JP5284027B2 - Visual reproduction assist device - Google Patents

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Description

本発明は患者の視覚を再生するための視覚再生補助装置に関する。   The present invention relates to a visual reproduction assisting device for reproducing the vision of a patient.

近年、失明治療技術の一つとして、複数の電極が形成された基板を有する体内装置を体内に埋植し、網膜を構成する細胞を電気刺激して視覚の再生を試みる視覚再生補助装置の研究がされている。このような視覚再生補助装置は、例えば、体外装置を用いて撮像された映像を所定の信号に変換して体内に設置された体内装置に送信し、電極から電気刺激パルス信号を出力して網膜を構成する細胞(又は組織)を電気刺激することにより、視覚の再生を試みる装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。このような装置では、電極を患者眼の後眼部(例えば強膜内)に置き、網膜を構成する細胞を電気刺激する構成としている。
特開2004−57628号公報
In recent years, as one of the techniques for treating blindness, research on visual regeneration assisting devices that attempt to regenerate vision by implanting in-vivo devices with a substrate on which multiple electrodes are formed and electrically stimulating cells that make up the retina Has been. Such a visual reproduction auxiliary device converts, for example, an image captured using an extracorporeal device into a predetermined signal and transmits it to an in-vivo device installed in the body, and outputs an electrical stimulation pulse signal from the electrode to output the retina An apparatus that attempts to regenerate vision by electrically stimulating cells (or tissues) that form a device is known (see, for example, Patent Document 1). In such an apparatus, an electrode is placed on the posterior eye part (for example, in the sclera) of a patient's eye to electrically stimulate cells constituting the retina.
JP 2004-57628 A

このような視覚再生補助装置では、好適に網膜を構成する細胞を電気刺激することが望まれる。このためには、各電極の患者眼の細胞又は組織(例えば、強膜)に対する接触状態、例えば、組織に対する接触圧をできるだけ均等にし、各電極の刺激条件(状態)を揃えておくことが好ましい。   In such a visual reproduction assisting device, it is desired to electrically stimulate the cells constituting the retina. For this purpose, it is preferable that the contact state of each electrode with respect to the cells or tissue (eg, sclera) of the patient's eye, for example, the contact pressure with respect to the tissue is made as uniform as possible, and the stimulation conditions (states) of each electrode are made uniform. .

上記従来技術の問題点に鑑み、組織に対する各電極の接触状態が異なることによる生体及び視覚への影響を抑制することができる視覚再生補助装置を提供することを技術課題とする。   In view of the above-described problems of the prior art, it is an object of the present invention to provide a visual reproduction assisting device that can suppress the influence on the living body and vision caused by different contact states of the electrodes with respect to the tissue.

上記課題を解決するために本発明は以下の構成を持つことを特徴とする。
(1)
基板上に所定のパターンにて形成され患者の網膜を構成する細胞を電気刺激するために後眼部に設置される複数の電極と、該電極に接続され電気刺激パルス信号を前記電極から出力させる制御手段と、を備える視覚再生補助装置において、
前記基板に形成される前記電極は所定の高さを有するとともに,生体組織に対する前記電極の接触状態をそろえるために前記基板から突出する電極高さが不均一とされ、
前記各電極の表面積を略同じとするために,前記各電極の高さに応じて表面積を増大させるための凹部形状,若しくは凸部形状,または凹凸の組み合わせの形状が電極側面に形成されている、
ことを特徴とする。
(2)
(1)の視覚再生補助装置において、
前記基板上に形成される前記複数の電極は,強膜を切開して形成された強膜ポケット内に設置され、強膜ポケットの縁部の近傍に位置する前記基板上の前記電極の高さを,前記強膜ポケットの中央部に位置する電極の高さより低くすることを特徴とする。
(3)
(2)の視覚再生補助装置において、前記複数の電極の電極高さは、周辺部に配置される電極から中央部に配置される電極に向かって徐々に高くなることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration.
(1)
A plurality of electrodes placed on the posterior eye portion for electrically stimulating cells forming a patient's retina formed in a predetermined pattern on the substrate, and outputting an electrical stimulation pulse signal connected to the electrodes from the electrodes A visual reproduction assisting device comprising control means,
The electrode formed on the substrate has a predetermined height, and the electrode height protruding from the substrate is non-uniform in order to align the contact state of the electrode with living tissue ,
In order to make the surface area of each electrode substantially the same, a concave shape, a convex shape, or a combination of concave and convex shapes for increasing the surface area according to the height of each electrode is formed on the side surface of the electrode. ,
It is characterized by that.
(2)
In the visual reproduction auxiliary device of (1),
The plurality of electrodes formed on the substrate are installed in a scleral pocket formed by incising the sclera, and the height of the electrode on the substrate located in the vicinity of the edge of the scleral pocket. Is lower than the height of the electrode located at the center of the scleral pocket.
(3)
In the visual reproduction assisting device according to (2), the electrode height of the plurality of electrodes gradually increases from an electrode arranged in the peripheral portion toward an electrode arranged in the central portion.

本発明によれば、組織に対する各電極の接触状態が異なることによる生体及び視覚への影響を抑制することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the influence on the biological body and vision by the contact state of each electrode with respect to a structure | tissue can be suppressed.

本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図1は視覚再生補助装置の外観を示した概略図、図2は視覚再生補助装置における体内装置を示す図である。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing an external appearance of a visual reproduction assistance device, and FIG. 2 is a diagram showing an in-vivo device in the visual reproduction assistance device.

