JP2017504409A - 電気光学単焦点眼内レンズ - Google Patents

Abstract

本明細書には、様々な距離にある目標物に対する眼の本来の調節応答に基づいてその屈折力を自動的に調整することができる、埋植可能な眼内レンズが記載されている。埋植可能な眼内レンズは、眼の調節に関連する眼の生理反応を検出するための生理学的センサーと、検出された眼の生理反応に基づいて屈折力を調整するように構成された電気光学素子とを含む。

Description

本開示は、一般に、視力矯正用の埋植可能な電気活性眼内レンズに関するものである。

（関連出願への相互参照）
本出願は、２０１４年１月８日に出願された「電気的に切り替え可能な光学素子を含む眼内レンズインプラント」と題する米国仮特許出願第６１／９２５０９２号の利益を主張するものであり、当該仮出願の内容は全体として参照により本明細書に含まれるものとする。

老眼は、多くの場合加齢に伴う、人間の眼の水晶体の調節の喪失である。老眼により多くの場合、人の眼は近距離の物体に焦点を合わせることができなくなり、後に中距離の物体に焦点を合わせることができなくなる。米国には約９０００万人から１億人の老眼の人が、世界的には約１６億人の老眼の人がいると推定されている。

老眼を矯正するための標準的なツールは、老眼鏡、多焦点眼用レンズ、及び単眼視野を提供するのに適したコンタクトレンズを含む。老眼鏡は通常、近距離焦点調節の問題を解決するための単一の屈折力を有する。単眼視野を提供するのに適したコンタクトレンズは、異なる屈折力を有する２つのコンタクトレンズ、主に遠距離焦点調節の問題を解決するための一方のコンタクトレンズと主に近距離焦点調節の問題を解決するための他方のコンタクトレンズ、である。これらの眼鏡は、眼の本来の調節応答を模倣し又はそれに取って代わることができない。

多焦点レンズは、広範な距離にわたって焦点調節の問題を解決するために複数の焦点距離（すなわち、屈折力）を有する。多焦点の光学系が、眼鏡、コンタクトレンズ、及び眼内レンズに使用されている。多焦点眼用レンズは、異なる屈折力の分割領域を含む。多焦点レンズは、プログレッシブレンズ（例えば、プログレッシブ付加レンズ（ＰＡＬ））のような連続的な屈折力を作り出す連続面を含むことができる。しかしながら、プログレッシブレンズは、光軸から離れた収差の領域をもたらし、不十分な視覚解像度（ぼやけ）を生じさせる。単焦点レンズに見られるものよりも明らかな、プログレッシブレンズに特有の周辺視野への影響もある。従って、一部の着用者は、これらの収差によって引き起こされる視覚的な不快感がＰＡＬを着用する便益を上回ると感じる。また、プログレッシブレンズは、遠方視基準位置のために着用者の瞳孔中心に対する慎重な配置を必要とする。プログレッシブレンズの代わる多焦点レンズは、２焦点レンズ又は３焦点レンズのように不連続な屈折力を作り出す不連続面を含むことができる。２焦点レンズ又は３焦点レンズは、使用者によっては頭痛、更にはめまいを引き起こす可能性がある。また、２焦点レンズ又は３焦点レンズの読み取り部分によって提供される小さな視野への順化は、一部の使用者には困難な場合がある。

従来の眼内レンズは、焦点の合った遠くの物体の網膜像を提供する単焦点球面レンズである。一般に、球面眼内レンズの焦点距離（又は屈折力）は、中心窩における小さな角度（例えば、約７度）に対応する遠くの物体を見ることに基づいて選択される。単焦点眼内レンズは固定焦点距離を有するので、眼の本来の調節応答を模倣し又はそれに取って代わることができない。

眼の本来の調節応答を模倣し又はそれに取って代わる利用可能な眼科用デバイスを有することが有益であろう。

本開示は、一部の実施形態において、眼の調節に関連する眼の生理反応を検出するための生理学的センサーと、検出された眼の生理反応に基づいて屈折力を調整するように構成された電気光学素子とを含む、電子眼内レンズを提供する。

一部の実施形態において、電子眼内レンズの生理学的センサーは、電子眼内レンズが埋植された平面における照明レベルを測定するように構成されている。一部の実施形態において、電子眼内レンズの生理学的センサーは光起電力セルである。

一部の実施形態において、電子眼内レンズの電気光学素子は、透明電極と、透明材料によって形成された空洞内に充填されている電気光学材料とを含むレンズである。このような実施形態において、レンズは回折レンズと屈折レンズのうちの一方である。一部の実施形態において、電子眼内レンズの電気光学素子は、屈折力を連続的に又は複数の離散的なレベルに調整することが可能である。

一部の実施形態において、電子眼内レンズは、生理学的センサー及び電気光学素子に電気的に接続されたロジックコントローラを更に含み、ロジックコントローラは、生理学的センサーによって測定された生理反応を解析し、測定された生理反応に基づいて屈折力の適切な調整を決定し、且つ屈折力の適切な調整を達成するために電気光学素子を制御するように構成されている。

一部の実施形態において、電子眼内レンズは、ロジックコントローラに電気的に接続された少なくとも１つの不揮発性メモリを更に含み、不揮発性メモリは、電子眼内レンズを構成し且つ制御するためにロジックコントローラによって実行されるコードを記憶する。

一部の実施形態において、電子眼内レンズは、環境光レベルを測定するように構成された環境光センサーを更に含み、ロジックコントローラは、屈折力の適切な調整を決定するために測定された生理反応を測定された環境光レベルと共に解析する。

