JP2014506173A - 動的焦点整合動作の装置及び方法 - Google Patents

Abstract

一以上の光学素子が一以上の形状記憶部材に結合された埋込可能眼科装置が、老眼又は無水晶体症を患う個人の遠近調節欠如を回復させる動的可変屈折力を与える。電源からの電流が形状記憶部材を通って流れると当該形状記憶部材の加熱が引き起こされる。ひとたび電流が形状記憶部材を加熱して順相転移温度を通過すると、当該形状記憶部材は形状が変化し、次に単数又は複数の光学素子が動き、対応する有効屈折力変化が得られる。形状記憶部材を（例えば電流の流れを低減又は停止させることによって）逆相転移温度未満に冷却すると、当該形状記憶部材は元の形状に戻り、次に単数又は複数の光学素子が元の位置まで回復し、有効屈折力がその元のレベルまで戻る。

Description

本発明は、動的焦点整合動作の装置及び方法に関する。

関連出願の相互参照
本願は、その全体が本明細書に参照として組み入れられる２０１０年１２月２９日に出願された「Intraocular Lens with Dynamic Focusing Movement」との名称の米国仮特許出願第６１／４２８，０７２号の、米国特許法第１１９条（ｅ）規定の利益を主張する。

個人が近距離及び中距離物体に焦点整合する能力に影響を与える２つの主な状態が存在する。老眼及び偽水晶体眼である。老眼は、人の眼の水晶体の遠近調節欠如であり、加齢に伴う場合が多い。老眼の個人において、この遠近調節欠如は、最初に近距離部体への焦点整合不能をもたらし、後に中距離物体への焦点整合不能をもたらす。米国では、約９，０００万から１億の老眼の人が存在すると推定されている。世界中では、約１６億の老眼の人が存在すると推定されている。

老眼を矯正する器具は、老眼鏡、多焦点眼鏡レンズ、及び単眼視野を与えるべく適合するコンタクトレンズを含む。老眼鏡は、近距離に焦点整合する問題を矯正するべく単数の屈折力を有する。多焦点レンズは、複数距離の範囲にわたり焦点整合する問題を矯正するべく一を超える焦点距離（すなわち屈折力）を有する。眼鏡、コンタクトレンズ、及び眼内レンズ（ＩＯＬ）には多焦点光学素子が使用される。多焦点眼鏡レンズは、当該レンズの面積を異なる屈折力の複数領域に分割することによって動作する。多焦点レンズは、累進多焦点レンズ（ＰＡＬ）の場合のように連続する屈折力をもたらす連続表面からなる。代替的に、多焦点レンズは、二焦点又は三焦点の場合のように不連続屈折力をもたらす不連続表面からなる。単眼視野を与えるべく適合される一セットのコンタクトレンズは、それぞれが異なる屈折力を有する２つのコンタクトレンズを含む。一方のコンタクトレンズが、ほぼ遠距離の焦点整合問題を矯正するためにあり、他方のコンタクトレンズが、ほぼ近距離の焦点整合問題を矯正するためにある。

偽水晶体眼は、眼の水晶体をＩＯＬに置換したものであり、当該置換は通常、白内障手術中に水晶体を外科的に除去した後に行われる。実際のところ、個人は十分に長生きすると白内障を患う。さらに、白内障を患う個人のほとんどが、生涯のある時点で白内障手術を受ける。米国では年間約１２０万の白内障手術が行われていると推定されている。偽水晶体の個人において、水晶体の不在は、近距離又は中距離物体のいずれかに焦点を合わせることができないこととなる完全な遠近調節欠如を引き起こす。

従来のＩＯＬは、遠距離物体（例えば２メートルを超えて離れた物体）に焦点整合した網膜像を与える単焦点の球面レンズである。一般に、球面ＩＯＬの焦点距離（又は屈折力）は、窩における小角度（例えば約７度）に対応する遠距離物体を見ることに基づいて選択される。単焦点ＩＯＬは固定された焦点距離を有するので、眼の自然な遠近調節反応を模倣又は代用することができない。損傷を受けた又は除去された水晶体の遠近調節の代替として可変屈折力を与えるべく、液晶セルのような電気的能動素子を有する眼科装置を使用することができる。例えば、電気的能動素子は、その全体が本明細書に参照として組み入れられるＢｌｕｍらによる特許文献１に開示されるように、動的に可変の屈折力を与えるシャッターとして使用することができる。

米国特許第７，９２６，９４０号明細書

本発明の実施例は、埋込可能眼科装置及びこれに対応する、埋込可能眼科装置の屈折力を変える方法を含む。一の例示的埋込可能眼科装置は、光学素子と、当該光学素子に結合された形状記憶部材と、当該形状記憶部材に動作可能に結合された充電可能バッテリのような電源とを含む。電源は、電流又は電圧のような電磁エネルギーを形状記憶部材の少なくとも一部に適用して当該形状記憶部材の形状を変化させるべく構成される。

少なくとも一つの例示的埋込可能眼科装置は、レンズ、プリズム、虹彩、又は空間光変調器を含む光学素子を有する。一の例示的光学素子は、固定された屈折力を有する。例えば約＋０ディオプトリから約＋３６ディオプトリ（例えば約＋０ディオプトリ、＋１０ディオプトリ、＋１５ディオプトリ、＋２０ディオプトリ、＋２５ディオプトリ、＋３０ディオプトリ、又は他の約０ディオプトリから約＋３６ディオプトリの任意値）である。埋込可能眼科装置が眼に埋め込まれると、電磁エネルギーを受けて形状記憶部材が眼の光軸沿いに光学素子を動かす。例えば、眼の有効屈折力を、約０．１ディオプトリから約３．５ディオプトリ（例えば約＋０．５ディオプトリ、＋１．０ディオプトリ、＋１．５ディオプトリ、＋２．０ディオプトリ、＋２．５ディオプトリ、＋３．０ディオプトリ、又は他の約＋０．１ディオプトリから約＋３．５ディオプトリの任意値）だけ変化させる。

もう一つの例示的埋込可能眼科装置は、第２光学素子と光学的に通信する第１光学素子を含む。第１光学素子は、約−１０ディオプトリから約＋１０ディオプトリ（例えば約−７．５ディオプトリ、−５ディオプトリ、−２．５ディオプトリ、０ディオプトリ、＋２．５ディオプトリ、＋５ディオプトリ、＋７．５ディオプトリ、又は他の約−１０ディオプトリから約＋１０ディオプトリの任意値）の静的（固定）屈折力を有し、第２光学素子は、約＋０ディオプトリから約＋３６ディオプトリ（例えば約＋５ディオプトリ、＋１０ディオプトリ、＋１５ディオプトリ、＋２０ディオプトリ、＋２５ディオプトリ、＋３０ディオプトリ、又は他の約＋１０ディオプトリから約＋３６ディオプトリの任意値）の静的屈折力を有する。このような例において形状記憶部材は形状変化を受け、当該形状記憶部材によって、第１光学素子は第２光学素子に対して約０．５ｍｍから約１．５ｍｍ（０．７５ｍｍ、１．０ｍｍ、１．２５ｍｍ、又は他の約０．５ｍｍから約１．５ｍｍの任意値）だけ動く。このような装置が眼に埋め込まれると、第１及び第２光学素子の相対的動きが、当該眼の有効屈折力に約＋０．５ディオプトリから約＋３．５ディオプトリ（例えば約＋１．０ディオプトリ、＋１．５ディオプトリ、＋２．０ディオプトリ、＋２．５ディオプトリ、＋３．０ディオプトリ、又は他の約＋０．５ディオプトリから約＋３．５ディオプトリの任意値）の変化をもたらす。

一例では、埋込可能眼科装置は、形状記憶合金、形状記憶ポリマー、又はその双方を含む形状記憶部材を含む。もう一つの例では、埋込可能眼科装置は、ヒドロゲルを含む形状記憶部材を含む。一の例示的形状記憶部材は、例えば架橋シリコーン、アクリル系コポリマー、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、又はこれらの任意の組み合わせのような弾性ポリマー材料によって少なくとも一部がコーティングされる。一の例示的形状記憶部材は、厚さ約０．０２ｍｍから約０．１０ｍｍ及び／又は長さ約１０．６ｍｍから約１３．０ｍｍである。

一の例示的形状記憶部材は、電源が電磁エネルギーを当該形状記憶部材に適用するとまっすぐになる湾曲セクションを含む。一の例示的形状記憶部材は、温度約３５℃から約４５℃（例えば３６℃、３８℃、４０℃、４２℃、４４℃、又は他の約３５℃から約４５℃の任意値）まで加熱されると形状が変化する。一の例示的形状記憶部材に形状変化させることは、約１．５マイクロワットから約５．０マイクロワット（例えば約２．０マイクロワット、２．２マイクロワット、２．５マイクロワット、３．０マイクロワット、４．０マイクロワット、又は他の約１．５マイクロワットから約５．０マイクロワットの任意値）の電力消費を含む。

