具有球面像差補償的可調人工晶狀體系統和方法

2023-06-11 23:00:56 2

具有球面像差補償的可調人工晶狀體系統和方法
【專利摘要】一種可調人工晶狀體包括視覺部分、襻部分。晶狀體的視覺部分包括致動器和輔助偏轉機構，該致動器響應於通過睫狀肌的收縮向晶狀體的襻部分施加的力來使晶狀體元件偏轉以改變晶狀體的屈光力。致動器使晶狀體元件移動造成晶狀體元件變形，而輔助偏轉機構造成晶狀體進一步變形。
【專利說明】具有球面像差補償的可調人工晶狀體系統和方法
[0001] 本申請是2009年6月5日遞交的第200780045125. 4號發明專利申請的分案申請。

【技術領域】
[0002] 本發明涉及具有原位（in-situ)可變光學參數的人工晶狀體（"I0L"）。具體而 言，本發明應用於針對白內障患者或者老花眼患者的囊內（in-capsule)植入的I0L中，其 中晶狀體囊的移動向外圍受支撐的襻施加力，以更高效地引起流體介質在I0L內部的傳送 從而改變晶狀體的屈光力（optical power)。

【背景技術】
[0003] 白內障是全球主要失明肇因和最流行眼疾。白內障所致視覺殘疾導致每年逾 八百萬例的醫生診所病訪。當白內障所致殘疾影響或者改變個人的日常生活活動時，藉助 人工晶狀體（intraocular lens, I0L)植入的外科晶狀體去除是治療功能限制的優選方法。 在美國，每年進行約兩百五十萬例的白內障外科手術，這使它成為年齡逾65歲的美國人的 最常見外科手術。約百分之九十七的白內障外科患者接受人工晶狀體植入，在美國用於白 內障外科手術和關聯護理的每年費用在四十億美元以上。
[0004] 白內障是患者晶狀體的任何不透明性，無論它是局部化的不透明還是擴散的透明 性全面喪失。然而在臨床上有意義的是，白內障必然造成視覺敏銳度的明顯減少或者功能 損傷。白內障的出現歸因於衰老或者間接地歸因於遺傳因素、外傷、炎症、代謝或者營養紊 舌U或者輻射。與年齡有關的白內障疾病最為普遍。
[0005] 在治療白內障時，外科醫生從晶狀體囊去除晶狀體基質並且將它用人工晶狀體 ("I0L"）植入來取代。典型I0L提供所選焦距，其允許患者具有距離相當好的視力。然而 由於晶狀體再也無法調節，所以患者通常需要眼鏡進行閱讀。
[0006] 具體而言，數個光學接口有助於人眼的成像性質。健康年輕人的眼睛具有約59個 屈光度的總度數，其中角膜的前表面（例如包括淚層的外表面）提供約48個屈光度的度 數，而後表面提供約-4個屈光度。在經由小帶由睫狀肌支撐的透明彈性囊（這裡也稱為 "液囊（capsular sac)"）中的瞳孔後面設置的晶狀體提供約15個屈光度的度數並且也執 行將圖像聚焦於視網膜上的關鍵功能。稱為"調節"的這一聚焦能力實現對在各種距離的 對象的成像。
[0007] 可以通過將晶狀體的形狀從適度凸起的形狀調整成高度凸起的形狀來將年輕人 的眼睛中的晶狀體的度數從15個屈光度調整成約29個屈光度。公認用於形成這一調整的 機制在於支撐囊（以及其中容納的晶狀體）的睫狀肌在鬆弛狀態（對應於適度凸起的形 狀）與收縮狀態（對應於高度凸起的形狀）之間移動。由於晶狀體本身由在"洋蔥式"分 層結構中布置的粘性膠狀透明纖維組成，所以睫狀肌經由小帶向囊施加的力造成晶狀體改 變形狀。
[0008] 與眼睛分離時，鬆弛的囊和晶狀體採用更為球形的形狀。然而在眼睛內，囊在它的 外圍通過約70個細微韌帶纖維連接到睫狀肌，這些睫狀肌又附接到眼球的內表面。因此認 為支撐晶狀體和囊的睫狀肌以括約肌-肌肉模式動作。因而，當睫狀肌鬆弛時，囊和晶狀體 繞周邊拉伸至更大直徑，由此使晶狀體變平，而當睫狀肌收縮時，晶狀體和囊鬆弛一些並且 呈現與更為球形的形狀接近的更小直徑。
[0009]如上文所言,年輕人的眼睛具有約14個屈光度的調節。隨著人的衰老，晶狀體硬 化並且變得彈性更少，從而在約45-50歲的年齡,調節減少至約2個屈光度。在更年長的年 齡，可以認為晶狀體無法調節，即稱之為"老花眼"的疾病。由於成像距離固定，所以老花眼 通常需要雙焦以有助於近視和遠視。
[0010]除了調節能力與年齡有關的喪失之外，這樣的喪失是為了治療白內障而放置I0L 所固有的。I0L -般是由適合的聚合物材料如丙烯酸樹脂或者矽樹脂製成的單個元件晶狀 體。在放置之後，不再有可能調節，雖然接受I0L的人士通常已經喪失這一能力。非常需要 在I0L產品中提供調節，從而I0L接受者將具有調節能力。
[0011] 雖然在調節I0L領域中的先前已知工作者已經實現一些進步，但是迄今開發的方 法和裝置的相對的複雜性已經妨礙了這種設備的廣泛商業化。先前已知設備已經證實過於 複雜而構造起來不切實際，或者由於無法提供多於1-2個屈光度的調節而僅實現很有限的 成功。
