TW520987B - Microcontact structure for implantation in a mammal and in particular in a human - Google Patents

Description

520987 五、發明說明（1) 本發明 尤其是人類 接觸。更精 網膜中視網 皮質（V 1區） 尤其有 的失明。第 著入射光子 狀，僅部分 的刺激可產 段時日，如 神經節細胞 係關於 ’且該 碟而言 膜中央 〇 兩個可 一個原 無法對 神經節 生視覺 今發展 一微接觸結構適用於移植於哺乳動物， 微接觸結構係與視覺系統中之神經組織 ’該微接觸結構係被排列，以接觸於視 窩周圍之神經節細胞，一方面接觸視覺 能原因造成後天失明或遺傳缺陷所引起 因為視網膜中光受體層的結構破壞，接 神經節細胞產生適當的刺激。就此一症 細胞受到影響，而剩餘的細胞對於外來 反應。在此基礎上，研發工作以進行一 出包含一微接觸結構的移植，以接觸該 i 4 ΐ失明的第二個原因在本關聯上係重要的，其可能 二即細胞與大腦負責視覺區之間的訊息傳遞中斷，或 ，經郎細胞本身喪失功能。針對此症狀，6有發展移植 物，其中一微接觸結構直接接觸該視覺皮質，或更精確地 與視覺皮質的V1區接觸，以造成一電刺激。、 至今所知之微接觸結構本質上包含一美質材料，苴一 =上攜帶釘狀或針狀形式的導電接觸元件,其升高於該基 質片的平面上。此種型式為已知的微接觸結構，例如，us 5，1〇9,844 ，US 5，159,927 ，US 5,411，540 ，DE 19528870 A1以及EP 0 460 32 0 B1。在這些微接觸結構中，個別的接 觸致地分布於該移植物的表面上，亦即每單位面積為固 定的密度。在此案例中每單位面積的密度範圍大約為每平

^20987 發明說明（2) _ ::Γ而°3以士 ；此案例中的假設係為了改善視覺上的 奋達到每單位面積的最高可能密度。 題。二；題a::!想與此處所指之微接觸結構存在-些問 問喊為楗接觸數目變得大幅增加，其需要對庫二/ 外部排列以支援該微接觸。在現 .1對^加 ，觸係藉由-編碼器之-分離管提二：；：= =最終之花卜若一已知的微接觸數；可 的：:位所提供，則藉由此數目的微接觸數目所產= 2見應盡可能為最理想的。自此一觀點，現今微 =布，每一單位面積之一固定密度的缺點為其盔法使得視 ίΐΐ央區域’其某標的之辨認較週邊環境更重要成為必 同樣地，為接觸處所被應用接觸之組 為組織中兩點間一已知距離，等於自視覺區中每士：= 視覺軸之相同的角距離。就該區域周圍視網膜之神經節細 胞而言，其視覺最為敏銳，亦即為視網膜中央窩，事實上 首先神經節細胞並非全部存在，且在自視網膜^央窩^放 射狀的短距離，具高密度的神經節細胞，其產生一碗狀口 狀的小山丘於該視網膜中央窩之邊緣。自^區域延伸之 下，神經節細胞層變得更稀薄。 若在討論中該區域被一接觸結構所覆蓋，盆中該微接 觸之每-單位面積之密度為固定則該微接觸將不會達 到在視網膜中央窩中心的任何神經節細胞。該外部供應裝

第5頁 520987 五、發明說明（3) ' ~ 置之管道，其連接至這些微接觸將不執行任何生理功能。 在視網膜中央窩之碗狀口邊緣之區域中，每一單位面積有 非常多數的神經節細胞，且對於已之的神經節細胞數目因 此可獲得相對少數的微接觸。該神經節細胞之每一單位面 積之密度隨後在該外面的區域中減少，然而該微接觸之每 一單位面積之岔度維持相同。因此，對於已知的神經節數 目可獲得的微接觸數目增加。 % 這些生理上的事實代表在非常區域中可獲得相當少數 的微接觸，其係用於視覺中央區與視覺最敏銳的區域，务 名為視網膜中央窩之r碗狀口邊緣」，然而在周圍區域 中、，其在視覺上扮演更不重要的角色，可獲得的微接觸數 目為比例上為高。達到此種微接觸結構之結果，其中每單 位面積的岔度為固定的，或關於其所給予的視覺印象| 此非最理想的，其中視覺領域中最重要的部 下’或：於夕:部供應裝置之最有效可能之利用。-像之 似，覺皮質也具有相同的接觸應用。同樣在此案例中， ί ϊ ΐ ΐ ΐ i的視覺區中相對應點的排列與所代表的視覺 區μ直線。同樣在此案例中’若視覺區被認定為且 理重要性，則—微接觸結構，纟中該微接位^ 之密度為固定的，將造成視覺區之中央區域在積 因此本發明之目的為提供一微接觸結構，其 經組織接觸，以造成該組織表面與該視覺領域間& 及其使得獲得有限的管道數目係可能的，對；i 被連接δ亥組織係以此一方式，該方式為相較於較不重要