視覚再生補助装置1は、図1及び図2に示すように、外界を撮影するための体外装置10と、網膜を構成する細胞に電気刺激を与え視覚の再生を促す体内装置20とからなる。体外装置10は、患者が掛けるバイザ11と、バイザ11に取り付けられるCCDカメラ等からなる撮影装置12と、外部デバイス13、一次コイルからなる送信手段14等にて構成されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the visual reproduction assisting device 1 includes an extracorporeal device 10 for photographing the outside world, and an in-vivo device 20 that promotes visual reproduction by applying electrical stimulation to cells constituting the retina. The extracorporeal device 10 includes a visor 11 on which a patient is placed, an imaging device 12 including a CCD camera attached to the visor 11, an external device 13, a transmission unit 14 including a primary coil, and the like.

外部デバイス13には、CPU等の演算処理回路を有するデータ変調手段13a、視覚再生補助装置1(体外装置10及び体内装置20)の電力供給を行うためのバッテリ13bが設けられている。データ変調手段13aは、撮影装置12にて撮影した被写体像を画像処理し、さらに得られた画像処理後のデータを、視覚を再生するための電気刺激パルス用データに変換する処理を行う。送信手段14は、データ変調手段13aにて変換された電気刺激パルス用データ及び後述する体内装置20を駆動させるための電力を所定の信号、本実施形態では、電磁波として体内装置20側に伝送(無線送信)する。また、送信手段14の中心には図示なき磁石が取り付けられている。磁石は後述する受信手段31との位置固定に使用される。バイザ11は眼鏡形状を有しており、図1に示すように、患者の眼前に装着して使用することができるようになっている。また、撮影装置12はバイザ11の前面に取り付けてあり、患者に視認させる被写体を撮影することができる。   The external device 13 is provided with a data modulation means 13a having an arithmetic processing circuit such as a CPU, and a battery 13b for supplying power to the visual reproduction auxiliary device 1 (external device 10 and internal device 20). The data modulation unit 13a performs image processing on the subject image captured by the image capturing device 12, and further converts the obtained image processed data into electrical stimulation pulse data for reproducing vision. The transmission means 14 transmits the electrical stimulation pulse data converted by the data modulation means 13a and the power for driving the in-vivo device 20 described later to the in-vivo device 20 side as a predetermined signal, in this embodiment, an electromagnetic wave ( Wireless transmission). A magnet (not shown) is attached to the center of the transmission means 14. The magnet is used to fix the position with the receiving means 31 described later. The visor 11 has an eyeglass shape, and can be used by being mounted in front of the patient's eyes as shown in FIG. The photographing device 12 is attached to the front surface of the visor 11 and can photograph a subject to be visually recognized by the patient.

次に、体内装置20の構成を説明する。図2(a)は、体内装置20の外観を示し、図2(b)は刺激部40の側方断面図である。図3は、電極44の構成を示す斜視図である。体内装置20は、大別して体外装置10から送信される電気刺激パルス信号用データや電力を電磁波にて受け取る受信部30と、網膜を構成する細胞を電気刺激する刺激部40により構成される。   Next, the configuration of the intracorporeal device 20 will be described. FIG. 2A shows an external appearance of the in-vivo device 20, and FIG. 2B is a side sectional view of the stimulating unit 40. FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of the electrode 44. The in-vivo device 20 is roughly divided into a receiving unit 30 that receives data and electric power for electrical stimulation pulse signals transmitted from the extracorporeal device 10 by electromagnetic waves, and a stimulating unit 40 that electrically stimulates cells constituting the retina.

受信部30には、体外装置10からの電磁波を受信する2次コイルからなる受信手段31と、体内装置20の制御部32が設けられている。制御部32は、受信手段31にて受信された電気刺激パルス用データと電力とを分けるとともに、電気刺激パルス用データと電力を基に、視覚を得るための電気刺激パルス信号と、電気刺激パルス信号と対応する(電気刺激パルス信号を出力させる)電極を指定する電極指定信号等を含む制御信号とに変換し、刺激部40へ送信するための役割を持っている。   The receiving unit 30 includes a receiving unit 31 including a secondary coil that receives an electromagnetic wave from the extracorporeal device 10 and a control unit 32 of the intracorporeal device 20. The control unit 32 separates the electrical stimulation pulse data and the power received by the receiving unit 31, and based on the electrical stimulation pulse data and the electrical power, an electrical stimulation pulse signal for obtaining vision, and the electrical stimulation pulse It has a role for converting the signal into a control signal including an electrode designating signal for designating an electrode corresponding to the signal (outputting an electrical stimulation pulse signal) and transmitting it to the stimulation unit 40.

受信手段31と制御部32は、基板33上に形成されている。なお、受信部30には送信手段14を位置固定させるための図示なき磁石が設けられている。また、帰還電極(不関電極、対向電極)34は、その先端が眼内に置かれ網膜を挟んで電極44に対向して配置されることにより、効率的よく細胞等を電気刺激するための部材である。   The receiving means 31 and the control unit 32 are formed on the substrate 33. The receiving unit 30 is provided with a magnet (not shown) for fixing the position of the transmitting unit 14. Further, the return electrode (indifferent electrode, counter electrode) 34 is placed in the eye and opposed to the electrode 44 with the retina interposed therebetween, so that cells and the like can be efficiently electrically stimulated. It is a member.