[0012] Garabet的美國專利第5, 443, 506號描述了一種由流體填充的可調晶狀體，其中 通過睫狀肌的收縮生成的電勢造成中心視覺部分內攜帶的流體的折射率改變。Pfoff的美 國專利第4, 816, 031公開了一種具有硬聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)晶狀體的I0L，該晶狀體 通過單個室與柔性薄晶狀體層分離，該晶狀體層使用微流體慄來改變PMMA晶狀體部分與 薄層部分之間的流體體積並且提供調節。Christie等人的美國專利第4, 932, 966號公開了 一種包括薄柔性層的人工晶狀體，該層沿著它的周邊密封到支撐層，其中向襻（haptic，也 可稱為袢）中的流體貯存器施加的力改變層之間的流體體積以提供調節。
[0013] 雖然已經考察比如前述專利中所述的由流體致動的機制，但是目前可用的可調 晶狀體包括由加州Aliso Viejo的Eyeonics公司（前稱為C&C Vision公司）開發的 Crystalens。根據Eyeonics，睫狀體質量在收縮時的重新分布造成玻璃體壓力增加從而實 現晶狀體的向上移動。
[0014] 通過引用而整體結合於此的Esch等人的共同未決、共同轉讓美國專利申請公開 號2005/0119740描述了一種人工晶狀體，其中晶狀體囊向晶狀體的襻部分施加的力引起 流體傳送到設置成與晶狀體的動態表面接觸的致動器和從該致動器傳送流體。
[0015] 先前已知設備的另一弊端在於它們常常產生球面像差。如本領域中眾所周知，由 具有球形表面的元件組成的晶狀體易於製造，但是對於產生清晰圖像而言並不理想，因為 穿過元件的光沒有在單個焦點上聚焦。具體而言，穿過與光軸接近的正性光學元件的光一 般會聚於比穿過晶狀體周邊部分的光的焦點更遠離晶狀體的焦點，由此產生校正不足的球 面像差。由於人工晶狀體中的球面像差，所以並非所有穿過晶狀體的光都在視網膜上聚焦， 這造成可能模糊並且可能對比度變弱的圖像。
[0016] 各種設備已經在光學系統中用來減少球面像差的影響。例如，可以使用對光穿過 晶狀體周邊部分的能力進行限制的孔。結果，防止造成像差的光穿過晶狀體。這樣的設備 的一個明顯弊端在於減少了允許穿過晶狀體的光的量。另一種減少球面像差影響的方式是 組合一個凸的和一個凹的兩個晶狀體。又一種減少球面像差影響的方法是使用非球面晶狀 體。然而，這樣的組合晶狀體和具有非球面輪廓的晶狀體生產起來成本明顯更高。此外，組 合晶狀體需要用以容納多個晶狀體的額外空間。
[0017] 儘管在前文Esch申請中描述的晶狀體有望提供較先前已知的可調晶狀體設計而 言的明顯益處，但是將希望提供用於進一步增強晶狀體囊移動向液壓力的轉換以便改進晶 狀體致動器和動態表面的調製的方法和裝置。
[0018]也將希望提供用以提高將由於自然可調肌肉動作而產生的負荷轉換成液壓力的 效率的方法和裝置。
[0019]也將希望提供在使可調晶狀體設計的有用表面積最大的同時減少球面像差的方 法和裝置。


【發明內容】

[0020]鑑於前文，本發明的一個目的在於提供對人眼恢復適當光學聚焦度動作的裝置和 方法。
[0021]本發明的又一目的在於提供其中可以響應於睫狀肌和晶狀體囊的移動用液壓方 式來操控動態晶狀體表面的方法和裝置。
[0022]本發明的一個目的還在於提供用於進一步增強晶狀體囊移動向液壓力的轉換以 便改進晶狀體致動器和動態表面的調製的方法和裝置。
[0023]本發明的另一目的在於提供用以提高將由於自然可調肌肉動作而產生的負荷轉 換成液壓力的效率的方法和裝置。
[0024]本發明的另一目的在於提供用於減少可調人工晶狀體設備中的球面像差的方法 和裝置。
[0025]本發明的這些和其他目的通過提供一種人工晶狀體來實現，該人工晶狀體響應於 經過小帶從睫狀肌傳到囊袋的力來操作設置於I0L內的一個或者多個致動器。致動器耦合 到IOL的動態表面以響應於一個或者多個致動器的操作使動態表面例如從適度凸起的形 狀偏轉成高度凸起的形狀。根據本發明的原理， I0L包括配置成進一步改變動態表面的曲 率以校正球面像差的至少一個輔助偏轉機構。輔助偏轉機構可以是晶狀體的改變，比如改 變的厚度或者彎曲點、晶狀體邊界條件的選擇和由流體作為中間媒介的輔助致動器。
[0026]在一個實施例中，輔助偏轉機構是由流體作為中間媒介的致動器，該致動器耦合 到設置於IOL的至少一個襻中的流體柱以及與動態表面相鄰的由成形流體填充的密封流 體腔室。響應於睫狀肌的移動，由囊袋向襻施加的力造成流體在流體柱與致動器之間傳送， 這又使晶狀體的動態表面偏轉D
[0027]動態表面的偏轉造成密封流體腔室中的成形流體重新分布，這又改變動態表面的 形狀，從而它為非球面。通過使動態表面成為非球面，致動器所需行進總量可以從用於球面 晶狀體的約300微米減少至200微米。結果，可以產生一種更高效的 I〇L，其對來自晶狀體 囊的影響要求更少。
