメントの融点またはガラス転移温度より高いがハードセグメントの融点またはガラス転移温度より低い温度まで加熱することによって、回復される（一時的な形状および記憶形状を設定するための方法が公知であり、これらは、以下の文献に記載される）。従って、もとの記憶形状の回復は、温度の増加によって誘導され、ポリマーの熱形状記憶効果と称される。この温度は、本発明については、体温、または３７℃より高い別の選択された温度であり得る。
【００１７】
ポリマーの熱形状記憶効果を利用することに加えて、ＳＭＰの記憶された物理的特性は、温度または応力の変化によって制御され得、この変化は、特に、このポリマーの軟質セグメントの融点またはガラス転移温度の範囲内であり、例えば、弾性モジュラス、硬度、可撓性、透過性、および屈折率である。ＩＯＬにおいてＳＭＰを使用する本発明の範囲は、このような物理的特性の制御に及ぶ。
【００１８】
ＳＭＰのハードセグメントおよびソフトセグメントにおいて利用されているポリマーの例としては、ポリウレタン、ポリノルボルネン、スチレン−ブタジエンコポリマー、架橋ポリエチレン、架橋ポリシクロオクテン、ポリエーテル、ポリアクリレート、ポリアミド、ポリシロキサン、ポリエーテルアミド、ポリエーテルエステル、およびウレタン−ブタジエンコポリマー、ならびに以下の特許および刊行物に示される他のものが挙げられる：Ｈａｙａｓｈｉに対する米国特許第５，１４５，９３５号；Ｗａｒｄらに対する米国特許第５，５０６，３００号；Ｂｉｔｌｅｒらに対する米国特許第５，６６５，８２２号；およびＬａｎｇｅｒらに対する米国特許第６，３８８，０４３号（これらの全ては、本明細書中に参考として援用される）；Ｍａｔｈｅｒ，Ｓｔｒａｉｎ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ  ｉｎ  ＰＯＳＳ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｓ，Ｐｏｌｙｍｅｒ  ２０００，４１（１），５２８；Ｍａｔｅｒら、Ｓｈａｐｅ  Ｍｅｍｏｒｙ  ａｎｄ  Ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ｉｎ  Ｐｏｌｙ（Ｎｏｒｂｏｎｙｌ−ＰＯＳＳ）Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｓ，Ｐｏｌｙｍ．Ｉｎｔ．４９，４５３−５７（２０００）；Ｌｕｉら、Ｔｈｅｒｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  Ｔａｉｌｏｒｅｄ  Ｓｅｒｉｅｓ  ｏｆ  Ｓｈａｐｅ  Ｍｅｍｏｒｙ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，Ｊ．Ａｐｐ．Ｍｅｄ．Ｐｌａｓｔｉｃｓ，Ｆａｌｌ  ２００２；Ｇｏｒｄｅｎ，Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｓｈａｐｅ  Ｍｅｍｏｒｙ  Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｓ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｆｉｒｓｔ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｓｈａｐｅ  Ｍｅｍｏｒｙ  ａｎｄ  Ｓｕｐｅｒｅｌａｓｔｉｃ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ＳＭＳＴ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ，ｐｐ．１１５−１９（１９９４）；Ｋｉｍら、Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｓ  ｈａｖｉｎｇ  ｓｈａｐｅ  ｍｅｍｏｒｙ  ｅｆｆｅｃｔ，Ｐｏｌｙｍｅｒ  ３７（２６）：５７８１−９３（１９９６）；Ｌｉら、Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｉｔｙ  ａｎｄ  ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ  ｏｆ  ｓｅｇｍｅｎｔｅｄ  ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｓ  ｗｉｔｈ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ  ｓｏｆｔ−ｓｅｇｍｅｎｔ  ｌｅｎｇｔｈ，Ｊ．Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  ６２：６３１−３８（１９９６）；Ｔａｋａｈａｓｈｉら、Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ａｎｄ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｓｈａｐｅ−ｍｅｍｏｒｙ  ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ  ｂｌｏｃｋ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｓ，Ｊ．Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ６０：１０６１−６９（１９９６）；Ｔｏｂｕｓｈｉ  Ｈ．ら、Ｔｈｅｒｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｓｈａｐｅ  ｍｅｍｏｒｙ  ｐｏｌｙｍｅｒｓ  ｏｆ  ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ  ｓｅｒｉｅｓ  ａｎｄ  ｔｈｅｉｒ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｊ．Ｐｈｙｓｉｑｕｅ  ＩＶ（Ｃｏｌｌｏｑｕｅ  Ｃ１）６：３７７−８４（１９９６））（これらの引用される文献の全ては、本明細書中に参考として援用される）。
【００１９】
本発明の範囲は、弾性複合構造体における使用のための、ＳＭＰ発泡体の使用に及び、ここで、カプセルを形作る要素は、このポリマー発泡体を、広範なニッケルチタン合金と一緒に利用する。Ｊｅｔ  Ｐｒｏｐｕｌｓｈｏｎ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，４８００  Ｏａｋ  Ｇｒｏｖｅ  Ｄｒｉｖｅ，Ｐａｓａｄｅｎａ  ＣＡ  ９１１０９から入手可能な、Ｗａｔｔ  Ａ．Ｍ．ら、Ｔｈｅｒｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ａ  Ｓｈａｐｅ  Ｍｅｍｏｒｙ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｆｏａｍを参照のこと（本明細書中に参考として援用される）。
【００２０】
ＳＭＰ発泡体は、上記形状記憶ポリマーと類似の様式で機能する。本発明の範囲はまた、Ｌａｎｇｅｒらに対する米国特許第６，３８８，０４３号（本明細書中に参考として援用される）に記載されるような種々の刺激に応答して、２つの所定の記憶形状の間を動き得る形状記憶ポリマー（時々、２ウェイ形状記憶ポリマーと称される）の使用まで及ぶ。
【００２１】
本発明の範囲内の形状記憶ポリマー発泡体は、代表的に、広範なガラス転移温度を有するように調整され得る、ポリウレタンベースの熱可塑性物質である。これらのＳＭＰ発泡体は、眼内移植物についてのいくつかの潜在的な利点を有する。例えば：非常に大きい形状回復ひずみが達成可能であること、例えば、この材料のゴム状態におけるヤング率の、かなり大きい可逆的減少；１０％より大きく、そして好ましくは２０％より大きい（そして約２００％〜４００％までの）可逆非弾性ひずみを起こすこの材料の能力；形状回復が、移植物に適した約３０℃と４５℃との間の選択された温度において設計され得ること、ならびに射出成型が可能であり、従って、複雑な形状を可能にすることである。
【００２２】
上記のように、これらのポリマーはまた、その材料の水または流体の透過性、熱膨張率、および屈折率を変化させる能力の観点で、独特の特性を示す。しかし、この材料の可逆的な非弾性ひずみの能力は、そのほとんどの重要な特性（形状記憶効果）を導く。このポリマーが、高温（ガラス転移温度Ｔｇより高温）で新たな形状にひずまされ、次いで、冷却される場合、このポリマーは、新たな一時的な形状に固定される。最初の形状記憶は、この発泡体をそのＴｇより高温に再加熱することによって、回復され得る。
【００２３】
（ＩＩ．透明な内部配置構造体を使用する、例示的な眼用レンズ）
（１．「Ａ」型軟質適合性光学システム）
本発明の適合性光学系は、製作後の倍率調節または移植後調節を可能にするために、任意の型のレンズ（例えば、ＩＯＬ（眼内レンズ）、コンタクトレンズまたは角膜インレー）において使用されうる。説明目的で、本発明の原理は、まず、白内障処置のための眼内レンズ１００で、図２に示されるが、前眼房または後眼房のための任意の有水晶体ＩＯＬについてであり得る。
