JP2006518222A - 眼内レンズの調節および方法 - Google Patents

Abstract

調節眼内レンズ（ＩＯＬ）が提供され、これは、毛様体筋によって適用される力を使用してインサイチュで変更される光学パラメーターを有し、ここで、レンズ本体は、同じ屈折率または異なる屈折率のいずれかを有する流体で満たされたチャンバを分離するアクチュエーターを有し、アクチュエーターの作用は、レンズの光学要素内の流体の容積を変更させ、レンズの光学倍率を変更させる。本発明は、白内障患者のための嚢内移植のためのＩＯＬの用途を有し、ここで、眼内の毛様体筋によって適用される力は、ＩＯＬの内側の範囲内の液体媒体の動きを誘導し、それにより、レンズの光学倍率を変化して、調節を提供する。

Description

（発明の分野）
本発明は、インサイチュで変化し得る光学パラメータを有する眼内レンズ（「ＩＯＬ」）に関連する。より好ましくは、本発明は、白内障患者のための嚢内移植のためのＩＯＬの用途を有し、ここで、眼内の毛様体筋によって適用される力は、ＩＯＬの内側の範囲内の液体媒体の動きを誘導し、それにより、レンズの光学倍率を変化して、調節を提供する。

（発明の背景）
白内障は、世界中で、盲の主要な原因であり、かつ最も一般的な眼の疾患である。白内障に由来する視覚障害は、一年に８００万を超える来院に及ぶ。白内障に由来する障害が、個人の日常生活の活動に影響を及ぼすかまたは変化させる場合、眼内レンズ（ＩＯＬ）移植を伴う外科的レンズ除去は、機能的限定を処置する好ましい方法である。米国では、毎年約２５０万の白内障外科手術が実施され、６５歳を超える年齢の米国人にとって最も一般的な外科手術となっている。白内障患者の約９７％が、眼内レンズ移植を受けており、米国における白内障手術および関連する看護のための年間費用は、４０億ドル以上である。

白内障は、患者のレンズにおける何らかの不透明性であり、局在する不透明性または全体に散在した透明性の低下のどちらかである。しかし、臨床的に有意であるために、白内障は、有意な視力の低下または機能的な欠陥を引き起こさなければならない。白内障は、加齢の結果として生じるか、あるいは遺伝要因、外傷、炎症、代謝障害もしくは栄養障害、または放射線に対して副次的に起こる。加齢関連白内障状態が、最も一般的である。

白内障を処置する際、外科医は、水晶体マトリックスを水晶体嚢から除去し、そして眼内レンズ（「ＩＯＬ」）移植物と置換する。代表的なＩＯＬは、患者が非常によい遠視力を有することを可能にするように、選択された焦点距離を提供する。しかし、このレンズは、これ以上調節しないため、患者は、代表的に、読書のために眼鏡を必要とする。

より具体的には、ヒトの眼の画像化特性は、幾つかの光学干渉によって促進される。健康な若いヒトの眼は、合計で約５９ジオプトリの力を有し、角膜前面（例えば、涙の層（ｔｅａｒ ｌａｙｅｒ）を含む外側表面）は約４８ジオプトリの力を提供し、一方、角膜後面は、約−４ジオプトリを提供する。瞳孔の後ろの、毛様体筋によって支えられる透明弾性嚢中に位置する水晶体は、約１５ジオプトリの力を提供し、また、画像を網膜上に収束させる重要な機能を果たす。この収束能力は、「調節」と呼ばれ、種々の距離にある対象の画像化を可能にする。

若い眼におけるレンズの力は、レンズの形状を中程度凸形状から高度凸形状まで調整することにより、１５ジオプトリから２９ジオプトリまでに調整され得る。この調整を生じるための一般に認められている機構は、毛様体筋支持嚢（およびその中に収容されるレンズ）が、弛緩状態（中程度凸形状に対応する）から収縮状態（高度凸形状に対応する）の間を変動することである。レンズ自体は、粘性の高い、ゼラチン質の透明な線維から構成され、「タマネギ様」の層状構造で配列されるため、毛様体筋によって嚢に適用される力は、レンズの形状を変化させる。

眼から単離されると、弛緩した嚢およびレンズは、球状形状を帯びる。しかし、眼の中では、嚢は、約７０本の小さな靭帯線維によって嚢の周辺の毛様体筋と結合し、次いで、毛様体筋は、眼球の内部表面に付着する。レンズおよび嚢を支持する毛様体筋は、括約筋様式で作用すると考えられている。従って、毛様体筋が弛緩する場合、嚢およびレンズはその周辺に引っ張られてより大きな直径になり、それにより、レンズを平坦にするが、一方、毛様体筋が収縮すると、レンズおよび嚢は幾分弛緩し、より小さな直径になり、より球形形状に近づくと考えられる。この機構は、「毛様体突起」と呼ばれ、レンズのジオプトリ力を増大する。

上述のように、若い眼は、約１４ジオプトリの調節を有する。ヒトの年齢に従い、レンズはより硬くなり、弾性を低下させ、その結果、約４５〜５０歳までに、調節は約２ジオプトリまで低下する。より後期の年齢においては、レンズは、調節を有さない（ｎｏｎ−ａｃｃｏｍｍｏｄａｔｉｎｇ）と考えられ得、「老眼」として公知の状態となり得る。画像化距離の固定化に起因して、老眼は、代表的に、近くの視覚および遠くの視覚を容易にするために、二重焦点の必要を伴う。

調節能力の年齢に関連した喪失以外に、このような喪失は、白内障の処置のためのＩＯＬの配置に本来備わっている。ＩＯＬは、通常、好適なポリマー材料（例えば、アクリルまたはシリコン）で作製された単一エレメントのレンズである。配置後、調節はもはや不可能であるが、この能力は、代表的に、ＩＯＬを受けるヒトから既に失われている。ＩＯＬ製品に調節能力を提供し、その結果、ＩＯＬレシピエントが調節能力を有するようにする、重要な必要が存在する。

ＩＯＬの調節の分野における研究者が幾らかの進歩を遂げたことが以前に知られているが、開発された方法および装置の関連の複雑性は、現在、このようなデバイスが広く市販されることを妨げている。以前から知られているこれらのデバイスは、複雑であって、１〜２ジオプトリを超える調節を提供し得ないことに起因して、実践上は限定された成功しか築けないかまたは限定された成功しか達成していないことが証明されている。

