DE69031908T2

DE69031908T2 - Künstliche Netzhaut

Info

Publication number: DE69031908T2
Application number: DE69031908T
Authority: DE
Inventors: Alan Y Chow
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-08-08
Filing date: 1990-08-03
Publication date: 1998-07-16
Anticipated expiration: 2010-08-04
Also published as: US5024223A; EP0460320A2; EP0460320A3; ES2110410T3; EP0460320B1; DE69031908D1; CA2022544A1; CA2022544C

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist auf ein medizinisches Erzeugnis gerichtet, das verwendet werden kann, einen Sehverlust oder sogar vollständige Blindheit zu korrigieren, die durch gewisse Erkrankungen der Netzhaut hervorgerufen werden. Eine Vielzahl von Netzhauterkrankungen bewirkt bspw. einen Sehverlust oder Blindheit, durch Zerstörung der Choroidea, der Choriokapillaris und der äußeren Netzhautschichten. Die äußeren Schichten schließen die Bruch'sche Membrane und das retinale Pigmentepithel ein, deren Verlust eine Verschlechterung der inneren, retinalen Photorezeptorschicht ergibt. Diese Erkrankungen jedoch verschonen häufig einen Großteil der verbleibenden, inneren, retinalen Schichten der äußeren Kern-, äußeren Plexiformis, inneren Kern-, inneren Plexiformis, Qanglionzellen- und Nervenfaserschichten.
Die gegenwärtige Erfindung schließt die Verwendung einer elektronischen Einrichtung ein, einer photoempfindlichen Mehrfachanordnung, die fähig ist, die Signale nachzubilden, die sonst von der beschädigten, inneren, retinalen Photorezeptorschicht erzeugt würden. Wenn die Einrichtung zwischen der inneren und der äußeren, retinalen Schicht eingepflanzt wird, regt sie die innere Schicht an, um eine merklich nützlich gebildete Sehweise einem Patienten in einer niemals bisher erreichbaren Weise bereitzustellen.
Fruhere Versuche sind gemacht worden, um Sehen durch Anregen verschiedener Bereiche der Retina zu erzeugen. US-A-4628933 offenbart z.B. eine extern gespeiste, aber intern angeordnete, photoempfindliche Mehrfachanordnungseinrichtung mit ihrer photoaktiven Oberfläche und Elektrodenoberfläche auf gegenüberliegenden Seiten. Die Einrichtung sollte die Nervenfaserschicht über eine unmittelbare Anordnung auf dieser Schicht von der Glaskörperseite her anregen. Der Erfolg dieser Einrichtung besteht wahrscheinlich nicht aufgrund davon, daß sie die komplexen, frequenzmodulierten, neuralen Signale der Nervenfaserschicht kopieren muß. Des weiteren verläuft die Nervenfaserschicht auf einem im allgemeinen radialen Verlauf mit vielen Schichten sich überlappender Fasern von verschiedenen Bereichen der Netzhaut, wobei die Auswahl der geeigneten, anzuregenden Nervenfasern äußerst schwierig, wenn nicht unmöglich gemacht wird. Die Erzeugung einer zweckmäßig gebildeten, visuellen Buddarstellung ist deshalb äußerst unwahrscheinlich. Es ist nicht bekannt geworden, daß eine Einrichtung dieser Art konstruiert worden ist, die irgendeine Art eines geformten Bildes erzeugt hat. Eine weitere Einrichtung nach dem Stand der Technik, die in US-A-2760483 geoffenbart ist, schloß eine Einheit ein, die aus einer Trägerbasis besteht, die mit einem photoempfindlichen Material, wie Seien, beschichtet ist. Diese Einrichtung mußte durch einen externen skleralen Einschnitt eingeführt werden, der an dem hinteren Pol gemacht wurde, der zwischen der Sklera und der Choroidea oder zwischen der Choroidea und der Netzhaut vorliegt. Eine Lichtanregung würde dann bewirken, daß sich ein Potential auf der photoempfindlichen Oberfläche entwickelt, das bewirkt, daß Ionen erzeugt werden, die dann theoretisch in die Netzhaut wandern, wodurch eine Anregung hervorgerufen wird. Jedoch würde, da es keine bestimmte Oberflächenstruktur gibt, um den direktionellen Ladungsstrom zu beschränken, eine seitliche Wanderung und Diffusion von Ladungen gestattet, wodurch jegliche Auflösungsfähigkeit verhindert wird. Eine Anordnung dieser Einrichtung zwischen der Sklera und der Choroidea würde auch virtuell die individuelle Wanderung von Ionen zu dem Photorezeptor und zu den inneren, retinalen Schichten aufgrund des Vorhandenseins der Choroidea, der Choriokapillaris, der Bruch'schen Membran und der retinalen Pigmentepithelschicht sperren. Eine Anordnung der Einrichtung zwischen der Choroidea und der Netzhaut würde weiterhin die Bruch'sche Membran und die retinale Pigementepithelschicht auf dem Weg der individuellen Ionenwanderung auferlegen. Auch würde, da diese Einrichtung in das oder durch die äußerst gefäßreiche Choroidea des hinteren Pols eingeführt werden müßte, eine emstuche subchoroidale, intraretinale und/oder intraorbitale Blutung wahrscheinlich zusammen mit der Unterbrechung des Blutflusses zu dem hinteren Pol ergeben. Eine solche Einrichtung wurde offensichtlich konstruiert und in ein Auge eines Patienten eingepflanzt, was die mitgeteilte Lichtwahrnehmung, aber keine gebildete Abbildung, ergab.

