KR20100112639A - 렌즈 전달 시스템 카트리지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 IOL를 눈 안으로 삽입하는 동안에 생성되는 절개 상처 가장자리에서의 응력을 감소시키기 위해 설계된 인젝터 팁(12) 형태를 갖는 IOL 전달 시스템을 위한 카트리지(10)에 관한 것이다.

Description

렌즈 전달 시스템 카트리지 {LENS DELIVERY SYSTEM CARTRIDGE}
본 출원은 35 USC § 119조에 근거하여 2008년 2월 7일자 출원된 U.S. 가출원 시리얼 넘버 61/026,805에 대해 우선권을 주장한다.
본 발명은 안구내 렌즈(IOL)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 눈 안으로 IOL을 주입하기 위해 이용되는 장치와 함께 사용하기 위한 카트리지에 관한 것이다.
가장 간단하게는 사람의 눈은 각막이라 지칭되는 투명한 외측 부분을 통하여 빛을 전달 및 굴절시키고, 또한 수정체에 의해 눈의 후방에 있는 망막으로 이미지의 초점을 맞춤으로써 시력을 제공하는 기능을 한다. 초점이 맞추어진 이미지의 품질은 눈의 크기, 형상 및 길이, 및 각막 및 수정체의 형상 및 투명도를 포함하는 다수의 요소에 따른다.
외상, 노화 또는 질병이 수정체의 투명도를 저하시킬 때, 망막으로 전달될 수 있는 빛이 감소되기 때문에 시력이 저하된다. 눈의 수정체의 이러한 결함은 의학적으로 백내장으로 알려져 있다. 이러한 상태의 처리는 수정체의 수술적 제거 및 인공 수정체 또는 IOL의 이식이다.
초기 IOL이 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA)와 같은 단단한 플라스틱으로 제조되었지만, 실리콘, 유연한 아크릴 및 하이드로겔로 제조되는 유연하고, 접을 수 있는 IOL은 이러한 유연한 렌즈를 접거나 말아서 유연한 렌즈를 작은 삽입부를 통하여 삽입할 수 있음으로써 널리 이용되었다. 렌즈를 말거나 접을 수 있는 수 개의 방법이 이용된다. 한 대중적인 방법은 렌즈를 접을 수 있고 렌즈가 눈 안으로 가압될 수 있는 상대적으로 작은 직경의 루멘을 제공하는 인젝터(injector) 카트리지이다. 가장 통상적으로 이용되는 인젝터 카트리지 설계는 미국 특허 제 4,681,102호(바텔(Bartell))이며, 분기되고 종방향으로 힌지결합된 카트리지를 포함한다. 유사한 설계는 미국 특허 제 5,494,484호 및 제 5,499,987호(페인골드(Feingold)) 및 제 5,616,148호 및 제 5,620,450호(이글스(Eagles), 등)에서 설명된다. 미국 특허 제 4,681,102호의 청구항들을 회피하기 위한 시도로, 수 개의 솔리드(soilid) 카트리지가 연구되었으며, 예를 들면 미국 특허 제 5,275,604호(르헤이니쉬(Rheinish), 등) 및 제 5,653,715호(레이치(Reich), 등)를 참조하라.
상기한 선행 기술의 장치들은, 상대적으로 큰 (대략 3.0 mm 또는 그보다 큰) 절개부를 통해 무수정체 눈의 후방 내로 IOL을 주입시키도록 고안되었다. 훨씬 더 작은 절개부, 2.4 mm 및 그보다 작은 절개부를 통해 전체 수술 과정이 수행될 수 있는 수술 기법 및 IOL이 개발되었다. 그러한 더욱 작은 절개부에서는 IOL이 매우 타이트하게 압축되어야 하고, 인젝션 카트리지에 대해 사용되는 노즐이 매우 얇은 벽을 지니고 있어야 한다. 매우 얇은 벽 형성된 노즐을 통해 이동하는 타이트하게 압축된 렌즈의 조합은 종종 사용 중에 노즐 분할을 야기한다. 또한, 외과의가 특정 크기로 절개할 수 있다고 하더라고, 카트리지 및 렌즈의 삽입 및 조작은 흔히 절개부 벽에 응력을 가하여, 둘러싸는 조직에 대해 외상을 초래할 뿐만 아니라 절개부의 크기를 증가시킨다.
따라서, 조직에 대해 감소된 외상으로 상대적으로 작은 절개부를 통해 IOL을 주입할 수 있는 안구내 렌즈 인젝션 카트리지가 계속적으로 요구되고 있다.
본 발명은 상처를 통해 카트리지 팁을 삽입하는 동안에 절개부 상에 가해지는 응력을 감소시켜서 카트리지 팁 삽입 동안에 상처를 인렬시키거나 지나치게 신장될 가능성 및 렌즈가 눈 안으로 전달되는 동안에 그러한 상처에서의 체류 시간을 감소시키도록 설계된 인젝터 팁 형태를 갖는, IOL 전달 시스템을 위한 카트리지를 제공함으로써 선행 기술에 비해 개선되어 있다.
