JP5944092B2

JP5944092B2 - 調節眼内レンズ

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Publication number: JP5944092B2
Application number: JP2009544185A
Authority: JP
Inventors: デビッド・ジョーン・スミス; テラ・ホワイティング・スマイリー; ジョーン・エー・ショール; デニーズ・ホリレノ・バーンズ; ヴィクター・エシュ
Original assignee: パワーヴィジョン・インコーポレーテッド
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2007-12-18
Publication date: 2016-07-05
Anticipated expiration: 2027-12-18
Also published as: US20080046074A1; CN101547663A; AU2007340043A1; CA2674816C; CN104188735A; CN104188735B; US20070106377A1; WO2008082957A2; JP2010514507A; EP3181094A1; EP2094193A2; EP2094193B1; CA2674816A1; CN101547663B; WO2008082957A3; EP2094193A4; US7637947B2

Description

本発明は、原位置で変更可能な光学パラメータを有する眼内レンズ（「ＩＯＬ」）に関する。本発明は、より詳細には、白内障の患者または老眼の患者の水晶体嚢内移植用のＩＯＬに適用され、水晶体嚢の動きによって、周囲に支持される触覚部に力を加えて、ＩＯＬの内部の液体媒体の移動をより効率的に誘導し、レンズの屈折力を変更するものである。

白内障は、世界の失明の主な原因であり、最も多い眼病である。白内障による視力障害で病院を訪れる人は、1年当たり800万人を超える。白内障による障害が個人の日常生活の動作に影響または変化をもたらす場合、外科的な水晶体の除去および眼内レンズ(IOL)の移植は、機能的制約に対処する好ましい方法である。米国では、毎年約250万件の白内障外科手術が行われており、65歳を超えたアメリカ人に最も多い外科手術である。白内障手術を受ける患者の約97パーセントが眼内レンズの移植を受けており、米国内の白内障手術および関連治療の年間コストは40億ドル以上になる。

白内障は、局在性混濁でも、広く全体的な透明性の消失でも、いずれにせよ患者の水晶体の混濁である。しかし臨床的に重要なことは、白内障が視力の大幅な低下または機能障害を招くことである。白内障は、老化あるいは遺伝要因によるもの、外傷、炎症、代謝もしくは栄養不良、または放射線の結果として発症する。老化に関連する白内障状態が最も一般的である。

白内障の治療では、外科医が水晶体嚢から水晶体基質を除去し、眼内レンズ(「IOL」)インプラントと置換する。通常のIOLは、患者が非常に良好な遠見視力を有することができるように選択された焦点距離を提供する。しかしレンズはもはや調節不可能であるため、通常、患者は読書に眼鏡が必要である。

より詳細には、人の眼の結像特性が幾つかの光学インターフェースによって向上される。健康な若者の眼は、合計約５９ジオプトリの屈折力を有し、角膜の前面（たとえば涙液層を含む外面）の屈折力が約４８ジオプトリ、後面が約−４ジオプトリである。本明細書で「嚢袋」とも呼ばれる、小帯によって毛様体筋で支持される透明で弾性の水晶体嚢内の、瞳孔の後部に位置する水晶体は、約１５ジオプトリの屈折力を有し、やはり網膜上に像の焦点を合わせる重要な機能を果たす。この集束能力は「調節」と呼ばれ、様々な距離にある対象を結像することができる。

若者の眼の水晶体の力は、水晶体の形状を緩やかな凸形状から急な凸形状に調節することによって、１５ジオプトリから約２９ジオプトリまで調節することができる。この調節を引き起こすと一般に考えられている機構は、水晶体嚢（およびその中に含まれる水晶体）を支持する毛様体筋の（緩やかな凸形状に相当する）弛緩状態と（急な凸形状に相当する）収縮状態の間の移行である。水晶体自体は粘性のゲル状の透明な繊維からなり、「タマネギ様」層構造に配置されているため、毛様体筋によって小帯を介して水晶体嚢に加えられる力が水晶体の形状を変化させる。

眼から隔離されると、弛緩した水晶体嚢および水晶体はより球形状になる。しかし眼中では、水晶体嚢はその周囲で約７０の小さい靭帯繊維によって毛様体筋に結合されており、毛様体筋は眼球の内面に付着される。したがって、水晶体および水晶体嚢を支持する毛様体筋は括約筋式に動くと考えられる。それゆえ、毛様体筋が弛緩すると、水晶体嚢および水晶体は周囲に引っ張られてより大きい径になるため、水晶体はより平坦になるが、毛様体筋が収縮すると、水晶体および水晶体嚢はやや弛緩し、より小さい径になり、より球形状に近い形になる。

上記のように、若者の眼は約14ジオプトリの調節を有する。人が年をとるに従って、水晶体が硬化し、あまり弾性でなくなり、約45〜50歳までに、調節が約2ジオプトリまで低下する。高齢では、水晶体が非調節の「老視」として知られた状態になると考えられる。結像距離が固定されるため、通常、老視には近くや遠くを見やすくするための二重焦点が必要である。

年齢に関連する調節能力の損失はさておき、こうした損失には、白内障の治療用のIOLを配置する必要がある。IOLは、アクリル樹脂またはシリコーンなど、適したポリマー材料から作成された全般的に単一素子のレンズである。IOLを受ける人は、通常、すでにこの調節能力が失われているが、IOLの配置後の調節はもはや不可能である。IOL製品に調節力を与えて、IOLの被移植者が調節能力を持つようになることが大いに必要とされている。

調節IOL分野の以前の知られた研究者らは幾らかの進歩を遂げたが、今までに開発された方法および装置が比較的複雑であることが、こうしたデバイスの広範な商品化の妨げになっていた。従来の周知のデバイスは、構成が複雑すぎて実用的でないことが分かり、または1〜2ジオプトリを超える調節を行うことができないために限られた成果しか収めていない。