Η 第6頁 五、發明說明（4) 之視覺領域之部 分’其被勘測出 為了在眼睛 觸結構，其具有 移植於該視覺皮 有申請專利範圍 因為該微接 植於該眼睛中之 之分布可以此選 外部資源所限制 成形。因此，相 給予微接觸更大 位面積的密度也 可行形成接觸。 刀’更具生理 係猎由大量的 中進行移植， 申明專利範圍 質，其之達成 第7項之特徵c 觸之每單位面 该微接觸結構 擇，以使得該 ’作為一有效 較於較少關聯 的密度。除此 可適用於神經 重要性之該視覺領域之部 微接觸。 本目的之達成係藉由一微接 第1項所提之特徵，且為了 係藉由一微接觸結構，其具 % 積之密度非為固定，超過移 中該結構之區域，該微接觸 管道為可獲得的，其係藉由 率的方式，以使得視覺圖像 的區域，視覺區更重要的係 之外，其對於微接觸的每單 元的密度，其在特定組織中 在此木例中，其優點在於若該接觸結構形成視網膜上 層的接觸，則所選擇的結構係球形或具有一中心旋轉對稱 的橢圓形，該中心隨後被以植入狀態固定在眼睛的視網膜 中央窩中，而此區域的半徑自該中央約為175至200微米係 無微接觸的，或至少是可有效使用該微接觸的距離。 m 違微接觸較佳為以一區域中每單位面積可用的最高密 度’其係自該中心呈放射狀隔開，距離約為2 〇 〇微米至 1 20 0微米。在一區域中，其係自該中心呈放射狀隔開，距 離大於約1 200微米且其較不具生理重要性，該微接觸之每 單位面積之密度較佳為小於該第一區域中者，因此在外部

第7頁 五、發明說明（5) ^------ 支援裝f中可需要較少的資源於此區域。 該微接觸較佳為以一旋的方式排列在該微接觸 結構的中心。 在該第一區域與該第二區域中，微接觸分布的優點在 於了連；變化’其係以在，該第一區域中每單位面積最大 =被度’以及連續自放射狀向上方向中該點之每單位面積 铪度。有鑑於微接觸之有限的數目（每一移植數百個），其 甚至可此論及為但連續的分布。 在藉由微接觸產生視覺的生理效益，與可使用的微接 觸數目或連接至該微接觸的資源之間可達到的最理想狀 1兄L係於若該微接觸每單位面積之密度在該平面中較高， 目車乂於處於自然的視覺區中的頂部與底部之區域，其係於 自然的視覺區構成水平面。 相 其中該 覺皮質 觸較佳 點的區 的區域 域中微 約 90% 6 視覺區 白 位面積 同地， 微接觸 ，或精 之排列為於一約 域中該 較佳為 接觸之 可將微接 之排列係 確投射至 微接觸每 符合此案 最大密度 域，其 指定於 密度較 自該視覺 該視覺中 佳為於所 觸結構適用於移植在視覺皮質中。 適於將視覺之視網膜重點投射至視 視覺區中每一半的V1區域，該微接 抛物線狀的區域，其係以拋物線頂 單位面積之最大密度。該拋物線狀 例中該視覺皮質的形狀，係以一區 ’相當於該視網模中央窩。較佳為 、區域中’其相當於大約同中心的 軸具有5度的視覺延伸。 央窩之區域開始，該微接觸之每單 有方向中連續或半連續減少。此處

第8頁 520987 五、發明說明（6) 該資源也可被利用以產生特佳的效盆 中該自然視覺區被勘測出的水平面= 又；η大於構成自然視覺區域中頂部與關 視網膜重點投射，1俜指哕斜1 ^ 有關於 暫B#、、$ + „ —二係扣名被接觸之每單位面積之密度係 的點延二夕始沿者该拋物線對稱軸該視網膜中央窩相對應 的點I伸之線，以非中央方向增加。 本發明之兩個實施例可藉由參考圖示以作說明。 之說明如下： Μ i第一圖係一平面圖，說明一微接觸結構，其係以約旋 轉對稱方式作為視網膜上的移植。 —第二圖係一曲線圖，說明放射狀方向中的微接觸結構 之母單位面積密度。 第三圖係一平面圖，說明一微接觸結構，其係為約拋 物線狀設計，以作為皮質移植。 第四圖係一曲線圖，說明第三圖中所示拋物線狀裝置 之對稱軸方向中微接觸結構之每單位面積密度。 發明之詳細說明 第一圖係一平面圖，說明一微接觸結構，其係以約旋 轉對稱方式作為眼睛中視網膜上的移植。 該微接觸結構具有約為一碟片型的基片1，舉列而言 其可被分割為複數個區段，且其材質為聚亞胺。在該基片 上形成大量（如第一圖中約200個）的微接觸2，其係以一已 知之方式小幅向上彎曲的白金結構，其約以垂直狀被固定 於該基片上。該微接觸2經由傳導軌道依序連接至一資料

