特許第6029652号(P6029652)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ アイスター メディカルの特許一覧

特許6029652緑内障の管理及び治療における、又は、緑内障の管理及び治療に関する改良
<>
  • 特許6029652-緑内障の管理及び治療における、又は、緑内障の管理及び治療に関する改良 図000006
  • 特許6029652-緑内障の管理及び治療における、又は、緑内障の管理及び治療に関する改良 図000007
  • 特許6029652-緑内障の管理及び治療における、又は、緑内障の管理及び治療に関する改良 図000008
  • 特許6029652-緑内障の管理及び治療における、又は、緑内障の管理及び治療に関する改良 図000009
  • 特許6029652-緑内障の管理及び治療における、又は、緑内障の管理及び治療に関する改良 図000010
  • 特許6029652-緑内障の管理及び治療における、又は、緑内障の管理及び治療に関する改良 図000011
  • 特許6029652-緑内障の管理及び治療における、又は、緑内障の管理及び治療に関する改良 図000012
  • 特許6029652-緑内障の管理及び治療における、又は、緑内障の管理及び治療に関する改良 図000013
  • 特許6029652-緑内障の管理及び治療における、又は、緑内障の管理及び治療に関する改良 図000014
< >
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6029652
(24)【登録日】2016年10月28日
(45)【発行日】2016年11月24日
(54)【発明の名称】緑内障の管理及び治療における、又は、緑内障の管理及び治療に関する改良
(51)【国際特許分類】
   A61B 3/16 20060101AFI20161114BHJP
【FI】
   A61B3/16
【請求項の数】33
【全頁数】25
(21)【出願番号】特願2014-506894(P2014-506894)
(86)(22)【出願日】2012年4月27日
(65)【公表番号】特表2014-512240(P2014-512240A)
(43)【公表日】2014年5月22日
(86)【国際出願番号】EP2012057810
(87)【国際公開番号】WO2012146740
(87)【国際公開日】20121101
【審査請求日】2015年4月9日
(31)【優先権主張番号】11163979.5
(32)【優先日】2011年4月27日
(33)【優先権主張国】EP
(73)【特許権者】
【識別番号】513269561
【氏名又は名称】アイスター メディカル
(74)【代理人】
【識別番号】110000855
【氏名又は名称】特許業務法人浅村特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】マーシャル、アンドリュー
(72)【発明者】
【氏名】マギンネス、マックス
(72)【発明者】
【氏名】アルヴァレス、ミシェル
【審査官】 九鬼 一慶
(56)【参考文献】
【文献】 特表2009−535102(JP,A)
【文献】 特表2013−505076(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
A61B 3/00−3/18
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
眼圧センサ素子と、
アンテナ素子と、
房水排液素子と
を備える一体型眼内デバイスにおいて、
前記排液素子が、前記眼圧センサ素子及び前記アンテナ素子を封入する多孔質生体適合性材料を備えることを特徴とする一体型眼内デバイス。
【請求項2】
前記排液素子が、前記アンテナ素子を収容するボディ部と、前記眼圧センサ素子を収容するフットプレート部とを備える、請求項1に記載の一体型眼内デバイス。
【請求項3】
前記ボディ部と前記フットプレート部とが、前記排液素子を眼内部の意図される「使用時」位置に位置付けるより小さいセクションであるネック部によって互いに接続されている、請求項2に記載の一体型眼内デバイス。
【請求項4】
前記ボディ部が、略円形状であり、前記アンテナ素子が、前記円形状のボディ部内部に位置付けられた円形状の渦巻き部を備える、請求項2又は3に記載の一体型眼内デバイス。
【請求項5】
前記ボディ部が、略矩形状であり、前記アンテナ素子が、前記矩形状のボディ部内部に位置付けられた矩形状の渦巻き部を備える、請求項2又は3に記載の一体型眼内デバイス。
【請求項6】
前記アンテナ素子が、前記ボディ部の周縁の周りに実質的に配置されている、請求項4又は5に記載の一体型眼内デバイス。
【請求項7】
前記アンテナ素子と前記眼圧センサ素子とが、前記ボディ部と前記フットプレート部との間を通過するリード線によって接続されている、請求項2〜6のいずれか一項に記載の一体型眼内デバイス。
【請求項8】
前記眼圧センサ素子、前記アンテナ素子、前記リード線、及び前記多孔質生体適合性材料の間に位置付けられた少なくとも1つの保護層をさらに備え、前記多孔質生体適合性材料が各保護層を包含している、請求項7に記載の一体型眼内デバイス。
【請求項9】
前記眼圧センサ素子、前記アンテナ素子、及び前記リード線の周りに単一の保護層が形成され、前記単一の保護層が、前記多孔質生体適合性材料から房水の圧力を測定できるようにする開口を前記眼圧センサ素子の近傍に有する、請求項8に記載の一体型眼内デバイス。
【請求項10】
前記多孔質生体適合性材料が天然高分子からなる、請求項1〜9のいずれか一項に記載の一体型眼内デバイス。
【請求項11】
前記多孔質生体適合性材料が合成高分子からなる、請求項1〜9のいずれか一項に記載の一体型眼内デバイス。
【請求項12】
前記合成高分子がシリコーンゴムからなる、請求項11に記載の一体型眼内デバイス。
【請求項13】
前記多孔質生体適合性材料の平均厚さが、100μm〜1000μmである、請求項1〜12のいずれか一項に記載の一体型眼内デバイス。
【請求項14】
前記多孔質生体適合性材料の平均厚さが、100μm〜500μmである、請求項13に記載の一体型眼内デバイス。
【請求項15】
前記多孔質生体適合性材料の平均厚さが、200μm〜500μmである、請求項14に記載の一体型眼内デバイス。
【請求項16】
前記多孔質生体適合性材料が、20μm〜90μmの平均細孔直径を有する略球形の開細孔を備える、請求項1〜15のいずれか一項に記載の一体型眼内デバイス。
【請求項17】
前記平均細孔直径が20μm〜40μmである、請求項16に記載の一体型眼内デバイス。
【請求項18】
前記平均細孔直径が25μm〜30μmである、請求項17に記載の一体型眼内デバイス。
【請求項19】
前記略球形の開細孔が、前記平均細孔直径の15%〜40%の細孔相互接続路を有する、請求項16〜18のいずれか一項に記載の一体型眼内デバイス。
【請求項20】
前記多孔質生体適合性材料が、「山と谷」形状トポグラフィを有する凹凸の外表面を備える、請求項1〜19のいずれか一項に記載の一体型眼内デバイス。
【請求項21】
前記凹凸の外表面の表面変化が、前記多孔質生体適合性材料の前記平均厚さに対して100μm〜300μmである、請求項20に記載の一体型眼内デバイス。
【請求項22】
前記多孔質生体適合性材料が、1μl/分の流量に対して、圧力低下が1mmHg未満の抵抗値で房水流を排液させる、請求項1〜21のいずれか一項に記載の一体型眼内デバイス。
【請求項23】
前記アンテナ素子が誘導アンテナ素子を備える、請求項1〜22のいずれか一項に記載の一体型眼内デバイス。
【請求項24】
前記アンテナ素子が受動的である、請求項23に記載の一体型眼内デバイス。
【請求項25】
前記眼圧センサ素子が受動的である、請求項1〜24のいずれか一項に記載の一体型眼内デバイス。
【請求項26】
眼圧センサ処理システムをさらに備え、前記眼圧センサが前記眼圧センサ処理システムの一部を形成する、請求項1〜25のいずれか一項に記載の一体型眼内デバイス。
【請求項27】
前記眼圧センサ処理システムが、前記アンテナ素子により受信された信号をデコードするためのデコーダと、前記受信信号から電力信号を得るための検出器とを備える、請求項26に記載の一体型眼内デバイス。
【請求項28】
前記眼圧センサ処理システムが、前記受信信号から導き出された電力信号に関するエネルギーを貯蔵するためのエネルギー貯蔵モジュールをさらに備える、請求項27に記載の一体型眼内デバイス。
【請求項29】
前記眼圧センサ処理システムが、前記アンテナ素子により送信される信号をエンコードするためのエンコーダを備える、請求項26〜28のいずれか一項に記載の一体型眼内デバイス。
【請求項30】
交信・処理システムと、
請求項1〜29のいずれか一項に記載の一体型眼内デバイスであって、前記交信・処理システムと無線通信するように配置された眼内デバイスと
を備える眼圧モニタリングシステム。
【請求項31】
前記交信・処理システムが、作動信号を前記一体型眼内デバイスに送信するとともに作動時に前記一体型眼内デバイスにより得られた眼圧測定値に対応する信号を受信するための送受信器素子を備える、請求項30に記載の眼圧モニタリングシステム。
【請求項32】