一部の実施形態において、電子眼内レンズは、少なくとも１つの充電式バッテリーと、充電式バッテリーを充電するためのアンテナと光起電力セルのうちの少なくとも一方とを更に含む。一部の実施形態において、充電式バッテリーは固体薄膜バッテリーを含む。

一部の実施形態において、電子眼内レンズは、充電式バッテリーと、バッテリーを再充電するためにエネルギーを受信するための誘導コイルを含むアンテナとを更に含む。一部の実施形態において、アンテナは、充電式バッテリーをワイヤレスで充電することに加えて、無線データ通信用に構成されていることができる。一部の実施形態において、電子眼内レンズは、アンテナを使ってリモートからオフにされるか、又は特定の予め定められた眼の動きによって手動でオフにされることができる。

一部の実施形態において、電子眼内レンズは、充電式バッテリーの充電を管理し且つ電子眼内レンズ内の他の構成要素に電力を分配するための電力管理回路を更に含む。

一部の実施形態において、電子眼内レンズの生理学的センサー及び電気光学素子は、少なくとも１つの生体適合性材料によって封入又は密封されている。

本開示はまた、一部の実施形態において、瞳孔の収縮及び散大を感知するための光起電センサーと、光起電センサーに電気的に接続された電子回路と、電子回路に電気的に接続された電気的に切り替え可能な光学素子とを含み、電子回路は、光起電センサーからの信号を解析し、且つ制御信号を生成して電気的に調整可能な光学素子に選択された制御電圧又は電流レベルを印加させ、それによって電気的に切り替え可能な光学素子の屈折力を変更する、単焦点眼内レンズを提供する。一部の実施形態において、選択された制御電圧又は電流レベルは電気的に調整可能な光学素子をオン又はオフに切り替え、オフに切り替えられたときに電気的に調整可能な光学素子の屈折力はゼロである。

本開示は、一部の実施形態において、本来の眼の調節に関連する人の眼の生理反応を生理学的センサーによって検出することと、検出された眼の生理反応に基づいて電気光学素子の屈折力を調整することとを含む、人為的な眼の調節の方法を更に提供する。

一部の実施形態において、人為的な眼の調節の方法は、検出された生理反応のノイズを除去することと、人の瞳孔のダイナミクスに基づいて電気光学素子の屈折力の調整をカスタマイズすることのうちの少なくとも１つを更に含む。

本開示の他の態様及び実施形態も考えられる。前述の概要及び以下の詳細な説明は、本開示を任意の特定の実施形態に限定するように意図されているのではなく、単に本開示の一部の実施形態を説明するように意図されている。

図１Ａ〜１Ｄは眼の調節に関連する眼の生理反応の例を示す。図１Ａは遠方視における眼の側面図である。図１Ｂは遠方視における眼の正面図である。図１Ｃは近方視における眼の側面図である。図１Ｄは近方視における眼の正面図である。 患者の眼に埋植する際に配置される電子眼内レンズの一例を示す。 回折レンズの形態の電気光学素子を含む電気光学レンズの実施形態を示す。 電子眼内レンズの実施形態の分解図を示す。 電子眼内レンズの実施形態を示す。 電子眼内レンズの実施形態の機能ブロックの概要を示す。 図７Ａ〜７Ｄは、図９Ａの睡眠用アイマスク、図９Ｂの睡眠用枕、図９Ｃのゴーグル、図９Ｄの曲線ネックピローなどの異なる外部デバイスを使用して眼内レンズ内の充電式バッテリーをワイヤレスで充電する様々な方法を示す。 埋植可能な眼内レンズのハプティックデザインの実施形態を示す。 埋植可能な眼内レンズのハプティックデザインの別の実施形態を示す。 眼内レンズ挿入器の実施形態及び眼内レンズを埋植するための挿入器の使用を示す。 埋植された電子眼内レンズを初期化及びカスタマイズする方法を示す。 通常機能モードで電子眼内レンズを用いた人為的な調節の方法を示す。 眼内レンズ内の電気光学素子のオフへの切り替えをもたらす条件の一部の実施形態を示す。

図面の一部又は全てが例としての概略図であり、従って、それらは必ずしも示されている要素の実際の相対的な大きさ、位置、又は順序を示していない。図面は、それらが添付の特許請求の範囲又はその意味を制限するのに使用されないことの明確な理解で、１つ又は複数の実施形態を説明するために提示されている。

本来の調節に関連する瞳孔のダイナミクスを監視し且つそれに応じて眼の本来の調節応答を模倣し又はそれに取って代わるために可変の屈折力を提供することができる電気活性要素を有する眼科用デバイスが本開示に記載されている。本来の調節は、目標焦点距離に基づいて眼の水晶体の焦点を再び合わせることを意味する。

以下の実施例及び実施形態は本開示を説明するためのものである。これらの実施例は本開示の範囲を限定するものではない。

眼内レンズ、眼内インプラント、角膜インレー、角膜アンレーなど埋植可能な眼科用デバイスは、一般的に、老眼、偽水晶体、無水晶体、及び患者の視力に影響を与える他の状態の永久的又は準永久的な矯正として機能するように眼に埋植される。埋植可能な眼科用デバイスは、眼の前房又は後房内に、水晶体嚢又は角膜の実質に（角膜インレーと同様）、角膜の上皮層に（角膜アンレーと同様）、又は眼の任意の解剖学的構造内に挿入又は埋植されることができる。本開示に記載されるように、埋植可能な眼科用デバイスは、眼の本来の調節応答を模倣し又はそれに取って代わるように使用されることができ、通常は本来の調節に関連する眼の生理反応が測定され、それに応じて埋植可能な眼科用デバイスの屈折力がもはや自然には起こらない調節応答に取って代わるように調整される。測定され得るこのような生理反応の１つが瞳孔反射である。