Ｇａｒａｂｅｔに対する米国特許第５，４４３，５０６号は、液体で満たされたレンズの調節を記載し、このレンズにおいて、毛様体筋の収縮によって産生される電位が、中央光学部分内に保有される液体の屈折率を変化させる。Ｐｆｏｆｆに対する米国特許第４，８１６，０３１号は、１つのチャンバによって可撓性の薄いレンズ層から分離された硬質ＰＭＭＡレンズを有するＩＯＬを開示し、この薄いレンズ層は、微小流体ポンプを使用して、ＰＭＭＡレンズ部分と薄層部分との間の液体の体積を変え、調節を提供する。Ｃｈｒｉｓｔｉｅらに対する米国特許第４，９３２，９６６号は、その周辺に沿って密封された薄い可撓性の層を支持層に含む眼内レンズを開示し、ここで、ハプティック（ｈａｐｔｉｃｓ）において液体レザバに適用される力は、複数の層の間の液体の用量を変え、調節を提供する。

上述の特許において記載したような液体作動機構が研究されてきたが、レンズの調節は、現在、市販が間近である。例えば、Ａｌｉｓｏ Ｖｉｅｊｏ，ＣａｌｉｆｏｒｎｉａのＥｙｅｏｎｉｃｓ，Ｉｎｃ．（以前のＣ ＆ Ｃ Ｖｉｓｉｏｎ，Ｉｎｃ．）によって開発されたレンズの調節は、ＩＯＬハプティックの毛様体筋収縮に依存して、視覚を網膜に近づけるかまたは離して、デバイスの焦点を調整する。

動的レンズ表面が、眼の中の毛様体筋機構によって効率的に操作され得る、方法および装置を提供することがまた、さらに望ましい。

筋肉作用を調節することにより適用される圧力を利用し、ＩＯＬの光学的表面の機械的偏りを得る、方法および装置を提供することが、なおさらに望ましい。特に、筋肉圧力が、１以上のアクチュエーターを介して適用されて、機械的利点を得うるＩＯＬを提供することが、望ましい。

（発明の要旨）
上記の視点から、適切な光学集束力作用をヒトの眼に対して回復する装置および方法を提供することが、本発明の目的である。

動的レンズ表面が、眼の中の毛様体筋機構によって効率的に操作され得る、方法および装置を提供することもまた、本発明の更なる目的である。

筋肉作用を調節することにより適用される圧力を利用し、ＩＯＬの光学的表面の機械的偏りを得る、方法および装置を提供することが、本発明の別の目的である。

筋肉圧力が、１以上のアクチュエーターを介して適用されて、ＩＯＬの１以上の表面の光学パラメータを変える際に機械的利点を得うるＩＯＬを提供することが、本発明の更なる目的である。

本発明のこれらおよび他の目的は、毛様体突起によって液体レザバに及ぼされる力が適用されて、アクチュエーターを介して光学表面を変動可能にするレンズを提供することにより達成され、ここでこのアクチュエーターの領域は、光学表面の領域と同一であるかまたはより小さい。この様式において、光学表面は、他に可能な反りよりはっきりした反りを介して変動するように作製される。さらに、毛様体突起によってＩＯＬの外表面に及ぼされる力は、光学表面の動きを最適にするように方向付けられ得る。

本発明の原則に従い、ハウジングを形成し、かつアクチュエーターを有する眼のエレメントを有するレンズが形成され、このアクチュエーターは、ハウジングを第１および第２の液体チャンバに分離する。第１および第２の液体チャンバは、第１および第２の液体でそれぞれ満たされ、これらは、同じ回折（ｄｅｆｒａｃｔｉｏｎ）率を有するか、または異なる屈折率を有するかのどちらかである。レンズの光学パラメータは、第１および第２のチャンバ内の第１および第２の液体の量を変えることにより変えられる。第１の実施形態において、アクチュエーターは、レザバからの液体の動きによって直接操作される、可撓性の透明層を含む；第２の実施形態において、アクチュエーターは、１以上の伸長可能なセルを含み、このセルは、可撓性の透明層を反らせるように作用する。

本発明の別の局面に従い、第１または第２の液体を含むレザバが、ＩＯＬのハプティック内に配置され、その結果、毛様体突出によってこのハプティックに適用される力は、液体を介して液体に伝達され、可撓性の層を変形する。代替の実施形態において、レザバは、レンズの非光学部分（ｎｏｎ−ｏｐｔｉｃ ｐｏｒｔｉｏｎ）に配置され得、そしてハプティックを介して毛様体筋により適用される圧縮力またはねじれの力によって作動される。

あるいは、またはさらに、支点が、光学要素内に配置されて、可撓性層の反りを促進し得、それにより、累乗された力の作用が、毛様体突出によって適用される。

本発明のレンズを使用する方法もまた、提供される。

本発明の更なる特徴、その生来の種々の利点は、添付の図面および以下の好ましい実施形態の詳細な説明から、より明らかになる。

（発明の詳細な説明）
本発明は、眼内レンズ系のインサイチュ調節に関する。本発明の原則に従って、レンズが、ハウジング内部を２以上の液体を満たしたチャンバに分離する物質およびアクチュエーターを含む光学要素を有する、方法および装置が提供される。液体を満たしたチャンバは、同一または異なった屈折率を有し得る。レンズの光学倍率は、チャンバ内のそれぞれの液体の量を変え、それにより、チャンバの１つの凸および光学要素を通る光の屈折経路を変えることにより、変えられる。

図１および図２を参照して、ヒトの眼の構造および操作が、本発明の文脈でまず説明される。眼１０は、角膜１１、瞳孔１２、毛様体筋１３、靭帯線維１４、嚢１５、レンズ１６および網膜１７を備える。天然のレンズ１６は、粘性の高い、ゼラチン質の透明な線維で構成され、「タマネギ様」層状構造に配置され、かつ透明な弾性の嚢１５の中に配置される。嚢１５は、その周辺を取り巻く靭帯線維１４によって毛様体筋１３に結合され、この毛様体筋１３は、次いで、眼１０の内部表面に付着する。