520987 五、發明說明（7) 線3，其延伸至外部且傳輸訊號致該微接觸2並自其同方向 地或雙向地接收訊號。除了使用資料線外，也玎利用無線 傳輸設備。 該基片1總共具有三個同中心的區域，一中心區域5其 於該移植狀態中覆蓋該視網膜中央窩，一第一區域6，其 於該移植狀態中覆蓋該視網膜中央窩之碗狀邊緣，以及一 外部區域7 ’其覆盍該視網膜區域，其適合朝放射狀地向 外。 在一實際的實施例中，區域5甚至可以是無材質的， 亦即可在該移植物中形成一中心孔洞。在此關聯中，該區 域5於該移植物中不具有任何功能。 该第一區域6與該「碗狀邊緣」連接，亦即該區域直 接裱繞於該視網膜中央窩，其中神經節細胞具有最高的密 度。並且該神經節細胞區域之位置，相當於視覺區中視網 膜中央寫的中心與周邊。此gp炎/ ^ ^ , ^ ^ ot, 違此即為微接觸2之所以排列於該 區域6中母早位面積最大的穷疮 ^ u々 幻在度的原因。在第一圖中2 0 0個 说接觸2中，區域6約包含1 § 〇偷 θ卜a#ms^ s μ 1個。其代表視覺區離開中心 向上延伸約8度（具延伸角度lfi 名一與降香说丄度的圓錐形）。 在 貝際實施例中，區域β基 膜的視網膜中央窩區域之外邱為非平面，但可符合視網 割位數個區段。 輪庵，且其中可被適當地分 第一圖說明自該結構中— 狀距離，與該微揍觸每單位°、之該微接觸結構中心放射 聯。由該圖可見，該中心區试密度之間的理想功能關 巧5不與該微接觸連接，則結

苐1〇貢 yzO^/ 五、發明說明（8) 密度為零。該第一區域6之最大值為10，其相當 二，罔膜中神經節細胞可能的最大密度。最後，該第 出外苦ί ΐ域7具有減少的每單位面積之密度，其也反應 且右知見區相關生理上較小的重要性。在手術過程中， 識一 =2解析度的該第一區域6，使得受移植的病人可辨 得移t 然而具有較小解析度的該第二區域’則特別使 侍移動可被發覺。 饤⑺從 圖中=二圖係"Γ平面圖，說明一皮質移植物11具有如第一 兮平面鈿例所不之微接觸12，其排列於該基片之表面垂直 部;：:圖中所示，-同-方向或雙向資料線連接 ::植物之形狀相當於恆河侯大腦右視覺皮質之形 質之區域5 ί ϊ ί ί勘測係於一拋物線狀區域。此視覺皮 ,ρ .' 視見區之視網膜重點探勘，係文獻中已知的 且已有實驗證實，請見Tootell等人發表於1 998年 Neur.Sci.期刊，第8冊，第153卜1 568頁。其他哺乳 ，覺區係以相同的方式在特定視覺: 定視覺皮質之形狀可能不同。 雖“、…亥特 一-如所提供的移植物所示，其係與該右視覺皮質接觸， 一弟二鏡像移植物其接觸處於對向之該左 即供以接受該兩視覺領域。 貝此& 該微接觸之每單位面積密度如第四圖所示，其表現 當於=二圖所示者。自該抛物線的頂點起，其被標示為厂 且相▲於視網膜之該視網膜中央窩，在每單位面積密产

