JP4662538B2 - 力の調節のためのレンズシステムおよび方法 - Google Patents

Description

関連出願の引用
本出願は、２００２年１１月２０日に提出された「Ｌｅｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｐｏｗｅｒ Ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ」と題する米国仮出願第６０／４２８、１７３号（整理番号第Ｓ−ＡＰＶ−００１号）の優先権の利益を主張する。

発明の属する分野
本発明は、原位置において調整可能な光学パラメータを有するレンズに関する。より詳細には、本発明は、外部エネルギー源がレンズに印加されて該レンズの内部セル内の流体媒体の運動が制御され、それによりレンズの曲率が変更されて収差が補正される、白内障患者に対する嚢内移植用ＩＯＬ、及びコンタクトレンズに用途を有する。

発明の背景
白内障は、世界における失明の主要な原因であり、且つ最も一般的な眼疾患である。白内障による視覚障害は、年間８００万件を越える外来診療の理由となっている。白内障による障害が個人の日常生活動作に影響を及ぼすか又はそれを変える場合、眼内レンズ（ＩＯＬ）移植を伴う外科的な水晶体除去は、機能的制限を治療する好ましい方法である。米国では、毎年約２５０万回の白内障外科手術が行われており、６５歳を越える米国人に対する最も一般的な手術となっている。白内障手術患者の約９７％は、眼内レンズ移植を受けており、米国における白内障手術及び関連医療に対する年間費用は、４０億ドル以上となっている。

白内障は、それが局所的混濁であれ、広範性の透明性の全体的損失であろうと、患者の水晶体の何らかの混濁である。しかしながら、臨床上有意なことであるが、白内障は、視力の有意な低下又は機能障害を必ず引き起こす。白内障は、加齢、又は二次的に、遺伝要因、外傷、炎症、代謝異常若しくは栄養障害、或いは放射線放射の結果として発生する。加齢に伴う白内障状態が最も一般的である。

白内障を治療する際に、外科医は、水晶体嚢から水晶体マトリックスを除去し、それを眼内レンズ（「ＩＯＬ」）移植に置き換える。一般的なＩＯＬは、患者がかなり良好な遠視力を有することを可能にする選択された焦点距離を提供する。レンズはもはや遠近調節をすることはできないので、患者は一般に、読むための眼鏡が必要となる。外科医は、手術に先立ち、患者の眼の屈折特性の解析に基づいて、ＩＯＬの屈折力を選択する。しかしながら、有意な数の症例において、患者の眼が白内障手術から回復した後に、予測し難い屈折誤差が存在する。ＩＯＬ移植後に残差が生じるのは極めて一般的なことであり、実際には、このような誤差は、大部分のＩＯＬ患者に発生する可能性がある。この誤差は、平均しておよそ０．６ジオプトリとなり、＋／−０．５の標準偏差を有すると報告されている。従って、多くの患者が、１．０ジオプトリを越える誤差を経験する。

眼科用レンズの矯正力を原位置において変更するための様々な種類の方法及び装置が提案されてきた。例えば、Ｊｅｔｈｍａｌａｎｉらに付与された米国特許第６、４５０、６４２号は、製造後の屈折力調整が可能なレンズを記載している。具体的には、レンズを選択された形状に永久的に変更するための刺激誘導性の更なる重合が可能な部分的に重合したポリマーレンズマトリックスが記載されている。

Ｇａｒａｂｅｔに付与された米国特許第５、４４３、５０６号は、中央光学部内に担持された流体の屈折率を変えることによって集光力を変更することのできる、流体が充填されたレンズを記載している。Ｗｉｌｅｙに付与された米国特許第５、０６６、３０１号は、複数の光反射性粒子を担持する流体が充填された、又はゲルが充填されたレンズを有するＩＯＬを記載しており、該ＩＯＬでは、粒子の配向が電磁場によって制御され、それによりレンズの球面屈折力が変更される。別の類似の手法では、Ｇｒｅｎｄａｈｌに付与された米国特許第４、７８７、９０３号は、移植後の調整を可能にするために、電気エネルギー又は光エネルギーによるその刺激に応じて変動可能な屈折率を有する上に重なる液晶組成層を有するフレスネル型ＩＯＬを開示している。

Ｐｆｏｆｆに付与された米国特許第４、８１６、０３１号は、単一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を開示している。このレンズ組立体は、ＰＭＭＡレンズ部と薄層部の間の流体の量を変えるマイクロ流体ポンプによって調整される。Ｏ’Ｄｏｎｎｅｌｌに付与された米国特許第５、２８８、２９３号は、レーザエネルギーの印加に応答してマイクロ孔を形成し、前部レンズ曲率を変える複数の材料層を備える眼内レンズを開示している。

原位置において調整可能なレンズの分野のこれまでに知られている研究者達は、一定の進展を成し遂げてきたが、今日まで開発された方法及び装置の相対的な複雑性が、そのような装置の広範にわたる商品化を妨げてきた。更に、これまでに知られている方法及び装置は、眼内におけるレンズの軸位置又はレンズの全体的曲率を変更することを試みる原位置修正を対象としてきた。しかしながら、そのようなレンズの位置又は曲率の全体的修正は、材料及び空間的制約による制限を受ける。

上記のことを考慮すれば、これまでに知られている装置の欠点を克服する原位置において調整可能なレンズを開発することが望ましいであろう。従って、焦点外れ誤差などの誤差を補正するために、レンズ表面の局所的修正を可能にする装置及び方法を提供することが望ましいであろう。これは、ＩＯＬシステムの焦点を網膜へ移動させることとして一般に考えることができ、例えば、ＩＯＬの表面のうちの１つ若しくはそれ以上の曲率半径を変更することによる、ＩＯＬ表面の実際の軸方向運動及び／又は修正によってもたらすことができる。

網膜における焦点の配置を修正することに加え、眼の他の収差特性、例えば、角膜と関連する可能性のある眼の乱視の原位置における局所的補正、又は高次収差を補正して視力を向上させることを可能にする方法及び装置を提供することが望ましいであろう。

ＩＯＬが移植され、アクセス用切開が治癒した後に、局所に立脚してＩＯＬの表面を操作する方法及び装置を提供することも好都合であろう。そのようなＩＯＬ表面の原位置修正を行うためには、遠隔エネルギー源からのレーザ、高周波エネルギー又は超音波エネルギーなどのエネルギーの印加によって修正されるように構成されたＩＯＬを提供することが望ましいであろう。

レンズの局所的補正の最適化を可能にするために、外部エネルギー源からのエネルギーの印加が波面センサシステムと協働して行われる、原位置においてレンズの表面を操作する方法及び装置を提供することは、また更に望ましいであろう。

（発明の要旨）
上記のことを考慮し、本発明の目的は、焦点外れ誤差、乱視及び高次収差などの誤差を補正するためにレンズ表面の局所的原位置修正を可能にする装置並びに方法を提供することにある。

