KR20110028366A - 조절 트리거 측정을 위한 센서 - Google Patents

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KR20110028366A
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아미타바 굽타
로날드 디 브럼
윌리엄 코코나스키
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오큘라 옵틱스, 인크.
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Abstract

센서는 조절 트리거의 측정을 위한 것으로, 특히 이온 농도의 측정을 제공한다. 센서는 광학 요소에 신호를 전송할 수 있으며, 이는 근거리 물체에 초점을 조절하기 위해 옵티컬 파워를 변화시킴으로써 순차적으로 반응을 나타낼 수 있다.

Description

조절 트리거 측정을 위한 센서{Sensor for detecting accommodative trigger}
본 발명은 안과용 조절 트리거의 측정을 위한 센서에 관한 것이다.
본 출원은 2008년 7월 3일에 제출된 미국 잠정특허출원 61/077,883의 우선권을 주장하며 이는 본 명세서 전체에 참고문헌으로 포함되어 있다.
조절(accommodation)은 눈으로 6 피트 이내의 사물의 상의 초점을 맞추는 과정이다. 우리가 나이가 들수록 우리의 조절력은 감소하며, 우리는 가까운 사물의 초점을 맞추는 능력을 잃게된다. 조절의 중요한 요소는 모양체소대(zonule)의 이동에 의해 야기되는 자연 수정체의 가파름(steepening)이며, 이는 모양체근에 수정체 피막을 부착시킨다.
모양체근 수축은 조절의 주 추진력이다. 모양체근 수축력은 연령에 따라 위축되지는 않으며 50세까지는 증가한다. 심지어 75세 및 그 이상의 연령에서도 수축력은 20세 정도와 비슷하게 유지된다. Fisher, RF. 1977. The Force of Contraction of the Human Ciliary Muscle during Accommodation. J Physiol 270:51-74 참조.
반면에 수정체는 연령에 따라 수축력이 증가함에도 점점 두꺼워지고 더욱 부서지기 쉬워지고 신축성이 감소되며 조절을 성취하기 위한 변형 능력이 감소된다. Krag S, Olsen T, Andreassen T. 1997. Biomechanical Characteristics of the Human Anterior Lens Capsule in Relation to Age. Invest Ophthom Vis Sci 38(2):357-63 참조.
자연 수정체는 근거리 시력을 증진시키는 인공 렌즈로 대체 및/또는 보충될 수 있다. 그러나 적절한 조절을 제공하는 인공 렌즈를 만드는 데는 문제가 있어왔다. 돋보기 및 이중 초점안경은 불편하다. 또한 조절성 안구 내 렌즈(intraocular lens)를 달성하기 위한 이전의 시도는 만족스럽지 못한 것으로 증명되었다. 이전의 시도는 응시 각도(gaze angle) 및 동공 크기와 같은 트리거를 필요로 했으며 지체, 비특이적, 비일관성으로 인해 근본적이기보다는 상관적이었다.
따라서 만족스럽게 조절을 측정할 필요가 남아있다. 선도적이고 근본적 조절 트리거를 측정함으로써, 조절은 인공적 광학 요소에 의해 더욱 정확하게 달성될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 만족스러운 조절 측정을 위한 선도적이고 근본적 조절 트리거를 개발코자 한 것이다.
하나의 실시태양에서, 센서는 근본적인 조절 트리거(accommodative trigger) 측정을 위해 조절된다. 하나의 실시태양에서 조절 트리거는 이온 농도의 변화이다. 이온은 칼슘, 나트륨, 칼륨, 포스페이트, 마그네슘 또는 아연일 수 있다.
하나의 실시태양에서 이온은 칼슘이다. 이러한 실시태양에서 센서는 칼슘 이온 통로구(ionophore)를 포함할 수 있다.
하나의 실시태양에서 조절 트리거는 약 300 nM∼600 nM의 이온농도차 이다. 또 하나의 실시태양에서 기저선 이온 농도는 200 nM 이내 이다. 또 하나의 실시태양에서 조절 트리거는 400 nM보다 더 높은 이온 농도이다.
하나의 실시태양에서 센서는 모양체근(ciliary muscle), 모양체소대(zonule) 또는 홍채 내에서 시토졸 유체(cytosolic fluid) 이동을 위해 안구 내로 이식 적합할 수 있다.
센서는 전원(예를 들면 재충전가능한 배터리) 및/또는 신호 전송기를 포함한다.