また、刺激部40は、電気刺激パルス信号を出力する複数の電極44、刺激制御部42(制御手段)、これらが設置される基板43で構成される。各電極44は、所定のパターン(例えば、正方格子状、六方格子状等)で基板43上に所定の高さで突出するように形成される。また、電極44の各々が刺激制御部42に接続される。刺激制御部42は、制御部32から送られてきた制御信号(電極指定信号を含む)に基づいて、対応する電気刺激パルス信号を電極44の各々へ振り分けるマルチプレクサ機能を有する。   The stimulation unit 40 includes a plurality of electrodes 44 that output electrical stimulation pulse signals, a stimulation control unit 42 (control means), and a substrate 43 on which these are installed. Each electrode 44 is formed to protrude on the substrate 43 at a predetermined height in a predetermined pattern (for example, a square lattice shape, a hexagonal lattice shape, or the like). In addition, each of the electrodes 44 is connected to the stimulus control unit 42. The stimulation control unit 42 has a multiplexer function that distributes the corresponding electrical stimulation pulse signal to each of the electrodes 44 based on the control signal (including the electrode designation signal) sent from the control unit 32.

各電極44は、生体適合性の高い導体である貴金属の薄膜形成又は貴金属塊からの切り出し成型等により形成される。本実施形態では、電極44は、切り出しにより成型された円柱状の部材とされる。電極44の外径は100〜500μmとされ、基板43から突出した電極44の頂点までの高さ(以下電極高さと呼ぶ)は50〜500μm程度とされる。また、電極44の先端(頭部)は、強膜等の患者眼の後眼部の組織と電極44とが接触したときに、組織に負担とならないように丸みを持った形状とされる。また、電極44の先端が丸くされ、電極44の外周が円状とされるため、電極44の表面からほぼ均等に電気刺激パルス信号が出力される。また、詳細は後述するが、電極44の電極高さは、不均一とされ、電極高さが低い電極44の側面には溝45が形成される。   Each electrode 44 is formed by forming a thin film of noble metal, which is a highly biocompatible conductor, or cutting out from a noble metal mass. In the present embodiment, the electrode 44 is a cylindrical member molded by cutting. The outer diameter of the electrode 44 is set to 100 to 500 μm, and the height to the apex of the electrode 44 protruding from the substrate 43 (hereinafter referred to as electrode height) is set to about 50 to 500 μm. Further, the tip (head) of the electrode 44 has a rounded shape so that the tissue of the posterior segment of the patient's eye such as the sclera and the electrode 44 come into contact with each other without causing a burden on the tissue. In addition, since the tip of the electrode 44 is rounded and the outer periphery of the electrode 44 is circular, the electrical stimulation pulse signal is output from the surface of the electrode 44 almost evenly. Although details will be described later, the electrode height of the electrode 44 is not uniform, and a groove 45 is formed on the side surface of the electrode 44 having a low electrode height.

基板43は、眼内、特に、層状の眼組織内に設置されるため、眼球の形状に沿うことが好ましく、層間(層内)に長期埋植されても患者の負担が少ないことが好ましい。このため、基板43は、生体適合性が高く、所定の厚さにおいて折り曲げ可能(フレキシブル)な素材を長手方向に延びた平板状に加工したものを用いる。基板43の厚みは、10〜100μmとされる。この基板43には、電極44と刺激制御部42とを電気的に接続する導線であるワイヤ41が配置される。ワイヤ41は、生体適合性の高い貴金属で形成され、ワイヤ41の厚み(径)は、基板43のフレキシブル性や長期設置性に好ましい程度の厚み、例えば、10〜100μmとされる。なお、基板43の側面の一部には、切り欠きが形成されており、基盤43が長手方向に曲がり易くされる。これにより、基板43が眼球に沿い易くなる。   Since the substrate 43 is placed in the eye, particularly in the layered eye tissue, it is preferable to follow the shape of the eyeball, and it is preferable that the burden on the patient is small even if it is implanted in the interlayer (in the layer) for a long time. For this reason, the board | substrate 43 uses the thing processed into the flat form extended in the longitudinal direction from the raw material which has high biocompatibility and is bendable (flexible) in predetermined thickness. The thickness of the substrate 43 is 10 to 100 μm. On the substrate 43, a wire 41, which is a conductive wire for electrically connecting the electrode 44 and the stimulation control unit 42, is disposed. The wire 41 is formed of a precious metal having high biocompatibility, and the thickness (diameter) of the wire 41 is set to a thickness that is preferable for the flexibility and long-term installation of the substrate 43, for example, 10 to 100 μm. In addition, a notch is formed in a part of the side surface of the substrate 43 so that the base 43 can be easily bent in the longitudinal direction. Thereby, the board | substrate 43 becomes easy to follow along an eyeball.

刺激制御部42は、各半導体素子の組合せにより機能を果たす半導体の集積回路であり、半導体基板上に集積回路を機能させるパターン配線が形成された面を基板43側にして接合されている。また、刺激制御部42は、体液等の浸潤を抑制するため、気密ケースを用いて密封(ハーメチックシール)される。   The stimulus control unit 42 is a semiconductor integrated circuit that performs a function by a combination of semiconductor elements, and is bonded to the surface of the semiconductor substrate on which the pattern wiring for functioning the integrated circuit is formed. Further, the stimulation control unit 42 is hermetically sealed using an airtight case in order to suppress infiltration of body fluids and the like.