瞳孔反射は、視神経と動眼脳神経によって瞳孔の大きさを変化させる。この反射は、瞳孔を狭める収縮（縮瞳）又は瞳孔を広げる散大（散瞳）のいずれかをもたらす。瞳孔反射は虹彩散大筋の弛緩又は収縮によって行われる。瞳孔は、光レベルと目標物の距離に応じて散大及び収縮する。

図１Ａ〜１Ｄは、本来の調節に関連する眼の通常の生理反応（瞳孔反射を含む）を示す。遠方視（図１Ａ及び１Ｂ）の間、眼１０２の虹彩散大筋１０８は弛緩し、瞳孔１０６は散大し、水晶体１０４は奥行きが短く、従って長い焦点距離又は小さい屈折力を有する。近方視（図１Ｃ及び１Ｄ）の間、虹彩散大筋１０８は収縮し、瞳孔１０６は収縮し、水晶体１０４は奥行きが長く、従って短い焦点距離又は大きい屈折力を有する。瞳孔１０６を通過する光量は、瞳孔の開口部によって制限される。図１Ｂ及び１Ｄにそれぞれ示されるように、瞳孔１０６が拡大すると、瞳孔１０６の開口部は大きく、従ってより多くの光を通過させ、瞳孔１０６が収縮すると、瞳孔１０６の開口部は小さく、従ってより少ない光を通過させる。

様々な視距離に対する瞳孔１０６を通過する光量は、瞳孔反射と目標焦点距離との関係を特定するために特性化されることができる。例えば、目標焦点距離ごとに、瞳孔を通過する光量を測定し、測定された光と目標焦点距離との関係の特性表示を作成することができる。このような特性表示は、集団の一部又は全てに関する光と焦点距離との関係を特性化するために、複数の被験者に対して行うことができる。集団の区分は、年齢、性別、民族、眼の色、又は他の特徴に基づく区分であることができる。特性表示を作成するのに使用される被験者が多いほど、特性表示は一般に対応する集団区分にわたってより多く適用可能である。複雑な特性表示は、複数の集団区分の特性表示を含み得る。

特性表示は初期設定として使用することができ、初期設定はその後、眼内レンズの埋植の前又は後に、特定の人の特定の眼を補うために修正されることができる。このように、予め定められた初期設定の特性表示を修正することによって、特定の患者用の眼内レンズを構成するのに必要な時間がより少なくなり得る。一部の実施形態において、瞳孔反射の低下を追跡するなどの後の参照のために、修正された特性表示をベースライン特性表示として記憶することができる。

複数の被験者に基づく特性表示の代わりに、眼内レンズを埋植する特定の人の眼に関して特性表示を直接作成することができる。

本開示による眼内レンズが埋植されると、瞳孔１０６を通過する光量は、連続的に又はインターバルを置いて測定されることができる。一部の実施形態において、測定された光量は、初期設定の又は修正された特性表示に基づいて、対応する目標焦点距離を決定するのに使用され、決定された目標焦点距離は次に、埋植されたレンズの変更すべき屈折力の量を特定するのに使用される。他の実施形態において、測定された光量は、埋植されたレンズの調整すべき屈折力の量を直接決定するのに使用され、又は埋植されたレンズの屈折力を調整するのに使用する制御信号を直接決定するのに使用される。

一部の実施形態において、（初期設定の又は修正された）特性表示はルックアップテーブルとして記憶され、測定された光量は、対応する目標焦点距離、使用する制御信号、或いは所望の屈折力の変更を特定するためにルックアップテーブルへのインデックスを決定するのに使用される。他の実施形態において、特性表示は測定光量が変数である方程式の形態である。これらの実施形態は限定的なものではなく、閾値又はモデルの使用などの特性表示の他の実施形態も可能である。

図２は、埋植された電子眼内レンズ２０４の配置を示す眼２００の一部を示しており、遠方の目標焦点距離のための完全な瞳孔散大２０２が、近方の目標焦点距離のための部分的な瞳孔散大２０２’の点線での表示と共に示されている。電子眼内レンズ２０４は、眼２００の目標焦点距離が変化するときの眼２００の生理反応を検出するための生理学的センサー２０６を含む。電気光学素子２０８が可変屈折力を有し、可変屈折力は、目標焦点距離の変化に対する眼の本来の調節応答を模倣するように、目標焦点距離が変化するにつれて変化させることができる。

一部の実施形態において、埋植可能な電子眼内レンズ２０４の生理学的センサー２０６は、眼２００の瞳孔の後ろに配置された光起電力セルを含む。光起電力セルは、瞳孔を通過して眼内レンズ２０４が埋植された平面に到達する光量を検出することができる。検出された光量から、上述の事前の特性表示（又は修正された特性表示）に基づいて所望の焦点力が決定される。電気光学素子２０８は、その結果、電気光学素子２０８の屈折力を変更するように制御されることができる。

一部の実施形態において、瞳孔が環境光レベルの変化に応じても散大及び収縮するので、電気光学素子２０８の屈折力の変更は環境光レベルを考慮に入れている。例えば、環境光に対する眼の本来の反応は、１人以上の被験者の瞳孔散大を様々な環境光レベルで測定することによって特性化することができる。瞳孔散大の特性表示は、その結果、焦点目標の変化による瞳孔散大に関する補正値として埋植された眼内レンズ２０４に使用することができる。例えば、ルックアップテーブルが、総測定光レベルに基づいてテーブルへのインデックスを決定することによって目標焦点距離、使用する制御信号、又は所望の屈折力の変更を特定するのに使用される場合、ルックアップテーブルは、環境光レベルに関連する追加の次元と、ルックアップテーブルへの追加のインデックスのための基準として使用される測定された環境光レベルとを含むことができる。別の実施例として、測定された光レベルが変数である方程式が使用される場合、方程式の他の変数は測定された環境光レベルに関連することができる。更なる実施例として、目標焦点距離、使用する制御信号、又は所望の屈折力の変更を決定するのに使用される調整された光レベルのために、測定された環境光レベルが測定された総光レベルから差し引かれてもよい。環境光レベルが測定される実施形態において、環境光センサーは瞳孔領域の外側に配置されている。このような環境光センサーは、眼内レンズ２０４の外部又は内部にあり得る。例えば、環境光センサーは、電気光学素子２０８の周囲に、又は眼内レンズ２０４の（図４及び５に関連して以下で説明される電子回路のような）電子回路を含む部分の内部に位置する、光センサーであることができる。