前記交信・処理システムが、眼圧測定値に関するデータを遠隔位置に送信する通信モジュールを備える、請求項31に記載の眼圧モニタリングシステム。
【請求項33】
前記交信・処理システムが、眼鏡、杖、枕カバー、及びシートの少なくとも1つに搭載される、請求項30〜32のいずれか一項に記載の眼圧モニタリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、緑内障の管理及び治療における、又は、緑内障の管理及び治療に関する改良に関し、より詳しくは、眼圧センサ及び緑内障排液デバイスの両方を統合した緑内障デバイスに関する。
【背景技術】
【0002】
哺乳類の眼は、角膜と虹彩及び水晶体との間に位置する前眼房を含む。この前眼房には、房水として知られる流体が充填されている。複数の微細な流路を含む繊維柱帯が、虹彩と角膜との間の隅角に位置している。正常な人間の目では、房水は、虹彩の裏にある毛様体によって、一定の速度、典型的には毎秒約2.7マイクロリットル(μl/min)で生成される。この房水は、水晶体及び虹彩を流通し、その後、繊維柱帯から流出して、循環系へ戻る。
【0003】
正常な目においてこの流れを維持している眼圧(IOP)は、傾向として10mmHg〜20mmHgの範囲内にある。しかしながら、心周期や瞬目、日周性及び他の原因に関連して、そのIOPが大幅に変化することがある。これにより、低頻度の測定ではIOPの代表値を得るのが難しくなる。虹彩と角膜との間の隅角が開き続ける最も有症率の高い慢性型の緑内障では、繊維柱帯の流体の流出路が閉塞され、これにより、眼の内部に過剰な流体が蓄積し、その結果、IOPが、約18mmHgを常に超える値まで増加する。場合によって、IOPは、50mmHg以上もの高さとなる。そのうちこの圧力増加が、視神経に不可逆的損傷を与え、視力喪失に繋がる。
【0004】
緑内障は、世界的に失明の主要な原因であり、6千万人を超える人が冒されている。緑内障は、高血圧や糖尿病、ステロイドの使用、人種起源を含む多くの条件と関連付けられている。緑内障に対しては、現在様々な治療が利用可能であり、薬物療法やレーザー線維柱帯形成術、線維柱帯切開術及び線維柱帯切除術、並びに眼内排液インプラント等がある。
【0005】
薬物は、多くの場合、点眼液の形態で投与され、流体の流入、即ち房水の形成を制御したり、繊維柱帯を開いたりする。不規則な投薬量や副作用、不十分な患者コンプライアンスが共通の課題である。
【0006】
緑内障の治療のための薬物使用に代わる方法として、繊維柱帯の閉鎖部の周り又は内部にシャント流路又は排液路(ドレーン)を外科的に形成する方法が、過剰な流体、ひいては蓄積したIOPを放出する手段として採用されている。線維柱帯形成術では、レーザーを使用して、眼の繊維柱帯に小さな開口を形成することで、房水が繊維柱帯を通過して眼の前眼房内の眼圧を低下させることができるようにする。この治療方法は、主に解放隅角緑内障に対して用いられる。
【0007】
外科的手法には、線維柱帯切開術及び線維柱帯切除術がある。線維柱帯切開術は、小さい器具を使用して繊維柱帯に開口を形成することによって、流体が前眼房から流れるようにする外科的手法である。線維柱帯切除術は、繊維柱帯の一部を切除するもので、緑内障の外科的手法としては最も一般的なものである。これらの方法によって、流体を結膜下に集めて眼に再吸収させることができるようになる。
【0008】
インプラントデバイスは、他の治療方法が無効となった場合に最も良く使用されるが、最近では、単独で又は薬物治療と組み合わせて、第1の選択肢として提案されるようになった。これらのインプラントは、眼に挿入されて、房水を前眼房から排液路を介して吸引できるようにする排液デバイスを備える。最も一般的に使用されているインプラント、例えば、モルテノインプラントやバルベルトシャントにおいて、排液路は、前眼房と、結膜の裏の強膜上(supra−sclerally)に通常位置付けられる流体分散プレートとの間に載置されたチューブを用いて形成される。プレートから分散した流体は、液溜まり(「水疱」)を形成し、それが眼の外側の層に徐々に再吸収される。
【0009】
しかしながら、このようなデバイスの排液プレートは大きくて硬い場合が多く、周囲の組織と線維性反応を起こし、それが効果を進行的に低下させうる。例えば、プレートは425mmもの大きさの面積を有し、眼の表面積の25%近くを覆ってしまうものがある。分散プレートは、眼の外層の大まかな形状に合うように湾曲させることができるが、これでは、個々の患者の眼の実際の形状に近付けることしかできない。強膜の形状に対するプレートの不一致が、慢性的な微小外傷の問題を起こしうる。最近の排液デバイスはサイズが小さくなってきてはいるが、それでもなお硬いため、挿入中やその後の使用時において外傷を起こす可能性がある。
【0010】
これらの欠点の一部を克服する目的で、特許文献1には、眼の眼圧(IOP)を低下させる、線維性反応を低減した柔軟でコンパクトなインプラントが記載されている。このインプラントは、多孔質セルロース膜を備え、眼の前眼房内に延在させ、角膜縁の開口を介して強膜弁の下にある排液領域まで延在させ、そして好ましくは、強膜と脈略膜との間に位置付けられる。埋設後、流体は、排液領域から脈略膜血管床(choroidal vascular bed)へと吸収され、房水を前眼房から排出できるようになる。このような、排液又はウィッキング機能(wick function)を提供する柔軟なデバイスは、セトンと称されることが多い。
【0011】
緑内障の検出やモニタリングにおいて、毎年等の間隔で行なわれる定期的な眼科検査には、一般的に、IOPの測定が含まれる。しかしながら、このように頻度の低い測定では、適時的に圧力の上昇を検出できない場合がある。さらに、一度の測定では、日々の損傷の変化の可能性を示すことができない。使用される確立された「ゴールドスタンダード」な眼圧測定機器は、医療技能が要求され、不定期な使用にのみ適している。
【0012】
より頻繁にIOPを測定するための幾つかのデバイスが開示されている。特にそのうちのあるものは、眼の内部に外科的に埋設される圧力センサを使用する。この圧力センサは、インプラントと交信を行なってIOPの読み取り値を得る外部の無線、磁気的、光学的又は他の手段と組み合わせられる。
【0013】
通常は、電池の化学物質が眼の内部に入るのを避けるために、受動的センサつまり内部動力源を必要としないセンサが配置される。そして、読み取りが行なわれる際には、上記交信方法によって、エネルギーが外部から印加される形態で提供され、インプラントを作動させる。この技術は、無線自動識別(RFID)の分野においてよく理解されているものと類似していることが多い。
【0014】
しかしながら、このようなセンサは、特にそれを埋設するために手術が必要であるという共通の制約がある。多くの場合、外科手技を行なうための医療的リスク対効果を正当化できない場合がある。従って、他の眼科デバイス(最も一般的には眼内レンズ(IOL))と組み合わせられるIOPセンサは、追加的な手術の必要性を回避できるように利用される。
【0015】
多くの既知のIOPセンサは、眼の寸法を考慮すると比較的大きく、正確なセンサ・読み取り機能を得るために必然的に硬くなる。そのため光路の遮断や外傷の危険性がある。IOPセンサは、特許文献2、特許文献3、特許文献4、特許文献5、及び特許文献6に記載されている。
【0016】
特許文献2には、不透過性高分子材料の保護層間に挟持されたインダクタ‐コンデンサ配置構成を備える無線圧力センサが開示されている。第1基板の部分が、第1コンデンサプレートを有する空洞を形成するように構成され、インダクタも第1基板上に形成される。第2コンデンサプレートがその上に形成された第2基板が、第1基板に取り付けられて、第1基板に形成された空洞を封止する。第2基板は第1基板に対して相対移動可能である。圧力変化は、対応する静電容量の変動によるその組み合わせの共振周波数の変化によって検出される。安定した値を維持するためにインダクタ素子が必然的に硬く保持されるため、個々の患者の解剖学的形態に適合させることができない。
【0017】
特許文献3には、インダクタ‐コンデンサ構成が搭載された微細加工チップが記載されている。そのコンデンサは、製造時に予め位置決めされた上側プレート及び下側プレートを備える。眼内の流体圧力の変化によってプレートが変形し、それにより、特許文献2の場合と同様に共振周波数の変化として検出可能な静電容量が変化する。
【0018】
特許文献4には、受動的眼圧センサが記載されている。この受動的眼圧センサは、該センサが眼に埋設された患者に装着されるモニタリングレコーダーとともに動作する。電磁結合によって、センサとモニタリングデバイスとのリンクが確立される。
【0019】
特許文献5には、コンデンサ及び参照チャンバを使用して眼内部の圧力比較を行なう眼圧センサが記載されている。参照チャンバは、検知された圧力と比較されて眼内部の圧力を示す出力を提供する所定の許容圧力を有する。
【0020】
特許文献6には、圧力変化を検知するためのピエゾ抵抗素子を使用する微小電気機械システム(MEMS)デバイスが記載されている。
【0021】
眼圧センサは、非特許文献1にも記載されている。非特許文献1には、圧力下で共振周波数が変化する電気LC回路を備える埋設された無線圧力センサを使用する無線受動的検知が記載されている。このセンサは、埋設時に折り曲げられ埋設後には拡張して固定形状を取ることができる折り曲げ可能なコイル基板を含む。埋設されたセンサと外部デバイスとの無線リンクには誘導結合が用いられる。
