JP2007236409A

JP2007236409A - 視覚再生補助装置

Info

Publication number: JP2007236409A
Application number: JP2006058561A
Authority: JP
Inventors: Kenzo Shodo; 健三鐘堂
Original assignee: Nidek Co Ltd
Current assignee: Nidek Co Ltd
Priority date: 2006-03-03
Filing date: 2006-03-03
Publication date: 2007-09-20
Also published as: US7834767B2; DE102007010044A1; US20070208393A1

Abstract

【課題】電極が配置された基板を眼内に取り回しよく好適に設置することが可能な視覚再生補助装置を提供する。
【解決手段】網膜を構成する細胞を電気刺激することにより視覚を再生する視覚再生補助装置において、網膜を構成する細胞を電気刺激する複数の電極４１と、該複数の電極を配置する湾曲可能な基板４３と、該基板における前記電極の配置面と反対側の面に設けられ，患者眼の眼内に前記基板を埋植する際に使用される埋植治具を前記基板に保持させるためのポケット６０を有する治具保持部と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は視覚再生を行うための視覚再生補助装置に関する。

近年、失明治療技術の一つとして、複数の電極が形成された基板を有する体内装置を体内に埋植し、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波信号に変換した後、体内に設置された体内装置に送信し、電極から刺激パルス信号を出力して網膜を構成する細胞を電気刺激することにより、視覚の再生を試みる装置がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−０５７６２８号公報

このような装置では、その体内装置を眼底部の網膜下や、脈絡膜と強膜との間等の生体の組織内に埋植して網膜を構成する細胞を電気刺激し、視覚の再生を行う。このような体内装置を眼内に埋植する場合、そのベースとなる基板は眼底の曲面に沿って可能（湾曲可能）な柔軟性を有するとともに、患者や埋植手術における負担を軽減するために可能な限り薄くすることが望まれる。しかしながら、その一方で基板の厚みを薄くすればするほど、埋植に必要な基板自体の剛性が失われることとなり、体内装置の取り回しが容易ではなくなる。

上記従来技術の問題点に鑑み、電極が配置された基板を眼内に取り回しよく好適に設置することが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。

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）網膜を構成する細胞を電気刺激することにより視覚を再生する視覚再生補助装置において、網膜を構成する細胞を電気刺激する複数の電極と、該複数の電極を配置する湾曲可能な基板と、該基板における前記電極の配置面と反対側の面に設けられ，患者眼の眼内に前記基板を埋植する際に使用される埋植治具を前記基板に保持させるための治具保持部と、を備えることを特徴とする。
（２）（１）の視覚再生補助装置において、前記治具保持部は眼内への基板の埋植時における前記基板に対する前記埋植治具の埋植進行方向への移動を規制し、前記埋植進行方向と反対方向への移動を可能とする部材であることを特徴とする。
（３）（２）の視覚再生補助装置において、前記治具保持部は前記基板先端に片方口開きの袋状にて形成されていることを特徴とする。
（４）（１）〜（３）の視覚再生補助装置において、前記治具保持部材は生体適合性を有する樹脂にて形成されるとともに，前記基板が埋植された際に前記基板に対する生体組織の密着圧によって扁平可能な柔軟性を有することを特徴とする。

本発明によれば、電極が配置された基板を眼内に取り回しよく好適に設置することができる。

本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は視覚再生補助装置の外観を示した概略図、図２は視覚再生補助装置における体内装置を示す図である。

１は視覚再生補助装置であり、図１及び図２に示すように、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、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カメラ等からなる撮影装置１２と、外部デバイス１３、一次コイルからなる送信手段１４等にて構成されている。

外部デバイス１３には、ＣＰＵ等の演算処理回路を有するデータ変調手段１３ａ、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が設けられている。データ変調手段１３ａは、撮影装置１２にて撮影した被写体像を画像処理し、さらに得られた画像処理後のデータを、視覚を再生するための電気刺激パルス用データに変換する処理を行う。送信手段１４は、データ変調手段１３ａにて変換された電気刺激パルス用データ、及び後述する体内装置２０を駆動させるための電力を電磁波として体内装置２０側に伝送（無線送信）することができる。また、送信手段１４の中心には図示なき磁石が取り付けられている。磁石は後述する受信手段３１との位置固定に使用される。

バイザー１１は眼鏡形状を有しており、図１に示すように、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、患者に視認させる被写体を撮影することができる。

図２（ａ）に示す体内装置２０は、大別して体外装置１０から送信される電気刺激パルス信号用データや電力を電磁波により受け取るための受信部３０と、網膜を構成する細胞を電気刺激するための刺激部４０により構成される。受信部３０には、体外装置１０からの電磁波を受信する２次コイルからなる受信手段３１や、制御部３２が設けられている。制御部３２は、受信手段３１にて受信された電気刺激パルス用データと電力とを分けるとともに、電気刺激パルス用データを基に、視覚を得るための電気刺激パルス信号と対応する電極を指定する電極指定信号に変換し、刺激部４０へ送信するための役割を有している。

