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技術 無線緑内障治療のためのマルチコイル無線電力伝送アセンブリ

出願人 パーデューリサーチファウンデーション
発明者 イラソキペドロピーサイモンガブリエルアルボルスガブリエルオーウィリアムズジャックユアンクアンワンジースローボーカーティス
出願日 2018年8月6日 (2年4ヶ月経過) 出願番号 2020-506175
公開日 2020年10月8日 (2ヶ月経過) 公開番号 2020-529274
状態 未査定
技術分野 磁気治療器
主要キーワード 分割ディスク 非平行度 幾何学的中心位置 幾何学的軸 フレーム脚 デュアルコイル 割り込みモジュール 目盛り値
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図面 (20)

課題・解決手段

生物学的組織(例えば、神経、筋肉組織など)の無線刺激のためのシステム及び方法であって、1つの例示的な実装では、マルチコイル無線電力伝送アセンブリ使用して哺乳類被験者(例えば、人間、齧歯動物など)の眼球無線エネルギー投与して高眼圧(IOP)を低下させることに基づいて緑内障治療するためのシステム及び方法。マルチコイル無線電力伝送アセンブリは、単独で使用することも、或いは哺乳類被験者の眼球内又は哺乳類被験者が装着するコンタクトレンズ内に埋め込むことができる刺激コイルと組み合わせて使用することもできる。

概要

背景

現在のところ、緑内障失明原因の第1位であり、最新治療を受けている患者であってもその約10%に失明を引き起こし続けている。緑内障の主な原因は、視神経圧迫して損傷させる過剰な眼圧(IOP)である。正常に機能している哺乳動物眼球では、とりわけ健全なIOPを維持して前眼部の構造に栄養を与えるために前眼部に体液(すなわち、房水)が送り込まれる。その後、この体液は、主に輪部として知られている眼球領域内の角膜虹彩との接合部の排液組織を通じて排出される。緑内障では、そのタイプによって、a)毛様体による過剰な量の体液の生成(流入の増加)、及び/又はb)眼球からの房水排出に対する過剰な抵抗(流出の制限)、の組み合わせに起因し得る過剰な房水によってIOPが上昇する。

緑内障は、多くの形態をとることができる。開放隅角緑内障は、小柱網及びシュレム管経路における異常抵抗によって房水が素早く排出されないものである。通常、開放隅角緑内障におけるIOPの上昇は緩やかに進行し、一般に症状を示さない。視力が低下し始めた時には、既に視神経に深刻な損傷が及んでいる。(「閉塞隅角緑内障」と呼ばれることもある)閉塞隅角は、虹彩による小柱網の閉塞又は抵抗によって眼球から房水が排出されないものである。これによって眼圧が急上昇し、緊急事態とみなされる。先天性緑内障は、異常な眼発生を原因とする先天異常である。続発性緑内障は、薬物、疾病又は外傷などの外的要因によって引き起こされる。開放隅角緑内障は、最も一般的な緑内障の形態であり、明らかな遺伝要素がある。全ての形態として考えた場合、緑内障又は高IOP(前緑内障)患者の人口は、数ある理由の中でも特に人口統計的な老齢人口の増加によって上昇の一途をたどると予測される。

既存の医学的及び外科的治療は、房水の排出又は生成を標的とすることによってIOPを非損傷的レベルに低下させようと試みるものであるが、限られた成果しか上げていない。2つの主なアプローチとして、点眼薬を用いた体液流の調整、及び眼球内排液路開放する手術が挙げられる。緑内障及び高眼圧患者のIOPを抑える薬理学的(点眼)方法は、慢性疾患症状を急性的緩和させるものにすぎない。外科的アプローチは、主に房水の排出を促進又は支援するステント又は同様の構造を埋め込むことに重点を置いている。レーザー手術によるアプローチは、眼球の排液領域の開口部を形成又は拡大することによってステントと同様の効果を達成する。濾過胞手術(bleb surgeries)は、前房から抜け出す開口部を形成して排液を促す。このような外科的アプローチは、使用時に眼球外に延びる物理的排液要素(例えば、ブレブ)に基づいて存在する細菌経路に起因する感染リスクの増加を含む多くの理由によって、限られた臨床成果しか上げていない。通常は使用時に眼球から延びるリード線を伴う配線電極を含む眼球の電気刺激を使用してIOPを低下させる先行技術の取り組みにも同様の感染リスクが存在する。