Zusammenfassung der Erfindung

Die künstliche Netzhauteinrichtung dieser Erfindung umgeht die Beschränkungen früherer Einrichtungen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine künstliche Netzhauteinrichtung geschaffen, die umfaßt: eine künstliche Netzhauteinrichtung, die zwischen der inneren, retinalen Schicht und der äußeren, retinalen Schicht eines Auges einzupflanzen ist, umfassend:
eine Mehrzahl einzelner, photovoltaischer Zellen, die elektrische Ausgänge haben, die der Amplitude des auf die genannte Einrichtung auffallenden Lichts entsprechen, wobei die genannten photovoltaischen Zellen auf einer Oberfläche eines Substrats angeordnet sind, jede photovoltaische Zelle eine aktive Elektrodenschicht umfaßt, die über einer photoempfindlichen Schicht liegt und mit einer elektrischen Masse verbunden ist, jede aktive Elektrodenschicht angeordnet ist, einzelne Zellen oder kleine Zellengruppen in der inneren, retinalen Schicht des Auges so zu berühren, daß beim Betrieb der Ausgang der Einrichtung eine Mehrzahl amplitudenmodulierter Signale zum Anregen einzelner Zellen oder kleiner Zellengruppen in der inneren, retinalen Schicht des Auges umfaßt.
Die elektrische Masse kann eine gemeinsame elektrische Masse auf der anderen Seite des Substrats sein.
Die Einrichtung muß in das Auge zwischen der inneren, retinalen Schicht und dem retinalen Pigmentepithel der äußeren Schicht der Retina eingepflanzt werden, so daß jede der genannten photovoltaischen Zellen unmittelbar einzelne oder kleine Gruppen von Zellen in der inneren, retinalen Schicht entsprechend dem auf die genannte Einrichtung fallenden Licht anregt.
Wenn innerhalb der Retina zwischen der inneren und der äußeren, retinalen Schicht in der potentiellen Raumzone eingeführt, regt ein amplitudenmoduliertes, elektrisches Potential, das sich mit der Beleuchtung ändert und durch jede photovoltarische Zelle erzeugt wird, die darüberliegende, innere, retinale Schicht an, die aus Photorezeptoren, bipolaren Zeilen und horizontalen Zellen besteht. Da diese Zellen normalerweise analoge, amplitudenmodulierte Ströme empfangen und erzeugen, ist der analoge, amplitudenmodulierte Ausgang der Einrichtung gut zur Anregung dieser Zellen geeignet. Die amplitudenmodulierten Signale der bipolaren Zellen werden dann abgeändert und durch die amakrinen und Ganglionzellen in ein frequenzmoduliertes Signal umgewandelt, wie es das normale biologische Ereignis in dem innersten Bereich der inneren, retinalen Schicht zur Fernübertragung durch den optischen Nerv zu dem lateralen Geniculatbereich des Gehirns ist. Weil die komplexe Umwandlung des amplitudenmodulierten Signals in das frequenzmodulierte Signal dem ureigenen, retinalen Mechanismus überlassen wird, wird das erzeugte, gebildete Sichtbild stark verglichen mit Einrichtungen verstärkt, die versuchen, die Nervenfaserschicht unmittelbar mit elektronischen und durch Verstärker rekonstruierten, frequenzmodulierten Signalen anzuregen.