GaraBetの特許文献１には、毛様体筋の収縮によって生成される電位により中心光学部分内で搬送される流体の屈折率が変更される、調節可能な流体が充填されたレンズが記載されている。Pfoffの特許文献２には、単一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いポリメチルメタクリレート(PMMA)レンズを有するIOLが開示されており、PMMAレンズ部分と薄い層部分の間の流体の体積を変える微小流体ポンプが使用され、調節が行われる。Christie他の特許文献３には、層を支持するための周囲に沿ってシールされた薄い可撓性の層を含む眼内レンズが開示されており、触覚部内の流体リザーバに加えられる力によって層間の流体の体積が変わり、調節が行われる。

上記の特許に記載されたものなど、流体作動機構が研究されてきたが、現在入手可能な調節レンズには、Aliso Viejo、CaliforniaのEyeonics, Inc.(元C&C Vision, Inc.)によって開発されたCrystalensが含まれる。Eyeonicsによれば、収縮時の毛様体の質量の再分配によって、硝子体の圧力が増加し、水晶体の前進運動が行われる。

参照により全体が本明細書に組み込まれている、Esch他の同時係属中の本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願第2005/0119740号には、水晶体嚢によってレンズの触覚部分に加えられる力が、レンズの動的表面と接触するように配置されたアクチュエータに出入りする流体の移動を誘発する眼内レンズが記載されている。

以前の周知のデバイスの他の欠点は、こうしたデバイスは球面収差の発生が多いことである。当技術分野で周知のように、球面を有する素子からなるレンズは製造が簡単であるが、素子を通過する光が単一の焦点に集束されないため、鮮明な像の生成には理想的でない。具体的には、光軸に近い集束(positive)光学素子を通過する光は、全般的に、レンズの周辺部分を通過する光の焦点よりもレンズから遠い焦点に集束するため、球面収差が十分に補正されない。眼内レンズの球面収差のため、レンズを通過する全ての光が網膜上に合焦されるわけではなく、像がぶれたりコントラストがぼやけたりすることがある。

球面収差の影響を低減するための様々なデバイスが光学システムで使用されてきた。たとえば、光がレンズの周辺部分を通過できないように制限する開口を使用することができる。その結果、収差に関係する光がレンズを通過するのが阻止される。こうしたデバイスは、レンズを通過することができる光の量が減少する明らかな欠点がある。球面収差の影響を低減する他の方法は、凸面と凹面の2つのレンズの組合せである。球面収差の影響を低減する他の方法は、非球面レンズの使用である。しかし、こうした組み合わせたレンズ、および非球面形状を有するレンズは製造コストがかなり高い。さらに、レンズの組合せには、複数のレンズを収容するための追加のスペースが必要とされる。

上記のEschの出願に記載されたレンズは、従来の周知の調節レンズ設計に勝る大きい利益の提供が予想されるが、水晶体嚢の動きの水圧力への変換をさらに改善して、レンズのアクチュエータおよび動的表面の調整を向上させる方法および装置を提供することが望ましい。

自然の調節筋の作用によって生じる負荷を水圧力に変換する効率を向上させる方法および装置を提供することも望ましい。

調節レンズ設計の有用な表面積を最大にしながら、球面収差を低減する方法および装置を提供することも望ましい。

米国特許第5,443,506号明細書米国特許第4,816,031号明細書米国特許第4,932,966号明細書

上記を考慮すると、本発明の一目的は、人の眼に適切な眼の合焦力の作用を回復させる装置および方法を提供することである。

本発明の他の目的は、動的レンズ表面を毛様体筋および水晶体嚢の動きに応答して水圧式に操作することができる方法および装置を提供することである。

本発明の一目的は、水晶体嚢の動きの水圧力への変換をさらに改善して、レンズのアクチュエータおよび動的表面の調整を向上させる方法および装置を提供することでもある。

本発明の他の目的は、自然の調節筋の作用によって生じる負荷が水圧力に変換される効率を向上させる方法および装置を提供することである。

本発明の他の目的は、調節眼内レンズデバイスの球面収差を低減する方法および装置を提供することである。

本発明の上記その他の目的は、毛様体筋から小帯を通して嚢袋に伝えられる力に応答して、ＩＯＬ内に配置された１つまたは複数のアクチュエータを作動させる眼内レンズを提供することによって達成される。アクチュエータはＩＯＬの動的表面に結合され、１つまたは複数のアクチュエータの動作に応答して、動的表面をたとえば緩やかな凸形状から急な凸形状に偏向させる。本発明の原理によれば、ＩＯＬは、動的表面の曲率をさらに変えて球面収差を補正するように構成された少なくとも１つの二次的偏向機構を含む。二次的偏向機構は、厚さまたは屈曲点の変化などレンズの変更、レンズの境界条件の選択、および第２の流体調節アクチュエータでもよい。

一実施形態における偏向機構は、ＩＯＬの少なくとも１つの触覚部内に配置された流体柱に結合された流体調節アクチュエータ、および動的表面に隣接する成形流体が充填されシールされた流体キャビティ（二次的偏向機構）である。嚢袋によって触覚部に加えられる力は、毛様体筋の動きに応じて、流体を流体柱とアクチュエータとの間で移動させ、それによってレンズの動的表面が偏向される。

動的表面の偏向によって、シールされた流体キャビティ内の成形流体が再分配され、それによって動的表面の形状が変わり、非球面になる。動的表面を非球面にすることによって、アクチュエータに必要とされる全移動量を約300ミクロンから球面レンズでは200ミクロンに縮小することができる。その結果、水晶体嚢からの影響をあまり必要としないより効率のよいIOLを製造することができる。

好ましい一実施形態では、眼内レンズは、一定体積の成形流体を含む流体キャビティを備える光学部分、および触覚(または非光学)部分を含む。光学部分は、1つまたは複数の流体チャネルを画定する光透過性基体、流体チャネルと流体連通するように結合された少なくとも1つのアクチュエータ、並びに前方および後方のレンズ素子を含む。前方および後方のレンズ素子の少なくとも1つは、動的表面を偏向させるようにアクチュエータに動作可能に結合された動的表面を含む。前方および後方のレンズ素子の他方を基体に結合することができ、または基体と一体的に形成することができる。