【００２４】
図２および３において、そのＩＯＬ１００は、光学的部分１１０および非光学的部分１１１（または鞏膜）を規定し、ここでそのレンズは光軸１１２を規定し、そのレンズの光学倍率を調節するために、適合性光学構造体または配置構造体１２０のパターンを保持する内部相１１５を有する。その非光学部分１１１は、レンズ本体１１８の半径方向の外側部分において、光学的な周囲１１４を規定する。このレンズ本体は、当該分野で公知のように、任意の型のループ状鞏膜またはプレート状鞏膜へと移行し、１つの鞏膜は、図３において１１ａにおいて示される。このレンズは、代表的には、インレーについて異なる寸法を有するＩＯＬ（例えば、直径３．０〜５．０ｍｍ）またはコンタクトレンズについて、直径約４．５ｍｍ〜６．５ｍｍ（限定しない）の範囲である。
【００２５】
図２に認められ得るように、その光学的部分１１０は、その光学的な周囲１１４に向かって延びる第１の前レンズ表面１２２Ａおよび第２の後レンズ表面１２２Ｂを規定する。その前表面１２２Ａおよび後表面１２２Ｂをそれぞれ規定する、その第１および第２のポリマー本体部分または層１２４ａおよび１２４ｂは、当該分野で公知であるように、任意の適切な屈折率を有する、実質的に流体非透過性の透明ポリマーである。この実施形態において、その第１および第２のポリマー層１２４ａおよび１２４ｂは、パターン化された配置構造体１２０を保有する内部相１１５を囲む。各配置構造体１２０は、本体部分または層１２４ａおよび１２４ｂと適合する屈折率を有する。そのレンズの前表面層１２４ａは、各配置構造体１２０、または第１の安定な容積もしくは形状から、第２の容積もしくは形状まで作動した後に、任意の集合的な多くの構造体もしくはアクチュエータによる力の付与によって変形可能である。特に興味深いのは、その配置構造体１２０は、任意の固定したパターンで（例えば、そのレンズ軸１１５の周りの同心円のセットの中心を有する各構造１２０）より高い他の収差を矯正するために適した系を作るマイクロスケールを規定する。そのレンズは、約２０〜１０００の配置構造体１２０を保有し、より好ましくは、約２５〜１２５のこのような配置構造体１２０を保有する。その構造１２０は、移植後矯正における異なるストラテジーのための調節の、類似のまたは異なる振幅で設計されうる。
【００２６】
本発明の範囲は、透明形状変更材料、流体環境における密度もしくは多孔性を変化させる任意の材料、または移動もしくは圧縮される流体またはゲルのような任意の配置媒体の配置構造体１２０を包含する。言い換えると、その配置構造体は、そのレンズ本体上の位置の下位パターンに付与されるエネルギーに応じて、各配置構造体１２０を個々に変更するために、第１の適切な機能的パラメータから第２の安定なパラメータに調節可能な媒体を含み、その機能的パラメータは、媒体容積、媒体形状、媒体多孔性、媒体密度、およびその媒体の内部圧からなるクラスに存在する。以下に記載されるように、レンズ本体にエネルギーを付与する好ましい方法は、レーザーの使用である。
【００２７】
一実施形態において、図３および４を参照すると、その配置構造体またはアクチュエータ１２０は、上記のまたは上記に同定される文献中の任意のＳＭＰ材料のうち、形状記憶ポリマーアクチュエーターである。前レンズ層１２４ａは、軟質アクチュエータ１２０の表面積Ａと協働して、変形層１２４ａにおける曲率半径が選択されたパラメータ範囲内にあることを保証するために、選択された厚みの寸法Ｄおよび弾性率（Ｅ）を規定する。その変形可能な前層１２４ａの厚みの寸法Ｄは、約１ミクロン〜１００ミクロンである。より好ましくは、その前層１２４ａの寸法Ｄは、約５ミクロン〜５０ミクロンである。
【００２８】
図５Ａおよび５Ｂを参照すると、例示的な配置構造体１２０は、任意の円筒状形態またはその一時的形状にある他の形態を獲得し得、少なくとも約５平方ミクロン、および好ましくは少なくとも約２０平方ミクロンの表面積Ａを提供する。図２および３を参照すると、その第１および第２のポリマー部分１２４ａおよび１２４ｂは、配置構造体１２０ならびに非常に低いモジュールインデックス（ｍｏｄｕｌｕｓ  ｉｎｄｅｘ）を適合させた材料、インデックスを適合させた流体媒体１４０をそこに有するインデックスを適合させたゲルもしくは多孔性構造体である中間媒体１２６からなる内部相または平面１１５を囲む。これらの例示的実施形態において、その中間媒体または中間相部分１２６は、そのレンズ容積を占め、その配置構造体１２０の作動とともにレンズ調節をする前および後に安定な屈折を提供するように調節される。流体媒体１４０を利用する実施形態において、選択される粘度のシリコーンが使用されうる。シリコーン流体は、直鎖状のポリマーであり、その鎖は、２〜１，０００個を軽く超えるケイ素原子を含み、その各々は、酸素原子によって次のケイ素原子に連結される。まとめると、これらの材料は、ポリジメチルシロキサンとして本発明者らが公知であるものを形成するために一緒にされる。本発明について特に興味深いものは、シリコーン流体は、上記のように、その適合する屈折率を提供するように製造されうる。