これら受信手段３１や制御部３２は、基板３３上に形成されている。なお、受信部３０には送信手段１４を位置固定させるための図示なき磁石が設けられている。また、３４は不関電極である。

また、刺激部４０には、電気刺激パルス信号を出力する電極４１、刺激制御部４２が設けられている。各電極４１は刺激制御部４２に接続されている。この接続形態は後で説明する。刺激制御部４２は、制御部３２から送られてきた電極指定信号に基づいて、対応する電気刺激パルス信号を電極４１の各々へ振り分ける役目を果たす。電極４１には生体適合性が高い貴金属、例えば金や白金が用いられる。電極４１は基板４３上に複数個形成され、刺激制御部４２は基板４３にフリップチップ実装されている。本実施形態で用いられる基板４３は、眼内、特に、層状の眼組織内に設置されるため、眼球の形状に沿うことが好ましく、層間（層内）に長期埋植されても患者の負担が少ないことが好ましい。このため、基板４３は、ポリプロピレンやポリイミド等、生体適合性が高く、所定の厚さにおいて湾曲可能な材料を長板状に加工したものをベース部としている。基板４３の厚みは強度を有しつつ薄い、例えば、５０μｍ程度とする。この基板４３上にリード線４３ａが配置され、電極４１と刺激制御部４２が電気的に接続される。

また、受信部３０と刺激部４０とは複数のワイヤー５０によって電気的に接続されている。ワイヤー５０は生体適合性の良い貴金属を用いている、また、複数のワイヤー５０は、取り扱いが容易となるように、チューブ５１によって一つに束ねられている。なお、各ワイヤー５０は接続部分を除いて絶縁被膜が施されている。

図２（ｂ）は刺激部４０の斜視図である。電極４１や刺激制御部４２の配置された基板４３の反対の面で、電極４１とは反対側の一端（先端）に片方口開きの袋状に形成されたポケット６０が作製されている。このポケット６０は、後述する埋植治具を基板４３に保持するために用いられ、その開口部は埋植治具先端を差し入れるだけの充分な広さを持つように形成されている。なお、ポケット６０の外縁は、基板４３の周縁（稜線）をはみ出さないように形成される。

６１はポケット６０を形成するポケット膜である。ポケット膜６１は例えば、パリレンやポリイミド等、の柔軟で生体適合性の高い樹脂にて作製される。このポケット膜６１の厚みは、例えば１０μｍ程度であり、刺激部４０（基板４３）が眼内の組織間（例えば、網膜−脈絡膜間、脈絡膜−強膜間や、強膜内等）に埋植された際に、刺激部４０に接する生体組織の密着力にて容易に扁平（圧平）される程度の柔軟性を有する。なお、ポケット膜６１の厚みを基板４３の厚みよりも充分に薄くすることにより、埋植の際にポケット膜６１が扁平した状態であっても、ポケット膜６１の厚みによって刺激部４０全体の厚みを大きく変えることがなく、患者への負担を抑制することができる。

図３は、埋植治具７０の概略構成、及び埋植治具７０をポケット６０に差し入れた状態を示す図である。図３（ａ）に示すように、埋植治具７０は略Ｕ字形状を有する部材からなり、その全長は、刺激部４０を眼内の埋植位置に埋植することが可能な長さを有している。このような埋植治具７０は、例えば、白金等の貴金属やポリプロピレン等の樹脂などの生体適合性の高い素材を用いて形成されている。埋植治具７０の先端部７１の幅は、ポケット６０の開口に差し込める程度に若干狭く形成されているとともに、先端部７１から他端側に向うに従って、その幅は広くなるように形成されている。なお、図３（ｂ）に示すように、埋植治具７０をポケット６０内に差し込んだ状態において、埋植治具７０の左右の軸棒７２は、ポケット６０の開口付近のポケット膜６１を内側から外側に向って若干押し広げる程度の幅を有する。図中の点線は、ポケット膜６１が基板４３上で形成された箇所の厚みを示すものである。このような構成によって、ポケット６０にその先端を差し込まれた埋植治具７０は、刺激部４０（基板４３）から容易に抜けないように保持される。

また、左右の軸棒７２は、先端部７１を支点として所定の弾性力を有するため、図３（ｃ）に示すように左右の軸棒７２の幅を狭めることによって、埋植した刺激部４０から埋植治具７０を簡単に抜き取るとることが可能である。

