JP2006515189A - マイクロポンプを用いた屈折力調節のためのレンズ・システム - Google Patents

Abstract

光学パラメータをその場で調節できる眼内レンズ（１０）が提供される。このレンズは、埋め込み手術後にレンズの光学屈折力の調節を必要とする白内障患者に有用である。レンズ本体は、流体充填セルのアレイ（２２）を内部に保持している。これらのセルの中で、流体が、外部の供給源からエネルギーを適用したマイクロポンプ（３２）によって制御可能に動かされて流体媒体を前記セル内へと移動させることによって、レンズの表面形状を変化させる。

Description

（発明の分野）
本発明は、眼内にて光学パラメータの調節が可能な眼内レンズ（ＩＯＬ）に関する。さらに詳しくは、本発明は、白内障患者の嚢内へと埋め込むためのＩＯＬであって、外部のエネルギー源がレンズに加えられて、レンズ内部の流体媒体の移動を制御するマイクロポンプが駆動され、これにより収差を補正すべくレンズの曲率が変化するＩＯＬに関する。

（発明の背景）
白内障は、世界中において失明の主たる原因であり、もっとも蔓延している眼の疾患である。白内障による視覚障害での医者への訪問回数は、一年間に８００万回を超えている。白内障による障害が個人の日常の生活活動に影響し、あるいは個人の日常の生活活動を変質させる場合、眼内レンズ（ＩＯＬ）の埋め込みによる水晶体の外科的除去が、機能的制限を処置する好ましい方法である。米国においては、約２５０万件の白内障手術が毎年行なわれており、６５歳を超える米国人によって最も一般的な外科手術となっている。白内障手術の患者の約９７パーセントが眼内レンズの埋め込みを受けており、白内障手術および関連ケアのための年間のコストは、米国において４０億ドル以上にもなる。

白内障は、患者の水晶体の混濁であり、局所的な混濁または広く全体的な透明度の喪失である。しかしながら、臨床的に重大であるとされるためには、白内障が、視力の大幅な低下または機能障害を生じさせていなければならない。白内障は、加齢の結果として生じ、あるいは遺伝的な要因、外傷、炎症、代謝または栄養上の異常、または放射線によって生じる。加齢に関連する白内障が、最も一般的である。

白内障の処置において、医師は、水晶体嚢から水晶体組織を除去し、眼内レンズ（「ＩＯＬ」）の埋め込みによって置き替える。通常は、ＩＯＬの焦点距離が、患者にかなり良好な遠視力を提供できるように選択される。水晶体がもはや調節力を有さないため、患者は、通常は、読書に眼鏡を必要とする。医師は、手術に先立って、患者の目の屈折特性の分析に基づいて、ＩＯＬの屈折力を選択する。しかしながら、多くの場合において、患者の眼が白内障手術から回復した後、前もって予測することのできない屈折誤差が生じる。ＩＯＬ埋め込み後の残留誤差の発生がきわめて一般的であり、実際に、そのような誤差がＩＯＬ患者の大部分に生じうる。この誤差は、平均すると約０．６ジオプトリであり、標準偏差は＋／−０．５であると報告されている。したがって、多くの患者は、１．０ジオプトリを超える誤差に直面している。

眼用レンズの矯正力をその場で変化させるため、さまざまな種類の方法および装置が提案されている。例えば、Ｊｅｔｈｍａｌａｎｉらの米国特許第６，４５０，６４２号には、製造後に屈折力を調節することができるレンズが記載されている。具体的には、部分的に重合させたポリマー・レンズ母材が記載されており、レンズを選択された形状へと恒久的に変化させるべく、刺激によってさらなる重合を生じさせることができる。

Ｇａｒａｂｅｔの米国特許第５，４４３，５０６号には、流体充填レンズが記載されており、中央の光学部分に保持されている流体の屈折率を変化させることによって、集束力を変化させることができる。Ｗｉｌｅｙの米国特許第５，０６６，３０１号には、流体またはゲルで満たされ複数の光反射粒子を保持しているレンズを有するＩＯＬが記載されており、この粒子の配向を電磁界によって制御することによって、レンズの球面屈折力を変化させている。他の同様なアプローチにおいては、Ｇｒｅｎｄａｈｌの米国特許第４，７８７，９０３号に、液晶組成物からなる被覆層を有するフレネル型のＩＯＬが開示されており、この液晶組成物が、電気または光エネルギーによる刺激に応じた可変の屈折率を有し、埋め込み後の調節を可能にしている。

Ｐｆｏｆｆの米国特許第４，８１６，０３１号には、硬質ＰＭＭＡレンズをただ１つのチャンバによって柔軟な薄いレンズ層から区画して有するＩＯＬが開示されている。このレンズ組立体は、ＰＭＭＡレンズ部と薄い層の部分との間の流体の体積を、マイクロ流体ポンプによって変化させることで調節される。Ｏ’Ｄｏｎｎｅｌｌの米国特許第５，２８８，２９３号には、レーザ・エネルギーの印加に応答して前面レンズの曲率を変化させる微細穿孔を形成する複数の材料層からなる眼内レンズが開示されている。

その場で調節可能なレンズの分野において、すでに知られている研究者らがいくらかの進歩を達成しているものの、これまでに開発された方法および装置は比較的複雑であるため、そのような装置の幅広い製品化が妨げられている。さらに、既に知られている方法および装置は、眼内におけるレンズの軸方向の位置を変化させようと試み、あるいはレンズの全体の曲率を変化させようと試みるその場での変更に向けられている。しかしながら、そのようなレンズ位置または曲率の全体的変更は、材料および空間の制約によって制限される。

以上に照らし、公知の装置の欠点を克服した眼内で調節可能な眼内レンズを開発することが期待される。したがって、焦点ずれ誤差などの誤差を補正するため、眼内レンズの表面の局所的な変更を可能にする装置および方法を提供することが望まれる。これは、一般に、ＩＯＬシステムの焦点を網膜へと移動させることであると考えることができ、実際のＩＯＬの軸方向の動きによって達成することができ、さらには／あるいは例えばＩＯＬの１つ以上の表面の曲率半径を変化させることによるＩＯＬの表面の変更によって達成することができる。

焦点の位置を網膜へと変化させるほか、例えば眼の非点収差など、角膜に関係するであろう眼の他の収差特性を局所的に補正でき、あるいは視力を改善するために高次収差を補正できる方法および装置を提供することも望まれる。

さらに、ＩＯＬが埋め込まれ、アクセスのための切開が治癒したのちに、ＩＯＬの表面を局所的に定期的に操作するための方法および装置を提供することが好都合であろう。このようなＩＯＬの表面の眼内での変更を提供するため、レーザ、無線周波数エネルギー、または超音波など、離れた供給源からエネルギーを加えることによって、１回限りで変更でき、あるいは定期的に変更できるように構成されたＩＯＬを提供することが望まれる。

（発明の要旨）
以上に照らし、本発明の目的は、焦点ずれ誤差、非点収差、および高次収差などの誤差を補正するため、眼内レンズの表面を現場で局所的に変更できる装置および方法を提供することにある。