【００２９】
シリコーンは、広い範囲の温度でほとんど粘度が変化せず、これは、それらの高い湿潤力と一緒になって、本発明に対応するレンズの適合性構造の機能に必要な特性を十分に提供しうる。さらに、シリコーン流体は、本質的に、本発明において使用されることが理解される他の物質に対して不活性である。全てこれらの特徴である、温度に対する低い粘度変化、誘電安定性、化学的に不活性であること、ずり安定性、低い表面張力、酸化安定性、熱安定性および高い圧縮性により、シリコーンが、本発明において使用するための論理的な候補になっている。さらに、シリコーン流体が、この適用において、ＦＤＡ法的審査の後にレンズインプラントの内部についての生体適合性材料であるとわかると考えられる。
【００３０】
シリコーンの粘度は、代表的に、センチストーク（ｃＳｔ）と呼ばれる単位で測定され、ここで、この数字が低くなればなるほど、材料は、ますます薄くなり粘度が低くなる。レンズにおいて使用するためのシリコーン流体１４０は、約０．６５ｃＳｔ〜約１，０００，０００ｃＳｔの範囲の粘度を有し得、これは、非常に低い粘度の流体から非常に高い粘度の範囲である。より好ましくは、シリコーン流体１４０は、約５．０ｃＳｔ〜約１００，０００ｃＳｔの範囲の流体粘度を有し得、この上の範囲は、ゆっくり移動するゲルに似ている。より好ましくは、シリコーン流体１４０は、約１０ｃＳｔ〜５，０００ｃＳｔの範囲の流体粘度を有し得る。シリコーン流体の多くの商業的供給源が公知であり、例えば、ＮｕＳｉｌ  Ｓｉｌｉｃｏｎｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃ．（ｗｗｗ．ｎｕｓｉｌｋ．ｃｏｍ）；Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ、Ｉｎｃ．（ｗｗｗ．ｇｅｓｉｌｉｃｏｎｅｓ．ｃｏｍ）、およびＤｏｗ  Ｃｏｒｎｉｇ，Ｉｎｃ．（ｗｗｗ．ｄｏｗｃｏｒｎｉｎｇ．ｃｏｍ）がある。シリコーン流体が、本発明における使用に好ましい材料であるものの、ヒドロゲルおよび任意の他の流体が適切な一致した指数に入り、粘度および生体適合性が本発明の範囲内に入ることが理解されるべきである。流体１４０は、当該分野で公知なように、アセンブリ後流体注入によって、または流体−浸漬アセンブリ手段によって内側相１１５に提供される。
【００３１】
図２および３の例示的なレンズは、両凸面であるが、本発明は、平凸レンズ、凹凸レンズまたは任意の他の型のレンズもしくはＤＯＥ（回折光学要素）（例えば、キノフォームまたはバイナリー光学素子を利用する）に拡張され得るか、あるいは、本発明は、薄膜回折光学素子に拡張され得る。１つの実施形態において、図１Ｂおよび２を参照して、レンズ表面および各適応性要素または部分は、（集合的に）１２７に示されるアドレスを割り当てる。アドレスという用語は、適合性要素の上にあるレンズ表面の空間的位置が、１２９に示される参照マーカーに関して割り当てられた表面座標である。参照マーカー１２９は、単数または複数であり得、レンズのどこかに配置され得るが、たいがい周辺領域にある。参照点は、光源およびそのコンピュータ制御された制御システム走査システムを、適合性構造の一にアドレス１２７を割り当て得るように利用される（図１Ｂを参照のこと）。参照マーカーは、代表的に、ＣＤ（コンパクトディスク）において使用されるものと類似の参照光ビームとの反射率および感知システムに基づいて機能し、これは、当該分野において公知であり、さらに記載する必要はない。代表的ではあるものの、間隔を開けて配置された適合性構造１２０は、レンズの同心円で配置され、この構造はまた、螺旋パターンのような任意の固定したパターンまたは格子であり得る。
【００３２】
図１Ｂの形状回復可能ポリマーが、一般的に、簡便さのために、形状を変化させ、それによって、前表面１２４ａ（図３）を外側に押すように適合されるように、記載されるものの、形状回復可能要素が、レンズ本体を通って実質的に軸方向に（図１Ｂ）、またはレンズ軸に対して直角に延び得、レンズ表面を内側に引っ張るかまたは張力をかけ得る。
【００３３】