触覚部分は光学部分の周囲に配置され、光学部分から外側に延びる1つまたは複数の触覚部を含み、各触覚部は光学部分の流体チャネルと流体連通するように結合された流体チャネルを含む。本発明の一態様によれば、触覚部は、調節状態で触覚部の内部容積が小さくなるように選択された断面構成を有する。触覚部の調節状態は、毛様体筋が収縮し、嚢袋によって触覚部に加えられる前/後方向の圧縮力が低下した場合の眼の調節状態に相当するように選択される。

毛様体筋が弛緩した場合、小帯は嚢包を引っ張って緊張させ、触覚部の前面および後面に力を加える。嚢包によって加えられる力が触覚部の断面積を増加させるため、触覚部の内部容積が増加する。この作用により、流体が光学部分内に配置されたアクチュエータから引き出されて、IOLの動的表面が調節状態から非調節状態に移行する。動的表面の動きによって、シールされた流体キャビティ内の一定体積の成形流体がキャビティ内で再分配され、その再分配によって動的表面の形状が変更される。

ＩＯＬの光学部分内で使用されるアクチュエータを光学部分の中心に配置することができ、流体が充填されると、アクチュエータはＩＯＬの動的表面を調節状態に偏倚させる。毛様体筋が収縮した場合、小帯および嚢袋はあまり引っ張られず、触覚部は無応力状態である。毛様体筋の弛緩によって、小帯は水晶体嚢をあまり凸状でない形状に移行させ、それによって圧縮力が触覚部に加えられて、流体がアクチュエータから引き出され、レンズが非調節状態に移行される。別法として、アクチュエータは、光学部分の周囲に配置される構造を含んで、光学部分の屈折作用および光学収差をさらに最小限に抑えることができる。

本発明のレンズの作成および使用方法も提供する。

本発明のさらなる特徴、性質、および様々な利点は、添付の図面および好ましい実施形態の以下の詳細な説明からさらに明らかになるであろう。

人の眼を示す側面の断面図である。毛様体筋の弛緩した状態を示す図1のレンズおよび支持構造を示す側面の断面図である。毛様体筋の収縮した状態を示す図1のレンズおよび支持構造を示す側面の断面図である。水晶体嚢内の球面レンズを通過する光を示す人の眼の別の側面の断面図である。本発明の構造および方法を実施するように修正された例示の眼内レンズを示す斜視図である。本発明の構造および方法を実施するように修正された例示の眼内レンズを示す分解斜視図である。本発明の構造および方法を実施するように修正された例示の眼内レンズを示す平面図である。図4の眼内レンズの触覚部を示す断面図である。組み立てた図4の眼内レンズを示す断面図である。非調節構成の眼内レンズの光学部分を示す断面図である。非調節構成の眼内レンズの光学部分を示す断面図である。調節構成の眼内レンズの光学部分を示す断面図である。本発明の眼内レンズの例示の実施形態を示す斜視図である。本発明の眼内レンズの例示の実施形態を示す断面図である。本発明の眼内レンズの代替実施形態を示す斜視図である。本発明の眼内レンズの代替実施形態を示す断面図である。本発明の眼内レンズの代替実施形態を示す斜視図である。本発明の眼内レンズの代替実施形態を示す断面図である。本発明の眼内レンズの代替実施形態を示す斜視図である。本発明の眼内レンズの代替実施形態を示す断面図である。本発明の眼内レンズの代替実施形態を示す斜視図である。

本発明の原理により、触覚部分および光透過性光学部分を有する眼内レンズを提供する。光学部分は、レンズの動的表面上に偏向力を加えて調節が行われるように構成された１つまたは複数の流体調節アクチュエータを含む。本明細書で使用されるように、レンズは最も急な凸形状になったときに完全な「調節状態」であり、最も平坦で最も低い凸形状のときに完全な「非調節状態」である。本発明のレンズは、毛様体筋および水晶体嚢の動きに応答して、完全な調節状態と完全な非調節状態の間で任意の望ましい程度の調節を動的に行うことができる。

さらに、本発明の原理によれば、光学部分は、レンズの曲率を変更する１つまたは複数の二次的偏向機構を備える。たとえば二次的偏向機構は、レンズが調節状態と非調節状態との間で作動される場合に再分配される一定体積の成形流体が充填されるシールされた流体キャビティでもよい。以下でより詳細に論じるように、流体調節アクチュエータが偏向力を動的表面の一部に加えると、それによって、シールされた流体キャビティの一部の容積が変わる。しかし、流体の体積は一定であるため、キャビティの一部の容積の変化によって、他の部分の容積が相補的に変化し、それによって動的表面の一部が他の部分と異なるレートでより凸状になる。二次的偏向機構をレンズに統合して、厚さ、または屈曲点、あるいは面積が変わるようにすることもできる。他の代替形態として、二次的偏向機構は、境界状態、すなわち、レンズと周囲の光学部分の残りとの連結部の特性でもよい。１つまたは複数の二次的偏向機構の結果、動的表面を非球面形状に偏向することができ、それを使用して、球面収差を補正することができる。

図１および２を参照し、本発明の背景として人の眼の構造および動作を先ず記載する。眼１０は、角膜１１、虹彩１２、毛様体筋１３、靭帯繊維または小帯１４、水晶体嚢１５、水晶体１６、および網膜１７を含む。天然の水晶体１６は、粘性のゲル状の透明な繊維であり、「タマネギ様」層構造に配置され、透明の弾性の水晶体嚢１５内に配置される。水晶体嚢１５はその周囲で小帯１４によって毛様体筋１３に接合され、毛様体筋１３は眼１０の内面に付着される。硝子体１８は、眼１０の中心に充満する高粘性で透明の流体である。

眼から隔離されると、弛緩した水晶体嚢およびレンズは凸形状になる。しかし、小帯１４によって眼の内部に吊り下げられると、水晶体嚢１５は（毛様体筋が弛緩した場合の）緩やかな凸形状と（毛様体筋が収縮した場合の）急な凸形状の間を移行する。図２Ａで示したように、毛様体筋１３が弛緩すると、水晶体嚢１５および水晶体１６が周囲に引っ張られて、水晶体が平坦になる。図２Ｂで示したように、毛様体筋１３が収縮すると、水晶体嚢１５および水晶体１６が弛緩して厚みが増す。それによって、水晶体および水晶体嚢がより凸形状になり、水晶体のジオプトリ力が高くなる。