【0022】
緑内障が、排液デバイスが医療的に必要になったことが示されるステージに進行した時の、連続IOPモニタリングの必要性及び有益性は明らかである。従って、緑内障排液デバイスの挿入を圧力センサと組み合わせることが有利である。これは、両方のデバイスを挿入するのに必要な外科手技が一度で済み、容易にモニタリングすることが可能な緑内障管理システムを提供できる。
【0023】
このような組み合わせは、特許文献7に記載されている。特許文献7において、IOPセンサは、排液デバイスと同時に埋設される。しかしながら、このセンサは、排液デバイスと一体ではなく、挿入後、別々に眼の内部に取り付ける必要があり、煩雑さが2回の別の施術を行なう場合に匹敵する。
【0024】
非特許文献2には、モルテノ緑内障排液デバイスの外部プレートに取り付けられるIOPセンサインプラントが記載されている。このIOPセンサは、MEMS静電容量圧力センサとフレキシブルな生体適合性ポリイミドプリント回路基板(PCB)に印刷された平坦なインダクタとからなり、並列共振回路を構成する。その回路周波数は圧力に応じて変化し、外部から検出可能である。センサインプラントは、生体材料であるポリジメチルシロキサン(PDMS、一般にシリコーンゴムと称される)に封入されて、水性環境に対して保護される。IOPセンサは、プレートに支持されて、前眼房からチューブを介してプレートに流入する流体の圧力下で予測可能に変形する概ね固定された形状を維持している。このようなインプラントの欠点としては、排液プレートの厚さが加わることにより、水疱形成から起こる膨れの影響が酷くなることと、その測定が、前眼房内の圧力を直接測定するのではなく、排液プレート内の圧力を測定するものであることがある。
【0025】
IOPセンサ及び排液デバイスは上述のように知られているものの、これらの装置は別体であり、それらの異なる機能のために眼内の異なる位置に位置付けられる傾向にある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0026】
【特許文献1】米国特許第6102045号明細書
【特許文献2】米国特許第7677107号明細書
【特許文献3】米国特許第6939299号明細書
【特許文献4】米国特許第6579235号明細書
【特許文献5】米国特許出願公開第2009/0299216号明細書
【特許文献6】米国特許出願公開第2009/0069648号明細書
【特許文献7】米国特許第7678065号明細書
【非特許文献】
【0027】
【非特許文献1】Po−Jui Chen,Saloomeh Saati,Rohit Varma,Mark S.Humayun,Yu−Chong Tai,「Wireless Intraocular Pressure Sensing Using Microfabricated Minimally Invasive Flexible−Coiled LC Sensor Implant」,Journal of Microelectromechanical Systems,第19巻,4号,2010年8月
【非特許文献2】Kakaday T,Plunkett M,Mclnness S,Li JS,Voelker NH,Craig JE,「Design of a Wireless Intraocular Pressure Monitoring System for a Glaucoma Drainage Implant」,ProcICEMB 23,198〜201頁,2009
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0028】
従って、本発明の目的は、埋設のために必要な外科手技が一度で済み、眼の解剖学的形態に適合できるとともに、眼内の圧力測定及び排液の両方に適した位置に位置付けられる一体型眼圧センサ・緑内障排液デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0029】
本発明の第1態様によれば、眼圧センサ素子と、アンテナ素子と、房水排液素子とを備える一体型眼内デバイスにおいて、前記排液素子が、前記眼圧センサ素子及び前記アンテナ素子を封入する多孔質生体適合性材料を備えることを特徴とする一体型眼内デバイスが提供される。
【0030】
好ましくは、前記排液素子は、前記アンテナ素子を収容するボディ部と、前記眼圧センサ素子を収容するフットプレート部とを備える。前記ボディ部と前記フットプレート部とは、手術中前記排液素子を位置付ける輪部切開から載置されるより小さいセクションであるネック部によって互いに接続されている。
【0031】
一実施例において、前記ボディ部は、略円形状であり、前記アンテナ素子が、前記円形状のボディ部内部に位置付けられた円形状の渦巻き部を備える。他の実施例において、前記ボディ部は、略矩形状であり、前記アンテナ素子が、前記矩形状のボディ部内部に位置付けられた矩形状の渦巻き部を備える。それぞれの場合において、前記アンテナ素子は、前記ボディ部の周縁の周りに実質的に配置されてもよい。
【0032】
前記アンテナ素子と前記眼圧センサ素子とは、好ましくは、前記ボディ部と前記フットプレート部との間を通過するリード線によって接続されている。前記眼圧センサ素子、前記アンテナ素子、前記リード線、及び前記多孔質生体適合性材料の間に少なくとも1つの保護層を位置付け、前記多孔質生体適合性材料が各保護層を包含するようにしてもよい。
【0033】
好ましくは、前記眼圧センサ素子、前記アンテナ素子、及び前記リード線の周りに単一の保護層が形成され、前記単一の保護層が、前記多孔質生体適合性材料から房水の圧力を測定できるようにする開口を前記眼圧センサ素子の近傍に有する。
【0034】
前記多孔質生体適合性材料は、天然高分子又は合成高分子からなるものとでき、本発明の好適な実施例において、合成高分子はシリコーンゴムからなる。
【0035】
前記多孔質生体適合性材料の平均厚さは、100μm〜1000μm、好ましくは100μm〜500μm、より好ましくは200μm〜500μmである。
【0036】
前記多孔質生体適合性材料は、20μm〜90μm、好ましくは25μm〜70μm、より好ましくは25μm〜30μmの平均細孔直径を有する略球形の開細孔を備える。本発明の一体型眼内デバイスにおいて、好ましい範囲は約25μm〜30μmである。
【0037】
前記略球形の開細孔は、前記平均細孔直径の15%〜40%の細孔相互接続路を有する。ほとんどの場合、各細孔とその隣接する細孔との間には4〜7個の接続路がある。
【0038】
一実施例において、前記多孔質生体適合性材料は、「山と谷」形状トポグラフィを有する凹凸の外表面を備える。前記凹凸の外表面の表面変化が、前記多孔質生体適合性材料の前記平均厚さに対して100μm〜300μmとすることができる。デバイスを眼内に埋設した時に眼の組織と接触する「山と谷」形状トポグラフィを有することによって、インプラントデバイスへの線維性反応をさらに軽減することができる。
【0039】
前記多孔質生体適合性材料は、1μl/分の流量に対して、圧力低下が1mmHg未満の抵抗値で房水流を排液させる。
【0040】
前記アンテナ素子が誘導アンテナ素子を備えると好ましい。アンテナ素子は可撓性を有し、これによって、デバイスを、埋設後、眼の外形に迅速に適合させることができ、それにより外傷を最小限に抑えることができる。
【0041】
好ましくは、アンテナ素子及び眼圧センサ素子の両方が受動的である。
【0042】
本発明の一体型眼内デバイスは、眼圧センサ処理システムをさらに備え、前記眼圧センサ自体が該システムの一部を形成する。前記眼圧センサ処理システムは、前記アンテナ素子により受信された信号をデコードするためのデコーダと、これらの受信信号から電力信号を得るための検出器とを備える。処理システムは、電力を運用するためのエネルギー貯蔵モジュールをさらに備える。また該システムは、前記アンテナ素子により送信される圧力読み取り信号をエンコードするためのエンコーダをさらに備える。
【0043】
本発明の他の態様によれば、体外の交信・処理システムと、上述の埋設される一体型眼内デバイスであって、前記交信・処理システムと無線通信するように配置された眼内デバイスとを備える眼圧モニタリングシステムが提供される。
【0044】
好ましくは、前記交信・処理システムは、作動信号を前記一体型眼内デバイスに送信するとともに作動時に前記一体型眼内デバイスにより得られた眼圧測定値に対応する信号を受信するための送受信器素子を備える。前記交信・処理システムは、眼圧測定値に関するデータを遠隔位置に送信する通信モジュールを備えてもよい。前記交信・処理システムは、眼鏡、杖、又は、患者が寝ている間に測定値を受信するのに適した枕カバー若しくはシートの少なくとも1つに搭載してもよい。交信・処理システムを構成部品に分割して、ケーブルによって該交信・処理システムの残りの部分に接続された送受信器を、枕の下に位置決めできるシート(又は枕カバー自体)に位置付けることができるようにしてもよい。これは、シートを洗浄する際、システムに損傷を与えることなく送受信器を取り外すことができることを意味する。
【0045】