さらにもう一つの例示的埋込可能眼科装置は、第１電極、第２電極、及びスイッチを含む。第１及び第２電極はそれぞれ、スイッチの作動に基づいて電源からの電流を形状記憶部材の第１及び第２部分に伝えるべく構成される。一のこのような例示的埋込可能眼科装置において、形状記憶部材の第１部分は、当該形状記憶部材の第２部分から独立して形状を変化させるべく構成される。例えば、スイッチは、形状記憶部材の第１部分に、当該形状記憶部材の第２部分への電流適用から独立して電流を適用するべく構成される。このような装置はさらに、電源からの電流を形状記憶部材の第３部分に伝えるべく構成される第３電極を含む。

もう一つの例示的埋込可能眼科装置はさらに、遠近調節トリガの存在を示すトリガ信号を与えるべく構成される検出器と、当該検出器及び電源に動作可能に結合され、かつ、当該トリガ信号に応答して当該電源を作動させるべく構成されるプロセッサとを含む。

本開示の複数の実施例はさらに、動的焦点整合の方法も含む。一の例示的方法は、光学素子を固定する形状記憶部材の少なくとも一部分に電磁エネルギーを適用して当該形状記憶部材が当該光学素子を動かすことを引き起こすことを含む。このような方法はさらに、遠近調節トリガの存在を表すトリガ信号を与えることと、当該トリガ信号に応答して電磁エネルギーを適用することとを含む。

電磁エネルギーを適用することは、例えば形状記憶部材の一部又は全部に相転移を生じさせることを目的として、形状記憶部材の少なくとも一部分を通る電流を流すことを含む。代替的に又は追加的に、電磁エネルギーを適用することは、例えば形状記憶部材の一部又は全部が形状を変化させることを目的として、形状記憶部材の少なくとも一部分にわたって電圧を適用することを含む。電磁エネルギーを形状記憶部材に適用することは、形状記憶部材のいくつか又はすべてをまっすぐにすることを引き起こす。

動的焦点整合の一の例示的方法は、光学素子を、例えばアンカーによって又は形状記憶部材によって眼の中の構造物に固定することを含む。電磁エネルギーを形状記憶部材に適用することは、形状記憶部材が光学素子を眼の光軸沿いに動かすことを引き起こす。一の場合において、光学素子は第１光学素子であり、電磁エネルギーを形状記憶部材に適用することは、形状記憶部材が第１光学素子を第２光学素子に対して、例えば約０．５ｍｍから約１．５ｍｍだけ動かすことを引き起こし、眼の有効屈折力に、例えば約０．１ディオプトリから約３．５ディオプトリの変化がもたらされる。一の例示的方法はさらに、形状記憶部材のもう一つの部分に電磁エネルギーを適用して当該形状記憶部材が当該光学素子の追加距離にわたる動きを引き起こすことを含む。

本開示のさらにもう一つの実施例は、第２光学素子と光学的に通信する第１光学素子を有する埋込可能眼科装置を含む。このような埋込可能眼科装置はさらに、第１及び第２光学素子の少なくとも一つに結合された形状記憶部材と、当該形状記憶部材に動作可能に結合された電源と、遠近調節トリガの存在を示すトリガ信号を与えるべく構成される検出器と、当該検出器及び当該電源に動作可能に結合されるスイッチとを含む。スイッチは、トリガ信号に応答して形状記憶部材の少なくとも一部分に電源からの電流を適用するべく構成され、当該形状記憶部材が第１光学素子を第２光学素子に対して動かすことが引き起こされる。

一の例示的埋込可能眼科装置はさらに、遠近調節刺激を検出するべく、かつ、当該遠近調節刺激に応答して屈折力変化のトリガを与える信号を与えるべく構成されるセンサを含む。センサは、眼の生理学的応答を検出し、周囲光レベルを検出し、並びに当該周囲光レベルに及び当該生理学的応答の存在に応答して信号を発生することにより信号を与える。センサは、プロセッサ及び電源に結合される。プロセッサは、信号を受信し、当該信号に応答してアクチュエータにトリガを与える。電源は、埋込可能眼科装置内の電子コンポーネントに電力を与えるべく構成される。コンポーネントは、密封ハウジング又はカプセル内に閉じ込められる。密封ハウジング又はカプセルはさらに光学素子を閉じ込める。

上述の概要は、例示のみであって、なんら限定されることを意図しない。上述の例示的側面、実施例、及び特徴に加え、以下の図面及び詳細な説明を参照することによって、さらなる側面、実施例、及び特徴が明らかとなる。

添付図面は、本明細書に組み込まれてその一部を構成し、開示の技術の実施例を示し、当該記載とともに開示の技術の原理を説明する役割を果たす。

健康な人の眼の断面を示す。 いくつかの形状記憶部材に結合された単数の光学素子を有する一の例示的埋込可能眼科装置の斜視図である。 湾曲状態（左）及びまっすぐな状態（右）にある図２の形状記憶部材を例示する。 図４Ａ及び４Ｂは、２つの光学素子を含む一の例示的埋込可能眼科装置の断面図である。当該光学素子はともに、第１状態（図４Ａ）及び第２状態（図４Ｂ）にある眼に埋め込まれたいくつかの形状記憶部材に結合されている。 図５Ａ及び５Ｂは、２つの光学素子を有する一の例示的埋込可能眼科装置の断面図である。当該光学素子はともに、第１状態（図５Ａ）及び第２状態（図５Ｂ）にあるセグメント形状記憶部材に結合されている。 マルテンサイト相転移温度の、ニチノールに対するニッケル含有パーセントに対するプロットである。 ニチノールの異なる相及び状態に対する応力・ひずみプロットである。

本開示の目下好ましい実施例が図面に例示される。同一又は類似の部品を言及するべく同一又は類似の番号を使用する努力がなされている。

眼

図１は、点線で示す光軸１０１を有する健康な人の眼１００の断面を示す。眼の白い部分は強膜１１０として知られ、結膜１２０として知られる無色透明の膜で覆われる。眼の中心にある透明部分が角膜１３０である。これが眼の屈折力のほとんどをもたらす。眼の色素性部分である虹彩１４０が瞳孔１５０を形成する。括約筋が瞳孔を収縮させ、拡張筋が瞳孔を拡張させる。瞳孔は、眼の天然アパチャである。前眼房１６０は、虹彩と角膜最内表面との間にある流体充填空間である。水晶体１７０は、水晶体カプセル１７５内に保持されて眼の屈折力の残りをもたらす。後眼房１８０によって虹彩１４０の裏表面から分離される網膜１９０は、眼１００の「結像平面」として機能し、脳に視覚情報を伝える視神経１９５に接続される。

健康な水晶体１７０は、その屈折力を変化させることができる。その結果、眼は、近距離、中距離、及び遠距離にある物体を、遠近調節として知られる処理において網膜１９０の前表面に結像させることができる。老眼の個人は遠近調節欠如を患っているので、近距離物体に焦点整合させることが困難である。その疾患が進行すると、いつかは中距離物体に焦点整合する能力も同様に失う。無水晶体の個人は水晶体がないので、近距離又は中距離にある物体に焦点整合することができない。

眼内レンズ及び他の埋込可能眼科装置

眼内レンズ（ＩＯＬ）は、健康な眼において水晶体がもたらす屈折力の少なくとも一部を置換するべく、無水晶体の個人の眼に埋め込まれる。一般に白内障抽出後に埋め込まれる静的ＩＯＬは、すべての距離における妥協なき視覚を与えることができないのが一般的である。単焦点静的ＩＯＬは、光学的無限遠において優れた視覚をもたらすべく設計かつ選択されるが、妥協なき近距離及び中距離視覚のために老眼鏡又は二焦点眼鏡を使用しなければならない。多焦点静的ＩＯＬは、遠距離及び近距離における良好な視覚をもたらすが、すべての物体距離において網膜上に二重像を生成し、コントラスト欠如をもたらす。これはまた、ゴースト、二重像、フレア、及びグレアの感覚を引き起こす。これらはすべて、多焦点光学素子の一部が遠距離において最善の焦点整合をもたらすべく設計され、かつ、他の部分が近距離で最善の焦点整合をもたらすべく設計されていることに起因する。

受動的遠近調節ＩＯＬは、水晶体の挙動を模倣することが想定される。このような受動的遠近調節ＩＯＬは可撓性レンズを含む。その屈折力は、当該レンズが正に水晶体のように周方向に絞られる場合に変化する。埋め込まれた場合は、カプセルの収縮及び拡張が、受動的遠近調節ＩＯＬの屈折力を変化させる。