さらに、様々な自然の機構が本発明の設計要件に影響を与える。たとえば、調節中に瞳孔が自然に絞られ(すなわち径が縮小され)、それによって光を透過する天然の水晶体の面積が縮小される。また、眼は、やはり天然の水晶体の有効面積を縮小するスタイルズ-クローフォード（Stiles-Crawford）効果を受ける。具体的には、眼の錐状体に入射する光線の輝度は錐状体に入射する光線の角度に依存する。具体的には、錐状体の表面に対して垂直に錐状体に当たる光線はそうでない光線よりも明るく見える。その結果、水晶体の周囲を通過する光線は適正な視力にとってあまり重要ではない。

Eyeonics, Inc.、Aliso Viejo、Californiaによって開発されたCrystalensデバイスなど、現在市販されている調節レンズは、通常、毛様体筋の動きを網膜に対するIOLの光学部分の前後の並進に変換するものである。こうしたデバイスは、図1〜2に関する上記の自然の調節機構を使用せず、代わりにレンズを並進させる硝子体の圧力の変化に直接依存する。

次に図３を参照すると、球面レンズ１９を水晶体嚢１５内に移植して球面収差を導入することによる、球面収差の影響を示す簡略図が提供されている。具体的には、球面レンズ１９の中央部分、すなわち光軸付近を通過する光線Ｌは網膜１７上の位置Ａに集束する。しかし、球面レンズ１９の周辺部分を通過する光線Ｌは、位置Ａおよび網膜１７から離れた位置Ｂに集束する。位置Ｂは網膜１７から離れているため、光線が網膜１７に到達するときに分散される。図３には２つの焦点しか示されていないが、理解されるように、レンズ１９を通過する光線は、レンズの光軸に沿った多様な焦点に、かつ光線が通過するレンズ上の半径方向の位置によって、網膜１７からの任意の特定の焦点距離で集束する。

次に図4〜6を参照して、参照により本明細書に組み込まれている、本発明の譲受人に譲渡されたEsch他の米国特許出願第2005/0119740号に記載されたものなど、本発明の構造の移植に適した眼内レンズの例示の実施形態を記載する。本開示を完全なものにするため、上記の出願に記載されたIOLの詳細を以下に提供する。

IOL20は光学部分21および触覚部分22を含む。光学部分21は光透過性材料で構成される。触覚部分22は光学部分の周囲に配置され、眼の網膜上への光の合焦には関与しない。

光学部分21は、アクチュエータ24(図6を参照)を含む前方レンズ素子23、中間層25、および本明細書で「基体」とも呼ばれる後方レンズ素子27を含み、これらは全て、シリコーン、あるいはアクリルポリマー、または眼内レンズの技術分野で周知の他の生体親和性材料など光透過性材料で作成される。一例として、アクチュエータ24は、前方レンズ素子23と一体的に形成されたベローズ構造を含む。理解されるように、所望の場合は、代わりにアクチュエータ24を中間層25と一体的に形成してもよい。光学部分21は、一例として3つの層を含むものとして記載してあるが、理解されるように、他の構成を使用することもできる。

前方レンズ素子23、アクチュエータ24、および中間層25は、互いに間隔をおいて配置され、レンズ素子23および中間層25はその周囲でシール可能に結合されて、その間にキャビティ34が画定される。キャビティ34に一定体積の成形流体が充填される。成形流体は、光透過性流体、好ましくは、シリコーン、またはアクリル油、あるいは他の適した生体親和性流体であり、前方レンズ素子23、アクチュエータ24、中間層25、および後方レンズ素子27の材料と一致する屈折率を有するように選択される。さらに、成形流体の粘性は、成形流体が、前方レンズ素子23とアクチュエータ24と中間層25の相対運動に応答してキャビティ34内に容易に分配されるように選択される。

触覚部分２２は、一例として、基体２６から延びる触覚部２８、２９を含む。各触覚部２８および２９は、基体２６のチャネル３１と連通している内部容積３０を含む。アクチュエータ２４は、中間層２５および基体２７に形成されたウェル３２内に配置されて、アクチュエータの下端がウェル３２内に着座するようになされる。触覚部２８および２９は弾性支持部材３３（図５および６を参照）を含むことができ、弾性支持部材３３は、触覚部２８、２９を半径方向に外側に移動させて、触覚部２８、２９が水晶体嚢の赤道に確実に接触するように着座し、光学部分２１が嚢１５の中心に確実に留まるようにする。理解されるように、支持部材３３は触覚部２８、２９の構造の一部を形成する必要はなく、以下の追加の実施形態を参照してさらに詳細に記載するように、その代わりに、主に光学部分２１が確実に中心に留まるようにする別個の構成要素でもよい。

図6では、チャネル31およびウェル32がレンズの光軸に平行に配置された側壁を有するところが示されているが、こうした表面全てをIOL20の光軸に対して斜めに配置できることが予想される。こうした構成により、IOLの光軸に沿って通過する光の偽反射が発生する可能性が低減されることが予想される。理解されるように、こうした構成を本明細書に記載されるIOL全てに有益に使用することができる。

図5で示した各触覚部28および29は非変形状態であり、触覚部28、29の前面および後面に(矢印Cで示した)圧縮力を加えることによって(図5の破線で示した)変形状態に移行させることができる。触覚部28および29は、触覚部が非変形の無応力状態から変形状態に変形されるに従って、触覚部の内部容積が増加するように構成される。図5の実線で示した非変形の無応力状態は、本明細書で以下に記載するように、毛様体筋の完全に収縮した状態に相当する。

アクチュエータ24は中間層25および基体27のウェル32内に配置され、好ましくは頑丈なエラストマー材料からなる。中間層25およびアクチュエータは、チャネル31、ウェル32、およびアクチュエータ24内部の流体をキャビティ34内に配置された成形流体から隔離する。チャネル31、ウェル32、およびアクチュエータ24内に配置される流体は、好ましくは、シリコーン、またはアクリル油、あるいは他の適した生体親和性流体からなり、前方レンズ素子23、アクチュエータ24、中間層25、および後方レンズ素子27の材料と一致する屈折率を有するように選択される。

