JP2004516862A - 人工角膜 - Google Patents

Abstract

本発明は、眼の角膜に形成された角膜前面に開口し且つ角膜後面にはデスメ膜が損なわれないよう開口していない凹部内に設置される人工角膜に関する。人工角膜は、円の対称軸を有すると共に、中央領域において互いに距離ｅだけ離隔している半径Ｒａの球面キャップ形状の前面（４４）及び半径Ｒｐの球面キャップ形状の後面（４６）、並びに、対称軸と一致する軸を有し且つその頂部が前面の前方に位置している実質的に円錐台状の側壁（４８）を含んだ、柔軟性のある透明の材料からなる部材（４２）を備えており、対称軸を含む平面内における側壁の断面と後面の断面との角度ａが４５°以下である。

Description

【０００１】
本発明は、人工角膜に関する。
【０００２】
より正確にいうと、本発明は、透明性を失ってしまった角膜の中央に開口を形成した後、角膜内に設置可能な眼用人工装具に関する。
【０００３】
添付されている図１には、眼の角膜１０の中央部が示されている。角膜は、互いに重ね合わされた複数の膜又はラメラから形成されている。ここでは後面、即ち角膜の内面１２から順に、複数の再生しない細胞の層から構成される内皮１４、デスメ膜１６、角膜支質を形成する中間ラメラ１８、ボーマン膜２０、そして角膜の前面２４を構成する上皮２２が描かれている。上皮は、再生化気質の大きな細胞の複数層から構成されている。角膜全体の厚みは中央部において略５００ミクロン（μｍ）であり、支質部分と上皮とが全厚の９７％を占めている。
【０００４】
公知の人工角膜移植技術では、角膜の厚み方向に貫通する円柱形通路２６状に切開が形成される。支質内移植人工角膜として最も広く知られているタイプの人工角膜は、角膜内にこの人工角膜を機械的に所定位置に保持するための角膜支質を形成する中間ラメラ１８間に挿入される環状スカートを有する、上記通路２６に設置される円柱形の光学部から構成されている。このような支質内移植人工角膜によると、満足されないどころか明らかにずさんな結果に至ることが知られている。
【０００５】
このような理由から他の構成の人工角膜についての複数の提案がなされており、特に本出願人による国際公開第９７／２７８２４号パンフレットでは、上記円柱形の光学部に、角膜内にて人工角膜を機械的に保持するため角膜内面に押圧される後側部スカートを施すという提案がなされている。このような解決法によってより満足のいく結果が得られる。
【０００６】
しかしながら、どのような方法で角膜内にて人工角膜を保持しようとしても、従来技術では、角膜中央部に角膜を貫通する通路を形成する必要がある。そのような均質な開口を形成すると実際様々な障害が引き起こされ、特に漏れや感染の可能性がある。
【０００７】
角膜が過酷な状況（火傷など）により損傷した場合には、角膜後部支持面を持つ人工角膜を用いるのが最善の解決法である。
【０００８】
多くの事例において角膜への損傷は限られており、デスメ膜に影響が及ぶことはない。したがって、角膜移植は可能である。しかしながら、ウィルス感染や移植組織の不足に関する問題は、デスメ膜を内皮と共に保護され得るようにしつつ角膜内に設置するのに適した人工角膜を用い、角膜の貫通通路によって生じる上記複雑な状況を回避するのが有効であることを意味している。
【０００９】
米国特許第４８４２５９９号明細書には、デスメ膜を保護しつつ角膜内に設置可能な人工角膜が記載されている。しかしながらこの人工角膜には、当該人工角膜を機械的に所定位置に保持するための、縫糸を受けるオリフィスを有する環状の固定用スカートが設けられている。このような解決法は、角膜の広範囲に亘って多大な外傷をもたらすことから、満足されるものとはいえない。
【００１０】
本発明の目的は、患者の角膜の後面がどのような状態であっても、角膜に貫通孔を形成することなく、角膜内への設置及びそこで効果的に保持されるのに適した人工角膜を提供することである。
【００１１】
この目的を達成するため、本発明は、眼の角膜に形成された角膜前面に開口し且つ角膜後面にはデスメ膜が損なわれないよう開口していない凹部内に設置される人工角膜において、円の対称軸を有すると共に、中央領域において互いに距離ｅだけ離隔している半径Ｒａの球面キャップ形状の前面及び半径Ｒｐの球面キャップ形状の後面、並びに、対称軸と一致する軸を有し且つその頂部が前面の前方に位置している実質的に円錐台状の側壁を含んだ、柔軟性のある透明の材料からなる部材を備えており、対称軸を含む平面内における側壁の断面と後面の断面との角度ａが１０〜３５°であることを特徴とする人工角膜を提供する。