本発明の目的は、白内障による視力喪失から視力を回復させるのみでなく、実際に視力を向上させるためのレンズ表面の局所的原位置修正を可能にする装置及び方法を提供することにもある。

本発明の別の目的は、ＩＯＬが移植され、アクセス用切開が治癒した後に、局所に立脚してＩＯＬ表面を操作する方法及び装置を提供することにある。

本発明の更に別の目的は、レーザ源、高周波エネルギー源、化学エネルギー源又は超音波エネルギー源などの遠隔エネルギー源からのエネルギーの印加による原位置におけるレンズ表面の局所的修正の方法及び装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、レンズの局所的補正の最適化を可能にするために、外部エネルギー源からのエネルギーの印加が波面センサシステムと協働して行われる、原位置においてレンズの表面を操作する方法及び装置を提供することにある。

本発明のこれら及び他の目的は、変形可能なセルのアレイに当たって挟まれた、弾性の局所的に変形可能な前部ポリマー要素並びに後部ポリマー要素を備える光学要素を含むレンズを提供することにより達成される。変形可能なセルのアレイは、前部要素及び後部要素と屈折率が一致しており、且つ、これもレンズのポリマーと屈折率の一致した流体で取り囲むことができる。変形可能なセルの各々は、変形可能なセルの体積の変化が前部及び／又は後部要素の表面の対応する局所的変形をもたらすように、調節可能な内部流体量を有する二次的な流体充填チャンバを順に形成する。

変形可能なセルは一般に、レーザ源などの外部エネルギー源からエネルギーを印加されると、後退した位置と軸方向に伸長した位置との間で制御可能に移動し、前部及び／又は後部レンズ要素に係合してそれらを制御可能に変形させるように適合されている。セルの数は、わずか１から２５０を越える数まで様々であってよく、外部動力源を用いて個々に制御可能であるのが好ましい。このようにして、本発明のレンズは、安価な低出力レーザ源によるＩＯＬの移植後屈折力調整を可能にする。

本発明によれば、選択された数の変形可能なセル、又は単一のセルでさえも、例えば乱視若しくは高次収差を補正するために、前部及び／又は後部レンズ表面の局所領域に変更を施すように調整することができる。代替的に、ある領域内の変形可能なセルを軸方向に伸長した位置へ制御可能に移動させ、前部及び／又は後部のレンズ表面を全体的に変更してレンズの球面を補正してもよい。

本発明の一態様によれば、例示的なレンズは、各流体充填セルと連絡する対をなす流体流入路及び流体流出路を備える。更に、レンズの非光学部は、一方向バルブ又は犠牲栓のような流れ制御機構によって流入路及び流出路に連結されたレザバシステムを担持し、該一方向バルブ或いは犠牲栓により、レーザ源からなどの外部エネルギー源からのエネルギー印加の下でのレザバシステムへの及び／又はレザバシステムからの流体の流れが可能となる。レンズに用いられる特定の流れ制御機構に応じて、レンズの屈折力調整は、１回限りのものとして行ってもよく、患者の生存期間にわたって、移植後に定期的に繰り返してもよい。

本発明の別の態様によれば、ＩＯＬ内の流れ制御機構を標的としそれに向けられる外部エネルギー源を、波面センサシステムの制御下に置き、そのようにして、レンズの屈折力を調整しながら、術中のレンズ屈折力計算を可能にすることができる。

本発明の更に別の態様によれば、上述したように構成されたコンタクトレンズは、外部エネルギー源及び波面センサシステムを用いて、患者の眼内の原位置において調整し、レンズによって達成可能な視力を最適化することができる。

本発明のレンズを使用及び調整する方法も提供する。

発明の詳細な説明
本発明は、植込み型眼内レンズ（「ＩＯＬ」）及びカスタムコンタクトレンズの分野に特に適用可能性を有する、原位置において調整可能なレンズシステムを対象とする。以下に説明するように、本発明のシステムはまた、視力矯正に用いられる他の種類のレンズ、例えば有水晶体ＩＯＬ及びコンタクトレンズの屈折力を調節するためにも利用することができる。便宜上、本システムを、例示的な嚢内ＩＯＬとの関連で最初に説明する。

本発明の原理によれば、レンズが１つ又はそれ以上の単独で作動可能な流体が充填された作動装置若しくはセルに連結された局所的に変形可能な表面を有する方法及び装置が提供される。流体が充填されたセル内の量及び変形は、外部動力源を用いた、セルと１つ又はそれ以上のレザバとの間に連結された個々の流れ制御機構の選択的作動によって制御される。

ＩＯＬの移植及びアクセス用切開の治癒後、ＩＯＬは、個々の眼に対する適切な屈折力に近似することになろう。次いで、レンズの光路差（「ＯＰＤ」）を調節し、原位置において光学性能を最適化することができる。本明細書において以下に説明するように、各セル要素を各々協調させて修正することの正味の効果は、レンズ要素が配置された光学系、例えば人間の眼の光学性能を向上させることにある。ＯＰＤを増大させるか若しくは減少させて、セル又は作動装置の変位量を適切に選択することにより、ＩＯＬは、結像系に関連する光学的不備点の全て若しくは相当な部分を解消されることができる。従って、角膜からの入射波面は、ＩＯＬに衝突することになり、収差波面を、理想的な球状波面と実質的に比較することができる。次いで、レンズを透過した後の波面が実質的に完全なものとなるように、個々のセル又は作動装置に修正を施して、波面に適切なＯＰＤを与えることができる。

図１を参照すると、本発明に従って構成された例示的な眼内レンズ１０が描かれている。眼内レンズに関しては通常のことであるが、レンズ１０は、レンズ部１２と脚１４とを含む。従来のＩＯＬの場合、脚部１４の最外部直径は一般に約１３．０ｍｍであり、一方、レンズ部１０の直径は約５．０ｍｍ〜約８．０ｍｍである。

脚部１４は、当業界で既知の任意の適した構造を有することができ、例を挙げれば、水晶体嚢の外周に接触すると軽微な係合圧力を生成するように、弓状の末端部分を形成する半径方向外向きの端部を有する２つの反対方向の可撓性要素を備える。図１Ｂの実施形態では、脚部１４は、レンズ部１０の平面に対してある角度で配置されており、一方図１Ｃでは、脚部１４は、レンズ部の平面内に整合されている。

レンズ部１２は、光が通って視神経上に屈折される中央光学部１６と、脚１４を支持し且つそれに加えて中央光学部１６に対する調節システムの非光学部を格納する支持領域１８を含む。図１Ａの例示的実施形態に描くように、中央光学部１６は、例示的に、流体が充填された六角形チャンバの形状をとった変形可能なセル２０のアレイを含む。変形可能なセル２０は、変形可能なセル２０の軸方向寸法の選択的調整が中央光学部の光学パラメータに対する局所的調整又は全体的調整を生じさせるように、前部及び後部の弾性ポリマー部材に連結されている。以下に更に詳細に説明するように、変形可能なセル２０の軸方向寸法の調整は、遠隔エネルギー源、例えばレーザ源からのエネルギー送達に応答して達成することができる。