さらに、本発明の目的は、白内障による視覚の喪失を回復するだけでなく、実際に視力を回復するため、レンズの表面を現場で局所的に変更できる装置および方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、ＩＯＬが埋め込まれ、アクセスのための切開が治癒した後、局所的なやり方でＩＯＬの表面を定期的に操作するための方法および装置を提供することにある。

本発明のさらなる目的は、レーザ、無線周波数エネルギー、化学的、または超音波などの遠方の供給源からのエネルギーを加えることによって、１回限りまたは周期的なやり方でレンズ表面を現場で局所的に変更するための方法および装置を提供することにある。

本発明のこれらの目的および他の目的は、弾性的であって局所的に変形可能である前面および背面ポリマー部材からなり、これらの部材で可変形性セルのアレイを介装してなる光学素子を備えている眼内レンズを提供することによって達成される。可変形性セルのアレイは、前面および背面部材に対して屈折率が整合するようにされ、やはりレンズのポリマーと屈折率が整合するようにされている流体で囲むことができる。次いで、可変形性セルのそれぞれが、調節可能な内部流体体積を有する第２の流体注入チャンバを規定しており、可変形性セルの体積の変化が前面および／または背面部材の表面に対応する局所的変形をもたらすよう、外部から駆動できるマイクロポンプによってリザーバへと接続されている。

可変形性セルは、一般に、前面および／または背面レンズ部材と当接して前面および／または背面レンズ部材を制御可能に変形させるため、レーザ源などの外部のエネルギー源からのマイクロポンプへのエネルギーの印加によって、引き込まれた位置と軸方向に展張された位置との間を制御可能に移動するように構成されている。セルの数は、わずか１つから２５０を超える数まで、さまざまであってよく、外部の動力源を使用して個々に、あるいはグループとして制御できる。本発明のマイクロポンプは繰り返し使用が可能であるため、本発明の眼内レンズを、埋め込み後に定期的に調節することが可能である。

本発明によれば、例えば非点収差または高次収差を補正するため、選択された数の可変形性セル、あるいはただ１つのセルでさえも、前面および／または背面レンズ表面の局所領域を変化させるために調節することができる。あるいは、或る領域内の可変形性セルを、レンズの球面を補正すべく前面および／または背面レンズ表面を全体的に変化させるため、軸方向に展張された位置へと制御可能に動かすことができる。

本発明の一態様によれば、典型的なレンズが、マイクロポンプで制御される流体流入チャンネルおよび放出バルブで制御される流出チャンネルを、流体で満たされるセルのそれぞれに連通して備えている。マイクロポンプは、流入チャンネルとレンズの非光学部に配されたリザーバ・システムとの間に接続されている。したがって、レンズの屈折力の調節を、１回限りのやり方で実行することができ、あるいは埋め込み後に患者の生涯にわたって、定期的に繰り返すことができる。

さらには、本発明のレンズの使用および調節のための方法も提供される。

（発明の詳細な説明）
本発明は、眼内で調節が可能な眼内レンズ・システムに関する。本発明の原理によれば、レンズが、局所的に、可変形性表面を１つ以上の流体充填（ｆｌｕｉｄ−ｆｉｌｌｅｄ）アクチュエータまたはセルに組み合わせて有しており、これら１つ以上のアクチュエータまたはセルが、外部から駆動できるマイクロポンプによって制御される方法および装置が提供される。流体充填セルの体積、すなわち流体充填セルの変形が、セルと１つ以上のリザーバとの間に接続されたマイクロポンプおよび／または放出バルブを外部の動力源を使用して選択的に駆動することによって制御される。

ＩＯＬの埋め込みおよびアクセス用の切開の治癒の後、おそらくはＩＯＬが個々の眼について大まかに適切な屈折力を与え、次いでレンズの光路差（「ＯＰＤ」）を、光学的性能を最適化するためその場で調節できる。以下で説明するとおり、各セル素子を変化させることによる最終的な効果は、単独または協働により、例えば人間の眼など、当該レンズが配置される光学系の光学性能の改善をもたらすことにある。セルまたはアクチュエータの変位の程度を適切に選択することによってＯＰＤを増加または減少させ、ＩＯＬによって、画像化システムに関する光学的な不完全さのすべてまたはかなりの部分を打ち消すことができる。このようにして、角膜から入射する波面がＩＯＬに衝突し、波面収差を、理想的な球面波とほぼ比肩するものにできる。次いで、レンズ通過後に波面がほぼ完全であるよう、個々のセルまたはアクチュエータを、波面に適切なＯＰＤを与えるべく変更することができる。

図１Ａ、１Ｂおよび２を参照すると、本発明の原理に従って構成された眼内レンズの典型的な実施形態が記載されている。レンズ１０は光学部１２を備えており、さらに白内障手術後の嚢内埋め込みに使用されたときに水晶体嚢と係合するための非光学部または支持部１４を備えている。図１のＩＯＬの非光学部１４は、プレート状の支持部からなるが、代案として、この分野において公知の任意の形式のアーム状の支持部で構成されてもよい。通常のＩＯＬと同様、支持部１４の最も外側の部分の差し渡しは、通常は約１３．０ｍｍであり、レンズ部１０の直径は、約５．０ｍｍ〜８．０ｍｍである。

光学部１２は、可変形性セルのアレイを前面の弾性ポリマー部材に組み合わせて備えており、これら可変形性セルの軸方向の寸法を選択的に調節することによって、光学部１２の光学パラメータの局所的調節または全体的調節を可能にしている。以下でさらに詳しく説明するように、可変形性セルの軸方向寸法の調節は、好ましくは、例えばレーザ源からなど、遠方の供給源からのエネルギーの供給に応じて達成される。

図２に示すように、レンズ１０は、基板２０を挟み込む前面部材１６および背面部材１８からなる。基板２０は、可変形性セルのアレイ２２と、支持部１４に配置された１つ以上のリザーバ２４ａ、２４ｂとを保持している。部材１６、１８、２０、および２２は、それぞれ、シリコーン重合体材料、アクリル重合体材料、またはヒドロゲル重合体材料など、透明であって柔軟性がある可変形性材料で作られており、これらすべてが、小径の導入器の管腔内に保持し引き続いて小さな切開を通じて眼内へと展開できるよう、レンズを丸めたり、あるいは折り畳んだりできるようにしている。好ましくは、セルのアレイ２２ならびに部材１６および１８は、射出成形を使用して形成されている。あるいは、部材１６および１８を、この技術分野において公知の旋削または注型技法を使用して製造することができる。材料の選択は、さらに機械的特性、温度感受性、散乱などの光学的特性、および成形特性などといった要件に基づくことができる。

可変形性セルのアレイ２２は、流体充填複数のチャンバまたはセル２６ａ、２６ｂ、…、２６ｎを備えている。図では、部材２２がそのようなセルを１９個備えて示されているが、実際のセルの数は、１〜約２５０の範囲であってよい。各セル２６ａ、…、２６ｎの内部は、流体流入チャンネル２８および流体流出チャンネル３０に接続されている。流入チャンネル２８はそれぞれ、マイクロポンプ３２を、可変形性セルと流入リザーバ２４ａとの間に接続して備えており、流出チャンネル３０はそれぞれ、放出バルブ３４を備えている。好ましい実施形態においては、マイクロポンプ３２および放出バルブ３４が、レーザ源の目標とすることができ、レーザ源によって駆動できるように構成されている。