[0028]在一個優選實施例中，人工晶狀體包括視覺（optic)部分和襻部分（或者非視覺） 部分，、該視覺部分包括容納體積固定的成形流體的流體腔室。視覺部分包括限定一個或者 多個流體通道的透光襯底、與流體通道流體連通地耦合的至少一個致動器以及前晶狀體元 件和後晶狀體元件。前晶狀體元件和後晶狀體元件中的至少一個包括動態表面，該動態表 面以操作方式耦合到致動器以造成動態表面的偏轉。前晶狀體元件和後晶狀體元件中的另 一個可以耦合到襯底或者與之一體形成。
[0029] 襻部分設置於視覺部分的周邊並且包括從視覺部分向外延伸的一個或者多個襻， 各襻包括與視覺部分中的流體通道流體連通地耦合的流體通道。根據本發明的一個方面， 襻具有如下橫截面配置，選擇該橫截面配置使得襻的內部體積在調節狀態中為小。當睫狀 肌收縮而由囊袋向襻施加的內/外壓縮力減少時，選擇襻的調節狀態以對應於眼睛的調節 狀態。
[0030] 當睫狀肌鬆弛時，小帶將液囊拉緊並且向襻的內面和後面施加力。由液囊施加的 力造成襻的橫截面積增加，由此增加襻的內部體積。這一動作又造成流體從設置於視覺部 分中的致動器抽出，從而I0L的動態表面從調節狀態轉變到未調節狀態。密封流體腔室中 體積固定的成形流體通過動態表面的移動在腔室中重新分布，並且該重新分布造成動態表 面的形狀發生改變。
[0031] I0L的視覺部分中所用致動器可以居中地位於視覺部分內，該視覺部分在由流體 填充時將I0L的動態表面偏置成調節狀態。當睫狀肌收縮時，小帶和囊袋的拉緊度較小，並 且襻不受應力。睫狀肌的鬆弛造成小帶將囊轉變成凸度較小的形狀，這將壓縮力施加到襻， 由此使流體從致動器抽出並且造成晶狀體轉變成未調節狀態。取而代之，致動器可以包括 設置於視覺部分周邊的結構，以便進一步最小化視覺部分中的折射效應和光學像差。
[0032] 也提供製作和使用本發明的晶狀體的方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]根據附圖和對優選實施例的下文具體描述將更清楚本發明的特徵及其性質和各 種優點，附圖中：
[0034]圖1是人眼的截面側視圖；
[0035] 圖2A和圖2B分別是圖1的晶狀體和支撐結構的截面側視圖，這些圖圖示了睫狀 肌的鬆弛狀態和收縮狀態；
[0036] 圖3是人眼的另一截面側視圖，該圖圖示了穿過晶狀體囊中的球面晶狀體的光；
[0037] 圖4A-圖4C分別是示例人工晶狀體的透視圖、分解透視圖和平面圖，可以修改該 晶狀體以實施本發明的結構和方法；
[0038]圖5是圖4的人工晶狀體的襻的橫截面圖；
[0039]圖6是圖4的組裝人工晶狀體的橫截面圖；
[0040] 圖7A、圖7B和圖7C分別是人工晶狀體視覺部分在未調節配置（圖7A和圖7B)和 調節配置（圖7C)中的橫截面圖； _
[0041] 圖8A和圖8B分別是本發明的人工晶狀體的一個示例實施例的透視圖和橫截面 圖；
[0042] 圖9A和圖9B分別是本發明的人工晶狀體的一個備選實施例的透視圖和橫截面 圖； 、、
[0043] 圖10A和圖10B分別是本發明的人工晶狀體的一個備選實施例的透視圖和橫截面 圖； 、.、
[0044] 圖11A和圖11B分別是本發明的人工晶狀體的一個備選實施例的透視圖和橫截面 圖；以及
[0045] 圖I2是本發明的人工晶狀體的一個備選實施例的透視圖。

【具體實施方式】
[0046] 根據本發明的原理，提供一種具有襻部分和透光視覺部分的人工晶狀體。視覺部 分包含一個或者多個由流體作為中間媒介的致動器，其布置成在晶狀體的動態表面上施加 偏轉力以提供調節。如這裡使用的那樣，晶狀體在它呈現它的凸起程度最高的形狀時被完 全地"調節"，而在它呈現它的最展平、凸起最少狀態時完全地"未調節"。本發明的晶狀體 能夠響應於睫狀肌和晶狀體囊的移動而動態地呈現在完全調節狀態與完全未調節狀態之 間任何所需調節程度。
[0047] 另外，根據本發明的原理，視覺部分包含改變晶狀體曲率的一個或者多個輔助偏 轉機構。例如，輔助偏轉機構可以是用體積恆定的成形流體填充的密封流體腔室，該成形流 體在晶狀體在調節狀態與未調節狀態之間被致動時重新分布。如下文將進一步具體討論的 那樣，當由流體作為中間媒介的致動器在動態表面的一部分上施加偏轉力時，它造成密封 流體腔室的一部分的體積發生改變。然而，由於流體體積固定，所以腔室的一"部分中的體 積改變造成另一部分的體積的互補性的改變，其中動態表面的一個部分按照不同於另一部 分的速率變得更凸。輔助偏轉機構也可以集成到晶狀體中，比如改變厚度或者彎曲點或者 面積。作為又一備選，輔助偏轉機構可以是邊界條件，即晶狀體與視覺部分在外圍周圍的其 餘部分的連接特性。由於一個或者多個輔助偏轉機構，所以動態表面可以偏轉成可以用來 校正球面像差的非球面輪廓。
[0048] 參照圖1和圖2,首先描述人眼的結構和操作作為針對本發明的背景。眼睛10包 括角膜11、虹膜12、睫狀肌13、韌帶纖維或者小帶14、囊15、晶狀體16和視網膜17。自然晶 狀體16由以"洋蔥式"分層結構布置的粘性膠狀透明纖維組成並且置於透明彈性囊15中。 囊15在它的外圍通過小帶14接合到睫狀肌13,這些睫狀肌又附接到眼睛10的內表面。玻 璃體18是填充眼睛10的中心的高粘度透明流體。