第11頁 五、發明說明（9) "" $二減少’以一區域延伸自點F，大約至線丨5，代表一視覺 ^域以一離開中心5度角延伸，以連結視覺領域之左半 10 °此區域包含約8 〇%可獲得的微接觸丨2。 r 一對於移植病患，如上所述之此結構裝置，該中心區域 $離開中心之約5度角延伸，以使得物體得以被辨識， 更離開中心的區域其位於外部，此錐面只允許認知， 二可能只造成該移植病患轉朝向該物體，其已形成週邊知 見以使得可辨識該物體。 其中在外部貧源中，有一可獲得的有限數目之刺激管 =其必須被用作為基礎，一非均勻分布的微接觸於該微 接觸結構之區域上，因此產生—更令人滿意的結果，即為 所指的知覺與標的物及人物之辨識，& 了可能與此處所指 之微接觸結構，其中該微接觸之每單位面積密度為均句 如同所描述之分布，也 網膜中央窩區域中有更大的 被續取’僅允許外部供應管 覺。對於使用在街道上而言 其他的點上，且強調週邊知 的，即可增加中央視覺區的 該微接觸其可被製造為 中每單位面積之密度係高的 位面積該微接觸之密度係低 例如半球狀。因此在該第— 有其他可能的結構，例如再視 濃縮物，其使得所需的内容可 道套數所給較低程度的週邊知 ’不同分布的優點為其專注於 覺，其對於行人而言是很重要 解析度。 點狀或特別小的區域半徑，其 ’然而在外部區域，其中每單 的，該微接觸可能形狀較鈍， 區域中，相關的感官區域被相

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520987 五、發明說明（ίο) 當選擇性地刺激，然而在外部區域t，較大的感官區域可 由邵數的微接觸達成。 然而，其被描述於該實施例的案例中，每單位面積的 微接觸數目實際上是具變化的，纟其他實施例中，若該微 接觸，，目活動地連接至該外部資源，則該微接觸可以均 勻的每單位面積密度存在。雖然將有更大量的微接觸可生 理性的存在於週邊區域中，但是其將無接觸之形成，然而 在中心視覺區的區域中，每一個成事實上每/微接觸係為 活動的。

第13頁 520987 圖式簡單說明 I :基片 2、12 :微接觸 資料線 中心區域 第一區域 外部區域 II :皮質移植物 15 :線 第14頁

Claims (1)

1. 520987 六、申請專繼圍 S修正本____ 1 · 一種被接觸結構，用於哺乳動物 “ 球中之神經組織形成視網膜 i人類之視覺修復中， Ι號 9019SQ77__ή I 年 與眼球中之神經組織形成視網膜=人類之視覺修復中， 其特徵為該微接觸之每單位面積^ ( e p 1 r e t i n a 1 )接觸， 區域上為非固定。 、，又於該微接觸結構之該 2·如申請專利範圍第丨項之微接 人 中心’其係於該移植狀態中，伋…構，其特徵為提供一 區域中，且其中該中心周圍具有二，眼球視網膜中央窩之 微米之區域，其係與該微接觸分半杈約為丨75微米至2〇〇 其特徵為該微接 度’於自該中心以 一區域中。 其特徵為該微接 該中心以大於 3 ·如申請專利範圍第丨項之微接 觸之排列，係以每單位面積之—？、、、°構 約2 0 0微米至1 2 〇 〇微米呈放射狀破大密 4 ·如申請專利範圍第3項之微接‘ ：f 觸之每單位面積密度低於第二區間〜構 該第一區域者，約12〇〇微米呈放射壯其係π τ心M A , 5·如申請專利範圍第i項之微接觸狀隔開。 觸之排列，係以環繞該微接觸結構"構，其特徵為該微接 β 方式： 之该中心大幅旋轉對箱 6·如申請專利範圍第1項之微接 區域與該第二區域中，微接觸之分 ，其特徵為該第一 化’其中該第一區域具有每單位面 ，射狀方向連續變 處每單位區密度呈放射狀朝外之方向g2密度，且白其 7 · 一種微接觸結構，用於哺乳動物或人、$ ^低。 ”眼球中神經組織之視覺皮質形成接觸，、装修復中， 觸之每單位面積密度於該微接觸結構之g扶做為該微接 以埼上為非固

   第15頁 520987 _案號 90128977 六、申請專利範圍 年 曰 修正 定。 8. 如申請專利範圍第7項之微接觸結構，其特徵為該微接 觸排列於一區域中，約符合中心視覺領域之視網膜重點投 影，該微接觸之該每單位面積密度於該視網膜中央窩所被 投影之該區域中為最大。 9. 如申請專利範圍第8項之微接觸結構，其特徵為所接觸 該區域於形狀上對應至該視覺皮質。 1 0 .如申請專利範圍第8項之微接觸結構，其特徵為自連結 於該視網膜中央窩之區域起，該微接觸之每單位面積密度 以沿著離開中心增加距離之方向，連續降低。

   1 1 .如申請專利範圍第8項之微接觸結構，其特徵為於相同 的離開中心之距離，而該該天然視覺區之水平面係被勘測 之該方向中該每單位面積密度相較於天然視覺區中組成頂 部與底部之區域者係較大的。

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