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KR20030003727A - 신경망막의 반대편에 배치된 자극전극 및 접치귀로 전극을갖는 인공망막 장치와 부착 방법 - Google Patents

신경망막의 반대편에 배치된 자극전극 및 접치귀로 전극을갖는 인공망막 장치와 부착 방법 Download PDF

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KR20030003727A
KR20030003727A KR1020027013881A KR20027013881A KR20030003727A KR 20030003727 A KR20030003727 A KR 20030003727A KR 1020027013881 A KR1020027013881 A KR 1020027013881A KR 20027013881 A KR20027013881 A KR 20027013881A KR 20030003727 A KR20030003727 A KR 20030003727A
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KR
South Korea
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electrode
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retina
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return electrode
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Application number
KR1020027013881A
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Inventor
앨런와이. 초우
빈센트와이. 초우
Original Assignee
옵토바이오닉스 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 옵토바이오닉스 코포레이션 filed Critical 옵토바이오닉스 코포레이션
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Abstract

어떤 유형의 망막 실명을 갖고 있는 사람의 눈의 하망막 공간에 이식된 인공망막장치(10)는 남아있는 망막의 생육세포를 전기자극해서 인공시력을 생기게 한다. 인공망막장치(10)는 초자체에 배치될 수 있는 멀리 떨어진 자극접지전극유닛을 수용하는 미부형 연장부(30)와 하망막 공간에 선호적으로 배치된 자극전극 유닛(12)을 포함한다. 자극전극유닛은 전극 서브유닛(22)의 배열을 포함한다. 각 전극 서브유닛(22)은 예를 들면 마이크로 전극에 증가된 전압 및 전류를 연속으로 공급하기 위해, 전기적으로 연결된 하나 이상의 마이크로 광다이오드(23a)를 포함한다. 접지귀로전극 유닛의 자극전극유닛(12)과 접지귀로전극(14)은 신경망막 세포의 효율적이고 높은 망막간 해상도를 허용하기 위해 신경망막의 맞은편에 배치되는 것이 선호된다.

Description

신경망막의 반대편에 배치된 자극전극 및 접치귀로 전극을 갖는 인공망막 장치와 부착 방법{ARTIFICIAL RETINA DEVICE WITH STIMULATING AND GROUND RETURN ELECTRODES DISPOSED ON OPPOSITE SIDES OF THE NEURORETINA AND METHOD OF ATTACHMENT}
여러 가지 망막 질환들은 맥락막(choroid)과 맥락막 혈관층(choriocapillaris)을 포함하는 눈의 혈관층(vascular layers), 브루쉬 막(Bruch's membrane)과 망막색소상피(retinal pigment epithelium)를 포함하는 외망막층(outer retinal layers)을 파손시켜 시력손상 또는 실명을 야기한다. 이러한 층들의 손실은 종종 신경망막, 통상적으로 광수용층(photoreceptor layer) 외부의 변성(degeneration)을 동반한다. 가변성 스페어링(sparing)은 외핵(outer nuclear), 외신경총(outer plexiform), 내핵(inner nuclei), 내신경총(innerplexiform), 신경절세포(ganglion cells)와 신경섬유층(nerve fiber layers)으로 이루어진 잔존 신경망막을 야기할 수 있다.
망막전기자극(retinal electrical stimulation)에 의해 시력을 생기게 하기 위한 공지된 기술의 노력은 전망막(epiretinal) 또는 신경망막의 하망막 측면에 완전히 배치된 접지귀로전극 또는 전극을 갖는 자극전극의 배열을 사용했다. 이런 식으로 자극 및 접지귀로전극을 함께 배치하는 것은 전계(electrical field)가 신경망막을 통해 직접 강제되기 때문에 신경망막의 비효율적인 자극을 초래한다. 해상도 또한 각 자극전극의 전계의 확산 때문에 떨어진다.
본 발명은 일반적으로 의료설비에 관계된다. 보다 상세히 본 발명은 인공망막 의료장치와, 전기적으로 보다 효율적으로 자극하고 더 높은 해상도를 갖는 방법, 인공시력이 생기게 하는 부분적으로 손상된 망막에서의 신경망막 세포에 관계된다. 본 발명은 신경망막의 맞은편에 배치된 자극 및 접지귀로전극에 의해 공급된 망막간 전류자극을 이용함으로서 장치의 개선된 효율성과 해상도를 제공한다.
본 발명의 다른 특징과 이점들은 상세 설명과 도면들을 참조로 당해업자에게 명백해 질 것이다.