概要

生物学的組織(例えば、神経、筋肉組織など)の無線刺激のためのシステム及び方法であって、1つの例示的な実装では、マルチコイル無線電力伝送アセンブリ使用して哺乳類被験者(例えば、人間、齧歯動物など)の眼球に無線エネルギー投与して高眼圧(IOP)を低下させることに基づいて緑内障を治療するためのシステム及び方法。マルチコイル無線電力伝送アセンブリは、単独で使用することも、或いは哺乳類被験者の眼球内又は哺乳類被験者が装着するコンタクトレンズ内に埋め込むことができる刺激コイルと組み合わせて使用することもできる。

目的

コントローラシステム404は、制御装置406が(モバイル装置430から独立した)基地局に無線でデータを出力して無線で給電及び/又は充電を受けることを可能にする無線データ及び電力を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

哺乳類被験者眼球の高眼圧無線で低下させるためのシステムであって、複数の巻線に形成された細長導体で構成されて前記哺乳類被験者の前記眼球に近接して位置するように適合されたコイルと、前記コイルに電気的に結合された信号発生器と、を備え、前記信号発生器は、前記コイルから前記哺乳類被験者の前記眼球に無線で伝送される、前記哺乳類被験者内の高眼圧を低下させる治療効果のある量の電磁場を発生させる信号を生成するように構成される、ことを特徴とするシステム。

請求項2

前記哺乳類被験者のに固定するための2つのアームと、該2つのアーム間に延びて視覚アパーチャを定めるフレームとを含む眼鏡をさらに備え、前記コイルは、前記フレーム上に取り付けられる、請求項1に記載のシステム。

請求項3

前記コイルは、前記視覚アパーチャの周辺部に沿って前記フレーム上に取り付けられる、請求項2に記載のシステム。

請求項4

前記視覚アパーチャの前記周辺部に沿って前記フレーム上に取り付けられた複数のコイルをさらに備える、請求項2に記載のシステム。

請求項5

前記複数のコイルは、前記視覚アパーチャの中心軸の周囲で同軸的に整列する、請求項4に記載のシステム。

請求項6

前記複数のコイルは、交互方向に巻かれる、請求項4又は5に記載のシステム。

請求項7

前記複数のコイルは、異なる位相の2又は3以上のグループで駆動される、請求項4に記載のシステム。

請求項8

前記コイルは、前記フレームに取り外し可能に取り付けられる、請求項2から7のいずれかに記載のシステム。

請求項9

前記眼球に埋め込まれて前記信号発生器と無線で通信する圧力センサをさらに備える、請求項1から8のいずれかに記載のシステム。

請求項10

前記信号発生器は、前記圧力センサから受け取った眼圧に基づいて前記電磁場を調整するように構成される、請求項9に記載のシステム。

請求項11

前記信号発生器は、前記眼圧が閾値を超えた時に、前記電磁場を発生させる前記信号の生成を中止する、請求項9又は10に記載のシステム。

請求項12

前記信号発生器と無線で通信するモバイル装置をさらに備え、該モバイル装置は、前記電磁場を発生させる前記信号のパラメータを制御するように構成される、請求項1から11のいずれかに記載のシステム。