このように、ポケット６０に埋植治具７０を取り付けることで、埋植手術における刺激部４０の取り回しが簡単になる。さらに、埋植治具７０は、ポケット６０にかかるテンションを変化させることができるため、刺激部４０を眼内に設置した後、容易に抜き取ることができる。

以上のような特徴を持つポケット６０の作製方法について説明する。基板４３の電極４１や刺激制御部４２が配置された面の裏面にポケット６０を作製する。以下の作製方法では、既知のマスキングや蒸着方法を利用する。まず、基板４３上にポケット６０の周縁部だけを除いてマスクをかける。次に、マスク上での厚みが１０μｍ程度となるようにパリレンを蒸着させる。この後に、マスクを溶かし除去すると、ポケット膜６１の周縁部分だけで、基板４３の先端に接着されたパリレン製の袋状のものができる。この袋状のものをポケット６０としたい部分以外を切断等で除去し、ポケット６０を作製する。このようにして、基板４３上に、基板４３の周縁から外側に出ず、所望する厚みであるポケット６０を作製できる。

また、ポケット６０となる片方の口が開いた袋をつくり、基板４３の電極４１が配置されていない先端部に接着や圧着等により貼り付けてポケット６０を作製してもよい。袋の形成は、例えば、生体適合性の高い樹脂、例えば、パリレンやポリイミド、ポリプロピレン等でポケット６０としたい程度の大きさのシートを２枚用意し、シートを重ねて開口とする部分以外を張り合わせて行う。また、樹脂の型押しにより、ポケット６０となるような袋形状を成型してもよい。

図４は刺激部４０を眼内に埋植した状態を示す概略図である。

不関電極３４は図示するように眼内中央の前眼部よりの位置に置かれる。これによって、網膜Ｅ１は電極４１と不関電極３４（対向電極）との間に位置することとなる。よって、電極４１からの電気刺激パルス信号が効率的に網膜を通ることとなる。

一方、受信手段３１は、体外装置１０に設けられた送信手段１４からの信号（電気刺激パルス用データ信号及び電力）を受信可能な生体内の所定位置に設置される。例えば、図１に示すように、患者の側頭部の皮膚の下に受信部３０（図では受信手段３１のみ示している）を埋め込むとともに、皮膚を介して受信部３０と対向する位置に送信手段１４を設置しておく。受信部３０には、送信手段１４と同様に磁石が取り付けられているため、埋植された受信部３０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と受信部３０とが引き合い、送信手段１４が側頭部に保持されることとなる。

なお、ワイヤー５０を束ねるチューブ５１は、側頭部に埋め込まれた受信部３０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。眼窩に入れられたチューブ５１は、図４に示すように強膜Ｅ３の外側を通り、基板４３に設置された刺激制御部４２に接続される。

なお、本実施形態では、体内装置２０（刺激部４０）の設置位置を強膜Ｅ３側に位置させて、強膜側（脈絡膜側）から網膜Ｅ１を構成する細胞を電気刺激する構成としたが、これに限るものではない。電極を配置する基板がフレキシブルであることが好ましい部位で患者眼の網膜を構成する細胞を好適に刺激することが可能な位置に電極を設置することができればよい。例えば、層間に電極及び基板を設置すればよい。体内装置を患者眼の眼内（網膜上や網膜下）に置き、電極が形成されている基板先端部分を網膜下（網膜と脈絡膜との間）や網膜上に設置させるような構成とすることもできる。

次に、刺激部４０を眼内に埋植する方法について説明する。図４に示すように、基板４３上に形成される電極４１を脈絡膜Ｅ２に接触させた状態で、基板４３の一部は、強膜Ｅ３と脈絡膜Ｅ２との間に設置される。また、基板４３の刺激制御部４２部分は、強膜Ｅ３の外側に置かれる。この基板４３の設置は、強膜Ｅ３の一部を切開して強膜ポケットを形成させておき、この強膜ポケット内（脈絡膜Ｅ２の外側）に基板４３の電極部分を挿入し設置後、縫合等により基板４３を固定することにより行われる。

このような刺激部４０の設置は、埋植治具７０を用いて行われる。図３（ｂ）で示したように、ポケット６０に埋植治具７０を取り付け、予め形成した強膜Ｅ３の強膜ポケットに埋植治具７０ごと基板４３を挿入する。この際、ポケット６０の奥（基板４３の先端）は閉じられており、埋植治具７０は基板４３に対して埋植進行方向へのそれ以上の移動が規制されているため、ポケット膜６１を押し広げようとするテンションが掛からなくとも埋植治具７０はポケット６０から抜け出すことなく、所定の埋植位置まで刺激部４０を埋植することができる。埋植進行方向と反対方向への移動は規制されていないため、基板４３の位置決め後、埋植治具７０に対し、図３（ｃ）の矢印に示すように左右の軸棒７２の幅を狭め、ポケット６０から埋植治具７０を抜きとる。なお、所定の埋植位置に置かれた基板４３上のポケット６０は強膜Ｅ３に押され、扁平する。これにより、ポケット６０が基板４３の設置後、患者に負担をかけることが少なくなる。