도 1A는 자극전극 유닛과 접지귀로전극 유닛을 도시하는 선호된 실시예의 평면도.
도 1B는 자극전극 유닛과 접지귀로전극 유닛을 도시하는 도 1A의 측면도.
도 2A는 눈의 초자체로 접지귀로전극의 위치를 연장하기 위해 도 1A와 도 1B의 접지귀로전극을 물리적, 전기적으로 결합시키는 선호된 실시예의 미부 연장부의 평면도.
도 2B는 선호된 실시예의 미부 연장부의 횡단면도.
도 3은 도 1A와 도1B의 접지귀로전극 유닛에 부착된 2A와 도 2B의 미부 연장부를 도시하는 사시도.
도 4는 자양물이 맥락막과 신경망막 사이에 흐르도록 하기 위해 원형 실리콘 웨브와 같이 조립된 자극전극 유닛과 웨브의 교차노드(intersecting nodes)에 조립된 자극전극 서브유닛을 도시하는 또 다른 실시예의 사시도.
도 4A와 도 4B는 자극전극유닛의 자극전극 서브유닛이 각각의 자극전극 서브유닛의 전압출력을 연속으로 증가시키기 위해 전기적으로 연결된 세 개의 마이크로광다이오드로 각각 구성되는 도 4의 실시예의 각각의 확대 평면 및 단면도.
도 5는 초자체에서 노출된 접지귀로전극 유닛의 하망막 공간과 접지귀로전극에서 자극전극 유닛을 갖는 눈에서, 도 1A와 도 1B의 횡단면도.
도 6은 도 2A와 도 2B의 첨부된 미부 연장부를 갖는 도 5 장치의 횡단면도.
도 7은 초자체에서 배치된 접지귀로전극 유닛의 하망막 공간과 접지귀로전극 루프에 이식된 전극자극 유닛을 갖는 도 1A와 도 1B의 장치를 도시하는 다른 실시예의 횡단면도.
도 8은 하망막 공간에 이식된 자극전극 유닛과, 눈의 수정체낭에 배치된 바이어스 광다이오드에 전기적으로 연결하는 미부 연장부를 갖고, 접지귀로전극의 연장된 위치를 포함하며, 하망막 공간에서 전극자극 유닛에 추가 전압 및/또는 전류를 제공하는 바이어스 광다이오드를 갖는 도 1A와 도 1B의 장치를 도시하는 다른 선호된 실시예의 횡단면도.
도 9는 눈의 전방 챔버에서, 하망막 공간에서 이식된 자극전극 유닛과 홍채(iris)의 전방에 배치된 바이어스 광다이오드에 전기적으로 연결하는 미부 연장부, 접지귀로전극의 연장된 위치를 포함하는 바이어스 광다이오드와 하망막 공간에서 전극자극 유닛에 추가 전압 및/또는 전류를 제공하는 바이어스 광다이오드를 갖는 도 1A와 도 1B의 장치를 도시하는 또 다른 실시예의 횡단면도.
*부호설명*
10,10a,10b,10c,10e ... 망막장치11 ... 박판실리콘칩 기판
12,12a ... 자극전극유닛13 ... 오프닝
14,14a ... 접지귀로전극15 ... 이산화규소층
16,16a ... 접지귀로전극유닛17 ... 웨브
22,22a ... 자극전극서브유닛23b ... 자극전극
23a,24,25,26 ... 마이크로 광다이오드
24 ... 위치홀24a ... N+층
24b ... 실리콘 기판24c ... 내재층
24d ... P+층26 ... 노치
27a,28a ... 이산화규소절연층27b,28b ... 전도체
28c ... 접촉패드28d ... 공통접지 전도체
29 ... 이산화규소침전30,30a,30b,30d ... 미부 연장부
30c,30e ... 바이어스광다이오드31 ... 생체적합물질
32,32b,32c ... 접지귀로전극34 ... 삽입전도체
38 ... 돌기부40 ... 슬롯
50 ... 신경망막52 ... 망막색소상피
53 ... 광 이미지54 ... 초자체
56 ... 입사광 이미지58 ... 각막
60 ... 수정체64 ... 공막
66 ... 시신경
본 발명의 인공망막장치는 두 개의 기본 유닛인 자극전극 유닛과 접지귀로전극 유닛으로 구성되는 것이 선호된다. 한 실시예에서, 두 유닛들은 물리적, 전기적으로 연속이거나, 어떤 실시예에서, 서로에 대해 신경망막의 맞은편에서 지지하고, 위치하며, 두 개의 유닛을 정렬하는 절연된 미부형(tail-like) 전도체(conductor)에 의해 물리적, 전기적으로 연결된다. 자극전극 유닛은, 예를 들어, 직경 3mm, 두께 25미크론인 실리콘 디스크이며, 분리된 자극 마이크로전극 서브유닛(subunits)으로 구성된다. 자극전극 유닛은 팁(tip)에서 접지귀로전극을 이끄는 절연 전도체를 갖는 실리콘 미부로 구성된 한족 변부로부터 연장된 접지귀로전극을 갖는 것이 선호된다. 자극전극 유닛의 자극 마이크로전극 서브유닛은 예를 들면, 서브유닛 내에 연속으로 조립된 것과 같이, 하나 이상의 마이크로광다이오드(microphotodiodes)에 의해 발생된 전류를 통하게 한다. 서브유닛 당 선호된마이크로광다이오드의 수는 하나이다.