[0049] 除了眼睛之外，鬆弛的囊和晶狀體採用凸起形狀。然而，當通過小帶14懸置於眼 睛內時，囊15在適度凸起形狀（當睫狀肌鬆弛時）與高度凸起的形狀（當睫狀肌收縮時） 之間移動。如圖2A中所示，當睫狀肌13鬆弛時，囊15和晶狀體I 6在外圍周圍拉伸，由此使 晶狀體變平。如圖2B中所示，當睫狀肌13收縮時，囊15和晶狀體16鬆弛並且變得更厚。 這允許晶狀體和囊呈現更凸起的形狀，因此增加晶狀體的屈光度度數。
[0050] 此外，各種自然機制影響本發明的設計要求。例如，在調節期間，瞳孔自然地縮小 (即，直徑減少），這減少透射光的自然晶狀體的面積。此外，眼睛將經歷Stiles-Crawford 效應，該效應也減少自然晶狀體的有效面積。具體而言，在眼睛中的視錐上入射的光線的亮 度依賴於這些光線在視錐上入射的角度。具體而言，與視錐的表面垂直地撞擊它們的光線 看起來比沒有這樣撞擊的光線更亮。因而，穿過晶狀體周邊的光線對於恰當視力而言重要 性較低。
[0051] 比如由加州Aliso Viejo的Eyeonics公司開發的Crystalens設備這樣的目前商 業上可獲得的可調晶狀體通常涉及到將睫狀肌的移動轉換成 I0L的視覺部分相對於視網 膜的前平和後移。這樣的設備沒有利用上文關於圖1-圖2描述的自然調節機制，而代之以 直接地依賴於用以移動晶狀體的玻璃體壓力改變。
[0052]現在參照圖3,提供了在囊15內植入球面晶狀體丨9由此引入球面像差的球面像差 效應簡化示意圖。具體而言，穿過球面晶狀體19的中心部分（即在光軸附近）的光線l會 聚於視網膜17上的位置A。然而，穿過球面晶狀體19的周邊部分的光線L會聚於與位置 A 和視網膜17隔開的位置B。由於位置B與視網膜17隔開，所以當那些光線到達視網膜17 時它們分散。雖然在圖3中圖示了僅兩個焦點，但是應當認識到穿過晶狀體19的光線將聚 焦於沿著晶狀體光軸的許多不同焦點，而任何特定焦點與視網膜I 7的距離依賴於光線在 晶狀體上穿過的徑向位置。
[0053]現在參照圖4-圖6,描繪了適合於實施本發明結構的人工晶狀體的一個示例實施 例，比如在通過引用而結合於此的Esch等人的共同轉讓美國專利申請第2〇〇5/〇ι?9 74〇號 中描述的人工晶狀體。為求公開完整，下文提供在該申請中描述的I0L的細節。
[0054] I0L 20包括視覺部分21和襻部分22。視覺部分21由透光材料構造，而襻部分22 設置於視覺部分的周邊並且不參與將光聚焦於眼睛的視網膜上。
[0055] 視覺部分21包括全部由透光材料製成的、包括致動器24的前晶狀體元件23 (見 圖6)、中間層25和這裡也稱為"襯底"的後晶狀體元件27,該透光材料比如是矽樹脂或者 丙烯酸聚合物或者如人工晶狀體領域中已知的其他生物適宜的材料。按照示例，致動器24 包括與前晶狀體元件23 -體形成的風箱結構。將認識到，如果希望，則致動器24可以代之 以與中間層25 -體形成。按照示例將視覺部分21描述為包括三層，雖然將清楚可以利用 其他布置。
[0056] 前晶狀體元件23、致動器24和中間層25相互隔開，而晶狀體元件23和中間層25 在它們的周邊可密封地耦合以在其間限定腔室34。腔室34由體積固定的成形流體填充。 成形流體是透光流體，優選為矽樹脂或者丙烯酸油或者其他適合的生物適宜的流體，並且 被選擇成具有與前晶狀體元件23、致動器24、中間層25和後晶狀體元件27的材料匹配的 折射率。另外，選擇成形流體的粘度使得成形流體可以響應於在前晶狀體元件23、致動器 24和中間層25之間的相對運動而易於分布於腔室34內。
[0057] 襻部分23按照示例包括從襯底26延伸的襻28和29。襻28和29的每個包括與 襯底26中的通道31連通的內部體積30。致動器24設置於在中間層25和襯底27中形成 的井32中，從而致動器的下端擱置於井32內。襻28和29可以包括彈性支撐構件33 (見 圖5和圖6)，這些構件向上徑向地推進襻28、29以保證襻28、29與囊的中緯線相抵擱置並 且保證視覺部分 21在囊I5中保持居中。應當認識到，支撐構件33無需形成襻28、29的結 構的一部分，而代之以可以是主要地保證視覺部分 21保持居中的單獨部件，這將在下文參 照附加實施例更具體地加以描述。
[0058] 雖然在圖6中描繪了其側壁設置成與晶狀體的光軸平行的通道31和井32,但是有 望可以相對於I0L 20的光軸傾斜地布置所有這樣的表面。這樣的布置有望減少在沿i〇L 光軸傳輸的光中產生偽（spurious)反射的可能性。應當理解，可以在本說明書中描述的所 有I0L中有利地利用這樣的布置。
