ES2961305T3 - Lentes electroactivas - Google Patents
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Abstract
Un sistema de lentes para reemplazar o complementar funciones ópticas de un ojo natural, el sistema de lentes comprende: un elemento de lente base formado de un material biocompatible blando; un elemento de lente electroactivo, encapsulado dentro del elemento de lente base, que tiene características ópticas controlables eléctricamente; y un elemento anular de almacenamiento de energía dispuesto alrededor de un perímetro del elemento de lente electroactivo y en comunicación eléctrica con el elemento de lente electroactivo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Lentes electroactivas
Antecedentes de la invención
La presente invención se refiere al campo de las lentes intraoculares (LIO). En particular, la presente invención se refiere a lentes intraoculares en donde un elemento electroactivo proporciona al menos una parte de la potencia refractiva de la LIO, o potencia prismática, o al menos una parte del tintado.
Las lentes intraoculares (LIO) son habitualmente lentes de plástico permanentes que se implantan quirúrgicamente dentro del globo ocular para sustituir o complementar el cristalino natural del ojo. Se han usado en Estados Unidos desde finales de la década de 1960 para restablecer visión en pacientes de catarata, y más recientemente se están utilizando en varios tipos de cirugía ocular refractiva.
El cristalino natural es un componente crítico del sistema óptico complejo del ojo. El cristalino proporciona aproximadamente 17 dioptrías del total de 60 dioptrías de la potencia refractiva de un ojo sano. Además, un cristalino sano realiza un enfoque ajustable cuando es deformado por el cuerpo ciliar muscular que rodea circunferencialmente el cristalino. A medida que el ojo envejece, la flexibilidad del cristalino disminuye y este enfoque ajustable disminuye. Así, este cristalino crítico pierde casi invariablemente la flexibilidad con la edad, y a menudo pierde transparencia con la edad debido a cataratas u otras enfermedades.
La mayor parte de las lentes intraoculares usadas en cirugía de catarata pueden plegarse e insertarse a través de la misma abertura diminuta que se utilizó para quitar el cristalino natural. Una vez en el ojo, la lente puede desplegarse a su tamaño completo. La abertura en el ojo es tan pequeña que cura rápidamente sin puntos. Las lentes intraoculares se pueden hacer de materiales inertes que no disparan respuestas de rechazo por el cuerpo.
En la mayoría de los casos, las LIO son permanentes. Raras veces precisan sustitución, excepto en los casos donde las mediciones del ojo antes de la cirugía no han determinado exactamente la potencia de enfoque requerida de la LIO. Además, la cirugía propiamente dicha puede cambiar las características ópticas del ojo. En la mayoría de los casos, las lentes intraoculares implantadas durante cirugía de catarata son lentes monofocales, y la potencia óptica de la LIO se selecciona de tal manera que la potencia del ojo se establezca para visión a distancia. Por lo tanto, en la mayoría de los casos el paciente todavía precisará gafas de lectura después de la cirugía. Los implantes de lentes intraoculares pueden ser lentes multifocales estáticas, que intentan funcionar de forma más parecida al cristalino natural del ojo proporcionando visión clara a distancia y un enfoque razonable para un intervalo de distancias de cerca, para pacientes con presbicia. No todos los pacientes son buenos candidatos para la lente multifocal; sin embargo, los que pueden usar la lente están encantados con los resultados.
Más recientemente, se han introducido LIO acomodativas. Estas LIO acomodativas cambian realmente el enfoque por movimiento (por deformación física y/o por traslación dentro de la órbita del ojo) cuando el cuerpo ciliar muscular reacciona a un estímulo acomodativo procedente del cerebro, similar a la forma en que enfoca el cristalino natural. Aunque parecen prometedoras, las LIO acomodativas todavía tienen que ser perfeccionadas. A pesar de estos éxitos limitados, la LIO multifocal y las LIO acomodativas actuales todavía tienen una disminución sustancial del rendimiento en comparación con un cristalino natural sano.
Otra lente ocular prometedora para corregir la presbicia es el implante corneal de diámetro pequeño (SDCI). El implante corneal de diámetro pequeño (SDCI) es una lente de prescripción que se inserta en el tejido corneal para crear un efecto similar a una lente de contacto bifocal. Los implantes corneales (SDCI) están en sus primeras fases de desarrollo y todavía es demasiado prematuro entender lo bien que funcionarán y cuál será su efectividad.
Aunque todos estos procedimientos quirúrgicos emergente tienen sus ventajas, todos tienen una disminución sustancial del rendimiento en comparación con un cristalino natural joven y sano. La presente invención elimina estos inconvenientes proporcionando una lente intraocular que se comporta de manera similar al cristalino natural.
El documento WO 85/05466 divulga una lente de potencia variable que tiene una fina película de material molecular ópticamente activo sobre un sustrato, y medios en relación operativa con el material para producir un índice de refracción de gradiente variable en el mismo.
El documento WO 03/007851 divulga una prótesis visual que incluye una lente con un índice de refracción que varía en respuesta a un estímulo de enfoque.
El documento WO2004015460A2 divulga un sistema de lente de contacto electroactivo que tiene una lente de contacto, un elemento electroactivo unido a la lente de contacto, un detector de visión unido a la lente de contacto y en comunicación electrónica con el elemento electroactivo, y una fuente de energía unida a la lente de contacto.
Sumario de la invención
Un aspecto de la invención proporciona un sistema de lente para su uso como lente intraocular o como inserto en el tejido corneal de un ojo natural para sustituir una o más funciones ópticas del ojo natural, comprendiendo el sistema de lente:
un elemento de lente base que tiene una potencia refractiva de base y está formado por un acrílico blando; un elemento de lente electroactivo, encapsulado dentro del elemento de lente base, que tiene un enfoque controlable eléctricamente; y
un condensador de almacenamiento de carga anular dispuesto alrededor de un perímetro del elemento de lente electroactivo o un anillo de batería recargable, estando configurado dicho condensador de almacenamiento de carga anular o anillo de batería recargable para alimentar el elemento de lente electroactivo y para cargarse inductivamente a través de una bobina de inducción externa.
