BRPI0610464B1

BRPI0610464B1 - Lente intra-ocular

Info

Publication number: BRPI0610464B1
Application number: BRPI0610464-9A
Authority: BR
Inventors: Donitzky Christof; Vogler Klaus
Original assignee: Wavelight Laser Technologie Ag
Priority date: 2005-05-27
Filing date: 2006-05-17
Publication date: 2018-02-14
Also published as: EP1726272A1; BRPI0610464B8; BRPI0610464A2; CN101184452A; DE502005007656D1; ES2326742T3; US20080306589A1; EP1726272B1; WO2006125556A1; KR20080016828A; CN101184452B; JP2008541805A; JP5027119B2; US8460376B2; KR101257101B1

Abstract

lente intra-ocular. a invenção refere-se a uma lente intra-ocular (10), formada de modo a ser capaz de ser incorporada na cápsula de um olho, cuja potência refrativa pode ser alterada pela aplicação de tensões elétricas.

Description

(54) Título: LENTE INTRA-OCULAR (51) Int.CI.: A61F 2/16 (30) Prioridade Unionista: 27/05/2005 EP 05011483.4 (73) Titular(es): WAVELIGHT LASER TECHNOLOGIE AG (72) Inventor(es): CHRISTOF DONITZKY; KLAUS VOGLER “LENTE INTRA-OCULAR”

A invenção refere-se a lentes intra-oculares, que são apropriadas para serem encaixadas em um olho humano.

Lentes intra-oculares são amplamente conhecidas na oftalmologia; por exemplo, lentes intra-oculares são implantadas na eventualidade da opacifícação da lente do olho, originalmente transparente (catarata)

Hipermetropia, relacionada com a idade (presbiopia), é um problema particular na oftalmologia, ver, por exemplo, o artigo “Intraokularlinsen”, em DER AUGENSPIEGEL, 7-8/2002: 28-34. A perda da elasticidade da lente natural do olho, relacionada com a idade, impede a adaptação de sua potência refrativa e, por conseguinte, a acomodação do olho aos objetos que estão em uma faixa próxima, em frente do olho, e com isto, uma imagem clara para a retina. Embora a perda da capacidade de acomodação possa ser corrigida com óculos de leitura, isto leva, no entanto, a gastos e desconfortos conhecidos.

Os primórdios da arte apresentam uma variedade de tentativas para resolver o problema da presbiopia: por exemplo, houve uma tentativa de deslocar as lentes intra-oculares artificiais (IOLs) pela ação do músculo ciliar do olho (ver o artigo citado acima na “Der Augenspiegel”). No entanto, isto conseguiu, apenas, um deslocamento insuficiente da IOL na direção axial (convencionalmente referida como eixo Z) e, por isto, somente, um deslocamento insuficiente do ponto focal.

Houve, também, uma tentativa de deformar uma IOL encaixada, mecanicamente, pelo músculo ciliar embora, não tenha conseguido demonstrar, de maneira convincente, seu sucesso.

Uma outra abordagem tenta restaurar, a elasticidade da lente natural do olho, por incisões radiais na lente cristalina do olho, com laser FS, não-invasivo, ver O. Kermani em “Neues aus Wissenschaft und Forschung”,

J. Refract Surgery: 2004; 20: 651-658. No entanto, com isto, a elasticidade quase não muda, e há o risco de uma catarata induzida.

Além disto, têm sido implantadas IOLs multifocais, apesar das dificuldades conhecidas, em particular, imagens duplas embaraçadas e falta de nitidez já que, pelo menos, duas distâncias focais, com propriedades de imageamento diferentes, produzem imagens duplas, simultâneas, na retina, ver “Neue Multifokallisen, individuelle Lõsungen und postoperative Funktionalitãt”, em Der Augenspiegel, 09/2004: 42-47.

Outra tentativa para aliviar a presbiopia é produzir monovisão por cirurgia da córnea, com laser reffativo, Neste caso, um olho é corrigido para o ponto próximo e o outro olho é deixado, ajustado, para o ponto distante, ou corrigido de modo que este último tome-se, o assim chamado, olho avançado. Com isto, no entanto, os dois olhos liberam informações diferentes que precisam ser processadas pelo cérebro e absorvidas pelo paciente.

A presente invenção adota um outro modo de restauração da capacidade de acomodação do olho humano,

Para esta finalidade a invenção provê uma lente intra-ocular cuja potência refrativa pode ser alterada pela aplicação de uma tensão elétrica. A invenção refere-se, então, a uma lente intra-ocular artificial que é apropriada para ser encaixada no olho humano e é configurada de maneira que, sua potência refrativa, possa ser alterada por tensões ou campos elétricos, de modo que a capacidade de acomodação do olho seja restaurada.