眼から単離されると、弛緩した嚢およびレンズは、球形形状を帯びる。しかし、本明細書中で上述したように、靭帯線維１４によって眼の中に吊るされた場合、嚢１５は、中程度凸形状（毛様体筋が弛緩している場合）から高度凸形状（毛様体筋が収縮している場合）の間を変動する。図２Ａにおいて図示されるように、毛様体筋が弛緩している場合、嚢１５およびレンズ１６は、周辺に引っ張られ、それにより、レンズを平らにする。図２Ｂに図示されるように、毛様体筋が収縮している場合、嚢１５およびレンズ１６は、幾分弛緩し、それにより、レンズおよび嚢がより球形形状に見えるようにし、従ってレンズのジオプトリ力を増大する。

本明細書中で上述したように、レンズの調節は市販が間近であり、例えば、Ｅｙｅｏｎｉｃｓ，Ｉｎｃ．，Ａｌｉｓｏ Ｖｉｅｊｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａによって開発されたＣｒｙｓｔａｌｅｎｓデバイスは、代表的に、毛様体筋の直径の変動を、網膜に対するＩＯＬの光学部分の前進運動または後退運動に変換することを含む。このアプローチは、必須であると考えられる。何故なら、白内障に侵されたレンズの摘出後、嚢バッグは非常に緩く、かつ嚢を毛様体筋に結合する靭帯線維は、もはや緊張しないからである。Ｃｒｙｓｔａｌｅｎｓのようなデバイスは、従って、上述の天然の調節機構を使用せず、その代わり、毛様筋によってＩＯＬのハプティックに適用される、放射状の内向きの圧縮力に、直接依存する。

本発明の原則に従い、ＩＯＬのハプティックに適用される放射状圧縮力を使用し、２つの液体を分離する可撓性の透明層を好ましくは異なった屈折率を有するように反らせることにより、調節を提供する。この反りは、レンズを通る光の光学経路におけるバリエーションを生じ、それにより、その光学パラメータを変える。

ここで、図３Ａおよび３Ｂを参照して、本発明の調節ＩＯＬの第１の例示的な実施形態が記載される。ＩＯＬ２０は、好ましくは、基材２１、可撓性層２２および前方要素２３を備え、これらは、図３Ｂに示されるように、挟まれた構成で組み立てられ得る。

基材２１は、好ましくは、丈夫な透明ポリマーを備え、後方レンズ２４、ハプティック２５、下方チャンバ２６、レザバ２７、通路２８および軽減チャンバ２９を備える。下方チャンバ２６は、通路２８を介してハプティック２５の端部に配置されるレザバ２７と連絡する。下方チャンバ２６、レザバ２７および通路２８は、透明な流体３０（例えば、シリコーン）で満たされる。ハプティック２５の外向きの表面は、好ましくは、弾性材料を備え、この弾性材料は、毛様体筋によりこれらの表面に適用される力によって、流体が、レザバ２７から通路２８を通って下方チャンバ２６内に移動することを可能にする。

前方要素２３は、好ましくは、剛性の透明材料を含み、前方レンズ３１、および軽減レザバ３２を備える。前方要素２３の内部表面は、凸状であり、上方チャンバ３３を形成し、この上方チャンバは、本明細書中において以下に記載されるように、可撓性透明層２２の上方への動きに適応する。軽減レザバ３２は、前方レンズ３１の光学経路の外側で、基材２１の軽減チャンバ２９と整列して配置される。上方チャンバ３３は、通路３４を介して軽減レザバ３２と連絡し、シリコーンのような透明流体３５で満たされる。好ましくは、下方チャンバ２６の透明流体３０は、上方チャンバ３３の透明流体３５とは異なる屈折率を有する。

可撓性透明層２２は、前方要素２３の上方チャンバ３３と基材２１の下方チャンバ２６とを分離し、上方チャンバおよび下方チャンバの相対的な容量を再分配する際にアクチュエーターとして作動する。可撓性透明層の端部３６はまた、前方要素２３の軽減レザバ３２と基材２１の軽減チャンバ２９とを分離する。軽減チャンバ２９が空であるので、これらは、軽減レザバ３２に入る過剰の流体によって、可撓性透明層が上方に反れる場合に、層が、軽減チャンバ内に可逆的に膨らむことを可能にする。

図３Ｂに示されるように組み立てられ、白内障の患者の空の嚢（ｃａｐｓｕｌｅ）内へ移植される場合、毛様体筋によって適用される圧縮力によって、流体３０が、レザバ２７から下方チャンバ２６内へ移動し、これによって、可撓性透明層２２が、破線に示すように上方に反れる。層２２の上方への動きによって、上方チャンバ３３内の過剰な流体が、通路３４を通って、軽減レザバ内に移動する。基材２１内の軽減チャンバ２９が流体で満たされないので、これらによって、層２２が、軽減チャンバ内に下方に膨くらみ得る。

本発明の原理に従って、層２２の動き、および異なる屈折率のある容量の流体３０でのある容量の流体３５の付随する置換は、レンズの光学パラメーターを変更し、これによって、近くから遠くへレンズの焦点の移動させるか、またはその逆である。後方レンズ２４もまた、光学倍率を提供し、収差特徴（全ての次数（ｏｒｄｅｒ）の波面収差、または色収差を含む）を最適化するための光学指数分布もまた適用する。

毛様体筋が弛緩する場合、層２２は、弾性的に、その元の位置に収縮し、下方チャンバから、通路を介してレザバ２７内に過剰な流体３０を押し戻す。さらに、上方チャンバ３３の圧力が減少するので、流体３５は、軽減レザバ３２から通路を介して上方チャンバ３３内に通過し、これによって、軽減チャンバ２９内への層２２の膨らみを軽減する。

図４Ａおよび４Ｂをここで参照して、本発明の原理に従って構築された本発明の調整ＩＯＬの別の例示の実施形態が記載される。ＩＯＬ４０は、図３のＩＬＯ２０と構造において類似するが、流体の動きに応答して、レンズの倍率を変更するための２つのインターフェースを有する。さらに詳細には、ＩＯＬ４０は、基材４１、可撓性層４２、後方要素４３、可撓性層４４、および後方要素４５を備える。これらの成分の全てが、図４Ｂに示されるように、挟まれた構成で組み立てられる。