También se describe en el presente documento un método para hacer funcionar un sistema de lente para sustituir una o más funciones ópticas de un ojo natural, siendo el sistema de lente para uso como lente intraocular o como inserto en el tejido corneal y comprendiendo un elemento de lente base que tiene una potencia de refracción base y está formado por un acrílico blando, un elemento de lente electroactivo encapsulado dentro del elemento de lente base, y un condensador anular de almacenamiento de carga dispuesto alrededor de un perímetro del elemento de lente electroactivo o un anillo de batería recargable configurado para alimentar el elemento de lente electroactivo, comprendiendo el método:
controlar eléctricamente el enfoque del elemento de lente electroactivo; y
cargar inductivamente el condensador de almacenamiento de carga anular o el anillo de batería recargable mediante una bobina de inducción externa.
Breve descripción de los dibujos
La presente invención se puede entender más plenamente por la lectura de la descripción detallada siguiente junto con los dibujos adjuntos, en los que se usan indicadores de referencia análogos para designar elementos análogos. La figura 1 muestra los componentes anatómicos principales de un ojo humano.
La figura 2A muestra una vista frontal de una realización de lente intraocular con una lente electroactiva y material piezoeléctrico como una fuente de alimentación.
La figura 2B muestra una vista lateral de una realización de lente intraocular con una lente electroactiva y material piezoeléctrico como una fuente de alimentación.
La figura 3A muestra una vista frontal de una realización de lente intraocular con una lente electroactiva difractiva y un anillo de batería recargable.
La figura 3B muestra una vista lateral de una realización de lente intraocular con una lente electroactiva difractiva y un anillo de batería recargable.
La figura 4A muestra una vista frontal de una realización de lente intraocular con una lente electroactiva pixelada y un anillo de batería recargable.
La figura 4B muestra una vista lateral de una realización de lente intraocular con una lente electroactiva pixelada y un anillo de batería recargable.
La figura 5 muestra una fuente de alimentación externa con elementos de carga inductiva en el interior de una almohada.
La figura 6 muestra una realización de lente intraocular con una lente electroactiva y un chip de control con una antena para uso con una unidad de programación inalámbrica.
La figura 7A es una imagen de una retina sana que ilustra la posición de la mácula y la fóvea en la retina.
La figura 7B ilustra una zona de la mácula que ha sido dañada por degeneración macular “húmeda”.
La figura 7C ilustra una zona de la mácula que ha sido dañada por degeneración macular “seca”.
La figura 8 ilustra las varias manifestaciones de retinopatía diabética.
La figura 9 ilustra el apilamiento de dos lentes prismáticas con electrodos lineales para producir cualquier combinación de desplazamiento vertical y horizontal de una imagen en la retina
La figura 10 ilustra una LIO electroactiva en comunicación óptica con una LIO acomodativa no electroactiva.
Descripción detallada
A continuación se describirán varias realizaciones de la invención. En el sentido en que se usa en el presente documento, cualquier término en singular puede ser interpretado en plural, y alternativamente, cualquier término en plural puede ser interpretado en singular.
Los materiales electroactivos incluyen propiedades ópticas que pueden variarse por control eléctrico. Por ejemplo, la transmisión de luz puede ser controlada para producir tintado o un efecto de gafa de sol. Además, el índice de refracción puede ser controlado eléctricamente para producir efectos de enfoque y o prismáticos. Una clase de material electroactivo son los cristales líquidos. Los cristales líquidos incluyen un estado de agregación que es intermedio entre el sólido cristalino y el líquido amorfo. Las propiedades de los cristales líquidos pueden ser controladas de forma eléctrica, térmica o química. Muchos cristales líquidos están compuestos de moléculas en forma de varilla, y se clasifican en sentido amplio como nemáticos, colestéricos y esmécticos.
Hay varias características de los materiales electroactivos que son útiles en LIO. Primera: las características ópticas pueden ser generadas por capas finas (más bien que por la curvatura de las lentes convencionales que pueden requerir lentes gruesas). Estas capas finas pueden colocarse en posiciones donde puede ser difícil colocar lentes convencionales, por ejemplo en la cámara anterior del ojo (entre el iris y el cristalino). Además, es posible apilar (colocar ópticamente en serie) las capas electroactivas de tal manera que se logre un efecto aditivo con respecto a la potencia óptica general creada, incluyendo prisma, error refractivo convencional, o corrección de aberración de orden superior, en una estructura fina que puede colocarse en la cámara anterior o en la cámara posterior del ojo.
Segunda: las características ópticas pueden ser controladas activamente. Por ejemplo, una lente electroactiva puede diseñarse de manera que sea más oscura (más tintada, y transmita menos luz) en condiciones de luz brillante. Este tintado puede ser generado automáticamente midiendo el brillo usando, por ejemplo, un fotodiodo o célula solar. Alternativamente, el tintado puede ser controlado por las decisiones del usuario por medio de un control remoto.
Igualmente, el enfoque de una lente electroactiva puede ser controlado eléctricamente. El enfoque puede ser controlado de forma automática usando, por ejemplo, un telémetro, o un medidor basculante, o triangulación en base a la dirección de ambos ojos, las fuerzas ejercidas en la lente por los músculos del ojo. Alternativamente, el enfoque puede ser controlado por las decisiones del usuario por medio de un control remoto.
Tercera: el control eléctrico crea la posibilidad de corregir defectos visuales complejos y de orden alto. Las lentes convencionales intraoculares se limitan a resolver algunos defectos visuales por varios motivos de fabricación. Sin embargo, una lente electroactiva con gran número de pequeños elementos controlados individualmente de forma dirigible (por ejemplo, una serie de píxeles muy pequeños) puede resolver muchos defectos visuales complejos y de orden alto. Además, el control puede simplificarse creando elementos individualmente direccionables en configuraciones arbitrarias, tal como una serie de círculos concéntricos, o una serie de elipses aproximadamente concéntricas, o cualquier configuración personalizada que corrija eficientemente el defecto visual. El diseño, la fabricación y el control de una serie de pequeños píxeles tiene semejanzas con la fabricación de pantallas de cristal líquido (LCDs). La corrección de defectos visuales complejos tales como aberraciones de orden superior del ojo crea la posibilidad de una agudeza visual "superhumana", donde la visión no está limitada por las lentes (biológicas o correctivas), sino que más bien está limitada por la anatomía inherente y la física de las células fotorreceptoras en la retina. Una visión 20/10 o mejor es posible incluso antes de considerar la ampliación adicional. Además, es posible que una lente electroactiva actúe como un telescopio o como un microscopio.