請求項13

前記信号発生器と無線で通信するように構成されたベースシステムをさらに備える、請求項1から12のいずれかに記載のシステム。

請求項14

前記ベースシステムは、患者データ信号生成データ、又は高眼圧についてのアラートのうちの少なくとも1つを受け取るように構成される、請求項13に記載のシステム。

請求項15

前記電磁場は、前記哺乳類被験者の前記眼球に、該眼球の輪部に垂直な電流誘起して眼圧を修正する、請求項1に記載のシステム。

請求項16

前記信号発生器は、有線電気接続を介して前記コイルに電気的に結合される、請求項1に記載のシステム。

請求項17

哺乳類被験者の眼球の高眼圧を低下させるための装置であって、前記哺乳類被験者の前記眼球に近接して位置するように適合された刺激電極アセンブリを備え、該刺激電極アセンブリは、(a)前記眼球の前眼部への房水流入を減少させ、(b)前記眼球の前記前眼部からの房水流出を増加させる、ことによって、前記哺乳動物構造の前記眼球内の前記高眼圧を低下させる治療効果のある量の刺激信号を少なくとも1つの眼内構造送達するように適合される、ことを特徴とする装置。

請求項18

哺乳類被験者の眼球の高眼圧を無線で低下させる方法であって、前記哺乳類被験者の前記眼球内の前記高眼圧を低下させる治療効果のある量の電磁場をコイルから前記哺乳類被験者の前記眼球に無線で伝送するステップを含み、前記コイルは、複数の巻線に形成された細長い導体を含む、ことを特徴とする方法。

請求項19

哺乳類被験者の眼球の高眼圧を低下させる方法であって、前記哺乳類被験者象の前記眼球に近接して配置された刺激電極アセンブリに電磁場を伝送するステップを含み、前記刺激電極アセンブリは、(a)前記眼球の前眼部への房水流入を減少させ、(b)前記眼球の前記前眼部からの房水流出を増加させる、ことによって少なくとも1つの眼球内構造を刺激して、前記哺乳類被験者の前記眼球内の高眼圧を低下させるように適合される、ことを特徴とする方法。

請求項20

フレームを有して視覚アパーチャを定める眼鏡と、前記眼鏡に取り付けられたコイルと、前記コイルに電気的に結合された信号発生器と、を備えることを特徴とするシステム。

請求項21

前記コイルは、細長い導体で構成されて複数の巻線に形成される、請求項20に記載のシステム。

請求項22

前記コイルは、前記眼鏡の哺乳類被験者の眼球に近接する位置に取り付けられる、請求項20又は21に記載のシステム。

請求項23

前記信号発生器は、前記コイルから哺乳類被験者の眼球に無線で伝送される、前記哺乳類被験者内の高眼圧を低下させる治療効果のある量の電磁場を発生させる信号を生成するように構成される、請求項20から22のいずれかに記載のシステム。

請求項24

前記眼鏡は、哺乳類被験者の耳に固定するための2つのアームを含む、請求項20から23のいずれかに記載のシステム。

技術分野

0001

本開示は、一般に生物学的組織(例えば、神経、筋肉組織など)の無線刺激に関し、1つの例示的な実装では、マルチコイル無線電力伝送アセンブリを使用して哺乳類被験者(例えば、人間、齧歯動物など)の眼球エネルギーを無線投与して眼圧(IOP)の上昇を抑えることに基づく緑内障治療に関する。このマルチコイル無線電力伝送アセンブリは、単独で使用することも、或いは哺乳類被験者の眼内、又は哺乳類被験者が装着するコンタクトレンズ内に埋め込むことができる刺激コイルと組み合わせて使用することもできる。

背景技術

0002

現在のところ、緑内障は失明原因の第1位であり、最新の治療を受けている患者であってもその約10%に失明を引き起こし続けている。緑内障の主な原因は、視神経圧迫して損傷させる過剰な眼圧(IOP)である。正常に機能している哺乳動物の眼球では、とりわけ健全なIOPを維持して前眼部の構造に栄養を与えるために前眼部に体液(すなわち、房水)が送り込まれる。その後、この体液は、主に輪部として知られている眼球領域内の角膜虹彩との接合部の排液組織を通じて排出される。緑内障では、そのタイプによって、a)毛様体による過剰な量の体液の生成(流入の増加)、及び/又はb)眼球からの房水排出に対する過剰な抵抗(流出の制限)、の組み合わせに起因し得る過剰な房水によってIOPが上昇する。