基材４１は、好ましくは、丈夫な透明のポリマーを備え、ハプティック４６、中央チャンバ４７、レザバ４８、通路４９および軽減チャンバ５０（上方表面５１および下方表面５２のそれぞれに形成される）を備える。中央チャンバ４７は、通路４９を介してハプティック４６の端部に配置されるレザバ４８と連絡する。中央チャンバ４７、レザバ４８および通路４９は、シリコーンのような透明流体５４で満たされる。ハプティックス４６の外向きの表面は、好ましくは、弾性材料を備え、この弾性材料は、毛様体筋によりこれらの表面に適用される力によって、流体が、レザバ４８から通路４９を通って下方チャンバ４７内に移動することを可能にする。

前方要素４３は、好ましくは、剛性の透明材料を含み、前方レンズ５５、および軽減レザバ５６を備える。前方要素４３の内部表面は、凸状であり、上方チャンバ５７を形成し、この上方チャンバは、本明細書中において以下に記載されるように、可撓性透明層４２の上方への動きに適応する。軽減レザバ５６は、前方レンズ４３の光学経路の外側で、基材４１の軽減チャンバ５０と整列して配置される。上方チャンバ５７は、通路５８を介して軽減レザバ５６と連絡し、シリコーンのような透明流体５９で満たされる。好ましくは、中央チャンバ４７の透明流体５４は、上方チャンバ５７の透明流体５９とは異なる屈折率を有する。

後方要素４５は、前方要素４３と構成において類似し、好ましくは、剛性の透明材料を含む。後方要素４５は、後方レンズ６０および軽減レザバ６１を備える。後方要素４５の内部表面は、凸状であり、下方チャンバ６２を形成し、この下方チャンバは、可撓性透明層４４の下方への動きに適応する。軽減レザバ６１は、後方レンズ４５の光学経路の外側で、基材４１の下側表面に形成される軽減チャンバと整列して配置される。下方チャンバ６２は、通路６４を介して軽減レザバ６１と連絡し、透明流体６５（上方チャンバ５７の流体５９と同じであり得る）で満たされる。好ましくは、中央チャンバ４７の透明流体５４は、下方チャンバ６２の透明流体６５とは異なる屈折率を有する。

可撓性透明層４２は、基材４１の中央チャンバ４７から前方要素４３の上方チャンバ５７を分離し、一方、可撓性透明層４４は、下方チャンバ６２を中央チャンバ４７から分離する。以下に記載されるように、層４２および４４は、チャンバ内の流体の相対的な容量、従って、レンズの光学倍率を変更するためのアクチュエーターとして作動する。可撓性透明層４２の端部は、基材４１の上方表面の軽減チャンバ５０から、前方要素４３の軽減レザバ５６を分離する。同様に、可撓性透明層４４の端部は、基材４１の下方表面の軽減チャンバから、後方要素４５の軽減レザバ６１を分離する。軽減チャンバが空なので、これらは、可撓性透明層４２および４４が中央チャンバ４７から外側に反れる場合に、軽減レザバ５６および６１に入る過剰な流体によって、層４２および４４が、軽減チャンバ内に弾性的に膨らむことを可能にする。

図４Ｂに示されるように組み立てれら、白内障の患者の空の嚢内へ移植される場合、毛様体筋によって適用される圧縮力によって、流体５４が、レザバ４８から中央チャンバ４７内へ移動し、これによって、可撓性透明層４２および４４が、外側に反れる。層４２の上方への動きおよび層４４の下方への動きによって、上方チャンバ５７および下方チャンバ５７および６２内の過剰な流体が、それぞれの軽減レザバ５６および６１内に移動する。基材４１内の対応する軽減チャンバが流体で満たされないので、これらによって、層４２および４４が、軽減チャンバ内に膨くらみ得る。層４２および４４の動き、および異なる屈折率のある容量の流体５４でのある容量の流体５９および６５の付随する置換は、レンズの光学パラメーターを変更し、これによって、近くから遠くへレンズの焦点の移動させるか、またはその逆である。

毛様体筋が弛緩する場合、層４２および４４のぞれぞれは、弾性的に、その元の位置に収縮し、中央チャンバ４７から、レザバ４９内に過剰な流体３０を押し戻す。さらに、上方チャンバ５７および下方チャンバ６２の圧力が減少するので、流体５９および６５は、軽減レザバ５６および６１から上方チャンバおよび下方チャンバ内にそれぞれ戻る。

図５をここで参照して、本発明の調整ＩＯＬの代替の実施形態（図４の実施形態の設計と類似する）が記載される。ＩＯＬ７０は、基材７１、可撓性層７２および７３、ならびに前方要素７４および後方要素７５を備え、挟まれた構成で組み立てられる。

基材７１は、図４の基材４１と構成において類似し、図４の実施形態について記載されるように配置された、ハプティック７６、中央チャンバ７７、レザバ７８、通路７９および軽減チャンバ（上方表面および下方表面のそれぞれに形成される）を備える。この配置で、毛様体筋によりハプティック７６の外側表面に適用される力によって、流体が、レザバ７８から通路７９を通って中央チャンバ７７内に移動する。

前方要素７４は、好ましくは、剛性の透明材料を含み、前方レンズ８１、軽減レザバ（図４の実施形態のように配置される）、および環状支点８２を備える。前方要素７４の内部表面は、凸状であり、流体で満たされた上方チャンバ８３を形成し、この上方チャンバは、本明細書中において以下に記載されるように、可撓性透明層７２の上方への動きに適応する。軽減レザバは、前方レンズ７４の光学経路の外側で、基材７１の軽減チャンバと整列して配置され、可撓性層７２が上方に反れる場合、前方レンズ７４の過剰な圧力を軽減するように作動する。図４の実施形態について記載されるように、上方チャンバ８３は、中央チャンバ７７の流体とは異なる屈折率を有する流体を含む。後方要素７５は、前方要素７４と構成において類似し、好ましくは、流体で満たされた下方チャンバ８５中に配置された環状支点８４を備える。

可撓性透明層７２は、基材４１の中央チャンバ７７から前方要素７４の上方チャンバ８３を分離し、一方、可撓性透明層７３は、下方チャンバ８５を中央チャンバ７７から分離する。層７２および７３は、好ましくは、流体が、レザバ７８に適用される力によって中央チャンバ７７内に移動する場合、環状支点８２および８４に対して曲がる弾性の可撓性材料を含む。