[0059] 如圖5中所示，襻28、29的每個具有未變形狀態並且可以通過將壓縮力（箭頭C 所示）施加到襻28、29的前表面和後表面而轉變成變形狀態（圖5中的虛線中所示）。配 置襻28和29,使得襻的內部體積隨著襻從未變形、未應變狀態變形至變形狀態而增加。如 下文所述，圖5中的實線所示未變形、未應變狀態對應於睫狀肌的完全收縮狀態。 _〇]致動器24設置於中間層25糾寸底27的井31中，並且優選地包括堅固彈性材料。 中f層25和致動器將通道31、井32和致動器24中的流體與設置於腔室34中的成形流體 隔禺。設置於通道31、井32和致動器24內的流體優選地包括矽樹脂或者丙烯酸油或者其 他適合的生物適宜的流體，並且被選擇成具有與內晶狀體元件 23、致動器24、中間層25和 後晶狀體元件27的材料匹配的折射率。
[0061]按照示例，致動器24包括與前晶狀體元件23 -體形成的風箱結構，並且被配置成 響應於由襻28、29在風箱內施加的流體壓力而偏轉前晶狀體元件23。取而代之，致動器24 可以被製作為單獨部件並且膠合或者用別的方式粘合到前晶狀體元件23和中間層25。 [00 62]前晶狀體元件因致動器24的移動而產生的偏轉造成前晶狀體元件在晶狀體表面 更凸的調節狀態到晶狀體表面凸度較小的未調節狀態之間轉變。如當然將理解的那樣，可 以代之以布置視覺部分使得致動器24偏轉後晶狀體元件27。另外，可以配置致動器以引起 一個晶狀體元件的大量偏轉和其他晶狀體元件的少量偏轉；圖4中所示布置旨在於僅為示 例。
[0063]選擇前元件23的內表面和厚度（相對於晶狀體光軸）使得前晶狀體元件23的外 表面在致動器24的整個運動範圍內（例如針對〇-1〇個屈光度的調節）保留光學校正形狀。 當然應當理解，可以選擇前元件23的內表面和厚度以與本發明的腔室34內的成形流體的 變形特性組合提供非球面外表面，這是希望的光學校正程度所需要的。
[0064] 儘管I0L 20包括位於視覺部分21中心的單個致動器24,但是I0L代之以可以包 括在前晶狀體元件的後表面上以任何預定配置間隔開的致動器陣列，這可以是為了在前晶 狀體元件上施加所需局部化偏轉模式而需要的。如本領域技術人員將清楚的那樣，環形結 構可以代替圖5中所示獨立致動器，而致動器的側壁可以是除了風箱結構之外的任何適合 形狀。例如，致動器可以包括聚合物，該聚合物已經比如通過施加雙軸應力來處理以使聚合 物預定向從而主要在所需方向上伸展。
[0065] I0L 20也可以包括設置於I0L 20內的所有內部流體收縮表面如流體通道31和井 32以及限定腔室34的表面上的塗層35。配置塗層35以減少或者防止用來驅動致動器24 的和在腔室34內的折射率匹配流體擴散到晶狀體部件的聚合物基質中和/或防止外部流 體向內擴散到I0L中。I0L也可以包括設置於晶狀體的外表面上的包括與塗層35相同或者 不同材料的塗層36。塗層36旨在於作為用以防止流體從眼睛擴散到I0L中或者從I0L擴 散到眼睛中的阻擋層，並且可以設置於視覺部分和襻部分的包括前晶狀體元件和後晶狀體 元件以及襻的整個外表面上。
[0066] 取而代之，兩個塗層35和36可以層疊到單個表面上以防止或者減少有形流體進 入I0L或者流體迴路中以及從I0L的內部空間損失折射率匹配流體。塗層 35和36優選地 包括通過本領域中已知的各種方法中的任何方法來塗敷的生物適宜的適合聚合物、氟化烴 如PTFE、無機（例如，二氧化矽）或者金屬層（例如，鎳-鈦）。
[0067] 現在描述圖4-圖6的I0L 20的操作。在使用任何適合的技術提取原生晶狀體之 後在患者的囊內植入I0L 20。當植入時，襻28、29支撐I0L，從而視覺部分21沿著眼睛的 中心軸居中。當睫狀肌在收縮狀態中時，小帶和囊的拉緊度較小，而襻 28和29在未變形狀 態中。在這一狀況中，由襻、通道31和井32中的流體施加的流體壓力維持致動器 24完全 地延伸，從而前晶狀體元件23偏轉成它的調節狀態。
[0068]當睫狀肌鬆弛時，小帶將囊拉緊，由此在襻28、29的前表面和後表面上施加壓縮 力。這些力造成襻28、29變形成圖5中的虛線所示變形狀態，由此增加襻29、29的內部體 積 3〇。由於襻28、29、通道31、井32和致動器24的內部僅容納有預定量的流體，所以變形 的襻j8、29中的增加內部體積 30從致動器24內汲取流體。這繼而造成致動器24縮短，由 此將前晶狀體元件23偏轉成凸度較小的未調節狀態。睫狀肌的後續收縮和鬆弛造成前述 過程重複，由此提供模仿自然晶狀體的調節動作的一定程度的晶狀體調節。
[0069]如上文所述，球形晶狀體可能引入球面像差。可以選擇前元件23的內表面和厚度 以提供用以減輕晶狀體內球面像差的非球面外表面。本發明涉及一種具有另一結構特徵的 I0L，該結構特徵改變動態晶狀體表面的形狀以進一步減輕球面像差的影響。
[0070]參照圖7A、圖7B和圖7C，描述根據本發明原理構造的I0L的視覺部分41的一個 實施例。視覺部分41包括內晶狀體元件43、中間層45、致動器44和襯底46。在本實施例 中丨中間層45與致動器44 一體。與上述實施例類似，視覺部分41的部件由透光材料製成， 該透光材料比如是矽樹脂或者丙烯酸聚合物或者如人工晶狀體領域中已知的其他生物適 宜的材料。