하나의 실시태양에서 장치는 센서, 신호전송기, 센서와 전기적으로 연결되는 광학 요소를 포함하며, 이에 의해 광학 요소는 센서로부터의 신호에 응답하여 옵티컬 파워를 변화시키는 것이 가능하다. 신호는 무선 및/또는 디지털이다. 하나의 실시태양에서 센서와 광학 요소 사이의 거리는 5 mm 이내이다.
또 하나의 실시태양에서 광학 요소는 다음의 하나 또는 그 이상에 의해 옵티컬 파워를 변화시킨다: 망막의 상대적인 위치 변화, 곡률(curvature) 변화, 구경(aperture size) 변화 및 굴절률 변화에 의해 옵티컬 파워를 변화시킨다. 하나의 실시태양에서 광학 요소는 굴절률의 변화에 의해 옵티컬 파워를 변화시킨다.
광학 요소는 예를 들면 안구 내 렌즈 또는 안경렌즈일 수 있다.
또 하나의 실시태양에서 광 초점화(optical focusing)에 관한 방법은 다음의 단계를 포함한다: a) 조절 트리거 측정, 여기서 조절 트리거는 이온 농도의 변화이다; b) 조절 트리거를 측정하여 신호를 전송; 및 c) 신호 수신에 관한 광학 요소의 옵티컬 파워의 변화이다. 하나의 실시태양에서 조절 트리거와 옵티컬 파워의 변화 사이의 시간은 1초 이내이다.
또한 방법은 모양체근, 모양체소대 또는 홍채 내에서 시토졸 유체(cytosolic fluid) 전달을 위한 센서의 이식 단계를 포함하며, 여기서 센서는 조절 트리거를 측정하는 것이 가능하다. 또한 이식은 모양체근 또는 모양체소대에 센서를 부착하는 것을 포함한다.
본 발명의 효과는 만족스러운 조절 측정을 위한 선도적이고 근본적 조절 트리거를 제공하는 것이다.
장치 및 방법이 조절 트리거를 측정한다는 것이 제공되며, 특히 여기서 조절 트리거는 이온 농도의 변화이다.
본 명세서에서 언급되는 "조절자극"은 가까운 사물에 초점을 맞추려는 의도 또는 요구에 관한 것이다. 건강한, 비-노안 눈에서 조절자극은 연이어 빠르게 조절반응을 수반한다. 노안인 눈에서 조절자극은 뒤이어 차선의 또는 부재 조절 반응을 수반한다.
본 명세서에서 언급되는 "조절반응"은 근거리 시력을 증진시키는 하나 또는 그 이상의 물리적 또는 생리적인 반응에 관한 것이다. 체내에서 자연적으로 일어나는 자연적인 조절반응은 모양체근 수축, 모양체소대 이동, 수정체 형태의 변경, 동공조임근(iris sphincter) 수축, 동공 수축 및 눈모음(convergence)을 포함하나, 이것으로 제한되는 것은 아니다. 또한 조절 반응은 인공적 조절반응 즉 인공적 광학 요소에 의한 반응일 수 있다. 인공적 조절 반응은 위치변화, 곡률 변화, 굴절률 변화 또는 구경 변화를 포함하나 이것으로 제한되는 것은 아니다.
본 명세서에서 언급되는 "조절 트리거"는 조절 자극 또는 조절 반응과 관련 있는 측정 가능한 사례(event)이다. 조절 트리거가 센서에 의해 측정될 때, 바람직하게는 센서는 광학 요소로 신호를 전송하며 이는 순차적으로 인공적 조절반응으로 응답된다.
조절 트리거
조절반응(또한 조절루프로 알려짐)은 적어도 3가지의 불수의근 안구 반응을 포함한다: 1) 모양체근 수축, 2) 동공조임근 수축(동공 수축은 초점 심도를 증가시킨다) 및 3) 눈모음(내부 보여주기(looking inward)는 최대의 양안 합계 및 최상의 입체 시각을 위한 객체 평면에서 양안 융합을 가능케 한다). 모양체근 수축은 그 자체로 조절에 관한 것이다: 렌즈의 옵티컬 파워 변화. 동공 수축 및 눈모음은 유사-조절에 관한 것이다; 이들은 렌즈의 옵티컬 파워에 영향을 미치지는 않으나 그럼에도 불구하고 이들은 근거리 물체 초점조절(focusing)을 증진시킨다. 예를 들면 Bron AJ, Vrensen GFJM, Koretz J, Maraini G, Harding JJ. 2000. The Aging Lens. Ophthalmologica 214:86-104 참고.