本発明の原理によれば、焦点ずれ誤差および他の収差の補正は、いくつかの局所経路またはその近傍において、前面または背面部材表面を駆動して軸変位させることによって達成できる。目標位置の光学部１２の下方に位置する可変形性セル２６の寸法を、リザーバ２４ａから流れる流体、あるいはリザーバ２４ｂへと流れる流体によって変化させることができ、セルならびに前面および背面部材１６および１８の隣接部を通過する光学経路を増減させることができる。光学部１２のいくつかの領域をそれぞれ、焦点ずれ誤差または他の収差を補正するために必要なとおり当該位置でＩＯＬを横断することによって遭遇する光学経路を増減させるよう、変更することができる。

一般に、可変形性セル２６のそれぞれの寸法は、ＩＯＬの光学軸に対してほぼ軸方向に変化し、これら可変形性セル２６を、グループとして、あるいは個々に扱うことができる。セル２６は、屈折率の合致した流体媒体Ｍをセルに追加し、あるいはセルから取り去ることによって、駆動される。リザーバ２４ａから可変形性セルへの流体Ｍの移動は、マイクロポンプ３２によって制御することができ、一方、可変形性セルからリザーバ２４ｂへの流体の移動は、放出バルブ３４によって制御することができる。一実施形態においては、流体が、高圧のリザーバ２４ａから可変形性セルへと、マイクロポンプ３２の反復動作によって不連続な体積で移動し、低圧のリザーバ２４ｂへと、放出バルブ３４の連続または間欠駆動によって放出することができる。

流体媒体Ｍは、可変形性セル２６の材料と屈折率が整合するように選択され、そうでない場合、隣接面が望ましくない位相誤差または回折作用を生じうる。シリコーン類が、液体および固体の両方の状態において同じ屈折率で得ることができる材料の例である。他の材料も、例えば液体シリコーンと固体のＰＭＭＡ、または固体のシリコーンと水溶液または水を使用し、屈折率が整合するように選択できる。このように、固体構造をスペクトルの可視領域において検出できなくするよう、屈折率整合の所望の効果を達成することができる。

流体の操作および制御は、流体媒体Ｍを移動させるため外部からＩＯＬへとエネルギーを伝達するために適したいくつかの方法によることができる。すでに述べたように、熱駆動のマイクロポンプ３２および放出バルブ３４を駆動すべく使用できる動力を以下で説明するとおりもたらすために、レーザがとくに好都合であると予想される。さらに、材料の相変化または材料の膨張、ならびにポリマーの光活性などに依存する機構を含め、他の形態のマイクロポンプおよび放出バルブを使用することができる。さらに、本発明のレンズは、この技術分野において知られており外部から駆動することができる熱−機械式、電気−機械式、電磁式、流体−磁気式、または他の任意の適切な形式の光駆動の流通制御機構を使用することが可能である。このようにして、必要な補正をもたらすための必要に応じ、個々のセルへと流体を適切に追加し、個々のセルから流体を適切に取り去ることによって、眼の収差を補正することができる。

以下でさらに詳しく説明するとおり、流体の移動は、セル２６の内部とより高圧または低圧である１つ以上のリザーバ２４ａ、２４ｂとの圧力差を仲介するマイクロポンプおよび放出バルブを使用して達成できる。例えば、２つのリザーバを、人間の眼などの光学システムの性能の適切な補正をもたらすために必要とされるセルの運動範囲の全体にわたってＰ_ｆｉｌｌ＞Ｐ_ｃｅｌｌ＞Ｐ_{ｅｍｐｔｙ}なる関係が維持されるように使用することができ、ここで、Ｐ_ｆｉｌｌは、例えばリザーバ２４ａであるが高圧リザーバ内の圧力であり、Ｐ_ｃｅｌｌはセル２６内の圧力であり、Ｐ_{ｅｍｐｔｙ}は、例えばリザーバ２４ｂであるが低圧リザーバ内の圧力である。

一つの好ましい実施形態においては、リザーバ２４ａが、流体充填セル２６ａ、…、２６ｎ内の圧力に対して正圧供給リザーバを構成し、リザーバ２４ｂが、セル２６ａ、…、２６ｎ内の圧力に対して負圧リザーバまたは吸い込みリザーバを構成する。流体Ｍが、リザーバ２４ａからマイクロポンプ３２および流入チャンネル２８を通ってセル２６ａ、…、２６ｎへと流入するように制御され、レンズの前面部材１６の光学部１２の曲率を変化させる。また、流体Ｍは、セル２６ａ、…、２６ｎから出て放出バルブ３４および流出チャンネル３０を通ってリザーバ２４ｂへと移動でき、光学部１２において変化した曲率を元に戻す。

すでに述べたように、レンズ１０の構成部品は、この技術分野において知られているとおり、シリコーン、疎水性または親水性のアクリル、ヒドロゲル、コラマー、または適切な屈折率を有する他のポリマーなど、好ましくはある程度柔軟なポリマーから製造される。構成部品の組み合わせはすべて、同様の屈折率を有する同様の材料からなり、典型的な両凸または平凸あるいは凹凸のレンズをもたらすように組み立てることができる。

次に図３も参照すると、レンズ１０が両凸の光学部を有しており、前面３６が前面曲率を有し、背面３８が背面曲率を有している。図２の分解図は、レンズ１０が前面部材１６および背面部材１８から、基板２０とともに組み立てられる様子を示している。基板２０が、流入チャンネル２８を自身に成型して保持する一方で、流出チャネル３０が、背面部材１８の内表面へと成型されて示されている。複数の流入および流出チャンネルを基板２０に成型でき、さらに／あるいは前面部材、基板または背面部材１６、１８および２０の他の内表面に成型できることを、理解すべきである。レンズ本体の内部は、さらに、可変形性セル２６ａ、…、２６ｎからなるアレイ２２を備えている。

流入リザーバ２４ａおよび流出リザーバ２４ｂもレンズ内に成型されており、リザーバの空洞部が、部材１６、１８および２０の１つ以上に広がっている。さらに基板２０は、成型による空洞４０を保持しており、この空洞４０が、光−熱応答のニッケル・チタニウム合金マイクロポンプおよび放出バルブ部品４２と協働するよう構成されているが、これについては後で説明する。代案として、空洞４０を、前面、背面および基板部材１６、１８または２０の１つ以上に成型することができる。

レンズの各成型部品の数は、２〜約６であってよく、レンズ本体内の複数のセル２６ａ、…２６ｎ、流入および流出チャンネル２８および３０、リザーバ、ならびに空洞の成型のため、さまざまな設計が可能であり、それらがすべて本発明の技術的範囲に属することを、理解すべきである。

いわゆる「ソフト」リソグラフィおよびマイクロ成形と呼ばれるマイクロ流体光学における近年の進歩が、図１〜３に示した種類のレンズを、ミクロン寸法の造作で実現可能にしている。したがって、図１〜３の図は、レンズの動作の原理を理解できるようにするために与えられたものであり、比例尺ではなく、本発明のレンズの実際の造作が、約１ミクロン〜１００ミクロンの寸法の範囲であってよいことを、理解すべきである。例えば、金型によるマイクロ流体工学装置の製造の分野において進んだ技術を有している一企業は、７１００ Ｓｈｏｒｅｌｉｎｅ Ｃｏｕｒｔ，Ｓｏｕｔｈ Ｓａｎ Ｆｒａｎｃｉｓｃｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ９４０８０のＦｌｕｉｄｉｇｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎである。

Ｆｌｕｉｄｉｇｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎは、軟質ポリマーからなる複数層中へと、流体回路として機能するミクロン寸法のチャンネル、ポンプ、マイクロバルブ、およびその他の三次元構造を形成および製造するための進んだ技術を有している。複数層に所望の造作を刻み付けることができ、重合プロセスによって互いに不可逆的に貼り付けて、均一な屈折率を有する一体のレンズ本体をもたらすことができる。レンズの流体回路内に供給される流体Ｍは、整合する屈折率を有するように選択されたシリコーン流体であってよい。

本発明のマイクロ流体工学要素を可能にするいくつかの技術が、１９９０年代にＣａｌｉｆｏｒｎｉａ Ｉｎｓｔｉｔｉｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙにて開発されている。以下の論文および資料は、すべてここでの言及によって本明細書に組み込まれたものとするが、本発明のレンズに製造に使用することができるような製造技術、構成部品および軟質ポリマーにおけるマイクロ流体工学の諸態様を説明している。それらは、Ｓ．Ｒ．ＱｕａｋｅおよびＡ．Ｓｃｈｅｒｅｒの「Ｆｒｏｍ Ｍｉｃｒｏ ｔｏ Ｎａｎｏ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｓｏｆｔ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ」、Ｓｃｉｅｎｃｅ ２９０巻、１５３６〜５０頁（２０００年）；Ｐ．Ｃｈｏｕ、Ｍ．Ａ．Ｕｎｇｅｒ、およびＳ．Ｒ．Ｑｕａｋｅの「Ａ Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｅｄ Ｒｏｔａｒｙ Ｐｕｍｐ」、Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｍｉｃｒｏｄｅｖｉｃｅｓ ３巻、３２３〜３３０頁（２００１年）；Ｍ．Ａ．Ｕｎｇｅｒ、Ｈ．Ｐ．Ｃｈｏｕ、Ｔ．Ｔｈｏｒｓｅｎ、Ａ．Ｓｃｈｅｒｅｒ、およびＳ．Ｒ．Ｑｕａｋｅの「Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｅｄ Ｖａｌｖｅｓ ａｎｄ Ｐｕｍｐｓ ｂｙ Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ Ｓｏｆｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」、Ｓｃｉｅｎｃｅ ２８８巻、１１３〜１１６頁（２０００年）；Ｈ．Ｐ．Ｃｈｏｕ、Ｍ．Ａ．Ｕｎｇｅｒ、Ａ．Ｓｃｈｅｒｅｒ、およびＳ．Ｒ．Ｑｕａｋｅの「Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｅｌａｓｔｏｍｅｒ Ｆｌｕｉｄｉｃ Ｌａｂ ｏｎ ａ Ｃｈｉｐ−Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ ａｎｄ ＤＮＡ ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ」、ｔｈｅ Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ａｃｔｕａｔｏｒ ａｎｄ Ｓｅｎｓｏｒ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ会報、Ｈｉｌｔｏｎ Ｈｅａｄ、Ｓ．Ｃ．（２０００年）；Ｈ．Ｐ．Ｃｈｏｕ、Ｃ．Ｓｐｅｎｃｅ、Ａ．Ｓｃｈｅｒｅｒ、およびＳ．Ｑｕａｋｅの「Ａ Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ Ｓｉｚｉｎｇ ａｎｄ Ｓｏｒｔｉｎｇ ＤＮＡ Ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ」、Ｎａｔ’ｌ Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．会報 ９６巻、１１〜１３頁（１９９９年）；Ａ．Ｙ．Ｆｕ、Ｈ．Ｐ．Ｃｈｏｕ、Ｃ．Ｓｐｅｎｃｅ、Ｆ．Ｈ．Ａｒｎｏｌｄ、およびＳ．Ｒ．Ｑｕａｋｅの「Ａｎ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｅｄ Ｃｅｌｌ Ｓｏｒｔｅｒ」、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．（２００２年）；ならびにＴ．Ｔｈｏｒｓｅｎ、Ｒ．Ｗ．Ｒｏｂｅｒｔｓ、Ｆ．Ｈ．Ａｒｎｏｌｄ、およびＳ．Ｒ．Ｑｕａｋｅの「Ｄｙｎａｍｉｃ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎ ａ Ｖｅｓｉｃｌｅ−Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ」、Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．８６巻、４１６３〜６頁（２００１年）である。

さらに図３を参照すると、可変形性セルのアレイ２２の断面が示されており、断面がいくつかのセル（例えば、２６ａ、…、２６ｎ）を通過しており、これらのセルが、レンズの前面曲率を変化させている。この実施形態においては、正圧リザーバ２４ａが、流入チャンネル２８によってセル２６ａの内部に接続されている、流入チャンネル２８は、基板２０の上面に形成されており、リザーバ２４ａから流入空洞４０を通って延び、流体充填セル２６ａの基部で終わっている。流出チャンネル３０は、基板２０を貫く孔４２によって部分的に規定され、さらに背面部材１８の上面（および流出空洞４０）に沿って、負圧リザーバ２４ｂまで延びている。さらに、レンズ組立体は、セルのアレイ２２の外側かつ前面部材１６の光学部１２の内側の周囲に、空間４４を規定している。空間４４は、屈折率整合流体Ｍで満たされている。

次に図４Ａおよび４Ｂを参照すると、セルのアレイ２２の一部の拡大図が、その使用方法ならびに構成部品の製造方法を示すべく提示されている。アレイ２２が、成型構造４６ａ〜４６ｅ内に複数のセル２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄおよび２６ｅを保持している。一般に、すでに述べたように、成型構造の数は、１〜約２００の範囲であってよく、好ましくは約２０〜１２０である。成型構造４６ａ、…、４６ｅは、基板２０（図３参照）の面に対しておおむね直交して延びており、レンズ１０の光学軸に整列している。成型構造４６ａ、…、４６ｅのそれぞれが、外壁部４８および符号５０で示され事実上弾性的に変形できる前面壁体部を定めており、この前面壁体部が、レンズ前面と係合し、レンズ前面を変形させ、レンズ前面を調節する。アレイ２２の基部５２は、基板２０の前面へと貼り付けられるように構成されている。

成型構造４６ａ、…、４６ｅ、および成型構造内に位置するセル２６ａ、…、２６ｅは、任意の適切な寸法および間隔をとることができる。例えば、寸法Ａは典型的な構造４６ｄの直径を表わしているが、約２０ミクロン〜５ｍｍの間の範囲であってよい。寸法Ｂで示されている構造２６ｃの高さは、約１０ミクロン〜１００ミクロンの間の範囲である。構造２６ａおよび２６ｂの間の間隔Ｃは、約０ミクロン〜１０００ミクロンの間の範囲であってよい。成型構造の外側側壁４８の厚さＤは、約１０ミクロン〜２００ミクロンの間の範囲であってよい。