本発明のさらなる態様によれば、a)上述の一体型眼内デバイスを埋設する工程と、b)前記一体型眼内デバイス内部の前記眼圧センサ素子を使用して眼圧測定値を測定する工程とを含む、眼圧をモニタリングする方法において、工程a)が、前記眼圧センサ素子を有する前記デバイスの部分を、眼の前眼房内部に埋設することを含むことを特徴とする方法が提供される。
【0046】
工程a)は、眼に輪部切開を施す工程と、前記フットプレート部を眼の前眼房内部に位置付け、前記ネック部が前記輪部切開内に位置付けられる工程と、前記ボディ部を眼の外層内部に位置決めする工程とを含む。また、工程a)は、前記ボディ部を眼の脈略膜と強膜との間に位置付けることをさらに含む。
【0047】
工程b)は、前記眼圧センサ素子とやり取りを行なう体外デバイスを使用して眼圧測定値の出力を得ることを含む。
【0048】
本発明は、外科的に埋設されて眼の前眼房と強膜との間に流体流通路を形成する解剖学的適合可能な多孔質生体材料のセトンであって、眼圧及び他の生理学的状態を測定するための手段を備えるセトンから形成される緑内障排液デバイスを備える緑内障管理システムを含む。エネルギーをインプラントに供給するとともに生理学的測定読み取り値を無線で得られるようになっている外部交信デバイスを使用したこのような測定によって、無線による読み取りが提供される。
【発明の効果】
【0049】
このように、コンパクトな完全一体型排液・センサデバイスを、単一のデバイスとして一度の施術で埋設することができる。また、センサ素子を、眼の前眼房から強膜下領域へ排液路を延在させながら、前眼房内で直接IOPを測定できるよう正確に位置決めすることができる。代替手段として、排液デバイスの流れ抵抗が低い場合、つまり、眼への自然な流入量、すなわち約1〜3μm/分までの流量で約1mmHg未満の圧力低下である場合には、圧力検知素子を拡散領域に位置付けてもよい。このような代替の載置は、デバイス内の低い流れ抵抗及び、排液ボディ内部及びそれによるその周囲の任意の方向に拡散する流体の能力によって決まる。本発明の一体型デバイスが作られる多孔質生体材料によれば、その構造内にあらゆる方向において実質的に同一の流体通路が提供される。これにより、より大きな眼の容積の圧力を正確に表す任意の一つの一における圧力測定のための重要な条件が提供される。
【0050】
また、多孔質生体材料構造によって、線維化の制御が可能になり、等方性の低抵抗流路が、材料及び圧力感応性の経時的変化を最小限に抑えて維持される。
【0051】
さらに、デバイスを埋設する個々の患者の眼に自己適合できる高可撓性デバイスが提供される。
【0052】
圧力測定に加えて、追加のセンサを設けて、例えば、房水の温度や塩分濃度、血糖値、眼に局所的に適用される薬物の濃度といったさらなる生理的状態を測定するようにしてもよい。
【0053】
本発明をよりよく理解できるように、以下、あくまで一例として、添付の図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【0054】
図1】眼の矢状断面図を示す。
図2】眼の前眼房及び外層の部分を示す眼の拡大断面図を示す。
図3】本発明に係るデバイスの好適な位置を示す眼の斜視図を示す。
図4】本発明に係る一体型IOPセンサ・排液デバイスの第1実施例の平面図を示す。
図5】本発明に係る一体型IOPセンサ・排液デバイスの第2実施例の平面図を示す。
図6図5に示すデバイスのフットプレート部の横断面を示す。
図7図5に示すデバイスのボディ部の横断面を示す。
図8図5に示すデバイスの長手方向断面を示す。
図9図4〜8に示すデバイスとともに使用される処理システムのブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0055】
本発明を、特定の実施例に関して特定の図面を参照して説明するが、本発明はそれらに限定されない。説明する図面は単に概略的なものであり、非限定である。図面において、要素の一部のサイズは誇張している場合があり、説明目的のため実寸比率では描かれていない。
【0056】
本発明によれば、IOPセンサ素子及び誘導アンテナ素子を備える一体型IOPセンサ・緑内障排液デバイスが提供される。IOPセンサ素子及びアンテナ素子は、有細孔生体適合性材料の少なくとも2つの層の間に挟持される。生体適合性材料は、2つの機能、即ち、センサ素子及びアンテナを線維性被包から保護する機能と、排液デバイスを形成する機能とを有する。デバイスを埋設すると、生体適合性有細孔構造によってさらに、房水が一体型デバイス内部のIOPセンサ素子に流通することが可能になる。
【0057】
適切な生体適合性材料の構造は、国際公開第2005/032418号に記載されている。記載の生体適合性材料は多孔質であり、同様の直径を有する互いに接続された細孔のアレイを画成する生体適合性高分子足場(スキャフォールド)を備える。「同様の直径」という表現は、2つの細孔の直径差が、大きい方の直径の20%未満であることを意味する。典型的に、細孔の平均直径は、約20μm〜約90μmであり、好ましくは約20μm〜約40μmである。本発明の一体型デバイスに使用するためには、好ましい範囲は約25μm〜約30μmである。
【0058】
各細孔は、細孔の平均直径の約15%〜約40%の接続路によって少なくとも4つの他の細孔に接続されている。幾つかの実施例において、各細孔は、約4〜7個の他の細孔のように、約4〜12個の他の細孔に接続されている。細孔の少なくとも90%、好ましくは少なくとも95%、そしてより好ましくは97%がこのように接続されている。
【0059】
多孔質生体適合性材料は、約100μm〜約500μmのように、約100μm〜約1000μmの厚さを有することができる。本排液デバイスの場合、生体適合性材料の厚さは、所望の房水流及び機械的強度要件に応じて選択される。ほとんどの場合、多孔質部分の合計厚さは約200μm〜約500μmとなる。これは、すでに述べた挟持構造の場合のように、複数の層の各厚さを追加することによって得られる。
【0060】
多孔質生体適合性足場材料としては、合成高分子や天然高分子、又はそれらの混合物等の任意の生体適合性材料が挙げられる。合成生体適合性材料の例としては、これらに限定はされないが、ポリ(2−ヒドロキシエチルメタクリレート)、シリコーンゴム、ポリ(ε‐カプロラクトン)ジメチルアクリレート、ポリスルホン、ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)、フルオロポリマー(テフロン(登録商標)等)、ポリエチレンテレフタレート(PET又はダクロン(登録商標))、ポリアミド(ナイロン等)、ポリビニルアルコール、ポリウレタン、相互貫入ネットワーク高分子、及びそれらの混合物が挙げられる。天然生体適合性材料の例としては、これらに限定はされないが、線維状又は球状タンパク質、複合炭水化物、グリコサミノグリカン、又はそれらの混合物が挙げられる。よって、高分子足場としては、全ての種類のコラージュ、エラスチン、ヒアルロン酸、アルギン酸、デスミン、ベルシカン、マトリクス細胞タンパク質、SPARC(オステオネクチン)、オステオポンチン、トロンボスポンジン1及び2、フィブリン、フィブロネクチン、ビトロネクチン、アルブミン等が挙げられる。天然高分子は、足場として、又は、合成高分子の生体適合性を向上する添加物として使用できる。
【0061】
多孔質生体適合性材料足場は、ヒドロゲル、例えば、分解性ヒドロゲルとすることができる。分解性ヒドロゲルは、低分子量ポリ(ε‐カプロラクトン)ジオールを、過剰なメタクリロイルクロリドと反応させてメタクリレート末端基を有するポリエステル化合物を得て、該ポリエステル化合物が、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)と共重合して、加水分解性結合を有する架橋ヒドロゲルが生成されることによって形成される。
【0062】
高分子足場は、通常、微細孔性が低レベルである。「微細孔性」という表現は、(足場によって画成される細孔に対する)高分子足場自体の内部の小さな微細孔の存在の尺度である。幾つかの実施例において、高分子足場内の全ての又は略全ての微細孔は、約0.1μm〜約3μmや約0.1μm〜約2μmというように、約0.1μm〜約5μmである。「微細孔性が低レベルである」という表現は、微細孔が、高分子足場の断面における空隙率を測定した場合に高分子足場の体積の2%未満に相当することを意味する。
【0063】
生物学的活性分子の存在下で多孔質生体材料を形成したり、生物学的活性分子を多孔質生体材料中に分散させたり、あるいは、生物学的活性分子を多孔質生体材料に導入したりすることによって、生物学的活性分子を多孔質生体材料に導入してもよい。
【0064】
生体適合性材料は、ポロゲンのアレイ、即ち、テンプレートを形成するために使用することができ、高分子足場を破壊しない条件下で生体適合性高分子足場を形成した後に除去することができる任意の構造を含むテンプレートから形成することができる。例えば、PMMA又はポリスチレンビーズを使用できる。
【0065】
細孔及びポロゲンは、任意の形状、例えば、球状や、十二面体、五角十二面体、楕円体とすることができる。細孔及びポロゲンは、真円度が、少なくとも約0.3や少なくとも約0.7というように、少なくとも0.1である。「真円度」という表現は、