以下に記載される別の実施形態において、本発明の範囲が、結合されたさらなる層の別個の層よりもむしろ、ポリマーアクチュエーター層１１５の表面処理物または表面改変物である変形可能な前層１２４ａを含む。このような表面処理は、すぐ上に記載されるように、実質的に均一な厚みＤを提供するために達成され得る。例えば、Ｒ．Ｗａｒｄらに対する米国特許第５，２３５，００３号を参照のこと。これは、ポリマー表面改変の作製に関するこの特許の利益を主張するかまたはこの特許に関係するＲ．Ｗａｒｄによる他の特許とともに、本明細書中で参考として援用される。
【００３４】
図２および３に図示される例示的な実施形態において、内部相１１５の周囲の表面相を提供する材料１２４ａおよび１２４ｂは、選択された厚さおよび変形特徴を有する、弾性ポリマー材料のものであり、そしてシリコーン、親水性アクリルポリマー材料、疎水性アクリル材料、ヒドロゲル材料、カラマー（ｃｏｌｌａｍｅｒ）などであり得、これらの全ては、ＩＯＬ製造の分野において公知である。この材料は、好ましくは、約１．４０より高い屈折率を有する。より好ましくは、この屈折率は、約１．４５より高い。これらの材料は、このレンズが、小さい切開を通して眼の中に展開するための、小さい断面の導入器デバイス中で運ばれるために、折り畳まれるかまたは巻かれることを可能にする。以下に記載されるように、このレンズの機能性は、少なくとも１つのレンズ表面層の弾性特性に依存する。レンズ本体、または少なくとも１つの表面層はまた、断面が非常に薄い場合に、わずかに剛性の生体適合性材料（例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ））から製造され得る。従って、このレンズ材料層が、異なる材料（例えば、１つのシリコーン層および１つのＰＭＭＡ層）から形成され得ることが、可能である。この材料層は、その材料に依存して、射出成型され得るか、またはキャスト成型技術もしくは圧縮成型技術で製造され得るか、または当該分野において公知であるように、旋盤によって回転され得る（以下に記載される適合性構造体を含む）。
【００３５】
配置構造体１２０のＳＭＰは、（以下に記載されるように）選択されたＴｇを有し、このＴｇにおいて、アクチュエータは、その記憶形状のほうへと動き（図５Ａを参照のこと）、これによって、層１１２Ａの表面１２４ａに影響を及ぼし、レンズ１００の光学特性を変化させる。図４は、光エネルギーが単一の配置構造体１２０に適用されて、その形状を軸方向に変化させ、そして表面層１２４を変形させて、収差を矯正する、本発明の方法を示す。光エネルギーは、当該分野において公知であるように、操作および追跡され、そして相互作用する波面診断を、エネルギー送達の間に使用し得る。計算図表が作成され得、その結果、配置構造体１２０のＳＭＰが、次第に変形して、複数の作動位置を、その一時的な形状と記憶形状との間に提供し得る。選択されたＴｇは、体温より高い任意の選択された温度であり、この温度は、配置構造体１２０を、選択された光の波長で照射することによって、達成され得る。各構造体１２０のＳＭＰの選択されたＴｇは、約４０℃〜約８０℃の範囲であり得る。より好ましくは、ＳＭＰの選択されたＴｇは、約４２℃〜約７０℃の範囲である。なおさらに好ましくは、ＳＭＰの選択されたＴｇは、約４２℃〜約５５℃の範囲である。ＳＭＰは、選択された波長（これは、ＵＶ〜赤外の範囲であり得る）と協同するための任意の適切な発色団を有し得る。軟質アクチュエータは、２方向形状記憶材料であり得る、上記のような軟質アクチュエータを備え得、これによって、２つの記憶形状を提供する。
【００３６】
図５Ｂは、類似の軟質ＳＭＰ部材を示し、この部材は、表面層を、両横方向およびより全体的な形状変化のために、調節および配置し得る。このアクチュエータの、その後面における一時的な形状は、１３５において示される。適用されるエネルギーの第一のエネルギーに対して、ＳＭＰは、表面層１２４ａ（図示せず）に横方向に隣接して、１３５’に変化する。適用されるエネルギーの第二のレベルに対して、ＳＭＰは、１３５”まで変化し、層１１５の全てが適合性である、表面層１２４ａを全体的に調節する。
【００３７】
図６Ａおよび６Ｂは、適合性の光学レンズの内部相１１５を製造する方法を図示する。形状記憶ポリマー配置構造体１２０が、図６Ａの記憶形状に成型され得、次いで、中間媒体または相部分１２６（これは、この場合、インデックスが一致したポリマーである）にインサート成型され得る。微小成型技術が開発され、図６Ａの縮尺での成型を容易に可能にする。次に、図６Ｂは、配置構造体１２０がその安定な一時的形状に圧縮された後の、図６Ａのアセンブリを示す。図６Ｃは、表面層１２４ａとレンズ本体部分１２４ｂとの間の空間１４８内の、図６Ｂのアセンブリを示す。空間１４８はまた、上記のように、流体媒体１４０によって占有される。配置構造体１２０が、図４ｌ、５Ａおよび５Ｂに示される実施形態においてのように、どのように機能するかが、容易に理解され得る。