다른 실시예에서, 각 마이크로전극 서브유닛은 디스크형 실리콘 웨브(disk-shaped silicon web)의 노드(node), 웨브의 개방영역에 의해 분리된 서브유닛에 제조되는 것이 선호된다. 웨브의 개방영역은 외망막 순환으로부터 신경망막으로 확산시키기 위해 자양물(nourishment)과 산소를 허용한다.
선호된 실시예에서, 자극전극 유닛의 후부, 즉, 입사광면에 마주한 측면에서, 절연된 공통 전도체(insulated common conductor)는 마이크로전극 서브유닛을 전기적으로 접지시키도록 구성되고 배열된다. 공동접지 전도체는 접지귀로전극 유닛의 길이를 따라 연속되는 것이 선호되며, 접지귀로전극 유닛 팁에 근접해 노출되고 초자체(vitreous cavity)에 배치된 접지귀로전극을 종결시킨다. 초자체에서 노출된 접지귀로전극 팁은 신경망막을 망막간에 자극하기 위해 하망막 공간에서 마이크로전극 서브유닛에 의해 발생된 전계를 허용한다.
제 2 실시예에서, 삽입된 전도체를 갖는 추가 미부와 전극 팁은 초자체 안으로 더욱더 접지전극의 위치를 연장시키기 위해 접지전극 유닛의 접지전극 팁에 연결된다.
제 3 실시예에서, 접지전극 유닛의 전도체는 장치에 의해 발생된 전압과 전류를 증가시키기 위해 추가 바이어스(bias) 광다이오드 또는 광다이오드와 전기적으로 연결된다. 이 경우에, 장치의 접지전극은 추가 바이어스 광다이오드 또는 초자체에서 배치된 광 다이오드에 배치되는 것이 선호된다.
제 4 실시예에서, 바이어스 광다이오드 또는 광다이오드는 수정체 핵(lensnucleus)과 외피질(cortical material)의 수술상 제거 후에 눈의 수정체낭(lens capsular bag)에 놓인다.
도면들을 참조로, 도 1A와 도 1B에 도시된 바와 같이 망막장치(10)의 선호된 실시예는 망막장치가 눈의 내부에 완전히 위치하고 산경망막의 맞은편 또는 실질적으로 맞은편을 자극할 수 있도록 자극전극 유닛(12)과 눈 안으로 이식을 위해 배치된 곡선접지 귀로전극 유닛(16)을 갖는다. 두 성분(12,16)들은 단일 박판실리콘칩 기판(11)에 조립되는 것이 선호되지만, 분리되어 조립된 후 결합될 수 있다. 자극전극유닛(12)은 광탐지기(photodetector)와 같이 각각 하나 이상의 전원으로 구성된 자극전극 서브유닛(22)의 배열을 포함한다. 선호된 실시예에서, 광탐지기는 전기적으로 연결된 마이크로 광다이오드(23a)처럼, 예를 들면, 연속적으로 채워질 수 있다.
자극전극(23b)은 적어도 하나의 개별적 세포들, 세포군, 부분 세포와 신경망막의 신경섬유와 접촉한다. 접지귀로전극(14) 접지귀로전극 유닛(16)의 팁에 또는 근접해서 배치되는 것이 선호된다. 자극전극(23b)과 접지귀로전극(14)은 신경망막의 반대편에 배치되고 또는, 만일 신경망막이 부분적으로 없어지거나 손상되면, 신경망막의 잔여물의 반대편에 배치된다. 선호된 실시예에서, 자극전극(23b)은 신경망막의 하망막 공간에 배치되고 접지귀로전극(14)은 신경망막의 전망막 측면에 배치된다. 또 다른 실시예에서, 이 위치는 역이 되는데, 접지귀로전극(14)이 신경망막의 하망막 공간에 배치되고, 자극전극(23b)이 신경망막의 전망막 공간에 배치된다.