Eine solche Einrichtung ist hergestellt und erfolgreich in den intraretinalen Raum mehrerer Kaninchenaugen eingepflanzt worden. Elektrische Reaktionen, die durch die darüberliegende Retina nach einer Stimulierung des lmplantats erzeugt worden sind, die mit der visuellen Funktion kompatibel sind, sind auch aufgezeichnet worden.
Die genannte Mehrzahl photovoltarischer Zellen kann eine Mehrzahl einzelner PIN oder NiP Photodioden umfassen, wobei die Widerstände der genannten Photodioden von 1 Ohm-cm bis .50.000 Ohm-cm reichen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1A ist eine perspektivische Ansicht einer künstlichen Netzhauteinrichtung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 1B ist eine perspektivische Ansicht einer andersartigen Form einer künstlichen Netzhauteinrichtung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 1C [1] - [4] sind perspektivische Ansichten von vier andersartigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
Fig. 1D ist eine perspektivische Ansicht einer künstlichen Netzhauteinrichtung, die aus mehreren kleineren Einrichtungen besteht, die in einer linearen und gelenkigen Form befestigt sind;
Fig. 1E ist eine perspektivische Ansicht einer künstlichen Netzhauteinrichtung mit einem dünnen Faden, der zum Wiedergewinnungszweck angebracht ist;
Fig. 2A ist eine perspektivische Querschnittsansicht einer ersten Photodiodenanordnung zur Verwendung einer künstlichen Netzhauteinrichtung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2B ist eine perspektivische Querschnittsansicht einer zweite Photodiodenanordnung zur Verwendung einer künstlichen Netzhauteinrichtung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2C ist eine perspektivische Querschnittsansicht einer dritten Art einer Photodiodenmehrfachanordnung, die in der künstlichen Netzhauteinrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 3A-3C stellen Schritte bei einem chirurgischen Verfahren zur Empfianzung einer künstlichen Netzhauteinrichtung der vorliegenden Erfindung dar; und
Fig. 4 ist eine Querschnittssprengdarstellung einer künstlichen Netzhauteinrichtung der vorliegenden Erfindung, wie sie in das Auge eingepflanzt ist;
Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht der getrennten Komponenten einer Einsetzführung, die verwendet werden kann, um das Implantat in das Auge einzusetzen;
Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht der zusammengebauten Komponenten der Einsetzführung der Fig. 5.

Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen im einzelnen

Bei einer Ausführungsform dieser Erfindung ist eine künstliche Netzhauteinrichtung 10 von allgemein kreisförmiger Form mit einem einstückigen Greifteil (Fig. 1 B) oder einem hervorstehenden Greifteil (Fig. 1A), um die Einrichtung zu ergreifen, während sie eingesetzt wird. Die Einrichtung reicht im Durchmesser von 2 mm bis 20 mm und einer Dicke von 0,005 mm bis 2 mm.
Wie es in Fig. 11C gezeigt ist, kann die Einrichtung 10 rund (Fig. 1C [3]), oval (Fig. 1C [4]), elliptisch (Fig. 1C [2]) oder von unregelmäßiger Form (Fig. 1C [1]) sein. Die Oberflächenkonturen können flach oder gekrümmt sein, um zu der Krümmung der Netzhaut zu passen. Die Ränder oder ausgewählte Bereiche der vorderen 14 oder hinteren 16 (Fig. 2A) Oberfläche können mit Stegen oder anderen Vorsprüngen ausgebildet sein, um die Stabilität innerhalb der Netzhaut zu verbessern und die biologische Annehmbarkeit zu verbessern. Die Einrichtung kann auch Leisten, Lippen oder Schleifen haben, um bei der Handhabbarkeit während der Empflanzung zu helfen. Zusätzlich kann sie auch Offnungen (nicht gezeigt) zwischen den zwei Oberflächen haben, um einen Durchgang von intraretinaler Ernährung und Gewebeeinwachsung zu erlauben, um die Einrichtung sicher in der Netzhaut zu halten.
Die Einrichtung kann auch aus mehreren kleineren Einrichtungen bestehen, die an ihren Rändern miteinander verbunden sind. Bei einer Ausführungsführungsform (Fig. 1D) können drei Einrichtungen in einer gelenkigen Weise miteinander verbunden werden, um die Implantatgröße zu erhöhen und der gekrümmten Netzhaut anzupassen. Die Einrichtungen sind mit einem inerten Klebemittel, wie einem Siliconkleber, verbunden. Die Konkavität der gelenkigen Einrichtung ist die vordere Oberfläche, die zu einfallendem Licht (14) weist, und die Konvexität der Einrichtung ist die hintere Oberfläche, die zu dem retinalen Pigmentepithel (16) weist.
Eine Einrichtung 10 kann auch ein flexibles Element haben, wie einen dünnen befestigten Faden 13 (Fig. 1 E), um das Entfernen des Implantats zu erleichtern, wenn es nötig ist. Der Faden 13 ist aus einem inerten Material, wie Nylon, hergestellt und kann an seinem Ort gelassen oder durch Ziehen an dem Faden entfernt werden, während das Implantat befestigt wird.
Wie es in Fig. 5 gezeigt ist, kann eine Einsetzführung 78 verwendet werden, um das Implantat 10 in das Auge einzusetzen. Der Führungsabschnitt 79 der Einrichtung ist ein längliches, abgeflachtes, rohrförmiges Teil, das aus einem gekrümmten und zusammengedrückten Rohr eines klaren, flexiblen Materials, wie Teflon oder Polyethylen, mit Lippen 83a und 83b an jedem Ende hergestellt ist. Der Drückabschnitt 80 der Einrichtung kann durch den Führungsabschnitt 79 gleiten und ist aus einem ähnlichen Material hergestellt. Der Drücker 80 hat mehrere Kerbeinschnitte 81 an einem Ende, um eine positive Berührung während des Drückens des Implantats 10 zu ermöglichen. Beim Einsatz wird das Implantat 10 in der Führung 79 mit nachfolgendem Drücker 80 angeordnet. Der vervollständigte Zusammenbau 82 (Fig. 6) wird an die erwünschte intraretinale Stelle über einen skleralen Einschnitt in den intraretinalen Raum eingeführt. Der Drücker 80 wird dann gedrückt, während die Führung 79 zurückgezogen wird, so daß das Implantat an der Lippe 83b vorbei in dem intraretinalen Raum abgesetzt wird. Bei der Einrichtung 78 kann die Lippe 83b verwendet werden, die erwünschten retinalen Schichten anzuheben und zu trennen, und verwendet werden, das Implantat genau an der erwünschten Stelle abzusetzen.