また、体内において離れた位置に置かれる受信部30と刺激部40(刺激制御部42)とは複数のワイヤ(導線)にて接続され電気的に接続されている。これらの複数の導線は取扱いがし易いように生体適合性を有する樹脂にて包埋され、ケーブル50として用いられる。なお、図示は略すが、受信部30は気密端子を有し、内部の電気回路と外部のケーブル50、帰還電極34は、この気密端子を介して接続される。さらに、容器の上から生体適合性がよく絶縁性を有する樹脂等でコーティングされる。   In addition, the receiving unit 30 and the stimulation unit 40 (stimulation control unit 42) placed at positions distant from each other in the body are connected and electrically connected by a plurality of wires (conductive wires). The plurality of conductive wires are embedded in a biocompatible resin so as to be easily handled and used as the cable 50. Although not shown, the receiving unit 30 has an airtight terminal, and the internal electric circuit, the external cable 50, and the return electrode 34 are connected via the airtight terminal. Furthermore, it is coated from above the container with a resin having good biocompatibility and insulating properties.

次に、電極44の構成と配置について説明する。図示すように、本実施形態では基板43から突出して形成された電極44の電極高さが不均一とされている。電極44の電極高を不均一とすることで、電極44が患者眼の後眼部に設置された際に、生体組織に対する電極44の接触状態をそろえ、生体組織に対する各電極の刺激条件が異なることによる生体及び視覚への影響を抑制するものとしている。刺激条件とは、電極から出力される電気刺激パルス信号以外のパラメータを指し、例えば、電極の組織に対する接触圧等が挙げられる。例えば、電極の接触圧が異なることにより、特定の電極位置の組織が刺激されてしまい患者が光覚を感じてしまう場合がある。   Next, the configuration and arrangement of the electrode 44 will be described. As shown in the drawing, in the present embodiment, the electrode height of the electrode 44 that protrudes from the substrate 43 is not uniform. By making the electrode height of the electrode 44 non-uniform, when the electrode 44 is placed in the posterior segment of the patient's eye, the contact state of the electrode 44 with the living tissue is aligned, and the stimulation conditions of each electrode with respect to the living tissue are different. The effect on the living body and vision is suppressed. The stimulation condition refers to a parameter other than the electrical stimulation pulse signal output from the electrode, and includes, for example, the contact pressure of the electrode with respect to the tissue. For example, when the contact pressure of the electrode is different, the tissue at a specific electrode position is stimulated, and the patient may feel light.

また、電極44の電極高さに応じて、電極44の側面には溝45が形成される。溝45は、電極44の突出方向に対し直交して円周状に形成された凹部である。凹部が形成されることで、電極44の表面積が拡大される。なお、電極441個に形成される溝45の数は、図示するように電極44の電極高さに応じて異なる。なお、電極高さが低くなることにより、電極の表面積(側面の面積)が小さくなってしまう。これに対して、電極高さが低い程、溝45を多く形成することにより、電極高さに依らず、それぞれの電極44で表面積がほぼ同じとなる。これにより、それぞれの電極44において電荷注入能力をほぼ等しくできる。なお、溝45の縁部分には、丸みが付けられており、電極44から電気刺激パルス信号が出力される際に溝45付近で電荷が集中することを低減している(電界集中を低減している)。これにより、溝45付近の細胞等に電荷が集中し過ぎないようにできる。   A groove 45 is formed on the side surface of the electrode 44 according to the electrode height of the electrode 44. The groove 45 is a recess formed in a circumferential shape perpendicular to the protruding direction of the electrode 44. By forming the recess, the surface area of the electrode 44 is increased. In addition, the number of the grooves 45 formed in the 441 electrodes varies depending on the electrode height of the electrode 44 as illustrated. In addition, when the electrode height is reduced, the surface area (side area) of the electrode is reduced. On the other hand, the lower the electrode height, the more grooves 45 are formed, so that the surface areas of the respective electrodes 44 are substantially the same regardless of the electrode height. Thereby, the charge injection capability can be made substantially equal in each electrode 44. Note that the edge of the groove 45 is rounded to reduce the concentration of charges near the groove 45 when the electrical stimulation pulse signal is output from the electrode 44 (reducing the electric field concentration). ing). Thereby, it is possible to prevent the electric charge from being concentrated too much on the cells in the vicinity of the groove 45.

なお、本実施形態の刺激部40は、患者眼の強膜をポケット状に切開して形成した強膜ポケットに挿入されて後眼部に設置される。図中の矢印Iは、基板43の挿入方向を示す。ここで、電極44の電極高さは、電極44及び基板43が強膜ポケット内に設置された際に、それぞれの電極44が組織に接触する際に生じる接触圧が略均等となるように、電極高さが定められる。具体的には、所定のパターンで配置された複数の電極44において、周辺部の電極44の電極高さを、中央部の電極44の電極高さよりも低くする。さらには、基板43の挿入方向に対して、前方及び左右方向(両側)に位置する電極44の電極高さを中央部に位置する電極44よりも低くする。これにより、強膜ポケットに電極44及び基板43が設置された際に、強膜ポケットの縁部の近接に位置する基板43上の電極44の高さが、強膜ポケットの中央部に位置する電極44の高さよりも低くなる(後述する)。なお、電極44の電極高さは、周辺部に配置される電極44から中央部に配置される電極44に向かって徐々に高くなっている。なお、本実施形態では、強膜ポケットに基板43を挿入し易くするために、基板43の先端部(挿入方向の前方)に丸みが付けられている。   In addition, the stimulation part 40 of this embodiment is inserted in the sclera pocket formed by incising the sclera of a patient's eye into a pocket shape, and is installed in a posterior eye part. An arrow I in the figure indicates the insertion direction of the substrate 43. Here, the electrode height of the electrode 44 is such that when the electrode 44 and the substrate 43 are placed in the scleral pocket, the contact pressure generated when each electrode 44 contacts the tissue is substantially equal. The electrode height is determined. Specifically, in the plurality of electrodes 44 arranged in a predetermined pattern, the electrode height of the peripheral electrode 44 is set lower than the electrode height of the central electrode 44. Furthermore, with respect to the insertion direction of the substrate 43, the electrode height of the electrode 44 located in the front and left / right directions (both sides) is set lower than that of the electrode 44 located in the center. Thus, when the electrode 44 and the substrate 43 are installed in the scleral pocket, the height of the electrode 44 on the substrate 43 located in the vicinity of the edge of the scleral pocket is positioned at the center of the scleral pocket. It becomes lower than the height of the electrode 44 (described later). Note that the electrode height of the electrode 44 gradually increases from the electrode 44 disposed in the peripheral portion toward the electrode 44 disposed in the central portion. In the present embodiment, in order to facilitate the insertion of the substrate 43 into the scleral pocket, the tip end portion (the front in the insertion direction) of the substrate 43 is rounded.