このように、柔軟性の高い基板４３の一部に埋植治具７０を保持するためのポケット６０を形成し、埋植治具７０を用いての刺激部４０の設置手術を行うことで、基板４３の取り回しが簡単になり、強膜ポケットの切開創を基板４３に対して必要以上に大きく広げることがない。

以上のような構成を備える視覚再生補助装置において、その動作を図５に示す制御系のブロック図を基に説明する。図１に示す撮影装置１２により撮影された被写体の撮影データ（画像データ）は、データ変調手段１３ａに送られる。データ変調手段１３ａは、撮影した被写体を患者が認識するために必要となる所定データパラメータ（電気刺激パルス用データ）に変換し、さらに電磁波として伝送するのに適した変調信号に変調し、送信手段１４より電磁波として体内装置２０側に送信する。

また同時に、データ変調手段１３ａは、バッテリー１３ｂから供給されている電力を前述した変調信号（電気刺激パルス用データ）の帯域と異なる帯域の電磁波として前記変調信号と合わせて体内装置２０側に送信する。

体内装置２０側では、体外装置１０より送られてくる変調信号と電力とを受信手段３１にて受け取り、制御部３２に送る。制御部３２では受けとった信号から、変調信号が使用する帯域の信号を抽出するとともに、この変調信号に基づいて電気刺激パルス信号と電極指定信号とを形成し、電極指定信号を刺激制御部４２に送信する。刺激制御部４２では受け取った電極指定信号に基づいて前述した方法により、各電極４１から電気刺激パルス信号を出力させる。各電極４１から出力する電気刺激パルス信号によって網膜を構成する細胞が電気刺激され、患者は視覚（光覚）を得る。なお、制御部３２は、受信手段３１により体内装置２０を駆動させるための電力を得る。

なお、以上説明した本実施形態では、埋植治具７０を基板４３上に設けたポケット６０で保持していたが、これに限るものではない。治具保持部は、基板４３の進行方向への移動に際し、埋植治具７０の移動を基板４３に対して相対的に規制し、進行方向と反対方向への移動は規制しない構成であればよい。従って、治具保持部はポケット６０のような袋形状に限らない。基板４３の先端に、埋植治具７０の移動を規制する突起を設け、基板４３に埋植治具７０が突起から外れにくくする帯状の部材を設ける構成としてもよい。突起は、生体適合性の高い樹脂で形成し基盤４３に接着したり、基板４３の作製時に基板４３上に形成してもよい。突起は埋植器具７０の移動が充分規制される程度の大きさで、埋植後は患者の負担にならない程度の大きさ、例えば、２０〜１００μｍ、で形成される。また、帯状の部材も生体適合性の高い部材で形成され、基盤４３に貼り付けられる。この部材も前述のポケット６０と同様に、埋植後に生体組織に用意に圧平される程度の大きさ、厚みで形成される。

視覚再生補助装置の外観を示した概略図である。本実施形態における視覚再生補助装置の体内装置を示した概略図である。埋植治具７０の概略構成、及び埋植治具７０をポケット６０に差し入れた状態を示す図である。体内装置を体内に設置した状態を示した図である。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。

符号の説明

１視覚再生補助装置
１０体外装置
２０体内装置
３０受信部
３２制御部
３４不関電極
４０刺激部
４１電極
４２刺激制御部
４３基板
６０ポケット
７０埋植治具

Claims

網膜を構成する細胞を電気刺激することにより視覚を再生する視覚再生補助装置において、
網膜を構成する細胞を電気刺激する複数の電極と、
該複数の電極を配置する湾曲可能な基板と、
該基板における前記電極の配置面と反対側の面に設けられ，患者眼の眼内に前記基板を埋植する際に使用される埋植治具を前記基板に保持させるための治具保持部と、
を備えることを特徴とする視覚再生補助装置。
請求項１の視覚再生補助装置において、前記治具保持部は眼内への基板の埋植時における前記基板に対する前記埋植治具の埋植進行方向への移動を規制し、前記埋植進行方向と反対方向への移動を可能とする部材であることを特徴とする視覚再生補助装置。
請求項２の視覚再生補助装置において、前記治具保持部は前記基板先端に片方口開きの袋状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。
請求項１〜３の視覚再生補助装置において、前記治具保持部材は生体適合性を有する樹脂にて形成されるとともに，前記基板が埋植された際に前記基板に対する生体組織の密着圧によって扁平可能な柔軟性を有することを特徴とする視覚再生補助装置。