0003

緑内障は、多くの形態をとることができる。開放隅角緑内障は、小柱網及びシュレム管経路における異常抵抗によって房水が素早く排出されないものである。通常、開放隅角緑内障におけるIOPの上昇は緩やかに進行し、一般に症状を示さない。視力が低下し始めた時には、既に視神経に深刻な損傷が及んでいる。(「閉塞隅角緑内障」と呼ばれることもある)閉塞隅角は、虹彩による小柱網の閉塞又は抵抗によって眼球から房水が排出されないものである。これによって眼圧が急上昇し、緊急事態とみなされる。先天性緑内障は、異常な眼発生を原因とする先天異常である。続発性緑内障は、薬物、疾病又は外傷などの外的要因によって引き起こされる。開放隅角緑内障は、最も一般的な緑内障の形態であり、明らかな遺伝要素がある。全ての形態として考えた場合、緑内障又は高IOP(前緑内障)患者の人口は、数ある理由の中でも特に人口統計的な老齢人口の増加によって上昇の一途をたどると予測される。

0004

既存の医学的及び外科的治療は、房水の排出又は生成を標的とすることによってIOPを非損傷的レベルに低下させようと試みるものであるが、限られた成果しか上げていない。2つの主なアプローチとして、点眼薬を用いた体液流の調整、及び眼球内排液路開放する手術が挙げられる。緑内障及び高眼圧患者のIOPを抑える薬理学的(点眼)方法は、慢性疾患症状を急性的緩和させるものにすぎない。外科的アプローチは、主に房水の排出を促進又は支援するステント又は同様の構造を埋め込むことに重点を置いている。レーザー手術によるアプローチは、眼球の排液領域の開口部を形成又は拡大することによってステントと同様の効果を達成する。濾過胞手術(bleb surgeries)は、前房から抜け出す開口部を形成して排液を促す。このような外科的アプローチは、使用時に眼球外に延びる物理的排液要素(例えば、ブレブ)に基づいて存在する細菌経路に起因する感染リスクの増加を含む多くの理由によって、限られた臨床成果しか上げていない。通常は使用時に眼球から延びるリード線を伴う配線電極を含む眼球の電気刺激を使用してIOPを低下させる先行技術の取り組みにも同様の感染リスクが存在する。

発明が解決しようとする課題

0005

許容できない副作用を引き起こさずに緑内障又は高眼圧患者のIOPを慢性的に安全レベルに引き下げる方法を開発することが必要とされている。

0006

添付図面及び以下の説明には、本明細書で説明する主題の1又は2以上の実施形態の詳細を示す。本明細書、図面及び特許請求の範囲からは、本発明のその他の特徴、態様及び利点が明らかになるであろう。

課題を解決するための手段

0007

いくつかの実装では、哺乳類被験者の眼球の高眼圧を無線で低下させるためのシステムが、複数の巻線に形成された細長導体で構成されたコイルを含む。このコイルは、哺乳類被験者の眼球に近接して位置するように適合される。システムは、上記コイルと電気的に通信する信号発生器をさらに含む。この信号発生器は、上記コイルから上記哺乳類被験者の眼球に無線で伝えられる、哺乳類被験者の眼球の高眼圧を低下させる治療効果のある量の電磁場を発生させる信号を生成するように構成される。

0008

いくつかの実装では、哺乳類被験者の眼球の高眼圧を低下させるための装置が、上記哺乳類被験者の上記眼球上、上記眼球内又は上記眼球付近のうちの少なくとも1つに位置するように適合された刺激電極アセンブリを含む。この受動刺激電極アセンブリは、(i)上記眼球の前眼部への房水流入を減少させ、(ii)上記眼球の前眼部からの房水流出を増加させる、ことによって、哺乳動物の眼球内の高眼圧を低下させる治療効果のある量の刺激信号を少なくとも1つの眼内構造送達するように適合される。