次に、このような体内装置20の設置状態を説明する。図4は、刺激部40を患者眼Eの眼内に埋植した状態を示す模式図である。図4(a)は、患者眼Eの断面図であり、図4(b)は、強膜ポケットPの上面透過図、図4(c)は、強膜ポケットPの横断面図である。図4では、説明の簡便のため前述の部材の図示を一部略し、縮尺を一部変更した。   Next, the installation state of such an in-vivo device 20 will be described. FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a state in which the stimulation unit 40 is implanted in the eye of the patient's eye E. 4A is a cross-sectional view of the patient's eye E, FIG. 4B is a top transparent view of the scleral pocket P, and FIG. 4C is a cross-sectional view of the scleral pocket P. In FIG. 4, the illustration of the above-described members is partially omitted and the scale is partially changed for easy explanation.

図4(a)に示すように、基板43の先端部が強膜ポケットP内に挿入され、電極44が強膜E3内に設置される。また、基板43の刺激制御部42部分は、強膜E3の外側に置かれる。そして、縫合等により基板43を強膜E3に固定することで、刺激部40が患者眼Eの後眼部に固定される。ここで、強膜ポケットPは、患者眼の後眼部の一部をメス等で切開し、切開されたポケットの開口部から眼球の曲面に沿って強膜E3内を層状に切開することで形成される。   As shown in FIG. 4A, the tip of the substrate 43 is inserted into the sclera pocket P, and the electrode 44 is placed in the sclera E3. Further, the stimulation control part 42 portion of the substrate 43 is placed outside the sclera E3. Then, the stimulation part 40 is fixed to the posterior eye part of the patient's eye E by fixing the substrate 43 to the sclera E3 by suturing or the like. Here, the scleral pocket P is obtained by incising a part of the posterior eye of the patient's eye with a scalpel or the like, and incising the inside of the sclera E3 in a layered manner along the curved surface of the eyeball from the opening of the incised pocket. It is formed.

図4(b)に示すように、強膜ポケットPは、基板43の先端部及び電極44が収まる程度の大きさとされ、基板43の先端部の形状を若干大きくした方形状とされる。強膜ポケットPは、基板43の挿入口となる開口部A、開口部Aの両端から周囲端部(縁部)Bに向かって所定の長さで切開されて形成された2つの周囲端部(縁部)S、周囲端部Sのそれぞれの端と繋がり開口部Aの反対側に形成された周囲端部B、を持つ。端部S、Bは、強膜ポケットPの縁部となる。なお、図において実線は切開(分離)箇所、点線は強膜E3が繋がっている(切開されていない)箇所を示す。   As shown in FIG. 4B, the scleral pocket P has a size that allows the tip of the substrate 43 and the electrode 44 to be accommodated, and has a square shape in which the shape of the tip of the substrate 43 is slightly larger. The scleral pocket P is an opening A serving as an insertion opening of the substrate 43, and two peripheral end portions formed by being cut in a predetermined length from both ends of the opening A toward the peripheral end (edge) B. (Edge part) S and the peripheral end B formed on the opposite side of the opening A connected to the respective ends of the peripheral end S. The end portions S and B are the edge portions of the scleral pocket P. In the figure, a solid line indicates an incision (separation) location, and a dotted line indicates a location where the sclera E3 is connected (not incision).

なお、強膜ポケットPの強膜E3は、強膜E3の内側(脈絡膜E2)に向かって閉じる復元力(弾性力、収縮力)を持っている。特に、端部S、B等の近傍の強膜E3は、強膜E3が切開されていないため、空間が広がりにくい。従って、端部S、B等の近傍では、強膜ポケットPの中央部に比べて復元力が高い。このため、強膜ポケットP内に設置される基板43及び電極44は、強膜E3から内側に向かって圧迫されることとなる。なお、内側の強膜E3も復元力を有しており、電極44等からの押圧力に対して抗力を有する。   The sclera E3 of the scleral pocket P has a restoring force (elastic force, contraction force) that closes toward the inner side (choroid E2) of the sclera E3. In particular, the sclera E3 in the vicinity of the end portions S, B, etc., is difficult to expand because the sclera E3 is not incised. Therefore, in the vicinity of the end portions S, B, etc., the restoring force is higher than that of the central portion of the scleral pocket P. For this reason, the board | substrate 43 and the electrode 44 which are installed in the scleral pocket P will be squeezed inward from the sclera E3. The inner sclera E3 also has a restoring force and has a resistance against the pressing force from the electrode 44 and the like.