또한 도 1A와 도 1B에서 도시된 바와 같이, 망막장치(10)의 선호된 실시예의 예시적 성분들은 박판 실리콘 기판(11), 자극전극유닛(12), 자극전극 서브유닛(22), 전기적으로 예를 들면, 자극전극 서브유닛(22)과 자극전극 서브유닛(22)의 이리듐/산화 이리듐 자극전극(23b) 내에서 연속적으로 연결된 마이크로 광다이오드(23a)를 포함한다. 마이크로 광다이오드(23a) 또는 다른 전원은 하망막과 눈의 초자체 측면으로부터 신경망막에 자극을 제공하는 것이 선호된다. 선택적으로, 이 전원은 입사광에 반응해 눈의 외부로부터 자극을 제공할 수 있다. 예를 들면, 전원은 하망막 공간과 눈의 초자체 안으로 하드와이어링(hardwiring)을 통해 감지된 입사광에 비례해 신호를 보낼 수 있다. 또 다른 실시예에서, 전원은 예를 들면, 자극 및 접지전극과 통신하는 눈에 위치한 코일에 신호를 보내는 라디오 주파수(RF)를 사용하는 무선 방식으로 눈에 신호를 보낼 수 있다. 다른 공지된 기구가 또한 입사광에 반응해 눈에 전기 에너지를 제공하기 위해 사용될 수 있다.
또한 포함된 접지귀로전극 유닛(16)은 접지귀로전극 유닛(16)을 초자체 안으로 향하게 하는 일반적으로 곡선 형상에서 접지귀로전극 유닛(16)을 형성하는 것이 선호되는 실리콘 아질산염(silicon nitrite) 응력층(17)이다. 비록 곡선이 초자체 안으로 접지귀로전극 유닛(16)을 향해도 각진 접지전극과 같이 다른 형상이 사용될 수 있으나, 제조가 매우 어려울 수 있다. 접지귀로전극(14)은 이리듐/산화 이리듐으로 생산되는 것이 선회되며, 티타늄 점착층(14a)과 도핑된 실리콘 기판(11)과 전기접촉을 허용하기 위해 티타늄 점착층(14a) 아래에 배치된 P+터브(P+tub)를 포함한다. 망막장치(10)는 또한 자극전극유닛(12)과 접지귀로전극 유닛(16)을 절연시키는 이산화규소(silicon dioxide)층(15)을 포함하는 것이 선호된다.
도 1A와 도 1B에 도시된 바와 같이, 자극전극유닛(12)은 전기적으로 연결된, 예를 들면 각 전극 서브유닛(22) 내에 연속으로 하나 이상의 마이크로 광다이오드(23a)를 갖는 복수개의 자극전극 서브유닛(22)을 포함한다. 마이크로광다이오드(23a)의 선호되는 수는 마이크로전극 서브유닛(22) 당 하나의 유닛이다. 마이크로 광다이오드 층들은, 예를 들면 입사광 표면으로부터 이리듐/산화 이리듐 전극(23b), 티타늄 점착층(23c), N+터브(N+tub, 23e)와 실리콘 기판(11)이다. 다른 배열들이 마이크로전극 서브유닛이 전류를 발생시킬 수 있는 서브유닛에서 사용될 수 있는 것으로 당해업자에게 공지될 것이다.
또한 도 1A와 도 1B에 도시된 것처럼, 접지귀로전극 유닛(16)은 수술하는 동안 기구와 배치되는 망막장치(10)를 허용하는 위치홀(24)을 포함하는 것이 선호된다. 또 다른 실시예에서 접지귀로전극 유닛(16)은 하기에 보다 상세히 묘사되는 것처럼, 노치(26)에 맞는 대응 돌기부(protrusions)를 갖는 부착에 고정된 접합부를 허용하는 노치(26)를 포함한다.
도 2A와 도 2B에 도시된 바와 같이, 예를 들면 초자체 안으로 (도 1A와 도 1B에 도시된)접지귀로전극(14)의 전기 종단을 연장하기 위해 미부 연장부(30)는 (도 1A와 도 1B에 도시된)접지귀로전극 유닛(16)에 대한 부착을 위해 드러내진다. 초자체 안으로 접지전극의 연장은 또한 자극으로부터 접지전극으로 이동하는 전계의 바람직하지 않은 절곡(skewing)을 감소시키도록 요구될 수 있다. 그러한 절곡된 전계는 신경망막 표면에 직각인 방향에 배열된 전계와 비교해 신경망막을 자극하는데 덜 효율적이다.