0009

いくつかの実装では、哺乳類被験者の眼球の高眼圧を無線で低下させる方法が、哺乳類被験者の眼球の高眼圧を低下させる治療効果のある量の電磁場をコイルから眼球に無線で伝送するステップを含む。このコイルは、複数の巻線に形成された細長い導体で構成することができる。

0010

いくつかの実装では、哺乳類被験者の眼球の高眼圧を低下させる方法が、哺乳類被験者の眼球付近に配置された刺激電極アセンブリに電磁場を伝送するステップを含む。刺激電極アセンブリは、(i)上記眼球の前眼部への房水流入を減少させ、(ii)上記眼球の上記前眼部からの房水流出を増加させる、ことによって少なくとも1つの眼内構造物を刺激して、哺乳動物の眼球内の高眼圧を低下させるように適合される。

図面の簡単な説明

0011

例示的な実施形態による、無線電力伝送(WPT)システム、WPTコイル及び刺激コイルを含む無線緑内障治療システムを示す図である。
例示的な実施形態による、図1の無線緑内障治療システムの方法を示す図である。
例示的な実施形態による、哺乳類被験者の眼球の解剖学的構造を示す図である。
例示的な実施形態による、様々な構成要素及び結果として得られる生物学的効果を含む閉ループ無線緑内障治療システムのブロック図である。
例示的な実施形態による、基地局及び信号発生器を含む図1の無線緑内障治療システムの無線電力伝送(WPT)システムを示す図である。
例示的な実施形態による、図1の無線緑内障治療システムの通信経路を示す図である。
例示的な実施形態による、図1無線電力伝送システム刺激器出力態様から測定した電流制御された二相出力を表示するグラフを示す図である。
例示的な実施形態による、開示する技術を実装する眼鏡に関連する無線電力伝送(WPT)コイルを使用する無線緑内障治療システムを示す図である。
例示的な実施形態による、開示する技術を実装する眼鏡に関連する無線電力伝送(WPT)コイルを使用する無線緑内障治療システムを示す図である。
例示的な実施形態による、開示する技術を実装する眼鏡に関連する無線電力伝送(WPT)コイルを使用する無線緑内障治療システムを示す図である。
例示的な実施形態による、開示する技術を実装する眼鏡に関連する無線電力伝送(WPT)コイルを使用する無線緑内障治療システムを示す図である。
例示的な実施形態による、開示する技術を実装する眼鏡に関連する無線電力伝送(WPT)コイルを使用する無線緑内障治療システムを示す図である。
例示的な実施形態による、開示する技術を実装する光学フレームに関連する無線電力伝送(WPT)コイルを使用する無線緑内障治療システムを示す図である。
例示的な実施形態による、開示する技術を実装する光学フレームに関連する無線電力伝送(WPT)コイルを使用する無線緑内障治療システムを示す図である。
例示的な実施形態による、開示する技術を実装する光学フレームに関連する無線電力伝送(WPT)コイルを使用する無線緑内障治療システムを示す図である。
例示的な実施形態による、開示する技術を実装する光学フレームに関連する無線電力伝送(WPT)コイルを使用する無線緑内障治療システムを示す図である。
例示的な実施形態による、開示する技術を実装する光学フレームに関連する無線電力伝送(WPT)コイルを使用する無線緑内障治療システムを示す図である。
例示的な実施形態による、眼鏡と共に使用されるように構成された、複数対(例えば、4対)の電気コイルを含むWPTコイルアセンブリの正面図である。
例示的な実施形態による、図10に示すWPTコイルの一部を形成する複数対の電気コイルの斜視図である。
例示的な実施形態による、尺度を示すために調査員の手の上に配置した図10のWPTコイルアセンブリの正面図である。
例示的な実施形態による、使用中のWPTコイルアセンブリの位置を示すために哺乳類被験者の眼球上に配置した図10のWPTコイルアセンブリの正面図である。
例示的な実施形態による、図10のWPTコイルアセンブリの動作中に哺乳類被験者の眼球内で発生する電流の正面斜視図である。
例示的な実施形態による、哺乳類被験者との使用中にIOPを低下させる図10のWPTアセンブリの能力を示すチャートである。
例示的な実施形態による、開示する技術を実装する睡眠マスクに関連する無線電力伝送(WPT)コイルを使用する無線緑内障治療システム例を示す図である。
例示的な実施形態による、開示する技術を実装するに関連する無線電力伝送(WPT)コイルを使用する無線緑内障治療システムを示す図である。