として定義されるものである。ここで、Vは、細孔及びポロゲンの体積、Dは、直径である。指標として、球体の真円度が1.0である。
【0066】
国際公開第2005/032418号に記載の多孔質生体適合性材料は、略球状の単分散型ポロゲンのテンプレートを形成し、そのテンプレートの周囲に多孔質生体材料を形成し、そしてテンプレートを除去して多孔質生体適合性材料を生成することによって構築される。
【0067】
テンプレートは、超音波攪拌や、ポロゲンの密充填アレイを得る任意の他の方法を用いてモールド内にポロゲンを充填することによって形成することができる。ポロゲンは、焼結によって溶解させてもよく、ここで焼結時間及び/又は焼結温度を利用して結合のサイズや成長速度を増加させることができる。他の方法を用いてポロゲンを溶解させてもよく、例えば、適切な溶媒を用いる処理によってそれを部分的に溶かすことができる。
【0068】
テンプレートを作成した後、生体適合性高分子足場をそのテンプレートの周囲に形成する。高分子足場は、高分子前駆体と適切な架橋試薬とを含む高分子前駆体混合物を、テンプレートの周囲で重合することによって形成できる。混合物の粘度に応じて、毛細管ウィッキングや重力、真空、圧力、又は遠心分離といった1つ以上の手段を適用することによって、テンプレートに前駆体混合物を含浸させてもよい。
【0069】
生体適合性高分子足場を形成した後、テンプレートを溶媒抽出によって除去して多孔質生体材料を製造する。PMMAビーズをポロゲンとして使用する場合、それらは、ジクロロメタン溶液又は9:1v/vアセトン‐水溶液に複数回浸漬することによって抽出できる。溶媒は、最終多孔質材料との適合性によって選択する。
【0070】
多孔質高分子足場シートを構築する一方法において、焼結PMMAビーズを含むテンプレート上に高分子前駆体混合物を形成した。所望の最終シート厚さのテフロン(登録商標)スペーサによって離間され、さらにクランプされたスライドガラスで挟持されて補強された厚さ約0.12mmの固体PMMAの2枚の外層を備えるモールドに、ビーズを添加した。ビーズを、超音波攪拌を用いて充填し、190℃で18.5時間焼結して、ビーズ直径の約30%のネックサイズを与えた。焼結後、スライドガラスを取り外し、得られたPMMAテンプレートに、Nusil Technologies LLC製のMED−6215シリコーンを製造者が規定する10:1の重量比で新たに混合してなる高分子前駆体混合物を浸透させた。テンプレートを、遠心分離チューブに載置し、未硬化の液体シリコーンで覆った。そして、遠心分離を、約24,000gで1.5時間行ない、テンプレートに未硬化のシリコーンを確実に十分浸透させた。遠心分離器から取り出した後、シリコーンを含浸させたテンプレートを、約75℃のオーブン内に16時間載置して、シリコーンの硬化を完了した。最後に、ジクロロメタン(DCM)溶媒中で攪拌することによって、PMMAテンプレートを取り外し、そしてソックスレー抽出装置で、新しいDCMを使用して浄化した。
【0071】
シリコーン多孔質材料に対して、上述の処理後、存在する非硬化成分の残留物を分析することによって、長期医療用インプラントにおいて製造者が規定する1%よりもずっと低い0.1%未満が示された。
【0072】
代替の方法において、多孔質生体材料は、ポリ(メタクリル酸2−ヒドロキシエチル)(ポリHEMA)ヒドロゲルから形成する。これを作製するために、表1に示す前駆体成分を、指示された容積比で使用した。
【0073】
【表1】
【0074】
混合物を、約2気圧の圧力下で、上述のように調整したPMMAビーズテンプレートに導入し、24時間重合させ、その後、PMMAを9:1v/vアセトン‐水溶液で抽出し、タイプIコラーゲンをドープしたポリHEMAの架橋多孔質ヒドロゲルシートを作製した。
【0075】
テンプレートを組み立てる前に、PMMAビーズの各ビーズサイズの単分散性を、光学顕微鏡によって検査した。各ビードサイズについて、ビーズの少なくとも95%が、平均ビーズ直径±20%に等しい直径を有していた。
【0076】
ポロゲンテンプレートにおけるネックの単分散性を、SEM画像から測定した。各ビーズサイズについて、ネックの少なくとも95%が、平均ビーズ直径の25%〜35%であることが検証された。多孔質生体材料の構造を判定するためにもSEMを使用した。SEM画像の検査によって、各細孔が隣接する4〜7個の細孔に接続され、多孔質材料が正確で均一な細孔構造を有していることが分かった。
【0077】
いずれの材料に対しても、上述のように用意したシートから、成形パンチや他の適切な切断手段を使用して特定のデバイス形状を作製することができる。
【0078】
最初に図1及び2を参照し、眼100の矢状断面が示されており、角膜110、虹彩120、瞳孔130、水晶体140、及び毛様体150の位置が示されている(図2により明確に示す)。前眼房160が、水晶体140と角膜110との間に位置している。
【0079】
通常の眼では、房水は、毛様体150で生成され、虹彩120と水晶体140との間から前眼房160内に循環し、そして、矢印180で示すように虹彩120と角膜110との間の隅角に位置する多孔質繊維柱帯170から流出する。強膜190及び脈略膜195も示されている。
【0080】
緑内障眼では、繊維柱帯170は、一般的に遮断されて、損傷を与える圧力増加を眼の内部に起こす。本発明に係る一体型IOPセンサ・排液デバイス200を埋め込むことによって、前眼房160から強膜下領域210への流体通路を形成し、この遮断を迂回して矢印180によって示されるような流体の流れを回復させることができる。こうして位置付けられた排液デバイスでは、IOPセンサ素子(不図示)が、前眼房160内の圧力が検出できてアンテナ素子(これも不図示)が強膜下領域210内に存在するように位置付けられる。この位置において、前眼房160に関する圧力データを、アンテナ素子に接続された遠隔デバイス(不図示)で検出できる。これを後でより詳しく説明する。
【0081】
図3に、本発明に係る一体型IOPセンサ・排液デバイス200にとって好適な強膜の一時的位置を示す。左眼201に対しては、デバイス200を約「1時」と約「2時」との間の位置に位置付ける。同様に、右眼に対しては、デバイス200を約「10時」と約「11時」との間に位置付ける。これによって、手術中に直筋196を回避できるという解剖学的な利点と、後でより詳しく説明する外部交信デバイスとの無線通信のための良好な位置決めができるという技術的な利点が提供される。また、眼の内部にデバイス200を位置付けることによって視力が損なわれることが無い。
【0082】
図1及び3を参照して説明した一体型IOPセンサ・排液デバイス200を、以下図4〜8において、より詳細に説明する。限定するものではないが、説明は、多孔質生体材料部品としてシリコーンゴムを使用したデバイスについて行なう。この材料は、長期の眼の排液インプラントに対して生物学的に好適であると示されており、本発明の目的に非常に適したものである。
【0083】
図4には、本発明に係る統合型IOPセンサ・緑内障排液デバイス400の第1実施例の平面図を示す。デバイス400は、図示のようにアンテナ素子420に接続されたIOPセンサ素子410を備える。IOPセンサ素子410はまた、後でより詳しく説明するシグナルプロセッサ(不図示)を備える。IOPセンサ素子410及びアンテナ素子420は、多孔質生体適合性材料430、例えば、上述の多孔質生体適合性材料の層間に位置付けられる。これは後で図6〜8を参照してより詳しく説明する。生体適合性材料430は、デバイス400の全体形状を画成する。本実施例において示すアンテナ素子420は、略円形状を有している。
【0084】
リード線470,480が、図示のようにIOPセンサ素子410をアンテナ素子420と接続するために設けられている。図示のように、リード線470,480は、フットプレート部450からネック部460を通過してボディ部440へと通じている。
【0085】
図示のように、デバイス400は、略円状のボディ部440と、フットプレート部450と、ボディ部440をフットプレート部450に接続するネック部460とを備える。図示のように、アンテナ素子420は、ボディ部440内に収容され、IOPセンサ素子410は、フットプレート部450内に収容されている。ネック部460によって、後でより詳しく説明するように眼の内部に挿入した際のデバイス400の係留点が設けられる。
【0086】
典型的に、デバイス400のおおよその寸法を以下の表2に示す。
【0087】
【表2】
【0088】
表2に記載の多孔質セクションの厚さは、房水の流れに利用できるものである。それは、1枚以上の層に設けてもよい。インプラントに対する線維性反応をさらに低下させるために、多孔質セクションは、組織に接触する「山と谷」形状トポグラフィを備える凹凸の表面を有してもよい。ここで表面の変動は多くの場合、多孔質セクションの平均厚さに対して約100μm〜約300μmである。
【0089】
表3に示した寸法は、特定のデバイス400に応じて変更してもよく、これらの値が例示的なものとして与えられていることは理解されたい。
【0090】