図4(c)に示すように、強膜ポケットP内に設置された基板43と電極44は、強膜E3により内側に向かって圧迫される。このとき、端部Sの近傍では、強膜E3の復元力(強膜E3によって電極44を挟待する力)が高くなる。これにより、端部Sに位置する電極44は、中央部の電極44よりも強く圧迫される。   As shown in FIG. 4C, the substrate 43 and the electrode 44 installed in the scleral pocket P are pressed inward by the sclera E3. At this time, in the vicinity of the end portion S, the restoring force of the sclera E3 (the force for holding the electrode 44 by the sclera E3) increases. As a result, the electrode 44 located at the end S is pressed more strongly than the electrode 44 at the center.

このため、前述のように、周辺部の電極44(図では両側)の電極高さを、中央部の電極44よりも低くすることで、強膜E3と電極44(図では横一列の7個)の接触圧を略均等としている。また、電極44の電極高さを周辺部から中央部に向かって徐々高くすることで、強膜ポケットPが開かれることにより湾曲する強膜E3の面への電極44の接触が好適に行われる。なお、周辺部から中央部に向かう電極高さの変化が、強膜E3の湾曲に沿うように定められることが好ましい。   For this reason, as described above, the electrode height of the peripheral electrode 44 (both sides in the figure) is made lower than that of the central electrode 44, so that the sclera E3 and the electrode 44 (seven in the horizontal row in the figure) ) Contact pressure is substantially equal. Further, by gradually increasing the electrode height of the electrode 44 from the peripheral part toward the central part, the electrode 44 is preferably brought into contact with the surface of the sclera E3 that is curved when the scleral pocket P is opened. . In addition, it is preferable that the change of the electrode height which goes to a center part from a peripheral part is defined so that the curvature of the sclera E3 may be followed.

なお、以上の説明では、端部Sを横断する強膜ポケットPの断面図を参照し、基板43の両側部の電極高さについて説明したが、基板43の先端部に位置する電極44においても同様である。この場合、端部Bの近傍に位置する周辺部の電極44から中央部に位置する電極44に向かって電極高さが徐々に高くなる。これにより、強膜ポケットP内に電極44を設置した際に、強膜E3への電極44の接触圧がほぼ同等とされる。また、先端部(前方)の電極44が低いため、基板43及び電極44を強膜ポケットPに挿入し易くなる。   In the above description, the electrode height on both sides of the substrate 43 has been described with reference to the cross-sectional view of the scleral pocket P crossing the end portion S. However, the electrode 44 positioned at the tip of the substrate 43 is also described. It is the same. In this case, the electrode height gradually increases from the peripheral electrode 44 located in the vicinity of the end B toward the electrode 44 located in the center. Thereby, when the electrode 44 is installed in the sclera pocket P, the contact pressure of the electrode 44 to the sclera E3 is made substantially equal. Further, since the electrode 44 at the tip (front) is low, the substrate 43 and the electrode 44 can be easily inserted into the scleral pocket P.

以上のように、強膜ポケット内に設置されたそれぞれの電極44と脈絡膜E2との接触状態が各電極位置によらずそろえられる。このため、生体組織に対する各電極の接触状態が異なることによる生体及び視覚への影響が抑制される。これにより、各電極の刺激条件がそろえられ、好適に網膜を構成する細胞が電気刺激される。   As described above, the contact state between the respective electrodes 44 installed in the sclera pocket and the choroid E2 can be aligned regardless of the position of each electrode. For this reason, the influence on the living body and the vision due to the contact state of each electrode differing from the living tissue is suppressed. Thereby, the stimulation conditions of each electrode are prepared, and the cells constituting the retina are preferably electrically stimulated.

なお、本実施形態では、電極44を強膜E3内に置くものとしているが、これに限るものではなく、強膜E3と脈絡膜E2の間に置いてもよい。   In the present embodiment, the electrode 44 is placed in the sclera E3. However, the present invention is not limited to this and may be placed between the sclera E3 and the choroid E2.

一方、帰還電極34は図4(a)に示すように眼内(硝子体内)に置かれる。このため、網膜E1は電極44と帰還電極34との間に位置することとなる。電極44から出力された電気刺激パルス信号は帰還電極34へと向かうため、電気刺激パルス信号は、網膜E1を通過することとなる。   On the other hand, the return electrode 34 is placed in the eye (in the vitreous body) as shown in FIG. Therefore, the retina E1 is positioned between the electrode 44 and the return electrode 34. Since the electrical stimulation pulse signal output from the electrode 44 is directed to the feedback electrode 34, the electrical stimulation pulse signal passes through the retina E1.

また、受信手段31は、体外装置10に設けられた送信手段14からの信号(電気刺激パルス用データ及び電力)を受信可能な生体内の所定位置に設置される。例えば、図1に示すように、患者の側頭部の皮膚の下に受信部30(図では受信手段31のみ示している)を埋め込むとともに、皮膚を介して受信部30と対向する位置に送信手段14を設置しておく。受信部30には、送信手段14と同様に磁石が取り付けられているため、埋植された受信部30上に送信手段14を位置させることにより、磁力によって送信手段14と受信部30とが引き合い、送信手段14が側頭部に保持されることとなる。   The receiving means 31 is installed at a predetermined position in the living body that can receive signals (electric stimulation pulse data and power) from the transmitting means 14 provided in the extracorporeal device 10. For example, as shown in FIG. 1, the receiving unit 30 (only the receiving unit 31 is shown in the figure) is embedded under the skin of the patient's temporal region and transmitted to a position facing the receiving unit 30 through the skin. The means 14 is installed. Since the magnet is attached to the receiver 30 in the same manner as the transmitter 14, the transmitter 14 and the receiver 30 are attracted by the magnetic force by positioning the transmitter 14 on the implanted receiver 30. The transmission means 14 is held on the temporal region.