도 2A는 평면도이고, 도 2B는 미부 연장부(30)의 측면도이다. 미부연장 부착부(30)는 파릴렌(Parylene) 또는 유사한 생체적합물질(biocompatibel material)과 같은 생체적합물질(31)로 구성되고, 곡선으로 제조되는 것이 선호된다. 미부연장 부착부(30)는 또한 선호적으로 초자체에서 가능한 멀리 떨어진 전극의 위치를 정하기 위해, 미부연장 부착부(30) 또는 근접부에서 미부연장 접지귀로 전극(32)을 종결하는, 주위 물질(31)에 의해 절연된, 삽입 전도체(34)를 포함한다. 미부연장 부착부(30)의 전도체(34)는 미부연장 부착부(30)가 (도 1A와 도 1B에 도시된)접지귀로전극 유닛(16)에 부착될 때 접지귀로 전극(14)과 전기접촉 하도록 설계된다. 미부연장 접지전극(32)은 이리듐/산화 이리듐, 또는 다른 적합한 전극물질로 구성되는 것이 선호된다.
또 도 1A와 도 1B를 참조로, 미부연장 부착부(30)는 접지귀로전극(14)과의 전기접촉을 확립하기 위해 접지전극유닛(16)에 적합한 포켓(36)을 갖는다. 포켓(36) 내부는 돌기부(38)이고, 접지귀로전극 유닛(16)의 노치(26)에 합치된다. 돌기부(38)는 파릴렌 또는 유사한 생체적합물질과 같은 생체적합물질로 구성되는 것이 선호된다. 미부연장 부착부(30)는 (도시되지 않은)장치에 의해 접근되는 접지귀로전극 유닛(16)의 위치홀(24)을 허용하는 슬롯(40)을 포함한다.
도 3은 망막장치(10)의 접지귀로전극 유닛(16)과 전기적으로 부착된 (도 2A와 도 2B에 도시된)미부 연장부(30)를 도시하는 사시도이다. 미부 연장부(30)의 전도체(34)는 접지귀로전극 유닛(16)의 접지귀로전극(14)과 접촉한다. 미부 연장부(30)는 눈의 초자체 안으로 접지귀로전극(32)을 위치시키도록 곡선인 것이 선호된다. 당해업자는 형상이 눈의 초자체 내부로 접지귀로전극을 위치시키는 한 다른 형상의 미부 연장부가 사용될 수 있는 것으로 인정할 것이다. 자극전극유닛(12)이 도한 공지된다.
도 4는 도 1A와 도 1B에 도시된 망막장치(10)의 또 다른 실시예의 사시도이다. 유사한 성분들이 동일한 참조숫자와 문자를 이용해 분류된다. 망막장치(10a)의 선택적 실시예는 도 1A와 도 1B에 도시된 선호된 실시예의 망막장치(10)와 유사한데, 자극전극유닛(12a)이 맥락막과 신경망막 사이에서 자양물이 흐르도록 하는 디스크형 웨브(17)와 같이 조립되고, 자극전극 서브유닛(22)이 웨브(17)의 교차 노드에 조립되는 것을 제외한다. 웨브는 실리콘으로 제조되고 관통될 수 있는 것이 선호된다. 선택적인 실시예의 망막장치(10a)는 따라서 제조된 추가 자양분 오프닝(13)을 갖는 선호된 실시예의 망막장치(10)와 유사하다.
도 4A는 확대된 평면도이고, 도 4B는 도 4에 도시된 망막장치(10a)의 선택적 실시예에 대한 도 4A의 단면 Ⅲ-Ⅲ을 관통하는 단면도이다. 도 4에 도시된 자극전극유닛(12a)의 자극전극 서브유닛(22a)은 예를 들면, 자극전극 서브유닛(22a)의 출력전압을 증가시키기 위해 자극전극 서브유닛(22a) 내에서 연속적으로, 각각 전기적으로 연결된 제 1, 제 2 및 제 3 마이크로 광다이오드(24,25,26)로 구성된다. 자극전극 서브유닛(22a)은 접촉패드(28c)를 거쳐 공통접지 전도체(28d)와 접촉한다.