能動的遠近調節ＩＯＬは、センサからの信号に応答して光学素子の屈折力又は位置を変化させるアクチュエータを含む。センサは、遠近調節刺激を検出すると、アクチュエータに信号を送信する。アクチュエータは当該信号に対し、電気的能動アパチャのサイズ若しくは形状を変えること又はレンズを眼の光軸沿いに動かして遠近調節ＩＯＬの有効屈折力若しくは被写界深度を変えることによって応答する。アクチュエータは、遠近調節応答の必要性がなくなると、アパチャを元のサイズ及び形状に戻すか又はレンズを元の位置に戻す。

本開示の実施例は、一以上の形状記憶部材に結合されたレンズ又はプリズムのような光学素子を含む埋込可能眼科装置を含む。少なくとも一例において、形状記憶部材は充電可能バッテリのような電源からの電流又は電圧に応答して、湾曲形状のような第１又は弛緩形状から、まっすぐな形状のような第２又は作動形状に変化する。いくつかの例では、電流又は電位を形状記憶部材から除去することによって当該形状記憶部材が第２状態から第１状態に変化する。他例において、形状記憶部材の一以上が「双安定」である。すなわち、当該形状記憶部材は、電源からのもう一つの電流又は電圧にさらされない限り第２形状を維持する。埋込可能眼科装置が眼に埋め込まれると、形状記憶部材の形状変化によって、光学素子が眼の光軸沿いに並進する。その結果、眼の焦点が、例えば近距離点から中距離点に又は中距離点から遠距離点に変化する。

単数レンズ埋込可能眼科装置

図２は、本開示の一実施例に係る単数光学素子２１０を有する一の例示的埋込可能眼科装置２００の斜視図である。このような一の例示的埋込可能眼科装置２００は、遠及び中距離視覚に対して有用である。機能的な近距離視能力は老眼鏡によって増強することができる。埋込可能眼科装置は長さ約１０．６ｍｍから約１３．０ｍｍ（例えば約１１．０ｍｍから約１２．０ｍｍ）であり、任意の適切な方法を使用して眼の中に埋め込むことができる。

ここでは両凸レンズとして示される光学素子２１０は、密封ハウジング２６０の中に収容される。当業者には容易にわかることだが、光学素子２１０は追加的に又は代替的に、凹凸レンズ、両凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズ、球面、非球面、プリズム、光学平板、又は電気的能動装置（例えば液晶空間光変調器）を含む。光学素子２１０は、直径が約４．０ｍｍから約７．０ｍｍ（例えば約４．５ｍｍ、５．０ｍｍ、５．５ｍｍ、又は６．０ｍｍ）であり、かつ、任意箇所の固定屈折力が約０ディオプトリから約３６ディオプトリである。

埋込可能眼科装置２００はさらに、４つの形状記憶部材２２０ａ−２２０ｄ（集合的に形状記憶部材２２０）を含む。これらは、密封ハウジング２６０から外に延びる。各形状記憶部材２２０は、厚さ約０．１０ｍｍから約０．３５ｍｍ（例えば約０．１０ｍｍから約０．２０ｍｍ）かつ長さ約２．５ｍｍから約３．５ｍｍ（例えば約３．１ｍｍから約３．３ｍｍ）である。一の例示的形状記憶部材２２０は、形状記憶合金（例えばニチノール）、形状記憶ポリマー（例えばポリウレタン）、ヒドロゲル、又は他の任意の適切な形状記憶材料を含む。

各形状記憶部材２２０の幾何学的形状は、装置２００が埋め込まれた場合に当該カプセルの赤道との確実な係合が促されるように、有限要素解析によって計算することができる。いくつかの例示的形状記憶部材２２０は、突起、アンカーを含むか又は、埋込可能眼科装置２００を眼の中に固定するべく構成される一方、他の例示的形状記憶部材２２０は、埋込可能眼科装置２００を眼の中に固定するべく構成される別個のアンカー又は突起に結合される。例えば、形状記憶部材２２０は、眼の中又は近くにある生理学的構造物と係合するタブを含むか又はこれに結合される。

各形状記憶部材２２０は少なくとも２つの状態を有する。図３に示される屈曲又は湾曲状態２２４及び直線又はまっすぐな状態２２６である。まっすぐな状態２２６までまっすぐにされると、形状記憶部材は好ましくは直線又は実質的に直線となるが、屈曲又は湾曲状態２２６と比べて単に屈曲又は湾曲が少ないだけともなり得る。各形状記憶部材２２０は、生体適合性の架橋ポリマー２２２によってコーティングされる。例えば、シリコーン、アクリルコポリマー、ポリイミド、フルオロカーボン（例えばポリフッ化ビニリデン）、又は他の任意の適切な材料である。

形状記憶部材２２０を順相転移温度より上まで加熱すると、形状記憶部材２２０には湾曲状態２２４からまっすぐな状態２２６への転移が引き起こされる。形状記憶部材２２０を（例えば形状記憶部材２２０を体温まで戻すことにより）逆相転移温度より下まで冷却すると、形状記憶部材２２０には湾曲状態２２４からまっすぐな状態２２６への転移が引き起こされる。順及び逆相転移温度が同じ場合もあり、異なる場合もある。

埋込可能眼科装置２００はさらに、電源２３０、プロセッサ２４０、及びセンサ２５０を含む。これらの任意又はすべては、密封ハウジング２６０の中に閉じ込められる。一以上の検出素子を含むセンサ２５０が、例えば、以下に記載する周囲光レベル及び瞳孔１５０（図１）のサイズの差分測定を行うことにより、遠近調節応答の存在を示す遠近調節刺激を検出する。センサ２５０は、遠近調節刺激の存在（又は不在）を表す信号をプロセッサ２３０に送信する。プロセッサ２３０は当該信号を、例えばセンサ２５０からの信号をメモリ（図示せず）に格納された値と比較することによって解釈する。例えば、プロセッサ２５０は、電気的消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）に記憶されたルックアップテーブルにおいて当該信号の振幅又はタイミングを表す値を検索する。

プロセッサ２５０は、センサ２５０が遠近調節刺激を検出したと判断すると、電源２３０からの電圧を、電源２３０及び形状記憶部材２２０と電気的に通信する一以上の電極２３２を介し、一以上の形状記憶部材２２０に適用する。電流が電源２３０から形状記憶部材２２０を通って流れ、形状記憶部材が抵抗加熱を通じて加熱される。いくつかの場合、各形状記憶部材２２０を加熱することによって消費される電力は、約１．５マイクロワットから約５．０マイクロワット（例えば約２．２マイクロワット）の範囲にある。（他実施例において、形状記憶部材は電圧適用の際に形状が変化する。）一の例示的電源２３０は、一日当たり２５マイクロアンペア時まで供給し、オプションとして、充電が必要となる前において約３日から約１０日（例えば約６日）の動作（例えば約１５０マイクロアンペア時）をもたらすことができる。

抵抗加熱によって、各形状記憶部材２２０の温度がその相転移温度より上まで上昇し、次に形状記憶部材２２０の湾曲形状２２４からまっすぐな形状２２６への転移を引き起こす。ここで形状記憶部材２２０は、眼１００の光軸１０１に対して所定角度（例えば約２４度）をなす。埋込可能眼科装置２００が眼１００（図１）の中に適切に埋め込まれると、形状記憶部材の形状変化によって、光学素子２１０が前方向（すなわち角膜１３０に向かう方向であって視神経１９５から離れる方向）に動く。遠近調節刺激がもはや存在しなければ、プロセッサ２５０は電源２３０から形状記憶部材２２０への電流を停止し、形状記憶部材２２０の加熱が停止される。形状記憶部材２２０を（例えば電源２３０からの電流を停止することによって）冷却すると、光学素子２１０が後方向（すなわち角膜１３０から離れる方向であって視神経１９５に向かう方向）に動く。

一例では、光学素子２１０は、眼１００の光軸１０１沿いに約１．５ｍｍまで並進する。これにより、眼の有効屈折力が、屈折率１．４５が仮定される約１．８４ディオプトリまで増加する。光学素子２１０が後方向にアーチを有するように埋込可能眼科装置２００を埋め込むことにより、当該並進距離はさらに増大する。例えば約２．０まで増大する。これは、有効屈折力約２．５ディオプトリの変化に対応する。長い又は短い形状記憶部材２１０は、長い又は短い距離だけ当該光学素子を動かすことができるが、光学素子２１０が制御されずに虹彩１４０又は角膜内皮に向かうことを防止するべく、かつ、虹彩１４０が光学素子２１０をキャプチャ又はトラップすることを防止するべく注意が必要である。