図５の実施形態において、環状支点８２は、可撓性層７２に接触するように、前方要素７４の内部表面から内側に延びる環状輪を備え、そして上方チャンバ８３内に含まれる透明流体が、チャンバ内を自由に移動することを可能にするための開口部を備え得る。下方チャンバ８５に配置される環状支点８４は、可撓性層７３に接触する対応する構造を備える。支点８２および８４は、層７２および７３の表面を固定して、流体の利用可能な流れを使用して、層７２および７３の光学倍率を変更の効率および有効性を最適化する。

理解されるように、支点８２および８４によって得られる機械的利点、および層７２および７３に課せられる反りの程度は、レンズの光学軸からの支点の接触点の距離に依存する。さらに、環状輪として例示的に記載されるが、支点８２および８４は、別々のペグまたはコーンのような他の適切な形状を備え得る。

図５の実施形態の作動は、支点８２および８４が、層７２および７３の反りを制御することを除いて、図４の実施形態の作動と類似する。白内障の患者の空の嚢内へ移植される場合、毛様体筋によって適用される圧縮力によって、流体が、レザバ７８から中央チャンバ７７内へ移動し、これによって、層７２および７３が、外側に反れる。

層７２および７３の外側への動きが、支点８２および８４との接点によって固定されるので、層７２および８３は、図４の実施形態の拘束されていない層とは異なる反りパターンをとり得る（図５の破線に示される）。層７２および７３の反り、および中央チャンバ７７の異なる屈折率の対応する容量の流体での、上方チャンバ８３および下方チャンバ８５のある容量の流体の付随する置換は、レンズの光学パラメーターを変更し、これによって、近くから遠くへのレンズの焦点を移動さえるか、またはその逆である。

毛様体筋が弛緩する場合、層７２および７３のぞれぞれは、その元の位置に戻り、それによって中央チャンバ７７から、レザバ７８内に過剰な流体３０を押し戻す。さらに、上方チャンバ８３および下方チャンバ８５の圧力が減少するので、流体は、図４のレンズについて記載されるように、軽減レザバから上方チャンバおよび下方チャンバ内にそれぞれ戻る。

ここで、図６Ａおよび６Ｂを参照して、本発明の調節ＩＯＬの代替の実施形態が記載され、可撓性層が、層自体よりも小さい面積を有する伸長可能なセルを使用して、反れる。ＩＯＬ９０は、基材９１、アクチュエーター要素９２、可撓性層９３および前方要素９４を備え、これらは、図６Ｂのように、挟まれた構成で組み立てられ得る。

基材９１は、好ましくは、丈夫な透明ポリマーを含み、後方レンズ９５、ハプティック９６、下方チャンバ９７、レザバ９８，通路９９および下方軽減レザバ１００を備える。下方チャンバ９７は、通路９９を介してハプティック９６の端部に配置されるレザバ９８と連絡する。下方チャンバ９７、レザバ９８、通路９９および下方軽減レザバ１００は、透明流体１０１で満たされる。ハプティック９６の外向きの表面は、弾性材料を備え、この弾性材料は、毛様体筋によりこれらの表面に適用される力によって、流体が、レザバ９８から通路９９を通って下方チャンバ９９内に移動することを可能にする。

アクチュエーター要素９２は、その上面から上方に延びる複数のセル１０３を有する円盤形状の部材１０２を備える。各セル１０３は、例示的に、環状側壁１０２および頂部１０５を備える。部材１０２の相対的な厚み、ならびに側壁１０４および頂部１０５は、加圧された流体が、下方チャンバ９７内に導入される場合、セル１０３の頂部１０５が、軸方向で上方に延びるように選択される。例示的に、セル１０３は、レンズ９０の光学軸から所定の半径で輪で配置されるが、本明細書中において以下に記載されるように、より多くまたはより少ないセル１０３が使用され得、次いで、位置は、層９３の反りを向上するように選択され得る。

前方要素９４が好ましくは、剛性の透明材料を含み、前方レンズ１０６、および上方軽減レザバ１０７を備える。前方要素９４の内側表面は、凸状であり、上方チャンバ１０８を形成し、この上方チャンバは、本明細書中において以下に記載されるように、可撓性透明層９３の上方への動きに適応する。上方軽減レザバ１０７は、前方レンズ９４の光学経路の外側で、基材９１の下方軽減チャンバ１００と整列して配置される。上方チャンバ５１０８は、通路１０９を介して上方軽減レザバ１０７と連絡し、透明流体１１０で満たされる。

可撓性透明層９３は、基材９１に対してその周囲に付けられ、セル１０３の頂部１０５と接触して配置される。透明流体１１１は、アクチュエーター要素９２の上側表面と層９３の下側表面との間の空間１１２内に含まれる。下方軽減レザバ１００は、基材９１に配置される通路１１３を介して空間１１２と連絡する。層９３の一部は、本明細書中において以後に記載される目的のために、上方軽減レザバ１０７を下方軽減レザバ１００から分離する。空間１１２内に配置される流体１１１は、好ましくは、下方チャンバ９７の流体１０１と同じ屈折率を有し、下方チャンバ１０８に含まれる流体１１０とは異なる屈折率を有する。

図６Ｂに示されるように組み立てられ、白内障の患者の空の嚢内へ移植される場合、毛様体筋によって適用される圧縮力によって、流体１０１が、レザバ９８から下方チャンバ９７内へ移動し、これによって、セル１０３の頂部１０５が、軸方向で上向きに延びる。次いで、セル１０３の頂部１０５の上方への動きによって、層９３が、上方に反れ、上方チャンバ１０８の流体１１０を置換する。上方チャンバ１０８から置換された流体は、通路１０９を介して上方軽減レザバ１０８内に流れる。

同時に、下方軽減レザバ１００が空間１１２と連絡するので、層９３がセル１０３によって上方に反らされる場合、流体１１１は、下方軽減レザバから引き出される。結果として、上方軽減レザバ１０７を下方軽減レザバ１００から分離する層９３の部分は、流体が、同時に１つのレザバ内へと置換し、他方から引き出すことを可能にするダイヤフラムとして役立つ。これによって、流体１１０および１１１は、光学空間内におよび光学空間から自由に通過して、流体の相対容量のバランスをとり得、流体１１０および１１１の全容量が、一定のままである。