[0071]致動器44包括突出物47和包圍突出物47的柔性壁48。壁48形成大體上環形波 紋（undulation)或者皺紋，並且在中間層45的基本上靜止的部分與突出物47之間延伸。 與上述實施例類似，致動器44與用來在襻之間分布流體的可變形襻（未示出）、襯底 46中 的通道51和位於致動器44附近的井52有流體連通。
[0072]通過睫狀肌的動作使襻變形造成襻的內部體積改變，這可以迫使流體經過通道51 去往井32或者經過通道51從井52中汲取流體。迫使流體進入井52中造成井52內的流 體壓力增加，這增加了置於致動器44上的力。井52中的壓力增加造成突出物47在前向上 平移。相反，當從井52汲取流體時，井52內的壓力減少而突出物47在後向上平移。在本 實施例中，通過與突出物47相鄰的致動器44的壁彎曲來允許突出物47的平移。突出物47 耦合到前晶狀體元件43,從而突出物47的移動造成前晶狀體元件43變形。
[0073]前晶狀體元件43和中間層45在它們的外圍相互耦合以在兩個部件之間提供流體 密封42。由於流體密封42,流體腔室50形成於前晶狀體元件43與中間層 45之間。前晶 狀體元件43和中間層4δ可以通過膠著、焊接或者領域中認可的用於產生流體密封的任何 其他技術來耦合。例如，在一個實施例中，折射率匹配粘合劑如丙烯酸單體耦合前晶狀體元 件43和中間層45。然而，將認識到，可以利用任何生物適宜的粘合劑。
[0074]流體腔室50由體積基本上固定的成形流體填充。塗層可以塗敷到腔室50的表面 以減少或者防止成形流體從腔室50擴散。
[0075]為了進一步討論，將參照邊界區55、外周邊區56、內周邊區57和中心區8描述視 覺部分41。邊界區55位於從視覺部分41的光軸徑向地向外最遠處，並且包括內晶狀體元 件43與中間層45之間的密封耦合。邊界區 55包括位於腔室50從光軸徑向地向外最遠處 的一部分和流體密封42。
[0076]外周邊區56位於從邊界區55徑向地向內鄰近處。視覺部分41的外周邊區56包 括中間層45和腔室50的大部分。在本實施例中，內晶狀體元件43具有減少的厚度並且在 外周邊區56中為柔性。此外，中間層 45的內表面可以大體上凹入，從而它彎曲遠離內晶狀 體元件43,由此形成腔室5〇的擴大部分和在內晶狀體元件43與中間層 45之間的擴大空 間。
[0077]內周邊區57位於從外周邊區56徑向地向內鄰近處。內周邊區57包括腔室50位 於內晶狀體元件43與致動器44的壁48之間的一部分。
[0078] 中心區58位於從內周邊區57進一步徑向地向內處。視覺部分41的光軸經過中 心區58延伸，而內晶狀體元件43的中心部分和突出物47設置於中心區58內。
[0079]如上文所述，通過睫狀肌和囊的動作使襻變形造成襻的內部體積改變，由此造成 致動器44和內晶狀體元件43移動。腔室50在邊界區55、外周邊區56、內周邊區57和中 心區58的每個內的部分各自在視覺部分41在圖7A和圖7B中所示未調節狀態中時具有第 一體積。當致動器44的移動和突出物47的平移造成視覺部分41轉變到圖7C中所示調節 狀態時，導致腔室50的形狀改變，而腔室50的各部分經歷向第二體積的改變。
[0080]在視覺部分41從未調節狀態到調節狀態的轉變期間，腔室5〇的總體積保持恆定， 但是腔室50的各部分體積可以改變。具體而言，腔室50的內周邊部分和中心部分的體積 一般隨著突出物47平移和迫使內晶狀體元件43向內而增加。這些部分的體積增加造成腔 室50內容納的成形流體從腔室50的外周邊部分和邊界部分汲取成該增加的體積。隨著從 這些外部部分汲取成形流體，它減少腔室50的這些外部部分中的壓力，因此造成前晶狀體 43的外部部分向中間層45拉近，如圖7C中所示，由此減少這些部分的體積。
[0081]腔室50的形狀和導致的腔室50各部分的體積改變造成內晶狀體元件43的中心 部分和內周邊部分大體上比腔室50的邊界和外周邊部分更凸。將認識到，內晶狀體元件43 的邊界和外周邊部分按照需要可以是凸、凹或者平坦的，因為瞳孔的縮小和/或穿過這些 部分的光的Stiles-Crawford效應對於恰當視力而言可以重要性較低。
[0082]應當認識到，可以通過以任何所需形狀和厚度產生中間層45和內晶狀體元件來 選擇腔室50的形狀。這些部件的形狀和厚度可以用來產生腔室50各部分的任何所需體積 改變並且在致動器44的移動期間產生任何所需壓力改變。另外，可以通過調節內晶狀體元 件43、中間層4δ和致動器44的各對應部分的彈性來控制腔室 5〇各部分的體積改變。 [0083]也應當認識到，可以選擇邊界條件，即中間層4δ與內晶狀體元件43的界面配置， 以在邊界區 55中產生這些部件之間的相對運動。例如，如本實施例中所示，內晶狀體元件 43和中間層4δ可以硬性地固定，從而在部分之間流體密封似的位置沒有部件之間的相對 移動。取而代之，可以配置內晶狀體元件43與中間層45之間的密封耦合以允許部分之間 的有限相對運動。例如，流體密封4 2可以包括允許相對運動的風箱或者鉸接構件。