인공적 조절반응을 유도하는 이전의 시도는 불리한 지체, 비특이적, 일관성 없음 및/또는 상관적인 트리거를 필요로 한다. 예를 들면 이전의 시도는 조절 트리거와 같은 동공 크기 또는 응시 각도(눈모음의 지표)를 필요로 한다.
하나의 실시태양에서, 조절 트리거는 지체적이기 보다는 오히려 선도적이다. 조절 트리거는 바람직하게는 자연적 조절반응에 선행하거나 또는 적어도 동시적이다. 하나의 실시태양에서 조절 트리거는 약 1∼50 밀리세컨드, 더욱 바람직하게는 50, 40, 30, 20 또는 10 밀리세컨드 이내로 자연적 조절반응에 선행되는 이벤트이다. 다시 말해서 조절 트리거는 바람직하게는 조절반응보다 조절자극에 더욱 근접하게 연관성이 있다. 이렇게 하여 인공적 조절반응은 자연적 조절반응 전에 또는 거의 동시적으로 일어날 수 있다. 지체(lagging) 트리거 사용은 조절자극에서부터 조절반응까지의 짧은 지연 측면에서만 만족스러운 결과를 제공하는 반면, 선도(leading) 트리거 사용은 이 지연을 단축하거나 제거할 수 있다.
또 하나의 실시태양에서, 조절 트리거는 조절 특이적이다. 비-특이적 트리거는 조절과 관련되지만, 이들은 다른 것과도 관련되고, 시각적 요구와는 관련이 없다. 예를 들면 동공 수축은 조절과 함께 일어나지만 또한 증가된 주위 밝기에 의해서도 일어난다. 따라서 동공 수축을 필요로 하는 것은 부적절한 조절반응을 만든다. 반면에 특이적 트리거는 조절과 강하게 관련되어 있으며 다른 정기적으로 발생하는 시각적 요구와 약하게 관련되어 있거나 관련이 없다.
또 하나의 실시태양에서 조절 트리거는 개별 환자 또는 환자 전체에 걸쳐서 조절과 일관되게 연관되어 있다. 일관적인 트리거는 일관성 없는 트리거보다 선호된다. 예를 들면 응시 각도의 변화는 눈모음 결손(convergence deficit)인 사람에게는 일어나지 않는다. 따라서 조절 트리거와 같은 응시 각도를 필요로 하는 것은 이러한 사람에게 효과가 없을 수도 있다.
또 하나의 실시태양에서, 조절 트리거는 자연적 조절반응에 상관적이기보다는 근본적이다. 바꾸어 말하면 단지 상관적인 트리거는 "조절증상(accommodative symptom)"로 기술될 것이다. 반면에 근본적인 트리거는 "조절자극(accommodative stimulus)"로 기술될 것이다. 하나의 실시태양에서 근본적 조절 트리거는 오직 및/또는 항상 조절과 연관되어 있다. 추가 장점으로는 근본적 트리거는 더욱 선도적일 것 같다. 전형적인 근본적 조절 트리거는 어떤 단백질 예를 들면 G-단백질의 발현 특히 과-발현의 변화뿐만 아니라 이온 농도의 변화 예를 들면 Ca2 ＋ 유입을 포함하나 이것으로 제한되는 것은 아니다.
따라서 하나의 실시태양에서 조절자극 측정은 근육 수축의 원인을 측정하는 것을 포함한다. 비록 모양체근 및 모양체소대의 이동이 노안의 시작과 함께 경직되어지는 수정체를 대폭 감소시키지만, 본 발명자들은 모양체근의 수축을 선행케 하고 일으키는 눈의 이온 농도 변화를 측정하는 유용한 장치 및 방법을 발견하였다. 모양체근이 수정체의 경직 때문에 이온 농도 변화에 물리적으로 반응을 잘 못하더라도, 그럼에도 불구하고 이온 농도 변화는 조절자극을 나타낸다. 더욱이 모양체근 수축에 관한 책임을 맡고 있는 이온 농도 변화 측정은 동공조임근 수축에 관한 책임을 맡고 있는 이온 농도 변화도 측정하며, 이는 또한 조절과 관련되어 있다.