ここで図２Ａ及び図２Ｂをも参照すると、レンズ部１２は、中央要素２６に当たって挟まれた前部要素２２と後部要素２４とを備える。中央要素２６は、変形可能なセル２０のアレイと、中央要素２６の周縁に配置された１つ又はそれ以上のレザバ２８とを含む。要素２２、２４及びセルのアレイ２６の各々は、シリコーンポリマー材料、アクリルポリマー材料、ヒドロゲルポリマー材料等のような透明で可撓性の変形可能な材料で製造することができ、これらの全てが、後続の小切開を通じた眼内への展開に備えて小口径導入器の管腔に搬入するためにレンズを巻くか若しくは折りたたむことを可能にする。以下に説明するように、レンズの機能性は、前部要素及び後部要素のうちの少なくとも１つの可撓性の度合いに依存する。

代替的に、前部要素又は後部要素２２及び２４のうちの少なくとも１つを、断面が極めて薄い場合、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などの若干より堅い生体適合性材料で製造してもよい。この場合、レンズ部１６は、シリコン及びＰＭＭＡなどの異なる材料で形成することができる。セルのアレイ２６及び要素２２並びに２４は、射出成形法を用いて形成することができるのが好ましい。代替的に、要素２２及び２４は、当業界で既知の旋削技法又は鋳造技法を用いて製造してもよい。材料の選択は、機械的性質、温度感度、分散のような光学的性質、成形特性等の要件によって更に特徴付けることができる。

ここで図３をも参照すると、変形可能なセル２０は、アレイの各セル２０が１つ又はそれ以上の流路３０によって１つ或いはそれ以上のレザバ２８に連結された六角形のハチの巣状に配列することができる。各流路３０が、外部エネルギー源を用いて作動可能な、ポリマー又はワックス様材料で製造された犠牲栓若しくは一方向又は二方向のバルブなどの流れ制御機構を含む。

本発明の原理によれば、焦点外れ誤差及び他の収差の補正には、幾つかの局所化経路又はそれらの近傍での前部要素若しくは後部要素の表面の作動並びに軸方向変位によって対処することができる。中央光学部１６の標的位置の下に位置する変形可能なセル２０は、セル及び前部要素並びに後部要素２２及び２４の隣接部分に沿って通る光学距離を増大又は減少させるために、レザバ２８に流入するか若しくはそこから流出する流体の流量によって寸法を変えることができる。中央光学部１６の幾つかの領域の各々は、焦点外れ誤差又は他の収差を補正する必要に応じ、その位置でＩＯＬを横断することにより形成される光学距離を増大若しくは減少させながら修正することができる。

一般に、変形可能なセル２０は各々、ＩＯＬの光軸に対して実質的に軸方向の寸法に作動し、グループで又は個々に対処することができる。セル２０は、セルへの屈折率の一致する流体媒体Ｍの追加又は除去によって作動される。この流体Ｍの制御は、ＩＯＬの光学部１６内に配置された流れ制御機構を介して、レザバ２８から、又はレザバ２８へ、局所的に行うことができる。代替的に、流体は、ＩＯＬを横断する光の光路の外側のレンズ部１２の支持部１８内に配置された流れ制御機構を介して、セル２０の内外、レザバ２８の中又は外へ流れるように制御することができる。各セル２０は、１つ又はそれ以上の流路３０を通じて供給され、流体は、レンズの他の構成要素と屈折率が一致されている。

流体媒体Ｍは、変形可能なセル２０の材料及び他の方法で望ましくないフェーズエラー又は回折効果を引き起こす可能性のある隣接表面にその屈折率が一致するように選択される。シリコーンは、液体状態及び固体状態の両方において同等の屈折率を有する入手可能な材料の例である。例えば、液体シリコーンと固体ＰＭＭＡ、又は固体シリコーンと水溶液、若しくは水を用いて、他の材料を選択して屈折率を一致させることができる。このようにして、屈折率一致による所望の効果を達成し、スペクトルの可視領域においては検出不可能な固体構造を提供することができる。

図２Ｂに描かれた例示的な実施形態を再度参照すると、セル２０の群をレザバ２８に連結する流れ制御機構３０は、流路３０とレザバ２８との間の中央要素２６の周縁上に、輪状配列で配置することができる。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、流れ制御機構は、中央要素２６の基板材料の局所的により薄い領域で形成され、レザバ２８を一群のセル２０に連結する犠牲栓３２を備える。局所的に薄くされた領域内の中央要素２６の基板材料は、更に、栓３２の温度上昇及び融解を促進するように、適切なドーパントを含むことができる。

所定の波長のレーザ光のビームＬにさらされると、栓３２が融解し、それにより、図４Ｂに矢印で示すように、流路３０を通じて一群の変形可能なセル２０に連絡することになる対応するレザバ２８内においてより高い圧力が可能となる。その結果生じる変形可能なセル２０内の増大した圧力が、その群内のセルの軸方向伸長を生じさせる。この寸法の変化が、前部要素２２及び後部要素２４のうちの１つ又は両方の上に重なる部分の曲率の局所的変動として現れる。もちろん、栓３２の除去によって単に栓の開放と同時にレザバ２８に連結されるセル内の静圧が増大されるだけであることを理解されたい。

代替的に、図５Ａ及び図５Ｂの例示的な実施形態に示すように、流れ制御機構は、セル２０の各々の基部に中央要素２６の基板材料の局所的により薄い領域で形成された犠牲栓３４を備える。栓３４は、流路３０内に維持されたより高い（又はより低い）静圧にセル２０を個々に連結し、次いで、流路３０が、レザバ２８と連絡する。図４の実施形態に関しては、栓３４を形成する材料は、栓の温度上昇及び融解を促進するように、適切なドーパントを含むことができる。

所定の波長のレーザ光のビームＬにさらされると、栓３４が融解し、それにより、図５Ｂに矢印で示すように、レザバ２８から１つの変形可能なセル２０の内部に連絡することになる対応する流路３０内においてより高い（又はより低い）圧力が可能となる。その結果生じる変形可能なセル２０内の圧力変化が、セルの軸方向寸法の変化を生じさせ、それがここでもまた、前部要素２２及び後部要素２４のうちの１つ又は両方の上に重なる部分の曲率の局所的変動として現れる。認識すべきことであるが、前部要素若しくは後部要素のいずれかに出現する局所的変動の幅は、これらの構成要素の相対的剛性の関数である。

認識すべきことであるが、レザバ２８内の屈折率の一致した流体は、セルの特定の領域又は群に対しては望ましいことに、中央光学部２０内でのその位置に応じて、セル２０内の流体よりも高いか若しくは低い静圧を維持することができる。従って、例えば、最中央のセル２０群を有する中央部２６を周辺部のそれよりも高い圧力で製造するか、又はその逆とし、異なる静圧のレザバ２８を提供して、レンズの表面全体にわたって達成される曲率の局所変動幅を拡大するのが望ましいかもしれない。