Há algum tempo, no campo da aplicação, são conhecidas as, assim chamadas, lentes líquidas. Nelas, a aplicação de tensões elétricas provoca uma mudança na forma da lente líquida e, por conseguinte, uma mudança em sua distância focal. O efeito físico no qual isto está baseado é conhecido como “eletro revestimento”. O termo “lente líquida”, neste caso, também cobre outros materiais deformáveis, em particular do tipo líquido. Por

meio de eletrodos, apropriadamente configurados, viscosidades e densidades selecionadas do material da lente, e pelo dimensionamento adequado da lente, assim como os cuidados para assegurar um posicionamento estável, da lente, é possível obter-se uma variação dinâmica muito alta, isto é, uma mudança muito rápida da forma da lente; por exemplo, já é possível, no presente, uma distância focal mudar de freqüência na faixa de cerca de 2 kHz. Lentes líquidas, que podem ser atuadas por tensões elétricas, podem ser produzidas com diâmetros na faixa de 3 a 6 mm. Em relação a trabalhos anteriores, sobre o assunto, faremos referência às seguintes publicações:

Kuiper, S. Hendriks BHW.: Variable-focus Liquid Lens for

Miniature Cameras, Appl Phys Lett 2004; 85: 1128-1130;

Hecht E., Optics - Second Edition. Addison-Wesley Publishing Company, Chapter 5: Geometrical Optics-Paraxial Theory: p-138; Krupenkin, T., Yang S., MachP.: Tumable Liquid Microlens Appl Phys Lett

2003; 82: 316-318 e

Berge B. Peseux J.: Variable focal lens controlled by an externai voltage: An application of eletrowetting. Eur Phys J 2000; E3: 159163.

A lente líquida intra-ocular, de acordo com a invenção, é 20 dimensionada e configurada de modo a poder ser encaixada dentro da cápsula de um olho. A lente líquida intra-ocular também deve ser dimensionada e configurada de modo a poder ser encaixada dentro de um sulco.

A IOL, que pode ser usada desta maneira, compreende, além disso, meios de modo a que a tensão superficial, mecânica, da lente possa ser alterada pela aplicação de uma tensão elétrica, de modo a mudar sua distância focal.

De acordo com uma configuração preferida, a lente é dimensionada e os meios para aplicar a tensão são configurados, de modo que a tensão elétrica provoque uma deformação esfero-simétrica da lente. Desta

maneira, é provida, na lente, uma simetria radial. A lente também pode ser dimensionada e configurada de modo a que as tensões elétricas compensem um astigmatismo, bem como aberrações, particularmente, aberrações esféricas, isto é, defeitos de ordem elevada.

O assim chamado “eletro umedecimento” modifica a tensão superficial do material líquido, tipo líquido ou outro apropriado, a lente sendo configurada e/ou exposta a forças externas, de modo que sua forma é mudada devido à mudança da tensão superficial, em relação a um estado sem a tensão ou com outras tensões.

De acordo com configurações particulares da IOL, de acordo com a invenção, ela pode ser total ou parcialmente coberta por uma membrana e, opcionalmente, compreender elementos de fixação adicionais tais como os últimos são conhecidos, nas lentes intra-oculares convencionais. Elementos de fixação podem ser providos na lente de modo que a última possa ser posicionada, no olho, na posição desejada.

A forma da IOL, de acordo com a invenção, numa cápsula, no estado de tensão livre, pode ser influenciada numa forma desejada pela introdução de superfícies hidrofóbicas suplementares e uma modificação, concomitante da tensão superficial.

De acordo com configurações particulares da invenção, a lente intra-ocular é provida com eletrodos para a aplicação das mencionadas tensões elétricas. Os eletrodos são, neste caso, pelo menos, parcialmente transparentes. Também, de acordo com uma configuração preferida da invenção, os eletrodos são arranjados a distâncias apropriadas, substancialmente por toda a volta da IOL.

As tensões necessárias para controlar as IOLs, de acordo com a invenção, podem ser obtidas e usadas de várias maneiras. Por exemplo, é possível usar-se componentes eletrônicos altamente miniaturizados. Tais componentes já são implantados, hoje em dia, dentro do olho humano, ver H.