공통접지 전도체(28d)와 접촉패드(28c)는 예를 들면 이산화규소(29) 침전에 의해, 조립되는 동안 절연되는 것이 선호된다. 명확한 목적을 위해, 선호적으로 전기적으로 연결된 마이크로 광다이오드 중 하나의 층들만이 연속으로 분류된다.; 그것은 N+층(24a), N형 실리콘 기판(24b), 내재층(24c), P+층(24d)이다. 전도체들(27b, 28b)은 근접 마이크로 광다이오드(24,25,26)를 전기적으로 연결하기위해 이산화규소(27a,28a) 절연층 위에 두는 것이 선호된다. 이산화규소(27c) 절연층은 전도체(27b)를 덮는다. 각 자극전극 서브유닛(22a)의 자극전극(27)은 티타늄 점착층 위에 증착된 이리듐/산화 이리듐으로 제조되는 것이 선호된다. 예를 들면, 백금 및 티타늄과 같은 불활성물질과 같은 다른 전극 물질들이 사용될 수 있는 것으로 당해업자에게 인정될 것이다. 자극전극 서브유닛(22a)의 공통접지 전도체(28d)는 예를 들면 도 4에 도시된 접지귀로전극 유닛(16a)의 접지귀로전극(14a)에 또는 근접부에서 전기적으로 종결된다.
도 5는 신경망막(50)과 망막색소상피(52)사이에서, 그리고 초자체(54)에서 접지귀로전극 유닛(16) 사이의 하망막 공간에 증착된 자극전극유닛(12)을 갖는 눈(6)에 이식된 도 1A와 도 1B의 선호된 실시예의 망막장치(10)를 도시하는 횡단면도이다. 광 이미지(53)가 각막(58)과 수정체(60)를 지나 눈(6)으로 들어가고, 자극전극유닛(12)에 집중된다. 모방된 전기자극들은 그리고 나서 이미지패턴에서 위에 놓인 신경망막(50)을 자극하는 전극 서브유닛(22)(도 1A)의 마이크로 광다이오드에 의해 발생된다. 참조의 목적으로, 도시된 눈(6)의 다른 구조들은 홍채(62), 공막(64)과 시신경(66)이다.
도 6은 도 1A와 도 1B 및 다른 특징들에서 묘사된 바와 같이 선호된 실시예의 망막장치(10)를 포함해, 선택적 실시예에 대한 망막장치(10b)의 횡단면도를 도시한다. 선택적 실시예의 망막장치(10b)는 신경망막(50)과 망막색소상피(52) 사이에서, 그리고 도 2A와 도 2B의 부착된 미부 연장부(30)를 갖는 초자체(54)에서의 접지귀로전극 유닛(16)에서, 하망막 공간에 증착된 자극전극유닛(12)을 포함한다.미부 연장부(30)의 목적은 전계가 신경망막(50)을 통과하는 것처럼 자극전극유닛(12)과 접지귀로전극 유닛(16) 사이에서 망막간 전계의 절곡을 방지하기 위해 초자체(54) 안으로 또한 접지귀로전극의 위치를 전기적으로 연장시키는 것이다. 신경망막 유리면에 수직인 비절곡된 전계는 효율적으로 잔존 신경망막 세포들을 자극한다. 참조의 목적으로, 도시된 눈의 다른 항목들과 구조들은 각막(58), 홍채(62), 수정체(60), 공막(64), 시신경(66) 및 입사광 이미지(56)이다.
도 7은 도 1A와 도 1B 및 다른 특징들에 묘사된 바와 같이 선호된 시시예의 망막장치(10)를 포함해, 망막장치(10c)의 또 다른 실시예의 횡단면도를 도시한다. 자극전극유닛(12)은 신경망막(50)과 망막상피세포(52) 사이 하망막 공간에 증착되고, 접지귀로전극 유닛(16)은 일반적으로 고리형 접지전극을 갖는 미부 연장부(30a)를 포함해, 초자체(54)에 증착된다. 비록 자극전극유닛(12)이 초자체에 증착된 접지귀로전극 유닛(16)이 있는 하망막 공간에 위치되는 것이 선호되지만, 다른 실시예에서, 자극전극유닛(12)과 접지전극유닛(16)의 위치는 역으로 될 수 있다.
미부 연장부(30a)의 루프에 대한 목적은 접지귀로전극의 위치를 또한 초자체(54) 안으로, 그리고 동일한 방식에서 전기적으로 연장시키는 것이다. 하망막 자극전극 배열에 관해 초자체에서 동등하게 배치된 접지전극은 신경망막 표면에 관해 수직인 방향에서 망막간 자극전계의 유지를 돕는다. 신경망막 표면에 관한 전계의 그러한 배열은 예를 들면 신경망막 표면에 절곡된 망막간 전계와 비교해 볼 때, 신경망막을 효율적으로 자극한다. 참조의 목적으로, 눈의 다른 항목들과 구조들은 각막(58), 홍채(62), 수정체(60), 공막(64), 시신경(66) 및 입사광 이미지(56)이다.