따라서, 본 발명의 과제는 상처 절개부에 대한 응력을 감소시키도록 설계된 인젝터 팁 형태를 갖는, 렌즈 전달 시스템을 위한 카트리지를 제공하는 것이다.
본 발명의 추가 과제는, 삽입 후 상처 외상을 감소시키는 렌즈 전달 시스템용 카트리지를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 장점은 도면, 및 도면의 상세한 설명 및 청구범위를 참조하여 명백하게 된다.
도 1은 원, 타원 및 직선에 대한 호 길이를 비교한 도표이며,
도 2는 여러 팁의 크기에 대한 이론적 절개부 크기를 도시한 도표이며,
도 3은 본 발명의 렌즈 전달 시스템 카트리지의 확대된 투시도이다.
본 발명은 IOL가 눈 안으로 삽입되는 동안에 생성된 응력을 감소시키도록 설계된 형태를 갖는 팁(12)을 지닌 카트리지(10)에 관한 것이다. 임의의 절개부 크기가 사용될 수 있기는 하지만, 하기 논의에서 제시된 치수는 눈 안의 2.0mm 절개부 또는 상처를 기초로 한다.
절개 상처를 통한 카트리지 팁(12)의 삽입 작용은 상처 가장 자리에 응력을 생기게 하여 절개부 외상 또는 인렬을 초래할 수 있다. 본 발명자들은 상처 응력 정도와 카트리지 팁 형태 간에 관련성이 있음을 발견하였다. 이러한 발견을 기반으로 하여, 본 발명자들은 절개부 또는 상처가 장축이 약 2.0mm이고, 단축이 약 0.25mm인 대략적으로 타원형 외측 치수를 갖는 변형가능한 바디로서 견본화될 수 있음을 알아내었다. 또한, 본 발명자들은 카트리지 팁(12) 노즐이 눈 안으로 IOL가 삽입되는 동안 변형이 일어나지 않고, 상처에도 어떠한 변형이 일어나지 않는다는 가정하에 카트리집 팁(12) 노즐이 강성 바디로서 견본화될 수 있음을 알아내었다. 실제 조직의 물성을 이용할 수 없기 때문에, 상처 조직의 물성은 Arruda-Boyce 물질 견본을 사용하여 견본화될 수 있다. 팁(12) 노즐 면적이 상처 면적보다 큰 경우, 본 발명자들은 노즐 팁(12)이 유입되기에 충분히 크도록 상처를 "신장"시키기 위해 상처의 내측에 이론적 하중을 가하였다. 내측 상처 주변이 팁(12)의 전체 외측 외주면에 접촉할 때까지 이론적 하중을 낮춤으로써, 잔류 스트레인, 응력, 응력 분포 및 접촉 압력이 측정될 수 있다.
당업자들은 원형 또는 둥근 카트리지 팁은 높이와 폭이 동일하기 때문에 종횡비가 1인 것으로 이해한다. 그러나, 종횡비는 높이가 낮아짐으로써 감소되기 때문에, 도 1에 도시된 상처 가장자리에서 가해지는 응력을 감소시킴으로써 상처의 신장 정도(a degree of wound streching)를 감소시키는 역할을 하는 호 길이가 변동한다. 또한, 당업자들은 높이와 폭을 연결하는 직선이 이들 지점 간의 최단 거리를 이루고, 네거티브 호(negative arc)를 형성하지 않고, 상처에 가해지는 응력에 대해 가능한 최단 "호" 길이를 나타냄을 이해한다. 네거티브 호는 네커티브 호 또는 비곡선(non-curved) 형태가 사용되는 경우 렌즈 손상 또는 바람직하지 않은 폴딩이 일어날 수 있기 때문에 바람직하지 않다.
인젝션 팁(12) 형태를 나타내는 타원 단면형의 형태는 타원 형상 계수(ellipse shape factor)를 사용함으로써 분석될 수 있다. 이러한 형상 계수 'ε'는 팁 크기가 3.0mm 및 그 미만으로 변화되면 동일한 형태를 유지하는 상수일 수 있다. 다른 파라미터 값을 다르게 함으로써, 상기 형태는, 하기 표 1 및 도 2에서 도시된 바와 같이 원주 및 이에 따른 이론적 절개부 크기를 감소시키는 동안에 유지된다.
또한 이심률(eccentricity)로서 알려진 상기 형상 계수(ε)는 타원 방정식으로 출발하여 하기에서 추가로 논의된다. 좌표축에 평행한 면으로 타원체의 단면은 타원을 형성한다. 일반적으로, 이러한 2D 타원은 하기 방정식으로 표현될 수 있다:
Figure pct00001
상기 식에서, h, k는 타원의 중심을 나타내고, 'a'는 장축이고, 'b'는 단축이다.