更に、個々のセル２０が単独で機能しないことを保証し、隣接するセル間における断絶の生成を最小限に抑えるよう注意を払わなければならない。そのような断絶は、あらゆるイメージングシステムにおいて、特に人間の敏感な視覚系において望ましくない回折効果を引き起こす可能性がある。従って、セル２０は、例えば、光軸に実質的に垂直な中央要素２６の平坦な部分を通して、機械的に連結されなければならない。

流体の操作及び制御は、流体媒体Ｍを移動させるためのＩＯＬに対するエネルギーの外部からの伝達に適切な幾つかの方法によることができる。上述したように、レーザ１００及び１１０は、流れ制御機構３２及び３４を作動させるために使用可能な動力を提供するのに特に好都合であると考えられる。更に、熱膨張、双安定の金属素子又はプラスチック素子、材料の相転移若しくは膨張、ポリマーの光活性化等のような熱現象に依存する能動的ポンピング機構を含む、他の形態の流れ制御機構を用いることもできる。

能動的ポンピング機構の代わりに、本発明のレンズと共に用いるのに適した流れ制御機構は、熱機械式、電気機械式、電磁式、流体磁気式、或いは外部から作動させることのできる当業界で既知の任意の他の適切なバルブシステムのいずれであってもよい光作動バルブを用いて、媒体の流れを可能にすることができる。従って、高圧レザバを中央光学部１６の外側に備えることができ、レーザ作動バルブを用いてセル２０内への流れを制御することができる。バルブは、中央光学部１６の外側にも配置されるのが好ましいであろう。

代替的に、流体がセル２０の外へ流れることを可能にする流出バルブを用い、そうすることによりセル内の流体の量を制御することもできる。この後者の場合、セル２０内の流体は、受容レザバよりも圧力が高く、ＩＯＬは、全セルをそれらの全移動量近傍まで伸長した状態で移植されることになろう。このようにして、次いで、必要な補正を行うのに必要な個々のセルからの流体の適切な除去により、眼の収差を補正することができる。

上述したように、流体の運動は、セル２０の内部と圧力のより高い又はより低い１つ又はそれ以上のレザバ２８との間の圧力差を仲介する流れ制御機構を用いて達成することができる。例えば、関係Ｐ_ｆｉｌｌ＞Ｐ_ｃｅｌｌ＞Ｐ_{ｅｍｐｔｙ}が人間の眼のような光学系の性能を適切に補正するのに必要なセルの全運動範囲にわたって維持されるように、２つのレザバを用いることができ、この関係において、Ｐ_ｆｉｌｌは高圧レザバの圧力、Ｐ_ｃｅｌｌはセル２０内の圧力、Ｐ_{ｅｍｐｔｙ}はより低い圧力のレザバ内の圧力である。

本発明の更に別の態様によれば、所望の度合いのレンズ表面の修正が達成されたときに、例えばポンピング工程を終了するか又は光硬化作用若しくは架橋結合作用等を利用することにより、流路３０を封止するのが望ましいかもしれない。代替的に、又は更に、所望の度合いの補正が達成された後に、流体材料の光重合によって、レンズ部１２全体を硬化させることも望ましいかもしれない。シリコーンは、一般に青色光を用いて光重合することのできる部類の材料であり、この作用を示す他のポリマーが存在する。

図６Ａ、図６Ｂ及び図７Ａを参照すると、流れ制御機構としてレーザ作動バルブが設けられている、本発明による眼内レンズの代替的実施形態が描かれている。レンズ５０は、光学部５２と、白内障手術後の嚢内移植に用いられる際に水晶体嚢に係合するための非光学部又は脚部５４とを含む。図１のＩＯＬの非光学部５４は、板型の脚を備えるが、代替的に、図１〜図５の実施形態に関して上述したどの種類のアーム型脚でも備えることができる。

この実施形態に用いられる流れ制御機構を図６Ｂに概略的に示し、順次説明する。レンズ５０の光学部５２は、該レンズの内部に、ＩＯＬ製造の技術界で既知の弾性ポリマー材料で製造された、複数の流体充填チャンバ又はセル５６ａ、５６ｂ、．．．５６ｎを含む。例示的に、１９個のこのようなセルを有するレンズ５０を示すが、実際のセルの数は、１と約２５０の間の範囲にわたることができる。

各セル５６ａ ．．．５６ｎは、流体の流入路５８及び流出路６０に連結され、各セルの内部は、バルブ６２並びに６４によって、それぞれ、その対応する流入路及び流出路に連結される。バルブ６２及び６４は、レーザ源による作動の対象とすることが可能であり、且つそれに対して適合されている。流入路５８及び流出路６０の各々が、それぞれ、脚部５４内に配置された第１と第２のレザバ６６並びに６８に連結される。

一実施形態では、レザバ６６は、流体充填セル５６ａ ．．．５６ｎ内の圧力に対して正圧の供給レザバを構成し、レザバ６８は、セル５６ａ ．．．５６ｎ内の圧力に対して負圧のレザバ又はシンクレザバを構成する。代替的実施形態では、第１と第２のレザバ及び流体充填セルと流体連絡するマイクロポンプを設けることができる。

レザバ６６及び６８は、図６Ａ並びに図６Ｂに示すように各々の数を複数とすることができ、それぞれ、流入路５８及び流出路６０と連絡する。全体として、図６Ｂを参照すると、流体７０は、レザバ６６から流入路５８を経由してセル５６ａ ．．．５６ｎに流入し、レンズの前部要素７４の中央光学部７２（図７Ａ参照）の曲率を変えるように制御することができる。流体７０は、中央光学部７２において変更されたいずれかの曲率を逆にするために、流出路６０を経由して、セル５６ａ ．．．５６ｎからレザバ６８へ移すこともできる。

レンズ５０の部品は、シリコーン、疎水性又は親水性のアクリル、ヒドロゲル、コラマー、若しくは当業界で既知の任意の適した屈折率を有する他のポリマーなどの若干可撓性のポリマーで製造されるのが好ましい。部品の組み合わせは全て、ほぼ同じ屈折率を有する類似の材料の組み合わせであり、一般的な両凸レンズ又は平凸レンズ若しくは凹凸レンズとなるように組み立てることができる。この点で、本レンズは、コンタクトレンズの場合と同様に実質的に薄くすることができる。

図７Ａ及び図７Ｂでは、レンズ５０は、前面７２が前面曲率ＡＣを有する両凸の光学部及び後面７６を有する。図７Ａの分解図は、レンズ５０が少なくとも１つの中間体要素８０と共に、前部体要素７４及び後部体要素７８によって組み立てられていることを示している。体要素７４、７８及び８０の各々は、シリコーン又は上述した類似の材料で成形される。