Cuarta: el control eléctrico crea la posibilidad de cambiar las características ópticas de la LIO electroactiva a voluntad. Por ejemplo, las características ópticas deseadas pueden determinarse después de implantar quirúrgicamente la LIO con el fin de compensar cualquier cambio que se produzca durante la cirugía, o, con respecto a ella, un error al calcular o estimar el error refractivo post-cirugía. Igualmente, las características ópticas de la LIO pueden variarse con el tiempo para compensar cambios en el ojo del usuario. Por ejemplo, si el usuario tiene una enfermedad degenerativa que afecta a una parte de la retina, es posible hacer a distancia que la LIO electroactiva implantada cree potencia prismática o incluso que cambie su potencia prismática con el fin de desplazar la imagen a una parte de la retina que no esté dañada. A modo de ejemplo solamente, cada mes (o cuando sea necesario) la imagen puede ser desplazada a la parte no dañada restante de la retina con la concentración más alta de células receptoras. Este cambio puede ser realizado post-quirúrgicamente y a distancia (es decir, sin cirugía adicional).
Quinta: el control eléctrico crea la posibilidad de que el usuario controle de forma automática o instintiva el enfoque. Por ejemplo, las contracciones del cuerpo ciliar muscular pueden medirse con un elemento piezoeléctrico (como un extensímetro), y estas contracciones pueden usarse después como una entrada de control para ajustar eléctricamente el enfoque de la LIO, de forma similar a la forma en que el cuerpo ciliar enfocaría el cristalino natural por deformación física. Además, en teoría, el enfoque podría ser controlado por señales eléctricas procedentes directamente del cerebro. Un reciente desarrollo con miembros artificiales utiliza esta técnica.
Sexta: el control eléctrico crea el potencial de desplazamiento del campo de visión, y por ello de compensar enfermedades que evitan que el globo ocular se mueva. Las señales nerviosas a músculos enfermos (que ya no pueden mover el ojo) pueden ser interceptadas, trasladadas y usadas para desplazar eléctricamente el campo de visión.
Séptima: hay muchos tipos de configuraciones de elementos electroactivos. Estas configuraciones incluyen: pixelado (habitualmente una serie bidimensional de píxeles similar a un monitor de cristal líquido en un ordenador), pixelado rotacionalmente simétrico (por ejemplo, un conjunto de círculos concéntricos) y difractivo. Las lentes difractivas electroactivas pixeladas direccionables individualmente pueden usar electrodos en forma de anillos concéntricos para producir la potencia de lente difractiva con índice de refracción variable sin maquinar físicamente, moldear o atacar elementos difractivos en la superficie de la lente.
El elemento electroactivo se puede usar en combinación con una lente convencional, en donde la lente convencional puede proporcionar una potencia refractiva básica. El elemento electroactivo puede ser usado en combinación con una lente difractiva que tenga una superficie o geometría mecanizada, moldeada o atacada. El elemento electroactivo puede ser usado en combinación con un segundo elemento electroactivo, en donde cada uno puede realizar una función diferente. Por ejemplo, el primer elemento electroactivo puede proporcionar enfoque, y el segundo puede proporcionar tintado o puede servir como una abertura controlada eléctricamente, o el segundo podría producir un desplazamiento prismático de la imagen a la zona sana de una retina de un ojo muerto.
Octava: como se ha explicado anteriormente, es posible sustituir eléctricamente muchas de las funciones ópticas de un ojo natural: el tintado puede sustituir o aumentar el efecto de reducción de luz de la contracción del iris, el enfoque puede sustituir la deformación natural del cristalino, el enfoque y el desplazamiento prismático pueden sustituir el movimiento del globo ocular, etc. Entre otros factores, la presente invención se dirige a: colocación de la LIO, almacenamiento de energía, recarga de energía, generación de potencia, control, dirección de la línea de lugar a una región deseada de la retina alterando la potencia refractiva del ojo, aumento o sustitución de la potencia acomodativa del cristalino, sintonización remota post-cirugía de la LIO electroactiva. La sintonización incluye alterar la potencia de la LIO y/o alterar la posición del enfoque en la retina de la LIO.
La figura 1 muestra los componentes anatómicos principales del ojo humano. Los componentes anatómicos principales son: conjuntiva 110, cuerpo ciliar 112, iris 114, humor acuoso 116, pupila 118, cámara anterior 120, cristalino 122, córnea 124, músculos extraoculares 126, esclerótica 128, coroides 130, mácula lútea 132, nervio óptico 134, retina 136 y humor vítreo 138. Aunque se describe un ojo humano, esta invención también es aplicable a ojos no humanos tales como de caballos o perros.
Como trasfondo, los componentes ópticos del ojo se describirán en detalle. La luz que entra en el ojo primero entra en la córnea 124. La córnea 124 es transparente y proporciona aproximadamente 40 dioptrías de las aproximadamente 60 dioptrías de potencia refractiva total del ojo. Luz pasa después a través de la pupila 118. La pupila 118 es una abertura, y es de diámetro variable de 1 mm a al menos 8 mm. Esto da un intervalo de abertura superior a f20-f2,5, y una relación de 32:1 para la cantidad de luz que puede entrar en el ojo. El iris 114 sirve como un diafragma ajustable que crea una pupila 118. La luz pasa después a través del cristalino 122. El cristalino 122 es un cuerpo transparente, encapsulado, biconvexo que está montado circunferencialmente en el cuerpo ciliar 112. El cristalino 122 aporta aproximadamente 17 dioptrías a la potencia refractiva total de un ojo relajado. La potencia refractiva del cristalino 122 puede ser alterada por contracciones de los músculos ciliares en el cuerpo ciliar 112, que deforman el cristalino 122 y alteran su potencia refractiva. La luz pasa después a través del humor vítreo 138 y finalmente contacta la retina 136. La retina 136 es la capa neural sensorial del globo ocular y puede ser considerada como una excrecencia del cerebro, y está conectada al cerebro a través del nervio óptico 134. Cerca del centro de la retina 136, la mácula lútea 132 contiene una región central de sensibilidad visual más alta llamado la fóvea centralis o foveola (véase la figura 7) con un diámetro de aproximadamente 0,4 mm donde la resolución visual es más alta. El diámetro pequeño de la foveola es una de las razones por las que los ejes ópticos deben ser dirigidos con gran exactitud para lograr una visión buena.