多光学素子埋込可能眼科装置

図４Ａ及び４Ｂは、一の例示的二重光学素子埋込可能眼科装置４００を示す。これは、低屈折力状態（左）及び高屈折力状態（右）にある遠距離及び近距離物体を見るのに適切である。埋込可能眼科装置４００はさらに、例えば、両凸レンズとして描かれる光学素子４１０及び４１２の一方又は双方に非球面性を加えて眼１００の焦点深度を向上させることによって、機能的中距離視覚をもたらすこともできる。当業者には容易にわかることだが、光学素子４１０及び４１２の他の配列も可能である。例えば、光学素子４１０が両凸（正）レンズであってよく、光学素子４１２が凹凸（負）レンズ又は両凹（負）レンズであってよい。一般に、光学素子４１０は静的屈折力が約−１０ディオプトリから約＋１０ディオプトリであり、光学素子４１２は静的屈折力が約０ディオプトリから約＋３６ディオプトリである。代替的に又は追加的に、光学素子４１０及び４１２の一方又は双方は、光が通過する動的又は可変アパチャを与える。

光学素子４１０及び４１２は、互いに結合され、かつ、一以上の形状記憶部材４２０によって離間される。各形状記憶部材４２０は、ニチノール又は他の適切な形状記憶材料を含む。各形状記憶部材４２０は架橋ポリマー４２２によってコーティングされ、密封キャビティ４６０内に閉じ込められた電源４３０からの電磁エネルギー適用によって誘導される相転移を受けると、形状が（例えば図３に示されるように湾曲形状から直線形状に）変化する。密封キャビティ４６０はさらに、プロセッサ４４０及びセンサ４５０も閉じ込める。これらは双方とも電源４３０に電気的に結合される。

動作中、センサ４５０は、遠近調節刺激のための眼１００及び／又は周辺環境（例えば周囲光レベル）の変化をモニタリングする。センサ４５０は、信号をプロセッサ４４０に送信する。プロセッサ４４０は、当該信号の少なくとも一つの属性（例えば振幅）に基づいて遠近調節刺激が存在するか否かを判断する。プロセッサ４４０は、遠近調節刺激が存在すると判断すると、形状記憶部材４２０の一以上を電源４３０と電気的に通信させる。その結果、電流が電源４３０から形状記憶部材４２０を通って流れる。当該電流が形状記憶部材４２０に抵抗加熱を誘導する。

少なくとも一実施例において、約３５℃から約４５℃までの相転移温度より上まで形状記憶部材４２０を加熱することは、形状記憶部材４２０に上述の形状変化を引き起こす。形状記憶部材４２０は光学素子４１０及び４１２に結合されているので、当該形状変化は、光学素子４１０及び４１２の相対的な動きをもたらす。例えば、光学素子４１２は、アンカー（図示せず）又は複数の形状記憶部材４２０の一以上でさえも使用して、眼１００の中にある生理学的構造物に固定され、図４Ａ及び４Ｂに示されるように光学素子４１０は形状記憶部材４２０が形状を変化させると動き、逆もまた同様である。代替的に、複数の形状記憶部材４２０の一以上が形状を変化させる場合に光学素子４１０及び４１２が双方とも眼１００に対して動く。

正確な構成次第で光学素子４１０及び４１２は相対的に、眼１００の光軸１０１（図１）沿いに約０．５ｍｍから約１．５ｍｍの範囲にわたって動く。このような相対的な動きは、光学素子４１０及び４１２の屈折力並びに光学素子４１０及び４１２間の単数又は複数の距離次第で、眼の有効屈折力に合計で約３．０ディオプトリ／ｍｍ又は約１．５ディオプトリから約４．５ディオプトリの変化をもたらす。当業者には容易にわかることだが、他の範囲の動き及び有効屈折力変化も可能である。

セグメント形状記憶部材を有する埋込可能眼科装置

図５Ａ及び５Ａは、一以上のセグメント形状記憶部材５２０によって一緒に結合された光学素子５１０及び５１２を含む一の例示的埋込可能眼科装置５００を示す。この場合、光学素子５１０は両凸レンズとして描かれ、光学素子５１２は凹凸レンズとして描かれるが、当業者には、他のタイプ及び配列の光学素子も同様に可能であることが容易にわかる。光学素子５１０は、任意箇所の静的屈折力が約０ディオプトリから約＋３６ディオプトリであり、光学素子５１２は、任意箇所の静的屈折力が約−１０ディオプトリから約０ディオプトリである。光学素子５１０は、電源５３０、プロセッサ５４０、及びセンサ５５０とともに密封キャビティ５６０内に閉じ込められる。電源５３０、プロセッサ５４０、及びセンサ５５０は互いに電気的に通信し合い、図２、４Ａ、及び４Ｂに関して記載された電源、プロセッサ、及びセンサに類似の態様で動作する。

複数の形状記憶部材５２０の一以上は、３つのセグメント５２１ａから５２１ｂ（集合的にセグメント５２１）を含む。これらは、架橋ポリマー５２２又は他の適切な材料の中に収容される。他実施例は、一形状記憶部材５２０当たり２、４、５、又はこれらを超えるセグメント５２１を含み、同一の埋込可能眼科装置５００内にある異なる形状記憶部材５２０は、異なる数、形状、又は配列のセグメント５２１を有する。例えば、各セグメント５２１は、湾曲又は傾斜した異なる一片のニチノールワイヤ又はリボンであり、全体で長さが約０．５ｍｍから約１．５ｍｍ（例えば約０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、０．９ｍｍ、１．０ｍｍ、１．１ｍｍ、又は１．２ｍｍ）である。単数形状記憶部材５２０を含むセグメント５２１は互いに電気的に分離される。

各セグメント５２１は、各セットの電極（明確性のため省略）を介して電源５３０に結合される。電源５３０からの電流が所与のセグメント５２１又は一群のセグメント５２１を通って流れると、当該所与のセグメント５２１又は一群のセグメント５２１の抵抗加熱が誘導され、当該所与のセグメント５２１又は一群のセグメント５２１は、（例えば図３に関して）上述のように形状が変化する。各セグメント５２１は、それ自身の電極セットに結合されているので、プロセッサ５４０は、形状記憶部材５２０にある他のセグメント５２１から独立して各セグメント５２１を作動させることができる。その結果、プロセッサ５４０は、所与の形状記憶部材５２０にある一つの、いくつかの、又はすべてのセグメント５２１を作動させることによって、有効屈折力のステップ状変化をもたらすことができる。例えば、図５Ａ及び５Ｂは、湾曲（低温度）状態にあるセグメント５２１（左）及び直線（高温度）状態にあるセグメント５２１ｂすべてを有する埋込可能眼科装置５００を例示する。

セグメント形状記憶部材５２０を使用して、埋込可能眼科装置２００によって与えられる有効屈折力の変化を細かい程度に制御することができる。セグメント５２１は、必要に応じて、屈折力に等間隔の変化（例えばそれぞれ約０．５ディオプトリから約１．２ディオプトリの変化）又は屈折力の異なる変化（例えば約０．７５ディオプトリ、約１．２５ディオプトリ、及び約１．５ディオプトリ）を与えることができる。すべてのセグメント５２１を作動（加熱）することにより、近距離（例えば１ｍ未満）にある物体を見るための完全遠近調節が得られる一方、いくつかのセグメント５２１を作動（加熱）することにより、中距離（例えば約１ｍから約５ｍ）にある物体を見るための部分的遠近調節が得られる。埋込可能眼科装置２００を低温（未作動）状態のままにすることで、遠距離（例えば約５ｍを超えて離れた物体）のための視覚が得られる。

ニチノール形状記憶部材

適切な形状記憶部材は、長さ約２．５ｍｍから約３．５ｍｍ（例えば約３．１ｍｍから約３．３ｍｍ）かつ直径約２０ミクロンから約１２５ミクロン（例えば約１００ミクロン）のニチノールワイヤ又は約３．０マイクログラムから約１５．０マイクログラム（例えば約７．４マイクログラム）のニチノールから形成される。ニチノールは生体適合性かつ非血栓形成性の合金である。これは、米国材料試験協会Ｆ２０６３−００「医療用装置及び外科移植用鍛造ニッケル・チタン形状記憶合金のための基準仕様」を含む任意の適切な基準に従って製造することができる。ニチノールは抵抗が、低温度状態では約７６μΩ・ｃｍであり、高温度状態では約８２μΩ・ｃｍである。これは、熱伝導率０．１Ｗ／ｃｍ℃、熱容量０．０７７ｃａｌ／ｇｍ℃、及び潜熱５．７８ｃａｌ／ｇｍ（２４．２Ｊ／ｇｍ）である。ニチノールは、引張破断強度約７５４ＭＰａから約９６０ＭＰａ（約１１０ｋｓｉから約１４０ｋｓｉ）、典型破断伸び約１５．５％、高温典型降伏強度約５６０ＭＰａ（８０ｋｓｉ）、低温典型降伏強度１００ＭＰａ（１５ｋｓｉ）、高温弾性率約７５ＧＰａ（１１Ｍｐｓｉ）、及び低温弾性率２８ＧＰａ（４Ｍｐｓｉ）である。