도 8은 부착된 미부 연장부(30b)를 포함해 도 1A와 도 1B에서 묘사된 바와 같은 선호된 실시예의 망막장치(10)를 포함하는 또 다른 실시예의 망막장치(10d)의 횡단면도를 도시한다. 미부 연장부는 적어도 하나의 눈(6)의 수정체낭(60b)에 배치된 바이어스 광다이오드(30c)인 접지귀로전극(32b)의 연장된 위치를 포함하는 바이어스 광다이오드(30c)와 전기적으로 연결된다. 바이어스 광다이오드(30c)는 하망막 공간에서 전극자극유닛(12)에 추가 전압 및/또는 전류를 공급한다. 추가자극전압과 결과 전류는 그다지 심하지 손상되지 않은 망막과 비교해 손상된 망막을 더 심하게 자극하도록 요구될 수 있다. 바이어스 광다이오드는 또한 일련의 광다이오드(30c)가 될 수 있으며, 공지된 기술에서와 같이 증가된 전압 및/또는 전류를 공급하기 위해 일련의 평행 배치와 함께 전기적으로 연결된다. 참조의 목적으로, 도시된 눈(6)의 다른 항목들과 구성들은 각막(58), 홍채(62), 공막(64), 신경망막(50), 망막색소상피(52), 시신경(66), 그리고 입사광 이미지이다.
도 9는 도 1A와 도 1B에 묘사된 바와 같이 선호된 실시예의 망막장치(10)를 포함하는 또 다른 실시예의 망막장치(10e)와 눈(6)의 홍채 전면에 선호적으로 배치된 적어도 하나의 바이어스 광다이오드(30e)와 전기적으로 연결되는 부착된 미부 연장부(30d)의 횡단면도를 도시한다. 이러한 위치에서 적어도 하나의 바이어스 광다이오드의 배치는 홍채 후면에 배치된 바이어스 광다이오드와 비교해, 빛에 노출되는 바이어스 광다이오드를 허용한다. 이 바이어스 광다이오드(30e)는 접지귀로전극(32c), 하망막 공간에서 전극자극유닛(12)에 추가전압 및/또는 전류를 공급하기 위한 바이어스 광다이오드 또는 광다이오드(30c)의 연장위치를 포함한다. 바이어스 광다이오드 또는 광다이오드(30e)는 기술상 공지된 바와 같이, 증가된 전압 및/또는 전류를 제공하기 위한 일련의 평행 배치와 함께 전기적으로 연결된다. 참조의 목적으로, 도시된 눈(6)의 다른 항목들과 구성들은 각막(58), 수정체(60), 공막(64), 신경망막(50), 망막색소상피(52), 그리고 시신경(66) 및 입사광 이미지(56)이다.
상기 묘사된 실시예에 대한 변형과 수정은 당해업자에게 명백하며, 예측될 것으로 이해되어야 한다. 그러므로 상기 상세 설명은 제한적이라기보다는 해설적으로 간주될 것이며, 모든 상당어구를 포함해, 다음 청구항들은 본 발명의 취지와 범위를 정의하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (41)

  1. 인공시력을 일으키기 위해 눈의 신경망막을 전기자극하는 인공망막장치가: 전원; 전원과 연결된 적어도 하나의 자극전극; 전원과 연결된 적어도 하나의 접지귀로전극을 포함하는데 있어서, 자극전극과 접지귀로전극이 신경망막의 맞은편에서 눈의 내부에 배치되어 구성되는 것을 특징으로 하는 인공망막장치.