成型構造の寸法はさまざまであってよいが、一実施形態においては、より中央に位置する構造ほど、より周囲の成型構造に比べて大きくてよく、あるいはより間隔が大きくてよい。成型構造は、円柱、先細り、円錐、六角形など、任意の形状を有することができる。典型的な実施形態においては、成型構造のそれぞれの外壁部４８が、内側の流体Ｍの体積が増加したときの当該構造および当該構造内のセルの半径方向の膨張を防止するため、かなりの厚さを有している。

図４Ａおよび４Ｂの比較から見て取れるように、セル２６ａへの流体の流入によって壁の薄い前面部５０が、符号Ｇで示されている或る選択された寸法だけ膨張する。セル２６ａを区画している薄い前面壁５０のこの膨張が、前面部材１６の弾性光学部１２と係合して前面方向に押す。成型構造４６ａ、…、４６ｅの前面壁５０の厚さＥは、約１ミクロン〜４０ミクロンの範囲であってよく、さらに好ましくは、約２ミクロン〜２０ミクロンの範囲であってよい。成型構造４６ａ、…、４６ｅのそれぞれの前面壁５０の移動の振幅Ｇは、約１ミクロン〜１００ミクロン、あるいはそれ以上であってよい。

セル２６ａの膨張が、レンズの前面曲率ＡＣをＡＣ’へと変形および変化させる。図４Ａおよび４Ｂから理解されるとおり、本発明のレンズ１０は、いくつかの局所経路またはその周囲において、レンズの前面部材１６の光学部１２を駆動して軸方向に変位させることによって、焦点ずれ誤差ならびに他の収差の補正をもたらす。目標位置の下層に位置するセル２６ａ、…、２６ｎの寸法が流体の流れによって変化させられ、効果は、レンズの変化させられた部位を通過する光の光学経路を増減させることにある。

本発明の原理によれば、レンズの光学部のいくつかの領域のそれぞれを変更することができ、変更されたレンズ部においてＩＯＬを横切る光学経路を増減させることができる。このように、光学開口またはレンズ表面を、個々に対処可能な複数の領域へと分割することができ、成型構造のそれぞれが、ＩＯＬの光学軸に対してほぼ軸方向の寸法において、前面曲率ＡＣを変化させることができる。個々の素子は、寸法可変のセル２６ａ、…、２６ｎへと流体媒体Ｍを追加し、あるいは寸法可変のセル２６ａ、…、２６ｎから流体媒体Ｍを取り去ることによって、駆動することができる。

隣接するセル間に不連続が存在しないよう、個々の成型構造４６および対応するセルが、調和して動作することが重要である。可変形性成型構造を間隔を空けて配置したこのシステムは、成型構造４６およびセル２６ａ、…、２６ｎの断面Ａ、成型構造間の離間寸法Ｃ、ならびに前面部材１６の光学部１２の厚さ、デュロメータ硬さ、および他の物理特性の関数であって、これらによって制御されるほぼ滑らかな曲率半径を、レンズの前面において生成可能にする。

成型構造４６と前面部材１６の光学部１２の内表面との間の空間４４は、レンズ内の流体回路において使用されるものと同じ屈折率整合流体を収容している。流体Ｍは、成型構造４６および隣接する表面と屈折率が整合するように選択され、そうでない場合、望ましくない位相誤差または回折効果が引き起こされうる。

次に図５を参照すると、セル２６ａ、…、２６ｎならびにリザーバ２４ａおよび２４ｂへの流体の入出流を制御するための典型的なシステムおよび方法が説明されている。遠隔の供給源からのエネルギーの印加に応答するさまざまな種類のマイクロポンプおよびマイクロバルブが、これまでに開発されており、それらの任意のいずれかを、本発明によるレンズにおいて使用することができる。ここで説明する典型的なシステムは、光熱効果に応答してダイアフラムを駆動する薄膜状の形状記憶合金（ＳＭＡ）材料に基づいている。このようにして、レンズを、いずれもレーザ屈折技術の分野において公知である低出力レーザ、検流式スキャン・システム、および随意によるレーザ追尾システムと協働し、レンズ１０内の１つ以上の機構を目標としてこれを駆動するよう容易に構成できる。

さらに図２および３を参照すると、レンズ１０の中間領域が、薄膜状のニッケル・チタニウム（ニチノール）形状記憶合金からなる環状部材５２を保持している。一般に、薄膜製造法を使用することによって、レンズの動作を可能にする複数の流入および流出マイクロポンプならびに放出バルブのダイアフラム部を、ただ１つの部品でもたらすことが可能である。

よく知られているとおり、ニッケル・チタニウム合金は、血管内ステントなどいくつかの医療用埋め込み物において用途が見出されている特性である形状記憶特性を発揮するようなやり方で結晶化するよう、焼きなましすることができる。ニッケル・チタニウム合金の事実上すべての使用は、シート状またはチューブ状のバルク材から展開されている。ＳＭＡのチューブを引き抜き、あるいはＳＭＡのシートを巻き取るため、種々の方法がこれまでに開発されているが、本発明において必要とされる２〜２０ミクロンの範囲の薄膜を製造するため、通常の方法を使用することができる。

近年、薄膜状のＳＭＡ材料をもたらし、さらにはＭＥＭＳの構成要素の製造を可能にするため、スパッタ堆積材料に関する技術が開発されてきている。スパッタ堆積によるニッケル・チタニウム膜などの薄膜ＳＭＡ合金は、１ミクロン未満〜約２５ミクロンの厚さの範囲で製造できる。以下の論文が、薄膜をスパッタ堆積させ、ＳＭＡ材料を焼きなましする方法を説明しており、それらは、ここでの言及によって本明細書に組み込まれたものとする。それらの論文は、Ｖ．Ｇｕｐｔａ、Ａ．Ｄ．Ｊｏｈｎｓｏｎ、Ｖ．Ｍａｒｔｙｎｏｖ、Ｖ．ＧａｌｈｏｔｒａのＴｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｓｈａｐｅ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｌｌｏｙ ｆｏｒ Ｍｅｄｉｃａｌ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ、ＮａｎｏＳｐａｃｅ ２０００、ａｎ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｍｉｃｒｏ／ｎａｎｏ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、テキサス州ヒューストン、２０００年１月２３〜２８日；Ｐ．Ｋｒｕｌｅｖｉｔｃｈ、Ａ．Ｐ．Ｌｅｅ、Ｐ．Ｂ．Ｒａｍｓｅｙ、Ｊ．Ｃ．Ｔｒｅｖｉｎｏ、Ｊ．Ｈａｍｉｌｔｏｎ、Ｍ．Ａ．ＮｏｒｔｈｒｕｐのＴｈｉｎ ｆｉｌｍ Ｓｈａｐｅ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｌｌｏｙ Ｍｉｃｒｏａｃｔｕａｔｏｒｓ、Ｊ．Ｍｉｃｒｏｍｅｃｈ．Ｍｉｃｒｏｅｎｇ．第５巻 １９９６年１２月４日号；Ａ．Ｄａｖｉｄ ＪｏｈｎｓｏｎおよびＥｒｉｋ Ｊ．Ｓｈａｈｏｉａｎの「Ｒｅｃｅｎｔ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｓｈａｐｅ Ｍｅｍｏｒｙ Ｍｉｃｒｏａｃｔｕａｔｏｒｓ」、ＭＥＭＳ’９５、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ＩＥＥＥ Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ、２１６頁（１９９５年）；Ｓ．ＺＨｕａ、Ｃ．Ｍ．Ｓｕ、Ｍ．Ｗｕｔｔｉｇの「Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｓｔｒｅｓｓ ｉｎ ＳＭＡ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍｓ」、ＭＲＳ Ｓｙｍｐ．Ｐｒｏｃ．ｏｎ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍｓ Ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ、３０８、５２５、（１９９３年）；およびＡ．Ｄ．ＪｏｈｎｓｏｎのＶａｃｕｕｍ−Ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ＴｉＮｉ Ｓｈａｐｅ ｍｅｍｏｒｙ Ｆｉｌｍ：Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｍｉｃｒｏ−Ｄｅｖｉｃｅｓ、Ｊ．Ｍｉｃｒｏｍｅｃｈ．Ｍｉｃｒｏｅｎｇ．第１巻（１９９１年）、３４〜４１頁である。