【００３８】
再度図６Ｃを参照すると、ＳＭＰ構造体は、その軸１４９の周りに、第一のより大きいより小さい寸法を規定し、この軸は、層１１５に対して実質的に垂直であり、第二の一時的な形状が、その軸１４９の周りで第二のより小さい寸法を規定している。図４から理解され得るように、配置構造体１２０は、薄い弾性層１２４ａ上に軸方向に（下方に）押すように、単独でかまたは任意のパターンで照射されて、このレンズの光学特性を変化させ得、ここで、中間層部分１２６は、流体１４０内の空間１４８内で浮動する。別の実施形態において、アクチュエータ１２０の間の層部分１２６は、内部にインデックスが一致する流体を含む、弾性の連続気泡発泡体であり得、この流体は、この連続気泡の周りを移動する。このレンズは、高次波面収差、乱視などのための、選択された局所位置を調節するために適切であることが、図４、６Ｃおよび７から容易に理解され得る。あるいは、配置構造体１２０の全てが、全体的なジオプター変化に対して調節され得る。
【００３９】
別の実施形態において、形状記憶ポリマーは、適合性光学レンズ設計において利用され得、ここで、光エネルギーが、光学部分１１０ではなく、非光学部分１１１のみにおいて適用される。いくつかのレンズ設計において、網膜に伝達されない、より高いエネルギー密度を使用することが好ましくあり得る。標的化される非光学部分１１１は、そこを通っての光の透過を防止するバッキングを有し得る。図８は、内部相１５５の小さい部分を図示し、この部分は、配置構造体１２０内の内部空間１６２内に、インデックスが一致する流体１６０を含有する、配置構造体１２０を有する。図８は、第一の薄い弾性相１６４ａおよび第二の薄い弾性相１６４ｂが一緒に結合されて、レンズの非光学部分１１１に延びる空間１６２およびチャネル１７０を内部に規定するアセンブリを製造する様式を示す。１つの例において、コア相１６５は、連続気泡部材を製造し、次いで光を使用して、コア相１６５の、スペーサーおよびフローチャネルを除く全ての部分において、溶融ポリマーを硬化させることによって、空間およびフローチャネルを備えて製造され得る。
【００４０】
作動可能な配置構造体１２０を提供するために、レンズの周囲１１４は、複数の形状記憶ポリマー本体部分１７２（まとめて）を備え、これらの本体部分は、流体媒体１６０を含むチャネル１７０を囲むか、またはこのチャネルに隣接する。ＳＭＰ領域の、レンズの周囲の周りのサブパターン１７２に適用される光エネルギーは、各ＳＭＰ部分１７２が、膨潤し、そしてフローチャネルに影響を及ぼすように適合され、これによって、流体媒体１６０を配置構造体１２０内に押し込み、これによって、レンズ表面を変形させることが、容易に理解され得る。図８の内部相１５５は、図６Ｃにおいてと正確に同様に、流体を充填された空間に組み立てられて、適合性光学素子を提供し得ることが、容易に理解され得る。
【００４１】
このシステムはまた、フローチャネルに隣接する、類似の接線方向ＳＭＰ領域を備ええ、ここで、このＳＭＰは、異なる記憶形状に収縮または屈曲するように適合されて、流体媒体１６０を、配置構造体１２０から引いて、このレンズにおける形状変化を逆転させる。多数のバリエーションが可能であり、ここで、選択された周囲領域の照射は、ポリマーの密度、体積、形状、または透過性を変化させて、配置構造体１２０と連絡するチャネル内の流体圧を変化させ得る。
【００４２】
ここで図９を参照すると、別のＩＯＬの実施形態１９０が、分解図で図示され、ここで、光エネルギーが再度、光学部分１１０ではなく、非光学的部分１１１のみに適用される。図９の実施形態は、単純化された適合性光学素子を備え、この光学素子は、球面矯正のためのみに設計されており、そして高次収差矯正のためには設計されない。図９の例示的なＩＯＬは、環状のＳＭＰ部材１９５を有し、この部材は、一時的な形状または多孔性から、記憶形状または多孔性へと動かされて、大きいジオプター変化を達成し得る。このレンズの中心部分または内部相１９６は、上記のようなオープンチャンバ内に、流体媒体１４０を含み得る。この流体媒体は、例えば、ゲル様であり得る、選択された粘度のシリコーンである。先の実施形態においてと同様に、このレンズは、不透過性の第一の表面相１２４ａおよび第二の表面相１２４ｂを有し、これらの表面が、内部相１９６を囲む。図９に想像図で見られ得るように、光エネルギーは、走査され、そして環状ＳＭＰ部材１９５に適用されて、この部材を、その記憶形状の方へと動かし、これによって、圧力を、内部相１９６に閉じ込められた媒体１４０に適用して、この前表面において、このレンズの形状を、想像図における１２２Ａから１２２Ａ’へと変化させる。