타원의 형상은 하기와 같이 정의되는 이심률(ε)에 의해 나타내어 질 수 있다:
Figure pct00002
상기 식에서, 0<ε<1이다. ε 값이 커질 수록, b에 대한 a의 비가 커지고, 타원이 더 길게 된다. 추가로, 설정된 이심률 값에 대해, 파라미터 'a' 또는 'b'를 알고 있는 경우, 다른 파라미터는 상기 식으로 용이하게 계산될 수 있다. 완결을 위해, 파라미터 'a' 및 'b'는 하기 방정식에 의해 제한된다:
Figure pct00003
상기 식에서, '(± c,0)'은 타원의 촛점을 나타낸다. 타원의 단면은, 타원의 중심이 반드시 원점에 있지 않으며, 변동되게 된다는 점에서 변형됨을 유의해야 한다. 그러나, 제 1 사분면에 놓여 있는 타원의 일부가 x축에 대해 회전하게 되면, 타원의 중심이탈(de-centration) 허용은 날카로운 특징인, 변곡점을 남긴다. 이러한 변곡점을 유연하게 하기 위해, x축에 교차하는 지점에 대한 접각이 90도가 되도록 블렌드 반경(blend radius)이 사용된다. 이러한 두가지 특징, 즉, 중심이탈된 타원 및 블렌드 반경이 변형된 타원 형태의 단면을 이룬다.
상기 타원 방정식의 대안 형태(alternate form)는 하기와 같이 표현될 수 있다:
Figure pct00004
상기 식에서, B2 < 4AC 및 모든 계수는 실수이다. 이 방정식은 제곱식을 만들고, 장축 및 단축의 길이뿐만 아니라 타원의 중심을 나타내는 형태를 구함으로써 1차 방정식으로 변환될 수 있다.
상기 지침을 이용하여, 그러한 파라미터가 산출될 수 있다. 제 1 사분면의 타원 곡선은 일반적인 타원으로 피팅(fitting)되었으며, (h,k) = (0.0,-0.13) 및 (a, b) =(0.95, 0.72)인 것으로 나타났다. 이후, 이심률(ε)은 0.65인 것으로 계산되었다. 이러한 이심률에 의해, 타원의 두 축 치수 중 어느 하나가 변경될 경우, 나머지는 상기 식에 의해 계산될 수 있다. 일반적으로, 변곡점에서 블렌드 반경은 도 4의 원(100)과 같이 상기 곡선 위 및 아래 둘 모두에 접해 있고, x축을 교차하는 지점에서 90도 접선을 갖는, 가능한 가장 작은 원이 되도록 선택될 수 있다.
상기 기술된, 결정된 최소 호 길이, 종횡비, 및 블렌드 반경의 적용예가 하기 표 1에서 보여지며, 여기서 각각의 변수에 대한 일반적인 값이 기재된다. 이 표는 절개부 크기에 따른 일반적인 변형된 타원 값을 규정한다. 호길이 폭(Arclength width) 및 타원(Ellipse) 이심률이 일정하게 유지되는 경우의 관련성을 입증하기 위해 1.0, 2.0 및 3.0mm의 절개부 크기가 사용된다. 이러한 값을 카트리지 팁 설계에 적용하면, 렌즈 압박 정도와 이에 따른 렌즈 인젝션 포스(injection force)를 최소화하면서, 최소 호길이에 대해 최대 내부 공간을 형성하고, 이와 함께 절개부 상처 가장자리에서의 스트레인(strain)을 크게 감소시킨다.
표 1: 절개부 크기에 따른 변형된 타원체의 일반적인 치수
Figure pct00005
상기 개략적으로 설명된 단계는 최소 호길이에 대한해최대 내부 공간을 제공하는 카트리지 팁(12)이 설계되게 한다. 이러한 조합은 렌즈 압박과, 이에 따른 렌즈 인젝션 포스를 최소화하면서 절개부 상처 가장자리에서의 스트레인을 크게 감소시킨다. 여기서 기술된 본 발명은 감소된 종횡비 및 호길이로 인해 상처를 통해 카트리지 팁(12)을 삽입하는데 요구되는 힘을 감소시키는 인젝터 카트리지(10) 또는 노즐 팁(12) 형상을 제공한다. 또한, 이러한 곡면형은 상처 외상, 및 날카로운 외부 및 내부 특징 또는 전이점의 제거를 통한 렌즈 손상 가능성을 감소되도록 돕는다.
본 발명의 특정 구체예를 이상에서 설명하였지만, 이들 실시예는 예시 및 설명만을 위한 것이다. 상기 기술된 시스템 및 방법으로부터의 변경, 변화, 변형 및 이탈은 본 발명의 범위 또는 범주를 벗어나지 않고 채택될 수 있다.

Claims (2)

  1. 바디(body), 및
    바디에 연결되고, 노즐로부터 원위로 돌출되며, 블렌드 반경(blend radius)을 갖는 변형된 타원체 단면을 갖는 관형 노즐을 포함하는 안구내 렌즈 전달 시스템 카트리지(intraocular lens delivery system cartridge)로서, 블렌드 반경이 요망되는 절개부 크기로부터 산출되는, 안구내 렌즈 전달 시스템 카트리지.
  2. 제 1항에 있어서, 요망되는 절개부 크기가 약 2mm인, 안구내 렌즈 전달 시스템 카트리지.
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