G. Sachs e V. P. Gabei em Graefe’s Arch. Ciln. Exp. Ophthamol. (2004) 242: 713-723; o artigo “Die Implantation Von Sehprothesen bei progressiven Netzhautdystrophien” por P. Walter em DER AUGENSPIEGEL, 11/2004, p. 32; T. Laube, C. Brockman, R. Buü, C. Lau, K. Hock, N. Stawski, T. Stieglitz, Η, A. Richter and H. Schilling em Graefe’s Arch. Ciln. Exp. Ophthamol. (2004) 242: 661-667; e T. Stieglitz, R. Keller, H. Beutel und J. U. Meyer, “Microsystem Integration Techniques for Intraocular Vision Prostheses Using Flexible Polyimide Foils”.

Por outro lado, também é possível a provisão de tensões elétricas fisiológicas. Por exemplo, a tensão necessária para a acomodação pode ser derivada, diretamente, de um movimento do olho, em particular, por geração de tensão triboelétrica, isto é, geração de tensão pelo efeito de fricção. Com a ajuda de microchips implantados, esta tensão pode ser amplificada para o nível desejado, e aplicada nos eletrodos, da lente, apropriadamente configurados, de modo a ajustar a curvatura da superfície. Por exemplo, o processo natural de acomodação requer a atuação do músculo ciliar. No olho jovem, totalmente funcional, o músculo ciliar provoca uma deformação da lente, para acomodação. Uma configuração particular da presente invenção prove um meio, pelo qual, uma tensão elétrica é derivada desta ação do músculo ciliar e, se necessário, tendo sido suficientemente amplificada, é aplicada nos mencionados eletrodos da lente, de modo a produzir a acomodação necessária como uma função do movimento natural do músculo ciliar.

Por um arranjo particular da invenção é também possível superar defeitos de formação de imagem de ordem mais alta bem como defeitos de formação de imagem de astigmatismo, conforme EP 1 091 758B1 eUS 6.369.954B1.

Exemplos de modos de realização da invenção serão descritos, mais detalhadamente, abaixo, com a ajuda dos desenhos, nos quais:

Figura 1 mostra uma seção esquemática através de um olho, dentro do qual, uma lente intra-ocular, de acordo com a invenção, está incorporada, a lente não estando acomodada;

Figura 2 mostra uma representação correspondendo à Figura 1, a lente estando acomodada;

Figura 3 mostra outra configuração de uma IOL com um microchip para controle da tensão, novamente no estado de incorporação no olho, para mostrar o modo de ação.

A princípio, a mudança da potência refrativa ou distância focal de uma lente pode ser representada pela equação das lentes simples, o raio de curvatura da lente determinando sua distância focal (ver, por exemplo, o livro de texto de E. Hecht citado acima):

RI - Raio de curvatura da superfície da lente (1)

n - índice de refração

Se, uma lente intra-ocular (IOL), de acordo com a invenção, é encaixada na cápsula do olho, apropriadamente preparada com antecedência, então é obtida, essencialmente, uma posição centralizada da lente no caminho do feixe ótico do olho. Também é possível envolver a lente líquida com uma membrana apropriada e provê-la com elementos de fixação adicionais, de modo a assegurar sua posição central no eixo ótico do olho. Esta técnica é conhecida, per se, nas IOLs convencionais.

A mudança na potência refrativa D, de uma lente líquida, pode ser descrita pela seguinte equação:

D = DQ + K — K = Constante do material d (2) d = Diâmetro da lente

U = Tensão

A mudança da potência refrativa de uma lente líquida é, por isso, dependente, em princípio, da segunda força da tensão aplicada e inversamente proporcional ao diâmetro da lente. Para lentes de pequeno diâmetro, como neste caso, e camadas de isolamento dielétrico apropriadas, somente são necessárias tensões reiativamente baixas, de modo a obterem-se mudanças significativas da potência refrativa. (ver o artigo por T. Krupenkin et al, citado acima).

No olho humano, dependendo da idade, a lente do olho aceita uma faixa de acomodação de cerca de lOdpt a cerca de 14dpt.

Se as constantes eletro-óticas correntemente disponibilizadas forem aceitas para as lentes de material líquido (ver os trabalhos acima por S. Kuiper et al., e T. Krupenkin et al.), então, tais mudanças da potência refrativa já podem ser obtidas na faixa de U = 20-30 V, com os materiais atualmente conhecidos.

A Figura 1 mostra uma lente intra-ocular 10, que está encaixada em uma cápsula 12, de um olho humano. Além disso, estão representadas a íris 14, a córnea 16 e a câmara anterior 18, do olho.

A lente intra-ocular 10, feita de um material líquido do tipo acima descrito, está envolvida por um líquido isolante 20.