【００１２】
上記人工角膜によると、全体として円錐台状であるため、デスメ膜及び内皮に穴をあける必要がなく、同様の形状である角膜の中央部における凹部内に当該人工角膜を収容することが可能であることが理解されるであろう。このように収容されるにもかかわらず、その円錐台形状のため、人工角膜は角膜内にてデスメ膜に押圧されながら有効に保持される。上記角度ａが３５°より大きくなると、取り外れの可能性が大きくなる。
【００１３】
また、角度ａは約２５〜３０°であることが好ましく、これにより、人工角膜を角膜内にてさらに効果的に保持することができる。
【００１４】
また、上記透明な部材の前面における曲率半径Ｒａは角膜前面の曲率半径にできるだけ近いのが好ましく、例えば６．５ミリメートル（ｍｍ）〜８．５ｍｍであるのが好ましい。角膜の上を覆う瞼は持続性をもって機械的に干渉する傾向があるが、この瞼のいかなる動作による弊害をも回避することができる。
【００１５】
天然の角膜内に人工角膜を設置するときに生じる別の問題としては人工角膜の後面で展開され得る細胞増殖があり、これにより人工角膜の後側に膜が形成され、後面は徐々に不透明になってしまう。
【００１６】
本発明のより好適な実施の形態における人工角膜は、当該人工角膜を形成する部材の側面に接続され、その後面が人工角膜の後面と同一の球面キャップ状の面上に対応するよう配置される、１００μｍ以下の厚みｅを有する環状スカートをさらに備えている。
【００１７】
上記スカートは、人工角膜の後面への細胞増殖に対するバリアとしての機能を果たす。上記スカートは、天然の角膜内にてこの人工角膜を保持する機械的な役割は全く持たない。これによりスカートを１００μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以下という非常に薄くすることが可能となっている。また、スカートのヤング係数は１メガパスカル（ＭＰａ）以下であるのが好ましいことから、このスカートは機械的強度が小さいことが理解されるであろう。
【００１８】
細胞増殖に対するバリア機能をより高めるため、スカートの縁部分を“スクエアカット（ｓｑｕａｒｅ−ｃｕｔ）”としてよい。
【００１９】
本発明における他の特徴や効果は、非制限の実施例として挙げられる本発明に係る様々な実施形態についての以下の説明によって、より明確となるであろう。以下の説明は添付図面を参酌するものである。
【００２０】
本発明に係る人工角膜は、デスメ膜の前面における、角膜の中央部に設けられた厚みのある層状の凹部内に設置されるものである。図２から、凹部２８が円の対称軸ＹＹ’を持っているのがわかる。凹部は、角膜中央前方に頂部を持ち且つデスメ膜１６で終了される円錐台壁面３０を有する。また凹部は、奥行ｅ’、角膜前面における直径Ｄ’２、デスメ膜近傍における直径Ｄ’１を呈している。
【００２１】
次に、図３を参照しつつ、第１の実施の形態である人工角膜４０の詳細について説明する。本実施の形態における人工角膜は、円の対称軸ＸＸ’を持つ単一の部材４２から構成されている。この部材４２は、半径Ｒａの球面キャップ形状を持つ前面４４と、同様に半径Ｒｂの球面キャップ形状の後面４６と、当該部材４２の前面４４及び後面４６を接続する側壁４８とによって画定されている。側壁４８は、上記対称軸ＸＸ’を軸とし且つ部材４２前面４４の前方に頂部を有する円錐台形状である。前面４４は直径Ｄ２の円Ｃ２により画定され、後面４６は直径Ｄ１の円Ｃ１により画定されている。側壁４８と後面４６との接続部の円Ｃ１近傍に形成された角度ａは、ＸＸ’軸を含む平面内において示されたものである。
【００２２】
角度ａは、より詳細には、接合点Ｅにおける人工角膜の側壁の断面と後面４６の断面の接線Ｔとの間の、ＸＸ’軸を含む断面内に形成された角度である。
【００２３】
人工角膜が適切に保持されるのを保証するためには、この角度ａを３５°未満とし、さらには２５°〜３０°とするのがより好ましい。
【００２４】
直径Ｄ１は４．５〜９．５又は１０ｍｍ、直径Ｄ２は３〜８ｍｍ、前面と後面との間の中央部における距離ｅは４００〜５００μｍであるのが好ましい。
【００２５】