【００４３】
図１０におけるような、別の非常に類似の実施形態において、中心部分１９６は、移動する流体媒体１４０を内部に有する、非常に低い弾性率の一致するポリマーまたは連続気泡ＳＭＰ発泡体であり得る。図１１に示されるような、別の類似の実施形態において、レンズ１９０は、非常に低い弾性率の一致するポリマーまたは連続気泡ＳＭＰ発泡体の中心内部相１９６を有し、移動する流体媒体１４０が内部に含まれる。環状ＳＭＰ部在１９５は、レンズ本体１１８の周囲部分１１４を備える。この実施形態は、不透過性の第一の表面相１２４ａおよび第二の表面相１２４ｂが、非常に薄く、好ましくは、中心内部相１９６のポリマーの「表面修飾」を含む。ポリマーのこのような表面修飾は、内部ポリマー部分を提供し、この部分は、拡散ネットワークを含み、一方で、ミクロンの厚さの表面層が、上記のように公知であるように、不透過性である（例えば、Ｒ．Ｗａｒｄらに対する米国特許第５，２３５，００３号を参照のこと）。この型のレンズ１９０は、次いで、制限されたセットの構成要素から組み立てられる：周囲の環状の形状記憶ポリマー部分１９５およびその表面修飾を有する中心内部相１９６、ならびに中心層１１９６がゲル様の低弾性ポリマーではなく多孔性ポリマーである場合には任意の流体媒体１４０。
【００４４】
（２．「Ｂ」型軟質適合性光学系）
図１２に示される別の適合性レンズの実施形態２００において、このレンズは再度、光学部分２１０および非光学部分２１１を有する。このレンズは、図６Ａ〜６Ｃに示されるような、内部形態または相２１５を有し、これは、前本体部分または表面層２２４ａおよび後本体部分２２４ｂによって囲まれている。この実施形態において、配置構造体２２０（包括的）は、前表面相２２４ａを変形させるために、先に記載されたように作動する。この実施形態は、形状記憶ポリマーが、配置構造体２２０内の流体２２５の体積を変化させるための同じ役割である点で、異なる。図１２の例示的な実施形態において、このレンズは、チャネル２２２（包括的）内に、犠牲要素２５０ａ〜２５０ｎを含み、これらは、各個々の配置構造体２２０ａ〜２２０ｎの個々に連絡する、空間を備える。
【００４５】
使用の際に、このレンズは、患者が、生体測定によって示される倍率を超える、正の倍率を有するように選択される。レンズ２００が移植される場合、この患者の眼内圧は、配置構造体２２０の内圧に、犠牲要素への流体圧の適用を起こさせるか、またはこのレンズは、配置構造体２２０内に内圧を提供するように製造され得る。移植後、犠牲要素２５０ａ〜２５０ｎは、光エネルギーによって個々に標的化され、そして犠牲にされ、これによって、流体がチャネル２２２（包括的）を通って非光学部分２１１の潜在的空間２５２へと流れることを可能にし、流体２２５を受け取る。この犠牲要素は、適用された光エネルギーのもとで分解するポリマー、適用される光エネルギーのもとで不可逆的（または可逆的）に多孔性になるポリマー、相転移ポリマー材料、または当該分野において公知の、任意の溶解可能な金属元素であり得る。
【００４６】
レンズは、レンズ表面を曲げるために、流体浸透可能な平面内に適合性光学構造体の複数の層を保有し得ることが理解される。レンズは、レンズ表面を曲げるために、光軸に対して平行な力、および光軸に対して直交性の力の両方を付与するように作動する、単一のレンズ内で作動する、適合性の光学構造体を保有し得る。レンズは、非常に微細な調節または可逆的な調節を可能にするように、レンズの表面を反対方向に曲げるために、層状の適合性光学構造体を保有し得る。１つの好ましい実施形態において、適合性光学構造体は、走査された光源と協調するように、個々のアドレスまたは座標と間隔を空けられ得、ここで、別個の適合性光学形態の数は、約１００ほどの少ない数から、数百万ほどの大きい数までの範囲に及び得る。別の好ましい実施形態において、レンズ内の物質の層は、その任意の位置または領域の標的化を可能にするために、その任意の位置において「適合性」であり得る。
【００４７】
別の実施形態において、眼内レンズは、波面感作システム（例えば、Ｓｈａｃｋ  Ｈａｒｔｍａｎシステム）と組み合わせられ得、レンズ内の光行差のコンピュータ制御可能な接続を可能にする。
【００４８】