ニチノールは、温度Ｍｆにおいてマルテンサイト相からオーステナイト相への転移が生じる。ニチノールはさらに、温度Ｍ_ｆ未満の温度Ｍ_ｓにおいてオーステナイト相からマルテンサイト相への転移が生じる。正確な相転移温度は、Ｍ_ｓ対ニッケル含有量プロットである図６に示されるようにニチノールのニッケル含有量を適切に選択することにより、約−１００℃から約１００℃の任意箇所に選択することができる。いくつかの例では、相転移温度Ｍ_ｆ及びＭ_ｓは、約５０．１％から約５３．０％のモルパーセント範囲にあるニッケルを含むニチノール合金を選択することによって、体温よりもわずかに高く（例えば約３５℃から約４５℃の間に）選択される。

ニチノールをそのマルテンサイト・オーステナイト相転移温度よりも上まで加熱することにより、当該ニチノールに相転移が生じる。当該ニチノールは形状が変化するが、異なる状態及び相にあるニチノールからの応力・ひずみプロットの図７に示されるように、双晶原子転移のおかげで体積（又は密度）は変化しない。マルテンサイト状態にあるニチノールは、破断なしで１０％までのひずみを受け入れ可能であり、ひずみ誘導サイクルが生じる場合に１，０００万サイクルまでの実証耐疲労性を有する。例えば、ポリマーコーティング内に埋め込まれた１００ミクロン厚のニチノールワイヤは、相転移温度を経過する加熱又は冷却を受けて約４５０グラム（１ポンド）の力を生成する。

電源

上述のように、電源（例えば電源２３０、４３０、又は５３０）は、形状記憶部材の状態を変化させる電圧又は電流を供給するとともに、埋込可能眼科装置内のプロセッサ又は検出器のような電子コンポーネントに電源を供給する。少なくとも一例において、電源は、太陽電池、キャパシタ、又は、Ｅｘｃｅｌｌａｔｒｏｎ社、Ｗｙｏｎ社、又はＦｒｏｎｔ Ｅｄｇｅ社が製造するような薄膜充電可能バッテリを含む。適切な電源は、最少ｌ，０００サイクルの充電、約０．８ｍｍから約２．５ｍｍ（例えば約０．８ｍｍから約１．３ｍｍ）の範囲の直径、及び約５００ミクロンから約３．０ｍｍ（例えば約０．７ｍｍから約２．０ｍｍ）の厚さを有する充電可能リチウムイオンバッテリを含む。必要に応じてバッテリは、誘導アンテナを使用して充電することができる。これは、「ASIC Design and Function」という名称で２０１１年６月１７日出願の国際出願第ＵＳ２０１１／０４０８９６号明細書、及び「Installation and Sealing of a Battery on a Thin Glass Wafer to Supply Power to an Intraocular Implant」という名称で２０１１年９月６日出願の国際出願第ＵＳ２０１１／０５０５３３号明細書に記載されている。これらはいずれも、その全体が参照としてここに組み入れられる。

薄膜充電可能バッテリは、埋込可能眼科装置での使用に特に適している。レンズ又は光学素子において２０から２５年の使用可能寿命に換算できる４５，０００回を超えるサイクルが可能だからである。２つの薄膜充電可能バッテリを使用して一方を他方の上に積層することができる。この構成において、当該バッテリの一方が２０から２５年使用され、当該第１バッテリが動作不能になると他方に切り替わることができる。代替的に、コントローラに遠隔送信される信号によって他方のバッテリに切り替えることもできる。これにより、当該光学素子又はレンズの寿命を４０から５０年まで延ばすことができる。

バッテリの必要性を補充、増強、及び／又は未然防止するべく、太陽電池又は光起電力電池のような一以上の光電性電池を使用することもできる。光電性電池は、ユーザの視線、例えば暗さによって部分的に拡張されるが完全には拡張されない場合の瞳孔のマージン周縁から外れて配置される。したがって装置は、単数又は複数の光電性電池にエネルギー付与可能な眼に安全なレーザを使用することによって充電することができる。

代替的に、光電性電池は、ユーザの眼の虹彩の正面（眼の角膜近く）に又はユーザの眼の虹彩から分離して配置される。細い電気配線によって、太陽電池がコントローラに動作可能に接続される。電気配線は、虹彩に接触することなく瞳孔を通過し、埋込可能眼科装置に動作可能に接続する。太陽電池は、別個の電源の必要性を未然防止するのに十分な電力を供給するべく、十分な大きさとされる。細い電気配線は、導電性でなくてもよく、太陽電池を所定位置に保持するのに適切な引張強度を有するフォームファクタを有し得る。いくつかの構成において、細い電気配線が太陽電池を埋込可能眼科装置に接続するように、眼科用レーザーによって虹彩内に一以上の小孔が作られる。

単数又は複数のプログラマブルコントローラ

上述のように、一の例示的埋込可能眼科装置は、一以上の素子を含む制御システムを含む。これは、一以上のセンサからの信号を受信かつ処理して患者が近距離又は中距離物体を見ているときを判断する少なくとも一つのプログラマブルコントローラ又はプロセッサ（例えばプロセッサ２４０、４４０、又は５４０）を含む。つまり、制御システムは、遠近調節刺激の兆候をモニタリングしてこれに応答する。コントローラはさらに、アンテナからエネルギーを受信して当該受信したエネルギーを電源の充電に適切な電圧に変換することができる。電源からの電圧（例えばリチウムイオンバッテリの１．６ボルト）を、上述したニチノール又は他の形状記憶材料に適用された場合に有効な抵抗加熱を与えるのに適切な電圧までステップアップ又はステップダウンすることもできる。追加的に、コントローラは、センサデータを記録しかつ当該センサデータを処理する命令を格納するメモリ又はデータレジスタを保持することもできる。コントローラはさらに、メモリを更新し、アンテナを介したホストコンピュータへのアップリンクを与えることもできる。

いくつかの実施例において、コントローラは、その全体が参照としてここに組み入れられる「ASIC Design and Function」という名称で２０１１年６月１７日出願の国際出願第ＵＳ２０１１／０４０８９６号明細書に記載の、一以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を含む。相対的に低電圧、例えば約４Ｖ、で動作する第１ＡＳＩＣがデータ格納（メモリ）、バッテリ充電等の機能を与える。相対的に高電圧、例えば５−１１Ｖ、で動作する第２ＡＳＩＣが、１．４Ｖリチウムイオンバッテリのような電源からの電圧を、電気的能動電池の５から１１Ｖの作動電圧までステップアップするチャージポンプを含む。ほとんどの電子機器は低電圧で動作するので、あまり電力を消費しない。このことが、バッテリの耐用年数（及び装置自体の耐用年数）を、例えば約２０年以上まで増大させる。追加的に、チャージポンプは、あまり電力を消費せず、必要とする面積が他のＤＣ・ＤＣ電力コンバータよりも小さい（すなわち占有面積が小さい）。このことが、第２ＡＳＩＣのサイズ及び消費電力の低減を可能とする。チャージポンプは、他のＤＣ・ＤＣコンバータに使用される高価なインダクタ又は追加の半導体を必要としない。

いくつかの例示的装置において、機能（及び関連機能コンポーネント）が以下のように第１（低電圧）ＡＳＩＣ及び第２（高電圧）ＡＳＩＣに配分される。第１ＡＳＩＣは、無線周波（ＲＦ）場によって電力を受ける機能ブロックを含む。これは、ＲＦ通信セクション（アンテナを含む）、電力管理部品、及びバッテリ充電を含む。第２ＡＳＩＣは、治療（屈折力の変化）に関連する機能ブロックを含む。こうした治療機能ブロックは一以上のバッテリからの電力を受ける。第１及び第２ＡＳＩＣは、シリアル通信インターフェイスを介して通信する。シリアル通信インターフェイスは、第２ＡＳＩＣに収容されて第１ＡＳＩＣを介して電力を受ける。

第１ＡＳＩＣは第２ＡＳＩＣを規制する。つまり、第１ＡＳＩＣは、「ウェイクアップ」を開始することによって、すなわち第２ＡＳＩＣにアイドル（スリープ）状態から動作状態への転移を引き起こすことによって第２ＡＳＩＣの動作状態を制御する。アイドル（スリープ）状態において第２ＡＳＩＣは、電気的能動素子を作動させ若しくはこれに電力供給をしないか又は多くの電力を消費しない。動作状態において第２ＡＳＩＣは、バッテリ電圧をステップアップし及び／又は電気的能動素子を作動させ若しくはこれに電力供給をする。第２（高電圧）ＡＳＩＣの動作状態を第１（低電圧）ＡＳＩＣによって制御することにより、眼科装置は、類似の機能を患者に提供する他の眼科装置と比べて電力消費が少なくなる。