図７Ａ及び図７Ｂの実施形態では、中間体要素８０は、その中に成形された流入路５８を担持し、一方、流出路６０は、後部体要素７８の内面内に成形された状態で示されている。複数の流入路及び流出路を中間要素８０及び／又は前部体要素、中間体要素若しくは後部体要素７４、７８及び８０の他の内面のいずれかの中に成形することができることを理解されたい。レンズ体の内部は、成形された構造体８４内に複数のセル５６ａ ．．．５６ｎを担持する独立した成形セル構成要素８２を更に含む。

１つ又は複数の流入レザバ６６及び１つ若しくは複数の流出レザバ６８も、レンズの内部に成形され、レザバのキャビティ部６６並びに６８は、１つ又はそれ以上の体要素７４、７８及び８０内に延びる。中間体要素８０はまた、以下に説明する光熱応答性ニッケルチタニウム合金のバルブ構成要素１０２と協働するように適合された成形バルブシート８６をも担持する。代替的に、バルブシート８６は、前部体要素、後部体要素及び中間体要素７４、７８若しくは８０のうちの１つ又はそれ以上の中に成形してもよい。

レンズの独立した成形された構成要素の数は２〜約６の数とすることができ、複数のセル５６ａ ．．．５６ｎ、流入路５８及び流出路６０、レザバ並びにレンズ体内のバルブシートを成形するのには様々な設計が可能であり、それらの全てが本発明の範囲内に入ることを理解されたい。

マイクロ流体工学、いわゆる「ソフト」リソグラフィ及びマイクロ成形における最近の進展は、ミクロン規模の特徴を有する図７Ａに描かれた種類のレンズを実現可能としている。従って、図７Ａ及び図７Ｂの図は、レンズの動作原理の理解を可能にするために提供されており、定尺ではなく、本発明のレンズの実際の特徴は寸法が約１ミクロン〜約１００ミクロンの範囲にわたることができることを理解されたい。例えば、マイクロ流体工学に基づく金型製造分野の技術を開発してきた１つの会社は、９４０８０、カリフォルニア州サウスサンフランシスコ、Ｓｈｏｒｅｌｉｎｅ Ｃｏｕｒｔ ７１００所在のＦｌｕｉｄｉｇｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎである。

Ｆｌｕｉｄｉｇｍ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎは、ミクロン規模の流路、ポンプ、マイクロバルブ及び流体回路として機能する軟質ポリマーの多層からなる他の三次元構造体を形成し且つ製造する技術を開発してきた。多層に所望の特徴をインプリントし且つ重合工程によって互いに不可逆的に結合し、同一の屈折率を有する一体型レンズ体を提供することができる。レンズの流体回路内に供給される流体７０は、一致する屈折率を有する選択されたシリコーン流体とすることができる。

本発明のマイクロ流体要素を可能にする幾つかの技術は、１９９０年代に、カリフォルニア工科大学で開発された。以下の論文及び資料は全て引用により本明細書に組み込まれるものであり、本発明のレンズを製造するのに用いることのできるような軟質ポリマーの製造技法、成分及びマイクロ流体工学の諸側面を記載している：Ｓ．Ｒ．Ｑｕａｋｅ及びＡ．Ｓｃｈｅｒｅｒ、「Ｆｒｏｍ Ｍｉｃｒｏ ｔｏ Ｎａｎｏ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｓｏｆｔ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ」、Ｓｃｉｅｎｃｅ ２９０：１５３６−４０（２０００）；Ｐ．Ｃｈｏｕ、Ｍ．Ａ．Ｕｎｇｅｒ、及びＳ．Ｒ．Ｑｕａｋｅ、「Ａ Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｅｄ Ｒｏｔａｒｙ Ｐｕｍｐ」、Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｍｉｃｒｏｄｅｖｉｃｅｓ ３：３２３−３３０（２００１）；Ｍ．Ａ．Ｕｎｇｅｒ、Ｈ．−Ｐ．Ｃｈｏｕ、Ｔ．Ｔｈｏｒｓｅｎ、Ａ．Ｓｃｈｅｒｅｒ、及びＳ．Ｒ．Ｑｕａｋｅ、「Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｅｄ Ｖａｌｖｅｓ ａｎｄ Ｐｕｍｐｓ ｂｙ Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ Ｓｏｆｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」、Ｓｃｉｅｎｃｅ ２８８：１１３−１１６（２０００）；Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ａｃｔｕａｔｏｒ ａｎｄ Ｓｅｎｓｏｒ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ、Ｈｉｌｔｏｎ Ｈｅａｄ，Ｓ．Ｃ．（２０００）の会議録におけるＨ．Ｐ．Ｃｈｏｕ、Ｍ．Ａ．Ｕｎｇｅｒ、Ａ．Ｓｃｈｅｒｅｒ、及びＳ．Ｒ．Ｑｕａｋｅ、「Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｅｌａｓｔｏｍｅｒ Ｆｌｕｉｄｉｃ Ｌａｂ ｏｎ ａ Ｃｈｉｐ−Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ ａｎｄ ＤＮＡ ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ」；Ｈ．Ｐ．Ｃｈｏｕ、Ｃ．Ｓｐｅｎｃｅ、Ａ．Ｓｎｅｒｅｒ及びＳ．Ｑｕａｋｅ、「Ａ Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ Ｓｉｚｉｎｇ ａｎｄ Ｓｏｒｔｉｎｇ ＤＮＡ Ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ」、Ｐｒｏｃ．Ｎａｔ’ ｌ Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．９６：１１−１３（１９９９）；Ａ．Ｙ．Ｆｕ、Ｈ．Ｐ．Ｃｈｏｕ、Ｃ．Ｓｐｅｎｃｅ、Ｆ．Ｈ．Ａｒｎｏｌｄ及びＳ．Ｒ．Ｑｕａｋｅ、「Ａｎ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｅｄ Ｃｅｌｌ Ｓｏｒｔｅｒ、Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．（２００２）；及びＴ．Ｔｈｏｒｓｅｎ、Ｒ．Ｗ．Ｒｏｂｅｒｔｓ、Ｆ．Ｈ．Ａｒｎｏｌｄ及びＳ．Ｒ．Ｑｕａｋｅ、「Ｄｙｎａｍｉｃ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎ ａ Ｖｅｓｉｃｌｅ−Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ」、Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ、８６：４１６３−６（２００１）。

ここで図７Ｂを参照すると、組み立てられた部品７４、７８及び８０の断面図が示されている。該図では、断面は、レンズの前部曲率ＡＣを変える幾つかのセル（例えば５６ａ ．．．５６ｎ）を通過する。この実施形態では、正圧レザバ６６は、流入路５８によってチャンバ５６ａに連結される。流入路５８は、中間要素８０の上面内に形成されており、レザバ６６から延びて流入バルブシート８６を通り、流体充填セル５６ａの基部で終わる。流出路６０は、部分的に穴９０によって形成され、中間要素８０を通り、後部要素７８の上面（及び流出バルブシート９２）に沿って負圧レザバ６８まで更に延びる。レンズ組立体は更に、セル構成要素８２の外側及び前部体要素７４中央部７２の内側周辺に空間９４を形成する。空間９４は、屈折率の一致した流体７０で充填されている。