Wie es in den Fig. 2A und 2B gezeigt ist, bestehen die Einzelheiten der Photodiodenkonstruktion der künstlichen Netzhauteinrichtung der vorliegenden Erfindung aus mehreren Schichten aus reinem und dotiertem Silicium, das abgeschieden und geätzt ist. Eine isolierte oder nichtisolierte aktive Polysiliciumelektrodenstruktur 13a steht von der Oberfläche bei einer Ausführungsform (Fig. 2A) hervor, oder eine flache, aktive Polysiliciumelektrodenoberfläche 13b ist bei einer anderen alternativen Ausführungsform (Fig. 28) konstruiert, um einen Strom von der Photodiode zu dem darüberliegenden Photorezeptor, der bipolaren und inneren, retinalen Zellenschicht zu übertragen, wie es im einzelnen unten beschrieben ist. Insbesondere kann die Polysiliciumelektrodenstruktur 13a oder 13b durch übliche Halbleiterplasma- und/oder nasse Ätztechniken hergestellt werden.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung (Fig. 2C) können eine Chrombasis 72 und eine Goldoberfläche 71 die leitenden Oberflächen der aktiven Elektrode und der gemeinsamen, elektrischen Masse ersetzen. Diese Ausführungsform, eine NiP-Einrichtung, verwendet ein Substrat 75 vom P-Typ. Eine Schicht aus Chrom 72 ist auf der hinteren, elektrischen Masseoberfläche abgeschieden, der die Abscheidung einer Schicht aus Gold 71 folgt. Eine P&spplus;-Schicht 78 wird dann auf die vordere Oberfläche ionenimplantiert, gefolgt von einer Ionenimplantation einzelner N Wannen 77. Eine automatische i-Schicht bildet sich an der Grenzschicht der N- und P&spplus;- und N- und P-Schichten. Eine für Licht transparente&sub1; dünne Schicht aus Chrom 72 und dann aus Gold 71 wird über jeder N Wanne 77 abgeschieden. Dies erzeugt eine NiP-Einrichtung. Die N- und P- Schichten können umgedreht werden, um eine PiN-Einrichtung zu erzeugen. Eine PiN- Einrichtung würde keine Ionenimplantation einer P&spplus;-Schicht 78 verlangen.
Andere leitende Materialien können ebenfalls für diese Schichten verwendet werden: Aluminium, Platin, leitendes Silicium oder Kombinationen dieser Materialien.
Die künstliche Netzhauteinrichtung der vorliegenden Erfindung ist deshalb eine große Mehrfachanordnung photovoltaischer Mikrophotodioden des PiN-Typs. Jede Mikrophotodiode(Fig. 2A und 2B) besteht aus einer flachen, P-dotierten, photoaktiven Schicht 18, die über einer eigenleitenden Sperrschicht 20 liegt, die wiederum über einer N dotierten Schicht 6. Auf der hinteren Oberfläche der Schicht 6 ist eine leitende Schicht 22 aus Polysilicium abgeschieden, die die gemeinsame, komplementäre Elektrode oder Masse bildet. Eine gemeinsame, komplementäre Elektrode ist gezeigt, jedoch kann die Einrichtung mit einer einzelnen, komplementären Elektrode für jede Mikrophotodiode konstruiert werden.
