JP2004298299A - 視覚再生補助装置 - Google Patents

Abstract

【課題】網膜の広い範囲に対して電極を密着させることができ、広い範囲の視野を得ることができる視覚再生補助装置を提供する。
【解決手段】網膜に複数の刺激電極を当接させて網膜を構成する細胞を電気刺激することにより視覚の再生を行うための視覚再生補助装置において、複数の刺激電極を形成するための基板を有し、少なくとも刺激電極を形成する部分の基板形状は渦巻状に形成されており、弾力性や屈曲性をある程度有するため、網膜が有する曲面に合わせて各電極を網膜の広い範囲において密着させることができる。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来技術】
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には、体外にて撮像された映像を光信号や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て網膜を構成する細胞を刺激する方法（以下、体外撮像型と記す 特許文献１参照）や、網膜にフォトダイオードアレイ等からなる体内装置を設置し、画像をフォトダイオードアレイに受像（受光）させて細胞を電気刺激する方法（以下、体内撮像型と記す 特許文献２参照）等が考えられている。
このような体外撮像型や体内撮像型の視覚再生補助装置を用いて網膜を構成する細胞を電気刺激する場合、生体適合性の良い樹脂等からなる板状の基板に電極を複数個設置し、この電極を網膜に当接させて細胞を電気刺激するようにしている。
【特許文献１】
米国特許５９３５１５５号明細書
【特許文献２】
米国特許５０２４２２３号明細書
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、眼球は球形状であるために網膜はその形状に沿って曲面を有しており、従来の視覚再生補助装置に用いられる板状の基板では、網膜の広い範囲において電極を密着させることが難しい。このため、従来の視覚再生補助装置を用いて広い視野を得ることが困難であった。
上記従来技術の問題点に鑑み、網膜の広い範囲に対して電極を密着させることができ、広い範囲の視野を得ることが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。
【０００４】
【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。
【０００５】
（１） 網膜に複数の刺激電極を当接させて網膜を構成する細胞を電気刺激することにより視覚の再生を行うための視覚再生補助装置において、前記複数の刺激電極を形成するための基板を有し、少なくとも前記刺激電極を形成する部分の基板形状は渦巻状に形成されていることを特徴とする。
（２） （１）の視覚再生補助装置において、前記基板は軟性の樹脂材料にて形成されていることを特徴とする。
（３） 網膜に複数の刺激電極を当接させて網膜を構成する細胞を電気刺激することにより視覚の再生を行うための視覚再生補助装置において、前記複数の刺激電極を形成するための基板を有し、少なくとも前記刺激電極を形成する部分の基板形状はケーブル状に形成さ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、前記刺激電極は前記ケーブル状の基板の周囲にリング状に形成されていることを特徴とする。
（５） （１）〜（４）の視覚再生補助装置において、レーザ光を用いて前記刺激電極が形成された基板を網膜に固定保持させ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である。
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。
【０００７】
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（図４参照）。送信手段１４はパルス信号変換手段１３ａにて変換された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。
【０００８】
バイザー１１は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。
体内装置２０は、網膜を構成する細胞を電気刺激するための刺激電極が設けられる基板２１、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、ケーブル２５、内部デバイス２６等にて構成されている。
【０００９】
図３（ａ）は眼内に置かれる基板２１の外観を示した図であり、図３（ｂ）は図３（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、その先端には渦巻形状を有した渦巻部分２１ａが形成されている。渦巻部分２１ａの裏側（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、多点電極を形成している。また、渦巻部分２１ａはこのような形状により、弾力性や屈曲性をある程度有するため、網膜が有する曲面に合わせて各電極２３を網膜に密着させることができる。