本発明の原理に従って、層９３の移動、および空間１１２の異なる屈折率の対応する容量の流体１１１での、上方チャンバ１０８のある容量の流体１１０の付随する置換は、レンズの光学パラメーターを変更し、これによって、近くから遠くへレンズの焦点の移動させるか、またはその逆である。後方レンズ９５（この場合、固体材料を含む）はまた、さらなる光学倍率を提供する。後方レンズ９５もまた、収差特徴（全ての次数の波面収差、または色収差を含む）を最適化するために、光学指数分布を提供し得る。

毛様体筋が弛緩する場合、セル１０３の頂部１０５は収縮し、層９３は、弾性的に、その元の位置に収縮する。次いで、これは、空間１１２内の過剰な流体１１１を、下方軽減レザバ１００内に押し戻す。さらに、上方チャンバ１０８の圧力が減少するので、流体１１０は、上方軽減レザバ１０７から上方チャンバ１０８内に引き出される。

図６の実施形態において、流体１０１は、レザバ９８の表面で作用する毛様力によってセル１０３内に押され、その結果、アクチュエーターは、レンズの光学軸に平行な方向で作動する。理解され得るように、アクチュエーター要素９２は、流体１０１（セル１０３とともに移動する）および流体１１１（空間１１２のセル１０３を囲む）と一致した指数でなければならない。図６の実施形態においても、後方レンズ９５は、基材９１と同じ材料から形成される。あるいは、後方レンズ９５は、基材９１とは異なる材料を含み得、これは、レンズシステムの光学パラメーターを最適化するように選択された形状および光学パラメーターを有する。

本発明の別の局面に従って、図６の実施形態のセル１０３は、層９３を反らせるだけでなく、図５の実施形態の環状の支点８２と類似の様式で、支点の接触点として役立つ。

ここで、図７Ａ〜７Ｃを参照して、中実（ｓｏｌｉｄ）の接点（図５）またはセルの接点（図６）のいずれかの支点の配置の影響をさらに記載する。一般的に、表面１２０の光学領域（本明細書中において上記の種々の実施形態の層または可撓性層に対応する）内の固定は、ＩＯＬハプティックのレザバに作用する力により、チャンバまたはセル内に移動する流体によって提供される流体の力に必要とされる効果および効率に依存して、種々の様式で達成され得る。

表面１２０が、より小さい光学焦点力を提供するより平らな構成１２０’（図７Ａにおいて破線で示される）をとる場合、支点１２１での固定が望ましい。他方、毛様体筋が収縮する場合に表面１２０がより大きな倍率を提供する（図７Ｂにおいて破線で示される、高い凸状の構成１２０’’に対応する）ことが望ましい場合、支点１２２での固定が望ましい。

さらなる代替として、流体力（ｆｌｕｉｄ ｐｏｗｅｒ）の最も効率的な使用を得るために（例えば、表面１２０の所定の移動のために光学倍率の最大の変化を得るために）（図７Ｃの表面構成１２０’’’に対応する）、いくつかの中間支点１２３におけるいくつかの固定が望ましくあり得る。支点１２３はまた、最適領域内の全流体の容量の変化を最小化するように選択され得、これによって、過剰な流体の容量を吸収するための軽減レザバの必要性を取り除く。この最後の場合において、可撓性層の反りによって、レンズの倍率を変えるために、第１のチャンバおよび第２のチャンバ内の流体の十分な再分布が引き起こされる。

さらに、本発明のレンズにおいて使用される固体材料および液体材料の屈折率を選択することによって、正の表面（すなわち、凸状表面）が、負のレンズとして作用し得、その逆も可能であり得る。

眼の動的応答は、比較的速いが、目的の寸法（５ｍｍ以下のオーダー）で流体が移動する能力を超えない。しかし、毛様体筋の疲労を避けるために、流体の動きが、いくつかの様式で管理されることが必要であり得る。

ここで、図８を参照して、セル（例えば、図６の実施形態のセル１０３）内へのおよびセルからの流体の流れを制御するための例示的な配置が記載される。ＩＯＬ１３０は、図６のＩＯＬ９０と同様に構成され、同様のプライム符号をつけた数で示される。しかし、ＩＯＬ１３０は、図６に示されるような、レザバ９８を下方チャンバ９７に接続する単一の通路９９を有する代わりに、別々の流入チャネル１３１および流出チャネル１３２が提供され、各々が、一方向弁（例えば、フラップ弁１３３および１３４）によって制御される点で、異なる。さらに、流入チャネル１３１は、流出チャネル１３２よりも小さな断面積またはより大きな断面積を有し得る。あるいは、流入チャネル１３１および流出チャネル１３２は、同じ流れ面積を有し得るが、流出チャネルよりも流入チャネルがより大きいかまたはより小さくあり得る。

図９Ａおよび９Ｂに関して、本発明のレンズのさらなる代替の実施形態が記載される。先に記載されたレンズの実施形態が２つのハプティック（それぞれが、それら自体のレザバを有する）を使用するが、ＩＯＬ１４０は、光学要素を囲む単一のハプティック１４１を備える。ハプティック１４１は、チャネル１４３によってマニホルド１４４に連結されるレザバ１４２を備える。マニホルド１４４は、毛様体筋によってハプティックに適用される圧力を平等にし、通路１４５を通り、チャンバ１４６に、従ってセル１４７に生じる流体の流れを平等にするように作用する。次いで、セル１４７は、図６の上記実施形態のように、層１４８の反りを制御する。先の実施形態について記載されるように、全ての表面および流体は、適切に指数が一致している。

ここで、図１０Ａおよび１０Ｂを参照して、本発明の原理に従って構築された調節レンズのさらに代替の実施形態が記載される。ＩＯＬ１５０は、基材１５１、アクチュエーター１５２および前方要素１５３を備え、これらは、図１０Ｂのように、挟まれた構成で組み立てられ得る。

基材１５１は、好ましくは、丈夫な透明ポリマーを含み、後方レンズ１５４、ハプティック１５５、下方チャンバ１５６、レザバ１５７および通路１５８を備える。下方チャンバ１５６は、通路１５８を介してレザバ１５７と連絡し、そして下方チャンバ１５６、レザバ１５６、レザバ１５７および通路１５８は、透明流体１５９で満たされる。ハプティック１５５は、レザバ１５７においてスライド可能に配置された端部１６０を有し、毛様体筋によりハプティックスに適用される圧縮力によって、流体がレザバ１５７から通路１５６を通って下部チャンバ１５６内に移動することを可能にするプランジャーとして作動する。ハプティック１５５は、ハプティックの外側表面と嚢および／または毛様体筋との係合を維持する、伸長位置にハプティックを付勢するコイルスプリングまたは他の適切な手段を備え得る。