Auf der vorderen Oberfläche ist eine Schicht aus Siliciumnitrid 24 abgeschieden, die die gesamte Oberfläche mit Ausnahme von Öffnungen (oder die unmaskierten Bereiche) 26 überdeckt, die die Elektrodenkontaktbereiche für die aktive Polysiliciumelektrode 13a (oder 13b) herstellt. Die PiN-Schichten können umgekehrt (NIP) oder abgeändert werden, um die Umkehrung der Polarität der Einrichtung zu erleichtern. Wie in Fig. 2A und 2B ersichtlich ist, ist eine Mehrzahl Knoten 28 aus einer Mehrzahl der oben beschriebenen Mikrophotodioden gebildet. Der ausgelegte Stromausgang von jedem selbstgespeisten Photodiodenknoten ist in der Größenordnung von 50 nA, wenn die Einrichtung einer durchschnittlichen Raumbeleuchtung ausgesetzt wird. Jedoch kann der elektrische Stromausgang ausgelegt werden, daß er größer oder kleiner als dieser Wert in Abhängigkeit von der Anregungsanforderung der darüberliegenden Zellenschicht ist. Ein zusätzlicher Aktivierungsvorstrom kann auch durch einen isolierten Draht oder eine Reihe isolierter Drähte vorgesehen werden, die von der Einrichtung von dem Auge zu einer extern oder intern eingepflanzten Batterleeinheit führen.
Wie es in Fig. 3A gezeigt ist, wird die Einrichtung 10 dieser Erfindung in den Glashohlraum des Auges 30 über einen Teilplanareinschnitt 32 eingesetzt. Ein horizontaler Einschnitt 34 (Fig. 38) wird dann durch die Netzhaut von der Glasseite in dem temporalen Abschnitt des hinteren Pols her in den potentiellen Raum zwischen der Photorezeptorschicht und dem retinalen Pigmentepithel gemacht. Ein an dieser Stelle gemachter, horizontaler Einschnitt 34 vermeidet, den inneren, retinalen Gefäßebereich zu schneiden, und ist parallel zu den verlaufenden Nervenfaserschichten 36, wodurch deshalb auch deren Verletzung vermieden wird. Eine Beleuchtung für das chirurgische Verfahren wird durch einen optischen Faserlichtleiter 38 vorgesehen. Der potentielle Raum wird dann durch eine Kanülenspülung einer ausgeglichenen Salzlösung in den intraretinalen Raum geöffnet.
Die Einrichtung wird dann in dem intraretinalen Hohlraum (Fig. 3C) an dem hinteren Pol unter dem Makulabereich angeordnet. Insbesondere wird die Einrichtung zwischen dem retinalen Pigmentepithel 58 (Fig. 4) und der Photorezeptorschicht 54 angeordnet, oder wenn die Photorezeptorschicht 54 atrophiert oder verloren ist, dann zwischen dem retinalen Pigmentepithel 58 und der bipolaren und horizontalen Zellenschicht 52. Die Einrichtung wird so angeordnet, daß die elektrische Masse 22 (oder 74) über dem retinalen Pigmentepithel 58 liegt und die aktive Elektrode 13a (oder 1 3b oder 73) zu dem einfallenden Licht weist.
Nach dem Einsetzen wird eine Reihe von Endolaserphotocoagulations- oder Endocauterisationsverbrennungen 39 über den Umfang der Einrichtung gemacht, um die Einrichtung zu befestigen. Das derart über den Umfang der Einrichtung gebildete Narbengewebe verhindert, daß sich die Einrichtung aus der Lage bewegt. Eine Endolaserphotocoagulation oder Endocauterisation 39 können auch verwendet werden, den retinalen Einschnitt abzudichten. Luft oder andere zugelassene Gasverbindungen können in den Glashohlraum eingebracht werden, um die retinale Öffnung während des Heilens zu tamponieren. Der Teilplanareinschnitt wird in der üblichen chirurgischen Weise geschlossen.
Ein alternatives Verfahren zur Implantation würde einschließen, einen Einschnitt durch die Sklera unmittelbar hinter der Ora Serata zu machen. Eine Auftrennung würde durch die Choroidea, die Choriokapillaris, die Bruch'sche Membran und das retinale Pigmentepithel bei Beobachtung unter einem Stereooperationsmikroskop in den potentiellen Raum zwischen der inneren und der äußeren, retinalen Schicht fortschreiten. Das kimstliche Netzhautimplantat würde dann in diesen Raum eingesetzt und hinten in Richtung zu der Makula durch eine Drückwirkung gelenkt, die von einer geformten, gekrümmten lrisspatel oder durch die Verwendung der Einsetzführung 78 ausgeübt wird. Die Einrichtung bleibt dann in dem Makulabereich des hinteren Pols des Auges zwischen der inneren und der äußeren, retinalen Schicht.