一例として、アクチュエータ24は、前方レンズ素子23と一体的に形成されたベローズ構造を含み、触覚部28、29によってベローズ内に加えられる流体圧力に応答して前方レンズ素子23を偏向させるように構成される。別法として、アクチュエータ24を別個の構成要素として製作し、前方レンズ素子23および中間層25に接着剤で接着し、または他の方法で結合することもできる。

アクチュエータ24の動作から生じる前方レンズ素子の偏向により、前方レンズ素子は、レンズ表面がより凸形状になる調節状態とレンズ表面があまり凸形状でない非調節状態との間で移行される。当然理解されるように、代わりにアクチュエータ24が後方レンズ素子27を偏向させるように光学部分を構成することもできる。さらに、1つのレンズ素子を大きく偏向させ、他方のレンズ素子を小さく偏向させるように、アクチュエータを構成することもできる。図4で示した構成は単なる一例である。

前方レンズ素子23の内面および(レンズの光軸に対する)厚さは、前方レンズ素子23の外面がアクチュエータ24の動作の全範囲、たとえば0〜10のジオプトリ調節の全範囲にわたり、光学的補正形状を保持するように選択される。当然理解されるように、前方レンズ素子23の内面および厚さを本発明のキャビティ34内の成形流体の偏向特性と組み合わせて、所望の程度の光学補正に必要な非球面の外面が提供されるように選択することができる。

IOL20は光学部分21の中心に位置する単一のアクチュエータ24を含むが、代わりにIOLは、所望のパターンの局所的な偏向を前方レンズ素子に印加するのに必要とされるように、前方レンズ素子の後面上の任意の所定の構成の間隔をおいて配置されたアクチュエータのアレイを含むことができる。当業者には明らかなように、図5で示した個別のアクチュエータの代わりに環状構造を使用することができ、アクチュエータの側壁はベローズ構造以外の任意の適した形状でもよい。たとえば、アクチュエータは、二軸応力を加えて、ポリマーを主に所望の方向に伸張する予備延伸などによって処理されたポリマーで構成することができる。

IOL20は、流体チャネル31、およびウェル32、並びにキャビティ34を画定する表面など、IOL20内の流体に接触する全ての内面上に配置されるコーティング35を含むこともできる。コーティング35は、アクチュエータ24の駆動に使用されるキャビティ34内の屈折率が一致した流体がレンズ構成要素のポリマーマトリクス内に拡散するのを低減あるいは防止し、かつ/または、外部の流体がIOL内に内部に拡散するのを防止するように構成される。IOLはコーティング36を含むこともでき、コーティング36はコーティング35と同じ、または異なる材料からなるものでもよく、レンズの外面上に配置される。コーティング36は、流体が眼からIOL内に、またはIOLから眼内に拡散するのを防ぐ障壁として働くものであり、前方レンズ素子、後方レンズ素子、および触覚部を含む光学部分および触覚部分の外面全体に配置することができる。

別法として、コーティング35と36の両方を単一表面上に層に積み重ねて、体液のIOLあるいは流体回路内への侵入、または屈折率が一致した流体のIOLの内部空間からの損失を防止または低減することができる。コーティング35および36は、好ましくは、当技術分野で周知の任意の多様な方法で作成される、適した生体親和性ポリマー、PTFEなどフッ化炭化水素、無機(たとえば二酸化ケイ素)または金属(たとえばニッケル-チタン)の層からなる。

次に、図４〜６のＩＯＬ２０の操作を記載する。ＩＯＬ２０は、任意の適した技法を用いて、天然の水晶体を摘出した後に患者の水晶体嚢内に移植される。移植されると、触覚部２８および２９はＩＯＬを支持して、光学部分２１が眼の中心軸に沿って中心に位置付けられるようにする。毛様体筋が収縮状態の場合は、小帯および水晶体嚢があまり緊張していない状態であり、触覚部２８および２９は非変形状態である。この状態では、触覚部、チャネル３１、およびウェル３２内の流体によって加えられる流体圧力により、アクチュエータ２４が完全に延長された状態で維持されて、前方レンズ素子２３が調節状態に偏向される。

毛様体筋が弛緩すると、小帯が水晶体嚢を引っ張って緊張させ、それによって圧縮力が触覚部２８、２９の前面および後面に加えられる。この力は、触覚部２８、２９を図５の破線で示した変形状態に変形させ、それによって触覚部２８、２９の内部容積が増加する。触覚部２８、２９、チャネル３１、ウェル３２、およびアクチュエータ２４の内部には所定量の流体しか含まれていないため、変形された触覚部２８、２９内の内部容積３０の増加によって、流体がアクチュエータ２４内から引き出される。それによってアクチュエータ２４が短縮され、前方レンズ素子２３があまり凸状でない非調節状態に偏向される。毛様体筋のその後の収縮および弛緩によって、上記のプロセスが繰り返され、天然の水晶体の調節動作を模倣する程度のレンズ調節が行われる。

上記のように、球面レンズは球面収差を導入することがある。前方レンズ素子23の内面および厚さを、非球面の外面を設けてレンズを通る球面収差を低減するように選択することができる。本発明は、球面収差の影響をさらに低減するように動的レンズ表面の形状を変更する他の構造形状を有するIOLを対象とする。

次に図7A、7B、および7Cを参照し、本発明の原理により構成されたIOLの光学部分41の実施形態を記載する。光学部分41は、前方レンズ素子43、中間層45、アクチュエータ44、および基体46を含む。この実施形態では、中間層45はアクチュエータ44と一体である。上記の実施形態と同様に、光学部分41の構成要素は、シリコーン、またはアクリルポリマー、あるいは眼内レンズの技術分野で周知の他の生体親和性材料など光透過性材料で作成される。

アクチュエータ44は、突起部47、および突起部47に外接する可撓性の壁48を含む。壁48は全般的に環状の波形またはひだを形成し、中間層45の実質的に固定された部分と突起部47の間に延びる。上記の実施形態と同様に、アクチュエータ44は変形可能な触覚部(図示せず)と流体連通しており、触覚部は、触覚部と、基体46内のチャネル51と、アクチュエータ44に隣接するように配置されたウェル52との間への流体の分配に使用される。