第２ＡＳＩＣはさらに、当該第２ＡＳＩＣがアイドル状態及び動作状態双方にある間、バッテリ電圧を周期的態様でサンプリングするバッテリ電圧レベルモニタを含む。バッテリレベルモニタが、例えば自己放電に起因してバッテリ電圧が所定しきい値未満に低下したことを検知すると、第２ＡＳＩＣ内のスイッチ（例えばＲＳ型フリップフロップのようなラッチ素子）が開となって当該第２ＡＳＩＣをバッテリから切断し、当該バッテリのさらなる放電を防止する。電流消費を低減する（かつ装置の寿命を延ばす）他の特徴は、当該ＡＳＩＣを低クロック周波数で動作させること、ゲート状態遷移をできるだけ少なくすること、及び可能な場合はいつでもアナログ機能セクションを断続的にイネーブルにすることを含む。

遠近調節刺激を検出するセンサ

上述のようにかつ図２に示されるように、一の例示的埋込可能眼科装置は、遠近調節刺激（以下で画定される）に応答して電磁信号又は電気化学信号を生成する一以上のセンサ（例えばセンサ２５０、４５０、及び５５０）を含む。一実施例において、センサは少なくとも２つのシリコン光電池を含む。シリコン光電池は、一の例示的埋込可能眼科装置を作るべく使用される基板又は他の要素の内表面上に堆積された多結晶又はアモルファスシリコン層を含む。光電池は、約０．０５ｍｍ×０．０５ｍｍ又は５０ミクロンの円であり、約０．０２ｍｍ×約０．０２ｍｍから約１．０ｍｍ×約１．０ｍｍの範囲にある。代替的に、単数又は複数のセンサが、毛様体突起の収縮及び拡張を検知することができる一以上の圧電素子を含む。さらに他のセンサが、眼の動きを検出する一以上の動きセンサ又は加速度計を含む。こうした動きは、輻輳の発生を判断するべくコントローラによって解析することができる。一以上のセンサが展開配置されて、一の例示的埋込可能眼科装置が与える可変屈折力の展開配置精度を向上させることができる。

いくつかの本発明の埋込可能眼科装置では、センサシステムが少なくとも２つのセンサを含む。これらによって、遠近調節刺激と周囲光レベルの変化及び瞳孔直径のタスク誘導変化とが区別される。第１センサは、埋め込まれると完全に瞳孔内に配置される。瞳孔は、完全に収縮しても第１センサを塞ぐことなく、当該センサは周囲光束レベルを精密に測定することができる。第２センサは埋め込まれると、瞳孔が、当該瞳孔の拡張及び収縮の際に第２センサの単数又は複数の能動的面積の一部を塞ぐように配置される。その結果、第２センサは周囲光束及び瞳孔直径を測定する。プロセッサは、当該測定から瞳孔直径を推定し、並びに推定瞳孔直径及び測定周囲光レベルと所定値とを比較することによって瞳孔直径の変化が遠近調節刺激に応答しているのか又は他の因子に応答しているのかを判断する。センサシステムが光コンポーネントに信号を送信し、次に光コンポーネントは、遠近調節刺激の検出の際、近距離視覚のために焦点整合するべく屈折力を変えることによって応答することができる。適切なセンサのさらなる詳細は、「Sensor for Detecting Accommodative Trigger」という名称で２００９年７月２日出願の米国特許出願公開第２０１０／０００４７４１号明細書、及び「Method and Apparatus for Detecting Accommodations」という名称で２０１１年９月１２日出願の国際出願第ＵＳ２０１１／０５１１９８号明細書に見出すことができる。これらは双方ともその全体が参照としてここに組み入れられる。

密封キャビティ

図２及び３に示されるものを含む例示的埋込可能眼科装置は、ガラス、コーティングされたプラスチック、又は他の高度に不浸透性の材料内に密封された一以上のコンポーネントを含む。例えば、一の例示的埋込可能眼科装置は、密封キャビティ（例えばキャビティ２６０、４６０、及び５６０）を含む。これは、光学素子、電源、論理コントローラ（プロセッサ）、アンテナ、又はこれらの任意の組み合わせを包含する。一の例示的密封キャビティは、それぞれが厚さ約２５ミクロンから約２５０ミクロン（例えば約２５ミクロンから約１２５ミクロン）である２つ以上のガラスプレートから形成される。一の例示的埋込可能眼科装置の一以上の表面からの内部反射がもたらす反射又は画像品質低下を最少にするべく、密封キャビティは、食塩水又はなんらかの他の適切な流体で充填される。当該一以上の表面は、当該例示的埋込可能眼科装置の部品を形成する様々な電子的及び光学的コンポーネントの表面を含む。密封キャビティは、ひとたび流体が充填されると（必要に応じて）、レーザ溶融、レーザ溶接、又は他の任意の適切な密封処理を使用してシールすることができる。一の例示的密封キャビティを形成する材料は、生体適合性かつ折り畳み可能な透明かつ疎水性のアクリル光材料によってさらに閉じ込められる。一の例示的密封キャビティは、完全にシールされると、長さ約３．５ｍｍから約６．５ｍｍ、幅約３．０ｍｍから約６．５ｍｍ、及び厚さ約１．０ｍｍから３．５ｍｍとなり得る。

代替的に、例示的密封キャビティは、ガラスで又はＳｉＯ_ｘでコーティングされたアクリル、ポリイミド、ＰＭＭＡ、ＰＶＤＦ、又は他の任意の適切なポリマー又はフルオロカーボンのような一以上のプラスチック片によって形成することができる。いくつかの例では、ガラス又はＳｉＯ_ｘのコーティングは厚さ約２００ｎｍであり、プラスチックは厚さ約５ミクロンから約１００ミクロンである。プラスチックは高度に不浸透性である。高度に及び中程度に浸透性のプラスチックは使用中、水分吸収により膨張するからである。（いくつかの浸透性プラスチックは５−６％までの水分を吸収し得る。）当該カプセルは、あまりに多くの水分を吸収すると、当該コーティングにひびが入るほど膨張することとなる。

複数の本発明の埋込可能眼科装置は、ＩＯＬ、眼内光学素子（ＩＯＯ）、角膜インレイ、及び角膜オンレイの形態を取る。一の本発明の埋込可能眼科装置は、眼の前眼房若しくは後眼房に、カプセル嚢若しくは角膜の基質（角膜インレイに類似）の中に、若しくは角膜の上皮層（角膜オンレイに類似）の中に、又は眼の任意の解剖学的構造物内に挿入又は埋め込まれる。一の本発明の埋込可能眼科装置は、一以上の薄いヒンジ状セクションを有する。これは、当該埋込可能眼科装置の埋込前の折り畳み及びひとたび患者の目の中に適切に位置決めされた場合の折り畳み解除を許容する。センサ、プロセッサ、及びバッテリのような部分的に透明及び不透明の素子は、埋め込まれる場合に、患者の視線外に（例えば触覚／視覚接合点の近傍に）配置される。

埋込可能眼科装置がＩＯＬである場合、当該ＩＯＬは、一以上の湾曲表面又は一以上の傾斜屈折率プロファイルを有する透明又は半透明素子によって与えられる屈折力を有する。代替的に、埋込可能眼科装置は、ここに記載されるように作動される場合以外には屈折力がほとんどないか全くないＩＯＯであり得る。いくつかの例示的装置において、単数又は複数の光学素子及び形状記憶部材は、眼科レンズの固定又は静的矯正力の間に連続する焦点範囲を与える。

ここで使用されるように、「周囲光」は眼の外部光を意味する。いくつかの実施例において、周囲光とは、より具体的には、眼の外部光だが眼の近くの又は隣接する光をいう。例えば、角膜表面近くの光である。周囲光は、光量（例えばインテンシティ、ラジアンス、ルミナンス）及び光源（例えば太陽及び月のような天然源、及び白熱灯、蛍光灯、コンピュータモニター等の人工源の双方を含む）のような可変量によって特徴づけることができる。

ここで使用されるように、「遠近調節応答」とは、近距離視覚を向上させる一以上の物理的又は生理学的事象をいう。自然な遠近調節応答は、体内で自然に生じるものであり、毛様体筋収縮、小帯運動、レンズ形状の変化、虹彩括約筋収縮、瞳孔収縮、及び輻輳を含むがこれらに限られない。また、遠近調節応答は、人工の遠近調節応答、すなわち人工の光コンポーネントによる応答であり得る。人工の遠近調節応答は、位置変更、曲率変更、屈折率変更、又はアパチャサイズ変更を含むがこれらに限られない。