アクチュエーター要素１５２は、その上面から上方に延びる複数のセル１６３を有する円盤形状の部材１６２を備える。各セル１６３は、例示的に、環状側壁１６４および頂部１６５を備える。部材１６２の相対的な厚み、ならびに側壁１６４および頂部１６５は、頂部１６５が、アクチュエーター要素１５２の他の部分よりも比較的可撓性であるように選択される。従って、加圧された流体が下方チャンバ１５６内に導入される場合、セル１６３の頂部１６５は、軸方向で上方に延びる。例示的に、セル１６３は、レンズ１５０の光学軸から所定の半径の輪で配置されるが、本明細書中において以下に記載されるように、より多くまたはより少ないセル１６３が使用され得、それらの位置は、前方要素１５３の可撓性層の反りを向上するように選択され得る。

前方要素１５３は、ＩＯＬ１５０の前方レンズを形成する可撓性透明層１６６、および支持リング１６７を備える。可撓性透明層１６６は、セル１６３の頂部１６５と接触する場合、凸状の形状をとり、上方チャンバ１６８を形成する。可撓性透明層１６６が、セル１６３によって反らされる場合、外向きに移動し得るので、図６の実施形態のような軽減レザバは、省略され得る。上方チャンバ１６８は、下方チャンバ１５６およびセル１６３の内部に配置される流体１５９と同じ屈折率、好ましくは、透明層１６６の材料と同じ屈折率を有する透明流体１６９で満たされる。層１６６は、反りの範囲全体にわたって、良好な光学性能が得られ得るように、セル１６３からの力が適用される場合、最適な変形を提供する断面厚みプロフィールまたは剛性プロフィールを有し得る。

図１０Ｂに示されるように組み立てられ、白内障の患者の空の嚢内へ移植される場合、毛様体筋によって適用される圧縮力によって、流体１５９が、レザバ１５７から下方チャンバ１５６内へ移動し、これによって、セル１６３の頂部１６５が、軸方向で上向きに延びる。次いで、セル１６３の頂部１６５の上方への動きによって、前方要素の可撓性層１６６が、上方に反れ、上方チャンバ１６８に含まれる流体１６９を再分配する。

本発明の原理に従って、可撓性層１６６の動き、およびセル１６３のある容積の流体１５９の対応する増加を伴う、上方チャンバ１６８の流体１６９の付随する再分配は、レンズの光学パラメーターを変更し、これによって、レンズの焦点を近くから遠くに移動させるか、またはその逆である。後方レンズ１５４（この場合、固体材料を含む）もまた、さらなる光学倍率を提供し、収差特徴を最適化するように最適な指数の分散を提供し得る。

毛様体筋が弛緩する場合、コイルスプリングは、ハプティック１５５を半径方向で外側に駆動し、これによって、流体を細胞１６３内からレザバ１５７内に引き出す。次いで、これによって、セル１６３の頂部１６５が収縮し得、そして可撓性層１６６が、その元の位置に弾性的に収縮する。先の実施形態のように、流体は、セルを、ハプティックを介してレザバに作用する毛様力により競る内に押され、その結果、アクチュエーターは、レンズの光学軸に平行な方向で作動する。さらに、図１０の実施形態のセル１６３は、可撓性層１６６を反らせるだけでなく、支点の接点として役立つ。

図１１を参照して、本発明の調節ＩＯＬの別の代替の実施形態が記載される。ＩＯＬ１７０は、図１０のＩＯＬ１５０と構成において類似し、基材１７１、アクチュエーター要素１７２および前方要素１７３を備える。基材１７１は、通路１７５を介して下方チャンバ（アクチュエーター要素１７２の下に配置される）に連結されるレザバ１７４を備える。下方チャンバは、図１０Ｂに関して上記されるように、セル１７６の内部に流体連結される。前方要素１７３は、セル１７６の頂部と接触して配置される可撓性透明層１７７を備え、支持リング１７８を介して基材１７１に連結される。

ハプティック１７９は、ハプティックのレバー部分１８０がレザバ１７４の可撓性壁と接触するように、基材１７１に付けられる。ハプティック１７９は、嚢を係合するように構成され、その結果、毛様体筋の収縮が、ハプティックのレバー部分にねじれ力を適用する。この力は、レザバ１７４の圧縮として現れ、次いで、これによって、流体が、レザバ１７４から下方チャンバを通って、セル１７６の内部内に移動する。次いで、セル１７６の頂部は、上方に伸長し、可撓性透明層１７７が反る。図１０の先の実施形態について記載されるように、層１７７の反りは、レンズ内の流体の再分布を可能にし、従って、レンズの光学倍率を変更する。毛様体筋が弛緩する場合、レバー部分１８０は、レザバ１７４に適用される力を減少させ、レンズをその応力のない状態に戻す。

本発明の好ましい例示的な実施形態を上記したが、種々の変更および改変が、本発明から逸脱することなく、そこになされ得ることが当業者に明らかである。添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神および範囲内に入るこのような全ての変更および改変を網羅することを意図する。

図１は、ヒトの眼の側面図である。 図２Ａおよび図２Ｂは、それぞれ、図１のレンズおよび支持構造の詳細な側面断面図であり、毛様体筋の弛緩状態および収縮状態を図示する。 図３Ａおよび図３Ｂは、それぞれ、本発明の原則に従って構築された眼内レンズ調節の例示的実施形態の展開透視図、および３Ｂ−３Ｂの線に沿って切った側面断面図である。 図４Ａおよび図４Ｂは、それぞれ、本発明の眼内レンズ調節の代替の実施形態の展開透視図、および４Ｂ−４Ｂの線に沿って切った側面断面図である。 図５は、図４Ａおよび図４ＢのＩＯＬに類似のＩＯＬの調節の代替の実施形態の側面断面図であり、環状支点の使用を図示する。 図６Ａおよび図６Ｂは、それぞれ、本発明の眼内レンズ調節の別の代替の実施形態の展開透視図、および６Ｂ−６Ｂの線に沿って切った側面断面図である。 図７Ａ〜図７Ｃは、本発明の原則に従う、光学表面の反りを促進するための支点の使用を図示する概略図である。 図８は、流入経路および流出経路が光学要素を液体レザバに接続する、別の例示的実施形態の側面断面図である。 図９Ａおよび図９Ｂは、それぞれ、本発明のレンズの別の実施形態の平面図、部分断面図、側面断面図であり、このレンズにおいて、レザバは、毛様体筋によって適用される力を同じくするように設計される。 図１０Ａおよび図１０Ｂは、それぞれ、本発明のレンズの別の代替の実施形態の展開透視図および側面断面図である。 図１１は、図１０に示される型のレンズについての代替のハプティック配列の平面図である。