Así, el ojo humano tiene un diafragma ajustable (iris 114) y una potencia refractiva ajustable (debido al cuerpo ciliar 112 que deforma el cristalino 124).
Una LIO puede colocarse en una de tres posiciones: en la cámara anterior 120, que está entre la córnea 124 y el iris 114; o en la cámara posterior (no representada), que está entre el iris 114 y el cristalino 122; o como una sustitución del cristalino 122.
En general, si el cristalino está enfermo o dañado, se puede usar una LIO para sustituir el cristalino. Esta sustitución del cristalino por una LIO puede ser acomodativa o no acomodativa. Sustituir el cristalino permite colocar convenientemente la LIO dentro de una cápsula a modo de bolsa clara que previamente sujetaba el cristalino natural, y también permite la posibilidad de conservar cierta capacidad de enfoque variable a través de interacción con el cuerpo ciliar muscular que rodea circunferencialmente la cápsula a modo de bolsa clara. En otros casos, la LIO se coloca de forma extra capsular (sin la cápsula a modo de bolsa).
Sin embargo, si el cristalino todavía es funcional, puede ser preferible dejar el cristalino sin perturbarlo y colocar la LIO electroactiva en la cámara posterior o la cámara anterior 120 del ojo, o en el tejido corneal similar al implante corneal de diámetro pequeño (SDCI) explicado anteriormente. En estas realizaciones, la LIO electroactiva podría proporcionar, a modo de ejemplo solamente, potencia óptica para corregir errores refractivos convencionales, corregir errores refractivos no convencionales, crear un efecto de desplazamiento de imagen prismática que mueve la posición de enfoque a una zona más sana de la retina, y añadir un tintado, en contraposición a sustituir la potencia óptica del cristalino por lo demás sano.
El error refractivo convencional se define como uno o más de: miopía, hipermetropía, presbicia y astigmatismo regular. Los errores refractivos no convencionales (o de orden superior) se definen como todos los demás errores refractivos o aberraciones que no son error refractivo convencional.
En muchos casos, la LIO electroactiva puede ser usada durante cirugía de catarata cuando el cristalino existente es defectuoso. En este caso, la LIO electroactiva sustituirá realmente al cristalino existente defectuoso quitado, y puede proporcionar un intervalo de corrección óptica electroactiva incluyendo errores refractivos convencionales y/o no convencionales, así como proporcionar potencia refractiva para compensar la potencia óptica perdida resultante de la extracción del cristalino. Además, la LIO electroactiva puede proporcionar la capacidad de acomodación sin ningún movimiento, traslación o cambio en su geometría superficial. Esto se lleva a cabo por cambios programados localizados del índice de refracción de la LIO electroactiva.
La técnica de cirugía de catarata más común y avanzada es la facoemulsificación o "faco". El cirujano realiza primero una pequeña incisión en el borde de la córnea y luego crea una abertura en la membrana que rodea el cristalino dañado con catarata. Esta membrana fina se denomina la cápsula. A continuación, se introduce una pequeña sonda ultrasónica a través de la abertura en la córnea y la cápsula. La punta vibrante de la sonda rompe o "emulsifica" el cristalino obnubilado en diminutos fragmentos que son aspirados de la cápsula por un montaje en la punta de la sonda. Después de quitar completamente el cristalino, se retira la sonda dejando solamente la cápsula a modo de bolsa clara (ahora vacía), que puede actuar como soporte de la lente intraocular (LIO).
La facoemulsificación permite realizar cirugía de catarata a través de una incisión muy pequeña en la córnea. Raras veces se necesitan puntos para cerrar esta entrada diminuta, lo que significa que hay menos incomodidad y recuperación más rápida de la visión que con otras técnicas quirúrgicas. Las pequeñas incisiones no cambian por lo general la curvatura de la córnea (a diferencia de las incisiones más grandes que precisaban las técnicas quirúrgicas más antiguas). Las pequeñas incisiones permiten una rehabilitación más rápida de la visión y posiblemente menos dependencia de gafas para una buena visión a distancia.
Después de la extracción del cristalino dañado con catarata, se puede implantar una lente intraocular artificial (LIO). La LIO puede hacerse a partir de acrílico blando o silicona sólida de calidad médica. Las LIO pueden plegarse de modo que pueden implantarse con un inyector pequeño, que usa la misma incisión a través de la que la sonda de faco se insertó al inicio del procedimiento. Cuando se implanta la LIO, puede desplegarse y fijarse detrás de la pupila del ojo sobre la cápsula clara restante. La o las LIO a implantar pueden seleccionarse en base a cálculos de potencia efectuados antes de la cirugía. En el caso de la presente invención, la LIO electroactiva también puede seleccionarse en base al intervalo de corrección electroactiva requerida, el tipo de cualquier otra enfermedad ocular que se trate, y las necesidades especiales del paciente.
En la mayoría de los casos, el elemento electroactivo aportará habitualmente 2,5 dioptrías, 2,75 dioptrías, 3,0 dioptrías, o 3,25 dioptrías de potencia óptica. La parte de lente base (con que el elemento electroactivo está en comunicación óptica) que aportará la mayor parte, si no todas, de las aproximadamente 17 dioptrías normalmente proporcionadas por el cristalino, se medirá y seleccionará antes de la cirugía. Sin embargo, a diferencia de una LIO convencional, una LIO electroactiva permite la sintonización remota de su potencia óptica (por ejemplo, en el caso de que los cálculos efectuados antes de la cirugía no sean óptimos después de la cirugía).
Las figuras 2A y 2B ilustran un conjunto de LIO 200 según una realización de la invención. La figura 2A muestra una vista frontal del conjunto de LIO, que incluye un elemento de lente electroactivo 218 activado por un condensador anular fino de almacenamiento de carga 216 dispuesto alrededor del perímetro del elemento de lente electroactivo 218. El condensador de almacenamiento de carga 216 es cargado por una película piezoeléctrica 212. La película piezoeléctrica 212 genera dicha carga como resultado de fuerzas mecánicas aplicadas por el cuerpo ciliar (no representado). La película piezoeléctrica 212 está montada en el cuerpo ciliar por una lengüeta de fijación al cuerpo ciliar 210.