実施例

0012

様々な図面における同様の参照符号数字及び称号は、同様の要素を示す。

0013

本開示において説明する方法及び装置は、緑内障又は前緑内障高眼圧を患う被験者の高眼圧(IOP)を低下させる目的で、哺乳類被験者の眼球に対する無線エネルギー投与を可能にする。このIOPの低下は、(1)前眼部への房水流入の減少(いわゆる、「体液流入減少」)」、及び/又は、(2)前眼部からの房水流出の増加(いわゆる、「体液流出増加」)に対して十分な治療効果のある量の時変電磁場を眼球に送達することに基づく。本明細書で使用する「前眼部」とは、硝子体液直前の構造、すなわち角膜、虹彩、毛様体及び眼内レンズを含む眼球の前方3分の1のことである。前眼部内には、体液で満たされた2つの空間である前房及び後房が存在する。前眼部の前房は、角膜の後面(すなわち、角膜上皮)と虹彩との間に存在する。前眼部の後房は、虹彩と水晶体の提靱帯との間に延びる。房水は、前房及び後房の空間を満たして、とりわけ周囲の構造に栄養を与える。IOPを低下させるためのエネルギー無線投与は、後述するような複数の形態をとることができる。

0014

図1は、本明細書に開示する原理及び技術による、哺乳類被験者の眼球102に時変電磁場を送達する無線緑内障治療システム100のブロック図である。これを行うために、無線緑内障治療システム100は、直接又は刺激コイル140を介して眼球102に時変電磁場を送達するように配置され構成されたWPTコイル130から時変電磁場を発生させるための好適な制御及び駆動回路(例えば、信号発生器、電力増幅器マイクロコントローラユニットコンピュータ)を有する無線電力伝送(WPT)システム110を含む。WPTシステム110及びWPTコイル130は、有線接続(例えば、ケーブル)及び無線通信技術を含むあらゆる数の好適な形で通信可能にリンクすることができる。

0015

後述するように、WPTコイル130は、以下に限定するわけではないが、普段の日常生活動作中に無線緑内障治療の投与を可能にする装置(例えば、眼鏡上のWPTコイル130)、臨床環境において無線緑内障治療の投与を可能にする装置(例えば、眼科医及び/又は検眼士が使用する光学フレーム上のWPTコイル130)、及び被験者の睡眠中に無線緑内障治療の投与を可能にする装置(例えば、睡眠マスク、枕などの一部としてのWPT130)を含む、あらゆる数の好適な形で眼球102付近に位置することができる。いずれの場合にも、WPTコイル130は、治療効果のある量の時変電磁場を眼球102に送達して、眼球102の前眼部への房水流入の減少、及び/又は眼球102の前眼部からの房水流出の増加を引き起こすことによって眼球102内のIOPを低下させる。

0016

別の実施形態では、無線緑内障治療システム100が、眼球102上又は眼球102内に配置された刺激コイル140を含むことができる。刺激コイル140は、WPTコイル130によって発生した電磁場を受け取ってこのエネルギーを直接眼球102に伝えるように構成される。眼球102上又は眼球102内の刺激コイル140の物理的位置は、より高レベルのエネルギーを眼球102に伝えることにより、WPTシステム110及びWPTコイル130単独によって達成されるよりも短い期間で又は高い程度までIOPを低下させることができる。刺激コイル140は、(必ずしも限定されるわけではないが)コンタクトレンズ上又はコンタクトレンズ内、及び/又は眼球102内のいずれかの好適な領域(例えば、眼内レンズ(IOL)、結膜下領域など)への外科的埋め込みを含むあらゆる数の好適な形で配置して構成することができる。