ここで図８Ａ及び図８Ｂに移ると、セル構成要素８２の一部分の拡大図が、該構成要素の使用法及び製造法を説明するために提供されている。セル構成要素８２は、成形された構造体８４ａ〜８４ｅ内に、複数のセル５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５６ｄ及び５６ｅを担持する。上述したように、一般に、成形構造体の数は、１〜約２００の範囲にわたることができ、約２０〜約１２０であるのが好ましい。成形構造体８４ａ ．．．８４ｅは、中間要素８０（図７Ｂ参照）の平面に対してほぼ直角に延び、且つレンズ５０の光学軸と整合されている。各成形構造体８４ａ ．．．８４ｅが、外壁部９６、及び前部レンズ表面に係合し、それを変形し且つ調整するための、９８で示す実質的に弾性の変形可能な前壁部を形成する。構成要素８２の基部１００は、体要素８０の前面に結合するように適合されている。

成形構造体８４ａ ．．．８４ｅ及びそれらの中にあるセル５６ａ ．．．５６ｅは、任意の適した寸法並びにそれらの間の間隔を有することができる。例えば、寸法Ａは、約２０ミクロンと約５ｍｍの間の範囲にわたることができる例示的な構造体８４ｄの直径を表す。寸法Ｂで示す構造体５６ｃの高さは、約１０ミクロンと約１００ミクロンの間の範囲にわたる。構造５６ａと５６ｂの間の間隔Ｃは、約０ミクロンと約１０００ミクロンの間の範囲にわたることができる。成形構造体の外側壁９８の厚さＤは、約１０ミクロンと約２００ミクロンの間の範囲にわたることができる。

成形構造体は、寸法を変えることができ、一実施形態では、中央寄りに位置する構造体は、周辺部寄りの成形構造体よりも大きくするか、又は間隔をより大きくとって配置することができる。成形構造体は、円筒状、先細、円錐状、六角形等のような任意の形状を有することができる。一般的な実施形態では、各成形構造体の外壁部９８は、内部の流体７０の量が増大された際の構造体及びその中のセルの半径方向膨張を防止するための実質的厚さを有する。

図８Ａと図８Ｂを比較するとわかるように、セル５６ａ内への流体７０の流入により、薄壁前部９８が、Ｇで示す選択された寸法だけ膨張する。セル５６ａに境界をつける薄い前壁９８のこの膨張により、前部要素７４の弾性を有する中央光学部７２が係合され、前方に押される。成形構造体８４ａ ．．．８４ｅの前壁９８は、厚さＥが約１ミクロン〜約４０ミクロンの範囲にわたることができ、約２ミクロン〜約２０ミクロンであるのがより好ましい。各構造体８４ａ ．．．８４ｅの前壁９８の運動の振幅Ｇは、約１ミクロン〜約１００ミクロン又はそれ以上の範囲にわたることができる。

セル５６ａの膨張により、レンズの前部曲率ＡＣがＡＣ’に変形及び変更される。図８Ａ及び図８Ｂから理解されるように、本発明のレンズ５０は、幾つかの局所的経路における又はそれらの周辺部におけるレンズの前部要素７４の中央光学部７２の起動及び軸方向変位により、焦点外れ誤差並びに他の収差を補正する。対象位置の下に位置するセル５６ａ ．．．５６ｎは、流体の流れによって寸法が変更され、レンズの変更された部分を通る光の光学距離が増大又は減少する効果が得られる。

本発明の原理によれば、レンズの中央光学部の幾つかの領域の各々は、変更されたレンズ部のＩＯＬを横断する光学距離を増大若しくは減少させて修正することができる。従って、光学開口部又はレンズ表面は、複数の個々に指定可能な領域に分割することができ、各成形構造体が、前部曲率ＡＣを、ＩＯＬの光学軸に対して実質的に軸方向の寸法において変更することができる。各要素は、寸法変更可能なセル５６ａ ．．．５６ｎへの流体媒体７０の増減によって作動させることができる。

図１〜図５の実施形態に対して上述したように、隣接するセル間に断絶が全く存在しないように、個々の成形構造体８４及び対応するセルが調和して作動することが重要である。間隔を置いて配置された変形可能な成形構造体のシステムにより、成形構造体８４及びセル５６ａ ．．．５６ｎの断面Ａ、成形構造体と厚みとの間の間隔を置かれた寸法Ｃ、前部要素７４の中央光学部７２のデュロメータ並びに他の物理的特性の関数であり、且つそれらによって制御される前部レンズ表面における実質的に滑らかな曲率半径を、該システムが生成することが可能となる。

成形構造体８４と前部レンズ要素７４の壁７２の内側表面との間の空間９４は、レンズの流体回路に用いられるものと同一の屈折率の一致した流体を含む。流体７０は、他の方法で望ましくないフェーズエラー又は回折効果を引き起こすかもしれない隣接表面の成形構造体８４及び隣接表面に屈折率が一致するように選択される。

ここで図９Ａ及び図９Ｂを参照すると、セル５６ａ ．．．５６ｎ及びレザバ６６並びに６８の内外への流体７０の流れを制御するための例示的なバルブシステム及び方法が説明されている。遠隔エネルギー源からのエネルギーの印加に応答する様々な種類のマイクロバルブが開発されており、それらのうちの任意の１つを、本発明によるレンズに用いることができる。本明細書に記載する例示的なバルブシステムは、光熱効果に応答してバルブダイヤフラムを作動させる薄膜形状記憶合金（ＳＭＡ）材料をベースとしている。従って、本レンズは、全てがレーザ屈折技術界に知られた低出力レーザ、電流測定法による走査システム、及び光学的レーザ追跡システムと協働し、レンズ５０内に担持された１つ又はそれ以上のバルブ機構を標的とし且つ作動させるように容易に適合させることができる。

図７Ａ及び図７Ｂをも参照すると、レンズ５０の中間領域は、薄膜ニッケルチタニウム（ニチノール）形状記憶合金の環状部材１０２を担持する。一般に、薄膜製造法の利用により、単一の構成要素がレンズの操作を可能にする複数の流入バルブ及び流出バルブのダイヤフラム部を提供することが可能となる。

周知のように、ニッケルチタニウム合金は、それが形状記憶特性、血管内ステントのような幾つかの医療移植に用途を見出している特性を示す形で結晶化するように焼鈍することができる。事実上、ニッケルチタニウム合金の全ての用途が、シート状又はチューブ状のバルク材から開発されている。チューブを延伸するか又はＳＭＡのシートを巻くための様々な方法が開発されてきたが、従来の方法を用いて、本発明に必要な２ミクロン〜２０ミクロンの範囲の薄膜を製造することができる。