El cuerpo ciliar se expande y contrae cuando el ojo intenta enfocar de cerca a lejos y de lejos a cerca. El movimiento del cuerpo ciliar puede producir tensión y/o compresión de la película piezoeléctrica 212 que produce electricidad. La electricidad puede ser transferida a través de cables de carga 220 y usar para cargar el condensador de almacenamiento de carga 216 (o una batería recargable). El condensador de almacenamiento de carga 216 puede alimentar el elemento de lente electroactivo 218 y cualquier circuitería de control relacionada (no representada). Habitualmente, el elemento de lente electroactivo 218 requiere aproximadamente de 1,0 a 5,0 voltios, con un intervalo preferido de 1,5 a 2,5 voltios. Estas tensiones relativamente bajas disminuyen el riesgo que implica la colocación quirúrgica de dispositivos eléctricos.
Las características eléctricas de la película piezoeléctrica 212 bajo tensión o compresión pueden ser usadas como un calibre para determinar la distancia de visión deseada, y pueden usarse para enfocar la lente electroactiva. Así, es posible que el usuario controle de forma instintiva y automática el enfoque de la LIO electroactiva 200 usando el cuerpo ciliar muscular. Las contracciones del cuerpo ciliar muscular previamente enfocaban el cristalino del sujeto deformándolo físicamente. Usando la LIO electroactiva 200 las contracciones instintivas y automáticas del cuerpo ciliar muscular cambiarán las características eléctricas de la película piezoeléctrica 212, y estos cambios eléctricos puede ser supervisados por un procesador dispuesto, por ejemplo, en un chip (no representado) y usado para enfocar eléctricamente, de forma variable, la LIO electroactiva 200. Alternativamente, la película piezoeléctrica 212 puede ser usada únicamente como un calibre para enfocar, en cuyo caso, la LIO electroactiva 200 estará provista de una fuente de alimentación diferente.
La película piezoeléctrica puede montarse circunferencialmente en el cuerpo ciliar por múltiples lengüetas de montaje (más de dos) con el fin de aprovechar la contracción y expansión circunferenciales naturales del cuerpo ciliar circundante.
Puede usarse uno o más anclajes de lente 214 para estabilizar la lente electroactiva en la posición deseada. Por ejemplo, puede usarse un anclaje de lente 214 para centrar la lente electroactiva dentro de la cápsula o "bolsa" o membrana que antes contenía el cristalino natural (creando una LIO intracapsular). Alternativamente, el anclaje de lente 214 puede montarse en el músculo ciliar directamente, y así estar fuera de la cápsula (creando una LIO extracapsular).
Se puede usar múltiples anclajes de lente 214. Por ejemplo, puede usarse 3 o 4 anclajes de lente 214. Los anclajes de lente 214 pueden tener formas diferentes, personalizadas para la aplicación específica.
Una lente base 252 puede proporcionar una potencia refractiva básica usando una configuración de lente convencional, y puede ser equivalente en potencia refractiva al cristalino cuando no se necesita acomodación. La lente base 252 también puede servir como un medio de encapsular el elemento electroactivo en un recinto herméticamente sellado que consta de un material biocompatible similar a los materiales actualmente usados para hacer LIO, a modo de ejemplo solamente, acrílico blando o silicona sólida de calidad médica.
La figura 2B muestra una vista lateral de una realización de lente intraocular con una lente electroactiva y material piezoeléctrico como una fuente de alimentación. Específicamente, la figura 2B ilustra la lente base 252 que puede rodear el elemento de lente electroactivo 218 y que puede proporcionar una potencia refractiva fija o básica. En una realización particular, la potencia refractiva fija o básica puede adaptarse a enfocar el ojo a distancias de cerca cuando el elemento electroactivo está inactivo. En otra realización, la lente fija o de base puede adaptarse para enfocar el ojo a distancias de lejos cuando el elemento electroactivo está inactivo. La lente base opcional 252 puede tener múltiples puntos focales y/o puede estar tintada.
Otras fuentes de potencia pueden incluir: células solares, carga inductiva, carga conductora, láser, termoeléctrica, y aprovechamiento de la energía mecánica del parpadeo. El condensador 216 (u opcionalmente, una batería) puede recargarse de forma inductiva con un par de gafas especiales (anteojos) que también pueden apagar a distancia la lente electroactiva mientras la batería se está recargando. Las gafas especiales también pueden estar configuradas para proporcionar corrección de la visión mientras que la batería se está recargando.
En algunas realizaciones, el condensador 216 en la LIO electroactiva 200 puede cargarse con una almohada especial que tiene hilos de calibre muy ligero a través de los que circula corriente. La almohada puede ser usada de esta forma para cargar las baterías dentro de la LIO electroactiva 200 por la noche mientras el paciente duerme. Una disposición ejemplar de este tipo se ilustra en la figura 5 y se explicará con más detalle más adelante. Se usa un circuito de acondicionamiento de potencia para reducir la tensión y limitar la corriente a niveles seguros para carga a baja potencia y para regular la frecuencia para una carga más eficiente.
Alternativamente, la LIO electroactiva puede no tener un condensador 216 o batería, sino que puede ser activada constantemente de forma conductiva por una batería situada externamente, o puede ser activada constantemente de forma inductiva por una fuente de alimentación de acoplamiento inductivo situado externamente, o célula solar, o célula solar acoplada a un láser adecuadamente sintonizado, o una fuente de alimentación termoeléctrica que genera electricidad vertiendo el calor corporal (habitualmente 37 °C (98 grados F)) al aire ambiente relativamente frío (habitualmente a 21 °C (70 grados F)).