人工角膜の中央部の厚みｅは、共に非常に厚みの小さいデスメ膜及び内皮を残りとしているので、角膜の中央部の厚みとほぼ等しい。
【００２６】
角膜に形成された凹部２８は部材４２と似た形状であるが若干それより小さく、角膜に形成されたハウジングの側縁部により人工角膜の側面に圧力が作用するようになっている。より詳細には、直径Ｄ１’，Ｄ２’は、対応する部材４２の直径よりも小さく２５０μｍであるのが好ましい。
【００２７】
部材４２は、生化学的適合性及び柔軟性を持つ材料から構成される必要がある。材料としては、親水性又は疎水性のアクリル材料であってよい。親水性のアクリル材料としては、ヒドロキシエチル・メタクリレート共重合体、ヒドロキシプロピル・メタクリレート共重合体、ヒドロキシブチル・メタクリレート共重合体、又は、ヒドロキシヘキシル・メタクリレート共重合体から選択してよい。
【００２８】
疎水性のアクリル材料としては、フッ素を含有したアクリル酸化合物又はメタクリル酸化合物を用いるのが好ましい。
【００２９】
また疎水性のアクリル材料は、アクリル酸とメタクリル酸とを共重合することにより得てもよく、環境温度下で柔軟性を持つように、アクリル酸を硝子体の負の遷移温度を有するもの、メタクリル酸を明らかに正の遷移温度（例えば１１０℃）を有するものとする。
【００３０】
人工角膜の前面及び後面における曲率半径Ｒａ，Ｒｂは、特に人工角膜の前面が角膜の前面と同一の球面キャップ状の面上に位置するよう、理想的には角膜の曲率半径とほぼ等しくなるように選択される。
【００３１】
しかしながら、上記最適な解決法は、原則的に満足され得るものではない。第一に、後面４６がデスメ膜に効果的に押圧される必要がある。これを実現するためには、上記曲率半径を角膜の曲率半径よりも若干大きくするのが有効である。したがって、上記曲率半径を６〜８ｍｍとするのが好ましい。
【００３２】
さらに上述したように、この人工角膜の作製にあたっては様々な材料を用いてよく、これら材料を異なる屈折率を持つものとしてよい。例えば、角膜の屈折率に非常に近い１．３８の屈折率を持つアクリル材料がある。この場合、屈折力を４０ジオプターに保持しつつ前面における曲率半径を６．５〜８．５ｍｍ、即ち角膜の曲率半径に近くすることができる。他に、１．４６５の屈折率を持つアクリル材料がある。この場合、屈折力を４０ジオプターに保持するためには前面における曲率半径をより大きく、例えば約１９〜２５ｍｍとする必要がある。
【００３３】
角膜に形成されたハウジング２８が円錐台状であり且つ人工角膜がそれを補完する円錐台状であることから、最大面積を呈する端部壁がデスメ膜及び内皮により閉鎖されたこのハウジング内において、人工角膜が機械的に保持されることがわかるだろう。このように、角膜に形成された開口が貫通していなくても、人工角膜は角膜内において効果的に保持される。しかしここで手術直後から一定期間良好な一体性を保証するためには、数日後又は数週間後に吸収される粘着剤をさらに用いるのが好ましい。
【００３４】
次に、図４を参照しつつ、参照番号４０’で示される本発明に係る人工角膜の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態の人工角膜は、図３に示されたのと同じ透明の部材４２を有すると共に、生化学的に定着可能な材料からなるリング６０を有する。このリング６０は、部材４２の軸ＸＸ’に関して環状に対称である。リングは、部材４２の円錐台状側壁４８に押圧される第１の円錐台部６２を持つ。リングは、部材４２の側壁に形成された環状溝６６内に貫入する延長部６４によって、部材４２内に固定される。またリング６０には、部材４２から後面４６へと近づくようなスカート６８が延長されている。スカート６８は、支質１８とデスメ膜１６との間に形成されたスロット７０内に挿入される。
【００３５】
リング６０は生化学的に定着可能な材料からなり、好ましくはポリクロロトリフルオロエチレンからなる。リング６０の厚みは１００μｍ以下、好ましくは２５μｍである。リング６０におけるスカート６８を形成する部分には、当該リングが角膜内において良好に固定されるよう、直径５０〜１００μｍの穴を複数設けるのが好ましい。リングは、人工角膜４０’が角膜内の所定位置に設置された後生化学的に定着するのを促進する機能を果たすものである。
【００３６】