図5に、統合型IOPセンサ・緑内障排液デバイス500の第2実施例の平面図を示す。デバイス500は、図示のようにアンテナ素子520に接続されたIOPセンサ素子510を備える。IOPセンサ素子510はまた、後でより詳しく説明するシグナルプロセッサ(不図示)を備える。IOPセンサ素子510及びアンテナ素子520は、上述のように、多孔質生体適合性材料530の層間に位置付けられている。これは後で図6〜8を参照してより詳しく説明する。生体適合性材料530は、デバイス500の全体形状を画成する。本実施例において示すアンテナ素子520は、略矩形形状を有している。
【0091】
リード線570,580が、図示のようにIOPセンサ素子510をアンテナ素子520と接続するために設けられている。図示のように、リード線570,580は、フットプレート部550からネック部560を通過してボディ部540へと通じている。
【0092】
図示のように、デバイス500は、略矩形状のボディ部540と、フットプレート部550と、ボディ部540をフットプレート部550に接続するネック部550とを備える。図示のように、アンテナ素子520は、ボディ部540内に収容され、IOPセンサ素子510は、フットプレート部550内に収容されている。ネック部560によって、後でより詳しく説明するように眼の内部に挿入した際のデバイス500の係留点が提供される。
【0093】
典型的なデバイス500のおおよその寸法を以下の表3に示す。
【0094】
【表3】
【0095】
多孔質セクションの厚さ及び凹凸の表面の配設は、表2のものと同様に理解されたい。
【0096】
表3に与えられた寸法は、特定のデバイス500に応じて変更してもよく、これらの値が例示的なものとして与えられていることは理解されたい。上述の寸法によって、ボディから流出しネックを通過してフットプレート領域へ流入する際のこれらのデバイスの抵抗値が、1μl/分の流量で、0.6〜0.3mmHgの圧力低下として測定されており、上述で参照したような代替のセンサ位置が可能である。図6〜8に、デバイス500の断面図を示す。図5を参照して上述したデバイス500の素子には同じ参照符号を付してある。
【0097】
図6は、フットプレート部550で得られたデバイス500の横方向断面図を示す。この図は、フットプレート部550の内部構造をより明確に示す。IOPセンサ素子510を示す。ここで、IOPセンサ素子510は、信号送受信器610と共にセンサ605を備える。センサ605及び信号送受信器610は、IOPセンサ素子510の上部に位置付けられた開口630を有する不透過性保護材料620内に埋め込まれている。開口630によって、眼の前眼房内の房水が、デバイス500を埋設した時に、多孔質生体適合性材料530を、そしてセンサ605を流体流通させることができる。
【0098】
センサ605及び信号送受信器610は、フットプレート部550の内部に実質的に含まれ、多孔質生体適合性材料530によって実質的に囲繞される。多孔質生体適合性材料530の外表面640も示す。表面640は、生体適合性材料の開細孔であって、上述のような細孔の内側を多孔質生体適合性材料530内部で接続する開口を有する細孔を備える。
【0099】
センサ605は、眼内部の圧力に反応する。上述のデバイス500の例示的寸法を用いると、眼の前眼房から生体適合性材料530内の細孔を介したIOPセンサ素子510への圧力差は無視できる程度のものであり、正確なIOPの読み取りが得られる。
【0100】
IOPセンサ素子510の露出面は、生体不活性材料例えばチタンによるメタライゼーションを利用して、眼内の房水との直接接触から保護してもよい。また、房水中の温度や塩分濃度、血糖値、又は薬物濃度の1つ以上を示す出力信号を提供するように動作するセンサ素子(不図示)をさらに設けてもよい。
【0101】
本発明の一好適な実施例において、デバイス500を画成する多孔質形状530を形成するのに使用したのと同じ生体適合性材料を、不透過性保護層620の一部として固体の形態で使用してもよい。これは、デバイスの実際の製造において有利であり、眼に導入される多様な物質の種類を低減できる。
【0102】
図7に、ボディ部540の横方向断面図を示す。ここで、不透過性保護層620内部に埋め込まれたアンテナ素子520の部分710,720を示し、同じ保護層620によってIOPセンサ素子510及び関連する信号送受信器610、並びに、リード570,580及びアンテナ素子520が封入されている。IOPセンサ素子510、リード570,580、及びアンテナ素子520を封入するために同じ保護層620を使用してもよいが、これらの構成要素のそれぞれを別体の保護層(不図示)で封入してもよいことは理解されよう。例えば、リード570,580及びアンテナ素子を高可撓性の保護層に封入しながら、IOPセンサ素子510を他の保護層に封入してもよい。また、リード570,580も、それらがIOPセンサ素子510をアンテナ520に接続するその機能を提供できる限りにおいて、別体の保護層内においてもよいことは予測できよう。アンテナ520のセクションをリード線580が横断する箇所において、図8に示すように導体が絶縁層810によって電気的に分離されている。絶縁層810は、620の一部として、又は他の絶縁手段、例えば、パリレンコーティングによって形成してもよい。
【0103】
部分710,720は、不透過性保護材料層620内部に埋め込まれた電磁誘導式ループ(不図示)又は導体素子730に対応している。該ループの外端は、リード570,580と電気的に連通している。電力伝達及びデータ通信性能を最大に有効化するために、アンテナ素子520は、好ましくは、ボディ部540の境界内部の最大実施可能領域を包含するように配置される。アンテナ素子520を渦巻き状として説明したが、他の構成を利用してもよく、例えば、上述のようにその外端においてリード570,580に共に接続された複数の同心ループとしてもよいことは理解されよう。540の面領域のほとんどを占有するように明確に示された渦巻き形状は、外周囲に対してより密に制限されるため有利である。
【0104】
リード570,580及びアンテナ素子520は、保護層620を形成する多孔質生体適合性材料内に包含された金の高可撓性導体によって形成してもよい。このような導体は、WS Wang及びA Salleo著,「Flexible Electronics:Materials and applications」,Springer,2009に記載されるような、既知の電子組み立て技術を用いて作ることができる。
【0105】
これら導体に要求される可撓性の程度は、眼の強膜表面の曲率に一致させるためにインプラントに加えられる力を最少化するのに応じて決定される。表3に示す寸法では、人間の眼の曲率に一致させるために、アンテナを含むボディ領域は、その長さに対して約0.7mm変形できる必要がある。上述の第1の方法例において示した特定のシリコーンゴムを用いた場合、これから作製される多孔質材料は、測定された引張係数が250kPa又は固体形態の約9%である。標準的な板の変形を示す公式を適用すると、デバイスのボディ部を0.7mm変形させると、代表的な厚さ0.3mmを用いる多孔質セクションに対する組織の反応圧力は100Pa未満となる。組織の応力を最少化するために、多孔質材料及びアンテナの組成物がこれを5超の因数倍まで増加させない、且つ好ましくは2倍以下とするべきである。
【0106】
比較のために、モルテノデバイスにおいて使用される非多孔質シリコーン排液チューブは直径が0.64mmであり、同様に眼の曲率に一致させた場合、周辺の組織に加わる圧力は、多孔質の排液の場合の約15倍となる。
【0107】
図8に、デバイス500の長手方向断面図を示す。ここで、不透過性保護材料層620の内部に封入されたIOPセンサ素子510、アンテナ素子520、及びリード570,580が分かる。多孔質生体適合性材料530の内部に開口630が示されている。材料530の外表面640も示されている。
【0108】
図6〜8は、図5に示す一体型IOPセンサ・排液デバイス500に関するものであるが、図4に示すIOPセンサ・排液デバイス400の構造も略同一であることは理解されよう。いずれの場合も、空間を不透過性封入620で占有させた後、デバイス400及び500の断面によって、表2及び3のものと略等しい排液領域530が提供される。
【0109】
図4〜8に示す実施例において、フットプレート部450,550は、眼の前眼房内部に配置されるような形状に形成されている。ネック部460,560は、強膜の下に形成された外科切開部から前眼房内に載置される。ボディ部440,540は、上記図1〜3を参照して説明したように、強膜190と脈略膜195との間に外科的に載置される。眼内に埋設されると、房水は、前眼房から、フットプレート部450,550、ネック部460,560、及びボディ部440,540を画成する多孔質生体適合性材料430,530の開細孔を介して、強膜190と脈略膜195との間の空間(図1及び2)へと流入する。そこで房水は、脈絡膜床(choroidal bed)(不図示)に吸収されて循環に戻る。
【0110】
図4〜8に示す両方の一体型IOPセンサ・排液デバイス400,500は、以下の工程を用いて構築することができる。これらは、Nusil Technologies LLC製のMED−6215等の、長期埋設用として認可されたシリコーンゴム材料から形成された多孔質材料530に最も具体的に適用される。すでに列記した他の組成物を使用するように変更を加えてもよい。