Las figuras 3A y 3B muestran un sistema de lente intraocular 300 que tiene un elemento de lente electroactivo difractivo 326 y un anillo de batería recargable 324. La figura 3A proporciona una vista frontal del elemento de lente electroactivo difractivo 326, dicho elemento de lente difractivo puede ser eléctricamente difractivo con electrodos circulares concéntricos, o mecánicamente difractivo con superficies atacadas que son activadas eléctricamente controladas por coincidencia y discrepancia de índice, que se conecta por conexiones de alimentación 322 al anillo de batería recargable 324. Puede usarse anclajes de lente 314 para estabilizar y colocar el elemento de lente electroactivo difractivo 326 en la posición y la orientación deseadas. El anillo de batería recargable 324 puede ser activado con un condensador similar al del sistema de lente intraocular 200 de las figuras 2A y 2B. Además, la batería recargable 324 puede estar conformada de forma diferente y situada dentro de o junto al anclaje de lente 314, y así alejarse de los elementos ópticos.
La figura 3B muestra una vista lateral de la lente intraocular 300. Específicamente, la figura 3B ilustra una lente base 352, que es similar a la lente base 252 del sistema de lente intraocular 200 de las figuras 2A y 2B. Esta lente base 352 puede tener una potencia óptica básica o fija. En un ejemplo de referencia, la lente base 352 puede no tener potencia óptica y simplemente servir como una cápsula protectora o sustrato.
Las figuras 4A y 4B muestran un sistema de lente intraocular 400 que tiene un elemento de lente electroactivo pixelado 430 y un anillo de batería recargable 424. La figura 4A representa una vista frontal del elemento de lente electroactivo pixelado 430, que está conectado por conexiones de potencia 422 al anillo de batería recargable 424. Puede usarse anclajes de lente 414 para estabilizar y colocar el elemento de lente electroactivo difractivo 430 en la posición y orientación deseadas. El anillo de batería recargable 424 puede ser activado de la misma formas que el condensador 216 de la figura 2.
La figura 4B muestra una vista lateral de la lente intraocular 400 que representa la lente base 452, que es similar a las lentes de base de las realizaciones anteriores.
La figura 5 muestra una fuente de alimentación externa 500 para uso al cargar la fuente de alimentación interna de LIO según algunas realizaciones de las invenciones. En la fuente de alimentación 500, un acondicionador de potencia 532 está conectado eléctricamente a un enchufe de pared 530. El acondicionador de potencia 532 está conectado a bobinas de inducción de hilo de calibre ligero 534 dentro de una almohada 536 para cargar inductivamente un condensador o batería de una LIO electroactiva recargable. El acondicionador de potencia 532 puede estar configurado para reducir la tensión y limitar la corriente a niveles seguros para carga a baja potencia y para regular la frecuencia para carga más eficiente. La fuente de alimentación 500 puede estar configurada de modo que la LIO electroactiva pueda cargarse mientras que el sujeto apoya la cabeza en o cerca de la almohada 536. Se entenderá que las bobinas de inducción 534 pueden colocarse alternativamente en la cama del sujeto o en un reposacabezas, respaldo de asiento u otra posición que pueda estar en estrecha proximidad con la cabeza del sujeto durante un período de tiempo suficiente.
La figura 6 muestra un conjunto de lente intraocular 600 con un elemento de lente electroactivo 618, un chip de control 640 y una antena 622 para uso con una unidad de programación inalámbrica 660. La unidad de programación inalámbrica 660 está configurada para comunicar con el chip de control 640 a través de ondas de radio. Las ondas de radio son capturadas por la mini antena 642 que comunica con el chip de control 640. El chip de control 640 puede sintonizarse a distancia a través del uso de estas ondas de radio. Tal sintonización puede incluir establecer o ajustar las características ópticas del elemento de lente electroactivo 618. El chip de control 640 controla el elemento de lente electroactivo 618, y puede tener comunicación bidireccional con la unidad de programación inalámbrica 660. Por ejemplo, el chip de control 640 puede estar configurado para alertar a la unidad de programación inalámbrica 660 de que la tensión de la batería 624 es baja. Alternativamente, la comunicación de programación con el chip de control 640 puede ser a través de un láser (ondas de luz), en lugar de a través de ondas de radio.
El elemento de lente electroactivo 618 puede conectarse por conexiones de potencia 622 a un anillo de batería recargable 624 o un condensador (no representado), y puede cargarse por bobinas de inducción o por elementos piezoeléctricos como en realizaciones previamente descritas.
En algunas realizaciones, la corrección proporcionada por la LIO electroactiva puede variar dependiendo de las necesidades del paciente y los resultados deseados: en algunas realizaciones el elemento electroactivo puede proporcionar solamente corrección de presbicia. En algunas realizaciones, la LIO electroactiva puede proporcionar corrección convencional sintonizada fina a distancia. En algunas realizaciones, la LIO electroactiva puede proporcionar correcciones de aberración de orden superior (no convencionales), a modo de ejemplo solamente, coma, aberración esférica, trefoil, y otras aberraciones de orden superior. En algunas realizaciones el elemento electroactivo también puede ajustar la posición de la imagen en la retina, mediante la creación de un desplazamiento prismático de la imagen electrónicamente. Al corregir aberraciones de orden más alto y/o corregir un desplazamiento prismático del lugar donde la imagen está situada en la retina, la LIO electroactiva puede utilizar una pluralidad de píxeles. Un desplazamiento prismático de la imagen es muy útil en pacientes que tienen patologías, a modo de ejemplo solamente, degeneración macular de la retina (que puede incluir alteraciones de color debidas a enfermedad o degeneración específica de la mácula lútea), agujeros en mácula, desgarros retinales y anomalías neurológicas que producen escotomas o una pérdida de visión en segmentos particulares del recorrido visual (tal como puntos ciegos u oscuros en el campo de visión, y visión borrosa). Se deberá señalar que en cada una de las realizaciones de uso anteriores. la LIO electroactiva de la invención puede sintonizarse a distancia después de la cirugía para lograr el efecto optimizado deseado.
La figura 7A ilustra una imagen de una retina sana con una fóvea sana 720 y mácula sana 710. La figura 7B ilustra una zona de la mácula 730 que ha sido dañada por degeneración macular “húmeda”, producida por lo general por sangrado por detrás de la retina que atraviesa la membrana de la retina. La figura 7C ilustra una zona de la mácula 740 que ha sido dañada por degeneración macular “seca”, que es producida por la acumulación de drusas en la retina en la zona de la mácula. Moviendo la imagen a otra posición en la retina, la visión puede mejorar en personas que padecen degeneración macular. Un cambio de posición de imagen de 0,25 mm a 3,00 mm puede producir una mejora principal en la visión en el caso de una mácula o retina enferma o dañada. El intervalo preferido es de 0,50 mm a 2,00 mm.