0017

さらなる実施形態では、無線緑内障治療システム100が、眼球102内の眼圧(IOP)をモニタできる無線IOPセンサ150を含むことができる。無線IOPセンサ150は、眼球102内に埋め込まれてWPTシステム110と通信可能にリンクされることにより、モニタされたIOPの値に基づいて治療の送達を閉ループ方式で調整又は修正することができる。WPTシステム110(WPTコイル130及び任意に刺激コイル140を含む)の閉ループ制御は、以下に限定するわけではないが、コンピュータ上の実行可能ソフトウェア及び/又はスマートホンタブレット上の「アプリ」などを使用して、測定された眼球102のIOPに基づいて無線緑内障治療の送達を変更することを含むあらゆる好適な方法で行うことができる。

0018

さらに別の実施形態では、視力矯正目的で入射光線焦点を眼球102の網膜に合わせるためにフレネルレンズ160を採用(単独で又は緑内障治療システム100の一部として使用)することもできる。フレネルレンズ160は、所与屈折力確立して、すなわちフレネルレンズ160を通過した光を眼球102の網膜に合焦させることによって視力矯正を達成するために、一連金属トレースと共に構成することができる。また、フレネルレンズ160の金属トレースは、特にフレネルレンズ160が刺激コイル140に電気的に結合されている場合、緑内障治療の目的で時変電磁場を受け取ってこのエネルギーを眼球に送達することもできる。フレネルレンズ160は、視力矯正に加えて緑内障治療を行うために、(WPTコイル130を含む)WPTシステム110と共に使用することができる。

0019

図2に、無線緑内障治療システム(例えば、図1に示すシステム100)の方法200を示す。ステップ202において、哺乳類被験者の眼球(例えば、図1に示す眼球102)を含む眼組織に時変電磁場の形の電力を無線で伝送する。この無線電力伝送(ステップ202)は、無線電力伝送の方法に依存して、前眼部への房水流入の減少(ステップ204)、及び/又は前眼部からの房水流出の増加(ステップ206)を引き起こす。具体的に言えば、WPTコイル(例えば、図1のWPTコイル130)を介した無線エネルギー伝送は、刺激コイル(例えば、図1の刺激コイル140)の有無にかかわらず、前眼部への房水の減少(ステップ204)、及び眼球(例えば、眼球102)の前房からの房水流出の増加の両方を引き起こし、従って前眼部内の高IOPを低下させることができる(208)。

0020

図3は、哺乳類被験者の、特にこの図では人間の眼球300の解剖学的構造を示す図である。眼球300内の毛様体302は、独立した機能を有する2つの異なる配向筋肉環状筋及び縦走筋)を有する毛様筋と呼ばれる平滑筋組織を含む。毛様体302の円形筋組織は、眼球300内の水晶体304の形状を制御することによって、網膜の裏側で像を鮮明にするように眼球300の焦点を変化させる。毛様体302の縦走筋組織は、小柱網の構成を制御する。房水は、毛様体302によって分泌される。

0021

房水は、虹彩308と水晶体304との間の眼球300の前眼部の後房306内に分泌される。房水は、水晶体304上を流れた後に、瞳孔310を通って前眼部の前房312内に至る。最終的に、房水の大部分は、2つの主要経路、すなわちシュレム管の少なくとも一部を通る経路、並びに毛様体及び脈絡膜の少なくとも一部を通るぶどう膜強膜路を通じて眼球300外に排出される。房水の生成、流れ及び排水は、眼球300の前面への栄養供給代謝物の除去、及び正常な視力にとって重要である。