当業者は、例示的な実施形態およびその説明が、概して、本発明を例示するのみであり、エネルギー送達の間隔の制御におけるバリエーションが、本発明の精神内および範囲内でなされ得ることを理解する。本発明の特定の特徴は、いくつかの図面において示され得るがその他の図面では示されず、そしてこれは、本発明に従う別のものと組合せられ得る、便宜上、唯一かつ任意の特徴である。
【００４９】
本発明の原理は、例示的な実施形態において明瞭にされたが、構造、配置、比率、要素および材料の改変物、ならびに特定の環境および動作要件に特に適合される他のものが、本発明の原理から逸脱することなく、本発明の実施において利用され得ることは、当業者に明らかである。添付の特許請求の範囲は、このような改変のいずれかおよび全てを網羅および包含し、本発明の真の範囲、精神および範囲を唯一制限するものであることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１Ａ】図１Ａは、反射ミラー面の外側にアクチュエータを有する天体望遠鏡についての、変形可能なミラーの分野において公知であるようなＡＯ（適合性光学素子）の概念図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明に対応するＡＯ（適合性光学素子）構造体の１つの実施形態における、レンズの内部平面に、透明な、屈折率が一致した軟質ポリマーの配置構造体またはアクチュエータを備える、レンズ要素（例えば、ＩＯＬまたはコンタクトレンズ）の概略表現である。
【図２】図２は、本発明に対応するＡＯ（適合性光学素子）構造体を備える内部平面または相を備える、「Ａ」型眼内レンズ（ＩＯＬ）の一部分の、概略斜視切取図である。
【図３】図３は、適合性光学ＩＯＬまたはコンタクトレンズを製造する方法を説明するために、レンズの構成要素が嵌合していない、図２のＩＯＬの断面図である。
【図４】図４は、ＡＯ構造体および形状記憶ポリマーの軟質ポリマー配置構造体をより良好に図示する、図３のＩＯＬの一部分の拡大図である。
【図５Ａ】図５Ａは、図４の軟質アクチュエータを大いに拡大した図であり、この図は、配置構造体の作動を示し、この構造体の寸法は、局在した光エネルギーの適用に応答して、一時的な形状と記憶形状との間で評価可能に変化されるために、変化されている。
【図５Ｂ】図５Ｂは、適用されるエネルギーのレベルに依存して、より局所的またはより全体的のいずれかの形状変化のために適合される、図５Ａのものに類似の軟質アクチュエータの拡大図である。
【図６Ａ】図６Ａは、成型された記憶形状にある、適合性配置構造体を備えるレンズの、内部相の一部分、およびその作製方法の断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、適合性配置構造体が、ＡＭＰの安定な一時的形状に二次的に成型されている、図６Ａの内部相の部分の断面図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、レンズの内部空間における、図６Ａ〜６Ｂの内部相部分の断面図である。
【図７】図７は、前レンズ表面の形状改変を示す、図６Ｃのレンズの断面図である。
【図８】図８は、第一および第二の形状および体積が可能な、流体を満たされた配置構造体を備えるレンズの、代替の内部相の一部分の断面図である。
【図９】図９は、環状ＳＭ適合性構成要素を、ゲル流体レンズコアを備えるレンズの内部の周囲に有する、代替の「Ａ」型レンズの分解断面図である。
【図１０】図１０は、図９に類似の別のレンズの実施形態の分解図であり、ここで、環状ＳＭＰ構成要素は、形状変化を引き起こすために、ポリマーマトリックス内の内部流体を配置するように適合されており、ここで、この流体とポリマーとの組み合わせは、アクチュエータまたは配置構造体を構成する。
【図１１】図１１は、環状ＳＭＰ構成要素を備える、図９に類似の別のレンズの断面図である。
【図１２】図１２は、図８Ａ〜８Ｃのものに類似の内部相を有する、「Ｂ」型レンズの概略図であり、ここで、流体を満たされた配置構造体が、これらの配置構造体と連絡するフローチャネル内の犠牲要素によって作動される。
【図１】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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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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【図１２】
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