이온 농도
하나의 실시태양에서, 본 명세서에 기술된 장치 및 방법은 이온 농도의 변화를 측정한다. 측정된 이온은 눈의 시토졸 유체에 존재하는 이온일 수 있다. 전형적인 이온은 칼슘, 나트륨, 칼륨, 포스페이트, 마그네슘 및 아연을 포함하나 이것으로 제한되는 것은 아니다. 하나의 실시태양에서 이온은 칼슘이다. 칼슘은 특히 적절한 이온인데 왜냐하면 기저선 칼슘 농도가 낮기 때문이며 칼슘이온의 유입이 선행되고 민무늬근 수축 예를 들면 모양체근 또는 동공조임근의 수축을 일으키기 때문이다. 모양체근과 동공조임근 모두는 민무늬근(가로무늬근과 반대되는)이다. 다른 민무늬근처럼, 이들의 이완 및 수축은 이온 채널에 의해 조절된다.
더욱 특이적으로는 민무늬근 세포의 수축을 유도하기 위해서, 칼슘 이온의 유입은 칼모듈린(M)과 결합되며, 그 다음에 삼성분 복합체 Ca2 ＋/M/MLCK(미오신 라이트 체인 키나제)를 형성시킨다. 그 다음에 Ca2 ＋/M/MLCK 복합체는 ATP 가수분해의 비용(expense)으로 가교 사이클링(cross bridge cycling)과 수축을 선도하는 미오신의 두 개의 라이트 체인 각각에서 세린의 인산화를 촉매화한다. Andrea JE, Walsh MP. 1992. Protein Kinase C of Smooth Muscle. Hypertension 20(5):585-95 참고.
기저선 농도는 조절자극 전의 농도이다. 조절 농도는 조절자극 또는 조절반응과 관련된 농도이다. 조절 차이는 기저선 농도와 조절 농도 사이의 차이이다. 일반적으로 조절 농도와 조절 차이는 조절자극 또는 조절반응과 관련되어 있다. 특히 조절 농도와 조절 차이는 민무늬근 수축과 관련되어 있다.
이온 농도의 변화 측정은 조절 농도 및/또는 조절 차이를 측정하는 것을 포함한다. 하나의 실시태양에서, 조절 트리거는 기저선 농도에 관계없는 조절 농도이다. 또 하나의 실시태양에서 조절 트리거는 출발 및/또는 종말점 농도에 관계없는 조절 차이이다.
센서는 조절 트리거로 조절 농도 및/또는 조절 차이를 측정하도록 프로그램화 될 수 있다. 조절 트리거는 다음 인자의 하나 또는 그 이상을 고려하여 설정 또는 변경될 수 있다: 측정되는 특정 이온, 일반인의 기저선과 조절 농도 및 개별 환자의 기저선과 조절 농도. 더욱이 센서는 조절자극, 측정에서부터 신호전송까지의 조절 반응 시간 및/또는 신호전송에서부터 인공적 조절 반응까지의 조절 반응 시간의 민감성을 최적화하기 위해서 프로그램화 될 수 있다.
하나의 실시태양에서 기저선 농도는 약 300 nM, 200 nM, 175 nM, 150 nM, 125 nM 또는 100 nM 이내일 수 있다. 또 하나의 실시태양에서 기저선 농도는 약 100 nM∼200 nM, 약 120nM∼170 nM, 약 120 nM∼150 nM, 약 150∼170 nM 또는 약150 nM이다. 하나의 실시태양에서 조절 농도는 300 nM, 400 nM, 500 nM, 600 nM, 700 nM 또는 800 nM 보다 클 수 있다. 또 하나의 실시태양에서 조절 농도는 약 250 nM∼1000 nM, 약 400 nM∼800 nM, 약 500 nM∼700 nM 또는 약 600 nM이다. 하나의 실시태양에서 조절 차이는 약 100 nM, 200 nM, 300 nM, 400 nM, 500 nM, 600 nM, 700 nM 또는 800 nM일 수 있다. 또 하나의 실시태양에서 조절 차이는 약 300 nM∼600 nM, 400 nM∼600 nM, 약 380 nM∼580 nM, 약 300 nM∼500 nM, 약 330 nM∼530 nM, 약 350 nM∼550 nM 또는 약 400 nM∼500 nM이다. 이 수치는 특히 칼슘과 관련이 있지만, 이들 수치는 당업자에 의해 다른 특이적 이온에서 선택되거나 변경될 수 있다.