最近、ＭＥＭＳ部品の製造を可能にすると同時に、薄膜ＳＭＡ材料を提供するためのスパッタ堆積材料に関する技法が開発されている。ニッケルチタニウムフィルムなどのスパッタ堆積された薄膜ＳＭＡ合金は、１ミクロン未満〜約２５ミクロンの範囲の厚さに製造することができる。以下の論文は、引用により本明細書に組み込まれる、薄膜をスパッタ堆積する方法及びＳＭＡ材料を焼鈍する方法を記載している：Ｖ．Ｇｕｐｔａ、Ａ．Ｄ．Ｊｏｈｎｓｏｎ、Ｖ．Ｍａｒｔｙｎｏｖ、Ｖ．Ｇａｌｈｏｔｒａ、Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｓｈａｐｅ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｌｌｏｙ ｆｏｒ Ｍｅｄｉｃａｌ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ、ＮａｎｏＳｐａｃｅ ２０００、国際マイクロ／ナノ技術会議、テキサス州ヒューストン、２０００年１月２３日〜１月２８日開催；Ｐ．Ｋｒｕｌｅｖｉｔｃｈ、Ａ．Ｐ．Ｌｅｅ、Ｐ．Ｂ．Ｒａｍｓｅｙ、Ｊ．Ｃ．Ｔｒｅｖｉｎｏ、Ｊ．Ｈａｍｉｌｔｏｎ、Ｍ．Ａ．Ｎｏｒｔｈｒｕｐ、Ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ Ｓｈａｐｅ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｌｌｏｙ Ｍｉｃｒｏａｃｔｕａｔｏｒｓ、Ｊ．Ｍｉｃｒｏｍｅｃｈ．Ｍｉｃｒｏｅｎｇ．Ｖｏｌ．５、１９９６年１２月４日号；Ａ．Ｄａｖｉｄ Ｊｏｈｎｓｏｎ及びＥｒｉｋ Ｊ．Ｓｈａｈｏｉａｎ、「Ｒｅｃｅｎｔ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｓｈａｐｅ Ｍｅｍｏｒｙ Ｍｉｃｒｏａｃｔｕａｔｏｒｓ」、ＭＥＭＳ ’９５、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ＩＥＥＥ Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ、ｐ．２１６（１９９５）；Ｓ．Ｚ．Ｈｕａ、Ｃ．Ｍ．Ｓｕ、Ｍ．Ｗｕｔｔｉｇ、「Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｓｔｒｅｓｓ ｉｎ ＳＭＡ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍｓ」、ＭＲＳ Ｓｙｍｐ．Ｐｒｏｃ．ｏｎ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍｓ Ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ、３０８、５２５（１９９３）、及びＡ．Ｄ．Ｊｏｈｎｓｏｎ、Ｖａｃｕｕｍ−Ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ＴｉＮｉ Ｓｈａｐｅ ｍｅｍｏｒｙ Ｆｉｌｍ：Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｍｉｃｒｏ−Ｄｅｖｉｃｅｓ、Ｊ．Ｍｉｃｒｏｍｅｃｈ．Ｍｉｃｒｏｅｎｇ．Ｖｏｌ．１、（１９９１）３４−４１．
マイクロバルブとして用いるために、ＳＭＡ材料は、結晶状態に焼鈍され、その状態において、それは、該材料の相変化変態温度を経て加熱される際にマルテンサイトからオーステナイトへ結晶相変態する。その温度より低い際には、この材料は、応力に応答して「記憶形状」から塑性変形することができる。ＳＭＡ材料を、変態温度を経て加熱する際に、それは、同時に相当な力を加えながら、力強くその記憶形状に戻る。

１つのレンズ実施形態では、図８Ｂのチャンバ５６ａのような各セルは、流体７０の流入及び流出を制御するための２つの関連するバルブ５８及び６０を有する。構成部品の数を限定することが望ましく、この理由により、マイクロ機械加工されたニッケルチタニウム合金のバルブ機構が、本発明のレンズに最も適しているかもしれない。便宜上、図９Ａの環状ＳＭＡ部材には、環状部１０６から遠ざかる方向に延びる４つのみの定尺ではないバルブダイヤフラム部１０４ａ〜１０４ｄを示す。ダイヤフラム部１０４ａ〜１０４ｄの数を本発明に対して必要な任意の数に増加することができることがわかるであろう。

図９Ｂに、平坦な縁部１１０及び平坦な環状部１０６から遠ざかる方向に延びる非平坦な形状１０８を形成するＳＭＡバルブダイヤフラム部１０４ａ及び１０４ｂの拡大図を示す。各非平坦な形状１０８を、バルブを閉鎖位置に促すのを支援するために任意選択的なバネ要素１２２が内部に形成された状態で示す。非平坦な形状１０８の中心部は、任意選択的に、選択された波長の光と協働する光吸収性組成物を塗布することもできる。

ここで図１０Ａ及び図１０Ｂを参照すると、熱応答性バルブ６２の動作が説明されている。図１０Ａは、バルブ６２の断面図であり、平坦な縁部１１０が前部要素７４の後面と中間要素８０の前面の間に挟まれているのを示している。この部材の非平坦なＳＭＡ部１０８は、レンズ体組立体の広々としたキャビティ又はバルブシート８６内に担持されている。休止時は、バルブ６２は、常時閉鎖位置にあり、非平坦なＳＭＡ部１０８がバルブシート１１４に圧着され、開口部１１６を閉鎖している。第１の部分１１８ａがバルブキャビティ８６内に入り、第２の部分１１８ｂが閉鎖された開口部１１６の反対側のバルブキャビティを出る流入路５８（図６Ｂ参照）が、図１０Ａに示されている。

図１０Ｂに、光熱ターゲッティングにより開放位置に移動されたバルブ６２を示す。Ｌで示すレーザビームが、バルブの非平坦な形状１０８に衝突するように向けられる。非平坦な形状１０８の温度の上昇により、ＳＭＡが薄膜域の両端にわたってその寸法を変え、バルブシート１１６から遠ざかる方向に上昇し、それによりバルブを開放する。図１０Ｂに矢印で示すように、次いで流体がレザバからセルへ、又はセルからシンクレザバへ流れる。ＳＭＡ部材を用いて第１と第２の形状間で移動させてバルブを開閉する方法は、ＳＭＡ部材が折りたたみ式管腔に衝突して流体流を終了させるか又は折りたたみ式管腔を開放するように適合された類似のシステムへ拡大され、それらの全てが当業界で既知である。