  2. 제 1항에 있어서, 전원이 광다이오드인 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 광다이오드가 마이크로 광다이오드 배열인 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 자극전극이 신경망막의 하망막 공간에 배치가능한 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 접지귀로전극이 신경망막의 전망막 측면에 배치가능한 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 1항에 있어서, 적어도 하나의 자극전극이 배열에 구성된 복수개의 자극전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 6항에 있어서, 자극전극 배열이 웨브에 조립되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 웨브가 복수개의 천공을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 7항에 있어서, 웨브가 실리콘을 함유하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 7항에 있어서, 웨브가 웨브 안쪽으로 형성가능한 생체적합물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 1항에 있어서, 적어도 하나의 접지귀로전극이 웨브에 제조되는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 11항에 있어서, 웨브가 실리콘을 함유하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 1항에 있어서, 접지귀로전극이 눈의 초자체에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 1항에 있어서, 접지귀로전극이 눈의 수정체낭 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 1항에 있어서, 접지귀로전극이 눈의 전방 챔버에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제 6항에 있어서, 전원이 적어도 하나의 광탐지기와 광전기성 장치를 포함하고, 적어도 하나의 자극전극 배열의 자극전극이 전원의 대응하는 광탐지기와 광전기성 장치 중 적어도 하나로부터 전압 및 전류를 받는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제 16항에 있어서, 광탐지기와 광전기성 장치가 자극전극에 서로 근접한 기부(proximal)에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제 17항에 있어서, 광탐지기, 광전기성 장치와 자극전극이 신경망막의 전망막 또는 하망막 측면에 배치되고, 눈에 집중된 그러한 이미지들은 초점이 맞춰진 이미지들과 닮은 광탐지기 및 광전기성 장치의 자극 영역을 산출하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제 16항에 있어서, 적어도 하나의 바이어스 광다이오드가 적어도 하나의 추가 전압 및 전류를 자극전극 배열에 제공하기 위해 자극전극 배열에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제 19항에 있어서, 적어도 하나의 바이어스 광다이오드가 적어도 하나의 수정체낭 뒤의 초자체에, 수정체낭 내부에, 홍채 뒤에, 그리고 홍채의 전면에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제 20항에 있어서, 추가 전압 및 전류가적어도 하나의 바이어스 광다이오드와 적어도 하나의 광탐지기 및 광전기성 장치를 전기적으로 연결함으로서 자극전극에 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 제 16항에 있어서, 적어도 하나의 광탐지기 및 광전기성 장치가 신경망막의 하망막 공간에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 제 1항에 있어서, 자극전극이 적어도 하나의 개별적 세포, 세포군, 신경망막의 세포 및 신경 섬유와 접촉하는 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 제 1항에 있어서, 자극전극이 근접해서 배치되지만, 신경망막의 전망막 측면과 닿지 않는 것을 특징으로 하는 장치.
  25. 제 1항에 있어서, 접지귀로전극이 맥락막 혈관층과 망막색소상피 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  26. 제 1항에 있어서, 접지귀로전극이 공막과 맥락막 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  27. 제 1항에 있어서, 접지귀로전극이 눈의 외부에서 공막 표면에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  28. 제 1항에 있어서, 적어도 하나의 자극 및 접지귀로전극이 신경망막의 전망막 측면에 배치되고, 신경망막의 맞은편에 배치된 장치의 부분으로부터 강성 연장되어 지지되고 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  29. 제 28항에 있어서, 접지귀로전극이 맥락막 혈관층과 망막색소상피 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  30. 제 28항에 있어서, 접지귀로전극이 공막과 맥락막 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  31. 제 28항에 있어서, 접지귀로전극이 눈의 외부에서 공막 표면에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  32. 제 28항에 있어서, 자극전극이 신경망막의 전망막 측면과 접촉하는 것을 특징으로 하는 장치.
  33. 제 32항에 있어서, 자극전극이 맥락막 신경층과 망막색소상피 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  34. 제 32항에 있어서, 자극전극이 공막과 맥락막 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  35. 제 32항에 있어서, 자극전극이 눈의 외부에서 공막표면에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  36. 제 1항에 있어서, 접지귀로전극이 신경망막의 하망막 공간에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  37. 인공망막장치를 이용해 인공시력을 일으키기 위한 방법에 있어서, 인공망막장치가 인공시력을 일으키기 위한 눈의 신경망막을 자극하기 위해, 전원, 자극전극 전원과 연결된 접지귀로전극을 포함하며, 이 방법은 신경망막의 제 1 측면으로 자극전극 장치를 이식하고;
    신경망막의 제 1 측면의 맞은편으로 접지귀로전극을 이식하는 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  38. 제 37항에 있어서, 자극전극이 신경망막의 하망막 공간에 배치가능한 것을 특징으로 하는 방법.
  39. 제 37항에 있어서, 접지귀로전극이 신경망막의 전망막 측면에 배치가능한 것을 특징으로 하는 방법.
  40. 제 37항에 있어서, 적어도 하나의 자극전극이 배열에 구성된 복수개의 자극전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  41. 제 37항에 있어서, 자극전극이 신경망막의 전망막 측면에 배치가능하고, 접지귀로전극이 신경망막의 하망막 공간에 배치가능한 것을 특징으로 하는 방법.
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