조절 트리거 측정은 직접적으로 또는 간접적으로 달성될 수 있다. 하나의 실시태양에서 조절 트리거는 직접적으로 예를 들면 시토졸 유체에서 유리 이온에 의해 측정된다. 하나의 실시태양에서 조절 트리거는 간접적으로 예를 들면 이온과 결합하는 단백질의 결합상태에 의해 측정된다. 예를 들면 센서는 직접적으로 시토졸의 유리 Ca2 ＋를 측정할 수 있으며 또는 센서는 간접적으로 칼모듈린 또는 MLCK 복합체와 Ca2 ＋의 결합상태를 측정할 수 있다. 비슷하게 센서는 직접적으로 시토졸에서 유리 포스페이트를 측정할 수 있거나 간접적으로 미오신의 인산화를 측정할 수 있다.
이온 농도의 변화를 측정에 더하여, 장치 및 방법은 조절자극의 식별을 리파인(refine) 및/또는 입증하기 위한 하나 이상의 부가적 조절 트리거 측정을 포함한다. 더욱이 장치 및 방법은 매뉴얼 오버라이드(manual override)를 포함한다. 미국 특허 공개 제2009/0033863호 참고.
센서
하나의 실시태양에서, 본 명세서에 기술된 장치는 조절 트리거를 측정하기 위해 적합한 센서이며, 여기서 조절 트리거는 이온 농도의 변화이다. 더욱이 또 하나의 실시태양에서 장치는 센서와 전기적으로 연결되는 광학 요소를 포함한다.
센서는 바람직하게는 전기화학적 센서이다. 전형적인 전기화학적 센서는 전위차 센서, 크로노(chrono)전위차 센서, 기준전극, 전압전류 센서 및 전기화학적 바이오센서를 포함하나 이것으로 제한되는 것은 아니다. 전기화학적 센서는 바람직하게는 작은 농도 차이 예를 들면 마이크로, 나노, 피코 또는 심지어 펨토 규모를 측정할 수 있다. 적절한 전기화학적 센서는 바람직하게는 큰 샘플 부피는 물론 추가적 분석적 공정을 필요로 하지 않는다. 이러한 전기화학적 센서는 당분야에 공지되어 있다. 예를 들면 Malon A, Vigassy T, Bakker E, Pretch, E. 2006. Potentiometry at Trace Levels in Confined Samples: Ion-Selective Electrodes with Subfemtomole Detection Limits. J Am Chem Soc 128:8154-55 참고.
하나의 실시태양에서 센서는 특정 이온으로 "적합화(tuned)"되어있다. 하나의 실시태양에서 센서는 칼슘으로 적합화 되어있다. 하나의 전형적으로 적합화 된 센서는 이온 통로구 예를 들면 칼슘 이온 통로구를 사용한다.
하나의 실시태양에서, 센서는 전원을 포함한다. 하나의 실시태양에서 전원은 배터리이다. 하나의 실시태양에서 전원은 재충전되며, 바람직하게는 원격으로 재충전된다. 하나의 실시태양에서 전원은 센서의 수명을 넘어서는 파워를 전달할 수 있다. 예를 들면 하나의 실시태양에서 전원은 적어도 10, 20, 30, 40 또는 50년 동안 파워를 전달할 수 있다.
또 하나의 실시태양에서, 센서는 또한 신호 전송기를 포함한다. 하나의 실시태양에서 신호는 무선 신호이다. 또 하나의 실시태양에서 신호는 디지털 신호이다. 또 하나의 실시태양에서 센서는 추가적으로 전자 태그(RFID, radio frequency identification tag)를 포함한다. 또 하나의 실시태양에서 센서는 추가적으로 상보형 금속 산화 반도체(CMOS, complementary metal-oxide semiconductor) 기술을 포함하며, 이는 1.0V에서 정확한 전압 신호로 센서 출력을 바꿀 수 있다.
하나의 실시태양에서 센서는 모양체근, 모양체소대 및/또는 홍채 내에서 시토졸 유체(cytosolic fluid) 전달을 위해 눈으로 이식된다.
광학 요소
또 하나의 실시태양에서 장치는 신호 전송기 및 센서와 전기적으로 연결되는 광학 요소를 포함하는 센서를 포함하며, 이에 의하여 광학 요소는 센서로부터의 신호에 응답하여 옵티컬 파워를 변화시키는 것이 가능하다.
광학 요소는 근거리 시력 초점을 조절하는 것이 가능한 요소일 수 있다. 전형적인 광학 요소는 안구 내 렌즈(IOL), 안구 내 옵틱스(IOO, 예를 들면 역동적 어퍼쳐(dynamic aperture)), 각막 인레이(inlay), 각막 온레이(onlay), 콘택트 렌즈, 안경 렌즈 및 이들의 조합을 포함하지만 이것으로 제한되는 것은 아니다. 하나의 실시태양에서 광학 요소는 안구 내 렌즈, 콘택트 렌즈 또는 안경 렌즈이다. 또 하나의 실시태양에서 광학 요소는 안구 내 렌즈 또는 안경 렌즈이다. 또 하나의 실시태양에서 광학 요소는 안구 내 렌즈이다.