また、人工角膜の細胞定着を促進し且つ角膜内での一体性を良好にするため、人工角膜の前面４４上に被覆剤７２を接着してもよい。一方、人工角膜の除去に伴う上皮の増殖を回避するなど細胞増殖を抑制するため、人工角膜の後面４６上に被覆剤７４を同様に接着してよい。また、当然これら被覆剤７２，７４を図３に示した人工角膜４０に設けてよい。
【００３７】
次に、図５Ａ及び図５Ｂを参照しつつ、本発明に係る人工角膜の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態の人工角膜は、上述のものと同一の部材４２、及び、この部材４２の後面４６近傍に配置された環状スカート８０によって構成されている。より詳細には、参照番号８０ａで示すスカート８０の後面は、部材４２の後面４６と同一の球面キャップ状の面上に位置している。スカート８０の厚みｅ’は１０〜１００μｍ、好ましくは２０〜５０μｍであり、スカートの幅ｌは０．２５〜２．５ｍｍ、好ましくは０．７５〜１．５ｍｍである。またスカート８０に直径１０〜１００μｍ好ましくは５０〜８０μｍの参照番号８２で示すような穴を複数設けることで、角膜の繊維細胞や角膜細胞によるその穴の生化学的定着を促進し、長期間の固定を実現するようにするのが好ましい。これら穴８２は先ず、例えば生化学的定着性や角膜の支質とデスメ膜との間におけるコラーゲンのブリッジ形成を促進する因子を解放する能力を持つフィブリノゲンなどの、粘着性のある生物分解性材料で満たされる。
【００３８】
スカート８０は、光学部と同じ材料又は別の材料からなってよい。スカート８０を構成する材料をクロロトリフルオロエチレン又はテトラフルオロエチレンとする一方、対応する部材４２をヒドロゲルから構成してよい。
【００３９】
既に説明したように、人工角膜は、部材４２が大きく外側に広がった円錐台状であることにより、天然の角膜内にて保持される。スカート８０の唯一の機能は、人工角膜の後面に対して細胞増殖に対するバリアを形成することである。したがってスカートの厚みは非常に小さくてよく、一般には５０μｍ未満である。このようにスカートの厚みを非常に小さくすることによって、当該スカート８０が占める環状領域における角膜の変形を小さくすることができる。
【００４０】
スカート８０の側縁部８０ｂは、スカートの前面及び後面と垂直であってよい。これにより、細胞増殖を“ブロック（ｂｌｏｃｋ）”する“スクエアカット（ｓｑｕａｒｅ−ｃｕｔ）”の縁が設けられることになる。
【００４１】
また、部材４２の外表面４８及びスカート８０の表面全体をエピタキシャル増殖が促進されるように処理する一方、部材４２の後面４６をそのような増殖が妨げられるように処理するのが好ましい。
【００４２】
図６に示す実施の形態において、襟部は、前面中央部８８が部材４２の後面４６に接着された連続部材８６により構成されている。この連続部材８６の後面９０は、デスメ膜の曲率半径と一致する曲率半径Ｒｐを有する。この場合、上述したように、部材４２と、この襟部の連続部材８６を形成する集合体とは、同一部材又は異なる部材からなってよい。この場合も同様に、連続部材８６における部材４２に覆われていない部分に図５Ａに示した穴８２と同じ穴を複数設けるのが好ましい。また最後に、部材４２に襟部を加えた全厚が上記ｅの値と等しくなる必要があるのは言うまでもない。
【００４３】
本実施の形態は、図５Ａ及び図５Ｂの実施の形態に係る全ての特徴及び効果を有するものである。
【００４４】
本実施の形態に係る人工角膜を疎水性のアクリル材料から構成する場合は、ヘプタフルオロブチル・アクリレート、ヘキサフルオロブチル・アクリレート、及びヒトの角膜の屈折率に近い屈折率を有するフッ素含有化合物を含む群の中からアクリル材料を選択するのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】
眼の角膜の構造を示す断面図である。
【図２】
角膜内に設置されている本発明に係る人工角膜を示す図である。
【図３】
本発明に係る人工角膜の好適な実施の形態を示す垂直断面図である。
【図４】
角膜内に設置されている本発明に係る人工角膜の第１の変形例を示す図である。
【図５Ａ】
本発明に係る人工角膜の第２の変形例を示す半面図である。
【図５Ｂ】
図５ＡのＶＢ−ＶＢ断面図である。
【図６】
本発明に係る人工角膜の第３の変形例を示す垂直断面図である。

Claims (18)