遠近調節応答（遠近調節ループとしても知られる）は、（１）毛様体筋収縮、（２）虹彩括約筋収縮（瞳孔収縮は焦点深度を増大させる）、及び（３）輻輳（内側を見ることにより、最大の両眼加重及び最善の立体視覚を目的とする物体平面における両眼融合が可能となる）という少なくとも３つの不随意的眼球応答を含む。毛様体筋収縮は、遠近調節自体すなわちレンズの屈折力変化に関連する。瞳孔収縮及び輻輳は、擬似的遠近調節に関連する。すなわち、これは、レンズの屈折力には影響を与えないにもかかわらず、近距離物体焦点整合を向上させる。例えば、その全体が参照としてここに組み入れられるBron AJ, Vrensen GFJM, Koretz J, Maraini G, Harding 11.2000. The Aging Lens. Ophthalmologica 214:86-104を参照のこと。

ここで使用されるように、「遠近調節インパルス」とは、近距離物体に焦点整合しようとする意図又は要望をいう。健康なかつ非老眼の眼では、遠近調節インパルスの直後に遠近調節応答が追従する。老眼では、遠近調節インパルスの後に次善の遠近調節応答が追従するか又は遠近調節応答の追従が不在となる。

ここで使用されるように、「遠近調節刺激」は、遠近調節インパルス又は遠近調節応答に相関する任意の検出可能事象又は環境集合である。ここに記載される装置では、遠近調節刺激をセンサシステムが検出すると、当該センサシステムは好ましくは一の信号を光コンポーネントに送信し、次に当該光コンポーネントは人工遠近調節応答によって応答する。例示的遠近調節刺激は、生理学的手がかり（例えば瞳孔収縮及び他の自然な遠近調節応答）及び環境的手がかり（例えば周囲光条件）を含むがこれらに限られない。

以下の出願明細書が、その全体が参照としてここに組み入れられる。
＊「Advanced Electro-Active Optic Device」という名称で ２０１１年４月１９日に発行されたＢｌｕｍらの米国特許第７，９２６，９４０号明細書、
＊「Intermediate Vision Provided by an Aspheric IOL with an Embedded Dynamic Aperture」という名称で２０１１年５月３１日に出願された国際出願第ＵＳ２０１１／０３８５９７号明細書、
＊「ASIC Design and Function」という名称で２０１１年６月１７日に出願された国際出願第ＵＳ２０１１／０４０８９６号明細書、
＊「Use of Non Circular Optical Implants to Correct Aberrations in the Eye」という名称で２０１１年６月２４日に出願された国際出願第ＵＳ２０１１／０４１７６４号明細書
＊「Sensor for Detecting Accommodative Trigger」という名称で２００９年７月２日に出願された米国特許出願第２０１０／０００４７４１号明細書、
＊「Folding Designs for Intraocular Lenses」という名称で２０１０年７月１４日に出願された米国特許出願第２０１１／００１５７３３号明細書、
＊「Installation and Sealing of a Battery on a Thin Glass Wafer to Supply Power to an Intraocular Implant」という名称で２０１１年９月６日に出願された国際出願第ＵＳ２０１１／０５０５３３号明細書、
＊「Method and Apparatus for Detecting Accommodations」という名称で２０１１年９月１２日に出願された国際出願第ＵＳ２０１１／０５１１９８号明細書、及び
＊「Adaptive Intraocular Lens」という名称で２０１１年１１月１４日に出願された国際出願第ＵＳ２０１１／０６０５５６号明細書である。

フロー図の使用は、行われる動作の順序に関して限定することを意図しない。ここに記載される主題は、異なる他のコンポーネント内に包含され又はこれに接続される様々なコンポーネントを例示する場合がある。理解すべきなのは、このような描かれるアーキテクチャは単なる例示であり、実際には、同じ機能を達成する他の多くのアーキテクチャを実装することができるということである。概念的な意味では、同じ機能を達成するコンポーネントの任意の構成が有効に「関連づけられ」、所望の機能が達成される。したがって、特定の機能を達成するべくここに組み合わせられる任意の２つのコンポーネントは、互いに「関連づけられ」てアーキテクチャ又は媒介コンポーネントにかかわらず所望の機能を達成するものとみなすことができる。同様に、このように関連づけられる任意の２つのコンポーネントは、所望の機能を達成するべく互いに「動作可能に接続され」又は「動作可能に結合され」るものとみなすことができる。このように関連づけられる任意の２つのコンポーネントはまた、所望の機能を達成するべく互いに「動作可能に結合可能」とみなすことができる。動作可能に結合可能の具体例は、物理的につがいになることができる及び／又は物理的に相互作用する複数のコンポーネント及び／又は無線的に相互作用可能な及び／又は無線的に相互作用する複数のコンポーネント及び／又は論理的に相互作用する及び／又は論理的に相互作用可能な複数のコンポーネントを含むがこれらに限られない。

ここでの実質的に任意の複数及び／又は単数の用語の使用に関し、当業者は、文脈及び／又は用途に適するように複数から単数に及び／又は単数から複数に変換することができる。ここでは、明確性を目的として、様々な単数／複数の置き換えを明示的に記載してもよい。

当業者が理解すべきことだが、一般に、ここに及び特に添付の特許請求の範囲（例えば添付の特許請求の範囲の本文）に使用される用語が一般に「オープンな」用語として意図されることを理解する（例えば「〜を含んでいる」は「〜を含んでいるがこれに限られない」と解釈すべきであり、「〜を有する」は「少なくとも〜を有する」と解釈すべきであり、「〜を含む」は「〜を含むがこれに限られない」と解釈すべきである等）。当業者がさらに理解すべきことだが、導入される請求項記載の具体的番号が意図されている場合、当該意図は明示的に当該請求項に記載され、当該記載が不在の場合は当該意図が存在しない。例えば、理解を助けるものとして、以下の添付された特許請求の範囲は、請求項記載を導入するべく「少なくとも一つ」及び「一以上」という導入フレーズの用法を包含し得る。

しかしながら、当該フレーズの使用は、たとえ同請求項が、「一以上」又は「少なくとも一つ」という導入フレーズ及び「一の」又は「一つの」のような不定冠詞（例えば、「一の」及び／又は「一つの」は典型的に「少なくとも一つの」又は「一以上の」を意味すると解釈すべきである）を含むとしても、不定冠詞「一の」又は「一つの」による請求項記載の導入が、当該導入された請求項記載を包含する任意の特定請求項を、当該記載を一つのみ包含する発明に限定するものと解釈してはならない。同じことは、請求項記載を導入するべく使用される定冠詞の使用にも当てはまる。加えて、たとえ、導入された請求項記載の具体的番号が明示的に記載されていても、当業者は、当該記載が典型的に、少なくとも当該記載の番号を意味すると解釈すべきである（例えば、単なる「２つの記載」との記載は、他の修飾語がなければ、少なくとも２つの記載又は２以上の記載を意味するのが典型的である）。

さらに、「Ａ、Ｂ、及びＣの少なくとも一つ等」に類似する慣例が使用される場合、当該慣例は一般に、このような構成は、当業者が当該慣例を理解する意味に意図される（例えば、「Ａ、Ｂ、及びＣの少なくとも一つを有するシステム」は、Ａ単独、Ｂ単独、Ｃ単独、Ａ及びＢ一緒、Ａ及びＣ一緒、Ｂ及びＣ一緒、並びに／又はＡ、Ｂ、及びＣ一緒等を含むがこれらに限られない）。「Ａ、Ｂ、又はＣの少なくとも一つ等」に類似する慣例が使用される場合において、当該慣例は一般に、このような構成は、当業者が当該慣例を理解するという意味に意図される（例えば、「Ａ、Ｂ、及びＣの少なくとも一つを有するシステム」は、Ａ単独、Ｂ単独、Ｃ単独、Ａ及びＢ一緒、Ａ及びＣ一緒、Ｂ及びＣ一緒、並びに／又はＡ、Ｂ、及びＣ一緒等を含むがこれらに限られない）。

当業者がさらに理解することだが、二以上の代替的用語を表す実質的に任意の離接的接続語及び／又はフレーズは、当該記載、請求項、又は図面において、当該用語の一つ、当該用語のいずれか、又は双方の用語を含む可能性を検討すべきものと理解すべきである。例えば、「Ａ又はＢ」というフレーズは、「Ａ」、「Ｂ」、又は「Ａ及びＢ」の可能性を含むと理解される。