De acordo com a figura, eletrodos 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f são arranjados ou em volta da cápsula 12 (Figuras 1 e 2) ou intemamente, na cápsula (Figura 3). Os eletrodos também podem ser arranjados em um plano equatorial da cápsula. Por outro lado, pode ser usada uma lente intra-ocular, completamente encapsulada com os eletrodos arranjados intemamente.

O músculo ciliar natural 24 penetra na cápsula perpendicularmente ao eixo ótico do sistema “olho”.

A figura 1 mostra, esquematicamente, o estado não acomodado da lente intra-ocular 20, isto é, o estado no qual não é aplicada tensão aos eletrodos e, assim, D = D_o é aplicado na Equação (2) acima. A força de estiramento ou a força de compressão F atuando perpendicularmente ao eixo ótico é, igualmente, igual a zero F = 0.

A Figura 2 mostra um estado, no qual uma tensão U é aplicada nos eletrodos 22. Aplica-se D = DO + KU². A lente intra-ocular esta contraída eletro-restritivamente (acomodada) e uma força, diferente de zero, atua perpendicularmente ao eixo ótico, isto é, provoca a mudança da forma, da maneira desejada, de modo que o raio de curvatura da interface da lente 10 varie bastante, aumentando-se assim, a potência refrativa.

A figura 3 mostra um exemplo de um modo de realização modificado, no qual o sistema compreende um microchip 26, que está, igualmente representado, no estado instalado, na Figura 3. Componentes que são funcionalmente equivalentes, ou funcionalmente similares, uns aos outros, são providos, nas figuras, com o mesmo referencial.

No exemplo do modo de realização, de acordo com a Figura 3, é usada geração de tensão triboelétrica. Como descrito acima, uma força é associada ao processo de acomodação natural, por exemplo, a força que é exercida pelo músculo ciliar natural na lente natural do olho. No exemplo de modo de realização, de acordo com a Figura 3, uma tensão é derivada desta ação de força e é amplificada o suficiente antes de ser aplicada aos eletrodos 22a,..., 22f, de modo a provocar uma deformação correspondente da interface e, com isto, sua acomodação.

A geração de tensão triboelétrica pode ser descrita de maneira semelhante ao efeito piezoelétrico, neste caso como geração de carga por uma força e, em nosso caso, por uma força de inicialização de movimento e uma separação de carga, ver Benz W., Heinks P., Starke L.: Tabellenbuch Elektronik fíir Industrie-Elektroniker und Kommunikationselektroniker. Kohl + Noltmeyer Verlag: p. 87. Aplica-se o seguinte:

p &e/e~e_n-2- e_i2 - Módulo elástico (3)

A

Δε/e - Mudança relativa da distância

Fn - Componente de força

A - Área

U = ~ =—S_}2F_i2 S12 - Módulo piezoelétrico (4)

C C

C - Capacitância

Esta geração de tensão triboelétrica é amplificada via o 5 microchip 26, implantado, e este chip está conectado aos eletrodos individuais 22a,..., 22f, via fios (não mostrados) e os controla de modo que seja obtida a acomodação desejada.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Lente intra-ocular (10), caracterizada pelo fato de compreender meios (22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f) para aplicação de uma tensão elétrica, em que os meios são adaptados para aplicar a tensão elétrica na lente intra-ocular (10) e para mudar a forma da lente intra-ocular (10) pela aplicação da tensão elétrica e, assim, uma tensão superficial mecânica modificada da lente intra-ocular (10) para alterar sua potência refrativa, enquanto que a lente intra-ocular (10) compreende uma lente líquida.
2. Lente intra-ocular (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de ser configurada de modo a ser encaixada na cápsula de um olho ou em um sulco.
3. Lente intra-ocular, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato da tensão elétrica provocar uma deformação esferosimétrica da lente (10).
4. Lente intra-ocular, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato da tensão elétrica produzir uma deformação da lente (10) para compensar um astigmatismo ou para compensar aberrações de ordem elevada.
5. Lente intra-ocular, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato da lente (10) ser coberta por uma membrana.
6. Lente intra-ocular, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de ter elementos de fixação para posicionamento no olho.
7. Lente intra-ocular, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato da lente (10) estar provida com eletrodos (22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f) para aplicação de tensões elétricas.
8. Lente intra-ocular, de acordo com a reivindicação 7,

Petição 870170052768, de 26/07/2017, pág. 11/12 caracterizada pelo fato dos eletrodos (22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f) serem, pelo menos, parcialmente transparentes.
9. Lente intra-ocular, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de ser definida por um microchip (26) para o processamento e amplificação das tensões triboelétricas.

Petição 870170052768, de 26/07/2017, pág. 12/12

1/1

22f