眼内レンズ２０４の電気光学素子２０８は電気光学材料を含み、電気光学材料は電気光学材料の両端間に生じた電界に応じて特性を変化させる。電気光学材料の一例は液晶である。制御電圧又は電流が電気光学素子２０８に印加されると、電気光学材料の両端間に材料特性の変化をもたらす電界が発生させられる。材料特性の変化は、電気光学材料の屈折力の変化をもたらす。従って、屈折力は、電気光学素子２０８に印加される制御電圧又は電流によって制御されることができる。

得られる屈折力に対する印加される制御電圧又は電流の関係、又は得られる屈折力の変化に対する印加される制御電圧又は電流の変化の関係は、所望の屈折力の調整を達成するために電気光学素子２０８に印加するのに適切な制御電圧又は電流を眼内レンズ２０４の使用中に決定することができるように、（例えば、特性表示及び修正によって）予め定められている。

一部の実施形態において、電気光学素子２０８は、その初期設定の電源オフ状態で正の屈折力を有することができる。他の実施形態において、電気光学素子２０８は、初期設定の電源オフ状態でゼロの屈折力を有することができる。更に他の実施形態において、電気光学素子２０８は、初期設定の電源オフ状態で負の屈折力を有することができる。

電気光学レンズ２０４における電気光学材料は、印加される制御電圧又は電流が増加すると電気光学素子２０８の屈折力が減少するように、電界が増大するとその屈折率が減少する材料であることができる。或いは、電気光学レンズ２０４における電気光学材料は、印加される制御電圧又は電流が増加すると電気光学素子２０８の屈折力が増加するように、電界が増大するとその屈折率が増大する材料であることができる。一部の実施形態において、電気光学素子２０８における電気光学材料は、電気光学材料の両端間に電界が発生しないその初期設定の屈折率が電気光学材料を取り囲む光学構造体の屈折率に一致するような組成を有する。一部の実施形態において、電気光学材料の初期設定の屈折率は、眼内レンズ２００が埋植されている硝子体液のような眼の流体の屈折率に一致させられる。

電気光学レンズ２０４は、電気光学レンズ２０４の内部又は表面に１つ又は複数のレンズを含むことができる。電気光学レンズ２０４の内部又は表面のレンズは、屈折レンズ又は回折レンズであることができる。屈折レンズは、例えば凹面又は凸面を有するレンズを形成することによって構成することができる。回折レンズは、パターン化表面を有するレンズを形成することによって構成することができる。回折光学レンズは、屈折レンズに使用されるものよりもはるかに厚みが小さい材料を使用しながら、屈折レンズと同じ焦点距離を達成することができる。また、屈折レンズと比較して、薄い回折電気光学レンズは、所定の屈折力のために電気光学材料の屈折率の変化をもたらすべく同じ電界を発生させるのに必要な電力が少ない。回折レンズの一例が次に示され、回折パターンの実装のための１つの構成が示されている。

図３は、回折型の電気光学素子５００の実施形態を示す。電気光学素子５００は、上部基板５０２の底面に形成された表面レリーフ回折光学レンズ５１２を有する上部基板５０２と、下部基板５０４と、上部基板５０２と下部基板５０４との間に画定された空洞５０６とを含み、空洞は電気光学材料（他の電気光学材料を用いてもよいが、液晶として示されている）で充填されている。例として、上部基板５０２の回折光学レンズ５１２は、オリジナルから複製されたツールから鋳造することができる。電気光学素子５００は、液晶に電界を生じさせるために、電気光学素子５００に制御電圧又は電流を印加するための２つの透明電極５０８及び５１０を更に含む。第１透明電極５０８は、下部基板５０４の上面に堆積させられる。第２透明電極５１０は、上部基板５０２の底面上に堆積させられる。第１透明電極５０８と第２透明電極５１０はそれぞれ、インジウムスズ酸化物などの材料を用いて、例えば薄膜として形成されることができる。

図４は、本開示による眼内レンズ６００の実施形態の分解図である。眼内レンズ６００は、光起電力セル６０２と、充電式バッテリー６０４と、上部ウェハ６０６と、電子回路６０８と、中間ウェハ６１２と、ＲＦコイル６１４と、下部ウェハ６１８とを含む。少なくともウェハ６０６、６１２及び６１８の一部は、透明材料で形成されている。下部ウェハ６１８と上部ウェハ６０６との間で中間ウェハ６１２の開口部を封止することによって空洞６１０が画定され、それらのウェハは、レーザ溶着、圧着、及び陽極接合のうちの少なくとも１つを用いて互いに結合されることができる。電子回路６０８とコンデンサ６２２のような追加の電子部品は、上部ウェハ６０６、中間のウェハ６１２、及び下部ウェハ６１８の１つ以上に画定された空洞内に配置されることができる。電子回路６０８は、例えばプリント回路基板上の部品として実現されることができる。ＲＦコイル６１４、光起電力セル６０２、電線６２４及び６２６などの他の要素も、ウェハ６０６、６１２及び６１８に固定され又はそれらの間に配置されることができる。空洞６１０には、電気光学材料が充填されることができる。上部ウェハ６０８及び下部ウェハ６１８の一方又は両方は、所定の屈折力を有するレンズとして構成されることができ、レンズは屈折レンズ又は回折レンズであることができる。例えば、図３に示される回折基板５０２のような基板を図４に示される実施形態における上部ウェハ６０８又は下部ウェハ６１８に使用することができる。眼内レンズ６００は、アクリルのような生体適合性材料６２０によって完全に又は部分的に封入されることができる。