マイクロポンプまたは放出バルブとしての使用のため、ＳＭＡ材料が或る結晶状態へと焼きなましされ、材料の相変化変態温度を通過して加熱されたとき、マルテンサイトからオーステナイトへの結晶相変態にさらされる。この温度を下回っているとき、この材料は、応力に応じて「記憶形状」から塑性変形させることができる。ＳＭＡ材料は、変態温度を通過して加熱されたとき、自身の記憶形状へと強力に復帰し、同時にかなりの力を発揮する。

或るレンズの実施形態においては、図４Ｂのチャンバ２６ａなど、それぞれのセルが、それぞれ流体の流入および流出を制御するため、マイクロポンプ３２および放出バルブ３４に組み合わされている。構成部品の数を抑えることが望まれており、この理由から、マイクロマシン・ニッケル・チタニウム合金機構は、本発明のレンズに最も適しているであろう。便宜上、図５の環状ＳＭＡ部材では、環状の部位５６から離れるように延びる４つのダイアフラム部５４ａ、５４ｂ、５４ｃおよび５４ｄのみが、比例尺ではなく示されている。ダイアフラム部の数を、本発明において必要とされる任意の数へと増やすことができることは、理解できるであろう。

マイクロポンプ・ダイアフラム部５４ａおよび５４ｂは、平坦な環状部位５６の平坦な縁部６０から離れるように延びた平坦でない形態５８を規定している。放出バルブ・ダイアフラム部５４ｃおよび５４ｄは、平坦な環状部位５６の平坦な縁部６０から離れるように延びた平坦でない形態６２を規定している。平坦でない形態６２のそれぞれは、放出バルブの閉鎖位置への押し付けを助けるため、随意によるばね部材６４を自身に備えて示されている。さらに、随意により、平坦でない形態５８および６２の中央を、選択された波長の光と協働する光吸収性の組成物で被覆することができる。

次に図６Ａおよび６Ｂを参照すると、熱応答性マイクロポンプ３２の動作が説明されている。図６Ａはマイクロポンプ３２の断面図であり、平坦な縁部６０が前面部材１６の背面と基板２０の前面との間に介装され、ダイアフラム部５８が基板の空洞４０内に配置されている様子を示している。マイクロポンプ３２はそれぞれ、２つの片道バルブ６６ａ、６６ｂを自身に組み合わせて有しており、それらが空洞４０の両側の流入チャンネル２８に配置されている。片道バルブ６６ａ、６６ｂは、図では、ばねで付勢されたボール・バルブとして描かれているが、フラップ・バルブやカモノハシ・バルブなど、他の適切な片道バルブを使用することもできる。ボール・バルブ６６ａ、６６ｂはそれぞれ、ボール６８およびボールを座７２に向かって付勢するばね７０を備えている。通常どおり、バルブを通って一方向へと流体を流すことができるよう、ばねの付勢に逆らってボールを座から離すことができる一方で、反対方向への流れを阻止するため、ボールが座に向かって閉じられる。

図６Ａでは、マイクロポンプ３２が休止状態で示されており、ダイアフラム５８が、平坦でないＳＭＡ部５８が前面部材１６の背面の近くへと引き込まれている初期位置にある。片道バルブ６６ａ、６６ｂは閉じており、空洞４０内かつ平坦でないＳＭＡ部５８の直下の空間は、流体媒体Ｍで満たされている。

図６Ｂは、光熱の狙撃によって駆動されたマイクロポンプを示している。レーザ・ビームＬが、マイクロポンプの平坦でない形態５８へと衝突するように向けられる。平坦でない形態５８の温度が上昇することによって、ＳＭＡが、薄膜の広がりを横断して自身の寸法を変化させ、空洞４０内へと下方に張り出し、図６Ｂに矢印で示すとおり、下流の片道バルブ６６ｂを押し開いて、対応する可変形性セルへと流体を吐き出す。流体Ｍがバルブ６６ｂを通って吐き出された後、バルブは再び閉じられる。レーザＬが中断されると、平坦でないＳＭＡ部５８の温度が低下し、図６Ａに示した初期位置へと引き込まれる。これにより、空洞４０内に低圧の領域が生成され、バルブ６６ａが開かれて空間が流体で再充填される。不連続な体積の流体Ｍを対応する可変形性セルの内部へと追加するため、マイクロポンプ３２をレーザＬで繰り返しポンプできることは、理解できるであろう。

次に図７Ａおよび７Ｂを参照すると、熱応答放出バルブ３４の動作が説明されている。放出バルブ３４は、対応する可変形性セルからリザーバ２４ｂへと、流出チャンネル３０（図１Ｂを参照）を通って流体を排出できるようにしている。放出バルブ３４は、光学部１２の変化の微細な調節を可能にするとともに、例えば患者の眼が時間とともに変化した場合に、変形を減らすために使用することもできる。

図７Ａにおいては、放出バルブ３４が、平坦な縁部６０が前面部材１６の背面と基板２０の前面との間に介装されて示されている。平坦でないＳＭＡ部６２が、基板２０の空洞４０内に位置している。放出バルブ３４は、通常の閉鎖位置に休止状態で示されており、平坦でないＳＭＡ部６２がバルブ座７４に押し付けられ、開口７６を閉鎖している。流出チャンネル３０は、空洞４０へと入る第１の部分３０ａと、閉じられている開口７６の向こう側で空洞から出て行く第２の部分３０ｂとを有している。

図７Ｂは、光熱の狙撃によって開放位置へと移動した放出バルブ３４を示している。レーザ・ビームＬが、バルブの平坦でない形態６２へと衝突するように向けられる。平坦でない形態６２の温度が上昇することによって、ＳＭＡが、薄膜の広がりを横断して自身の寸法を変化させ、バルブ座７６から離れるように上昇してバルブを開く。この結果、矢印で示すとおり、対応する可変形性セルから吸い込みリザーバへと流体が流れる。