1. 眼の角膜に形成された前記角膜前面に開口し且つ前記角膜後面にはデスメ膜が損なわれないよう開口していない凹部内に設置される人工角膜において、
   円の対称軸を有すると共に、中央領域において互いに距離ｅだけ離隔している半径Ｒａの球面キャップ形状の前面（４４）及び半径Ｒｐの球面キャップ形状の後面（４６）、並びに、前記対称軸と一致する軸を有し且つその頂部が前記前面の前方に位置している実質的に円錐台状の側壁（４８）を含んだ、柔軟性のある透明の材料からなる部材（４２）を備えており、
   前記対称軸を含む平面内における前記側壁の断面と前記後面の断面との角度ａが１０〜３５°であることを特徴とする人工角膜。
2. 前記角度ａが約２５〜３０°であることを特徴とする請求項
   １に記載の人工角膜。
3. 前記部材における前記距離ｅが４００〜５００μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の人工角膜。
4. 前記部材の前面（４４）を画定する円の直径が３〜８ｍｍであり、前記部材の後面（４６）を画定する円の直径が４．５〜９．５ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の人工角膜。
5. 前記後面の曲率半径Ｒｐが６〜８ｍｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の人工角膜。
6. 前記前面の曲率半径Ｒａが６．５〜８．５ｍｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の人工角膜。
7. 前記部材が親水性のアクリル材料から構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の人工角膜。
8. 前記親水性のアクリル材料がヒドロキシエチル・メタクリレート共重合体、ヒドロキシプロピル・メタクリレート共重合体、ヒドロキシブチル・メタクリレート共重合体、又は、ヒドロキシヘキシル・メタクリレート共重合体を含む群から選択されることを特徴とする請求項７に記載の人工角膜。
9. 前記部材が疎水性のアクリル材料から構成されていることを特徴とすることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の人工角膜。
10. 前記疎水性のアクリル材料が、ヘプタフルオロブチル・アクリレート、ヘキサフルオロブチル・アクリレート、及びヒトの角膜の屈折率に近い屈折率を有するフッ素含有化合物を含む群から選択されることを特徴とする請求項９に記載の人工角膜。
11. 前記部材の前面（４４）が細胞増殖を促進する材料（７２）で被覆されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の人工角膜。
12. 前記部材の後面（４６）が細胞増殖を抑制する材料で被覆されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の人工角膜。
13. 前記部材（４２）の側壁（４８）に固定された一端と固定されない自由な他端（６８）とを有する生化学的に定着可能な材料からなるリング（６０）をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の人工角膜。
14. 前記リングがポリクロロトリフルオロエチレンからなることを特徴とする請求項１３に記載の人工角膜。
15. 前記部材（４２）の側面に接続され、その後面（８０ａ，９０）が前記部材（４２）の後面と同一の球面キャップ状の面上に位置する、１００μｍ以下の厚みｅを有する環状スカート（８０，８６）をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の人工角膜。
16. 前記スカートが前記部材と同じ材料からなることを特徴とする請求項１５に記載の人工角膜。
17. 前記スカートが前記部材と異なる材料からなることを特徴とする請求項１５に記載の人工角膜。
18. 前記スカートの厚みが２０〜５０μｍであることを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の人工角膜。

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