[0084] 現在參照圖8A和圖8B，描述根據本發明原理構造的I0L的一個實施例。I〇L 60利用密封腔室70和成形流體以產生非球面調節晶狀體。此外，l〇L 60包括後退擋塊 (backstop) 73,用於最大化在晶狀體囊在調節狀態與未調節狀態之間的轉變期間施加的不 對稱負荷所生成的液壓力。I0L 60通常包括視覺部分61和襻部分62,這二者的構造與圖 4_圖6的實施例的對應部分均類似。具體而言，視覺部分61包括前晶狀體元件 63、致動器 64、中間層65和襯底66。
[0085] 襻部分62包括襻68、69,各襻限定與襯底66中形成的通道71和井72有流體連通 的內部體積67。由於部件的結構與上述I0L 20的對應結構基本上相同，所以將不進一步具 體地描述這些部件。
[0086]根據本發明的原理，IOL 6〇還包括腔室7〇,該腔室是由內晶狀體元件63和中間層 65限定的流體密封腔室。腔室70容納體積基本上固定的成形流體。該成形流體在致動器 64迫使前晶狀體元件⑵在襻部分62的影響之下移動時在腔室70內分布。
[0087]在本實施例中，中間層65是與致動器64分離的部件，結果在視覺部分61的周邊 在內晶狀體元件63與中間層與之間以及在視覺部分Μ的中心附近在中間層65與致動器 64之間均提供流體密封。
[0088] I0L 60還包括後退擋塊乃，其硬性地支撐襻68和69的每個的周邊的至少一部 分。後退擋塊73稱合到各襻68、69的外表面的一部分，並且是大體上與襻68、69的基本上 環狀形狀相符的懸臂式構件。
[0089] 本實施例組合腔室7〇中包括的成形流體與後退擋塊73以在I0L60中將晶狀體囊 的移動更高效地轉換成液壓力並且防止或者減少產生的球面像差。
[0090] 現在參照圖9A和圖％，描述根據本發明原理構造的I0L的一個備選實施例。I0L 80主要地包括構造與上述實施例的對應部分均類似的視覺部分81和襻部分82。具體而言， 視覺部分81包括前晶狀體元件83、致動器84、中間層85和襯底86。
[0091] 襻部分82包括襻88和89,各襻限定與襯底86中形成的通道91和井92有流體連 通的內部體積87。由於部件的結構與前述實施例的對應結構基本上相同，所以將不進一步 具體地描述這些部件。
[0092] I0L 80也包括容納成形流體的密封腔室90。如上文所述，致動器84和前晶狀體元 件83的移動造成腔室90的各部分的體積改變，這又造成成形流體在腔室90內重新分布。 成形流體的重新分布導致腔室90內的壓力改變，這造成前晶狀體元件 83大體上向非球面 形狀的進一步偏轉。
[0093] 在I〇L S0中也提供後退擋塊93,並且這些後退擋塊從視覺部分8丨延伸到襻88和 89。後退擋塊93被大體上成形為盤或者錐段。與關於先前實施例描述的後退擋塊類似，後 退擋塊93向襻88、89的一部分提供支撐，從而晶狀體囊的移動更高效地轉換成襻 88、89的 變形而不是襻88、89的平移。
[0094] 參照圖l〇A和圖10B，描述根據本發明原理構造的I〇L的一個附加實施例。與前述 實施例類似，I0L 100大體上包括視覺部分101和襻部分102。襻部分101包括前晶狀體元 件103、襯底1〇6和介於其間的致動器104。在本實施例中，致動器104還形成中間層，而襯 底106可以起到後晶狀體元件的作用。
[0095] 根據本發明，I〇L 100包括在中間層105、致動器104和前晶狀體元件103之間形 成的密封腔室110。腔室110由體積基本上恆定的成形流體填充，該成形流體在致動器104 移動前晶狀體元件時在腔室110內重新分布。通過前晶狀體元件103和中間層105的外圍 耦合在這些部件之間形成的密封用流體密封腔室110。
[0096] 襻部分1〇2包括襻108和109,各襻限定與形成於致動器1〇4與襯底1〇6之間的通 道（未示出）和井101有流體連通的內部體積100。各襻108、109集成到襯底106中並且 延伸襯底106的後退擋塊部分113。配置後退擋塊113以在襻108、109的後部之上提供支 撐。應當認識到，選擇襻108和109以及後退擋塊部分113的尺度使得後退擋塊部分113 比襻108、109明顯地更硬從而允許襻在由晶狀體囊作用時變形。
[0097] 此外，在各襻118U19與後退擋塊113近似地對角相對的內部部分上提供負荷架 114。架104包括配置成與晶狀體囊的內壁的一部分嚙合的內表面115。內表面U5提供晶 狀體囊可以在襻108、1〇9上對其施力的更大表面區域。結果，來自囊袋移動的能量可以更 有效地獲得並轉換成I0L 100內襻109、98的變形和液壓力。