광학 요소는 옵티컬 파워를 변화시키는 방법을 포함한다. 하나의 실시태양에서 광학 요소는 둘 또는 그 이상의 근거리, 원거리 및 중거리 물체의 초점조절(바람직하게는 역 초점 조절)하는 방법을 의미한다. 상이한 초점거리를 가지는 둘 또는 그 이상의 고정 존(static zones)을 지니는 "다초점" 요소와는 대조적으로, 본 명세서에 기술된 광학 요소는 변형 가능한 옵티컬 파워를 지니는 적어도 하나의 영역을 가진다. 그러나 본 명세서에 기술된 광학 요소가 변형 가능한 옵티컬 파워를 지니거나 그렇지 못하는 하나 또는 그 이상의 영역을 추가적으로 포함하는 것을 배제하지는 않는다.
광학 요소는 기계적, 전기적, 전기화학적 및/또는 자기력 등에 의해 옵티컬 파워를 변화시킬 수 있다. 하나의 실시태양에서 광학 요소는 망막에 대한 상대적 위치 변화, 곡률 변화, 구경 변화 및 굴절률을 포함하나 이것으로 제한되지는 않는 하나 또는 그 이상의 메커니즘에 의해 옵티컬 파워를 변화시킨다.
하나의 실시태양에서 광학 요소는 망막에 대한 상대적 위치를 변화시킴으로써 옵티컬 파워를 변화시킨다. 하나의 실시태양에서 단일한 광학 요소는 망막을 향하여 또는 벗어나는 방향으로 이동된다. 또 하나의 실시태양에서 두 개 또는 그 이상의 광학 요소는 둘 중 하나가 망막에 대한 상대적 위치를 변화시켜 서로 상대적으로 멀티옵틱 장치 전체가 눈에서의 위치를 변화시킴 없이 이동된다.
또 하나의 실시태양에서 광학 요소는 곡률을 변화시킴으로써 옵티컬 파워를 변화시킨다. 후면, 전면 또는 모두가 변화될 수 있다.
또 하나의 실시태양에서 광학 요소는 구경을 변화시킴으로써 옵티컬 파워를 변화시킨다. 예를 들면 광학 요소는 신호에 응답하여 초점 거리를 조절하기 위해서 기하학 특히 지름을 변화시키는 프로그램 작동이 가능한 어퍼쳐를 포함할 수 있다. 미국 특허 공개 제2009/0033863호 참고.
또 하나의 실시태양에서 광학 요소는 굴절률을 변화시킴으로써 옵티컬 파워를 변화시킨다. 하나의 실시태양에서 광학 요소는 벌크 물질(bulk material)의 굴절률을 변화시키는 굴절교정(photorefractive) 및/또는 전기-활성 물질을 포함할 수 있으며 이에 따라 광학 경로 또는 옵티컬 파워를 변화시킨다. 미국 특허공개 제2006/0095128호 참고. 또 하나의 실시태양에서 광학 요소는 굴절률 조절기를 포함할 수 있으며 이는 요소의 표면에서 임시적 회절격자를 제공할 수 있다.
하나의 실시태양에서 광학 요소는 픽셀로 될 수 있으며 예를 들면 다수의 개별적 어드레스를 가진 픽셀을 포함한다
신호의 전송 및 수신을 최적화하기 위해서, 센서(또는 더욱 구체적으로는 신호 전송기)와 광학 요소는 서로 인접해 있다. 하나의 실시태양에서 센서와 광학 요소 사이의 거리는 약 5 cm, 4 cm, 3 cm 또는 2 cm (예를 들면 안경 렌즈의 경우) 이내이다. 또 하나의 실시태양에서 센서와 광학 요소 사이의 거리는 약 10 mm, 7 mm, 5mm, 4 mm, 3 mm, 2 mm 또는 1 mm 이내이다. 또 하나의 실시태양에서 센서는 광학 요소와 통합될 수 있다(예를 들면 안에 내장되거나 부착됨).
이식
하나의 실시태양에서 장치 또는 이들의 하나 또는 그 이상의 부분이 눈에 이식된다. 예를 들면 센서, 전원, 신호 전송기 및 광학 요소의 하나 또는 그 이상은 눈에 개별적 또는 함께 이식될 수 있다. 이식에 관한 적용은 하기에 기술된 생체적합성 특징 및 크기 기준을 포함하나 이것으로 제한되는 것은 아니다.