毛様体筋の作用による触覚部の変形によって、触覚部の内部容積が変化し、それによって流体をウェル52に向けてチャネル51を通して押し出し、または流体をウェル52からチャネル51を通して引き出すことができる。流体をウェル52内に押し込むことによって、ウェル52内の流体圧力が上昇し、アクチュエータ44に加えられる力が増加する。ウェル52内の圧力の増加により、突起部47が前方に向かって並進する。逆に、流体がウェル52から引き出されると、ウェル52内の圧力が低下し、突起部47が後方に向かって並進する。この実施形態では、突起部47の並進は、突起部47に隣接するアクチュエータ44の壁の屈曲によって可能になる。突起部47は前方レンズ素子43に結合されて、突起部47の動きによって、前方レンズ素子43が変形するようになされる。

前方レンズ素子43および中間層45は、その周辺で互いに結合されて、2つの構成要素の間に流体シール42が設けられる。流体シール42の結果、流体キャビティ50が前方レンズ素子43と中間層45との間に形成される。前方レンズ素子43と中間層45を、接着、溶接、または流体シールを生成する技術分野で認識される任意の他の技法で結合することができる。たとえば、一実施形態では、アクリル単量体など屈折率が一致した接着剤が前方レンズ素子43と中間層45とを結合する。しかし理解されるように、任意の生体親和性接着剤を使用することができる。

流体キャビティ50に実質的に一定体積の成形流体が充填される。コーティングをキャビティ50の表面に塗布して、成形流体のキャビティ50からの拡散を低減または防止することができる。

さらなる議論のため、境界ゾーン55、外周ゾーン56、内周ゾーン57、および中央ゾーン58を参照して、光学部分41を記載する。境界ゾーン55は、光学部分41の光軸から半径方向に最も外部に位置し、前方レンズ素子43と中間層45の間のシールされた結合部を含む。境界ゾーン55は、光軸から半径方向に最も外部に位置するキャビティ50の一部および流体シール42を含む。

外周ゾーン56は境界ゾーン55に隣接するように、境界ゾーン55から半径方向に内部に位置する。光学部分41の外周ゾーン56は、中間層45およびキャビティ50の大部分を含む。この実施形態では、前方レンズ素子43の厚さが低減され、外周ゾーン56では可撓性である。さらに、中間層45の前面を全般的に凹面にして、中間層45が前方レンズ素子43から離れるように湾曲し、それによってキャビティ50の拡張した領域、および前方レンズ素子43と中間層45の間の拡張した空間を形成することができる。

内周ゾーン57は外周ゾーン56に隣接し、外周ゾーン56から半径方向に内部に位置する。内周ゾーン57は、前方レンズ素子43とアクチュエータ44の壁48の間に位置するキャビティ50の一部を含む。

中央ゾーン58は内周ゾーン57からさらに半径方向に内部に位置する。光学部分41の光軸は中央ゾーン58を通って延び、前方レンズ素子43の中央部分および突起部47が中央ゾーン58内に配置される。

上記のように、毛様体筋および水晶体嚢の作用による触覚部の変形によって、触覚部の内部容積が変化して、アクチュエータ４４および前方レンズ素子４３が移動される。それぞれ境界ゾーン５５、外周ゾーン５６、内周ゾーン５７、および中央ゾーン５８内のキャビティ５０の一部は、光学部分４１が図７Ａおよび７Ｂで示した非調節状態にある場合に第１の容積を有する。図７Ｃで示したように、アクチュエータ４４の移動および突起部４７の並進によって、光学部分４１が調節状態に並進した場合、その結果としてキャビティ５０の形状が変化し、それぞれキャビティ５０の一部が第２の容積に変化される。

光学部分41の非調節状態から調節状態への移行中、キャビティ50の全体容積は一定のままであるが、キャビティ50の一部の容積は変化することができる。具体的には、キャビティ50の内周および中央部分の容積は、突起部47が並進し、前方レンズ素子43を前方に押し付けるときに全般的に増加する。これらの部分の容積の増加により、キャビティ50内に含まれた成形流体がその増加した容積内にキャビティ50の外周および境界部分から引き込まれる。成形流体がこうした外側部分から引き出されるときに、キャビティ50のこうした外側部分内の圧力が低下して、図7Cで示したように、前方レンズ素子43の外側部分が中間層45に向かって引き寄せられ、それによってこれらの部分の容積が減少する。

キャビティ50の形状およびキャビティ50の様々な部分に生じた容積の変化によって、前方レンズ素子43の中央および内周部分がキャビティ50の境界および外周部分よりも全般的に凸状になる。理解されるように、前方レンズ素子43の境界および外周部分を望み通りに凹面、凸面、または平坦にすることができる。なぜなら、瞳孔の絞り、および/またはスタイルズ-クローフォード効果により、こうした部分を通過する光が適正な視力にあまり重要ではないからである。

理解されるように、中間層45および前方レンズ素子を任意の所望の形状および厚さに作成することによって、キャビティ50の形状を選択することができる。こうした構成要素の形状および厚さを使用して、キャビティ50の様々な部分の容積の任意の所望の変化をもたらし、アクチュエータ44の移動中に任意の所望の圧力変化をもたらすことができる。さらに、キャビティ50の様々な部分の容積の変化を、それぞれ前方レンズ素子43、中間層45、およびアクチュエータ44の対応する部分の弾性の調整によって制御することができる。

やはり理解されるように、境界の状態、すなわち中間層45と前方レンズ素子43の界面の構成を、境界ゾーン55内でこうした構成要素の相対運動が行われるように選択することができる。たとえば、この実施形態で示したように、前方レンズ素子43と中間層45を剛体的に固定して、部分間の流体シール42の位置で構成要素の間に相対運動が生じないようにすることができる。別法として、前方レンズ素子43と中間層45のシールされた結合部を、部分間の限定された相対運動が可能になるように構成することができる。たとえば、流体シール42は相対運動を可能にするベローズまたはヒンジ部材を含むことができる。