【0111】
1.IOPセンサ素子/アンテナ素子組立体の全体を構築する。
2.組立体を、不透過性保護材料層620内に封入する前に試験する。封入プロセスにおいて、IOPセンサ素子510上に開口630を形成する。
3.開口630をマスクした状態で、未硬化のシリコーンゴムの層を、封入された組立体上に、接着層として、制御された厚さで貼着する。
4.多孔質生体適合性材料のシートを、未硬化の(「ウェット」な)シリコーンゴム接着層に貼着して、少なくとも2枚の多孔質生体適合性材料のシート間にIOPセンサ素子/アンテナ素子組立体を有する挟持構造を形成する。接着層の厚さによって、ウェット層が生体適合性材料530の細孔内へ浸透(「ウィッキング」)する度合いが制御される。生体適合性材料のシート厚さは、細孔の制御された深さへウィッキングが生じた後、排液通路の必要な断面が提供されるように設定することができる。
5.接着層を硬化させる。これによって、IOPセンサ素子/アンテナ素子組立体を、本発明に係る一体型IOPセンサ・排液デバイスの排液路を形成する生体適合性材料に接着させる。
【0112】
上述の構築方法は、不透過性保護層620がシリコーンゴム以外の材料から形成される場合には、プライマを使用するように変更できる。プライマを使用することによって、保護層と生体適合性材料とを十分に接着させることが確実になる。
【0113】
全ての追加的な接着組成物やプライマ等は具体的に指定することができ、長期医療インプラントでの使用においてよく知られている。
【0114】
挟持体における多孔質生体適合性材料の外側部分は、IOPセンサ素子/アンテナ素子組立体に接着されていない領域において互いに接続する必要はない。房水の流れは、主に排液路の長手方向(すなわち450から460を介して440へ)なので、この方向における多孔質通路のみが実質的に接続されて、上述のような流れセクションを維持できればよい。よって、排液機能を損なうことなく、機械的完全性及び外科的取り扱い易さを維持するために、接着スポットを適用して、IOPセンサ素子/アンテナ素子組立体によって画成される設置面積の外側の領域における多孔質生体適合性材料の外側層を接着(「スポット溶着」)してもよい。
【0115】
フットプレート部内のセンサとは別にボディ部内に誘導アンテナ素子を有することによって、センサ素子及びアンテナ素子の組み合わせを前眼房内部に位置付ける必要が避けられる。本発明において、図1〜3を参照して上述したように、センサ素子のみが前眼房内部にあればよい。また、センサ及びアンテナは、便宜上、デバイス内部において大部分が対称的に配置されて示されているが、それらは、機能を損なわない限りにおいて様々な非対称の配置に位置付けてもよいことは理解されよう。
【0116】
この一体型デバイスはまた、IOP測定が眼表面及び角膜の硬さに依存しないという利点を提供する。また、IOP測定の精度は、例えば角膜移植術や人工角膜移植術のように眼に対して行なう必要のある可能性のある他の施術によって影響されない。
【0117】
図9は、本発明に係るIOPモニタリングシステム900のブロック図を示す。システム900は、本発明に係る一体型IOPセンサ・排液デバイスの内部に位置付けられたセンサ/プロセッサシステム1000を備える。
【0118】
モニタリングシステム900はまた、センサ/プロセッサシステム1000用のアクティブ交信システムを備える外部プロセッサ又は外部交信システム910を備える。システム910は、送信器/受信器組立体920によって電力が供給される誘導アンテナ素子915を備える。送信器/受信器モジュール920は、送信器回路925を備える。送信器回路925は、後でより詳しく説明するセンサ/プロセッサシステム1000の誘導アンテナ素子1010に対して送信信号930として外部送信を行なうために誘導アンテナ素子915に十分な電力レベルを提供するようになっている。誘導アンテナ素子1010が、上述の図4におけるアンテナ素子420及び図5〜8におけるアンテナ素子520に相当することは理解されよう。
【0119】
送信信号930は、第1に、センサ/プロセッサシステム1000における誘導アンテナ素子1010を介して受信した時に後者を作動させるのに十分な電力レベル及び総送達エネルギーとなるように、選択された周波数のエネルギーバーストを含む。第2に、送信信号930は、好ましくはエンコードされて、正しい符号を受信した時にのみシステム1000を作動させることができるように該信号が関連付けられたセンサ/プロセッサシステム1000に具体的に宛てられるようにする。このエンコード能力に組み込むのを失敗すると、漂遊信号や他の危険な状況によってセンサ/プロセッサシステム1000が誤作動してしまう恐れがある。これは、範囲内の全てのタグに応答することが要求される無線自動識別(RFID)システムとは異なる。各システム1000とその固有のコードで交信するようにして、単一の外部交信システム910によって2つ以上のセンサ/プロセッサシステム1000に交信してもよいことは理解されよう。これは、特に、両側に緑内障インプラントが施された患者に適用され、また、「マスターキー」アクセス能力を医師に提供するさらなる態様において使用してもよい。
【0120】
送信器925に加えて、送信器/受信器モジュール920は、後でより詳しく説明するセンサ/プロセッサシステム1000の誘導アンテナ素子によって送信される信号940に対してフィルタリング及びデコーディングするようになっている受信器935と、受信器935及びマイクロプロセッサ950に接続されたバッファ945とを備える。バッファ945は、センサ/プロセッサシステム1000から送信された測定値を受信し、マイクロプロセッサ950とやり取りを行なう。
【0121】
送信器/受信器モジュール920はまた、任意ではあるが、有効な医療的に記録されたIOP値を得るために、必要であれば、受信器935が受信した元の測定値に対して補正をかけるための周囲気圧及び温度を検知するために使用できる周囲条件センサインターフェース955を備える。加えて、センサ955もまた、これらに限定はされないが心拍数及び呼吸を含む生理学的モニタ960からの信号を受信してもよい。
【0122】
図示のように、送信器925、受信器935、バッファ945、及びセンサ955は、マイクロプロセッサ950に接続されている。マイクロプロセッサ950は、以下を提供するように動作する:
a)送信器/受信器モジュール920のためのシーケンス制御の送受信;
b)バッファ945からのIOPデータに対するインターフェース及び受信;
c)センサ955からの周囲及び生理学的条件の受信及び適用;
d)測定値の各シークエンスからの医療記録IOPの読み取り値に対するプログラムされた計算;
e)携帯電話970や他の同様のデバイスと通信を行なうようになっている無線インターフェース965;
f)データのダウンロードや医師や他の医療訓練を受けた者によるデバイスの操作条件の設定を行なうためにユニバーサルシリアルバス(USB)で提供されるような外部インターフェース手段975;
g)バッテリ980からの電力消費の管理。
【0123】
周知の手段、例えば、「Bluetooth(登録商標)」(Bluetooth Special Interest Groupの登録商標)を、携帯電話970との無線インターフェース965のために使用してもよい。携帯電話970のプログラムされたアプリケーションパッケージを使用することによって、患者に対して、便利な患者情報の表示や警告、医師との連絡、データ送信が提供される。
【0124】
医療記録IOP読み取り値のプログラムされた計算の間、マイクロプロセッサ950は、
i)演算されたデータを検出・拒否し;
ii)受信信号全体に亘る読み取り値を平均化することによってノイズを減らし;
iii)IOPの傾向をモニタリング・保持して、各連続する記録でモニタリングシステム900内の各患者に関するデータを更新し;
iv)ディスプレイ990上にIOPの記録及び傾向の局所的な指示を維持し;
v)IOP値が極端に高い又は低い場合に可聴式又は他の警告手段(不図示)によって患者に対して指示を行なう。
【0125】
外部交信システム910はまた、バッテリ980に対して電力を供給する充電器(不図示)を備える。しかしながら、充電用の外部電力は、USBインターフェース975を介して供給するのが最も便利である。
【0126】
ここで、センサ/プロセッサシステム1000に話を移すと、センサ/プロセッサシステム1000は、外部交信システム910の誘導アンテナ素子915とやり取りを行なう誘導アンテナ素子1010を備える。アンテナ素子1010は、リード線1015を介して、送受信器保護スイッチ1020に接続されている。送受信器保護スイッチ1020は、デコーダ1025、検出器1030、及び送信器1035に接続されている。
【0127】
アンテナ素子1010は、図4及び5に関して上述したアンテナ素子420,520に対応している。リード線1015は、リード線470,480(図4)及びリード570,580(図5)に対応している。
【0128】