【００１０】
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３（ｂ）に示すように、各リード線２７は渦巻部分２１ａ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。なお、基板２１の渦巻部分２１ａの裏側に電極２３を形成させるには、内部デバイス２６から渦巻部分２１ａの裏側に向けて予め形成しておく。この基板２１の裏面に絶縁性の感光性樹脂を塗布した後、フォトリソグラフィ法によりリード線２７の先端が露出するように孔を開け、この孔に金、白金等の導電性金属材料を付着、堆積させることにより電極２３を形成することができる。また、形成する電極２３の個数に対応した数だけのリード線２７を基板２１上の一平面に形成させることが難しい場合には、基板２１上にリード線２７の形成層を複数積層させる立体回路の構成をとるようにすることもできる。また、絶縁性材料にて被覆された極細線ワイヤーを絶縁シートで挟み込むことによってリード線２７を形成するようにすることもできる。
また、内部デバイス２６は、ケーブル２５を介して受信手段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パルス信号に変換するための変換回路や変換した電気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。
【００１１】
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。また、光凝固手術等の眼科手術に用いるレーザ照射装置を用いて、レーザ光を基板２１に照射させて網膜Ｅｒと基板２１とを接着させることもできる。
【００１２】
レーザ光を用いて基板２１を網膜Ｅｒに接着させる場合には、所定の波長の光束を吸収しやすく、熱融着が生じやすい樹脂材料等にて基板２１の周囲を被覆しておく。その後、基板２１を網膜Ｅｒに当接させた後、接着させたい箇所にレーザ光を照射させ、被覆した樹脂材料を融解して生体組織に接着させればよい。熱融着が生じやすい樹脂材料としては、例えばポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン等を用いることができる。また、このような樹脂に赤色等のレーザ光の波長を吸収しやすい色素を重合又は混合させることにより、レーザ光の吸収効率を高めることができる。
【００１３】
一方、ケーブル２５は絶縁性を有し生体適合性の高い材料にて被覆されている。図１及び図２に示すように、ケーブル２５は患者の側頭部に埋埴された受信手段２４から側頭部に沿って皮膚下を患者眼に向かって延び、患者の上まぶたの内側を通して眼窩に入れられる。眼窩に入れられたケーブル２５は、強膜外或いは強膜の内側を通り、基板２１に設けられた内部デバイス２６に接続される。
また、受信手段２４の中心には、送信手段１４と同様に磁石２４ａが取り付けられており、埋埴された受信手段２４上に送信手段１４を位置させることにより、磁力によって送信手段１４と受信手段２４とがくっつき合い、送信手段１４が側頭部に保持されるようになっている。
なお、このような体内装置２０において、電極２３以外の構成部分には、図示なきエポキシ樹脂やパリレン等の生体適合性の良いコーティング剤にて被膜されており、電気回路への体液等の接触を防ぐようにしている。
【００１４】
以上のような構成を備える視覚再生補助装置において、視覚再生のための動作を図４に示す制御系のブロック図を基に説明する。
初めに患者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７〜８ｍｍ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（基板２１）を眼内に挿入させる。その後、渦巻部分２１ａを黄斑部周辺に位置させるとともに網膜Ｅｒの曲面に渦巻部分２１ａを合わせることにより、電極２３を網膜Ｅｒに密着させる。また、受信手段２４は患者の側頭部に埋殖させておく。その後、送信手段１４を磁力にて受信手段２４に保持させるとともにバイザー１１を装着し、視覚の再生を行う。
【００１５】
従来の基板は平板形状を有するために、網膜Ｅｒの広い範囲の曲面に電極２３を密着させることは困難であった。しかしながら本実施の形態では、電極２３が形成される基板の先端部分を渦巻形状とすることにより、図５に示すように、網膜Ｅｒの曲面に合わせることができ、従来に比べ、より広い範囲の網膜に対して電極を密着させることができる。その結果、広い範囲の視野を得ることができる。
撮影装置１２により撮影された被写体の撮影データは、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、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。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。
【００１６】