セル２６ａ、…、２６ｎ内の流体体積を変更することの最終的な効果は、単独または協働により、レンズ・システムの光学的性能を向上させることにある。セル２６ａ、…、２６ｎの変位の程度を適切に選択することによって、ＯＰＤを増加または減少させ、ＩＯＬによって、画像化システムに関する光学的な不完全さのすべてまたはかなりの部分を打ち消すことができる。このようにして、角膜から入射する波面がＩＯＬに衝突し、波面収差を、理想的な球面波とほぼ比肩するものにできる。次いで、レンズを通過して伝播する光について大きく改善された視覚の補正を波面がもたらすよう、個々のセルを、波面に適切なＯＰＤを与えるべく変更することができる。

眼内埋め込み物として使用されるとき、本発明のレンズは、レンズの調節された光学パラメータについてリアルタイム術中フィードバックをもたらすため、Ｓｈａｃｋ Ｈａｒｔｍａｎ式の波面検出システムや他の種類の波面センサなど、診断装置と組み合わせることができる。この手段によって、レンズを球面および高次収差の両者について補正すべく最適化することができる。

次に図８を参照すると、本発明の熱応答マイクロポンプの他の実施形態が説明されている。マイクロポンプ８０は、平坦でないＳＭＡ形態８２が図６のように下向きではなく上方に凹である点を除き、構成において図６Ａおよび６Ｂのマイクロポンプ３２と類似している。先の実施形態と同様、平坦な縁部６０が前面部材１６の背面と基板２０の前面との間に介装され、平坦でないＳＭＡ形態８２が基板の空洞４０内に配置されている。マイクロポンプ８０はそれぞれ、図ではばねで付勢されたボール・バルブとして描かれているが、片道バルブ８４ａ、８４ｂを、空洞４０の両側の流入チャンネル２８に配置して備えている。

マイクロポンプ８０の動作はマイクロポンプ３２のそれと類似しており、ダイアフラム８２が駆動された状態（すなわち、図示されていないレーザ・ビームＬによって加熱されたとき）で図８に示されている。そのように駆動されたとき、ダイアフラム８２が空洞内へと下方に反り、バルブ８４ｂを通じて流体を吐出する。バルブ８４ｂを通って流体が吐出されたのち、このバルブは再び閉じる。レーザＬが中断されると、平坦でないＳＭＡ部８２の温度が低下し、前面部材１６の背面により近く位置する初期位置に引き込まれる（図８に破線で示されている）。この動きがバルブ８４ａの開放を生じさせ、空間が流体で再び満たされる。

図９に目を向けると、本発明の熱応答マイクロポンプの他の代案となる実施形態が説明されている。マイクロポンプ３２および８０と異なり、マイクロポンプ９０は、片道バルブ９２ａおよび９２ｂの他には可動部品を有していない。代わりに、マイクロポンプ９０は、レーザの照射を受けたときに高温となるよう、特に選択された吸収層９４を備えている。図ではばねで付勢されたボール・バルブとして描かれているが、やはり片道バルブ９２ａ、９２ｂが、基板２０の空洞４０の両側の流入チャンネル２８に位置している。

動作においては、レーザが吸収層９４へと向けられ、次に吸収層９４が空洞４０内の流体を加熱して膨張を生じさせる。これが、マイクロポンプ内の圧力を上昇させ、片道バルブ２８を通って対応する可変形性セルの内部へと流体を押し出す。レーザが中断されたとき、バルブ９２ｂが閉じる。空洞４０内の流体がさらに冷えることによって、バルブ９２ａの開放が生じ、空洞が再び満たされる。好ましくは、吸収層９４は、レーザ・エネルギーの堆積を向上させ、さらにはレーザからの放射がＩＯＬを超えて通過することがないように機能する薄い黒色の陽極酸化処理金属部材からなる。

あるいは、空洞４０内の流体の加熱を、流体そのものでレーザ・エネルギーを吸収することによって生じさせることができ、その場合、レーザの波長および材料の吸収が、所望の膨張のために充分なエネルギーが堆積されるように選択されなければならない。この場合、レーザの波長は、眼において間に存在する物質の害なき通過、および網膜の曝露に関するレーザの安全性の要件に適合するよう選択されなければならない。

次に図１０を参照すると、本発明のレンズにおいて使用するために適したマイクロポンプのさらなる実施形態が説明されている。マイクロポンプ１００は、片道バルブ１０２ａ、１０２ｂ、膨張可能膜１０４、および作動流体ＷＦからなる。作動流体ＷＦは、好ましくは、他のレンズ材料が名目上通過させる放射周波数において、高い吸収性を有しており、空洞４０内に収容された流体Ｍよりもはるかに低い沸点を有している。したがって、レーザによって照射されたとき、作動流体ＷＦが蒸気へと相を変化させ、膨張可能膜１０４を位置１０４’（破線で示されている）へと駆動する。これにより、空洞４０からバルブ１０２ｂを通り、可変形性セルの内部へと、流体が吐出される。レーザが中断されたとき、バルブ１０２ｂが閉じる。作動流体ＷＦの温度が低下してバルブ１０２ａの開放が生じ、空洞が再び充填される。

理解されるとおり、流体の適切な供給および管理をもたらし、光学部１２への流体の移動をもたらすため、図１〜３の実施形態と同様、高圧および低圧リザーバといった複数のリザーバを使用することができる。さらに、流体を高圧および低圧リザーバ間で再利用することが望まれる場合には、例えばリザーバ２４ａおよび２４ｂを接続するために追加のマイクロポンプを使用することができる。この場合、高圧リザーバ２４ａを満たすために必要であれば、すでに説明したとおり動作するマイクロポンプを、低圧リザーバから高圧リザーバへと流体を移すため、繰り返し動作させることができる。

図１〜３のレンズの実施形態は、流入チャンネル２８のそれぞれにマイクロポンプを設け、流出チャンネル３０のそれぞれに放出バルブを設けているが、レンズにおけるマイクロポンプおよび放出バルブのそれぞれの数を、ただ１つの流入および流出チャンネルによって流体充填各セルへと接続されたマニホールドであって、正圧または負圧ポンプあるいはリザーバへの流通接続の間で切り替えできるマニホールドを使用して減らしてもよいことは、理解できるであろう。

以上、本発明の例証のための好ましい実施形態を説明したが、本発明を離れることなく種々の変更および修正が可能であることは、当業者にとって明らかであろう。添付の特許請求の範囲は、本発明の真の技術的思想および技術的範囲に属するそのような変更および修正のすべてを包含するものである。