하나의 실시태양에서 센서는 눈에 이식되었다. 특정한 실시태양에서 센서는 모양체근, 모양체소대 또는 홍채내에서 시토졸 유체(cytosolic fluid) 전달을 위해 눈으로 이식되었다. 또 하나의 실시태양에서 센서는 모양체근, 모양체소대 또는 홍채에 부착되었다. 또 하나의 실시태양에서 센서는 모양체근 또는 모양체 소대에 부착되거나 모양체근 또는 모양체 소대간의 유체를 전달할 수 있다.
또 하나의 실시태양에서 광학 요소는 눈으로 이식된다. 특정한 실시태양에서 광학 요소는 전방, 후방 또는 수정체 피막으로 이식된다.
하나의 실시태양에서 본 명세서에 기술된 장치 및 방법은 하나 또는 그 이상의 증가된 생체적합성을 포함한다. 전형적인 특징은 이식된 장치에 반응하는 거부반응을 억제하는 예를 들면 산화질소 도너 및 폴리머를 포함하는 화학약품을 활성적으로 분비하는 생체 적합한 폴리머, 하이드로겔 코팅과 같은 생체 적합한 코팅 및 폴리머성 봉합재(polymeric encapsulants)를 포함하나 이것으로 제한되는 것은 아니다. Shin JH, Schoenfisch MH. 2006. Improving the biocompatibility of in vivo sensors via nitric oxide release. Analyst 131 :609-15 참고.
이들 특징은 센서, 전원, 신호 전송기 및/또는 광학 요소를 포함하는 장치의 하나 또는 그 이상의 부분의 생체적합성을 증진시킨다. 이 경우에 장치 또는 장치의 일부분은 눈으로 이식되기 때문에 이들은 혈액 안구 장벽인 이점을 지니며, 이는 인체의 선천적 면역체계로부터 눈을 분리시킬 수 있다.
하나의 실시태양에서 장치 또는 장치의 일부분 특히 센서는 안구 내 이식에 대하여 대략적으로 크기가 정해진다. 예를 들면 하나의 실시태양에서 센서의 가장 큰 치수(dimension)는 약 0.1 mm∼5 mm, 바람직하게는 약 5, 4, 3, 2, 1 또는 0.5 mm이내이다. 하나의 실시태양에서 센서는 구 모양이며 가장 큰 치수는 그것의 지름이다. 또 하나의 실시태양에서 광학 요소는 가장 큰 치수 예를 들면 약 10, 9, 8, 7, 6 또는 5 mm 이내인 지름을 갖는다(해당되는 햅틱을 제외함).
방법
하나의 실시태양에서 광 초점화에 관한 방법은 다음을 포함한다: a) 조절 트리거를 측정, 여기서 조절 트리거는 이온 농도의 변화이다, b) 조절 트리거를 측정하여 신호를 전송 및 c) 신호 수신에 관한 광학 요소의 옵티컬 파워의 변화 등이다. 이러한 방법은 노안 치료에 유용할 수 있다.
하나의 실시태양에서 방법은 장치 또는 이들의 하나 또는 그 이상의 부분을 이식하는 것을 포함한다. 하나의 실시태양에서 방법은 센서를 이식하는 것을 포함한다. 또 하나의 실시태양에서 방법은 광학 요소 예를 들면 안구 내 렌즈(IOL)를 이식하는 것을 포함한다. 또 하나의 실시태양에서 방법은 어느 하나의 순서에 있어 동시에 또는 연속하여 센서와 광학 요소를 이식하는 것을 포함한다.
하나의 실시태양에서 장치 또는 이들의 하나 또는 그 이상의 부분은 절개를 통해 눈으로 외과적으로 이식될 수 있다. 하나의 실시태양에서 이식은 주사에 의해 달성된다. 바람직하게는 장치 또는 이들의 하나 또는 그 이상의 부분은 15∼22 게이지 주사바늘을 이용하여 주사될 수 있다.