なお、ケーブル50は、側頭部に埋め込まれた受信部30から側頭部に沿って皮膚下を患者眼に向かって延び、患者の上まぶたの内側を通して眼窩に入れられる。眼窩に入れられたケーブル50は、図4(a)に示すように強膜E3の外側を通り、基板43に設置された刺激制御部42に接続される。   The cable 50 extends from the receiving unit 30 embedded in the temporal region under the skin toward the patient's eye along the temporal region, and is inserted into the eye socket through the inside of the patient's upper eyelid. The cable 50 placed in the eye socket passes through the outer side of the sclera E3 as shown in FIG. 4A and is connected to the stimulation control unit 42 installed on the substrate 43.

以上のような構成を備える視覚再生補助装置1において、図5に示す視覚再生補助装置1の制御系ブロック図に基づいて、その動作を説明する。   The operation of the visual reproduction assistance device 1 having the above configuration will be described based on the control system block diagram of the visual reproduction assistance device 1 shown in FIG.

図1に示す撮影装置12により撮影された被写体の撮影データ(画像データ)は、データ変調手段13aに送られる。データ変調手段13aは、撮影した被写体を患者が認識するために必要となる所定のデータパラメータ(電気刺激パルス用データ)に変換し、さらに電磁波として伝送するのに適した変調信号を生成し、送信手段14より電磁波として体内装置20側に送信する。   The photographing data (image data) of the subject photographed by the photographing device 12 shown in FIG. 1 is sent to the data modulation means 13a. The data modulation means 13a converts the photographed subject into predetermined data parameters (electric stimulation pulse data) necessary for the patient to recognize, and further generates and transmits a modulation signal suitable for transmission as an electromagnetic wave. The electromagnetic wave is transmitted from the means 14 to the in-vivo device 20 side as an electromagnetic wave.

また同時に、データ変調手段13aは、バッテリ13bから供給されている電力を前述した変調信号(電気刺激パルス用データ)の帯域と異なる帯域の電磁波として前記変調信号と合わせて体内装置20側に送信する。   At the same time, the data modulation means 13a transmits the power supplied from the battery 13b to the in-vivo device 20 side together with the modulation signal as an electromagnetic wave having a band different from the band of the modulation signal (electric stimulation pulse data) described above. .

体内装置20側では、体外装置10より送られてくる変調信号と電力とを受信手段31にて受け取り、制御部32に送る。制御部32では受けとった信号から、電力を得ると共に変調信号が使用する帯域の信号を抽出するとともに、この変調信号に基づいて電気刺激パルス用パラメータ信号と制御信号とを形成し、電極指定信号である制御信号を刺激制御部42に送信する。   On the in-vivo device 20 side, the modulation signal and power sent from the extracorporeal device 10 are received by the receiving means 31 and sent to the control unit 32. The control unit 32 obtains power from the received signal and extracts a signal in a band used by the modulation signal, and forms an electrical stimulation pulse parameter signal and a control signal based on the modulation signal, A control signal is transmitted to the stimulus control unit 42.

刺激制御部42は、受け取った信号に基づき電力及び制御信号を抽出する。刺激制御部42は、制御信号に基づき制御部32から供給される電気刺激パルス信号を各電極44に分配し、出力させる。各電極44から出力される電気刺激パルス信号は、帰還電極34へと向かって強膜E3,脈絡膜E2,網膜E1を通過する。そして、網膜E1を構成する細胞が効率的に刺激され、患者は視覚(擬似光覚)を得る。   The stimulus control unit 42 extracts power and a control signal based on the received signal. The stimulation control unit 42 distributes the electrical stimulation pulse signal supplied from the control unit 32 to each electrode 44 based on the control signal, and outputs it. The electrical stimulation pulse signal output from each electrode 44 passes through the sclera E3, the choroid E2, and the retina E1 toward the feedback electrode 34. And the cell which comprises the retina E1 is stimulated efficiently, and a patient acquires vision (pseudo-light sensation).

なお、以上説明した本実施形態では、電極(刺激部)を、強膜ポケット内に設置する構成としたが、これに限るものではない。電極を患者眼の後眼部に設置し、網膜を構成する細胞を電気刺激できる構成であればよく、電極を網膜下や網膜上に設置する構成であってもよい。この場合、曲面を持つ網膜に沿うような電極高さとした刺激部を用いる。例えば、網膜下に刺激部を設置する場合、刺激部側からみて凸面の網膜に接触する電極の接触圧を略均等とするために、あるパターンで配置された電極の周辺部の電極高さを中央部よりも高くする。また、網膜上に至芸部を設置する場合、刺激部側からみて凹面の網膜に接触する電極の接触圧を略均等とするために、あるパターンで配置された電極の周辺部の電極高さを中心部よりも低くする。   In the above-described embodiment, the electrode (stimulation unit) is configured to be installed in the sclera pocket. However, the present invention is not limited to this. The electrode may be installed in the posterior segment of the patient's eye and the cells constituting the retina can be electrically stimulated, and the electrode may be installed below or on the retina. In this case, a stimulation part having an electrode height along the retina having a curved surface is used. For example, when a stimulating part is installed under the retina, the electrode height of the peripheral part of the electrodes arranged in a certain pattern is set to make the contact pressure of the electrode that contacts the convex retina substantially equal when viewed from the stimulating part side. Make it higher than the center. In addition, when the aesthetic part is installed on the retina, the electrode height of the peripheral part of the electrode arranged in a certain pattern is set in order to make the contact pressure of the electrode that contacts the concave retina viewed from the stimulation part side substantially equal. Lower than the center.