次に図8Aおよび8Bを参照し、本発明の原理により構成されたIOLの一実施形態を記載する。IOL60は、シールされたキャビティ70および成形流体を使用して、非球面調節レンズを作成するものである。さらに、IOL60は、水晶体嚢の調節状態と非調節状態の間の移行中に与えられる非対称の負荷によって生じる水圧力を最大にするためのバックストップ73を含む。IOL60は、通常、光学部分61および触覚部分62を含み、その両方が図4〜6の実施形態の対応する部分と同様の構成である。具体的には、光学部分61は、前方レンズ素子63、アクチュエータ64、中間層65、および基体66を含む。

触覚部分62は触覚部68、69を含み、触覚部68、69はそれぞれ基体66内に形成されたチャネル71およびウェル72と流体連通している内部容積67を画定する。構成要素の構造は上記のIOL20の対応する構造と実質的に同一であるため、こうした構成要素についてさらに詳細に記載しない。

本発明の原理によれば、IOL60はさらに、前方レンズ素子63および中間層65によって画定される流体シールされたキャビティであるキャビティ70を含む。キャビティ70は、実質的に一定体積の成形流体を含む。成形流体は、アクチュエータ64が前方レンズ素子63を触覚部分62の影響下で移動するように押し付けた場合に、キャビティ70を通って分配される。

この実施形態では、中間層65はアクチュエータ64とは別個の構成要素であり、その結果、流体シールが、光学部分61の周辺の前方レンズ素子63と中間層の間と、光学部分61の中心付近の中間層65とアクチュエータ64の間の両方に設けられる。

IOL60はさらにバックストップ73を含み、バックストップ73はそれぞれ触覚部68および69の周辺の少なくとも一部を剛体的に支持する。バックストップ73はそれぞれ触覚部68、69の外面の一部に結合され、触覚部68、69の実質的に環状形状に全般的に従う片持ち部材である。

この実施形態では、キャビティ70内に含まれた成形流体とバックストップ73を組み合わせて、水晶体嚢の動きをIOL60内の水圧力により有効に変換し、生じる球面収差を防止または低減する。

次に図9Aおよび9Bを参照し、本発明の原理により構成されたIOLの一代替実施形態を記載する。IOL80は、通常、光学部分81および触覚部分82を含み、その両方が上記の実施形態の対応する部分と同様の構成である。具体的には、光学部分81は、前方レンズ素子83、アクチュエータ84、中間層85、および基体86を含む。

触覚部分82は触覚部88および89を含み、触覚部88、89はそれぞれ基体86内に形成されたチャネル91およびウェル92と流体連通している内部容積87を画定する。構成要素の構造は上記の実施形態の対応する構造と実質的に同一であるため、こうした構成要素についてさらに詳細に記載しない。

IOL80は成形流体を含むシールされたキャビティ90も含む。上記のように、アクチュエータ84および前方レンズ素子83の動きによって、キャビティ90の一部の容積の変化が生じ、それによって成形流体がキャビティ90内で再分配される。成形流体の再分配によって、キャビティ90内の圧力の変化が生じて、前方レンズ素子83が全般的に非球面形状にさらに偏向される。

バックストップ93もIOL80に設けられる。バックストップ93は光学部分81から触覚部88および89まで延びる。バックストップ93は円板または円錐のセクションとして全般的に形付けられる。前の実施形態に関して記載したバックストップと同様に、バックストップ93は触覚部88、89の一部に支持を与えて、水晶体嚢の動きが、触覚部88、89の並進ではなく、触覚部88、89の変形により有効に変換されるようにする。

次に図10Aおよび10Bを参照し、本発明の原理により構成されたIOLの追加の一実施形態を記載する。上記の実施形態と同様に、IOL100は、通常、光学部分101および触覚部分102を含む。光学部分101は、前方レンズ素子103、基体106、およびその間に挿入されたアクチュエータ104を含む。この実施形態では、アクチュエータ104は中間層も形成し、基体106は後方レンズ素子として機能することができる。

本発明によれば、IOL100は、中間層105と、アクチュエータ104と、前方レンズ素子103の間に形成されたシールされたキャビティ110を含む。キャビティ110に実質的に一定体積の成形流体が充填され、成形流体はアクチュエータ104が前方レンズ素子を移動させたときに、キャビティ110を通って再分配される。キャビティ110は、前方レンズ素子103と中間層105の間の、こうした構成要素の周辺の結合部によって形成されたシールによって流体シールされる。

触覚部分102は触覚部108および109を含み、触覚部108および109はそれぞれアクチュエータ104と基体106の間に形成されたチャネル(図示せず)およびウェルと流体連通している内部容積100を画定する。各触覚部108、109は基体106に統合され、基体106のバックストップ部分113を延長する。バックストップ113は、触覚部108、109の後方部分への支持を提供するように構成される。理解されるように、触覚部108、および109、並びにバックストップ部分113の寸法は、バックストップ113が触覚部108、109よりもかなり剛直であり、水晶体嚢による作用を受けたときに触覚部が変形可能であるように選択される。

さらに負荷用棚114が、バックストップ113に対して概ね直径の反対側に、各触覚部108、109の前方部分上に設けられる。棚114は、水晶体嚢の前壁の一部と係合するように構成された前面115を含む。前面115は、水晶体嚢によって触覚部108、109に力を加えることができる比較的大きい表面積を提供する。その結果、嚢袋の動きからのエネルギをより有効に捕獲し、触覚部108、109の変形、およびIOL100内の水圧力に変換することができる。

本発明は、前方レンズ素子103と中間層105の間の代替境界状態も示す。具体的には、前方レンズ素子103は、アクチュエータ104の波形と同様の波形を含み、前/後方向に方向付けられた前方レンズ素子103の壁セクションが中間層105に結合される。壁セクションの結果、アクチュエータ104が前方レンズ素子103を変形させ、成形流体をキャビティ110内で再分配した場合に、前方レンズ素子103の周辺部分が比較的自由に屈曲可能になることができる。