例示的な実施例の上記記載は、例示及び説明を目的として提示されてきた。これは、開示された正確な形態に関して包括的又は限定的であることを意図するわけではなく、上記教示に照らして修正例及び変形例が可能であって、開示の実施例の実施から得ることができる。意図されることだが、本発明の範囲はここに添付される特許請求の範囲及びその均等物によって画定される。

Claims (39)

1. 埋込可能眼科装置であって、
   光学素子と、
   前記光学素子に結合される形状記憶部材と、
   前記形状記憶部材に動作可能に結合され、かつ、前記形状記憶部材の少なくとも一部に電磁エネルギーを適用して前記形状記憶部材に形状変化を引き起こすべく構成される電源と
   を含む埋込可能眼科装置。
2. 前記光学素子は、レンズ、プリズム、虹彩、又は空間光変調器を含む、請求項１に記載の埋込可能眼科装置。
3. 前記光学素子は、屈折力が約＋１０ディオプトリから約＋３６ディオプトリである、請求項１に記載の埋込可能眼科装置。
4. 前記光学素子は第１光学素子であり、
   前記第１光学素子と光学的に通信する第２光学素子をさらに含み、
   前記形状記憶部材が形状変化を受ける場合、前記形状記憶部材は前記第１光学素子と前記第２光学素子との相対的な動きをもたらす、請求項１に記載の埋込可能眼科装置。
5. 前記形状記憶部材が形状変化を受ける場合、前記形状記憶部材は、第１光学素子を前記第２光学素子に対して約０．５ｍｍから約１．５ｍｍ動かす、請求項４に記載の埋込可能眼科装置。
6. 前記第１光学素子は屈折力が約＋０．５ディオプトリから約＋３．５ディオプトリであり、前記第２光学素子は屈折力が約＋１０ディオプトリから約＋３５ディオプトリである、請求項４に記載の埋込可能眼科装置。
7. 前記形状記憶部材は、前記電源が前記電磁エネルギーを前記形状記憶部材に適用する場合にまっすぐになる湾曲セクションを含む、請求項１に記載の埋込可能眼科装置。
8. 前記形状記憶部材は、眼に埋め込まれた場合、前記電磁エネルギーを受けて前記光学素子を前記眼の光軸沿いに動かす、請求項１に記載の埋込可能眼科装置。
9. 前記光学素子の前記眼の光軸沿いの動きは、約０．１ディオプトリから約３．５ディオプトリの屈折力変化をもたらす、請求項８に記載の埋込可能眼科装置。
10. 前記形状記憶部材は、形状記憶合金及び形状記憶ポリマーの少なくとも一つを含む、請求項１に記載の埋込可能眼科装置。
11. 前記形状記憶部材はヒドロゲルを含む、請求項１に記載の埋込可能眼科装置。
12. 前記形状記憶部材は、約３５℃から約４５℃の温度に加熱された場合に形状が変化する、請求項１に記載の埋込可能眼科装置。
13. 前記形状記憶部材は、約１．５マイクロワットから約５．０マイクロワットの電力を受けた場合に形状が変化する、請求項１に記載の埋込可能眼科装置。
14. 前記形状記憶部材は、弾性ポリマー材料によって少なくとも一部がコーティングされる、請求項１に記載の埋込可能眼科装置。
15. ポリマー材料が、架橋シリコーン、アクリルコポリマー、ポリフッ化ビニリデン、及びポリイミドの少なくとも一つを含む、請求項１４に記載の埋込可能眼科装置。
16. 前記形状記憶部材は、厚さが約０．０２ｍｍから約０．１０ｍｍである、請求項１に記載の埋込可能眼科装置。
17. 前記埋込可能眼科装置は、長さが約１０．６ｍｍから約１３．０ｍｍである、請求項１に記載の埋込可能眼科装置。
18. 前記電源からの電流を前記形状記憶部材の第１部分に伝えるべく構成される第１電極と、
    前記電源からの電流を前記形状記憶部材の第２部分に伝えるべく構成される第２電極と、
    前記第１及び第２電極に動作可能に結合され、かつ、前記形状記憶部材の第１及び第２部分への前記電流の適用を制御するべく構成されるスイッチと
    をさらに含む、請求項１に記載の埋込可能眼科装置。
19. 前記形状記憶部材の第１部分は、前記形状記憶部材の第２部分から独立して形状が変化するべく構成される、請求項１８に記載の埋込可能眼科装置。
20. 前記スイッチは、前記形状記憶部材の第１部分に、前記形状記憶部材の第２部分への電流適用から独立して電流が適用されるべく構成される、請求項１８に記載の埋込可能眼科装置。
21. 前記電源からの電流を前記形状記憶部材の第３部分に伝えるべく構成される第３電極をさらに含む、請求項１８に記載の埋込可能眼科装置。
22. 前記電源は、前記形状記憶部材を加熱することによって前記形状記憶部材の形状変化を引き起こすように前記形状記憶部材に電流を適用するべく構成される、請求項１に記載の埋込可能眼科装置。
23. 前記電源は、前記形状記憶部材の形状変化を引き起こすように前記形状記憶部材に電圧を適用するべく構成される、請求項１に記載の埋込可能眼科装置。
24. 前記電源は充電可能バッテリを含む、請求項１に記載の埋込可能眼科装置。
25. 遠近調節トリガの存在を示すトリガ信号を与えるべく構成される検出器と、
    前記検出器及び前記電源に動作可能に結合され、かつ、前記トリガ信号に応答して前記電源を作動させるべく構成されるプロセッサと
    をさらに含む、請求項１に記載の埋込可能眼科装置。
26. 動的焦点整合の方法であって、
    光学素子に結合された形状記憶部材の少なくとも一部分に電磁エネルギーを適用して前記形状記憶部材が前記光学素子の動きを引き起こすことを含む方法。
27. 前記電磁エネルギーを適用することは、前記形状記憶部材の前記少なくとも一部分を通る電流を流すことを含む、請求項２６に記載の方法。
28. 前記形状記憶部材の前記少なくとも一部分を通る電流を流すことは、前記形状記憶部材の前記少なくとも一部に相転移を生じさせる、請求項２７に記載の方法。
29. 前記電磁エネルギーを適用することは、前記形状記憶部材の前記少なくとも一部分にわたって電圧を適用することを含む、請求項２６に記載の方法。
30. 前記形状記憶部材の前記少なくとも一部分に前記電磁エネルギーを適用することは、前記形状記憶部材の前記少なくとも一部分が形状を変化させることを引き起こす、請求項２６に記載の方法。
31. 前記形状記憶部材の前記少なくとも一部分に前記電磁エネルギーを適用することは、前記形状記憶部材の前記少なくとも一部分がまっすぐになることを引き起こす、請求項３０に記載の方法。
32. 前記光学素子を眼の中の構造物に固定することをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
33. 前記形状記憶部材の前記少なくとも一部分に前記電磁エネルギーを適用することは、前記形状記憶部材が前記光学素子を前記眼の光軸沿いに動かすことを引き起こす、請求項３２に記載の方法。
34. 前記光学素子が第１光学素子であり、
    前記形状記憶部材の前記少なくとも一部分に前記電磁エネルギーを適用することは、前記形状記憶部材が前記第１光学素子を前記第２光学素子に対して動かすことを引き起こす、請求項２６に記載の方法。
35. 前記形状記憶部材は、前記第１光学素子を前記第２光学素子に対して約０．５ｍｍから約１．５ｍｍだけ動かす、請求項３４に記載の方法。
36. 前記光学素子の前記眼の光軸沿いの動きが、約０．１ディオプトリから約３．５ディオプトリの屈折力変化をもたらす、請求項３４に記載の方法。
37. 前記形状記憶部材の前記少なくとも一部分が前記形状記憶部材の第１部分であり、
    前記形状記憶部材の第２部分に電磁エネルギーを適用して前記形状記憶部材が前記光学素子の追加距離にわたる動きを引き起こすことをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
38. 遠近調節トリガの存在を表すトリガ信号を与えることと、
    前記トリガ信号に応答して前記電磁エネルギーを適用することと
    をさらに含む、請求項２６に記載の方法。
39. 埋込可能眼科装置であって、
    第１光学素子と、
    前記第１光学素子と光学的に通信する第２光学素子と、
    前記第１及び第２光学素子の少なくとも一つに結合される形状記憶部材と、
    前記形状記憶部材に動作可能に結合される電源と、
    遠近調節トリガの存在を示すトリガ信号を与えるべく構成される検出器と、
    前記検出器及び前記電源に動作可能に結合され、かつ、前記トリガ信号に応答して前記形状記憶部材の少なくとも一部分に前記電源からの電流を適用するべく構成されるスイッチであって、前記形状記憶部材が前記第１光学素子を前記第２光学素子に対して動かすことを引き起こすスイッチと
    を含む埋込可能眼科装置。

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