[0098]本實施例也圖示了內晶狀體元件103與中間層1〇5之間的一種備選邊界條件。具 體而言，內晶狀體元件103包括與致動器104的波紋類似的波紋，而內晶狀體元件103在內 /外向上定向的壁段稱合到中間層105。由於該壁段，可以允許前晶狀體元件1〇3的周邊部 分在致動器104使前晶狀體元件1〇3變形並且在腔室110內重新分布成形流體時更自由地 彎曲。
[00"] 現在參照圖11A和圖11B，描述根據本發明原理構造的IOL的一個實施例。I0L 102利用密封腔室130和成形流體以在最大化在晶狀體囊在調節配置與未調節配置之間的 轉變期間施加的不對稱負荷所生成的液壓力之時產生非球面調節晶狀體。IOL 120主要地 包括構造與上述實施例的對應部分均類似的視覺部分121和襻部分122。具體而言，視覺部 分121包括前晶狀體元件123、致動器124、中間層125和襯底126。
[0100] 襻部分122包括襻128、I29,各襻限定與襯底126中形成的通道131和井132有流 體連通的內部體積127。由於部件的結構與上述實施例的對應結構基本上相同，所以將不進 一步具體地描述這些部件。
[0101] IOL 120也包括位於襻128、129以外的囊支撐構件135。支撐構件135是短條 (tab)形特徵，其徑向地向外延伸並且被配置成嚙合晶狀體囊的內壁使得以更拉緊的配置 保持囊，從而當睫狀肌鬆弛或者收縮時維持在襻129、129與晶狀體囊之間的嚙合。維持該 嚙合將晶狀體囊的移動更高效地轉換成襻128、129的變形。支撐構件135優選地位於襻 128、129到視覺部分121的耦合附近，因為不依賴於襻128、129的該部分的變形以便在IOL 120中移動流體。然而應當認識到，支撐構件135可以位於不會阻止襻128、129充分地變形 以在調節配置與未調節配置之間轉變視覺部分121的任何位置。
[0102] 現在參照圖12,描述根據本發明原理構造的I0L的一個實施例。I0L 140利用密 封腔室和成形流體以在最大化在晶狀體囊在調節配置與未調節配置之間的轉變期間施加 的不對稱負荷所生成的液壓力之時產生球面調節晶狀體。I0L 140主要地包括構造與前述 實施例的對應部分均類似的視覺部分141和襻部分142。
[0103] 本實施例圖示了支撐構件145的一種備選構造。支撐構件145大體上是從襻148、 149的每個徑向地向外包圍襻部分142的接線。各支撐構件145優選地在襻148、149的每 個與視覺部分141耦合處耦合到襻部分142。
[0104] 配置支撐構件145以嚙合晶狀體囊的內壁使得以更拉緊的配置保持囊，從而當睫 狀肌鬆弛或者收縮時維持在襻148、149與晶狀體囊之間的嚙合。維持該嚙合將晶狀體囊的 移動更高效地轉換成襻148、149的變形。
[0105] 除了利用容納體積固定的成形流體的密封腔室之外，可以選擇部件的靭性和形狀 以定製成形流體的影響。具體而言，可以選擇內晶狀體部件的厚度和材料以提供所需偏轉。 此外，可以通過改變相鄰部件的形狀以提供腔室任何部分的任何所需體積改變來選擇密封 腔室的形狀。
[0106] 應當認識到，雖然已經描述具有一個密封腔室的各實施例，但是可以包括任何數 目的容納成形流體的密封腔室。例如，可以包括與晶狀體元件的任何所需部分相鄰的多個 密封腔室，^而可以用所需方式對晶狀體元件的分立部分進行成形。
[0107]儘管上文描述了本發明的優選示例實施例，但是本領域技術人員將清楚可以對其 進行各種改變和修改而不脫離本發明。所附權利要求旨在於覆蓋落入本發明的真實精神和 範圍內的所有這樣的改變和修改。
【權利要求】
1. 一種可調人工晶狀體，包括： 視覺部分，包括視覺流體室和可變形晶狀體元件； 從所述視覺部分外周延伸的第一襻和第二襻，所述第一襻和所述第二襻兩者都具有與 所述視覺流體室流體連通的襻流體室，所述第一襻和所述第二襻具有環狀形狀，和橢圓形 橫截面構造，其中在前至後方向上的尺寸大於在徑向方向上的尺寸； 所述視覺流體室和所述襻流體室內的流體；以及 其中所述晶狀體元件被配置成響應於對睫狀肌運動作出響應的所述流體在所述視覺 流體室和所述襻流體室之間的運動來變形。 2_根據權利要求1所述的可調人工晶狀體，其中所述第一襻和所述第二襻是可變形的 並且適於響應於囊袋再成形來變形。
3·根據權利要求1所述的可調人工晶狀體，其中所述可變形晶狀體元件的中央區域比 外周區域厚。
4.根據權利要求1所述的可調人工晶狀體，其中所述可變形晶狀體元件的中央區域比 外周區域薄。
【文檔編號】A61F2/16GK104188735SQ201410462934
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2007年12月18日 優先權日:2006年12月27日
【發明者】D·J·史密斯, T·W·斯邁利, J·A·肖勒, D·H·伯恩斯, V·埃施 申請人:力景公司