検出器1030は、受信した信号を、本発明に係る一体型IOPセンサ・排液デバイス内部の電子部品の動作電力要件に適合した電圧及び電力レベルの直流電流に変換する。そして電力は、図示の接続部1036,1040,1045,及び1050を介して、センサ/プロセッサモジュール1000内部の他の処理素子に分配される。エネルギー貯蔵素子1055、好ましくはコンデンサを追加して、検出器1030からの電力供給を安定化し、1000からの読み出し信号のために短期電力を供給し、外部交信システム910から送信された信号930が誘導アンテナ素子1010によって受信される際の変動に対してバッファを提供するようにしてもよい。変動は、例えば、患者の動作による誘導アンテナ素子1010及び915の相対位置の変化によって起こりうる。
【0129】
送受信器保護スイッチ1020は、好ましくは、
a)外部交信システム910以外のソースから受信した信号を減衰するフィルタと;
b)例えば患者が携帯電話を使用したために起こる強い干渉信号からインプラントが損傷を受けるのを防止するための過負荷保護手段と;
c)送信器1035からのデータ読み取り送信からの検出器1030及びデコーダ1025のスイッチング及び保護とを提供する。
【0130】
センサ/プロセッサシステム1000はまた、エンコーダ1060、送信器制御モジュール1065、アナログ‐デジタル変換器(ADC)1070、センサインターフェース1075、及びセンサ組立体1080を備える。センサ組立体1080は、IOPセンサ1085及び圧力参照1090を備える。組立体1080は、図6及び8に符号605で示すセンサに対応している。
【0131】
以下、モニタリングシステム900の動作を詳細に説明する。
【0132】
外部交信デバイス910の誘導アンテナ915から送信された送信信号930は、誘導アンテナ素子1010で受信され、リード線1015を介して送受信器保護スイッチ1020へ送られる。受信器保護スイッチ1020は、その信号を上述のように電力へと変換するために検出器1030に送るとともにデコーダ1025に送る。デコーダ1025は、受信アドレスコードを抽出して、これを不揮発性メモリ(NVM)1095に含まれる内部記憶されたテンプレートと比較する手段を備える。コードの一致を検出すると、デコーダ1025は、センサの読み取り値をセンサ組立体1080から取り出して外部交信デバイス910に送信するのを可能にするタイミングコマンド及び作動コマンドを供する。
【0133】
デコーダ1025は、作動信号を送信器制御モジュール1065に送り、さらに送信器制御モジュール106は、信号を、センサインターフェース1075と、ADC1070とセンサ組立体1080とに送る。さらなる能力、例えば複数コードテンプレートをNVM1095に設けて、各患者デバイス/外部交信システムの組み合わせに固有のコード、及び、医療アクセスに特有のコードを可能にすることができることも明らかであろう。
【0134】
より明確には、デコーダ1025は、コマンドを、センサインターフェース1075に、そしてその後交信サイクルにおいて送信器制御モジュール1065に供する。作動されると、センサインターフェース1075はセンサ1080に電力を供給し、圧力の読み取り値を表す残りのアナログ信号をバッファリングする。
【0135】
センサ素子1080は、感圧コンポーネント1085及び参照圧力コンポーネント1090を備える。意図する機能を変更しない場合、感圧コンポーネント1085は、圧力が表面(不図示)に加えられたことを検知する微小電気機械センサ(MEMS)を使用する。一実施例において、MEMS素子は、シリコン基板上に形成されたコンデンサの一プレートを形成する。さらなる実施例において、圧力の変化に感応するピエゾ抵抗コンポーネントを撓み可能な素子に配置してもよい。またさらなる実施例において、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)から形成されるような圧電コンポーネントを使用してもよい。
【0136】
圧力参照コンポーネント1090は、封止された空洞(不図示)を備える。この空洞は、壁の一つが感圧コンポーネント1085で形成され、他の壁がセンサ1080の実質的に硬い部分で形成される。空洞は、絶対圧センサを形成するように排気してもよく、好ましくは、所定の参照圧力、例えば、標準気圧に予め加圧してもよい。
【0137】
IOPを表すセンサ1080からの出力信号は、ADC1070に適用される前に、センサインターフェース1075によって、バッファリングされ、多くの場合、増幅される。ADC1070は、アナログ信号をデジタル信号に変換し、その変換に対する電気参照値を与え、また、結果得られるIOP値を一時的に記憶する。幾つかのセンサの実施例において、ADC1070は、例えば、製造時に実装されるルックアップテーブルを使用して、センサ1080からの出力信号のオフセット又は非線形性を補正してもよい。
【0138】
一実施例において、医療的に記録されたIOP値のそれぞれは、約10秒〜約60秒の時間間隔で、約3秒〜約20秒の速度で得られた複数の読み取り値から判定されて、患者の瞬目や呼吸、心拍によって起こされうるIOP脈動を平均化することができる。このタイミングプロトコルは、好ましくは、組立体1000内部の複雑さを最小限に抑えつつ、信信号930を鼓動させたり他の形で変調したりして、該プロトコルを個々の患者に適応するようにできるようにする。また、各記録の間隔は、外部交信システム910によって決めることができる。
【0139】
エンコーダモジュール1060は、ADC1070から受信したIOP値をエンコードする。適切なエンコード方法は、IOP測定値を少なくとも8ビットのバイナリコーディングに変換して、256レベルのIOP、又は5mmHg〜50mmHgIOP範囲で約0.2mmHgの解像度を可能にすることである。この範囲外の所定値のIOP値、例えば5mmHg未満又は50mmHg超の値を示すために、あるコード値を保存してもよい。通常は、任意の適切な範囲及び値を設定して、これらの範囲及び値を、一体型IOPセンサ・排液デバイスを埋設する個々の患者の用件に合わせて調節してもよい。各バイナリコードを、規定のヘッダ及び他の指示ビット列に添付して、信頼度の高い無線送信及び受信を行うのに適した標準長さ及びフォーマットのコード列を形成するようにしてもよい。このようなコードはRFID分野において周知でありここではさらに言及することはしない。
【0140】
そして、送信器制御モジュール1065の制御下で、そのコード列を使用して、送信器読み取りモジュール1035によって生成された送信信号を変調する。変調された信号を、送受信器保護スイッチ1020に送り、そして、アンテナ素子915により受信される外部交信システム910の読み取り信号940として送信するために、誘導アンテナ素子1010に送る。
【0141】
上述の複数のセットの個々の読み取り値を、アンテナ素子915からの送信信号930の振幅間の間隔で外部交信システム910に送信するのが好ましい。例示的な圧力測定シーケンスは
a)送信信号930を、外部交信システム910の制御下の送信振幅でアンテナ素子915からアンテナ素子1010に送信する;
b)送信信号をアンテナ素子1010により受信する;
c)検出器1030によりセンサ1080の動作電力に変換し、デコーダ1025におけるアドレスコード認識によりデバイスを作動させる;
d)センサ1080からのIOP測定値を読み取る;
e)検知したIOP測定値を、ADC1070、エンコーダ1060、及び送受信器保護スイッチ1020により電気的形態にエンコードしてアンテナ素子1010に送信する。
f)読み取り信号940を、アンテナ素子1010から、外部交信システム910のアンテナ素子915に送信する;
g)次の送信信号930を受信するまで、非電力の静止状態に戻る
ことを含む。
【0142】
外部交信システム910は、デバイスを埋設する患者が長時間装着できる眼鏡フレームへの装着物や、対象の眼の近傍に載置する携帯式杖、又は他の便利な形態として物理的に認識できるものとすることができる。眼鏡フレームによって、その眼鏡を患者が装着している間は、複数の読み取り値をIOPとして得られることが理解されよう。しかしながら、夜間患者が寝ている間にIOPの測定が必要な場合には、外部交信デバイスを組み込んだ改造アイパッチやアイマスクを装着させるようにしてもよい。代替の手段としては、アンテナ915を、患者の枕下に使用する柔軟なシートとして形成することがあげられる。このような形態で915を設ける場合には、インプラントアンテナ1010への距離の増加や患者の移動を補うために、それにより包含される領域を、眼鏡フレームやアイパッチ、アイマスク、杖の位置付けよりも広くしてもよい。
【0143】
また、IOP測定値は、IOPの値が所定の閾値を超えた場合に、携帯電話や周知の他の通信システムを使用して遠隔位置、例えば、医療従事者のオフィスに送信してもよい。IOP測定値は、患者が情報を得られるように例えば患者の携帯電話に表示するようにしてもよい。
【0144】
インプラント自体は内部電源を有さないため、システム910が、埋設されたデバイス200(図1〜3)の検知機能を補うアクティブ部を備えることは理解されたい。910が無い場合や1000の検知不良の場合でも、内部バッテリの場合と同様に、眼の内部に化学物質は存在せず、一体型インプラントの排液機能は阻害されない。
【0145】
本発明の意図及び範囲を逸脱することなく様々な変更ができることが当業者には理解できるであろう。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9