La figura 8 ilustra los efectos de la retinopatía diabética en el ojo. De nuevo, redirigiendo la imagen en la retina con una LIO prismática, pueden mitigarse algunos de los efectos de claridad visual de esta enfermedad.
La figura 9 ilustra esquemáticamente una realización por la que pueden apilarse lentes electroactivas con electrodos lineales para producir cualquier combinación de desplazamiento vertical y horizontal de una imagen en la retina. La primera lente 910 tiene electrodos horizontales usados para producir potencia prismática vertical. La segunda lente 920 tiene electrodos verticales usados para producir potencia prismática horizontal. La lente combinada 930 sería capaz de producir una combinación de desplazamiento vertical y horizontal de la imagen. Cambiando las tensiones en cada electrodo e invocando una técnica conocida como desenvolvimiento de fase, tal lente puede producir varias potencias prismáticas. Además, pueden apilarse múltiples lentes para producir valores de potencia prismática más grandes. La cantidad de potencia prismática requerida y la cantidad de desplazamiento de imagen resultante variará dependiendo de la extensión de la enfermedad. Un intervalo preferido de movimiento de imagen es de entre 0,1 mm y 3,0 mm, con un intervalo preferido de 0,5 mm a 2,0 mm.
La figura 10 ilustra una LIO electroactiva en comunicación óptica con una LIO acomodativa no electroactiva. El elemento 1010 es una lente electroactiva que está en comunicación óptica con un elemento de LIO acomodativa no electroactiva 1020. Obsérvese que los elementos 1010 y 1020 están en serie óptica, pero no están en contacto físico entre sí.
Aunque se ha prestado mucha atención a alimentar una lente electroactiva, algunos materiales electroactivos retienen su potencia óptica en ausencia de electricidad aplicada (tal como a modo de ejemplo solamente, un cristal líquido biestable). Usando estos tipos de materiales electroactivos, la potencia prismática, una potencia aditiva o sustractiva que sea aditiva o sustractiva de la potencia óptica básica de la LIO, y/o las correcciones de orden superior podrían lograrse mientras el dispositivo es alimentado, y luego permanecerían puestas después de quitar potencia. Esto puede eliminar la necesidad de recargar la fuente de alimentación en la LIO. Si la visión del paciente cambia y requiere nueva corrección, podría volver al profesional de atención ocular y hacer que le ajusten la LIO a una nueva combinación de corrección prismática y/o de orden superior. Los cambios podrían ser activados externamente a distancia. Por ejemplo, la potencia externa puede ser energía RF similar a la forma en que las etiquetas RFID funcionan hoy en día, donde el dispositivo de lectura proporciona la potencia a la etiqueta RFID de forma inductiva de modo que LA RFID pueda transmitir su información al lector RFID.
De la misma manera que las etiquetas RFID, un instrumento de sintonización para cambiar la potencia de la LIO podría proporcionar potencia al controlador en la LIO electroactiva, de modo que el controlador pueda cambiar las tensiones en los electrodos de la LIO estableciendo así el índice de refracción localizado que determina las propiedades ópticas de la LIO electroactiva.
Alternativamente, la potencia también puede ser suministrada ópticamente proyectando al ojo una luz brillante o láser seguro para el ojo y por una fotocélula incorporada en la LIO electroactiva que luego proporcionaría la potencia eléctrica temporal necesaria para regular la potencia óptica de la LIO electroactiva. Este sistema también se puede usar para comunicación, además de para suministrar potencia.
Se han usado cristales líquidos nemáticos, colestéricos y ferroeléctricos trenzados biestables en pantallas LCD flexibles de bajo costo, y se puede usar materiales similares en los elementos electroactivos de una LIO. Este tipo de ajuste prismático ajustado eléctricamente (pero por lo demás no alimentado), aditivo o sustractivo, para sintonización de enfermedad retinal o corrección de aberración de orden superior puede añadirse (es decir, colocarse en serie óptica) a cualquier LIO no electroactiva acomodativa que corrija la presbicia. Por ejemplo, se podría colocar elementos electroactivos en serie óptica con LIO no eléctricas o no alimentadas, tal como LIO no electroactivas que cambian mecánicamente su potencia óptica cambiando una o varias curvaturas superficiales y/o la posición de la LIO en el ojo.
La adición de la lente electroactiva o elementos electroactivos puede realizarse al menos de tres formas: primera: se puede colocar una LIO electroactiva separada en comunicación óptica sin contacto (serie óptica) con la LIO acomodativa no electroactiva; segunda: se puede incorporar un elemento electroactivo a una de las superficies de la LIO que no cambia de contorno durante la acomodación; y tercera: se puede colocar un elemento electroactivo dentro de un elemento no electroactivo de forma estratificada.
Por ejemplo, podría añadirse un elemento electroactivo en la cámara anterior y usarse en serie óptica con un cristalino funcional del sujeto. En este caso, el cristalino proporcionará acomodación natural, y la LIO electroactiva puede dirigir la imagen a una parte más sana de la retina, o puede sintonizar la LIO no electroactiva, o puede corregir una aberración de orden superior.
Como se ha indicado anteriormente, en algunas realizaciones, puede ser una ventaja principal sintonizar o ajustar la LIO electroactiva a distancia. Después de insertar la LIO electroactiva en el ojo, la potencia óptica y la potencia prismática pueden ser sintonizadas finamente a distancia para llevar a cabo la corrección óptima de la visión para corregir error refractivo convencional, o aberraciones de orden superior, o la posición exacta de la imagen en la retina. Además, la LIO podría sintonizarse de nuevo en una fecha posterior para compensar cambios en el ojo con el tiempo, debido a enfermedad o envejecimiento. En casos de corregir únicamente un error refractivo convencional, la LIO electroactiva podría utilizar difracción o pixelación o ambas. El elemento electroactivo también puede realizar cualquier número de estas funciones en combinación, según exijan las condiciones del paciente y a discreción del profesional de atención ocular.