図５は、図４に示される構成要素から構成されることができるような、埋植された眼内レンズ７００の一実施形態の上面図である。埋植可能な眼内レンズ７００は電子回路７０２を含む。電子回路は、図示のように、１つ以上のプリント回路基板上に配置され、眼内レンズ７００の空洞内に密封されることができる。図５に示される実施形態において、眼内レンズ７００は、眼内レンズ７００の各端部にある空洞内に封入された回路７０２の２つの領域を含む。眼内レンズ７００は生理学的センサー７０４を含む。図５に示すように、瞳孔は、生理学的センサー７０４によって検出され得る光が通過する領域７０６を開放したままにして、部分的に収縮させられる。

図６は、眼内レンズの実施形態における機能ブロックの概要を説明する。機能ブロックの一部の周りの点線は、図５の電子回路７０２用の領域のような指定された電子機器領域内の実装を示し、一方、点線の外側の機能ブロックは指定された電子機器領域内又は眼内レンズの他の場所に部分的に又は全体として物理的に実装されることができる。機能ブロックは電子回路として実現されることができ、電子回路は受動及び能動部品、論理構成要素、及びメモリに格納された命令を実行する処理装置のような構成要素を含むことができる。従って、機能ブロックはハードウェアとソフトウェア（ファームウェアを含む）の組み合わせを意味する。示された機能ブロックの各々は、フィルタリング、レベルシフト、又は保護などの図示されていないサブ機能を含むことができる。図６に示される実施形態における機能ブロックは、眼の調節に関連する生理反応を検出するための生理学的センサー８１８と、環境光レベルを検出するための任意の環境光センサー８２０と、アナログセンサー信号をデジタル信号に変換するためのアナログ・デジタル変換器８２２及び８２４と、ロジックコントローラ８１０とを含む。ロジックコントローラ８１０は、アナログ・デジタル変換器８２２及び８２４からのデジタル化された信号（すなわち、生理学的センサー８１８と環境光センサー８２０それぞれからの信号のデジタル化バージョン）を受信し、解析する。

ロジックコントローラ８１０は、アナログ・デジタル変換器８２２及び８２４からのデジタル化された信号の解析に基づいて電気光学素子８２８のための適切な屈折力の調整を決定するために、メモリ８１４に記憶された命令を実行する。メモリ８１４は、特定の人のための適切な屈折力の調整を決定するためにロジックコントローラ８１０が使用するための、その特定の人の瞳孔のダイナミクスのようなカスタマイズされたデータ（例えば、特性表示、修正された特性表示、又は別個の修正パラメータを有する特性表示）を記憶することもできる。メモリ８１４は、本明細書に記載の動作、方法、及び技術を実行するための一連の命令又はコンピューターコードを記憶又は符号化することができる、任意の非一時的なコンピューター可読記憶媒体であることができる。一部の実施形態において、媒体及びコンピューターコードは、本開示の目的のために特別に設計及び構成されることができる。他の実施形態において、媒体及びコンピューターコードは、一種の良く知られている当業者に利用可能なものであることができる。

決定された屈折力の調整と電気光学素子８２８の電気光学特性に基づいて、ロジックコントローラ８１０は、電気光学素子８２８に印加するための適切な制御電圧又は電流を決定し、適切な制御電圧又は電流が印加されるようにデジタル・アナログ変換器８２６に対応する信号を供給することができる。代替的に、ロジックコントローラ８１０は、デジタル化された信号から、上記のように、電気光学素子８２８に印加するための制御電圧又は電流を直接決定することができる。ロジックコントローラ８１０は、例えば、履歴データ又はセルフテストデータを提供するため、又は再プログラミングのために、無線通信ユニット８３２を介して外部と通信することができる。

バッテリーユニット８１６内の生体適合性バッテリーによって図６の機能ブロックに電力が供給される。バッテリーは、例えば、固体セラミック電力セル又は固体薄膜バッテリーであることができる。バッテリーは、約８，０００サイクル以上（各サイクルで１００％の放電前に約１，０００時間以上作動）のような長いサイクル寿命を有することができる。バッテリーは更に、年間約１０％未満、年間約５％未満、年間約２％未満、又は年間約１％未満などの非常に低い自己放電を有することができる。一部の実施形態において、バッテリーは、例えば、約３０〜約３００マイクロアンペア時間、又は約５０〜約２００マイクロアンペア時間の範囲の総電力量を供給することができる。一部の実施形態において、バッテリーは可撓性があり、損傷なく折り曲げられ又はねじられることができる。バッテリーは様々な形状及び大きさで製造されることができる。一部の実施形態において、バッテリーは、積み重ねた構成で、例えば約１ｍｍ未満、約０．５ｍｍ未満、又は約０．２５ｍｍ未満などの厚さを有する超薄型電力セルである。一部の実施形態において、バッテリーユニット８１６は充電式バッテリーを含む。