Claims (24)

1. 眼内レンズであって、以下：
   ハウジング；
   該ハウジングを第１のチャンバおよび第２のチャンバに分離するための、該ハウジング内に配置されたアクチュエーター；
   該第１のチャンバ内に含まれる第１の屈折率を有する、第１容量の第１の流体；
   該第２のチャンバ内に含まれる第２の屈折率を有する、第２容量の第２の流体；
   および
   該レンズの光学倍率を変更するために、該第２の容量に対して該第１の容量を変更させるための、該アクチュエーターに連結される手段、
   を備える、眼内レンズ。
2. 請求項１に記載の眼内レンズであって、ここで、アクチュエーターが、可撓性透明層を備える、眼内レンズ。
3. 請求項１に記載の眼内レンズであって、ここで、アクチュエーターが、１つ以上の伸長可能なセルを備える、眼内レンズ。
4. 請求項１に記載の眼内レンズであって、ここで、前記第２の容量に対して第１の容量を変更させるための手段が、レザバを備える、眼内レンズ。
5. 請求項４に記載の眼内レンズであって、眼の毛様体筋に係合し、力を前記レザバに伝達するように構成されたハプティックをさらに備える、眼内レンズ。
6. 請求項１に記載の眼内レンズであって、前記第２のチャンバに流体連絡する軽減レザバをさらに備える、眼内レンズ。
7. 請求項２に記載の眼内レンズであって、ここで前記レザバが、通路を介して前記第１の容量に連結される、眼内レンズ。
8. 請求項３に記載の眼内レンズであって、ここで、前記第２の容量に対して第１の容量を変更させるための手段が、前記１つ以上の伸長可能なセルと流体連絡するレザバを備える、眼内レンズ。
9. 請求項３に記載の眼内レンズであって、ここで、前記１つ以上の伸長可能なセルが、支点として作用する、眼内レンズ。
10. 請求項２に記載の眼内レンズであって、前記可撓性透明層と接触して配置される支点をさらに備える、眼内レンズ。
11. 請求項１０に記載の眼内レンズであって、ここで、前記支点が、環状リングを備える、眼内レンズ。
12. 請求項３に記載の眼内レンズであって、ここで、前記ハウジングが、可撓性透明層を有する前方要素を備える、眼内レンズ。
13. 請求項１２に記載の眼内レンズであって、ここで、第１の屈折率が、前記第２の屈折率と同じである、眼内レンズ。
14. 請求項１に記載の眼内レンズであって、ここで、前記ハウジングが、後方レンズをさらに備える、眼内レンズ。
15. 請求項４に記載の眼内レンズであって、前記レザバ内への流れおよび該レザバからの流れを制御するための手段をさらに備える、眼内レンズ。
16. 調節を提供するために、眼内レンズの倍率を調整する方法であって、以下の工程：
    ハウジング、該ハウジングを第１のチャンバおよび第２のチャンバに分離するための該ハウジング内に配置されたアクチュエーター、該第１のチャンバ内に含まれる第１の屈折率を有する第１容量の第１の流体、該第２のチャンバ内に含まれる第２の屈折率を有する第２容量の第２の流体を有するレンズを提供する工程；および
    毛様体筋の収縮に応答して、該第２の容量に対する該第１の容量を変更するために、該アクチュエーターを作動して、それによって、該レンズの光学パラメーターを変更する工程、
    を包含する、方法。
17. 請求項１６に記載の方法であって、前記第１の容量に連結されるレザバを提供する工程をさらに包含し、ここで、前記アクチュエーターを作動させる工程が、該レザバから前記第１のチャンバに一定量の第１の流体を移動させる工程を包含する、方法。
18. 請求項１７に記載の方法であって、前記レンズが、前記毛様体筋から前記レザバに力を伝達するように構成されたハプティックをさらに備え、ここで、該レザバから前記第１のチャンバに一定量の第１の流体を移動させる工程が、該ハプティックに圧縮力を適用する工程を包含する、方法。
19. 請求項１６に記載の方法であって、前記レンズが、軽減レザバをさらに備え、ここで、前記アクチュエーターを作動させる工程が、前記第２のチャンバから該軽減レザバに一定量の第２の流体を移動させる工程を包含する、方法。
20. 請求項１６に記載の方法であって、前記アクチュエーターが、可撓性透明層と接触して配置される１つ以上の伸長可能なセルを備え、ここで、前記アクチュエーターを作動させる工程が、該可撓性透明層を反らせるために、１つ以上のセルを作動させる工程をさらに包含する、方法。
21. 請求項２０に記載の方法であって、前記可撓性透明層が、曲率を有するハウジングの前方表面を備え、前記第１の屈折率が、前記第２の屈折率と同じであり、前記アクチュエーターを作動させる工程が、該ハウジングの前方表面の曲率を変えるために、該可撓性透明層を反らせるように前記１つ以上のセルを作動させる工程を包含する、方法。
22. 請求項２０に記載の方法であって、前記レンズが、前記１つ以上の伸長可能なセルに連結されたレザバをさらに備え、ここで、前記１つ以上の伸長可能なセルを作動させる工程が、該レザバから内部または該１つ以上の伸長可能なセルに一定量の第３の流体を移動させる工程を包含する、方法。
23. 請求項２０に記載の方法であって、前記１つ以上の伸長可能なセルを作動させる工程によって、前記可撓性透明層が、支点として作用する前記１つ以上の伸長可能なセルで反る、方法。
24. 請求項１６に記載の方法であって、前記アクチュエーターが、可撓性透明層を備え、該方法が、該可撓性透明層と接触して配置される支点を提供する工程を包含し、前記アクチュエーターを作動させる工程が、該支点に固定点を維持しながら、該可撓性層を反らせる工程を包含する、方法。

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