本発明のさらなる特徴、性質、およびさまざまな利点が、添付の図面および好ましい実施形態についての以下の詳細な説明から、さらに明らかになるであろう。
図１Ａは、本発明の眼内レンズの典型的な実施形態についての透視図および平面図である。 図１Ｂは、本発明の眼内レンズの典型的な実施形態についての透視図および平面図である。 図２は、図１Ａおよび１Ｂの眼内レンズの分解透視図である。 図３は、図１Ａおよび１Ｂの眼内レンズの側面断面図である。 図４Ａは、図１〜３のレンズの可変形性セルの詳細な部分断面透視図であり、可変形性セルの選択的駆動が描かれている。 図４Ｂは、図１〜３のレンズの可変形性セルの詳細な部分断面透視図であり、可変形性セルの選択的駆動が描かれている。 図５は、図２のものと類似した薄膜状ニッケル・チタニウム合金部材（レンズ本体から取り外されている）の透視図であり、典型的なマイクロポンプおよび放出バルブの光−熱応答形状記憶合金部品を示している。 図６Ａは、図５の部品の薄膜状ニッケル・チタニウム・マイクロポンプ部について、レンズ本体へのインサート成形後の概略の断面図であり、それぞれマイクロポンプの初期位置および動作位置を示している。 図６Ｂは、図５の部品の薄膜状ニッケル・チタニウム・マイクロポンプ部について、レンズ本体へのインサート成形後の概略の断面図であり、それぞれマイクロポンプの初期位置および動作位置を示している。 図７Ａは、図５の部品の薄膜状ニッケル・チタニウム合金バルブ部について、レンズ本体へのインサート成形後の概略の断面図であり、それぞれ放出バルブの常時の閉位置および開位置を示している。 図７Ｂは、図５の部品の薄膜状ニッケル・チタニウム合金バルブ部について、レンズ本体へのインサート成形後の概略の断面図であり、それぞれ放出バルブの常時の閉位置および開位置を示している。 図８は、図５の部品の他のマイクロポンプ部について、レンズ本体へのインサート成形後の概略の断面図である。 図９は、他の代案となるマイクロポンプについて、レンズ本体へのインサート成形後の概略の断面図である。 図１０は、本発明のさらに典型的なマイクロポンプ部について、レンズ本体へのインサート成形後の概略の断面図である。

Claims (27)

1. 眼内レンズであって、以下：
   前面層と背面層とを規定するレンズ部；
   可変形性セルのアレイを備える該レンズ部の内部であって、該可変形性セルは、それぞれが、内部に所定の体積の選択された流体を規定し、可変形性セルのそれぞれは、該前面層または該背面層のいずれかに実質的に係合する、内部；
   マイクロポンプであって、流体流を制御して該可変形性セルのアレイの少なくとも一部において該体積を変化させて、該前面層または該背面層を変形させ、該レンズの光学パラメータを変化させるように構成される、マイクロポンプ、
   を備える、眼内レンズ。
2. 前記可変形性セルのアレイが、前記前面層または前記背面層に対して実質的に垂直な軸を規定する、請求項１に記載の眼内レンズ。
3. 前記可変形性セルのアレイが、円形セルを含む、請求項１に記載の眼内レンズ。
4. 流入チャンネルを介して可変形性セルのそれぞれと連通するリザーバをさらに備え、前記マイクロポンプが、該可変形性セルと該リザーバとの間で該流入チャンネルに介装される、請求項１に記載の眼内レンズ。
5. 前記マイクロポンプが、光駆動式である、請求項４に記載の眼内レンズ。
6. １つのリザーバが、前記可変形性セルのアレイの一部と連通する、請求項４に記載の眼内レンズ。
7. 流出チャンネルを介して可変形性セルのそれぞれと連通するリザーバをさらに備え、放出バルブが、該可変形性セルと該リザーバとの間で該流出チャンネルに介装される、請求項１に記載の眼内レンズ。
8. 前記放出バルブが、光駆動式である、請求項７に記載の眼内レンズ。
9. 前記リザーバが、前記眼内レンズの周辺部に位置する、請求項４に記載の眼内レンズ。
10. 前記マイクロポンプが、双安定ニッケル−チタニウム合金を含有する、請求項１に記載の眼内レンズ。
11. 屈折力を調節可能な眼内レンズであって、以下：
    前面曲率と背面曲率とを規定する、弾性レンズ本体；
    該レンズ本体の内部であって、可変形性流体充填構造のアレイを備え、該構造は、該レンズ本体の表面部材と係合する、内部；
    マイクロポンプであって、流体充填構造の少なくとも１つへと流入する流体流、または流体充填構造の少なくとも１つから流出する流体流を制御することによって、該レンズの光学パラメータを制御可能に変形および変化させるように構成される、マイクロポンプ、
    を備える、眼内レンズ。
12. 請求項１１に記載の眼内レンズであって、以下：
    第１のチャンネルを介して、少なくとも１つの流体充填構造の内部チャンバと連通する、第１のリザーバ、
    をさらに備え、
    ここで、前記マイクロポンプが、該第１のチャンネルに介装されて、該少なくとも１つの流体充填構造の内部チャンバへと流れる流体を制御する、眼内レンズ。
13. 請求項１２に記載の眼内レンズであって、以下：
    第２のチャンネルを介して、前記少なくとも１つの流体充填構造の内部チャンバと連通する、第２のリザーバ；および
    該第２のチャンネルに介装されて、該少なくとも１つの流体充填構造の内部チャンバから流れる流体を制御する、放出バルブ、
    をさらに備える、眼内レンズ。
14. 前記第１のリザーバが、流体充填構造のそれぞれに対して高い内部流体圧を規定し、かつ前記第２のリザーバが、流体充填構造のそれぞれに対して低い内部流体圧を規定する、請求項１３に記載の眼内レンズ。
15. 前記マイクロポンプが、外部供給源からのエネルギーの適用によって駆動可能になる、請求項１１に記載の眼内レンズ。
16. 前記マイクロポンプが、光熱駆動式である、請求項１２に記載の眼内レンズ。
17. 前記放出バルブシステムが、通常閉であり、外部供給源からのエネルギーの適用によって開くことができる、請求項１３に記載の眼内レンズ。
18. 前記放出バルブが、光熱駆動式である、請求項１７に記載の眼内レンズ。
19. 前記流体充填構造の本体と前記流体とが、整合する屈折率を有する、請求項１１に記載の眼内レンズ。
20. 前記流体充填構造が、前記眼内レンズの可変形性表面部材と係合する可変形性係合部を規定する、請求項１１に記載の眼内レンズ。
21. 前記可変形性流体充填構造のアレイが、数において１と５００との間の範囲にわたる、請求項１１に記載の眼内レンズ。
22. 前記可変形性流体充填構造のアレイのそれぞれが、約２０ミクロンと約５ｍｍとの間の範囲の断面を有する、請求項１１に記載の眼内レンズ。
23. 前記可変形性流体充填構造のアレイが、引き込み位置と展張位置との間の動作範囲を、約１ミクロンと約１００ミクロンとの間に規定する、請求項１１に記載の眼内レンズ。
24. 眼内レンズの屈折力を調節する方法であって、以下：
    該眼内レンズの内部に、複数の可変形性流体充填構造を有する眼内レンズ本体を提供する工程であって、該複数の可変形性流体充填構造が、該眼内レンズ本体の表面部材に係合する、工程；および
    選択された流体充填構造内の該流体の体積を、マイクロポンプを選択的に駆動することによって制御可能に変化させて、流体充填構造の少なくとも１つと該表面部材とを変形させ、これによって、該眼内レンズの光学パラメータを変化させる工程、
    を包含する、方法。
25. 前記眼内レンズ本体において、前記表面部材の内側と前記可変形性流体充填構造の外側との間の空間に、屈折率整合流体を提供する工程をさらに包含する、請求項２４に記載の方法。
26. マイクロポンプを駆動する工程が、外部供給源からの光エネルギーでマイクロポンプを駆動する工程を包含する、請求項２４に記載の方法。
27. 少なくとも１つの放出バルブを、外部供給源からの光エネルギーによって、通常閉の位置から開いた位置へと駆動する工程をさらに包含する、請求項２４に記載の方法。

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