図６は、電力管理ユニット８１２の機能ブロックを更に含む。電力管理ユニット８１２は、バッテリーから電子回路の他の構成要素への電力の分配を制御する。電力管理ユニット８１２は、バッテリーユニット８１６内の充電式バッテリーの充電を更に制御することができる。充電式バッテリーを充電するための電力は、その一方又は両方が光起電力セルであり得る生理学的センサー８１８及び／又は環境光センサー８２０から受信することができる。代わりに又は追加として、充電式バッテリーを充電するための電力は、誘導コイルであることができるＲＦアンテナ８３０を介して受信することができる。一部の実施形態において、ＲＦアンテナ８３０は、約５．７ｍｍ×２．６ｍｍの周囲に配置された約１５巻きを有するコイルを含む。

一部の実施形態において、ＲＦアンテナ８３０は、例えば、眼内レンズをカスタマイズ又は再プログラムするために、或いはメモリ（例えば、メモリ８１４）に記憶された情報を更新又は抽出するために、外部機器との無線データ通信に使用されることもできる。ＲＦアンテナの動作帯域は、例えば、ブルートゥース（登録商標）、ジグビー、ワイヤレス・フィディリティー（Ｗｉ−Ｆｉ）、ワールドワイド・インターオペラビリティ・フォー・マイクロウェーブ・アクセス（ＷｉＭＡＸ）、又は超広帯域（ＵＷＢ）の動作帯域であることができる。一部の実施形態において、ＲＦアンテナの動作帯域は、近距離通信（ＮＦＣ）帯域又はチー（Ｑｉ）のような誘導電力転送標準帯域である。無線充電及びデータ通信は、バッテリーを充電するための露出したコンタクト用リードの使用を回避し、安全上の問題と流体侵入による性能悪化を防ぐために気密封止を可能にする。

図７Ａ〜７Ｄは、ＲＦアンテナ８３０を使って、図６の充電式バッテリー８１６のような眼内レンズ内の充電式バッテリーをワイヤレスで再充電するための様々な方法を示す。
アイマスク９０２、睡眠用枕９０４、ゴーグル９０６、ネックピロー９０８などの外部デバイスが、ワイヤレス充電機構を含むことができる。

図８Ａ及び８Ｂは、眼内レンズ内のハプティック（支持部）の一部の実施形態を示す。眼内レンズのデザインの性能は、眼の光学系内の眼内レンズの位置に大きく依存する。ハプティックのデザインは、眼の内部での眼内レンズの位置合わせ又は支持に役立つ。眼内レンズのハプティックは、プレートハプティック又はオープンループ状であることができる。ハプティックは、マルチピース型又はシングルピース型であることができる。図８Ａは、レンズ１０００の各縁から２つのオープンループ状アーム１００２が出ている眼内レンズ１０００を示す。図８Ｂは、眼内レンズ１０１０の各側面から１つのアーム１０１２が出ている眼内レンズ１０１０を示す。図８Ａ又は８Ｂの実施形態のいずれかに追加のアームを使用することができる。アームは、眼の硝子体腔に中心に向かう圧力を加えることによって、眼内レンズを眼内の所定の位置に保持する。

図９は、患者の眼１１１０に電気光学眼内レンズ１１０８を挿入する手順を示す。一部の実施形態において、電気光学眼内レンズ１１０８は、挿入器１１００を使って眼１１１０に埋植されることができる。一部の実施形態において、挿入器１１００は、挿入器１１００に眼内レンズ１１０８を投入するためのローダー部１１０２と、眼内レンズ１１０８が射出力によってフォルダー部１１０４に押し込まれたときに眼内レンズ１１０８を圧縮することができるフォルダー部１１０４と、眼内レンズ１１０８を眼１１１０の中へ放出するためのノズル部１１０６とを含むことができる。

図１０は、埋植された電気光学単焦点眼内レンズの初期化及びカスタマイズを示す。電気光学単焦点眼内レンズを患者の眼の中に埋植した（ブロック１２０２）後、レンズの電子回路内に記憶された初期化プログラムを実行することによってレンズを初期化することができる（ブロック１２０４）。ブロック１２０４における初期化プロセスは、レンズの構成要素を始動させ、レンズが適切に埋植され且つ予想通りに機能していることを確認するための診断手順を実行することができる。一部の実施形態において、レンズが埋植されている特定の眼に関して様々な焦点距離での視力矯正のための適切な屈折力の調整を特性化し又は修正するために、命令（すなわち、眼内レンズの電子回路に記憶されている）を実行することができる（ブロック１２０６）。電気光学眼内レンズが適切に埋植され、初期化され、カスタマイズされた後、眼内レンズは、眼の焦点目標の距離に基づいて眼内レンズの屈折力を自動調整することによって、眼の本来の調節応答を模倣し又はそれに取って代わることができる。

図１１は、通常機能モードでの電気光学眼内レンズの動作の一部の実施形態を示す。眼内レンズ内の電気光学素子は、初期化中に初期設定手動切り替えモードに設定されることができ、医師が埋植後に通常機能モードを起動することができる。電気光学眼内レンズが周辺照明レベルを検出するための光センサーを含む実施形態において、検出された周辺照明レベルを測定する（ブロック１３０２）。眼内レンズ内の生理学的センサーは、眼内レンズが埋植されている面の照明レベル又は照明レベルの変化を検出することによって、眼の生理反応を測定する（ブロック１３０４）。電気光学眼内レンズの電子回路は、眼がある距離にある物体から異なる距離にある別の物体にその焦点目標を変えたか否かを判定するために、検出された生理反応と測定された周辺照明レベルを解析することができる。判定に基づいて、適切な屈折力を特定する（１３０６ブロック）。電子回路は、電気光学素子の屈折力を変更するために電気光学素子に適切な制御電圧又は電流を印加する（ブロック１３０８）。