하나의 실시태양에서 방법은 신속한, 바람직하게는 거의 즉각적인 인공적 조절반응을 제공한다. 하나의 실시태양에서 다음의 단계-조절 트리거의 측정에 대한 조절자극, 신호 전송에 대한 조절 트리거의 측정, 신호 수신에 대한 신호 전송 및 인공적 조절반응에 대한 신호 수신-의 하나 또는 조합의 지속기간은 1초 이내이며 바람직하게는 50, 40, 30, 25, 20, 15 또는 10 밀리세컨드 이내이다. 하나의 실시태양에서 조절자극과 인공적 조절자극 사이의 시간은 1초 이내이다. 또 하나의 실시태양에서 조절 트리거의 측정과 인공적 조절자극 사이의 시간은 1초 이내이다.
상기에서 인용된 모든 참고문헌 및 간행물의 내용은 그들 전체에 참고문헌으로 명확하게 포함되어 있다.
비록 특정한 특징이 실시예로서 특정 실시태양에 관하여 기술되어 있을지라도, 당업자는 본 발명의 특징이 본 명세서에 기술된 어떤 실시태양에라도 적용될 수 있음을 인식한다. 구체적으로는 특정한 특징 및 실시태양이 장치의 특정 맥락에서 기술되어 있을지라도, 이러한 특징 및 실시태양은 본 명세서에 기술된 방법과 동등하게 적용될 수 있으며 반대도 마찬가지이다. 또한 기술된 장치의 다양한 변경 및 변형은 본 발명의 정신 및 범위에 위배되지 않는다면 이루어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다.

Claims (20)

  1. 근본적으로 조절 트리거 측정을 위해 적합한 센서.
  2. 제 1항에 있어서, 조절 트리거는 이온 농도의 변화임을 특징으로 하는 센서.
  3. 제 2항에 있어서, 이온은 칼슘, 나트륨, 칼륨, 포스페이트, 마그네슘 또는 아연임을 특징으로 하는 센서.
  4. 제 3항에 있어서, 이온은 칼슘임을 특징으로 하는 센서.
  5. 제 4항에 있어서, 센서는 칼슘 이온 통로구(ionophore)를 포함함을 특징으로 하는 센서.
  6. 제 2항에 있어서, 조절 트리거는 약 300 nM∼600 nM의 이온농도 차이 임을 특징으로 하는 센서.
  7. 제 2항에 있어서, 기저선 이온 농도는 200 nM 이하임을 특징으로 하는 센서.
  8. 제 2항에 있어서, 조절 트리거는 400 nM보다 더 높은 이온 농도임을 특징으로 하는 센서.
  9. 제 2항에 있어서, 센서는 모양체근, 모양체소대 또는 홍채 내에서 시토졸 유체(cytosolic fluid) 이동을 위해 안구 내로 이식 적합하게 됨을 특징으로 하는 센서.
  10. 제 2항에 있어서, 전원 및 신호 전송기를 더욱 포함함을 특징으로 하는 센서.
  11. a) 신호 전송기를 더욱 포함하는 제 2항의 센서;
    b) 센서로부터의 신호에 응답하여 옵티컬 파워의 변화가 가능한 센서와 전기적으로 연결되는 광학 요소
    를 포함하는 장치.
  12. 제 11항에 있어서, 신호는 무선 신호임을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 11항에 있어서, 센서와 광학 요소 사이의 거리는 5 mm 이내임을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 11항에 있어서, 광학 요소는 망막의 상대적인 위치 변화, 곡률(curvature) 변화, 구경 변화 및 굴절률 변화의 적어도 하나에 의해 옵티컬 파워를변화시킴을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 14항에 있어서, 광학 요소는 굴절률 변화에 의해 옵티컬 파워가 변화됨을 특징으로 하는 장치.
  16. 제 11항에 있어서, 광학 요소는 안구 내 렌즈 또는 안경렌즈임을 특징으로 하는 장치.
  17. a) 이온 농도의 변화를 측정 가능한 조절 트리거로 측정하는 단계;
    b) 조절 트리거의 측정을 통한 신호의 전송하는 단계; 및
    c) 신호 수신에 관한 광학 요소의 옵티컬 파워의 변화시키는 단계
    로 이루어진 광 초점화에 관한 방법.
  18. 제 17항에 있어서, 모양체근, 모양체소대 또는 홍채 내에서 시토졸 유체(cytosolic fluid) 전달에 의해 안구 내로 조절 트리거 측정 가능한 센서를 이식하는 단계를 더욱 포함하는 광 초점화에 관한 방법.
  19. 제 18항에 있어서, 이식은 모양체근 또는 모양체소대 내에 센서를 부착하는 것을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 17항에 있어서, 상기 조절 트리거 측정과 옵티컬 파워 변화 사이의 시간은 1초 이내임을 특징으로 하는 방법.
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