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。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。
以上のような本実施の形態における基板２１先端の形状（渦巻形状）は、加齢性黄斑変性症等の中心視野の欠損が生じるような場合において、中心視野に対応する網膜を広い範囲で電気刺激する必要がある場合に特に有効である。
【００１７】
次に第２の実施形態として網膜色素変性症等の周辺視野の欠損が生じる場合において、この周辺視野に対応する網膜を広い範囲で電気刺激するための視覚再生補助装置を図面を基に説明する。なお、第２の実施形態では、主に前述した実施形態の視覚再生補助装置と異なる構成部分について説明し、共通の要素については前述の実施形態で説明した構成を援用する。図６は第２の実施形態で使用する基板の概略構成を示した図である。
【００１８】
図６（ａ）に示すように、基板２１の先端部分には細長い紐状のケーブル部分２１ｂが形成されている。ケーブル部分２１ｂは、基板２１と同材料でもよいが、絶縁性及び柔軟性を持つとともに生体適合性の良い材料であれば良い。また、ケーブル部分２１ｂは、埋殖する眼内の周囲（網膜上）を少なくとも２〜３重程度這わせるだけの長さを有している。
また、図６（ｂ）に示すように、ケーブル部分２１ｂの表面には複数の電極２３が等間隔にて形成されており、多点電極の構成を有している。また、電極２３はケーブル部分の周囲にリング状に形成されており、その各々がケーブル部分２１ｂ内部を通る複数のリード線２７にそれぞれ接続されている。
【００１９】
このような構成を備える体内装置２０を患者眼Ｅに設置する場合には、図７に示すように、黄斑部からかなり離れた網膜上（周辺視野に対応する網膜）にケーブル部分２１ｂを這わせ、電極２３を網膜に密着させる。ケーブル部分２１ｂは網膜の曲面に合わせて自在に屈曲できるため、ケーブル部分２１ｂの長さの分だけ網膜上の広い範囲に電極２３を設置することができる。また、電極２３はケーブル部分２１ｂの周囲沿ってリング状に形成されているため、ケーブル部分２１ｂが網膜に接触していれば、電極２３は網膜上に接触することとなる。
また、ケーブル部分２１ｂの固定は前述したタックやレーザ光にて行うことができる。このように周辺視野に対応した網膜上に電極２３を設置することができるため、電極２３からの電気刺激パルス信号により欠損した周辺視野の再生を促すことができる。
【００２０】
以上の実施形態では網膜上に電極を設置（当接）させるものとしているが、これに限るものではなく、網膜下（網膜と脈絡膜との間）に電極を設置して網膜を構成する細胞を刺激することもできる。また、電極を形成させる基板の材料に形状記憶樹脂を用い、体温程度において当接させる網膜の曲面形状に合うような基板形状になるようにしておくことにより、電極が形成された基板を網膜の広い範囲により効率よく設置することが可能である。また、前述した基板２１先端の帰依上が渦巻形状となっている視覚再生補助装置においても、渦巻部分を大きく形成しておくことにより、周辺視野の欠損にも対応することができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、網膜の広い範囲に対して電極を密着させることができ、広い範囲の視野を得ることができる。
【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】基板２１の概略構成を示した図である。
【図４】本実施形態における視覚再生補助装置における制御系を示したブロック図である。
【図５】電極を網膜に接触させた状態を示した図である。
【図６】本発明における第２の実施形態を示した図である。
【図７】網膜上にケーブル電極を設置した状態を示した図である。
【符号の説明】
１ 視覚再生補助装置
１０ 体外装置
１１ バイザー
１２ 撮影装置
１３ 外部デバイス
２０ 体内装置
２１ 基板
２１ａ 渦巻部分
２３ 電極
２６ 内部デバイス
２７ リード線

Claims (5)

1. 網膜に複数の刺激電極を当接させて網膜を構成する細胞を電気刺激することにより視覚の再生を行うための視覚再生補助装置において、前記複数の刺激電極を形成するための基板を有し、少なくとも前記刺激電極を形成する部分の基板形状は渦巻状に形成されていることを特徴とする視覚再生補助装置。
2. 請求項１の視覚再生補助装置において、前記基板は軟性の樹脂材料にて形成されていることを特徴とする視覚再生補助装置。
3. 網膜に複数の刺激電極を当接させて網膜を構成する細胞を電気刺激することにより視覚の再生を行うための視覚再生補助装置において、前記複数の刺激電極を形成するための基板を有し、少なくとも前記刺激電極を形成する部分の基板形状はケーブル状に形成されていることを特徴とする視覚再生補助装置
4. 請求項３の視覚再生補助装置において、前記刺激電極は前記ケーブル状の基板の周囲にリング状に形成されていることを特徴とする視覚再生補助装置。
5. 請求項１〜４の視覚再生補助装置において、レーザ光を用いて前記刺激電極が形成された基板を網膜に固定保持させることを特徴とする視覚再生補助装置。

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