図１〜図５の実施形態に関しては、各々且つ協調してセル５６ａ ．．．５６ｎ内の流体量を変更することの正味の効果は、レンズシステムの光学的性能を向上させることである。ＯＰＤを増大させるか若しくはそれを減少させてセル５６ａ ．．．５６ｎの変位量を適切に選択することにより、ＩＯＬは、イメージングシステムに関連する光学的不具合の全て又は相当な部分を解消するように製造することができる。このようにして、角膜からの入射波面は、ＩＯＬに衝突することになり、収差波面を、理想的な球状波面と実質的に比較することができる。次いで、レンズ透過後に波面が実質的に完全なものとなるように、個々のセルを修正して、波面上に適切なＯＰＤを与えることができる。

眼内レンズとして用いられる場合の本発明のレンズは、Ｓｈａｃｋ Ｈａｒｔｍａｎ型波面感知システム又は任意の他の型の波面センサなどの診断用機器に接続し、調整されたレンズの光学パラメータのリアルタイム術中フィードバックを提供することができる。この手段により、レンズを最適化し、球面収差と高次収差の両方を補正することができる。

図６〜図１０のレンズ実施形態は、流入路５８及び流出路６０の各々に対して流入バルブ６２並びに流出バルブ６４を備えるが、単一の流入・流出路によって流体充填セルの各々に連結されたマニホルドを用いてレンズ内の離散的な数のバルブ機構の数を減らすことができ、マニホルドは、正圧のポンプ又はレザバに流体連結された状態と負圧のポンプ又はレザバに流体連結された状態の間で切り換えることができることがわかるであろう。

当業者には、例示的な実施形態及びそれらの説明が本発明を全体として例証したものに過ぎず、本発明が本明細書に記載した特定の実施形態に限定されないことがわかるであろう。本発明の特定の特徴を幾つかの図に示すことができ、他には示すことができないが、これは便宜上に過ぎず、本発明により、どのような特徴も、別の特徴と組み合わせることができる。本発明の好ましい例示的実施形態を上に記載しているが、当業者には、本発明を逸脱することなくそれらに種々の変更及び修正を施すことができることが明らかであろう。添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神及び範囲内に入る全てのそのような変更並びに修正を包含することを意図されている。
図面の簡単な説明
本発明の更なる特徴、その性質及び種々の利点は、添付の図面並びに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ろう。

図１Ａ〜図１Ｃは、それぞれ、本発明の原理に従って構成された眼内レンズの例示的な実施形態の前面図及び側面図である。 図２Ａ及び図２Ｂは、それぞれ、図１Ａ〜図１Ｃの眼内レンズの脚ではない部分の斜視図並びに分解斜視図である。 図３は、図２Ｂのレンズの中間層内に配置された変形可能なセルのアレイの部分斜視図である。 図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ、封止状態並びに開放状態の、変形可能なセルの流入路及び／又は流出路と図２Ｂのレンズの脚ではない部分内のレザバとの間に配置された犠牲栓の概略断面図である。 図５Ａ及び図５Ｂは、それぞれ、封止状態並びに開放状態の、流入路及び／又は流出路と個々の変形可能なとの間に配置された犠牲栓の概略断面図である。 図６Ａ及び図６Ｂは、それぞれ、本発明の眼内レンズの代替的実施形態の斜視図並びに平面図である。 図７Ａ及び図７Ｂは、それぞれ、図６Ａ並びに図６Ｂの眼内レンズの分解斜視図及び側断面図である。 図８Ａ及び図８Ｂは、変形可能なセルの選択的作動を描いた、図６並びに図７のレンズの変形可能なセルの詳細な部分断面斜視図である。 図８Ａ及び図８Ｂは、変形可能なセルの選択的作動を描いた、図６並びに図７のレンズの変形可能なセルの詳細な部分断面斜視図である。 図９Ａ及び図９Ｂは、それぞれ、例示的なバルブの光熱応答性形状記憶合金部品を示す、図６Ａ並びに図６Ｂのそれに類似した、薄膜ニッケルチタニウム合金部材（レンズ体から外した）の斜視図及び拡大部分分離斜視図である。 図１０Ａ及び図１０Ｂは、それぞれ、バルブの常時閉鎖位置並びに常時開放位置を示す、レンズ体内への挿入成形後の、図９Ａ及び図９Ｂの薄膜ニッケルチタニウム合金部品の概略断面図である。

Claims (13)

1. 眼内レンズであって、
   前面層及び後面層を形成する光学部；
   水晶体に係合するように構成および配列される非光学部；
   少なくとも一つの変形可能なセルを備える該光学部の内部であって、該少なくとも一つの変形可能なセルが、可動部を有し、該可動部は該前面層若しくは該後面層のいずれかを係合し、変形させるように構成および配列される、内部；
   該少なくとも一つの変形可能なセルと流体連絡する、該非光学部における第１レザバ；
   外部エネルギー源で作動され、該レザバと該少なくとも一つの変形可能なセルとの間に流体の流れを引き起こして、該変形可能なセルの該可動部を変形させ、それにより該前面層又は該後面層を制御可能に変形させ且つ該レンズの光学パラメータを変更するように構成および配列される、流れ制御機構；
   を備える、眼内レンズ。
2. 前記少なくとも一つの変形可能なセルは、前記前面層又は後面層に実質的に垂直な軸を定める、請求項１に記載のレンズ。
3. 前記少なくとも一つの変形可能なセルは、少なくとも一つの六角形のセルを備える、請求項１に記載のレンズ。
4. 前記少なくとも一つの変形可能なセルは、少なくとも一つの円形のセルを備える、請求項１に記載のレンズ。
5. 前記流れ制御機構は、犠牲栓を備える、請求項１に記載のレンズ。
6. 前記流れ制御機構は、バルブを備える、請求項１に記載のレンズ。
7. 前記流れ制御機構は、光作動式の流れ制御機構である、請求項１に記載のレンズ。
8. 視力矯正用の屈折力調整可能な眼内レンズであって、
   前部曲率及び後部曲率を規定する弾性光学部と、
   水晶体に係合するように構成および配列される非光学部と、
   該光学部の表面要素と係合するように構成および配列される少なくとも一つの変形可能なセルを含む該光学部の内部と、
   該非光学部と該少なくとも一つの変形可能なセルとの間に流体の流れを制御可能に引き起こして、それにより該レンズを制御可能に変形させ且つその光学パラメータを変更するように構成および配列される流れ制御機構と、
   を備えるレンズ。
9. 前記流れ制御機構は、常時閉鎖されており、且つ外部エネルギー源からのエネルギーの印加によって開放可能である、請求項８に記載のレンズ。
10. 前記流れ制御機構は、光熱作動される、請求項８に記載のレンズ。
11. 前記流れ制御機構は、形状記憶合金製マイクロアクチュエータを含む、請求項８に記載のレンズ。
12. 前記少なくとも一つの変形可能なセルの本体及び前記流体は、一致する屈折率を有する、請求項８に記載のレンズ。
13. 前記少なくとも一つの変形可能なセルは、前記レンズの変形可能な表面要素に係合する変形可能な係合部を形成する、請求項８に記載のレンズ。

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