人の瞳孔のダイナミクスは、瞳孔径がスムーズに変化しないか又は焦点が変化しない場合であっても安定した状態を維持しないことを意味する、ノイズの入ったものである場合がある。一部の実施形態において、ノイズを除去する技術が解析に含まれてもよい。

一部の実施形態において、制御電圧又は電流が全く印加されていないときに電気光学素子が最小屈折力を有することが有利であり得る。例えば、眼が長距離にある目標に焦点を合わせようとしていると判定された場合、眼内レンズ内の電子回路は、電気光学素子の屈折力がゼロの初期設定値であるように、電気光学素子にいかなる制御電圧又は電流も印加しない（例えば、それぞれゼロボルト又はゼロアンペアを印加する）ことができ、眼が近距離にある目標に焦点を合わせようとしていると判定された場合、特定の屈折力を達成するために制御電圧又は電流が印加される。逆に、他の一部の実施形態において、電気光学素子は制御電圧又は電流が全く印加されていないときに最大屈折力を有することが有利であり得る。一部の実施形態において、電気光学素子は所定の距離で最大屈折力を有することが有利であり得る。

一部の実施形態において、眼内レンズ内の電気光学素子の屈折力は、様々な距離にある目標に適合するように連続的に調整されることができる（ここで、連続的な調整は、回路の限度内、例えば、デジタル・アナログ変換器の分解能又はデジタル・アナログ変換器に印加される制御信号の限度内にあるものとする）。一部の他の実施形態において、電気光学素子は、制御電圧又は電流が離散レベルに設定される複数の状態を有することができ、電気光学素子の焦点深度はある範囲内の焦点距離にある目標に対する機能的視力を提供することができる。一部の実施形態において、電気光学素子は２状態切り替え可能デバイスであることができ、その屈折力は、制御電圧又は電流が全く印加されない場合に遠方視用などの一方の値であり、ある範囲内の制御電圧又は電流が印加される場合に近方視用などの別の値であることができる。

図１２は、一部の実施形態のための眼内レンズのいくつかの付加的な動作を示す。眼内レンズ内の電気光学素子は、手動で無効にして（ブロック１４０２）、電気光学素子をオフにすることができる（ブロック１４０４）。例えば、電気光学素子は、リモートコントローラによって又は特定のまばたきシーケンスのような予め定められた眼の動きによってオフにされることができる。

一部の実施形態において、電気光学素子は、緊急時に緊急手動操作スイッチを使って、又は眼内レンズ内に電源異常があると自動的にオフにされることができる（ブロック１４０８）。一部の実施形態において、通常機能モード（ブロック１４０６）では、電気光学素子は更なる屈折力が現時点で必要ないと判定された場合にもオフにされることができる。

本開示の概念をその特定の実施形態を参照して説明してきたが、添付の特許請求の範囲によって定められる本開示の真の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことができ且つ同等のものに置き換えることができることを当業者は理解すべきである。また、特定の状況、材料、物質の組成、技術、又は操作に適合し且つ本開示の目的、主旨及び範囲内に留まるように、多くの変更を行うことができる。すべてのこのような変更は、添付の特許請求の範囲内にあることが意図されている。特に、一部の方法は特定の順序で行われる特定の動作に関連して説明されているかもしれないが、本開示の教示から逸脱することなく同等の方法を形成するために、これらの動作を組み合わせ、細分化し、並べ替え得ることが理解されるであろう。従って、本明細書に具体的に示されていない限り、動作の順序及びグループ分けは本開示を限定するものではない。

ある種の条件及び基準が本明細書に明記されているが、これらの条件及び基準は、本開示の一部の実施形態に適用されること、本開示の他の実施形態についてはこれらの条件及び基準が適用されない場合があり或いは緩和され又は他の方法で変更されることができることを理解すべきである。

本明細書において、単数形の用語は、特に断りのない限り複数の指示対象を含む。従って、例えば、ある物への言及は、文脈が明確に違うように述べない限り、複数の物を含むことができる。

本明細書で使用する場合、用語「実質的に」と「約」は小さなばらつきを表し且つ考慮に入れるために使用されている。ある事象又は状況に関連して使用される場合、これらの用語は、その事象又は状況が正確に起こる事例と、その事象又は状況がほぼそれに近い形で起こる事例とを指すことができる。例えば、これらの用語は、±５％以下（±４％以下、±３％以下、±２％以下、±１％以下、±０．５％以下、±０．１％以下、±０．０５％以下など）を指すことができる。

当業者は更に、本明細書内の開示に関連して説明された様々な例示的な論理ブロック、モジュール、回路、及び機能ブロックは、電子的ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又はハードウェア、ファームウェア及びソフトウェアの組合せとして実施され得ることを理解するであろう。従って、様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路、及びステップはそれらの機能の観点から一般的に上記されている。このような機能をハードウェア、ファームウェア又はソフトウェアとして実施するか否かは、システム全体に課される特定の用途及び設計制約に依存する。当業者は説明された機能をそれぞれの特定の用途のために様々な方法で実施することができるが、このような実施の決定は本開示の範囲からの逸脱になると解釈すべきではない。

本明細書内の開示に関連して説明された様々な例示的な論理ブロック、モジュール、及び回路の特定の態様は、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、又は他のプログラマブル論理デバイス、又は状態機械などの処理装置の形態で実施又は実行され得る。本明細書内の開示に関連して説明された様々な例示的な論理ブロック、モジュール、及び回路の特定の態様は、ディスクリートゲート又はトランジスタロジック、ディスクリートハードウェア構成要素、又はそれらの任意の組合せを用いて実施又は実行され得る。処理装置は、コンピューティングデバイスの組み合わせ、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連結した１つ以上のマイクロプロセッサ、又は他の任意のこのような構成として実施され得る。