なお、以上説明した本実施形態では、電極の側面に凹部である溝を設け、電極高さの異なる電極の表面積を略均一とする構成としたが、これに限るものではなく、電極の高さの不均一性に基づく表面積の差を抑制する目的で電極高さに応じて異なる側面形状を形成されていればよい。例えば、凹部の形状は溝に限るものではなく、孔、切り欠き等の表面積が拡大される凹部であればよい。また、溝等の凹部ではなく、凸部や、凹凸の組み合わせによって電極全体の形状を形成してもよい。   In the present embodiment described above, grooves that are concave portions are provided on the side surfaces of the electrodes so that the surface areas of the electrodes having different electrode heights are substantially uniform. However, the present invention is not limited to this. For the purpose of suppressing the difference in surface area based on the non-uniformity of the electrode, it is only necessary to form different side shapes depending on the electrode height. For example, the shape of the concave portion is not limited to the groove, and may be a concave portion with an enlarged surface area such as a hole or a notch. Moreover, you may form the shape of the whole electrode not by recessed parts, such as a groove | channel, but by the combination of a convex part and an unevenness | corrugation.

なお、以上説明した本実施形態では、電極高さの異なる複数の電極において、電極に凹部を設け電極が持つ電荷注入能力を略均一とする構成としたが、これに限るものではない。電極が持つ電荷注入能力が充分なものであれば、言い換えると、電極の表面積が充分大きけれは、電極高さが異なる電極において凹部を形成する構成でなくともよい。   In the above-described embodiment, the plurality of electrodes having different electrode heights are configured such that the electrodes have recesses and the charge injection capability of the electrodes is substantially uniform. However, the present invention is not limited to this. In other words, as long as the electrode has a sufficient charge injection capability, in other words, if the surface area of the electrode is sufficiently large, it is not necessary to form a recess in an electrode having a different electrode height.

視覚再生補助装置の外観を示した概略図である。It is the schematic which showed the external appearance of the visual reproduction auxiliary | assistance apparatus. 視覚再生補助装置の体内装置を示した概略図である。It is the schematic which showed the internal body apparatus of a visual reproduction assistance device. 電極44の構成を示す斜視図である。3 is a perspective view showing a configuration of an electrode 44. FIG. 刺激部40を体内に設置した状態を示した図である。It is the figure which showed the state which installed the stimulation part 40 in the body. 視覚再生補助装置の制御系を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the control system of the visual reproduction auxiliary | assistance apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 視覚再生補助装置
10 体外装置
20 体内装置
30 受信部
31 受信手段
32 制御部
34 帰還電極
40 刺激部
42 刺激制御部
43 基板
44 電極
45 溝
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Visual reproduction | regeneration assistance apparatus 10 External apparatus 20 In-vivo apparatus 30 Receiving part 31 Receiving means 32 Control part 34 Return electrode 40 Stimulation part 42 Stimulation control part 43 Board | substrate 44 Electrode 45 Groove

Claims (3)

基板上に所定のパターンにて形成され患者の網膜を構成する細胞を電気刺激するために後眼部に設置される複数の電極と、該電極に接続され電気刺激パルス信号を前記電極から出力させる制御手段と、を備える視覚再生補助装置において、
前記基板に形成される前記電極は所定の高さを有するとともに,生体組織に対する前記電極の接触状態をそろえるために前記基板から突出する電極高さが不均一とされ、
前記各電極の表面積を略同じとするために,前記各電極の高さに応じて表面積を増大させるための凹部形状,若しくは凸部形状,または凹凸の組み合わせの形状が電極側面に形成されている、
ことを特徴とする視覚再生補助装置。
A plurality of electrodes placed on the posterior eye portion for electrically stimulating cells forming a patient's retina formed in a predetermined pattern on the substrate, and outputting an electrical stimulation pulse signal connected to the electrodes from the electrodes A visual reproduction assisting device comprising control means,
The electrode formed on the substrate has a predetermined height, and the electrode height protruding from the substrate is non-uniform in order to align the contact state of the electrode with living tissue ,
In order to make the surface area of each electrode substantially the same, a concave shape, a convex shape, or a combination of concave and convex shapes for increasing the surface area according to the height of each electrode is formed on the side surface of the electrode. ,
A visual reproduction assisting device characterized by that.
請求項1の視覚再生補助装置において、
前記基板上に形成される前記複数の電極は,強膜を切開して形成された強膜ポケット内に設置され、強膜ポケットの縁部の近傍に位置する前記基板上の前記電極の高さを,前記強膜ポケットの中央部に位置する電極の高さより低くすることを特徴とする視覚再生補助装置。
The visual reproduction assisting device according to claim 1, wherein
The plurality of electrodes formed on the substrate are installed in a scleral pocket formed by incising the sclera, and the height of the electrode on the substrate located in the vicinity of the edge of the scleral pocket. Is lower than the height of the electrode located at the center of the scleral pocket.
請求項2の視覚再生補助装置において、前記複数の電極の電極高さは、周辺部に配置される電極から中央部に配置される電極に向かって徐々に高くなることを特徴とする視覚再生補助装置。   3. The visual reproduction assisting device according to claim 2, wherein the electrode height of the plurality of electrodes gradually increases from an electrode disposed in the peripheral portion toward an electrode disposed in the central portion. apparatus.
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