次に図11Aおよび11Bを参照し、本発明の原理により構成されたIOLの一実施形態を記載する。IOL120は、水晶体嚢の調節と非調節の構成の間の移行中に与えられる非対称の負荷によって生じる水圧力を最大にしながら、シールされたキャビティ130および成形流体を使用して、非球面調節レンズを作成するものである。IOL120は、通常、光学部分121および触覚部分122を含み、その両方が上記の実施形態の対応する部分と同様の構成である。具体的には、光学部分121は、前方レンズ素子123、アクチュエータ124、中間層125、および基体126を含む。

触覚部分122は触覚部128、129を含み、触覚部128、129はそれぞれ基体126内に形成されたチャネル131およびウェル132と流体連通している内部容積127を画定する。構成要素の構造は上記の実施形態の対応する構造と実質的に同一であるため、こうした構成要素についてさらに詳細に記載しない。

ＩＯＬ１２０は、触覚部１２８、１２９の外部に配置された水晶体嚢支持部材１３５も含む。支持部材１３５は、半径方向に外側に延び、水晶体嚢の内側壁と係合して、水晶体嚢がより引っ張られた構成に保持され、毛様体筋が弛緩または収縮したときに、触覚部１２８、１２９と水晶体嚢との係合が維持されるように構成されたタブ状の形状である。その係合を維持することによって、水晶体嚢の動きが触覚部１２８、１２９の変形により有効に変換される。支持部材１３５は、好ましくは触覚部１２８、１２９と光学部分１２１との結合部に隣接するように配置される。なぜなら、触覚部１２８、１２９のこの部分の変形は、ＩＯＬ１２０内の流体の移動に依存しないからである。しかし理解されるように、光学部分１２１を調節と非調節の構成の間で移行させるように触覚部１２８、１２９を十分に変形させる妨げにならない任意の場所に、支持部材１３５を配置することができる。

次に図12を参照し、本発明の原理により構成されたIOLの一実施形態を記載する。IOL140は、水晶体嚢の調節と非調節の構成の間の移行中に与えられる非対称の負荷によって生じる水圧力を最大にしながら、シールされたキャビティおよび成形流体を使用して、非球面調節レンズを作成するものである。IOL140は、通常、光学部分141および触覚部分142を含み、その両方が上記の実施形態の対応する部分と同様の構成である。

この実施形態は、支持部材145の代替構成を示すものである。支持部材145は、それぞれ触覚部148、149から半径方向に外側に触覚部分142に外接する全般的にワイヤである。各支持部材145は、好ましくは、各触覚部148、149が光学部分141に結合されるところで触覚部分142に結合される。

支持部材１４５は、水晶体嚢の内側壁と係合して、水晶体嚢がより引っ張られた構成に保持され、毛様体筋が弛緩または収縮したときに、触覚部１４８、１４９と水晶体嚢との係合が維持されるように構成される。その係合を維持することによって、水晶体嚢の動きが触覚部１４８、１４９の変形により有効に変換される。

一定体積の成形流体を含むシールされたキャビティの使用の他に、構成要素の可撓性および形状を、成形流体の影響が調整されるように選択することができる。具体的には、前方レンズ素子構成要素の厚さおよび材料を、所望の偏向が得られるように選択することができる。さらに、シールされたキャビティの形状を、隣接する構成要素の形状を変更することによって、キャビティの任意の部分の容積の任意の所望の変化が得られるように選択することができる。

理解されるように、各実施形態が1つのシールされたキャビティを有するように記載したが、成形流体を含む任意の数のシールされたキャビティを備えることができる。たとえば、シールされたキャビティをレンズ素子の任意の所望の部分に隣接するように含んで、レンズ素子の個別の部分を望み通りに形付けることができる。

本発明の好ましい例示の実施形態を上記に記載したが、当業者には理解されるように、本発明から逸脱することなく、本発明に様々な変更および修正を加えることができる。添付の特許請求の範囲はこうした変更および修正を本発明の真の精神および範囲内に包含するものである。

１０眼
１１角膜
１２虹彩
１３毛様体筋
１４小帯
１５水晶体嚢
１６水晶体
１７網膜
１８硝子体
１９レンズ
２０、６０、８０、１００、１２０、１４０ＩＯＬ
２１、４１、６１、８１、１０１、１２１、１４１光学部分
２２、６２、８２、１０２、１２２、１４２触覚部分
２３、４３、６３、８３、１０３、１２３前方レンズ素子
２４、４４、６４、８４、１０４、１２４アクチュエータ
２５、４５、６５、８５、１０５、１２５中間層
２６、４６、６６、８６、１０６、１２６基体（後方レンズ素子）
２７後方レンズ素子（基体）
２８、２９、６８、６９、８８、８９、１０８、１０９、１２８、１２９、１４８、１４９触覚部
３０、６７、８７、１２７内部容積
３１、５１、７１、９１、１３１チャネル
３２、５２、７２、９２、１３２ウェル
３３、１３５、１４５支持部材
３４、５０、７０、９０、１１０、１３０キャビティ
３５、３６コーティング
４２流体シール
４７突起部
４８壁
５５境界ゾーン
５６外周ゾーン
５７内周ゾーン
５８中央ゾーン
７３、９３、１１３バックストップ
１１４棚
１１５前面

Claims

天然の水晶体の摘出後に嚢包内に移植されるように構成され、水晶体嚢の動きに応じて調節される眼内レンズは、
動的前方レンズ素子および後方レンズ素子を含んだ光学部分であって、前記動的前方レンズ素子はその周辺部より中央部においてより厚い、光学部分と、
前記光学部分と流体連通するように結合された内部容積を有する触覚部であって、該触覚部は、光学系の前後方向から見た際の環状形状と、前記前後方向の距離が半径方向の距離より長い楕円断面構造とを有する、触覚部と、
前記光学部分および前記触覚部の前記内部容積内に配置された流体と、
を含み、
前記動的前方レンズ素子が、前記触覚部に前記嚢包による前記前後方向における力の変化に応じて前記触覚部と前記光学部分との間の前記流体の移動に応じて変形するように構成され、
かつ、前記動的前方レンズ素子の前面が、中央部分が凸状である非球面調節構成であることを特徴とする眼内レンズ。