本明細書内の開示に関連して説明された様々な例示的な論理ブロック、モジュール、及び回路の特定の態様は、ソフトウェアを使用して実施又は実行され得る。ソフトウェアは、コンピューター可読媒体に記憶された命令を含む。限定ではなく例として、このようなコンピューター可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、又はＥＥＰＲＯＭを含むことができる。

ソフトウェアの例は、コンパイラによって生成されるような機械コード、及びインタープリター又はコンパイラを使用してコンピューターによって実行されるより高いレベルのコードを含むファイルを含む。例えば、本開示の実施形態は、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｃ＋＋、又は他のオブジェクト指向プログラミング言語及び開発ツールを使用して実施することができる。コンピューターコードの更なる例は、暗号化コード及び圧縮コードを含む。また、本開示の実施形態は、伝送チャネルを介してリモートコンピューター（例えば、サーバコンピューター）から要求側コンピューター（例えば、クライアントコンピューター又は別のサーバコンピューター）に転送され得るコンピュータープログラム製品としてダウンロードされ得る。本開示の別の実施形態は、機械実行可能なソフトウェア命令の代わりに又はそれと組み合わせて、ハードワイヤード回路で実施され得る。

Claims (20)

1. 電子眼内レンズであって、
   眼の調節に関連する眼の生理反応を検出するための生理学的センサーと、
   検出された眼の生理反応に基づいて屈折力を調整するように構成された電気光学素子と
   を含む、電子眼内レンズ。
2. 前記生理学的センサーは、前記電子眼内レンズが埋植された平面における照明レベルを測定するように構成されている、請求項１に記載の電子眼内レンズ。
3. 前記生理学的センサーは光起電力セルである、請求項２に記載の電子眼内レンズ。
4. 前記電気光学素子は、透明電極と、透明材料によって形成された空洞内に充填されている電気光学材料とを含むレンズである、請求項１に記載の電子眼内レンズ。
5. 前記レンズは、回折レンズと屈折レンズのうちの一方である、請求項４に記載の電子眼内レンズ。
6. 前記生理学的センサー及び前記電気光学素子に電気的に接続されたロジックコントローラを更に含み、前記ロジックコントローラは、前記生理学的センサーによって測定された生理反応を解析し、測定された生理反応に基づいて屈折力の適切な調整を決定し、且つ屈折力の適切な調整を達成するために前記電気光学素子を制御するように構成されている、請求項１に記載の電子眼内レンズ。
7. 前記ロジックコントローラに電気的に接続された少なくとも１つの不揮発性メモリを更に含み、前記不揮発性メモリは、前記電子眼内レンズを構成し且つ制御するために前記ロジックコントローラによって実行されるコードを記憶する、請求項６に記載の電子眼内レンズ。
8. 環境光レベルを測定するように構成された環境光センサーを更に含み、前記ロジックコントローラは、前記屈折力の適切な調整を決定するために測定された生理反応を測定された環境光レベルと共に解析する、請求項６に記載の電子眼内レンズ。
9. 充電式バッテリーと、前記バッテリーを再充電するためにエネルギーを受信するための誘導コイルを含むアンテナとを更に含む、請求項１に記載の電子眼内レンズ。
10. 前記アンテナは、前記充電式バッテリーをワイヤレスで充電することに加えて、無線データ通信用に構成されている、請求項９に記載の電子眼内レンズ。
11. 前記電子眼内レンズは、前記アンテナを使ってリモートからオフにされるか、又は特定の予め定められた眼の動きによって手動でオフにされることができる、請求項１０に記載の電子眼内レンズ。
12. 少なくとも１つの充電式バッテリーと、
    前記充電式バッテリーを充電するためのアンテナと光起電力セルのうちの少なくとも一方と
    を更に含む、請求項１に記載の電子眼内レンズ。
13. 前記充電式バッテリーは固体薄膜バッテリーを含む、請求項１２に記載の電子眼内レンズ。
14. 電力管理回路を更に含む、請求項１２に記載の電子眼内レンズ。
15. 前記生理学的センサー及び前記電気光学素子は、少なくとも１つの生体適合性材料によって封入又は密封されている、請求項１に記載の電子眼内レンズ。
16. 前記電気光学素子は屈折力を連続的に調整することが可能である、請求項１に記載の電子眼内レンズ。
17. 単焦点眼内レンズであって、
    瞳孔の収縮及び散大を感知するための光起電センサーと、
    前記光起電センサーに電気的に接続された電子回路と、
    前記電子回路に電気的に接続された電気的に調整可能な光学素子と
    を含み、
    前記電子回路は、前記光起電センサーからの信号を解析し、且つ制御信号を生成して前記電気的に調整可能な光学素子に選択された制御電圧又は電流レベルを印加させ、それによって前記電気的に切り替え可能な光学素子の屈折力を変更する、単焦点眼内レンズ。
18. 前記選択された制御電圧又は電流レベルは前記電気的に調整可能な光学素子をオン又はオフに切り替え、オフに切り替えられたときに前記電気的に調整可能な光学素子の屈折力はゼロである、請求項１７に記載の単焦点眼内レンズ。
19. 人為的な眼の調節の方法であって、
    本来の眼の調節に関連する人の眼の生理反応を生理学的センサーによって検出することと、
    検出された眼の生理反応に基づいて電気光学素子の屈折力を調整することと
    を含む方法。
20. 検出された生理反応のノイズを除去することと、
    人の瞳孔のダイナミクスに基づいて前記電気光学素子の屈折力の調整をカスタマイズすること
    のうちの少なくとも１つを更に含む、請求項１９に記載の方法。

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