Die Schichten des Auges an dem hinteren Pol von innen nach außen, sind in Fig. 4 gezeigt: die interne Begrenzungsmembran 40, die Nervenfaserschicht 42, die Ganglion- und amakrine Zellenschicht 44, die innere Plexiformis 46, die innere Kernschicht 48, die äußere Plexiformis 50, die äußere Kern- und bipolare Zellenschicht 52 und die Photorezeptorschicht 54, die alle die innere, retinale Schicht 56 bilden. Das retinale Pigmentepithel 58 und die Bruch'sche Membran 60 bilden die äußere, retinale Schicht 62. Die Choriokapillaris 64 und die Choroidea 66 umfassen das choroidale Gefäßsystem 68. Die äußere Schicht des Auges ist die Sklera 70.
In Bezug auf Fig. 4 regt, wenn die Einrichtung 10 innerhalb der Retina zwischen der inneren, retinalen Schicht 56 (die ein funktionale Photorezeptorschicht 54 enthalten kann oder nicht) und der äußeren, retinalen Schicht 62 in dem potentiellen Raumbereich 72 eingesetzt ist, ein amplitudenmodulierter Strom der sich mit der Beleuchtung ändert und von jeder Photodiode der Einrichtung 10 erzeugt wird, die darüberliegende, innere, retinale Schicht an, die aus Photorezeptoren (wenn vorhanden) und ihren Zellenkörpern 54, 52, bipolaren Zellen 48 und horizontalen Zellen 52 besteht. Da die Zellen 48-52 normalerweise analoge, amplitudenmodulierte Ströme empfangen und erzeugen, ist der analoge, amplitudenmodulierte Ausgang der Einrichtung gut zur Anregung dieser Zellen geeignet. Die amplitudenmodulierten Signale der bipolaren Zellen 48 werden dann von den amakrinen und Ganglionzellen 44 in ein frequenzmoduliertes Signal, wie es das normale biologische Ereignis in dem innersten Bereich der inneren, retinalen Schicht ist, zur Fernübertragung durch den optischen Nerv zu dem knieförmigen Bereich des Gehirns abgeändert und übertragen.
Da der Ausgang von jeder Photodiode automatisch entsprechend der Intensität des einfallenden Lichts amplitudenmoduliert wird, wird die sich ergebende Anregung und die Signaistromerzeugung der darüberliegenden Photorezeptor- oder bipolaren Zellenschicht auch amplitudenmoduliert sein, wodurch die normale, amplitudenmodulierte Eigenschaft dieser Zellen verdoppelt wird. Eine Anregung der inneren Retina 56 an der oben angegebenen Stelle ermöglicht auch die normale Funktion der Ein-Aus-Rezeptorfelder der horizontalen Zellen, wodurch eine Kontrasterkennung ermöglicht wird. Obgleich ein erkennbarer Farbinformationsausgang von den angeregten Zellen nicht ausgehen mag, sollte sich ein merklich gebildeter Sichtbildausgang entwickeln, der als Eingang für die amakrinen und Ganglionzellenschichten dient, die das Signal in ein frequenzmoduliertes Signal zur Cibertragung zu dem lateralen, knieförmigen Bereich des Gehirns abändern.
Während mehrere Ausführungsformen dieser Erfindung beschrieben sind, liegen andere für den Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet auf der Hand. Solche anderen Ausführungsformen sollen in den Bereich der vorliegenden Erfindung eingeschlossen sein, wenn nicht die Ansprüche, die folgen, ausdrücklich anderes angeben.