En algunas realizaciones, aunque se puede usar una lente electroactiva para corregir la visión como se ha descrito en la presente invención, la lente electroactiva también se puede usar para proporcionar un efecto de gafa de sol o tintado de forma electroactiva. Usando capas de cristal líquido especial u otros materiales electrocrómicos, la LIO electroactiva de la presente invención puede reducir la cantidad de luz que choca en la retina cuando los niveles de luz del entorno sean incómodamente altos, o lleguen a un nivel que pueda ser peligroso para el ojo. El efecto de gafa de sol puede dispararse automáticamente cuando un sensor de luz incorporado en la LIO reciba una intensidad de luz superior a un nivel umbral. Alternativamente, el efecto de gafa de sol puede ser conmutado a distancia por el usuario usando un dispositivo de comunicaciones inalámbricas acoplado a la circuitería de control en la LIO. Este efecto electroactivo de gafa de sol puede tener lugar en milisegundos o menos, en contraposición al tiempo de reacción relativamente lento de segundos (o más) de los tintados químicos comerciales en lentes convencionales. Un factor al determinar el tiempo de reacción de las lentes electroactivas es la finura de la capa de cristal líquido. Por ejemplo, una capa de cristal líquido de 5 micrómetros puede reaccionar en milisegundos.
Igualmente, el enfoque de los elementos electroactivos puede realizarse automáticamente usando un telémetro, o un medidor basculante (distancia de cerca cuando se mira hacia abajo, distancia de lejos cuando se mira recto), o puede ser controlado a distancia por el usuario usando un dispositivo de comunicaciones inalámbricas.
Hay numerosos materiales electrocrómicos. Un tipo consiste en capas exteriores transparentes de película conductora eléctrica que tiene capas interiores que permiten el intercambio de iones. Cuando se aplica una tensión a través de las capas exteriores conductoras, los iones pasan de una capa interior a otra, produciendo un cambio en el tintado del material electrocrómico. La inversión de la tensión hace que la capa sea clara de nuevo. Las capas electrocrómicas pueden tener transmitancia de luz variable durante la operación, de aproximadamente 5 a 80 por ciento. Este tipo de cristales electrocrómicos tiene "memoria" y no necesita una tensión constante después de haberse iniciado el cambio. Además, puede sintonizarse para bloquear algunas longitudes de onda, tal como energía infrarroja (calor).
Otra tecnología electrocrómica se denomina pantalla de partículas suspendidas (SPD). Este material contiene partículas moleculares suspendidas en una solución entre las placas de vidrio. En su estado natural, las partículas se mueven aleatoriamente y chocan, bloqueando el paso directo de luz. Cuando se encienden, las partículas se alinean rápidamente y el cristal es transparente. Este tipo de cristal conmutable puede bloquear hasta aproximadamente 90 por ciento de la luz. También se ha usado cristal líquido para proporcionar efectos electrocrómicos en gafas de sol.
Los sistemas y métodos, como se divulga en el presente documento, se dirigen a los problemas indicados anteriormente, así como otros problemas que están presentes en las técnicas convencionales. No se prevé de ninguna forma que la descripción de varios productos, métodos o aparatos y sus desventajas concomitantes descritos en los "Antecedentes de la invención" limite el alcance de la invención o implique que la invención no incluye algunos o todos los varios elementos de productos, métodos y aparatos conocidos en una forma u otra. De hecho, varias realizaciones de la invención pueden superar algunas de las desventajas indicadas en los "Antecedentes de la invención", pero reteniendo algunos o todos los varios elementos de productos, métodos y aparatos conocidos de una forma u otra.
Claims (9)
1. Un sistema de lente (200, 300, 400, 600) para su uso como lente intraocular o como inserto en el tejido corneal de un ojo natural para sustituir una o más funciones ópticas del ojo natural, comprendiendo el sistema de lente:
un elemento de lente base (252, 352, 452, 652) que tiene una potencia refractiva de base y está formado por un acrílico blando;
un elemento de lente electroactivo (218, 326, 430, 618, 930), encapsulado dentro del elemento de lente base, que tiene un enfoque controlable eléctricamente; y
un condensador anular de almacenamiento de carga (216) dispuesto alrededor de un perímetro del elemento de lente electroactivo (218, 326, 430, 618, 930) o un anillo de batería recargable (324, 424, 624), estando configurado dicho condensador anular de almacenamiento de carga (216) o anillo de batería recargable (324, 424, 624) para alimentar el elemento de lente electroactivo y para cargarse inductivamente a través de una bobina de inducción externa (534).
2. El sistema de lente de la reivindicación 1, que comprende además un elemento electroactivo con un tintado controlable eléctricamente.
3. El sistema de lente de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde el elemento de lente electroactivo comprende:
un primer elemento electroactivo (910) que tiene una pluralidad de electrodos horizontales; y
un segundo elemento electroactivo (920) apilado con el primer elemento electroactivo, teniendo el segundo elemento electroactivo una pluralidad de electrodos verticales.
4. El sistema de lente de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además:
una antena (642) configurada para comunicarse con una unidad de programación inalámbrica (660); y un controlador (640) configurado para controlar el elemento de lente electroactivo.
5. El sistema de lente de la reivindicación 1, en donde en el caso de que el sistema de lente comprenda un anillo de batería recargable (324, 424, 624), el sistema de lente comprende además:
una pluralidad de conexiones de alimentación (322, 622) configuradas para suministrar energía eléctrica desde el anillo de batería recargable al elemento de lente electroactivo.
6. El sistema de lente de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el elemento de lente electroactivo está configurado para controlar el enfoque en respuesta a decisiones del usuario por medio de un control remoto.
7. El sistema de lente de cualquiera de las reivindicaciones anteriores en combinación con una bobina de inducción externa (534), en donde la bobina de inducción externa está acoplada a un acondicionador de potencia (532) configurado para reducir una tensión y limitar una corriente aplicada a la bobina de inducción externa a niveles seguros para una carga de baja potencia.
8. El sistema de lente de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 en combinación con una bobina de inducción externa (534), en donde la bobina de inducción externa está acoplada a un acondicionador de potencia (532) configurado para ajustar la frecuencia para una carga más eficiente.
9. El sistema de lente de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 en combinación con una bobina de inducción externa (534), en donde la bobina de inducción externa está situada en una almohada, ropa de cama, reposacabezas o respaldo de asiento.
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