Claims

1. Eine künstliche Netzhauteinrichtung, die zwischen der inneren, retinalen Schicht und der äußeren, retinalen Schicht eines Auges einzupflanzen ist, umfassend:

eine Mehrzahl einzelner, photovoltaischer Zellen, die elektrische Ausgänge haben, die der Amplitude des auf die genannte Einrichtung auffallenden Lichts entsprechen, wobei die genannten photovoltaischen Zellen auf einer Oberfläche eines Substrats angeordnet sind, jede photovoltaische Zelle eine aktive Elektrodenschicht umfaßt, die über einer photoempflndlichen Schicht liegt und mit einer elektrischen Masse verbunden ist, jede aktive Elektrodenschicht angeordnet ist, einzelne Zellen oder kleine Zellengruppen in der inneren, retinalen Schicht des Auges so zu berühren, daß beim Betrieb der Ausgang der Einrichtung eine Mehrzahl amplitudenmodulierter Signale zum Anregen einzelner Zellen oder kleiner Zellengruppen in der inneren, retinalen Schicht des Auges umfaßt.

2. Eine künstliche Netzhauteinrichtung gemäß Anspruch 1, worin die genannte aktive Elektrodenschicht und Masse aus Materialien hergestellt sind, die aus Aluminium, Platin, Chrom, Gold, leitendem Silicium oder Kombinationen davon ausgewählt sind.

3. Eine künstliche Netzhauteinrichtung gemäß den Ansprüchen 1 oder 2, worin die genannte Einrichtung einer maximale Weite von 2 mm bis 20 mm hat und von 0,005 mm bis 2 mm zwischen der genannten einen Oberfläche des Substrats und der gegenüberliegenden Oberfläche des Substrats ist.

4. Eine künstliche Netzhauteinrichtung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Ränder der genannten Einrichtung abgerundet sind, um das Einführen in den intraretinalen Raum, ohne die Retina zu ziehen, zu erleichtern.

5. Eine künstliche Netzhauteinrichtung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, worin die genannte Einrichtung ein flexibles Element einschließt, das sich von ihr fortsetzt.

6. Eine künstliche Netzhauteinrichtung gemäß Anspruch 5, worin das genannte flexible Element einen Faden umfaßt.

7. Eine künstliche Netzhauteinrichtung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, die mehrere angelenkte Abschnitte einschließt, um zu einer gekrümmten, retinalen Schicht zu passen.

8. Eine künstliche Netzhauteinrichtung gemäß Anspruch 8, worin die genannten angelenkten Abschnitte wenigstens eine flexible Verbindung einschließen.

9. Eine künstliche Netzhauteinrichtung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, worin die genannte Mehrzahl einzelner, photovoltaischer Zellen umfaßt:

eine Mehrzahl einzelner PIN oder NiP Photodioden, wobei der Widerstand der genannten Photodioden von 1 Ohm-cm bis 50.000 Ohm-cm reicht.

10. Eine künstliche Netzhauteinrichtung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, worin die genannte photoempfindliche Schicht eine P-dotierte Schicht umfaßt und die genannte Einrichtung des weiteren eine eigenleitende Sperrschicht und eine N-dotierte Schicht einschließt, wobei die genannte eigenleitende Sperrschicht zwischen der genannten P-dotierten Schicht und der genannten N- dotierten Schicht angeordnet ist.

11. Eine künstliche Netzhauteinrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1-8, worin die genannte photoempfindliche Schicht eine N-dotierte Schicht umfaßt und die genannte Einrichtung des weiteren eine eigenleitende Sperrschicht und eine P-dotierte Schicht einschließt, wobei die genannte eigenleitende Sperrschicht zwischen der genannten N-dotierten Schicht und der genannten P-dotierten Schicht angeordnet ist.

12. Eine künstliche Netzhauteinrichtung gemäß Anspruch 10 oder 11, worin die genannte aktive Elektrodenschicht aus Polysilicium gebildet ist.

13. Eine künstliche Netzhauteinrichtung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, die des weiteren ein Griffelement einschließt.

14. Eine künstliche Netzhauteinrichtung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, die des weiteren eine Mehrzahl Öffnungen zwischen der genannten einen Oberfläche und der entgegengesetzten Oberfläche einschließt.

15. Eine künstliche Netzhauteinrichtung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, worin eine oder beide Oberflächen des Substrats gekrümmt sind.

16. Eine künstliche Netzhauteinrichtung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, worin die genannte eine Oberfläche des Substrats eine Mehrzahl Vorsprünge einschließt, die sich von ihm erstrecken.

17. Eine künstliche Netzhauteinrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 15, worin die genannte eine Oberfläche des Substrats flach ist.

18. Eine künstliche Netzhauteinrichtung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, worin die genannte aktive Elektrodenschicht und die genannte elektrische Masse auf unterschiedlichen Oberflächen des Substrats sind.