0022

緑内障患者では、房水が眼球300内に蓄積する。この理由は、小柱網における房水排出の阻害又は遅延にあると考えることができる。眼球300内に過剰な体液が蓄積すると眼圧が上昇する。この圧力が上昇すると、視神経に損傷が及ぶようになる。治療せずに放置した場合、この圧力は視神経に大きな損傷を与え、最終的には失明に至る恐れがある。

0023

図4は、様々な構成要素、及び結果として得られる生物学的効果を含む、閉ループ無線緑内障治療システム400の例のブロック図である。無線緑内障治療システム400は、患者の眼球422内に埋め込まれた無線圧力センサ420(後述)によって提供されるフィードバックに基づいて緑内障治療のモニタリング及び調整を行う閉ループアルゴリズム418を実現するための様々な構成要素及び回路を有するコントローラシステム404(破線)を含む。

0024

具体的に言えば、刺激出力装置419は、例えばマイクロコントローラ414によっていずれかの数の入力パラメータ及び/又は命令(例えば、アナログフロントエンド410を介した無線IOPセンサ420からの入力)が実行されたことに応じて、(WPTコイル130と、任意に刺激コイル140とを介して)眼球422内に所与の時変電磁場を伝える。無線緑内障治療システム400は、閉ループ方式で動作することによって、様々な生理学的経路424に動的に影響を与えて、眼球422の前眼部への望ましい房水流入の減少及び/又は眼球422の前眼部からの望ましい房水流出の増加を達成することができる。

0025

1つの実施形態では、患者及び/又は医師が、無線緑内障治療システム400のいくつか(又は全て)の構成要素の機能を無線で制御できるソフトウェアを含むモバイル装置430(例えば、アップル社製のiPhone(登録商標)、サムスン社製のGalaxy(登録商標)、アップル社製のiWatch(登録商標)など)を介して無線緑内障治療システム400をプログラム及び/又は制御することができる。例えば、コントローラシステム404の構成要素は、被験者402の眼球422に近接してWPTコイル130を配置するための様々な装置(例えば、眼鏡、光学フレーム、睡眠マスク、枕)上又は装置内に配置できるように企図される。この場合、モバイル装置430を使用して、モバイル装置430とコントローラシステム404との間のBluetooth(登録商標)接続などを介してコントローラシステム404の動作を無線で制御することができる。

0026

コントローラシステム404は、制御装置406が(モバイル装置430から独立した)基地局に無線でデータを出力して無線で給電及び/又は充電を受けることを可能にする無線データ及び電力を提供するための構成要素(412)を含むことができる。この出力データは、検出された状態及び送達された治療のログ、現在検出されている状態(例えば、高IOP)に関するアラート、及び/又はその他のデータなどの様々な異なる患者データを含むことができる。コントローラシステム404は、このデータを無線で送信することができる。コントローラシステム404は、(例えば、RF信号を介して)無線で給電を受けることができるとともに、無線信号を介して充電することができて無線信号が利用できない時にコントローラシステム404に電力を供給できるローカル電源(例えば、バッテリ)をさらに含むこともできる。

0027

コントローラシステム404は、無線IOPセンサ420によって送信された無線信号を受信するアナログフロントエンド410を含む。アナログフロントエンド410は、受信信号をマイクロコントローラ414の信号処理サブシステムに供給する。信号処理は、オンボード又はオフボードで実行することができ、眼球422に近接して配置された1又は2以上のWPTコイルの、及び任意に眼球422上又は眼球422内に配置された1又は2以上の刺激コイルの生体電気刺激を修正又は変更すべきかどうかを特定の検出状態に基づいて判定することができる、患者402内の特定の生理学的状態識別するために使用できる閉ループアルゴリズム418を使用することもできる。

0028

閉ループアルゴリズム418は、様々な適切な技術のうちのいずれかを使用して患者402の特定の生理機能及び治療に対する患者の特定の反応を学習し、この情報を使用して、いつ、どのように、どのような条件下で患者402に治療を行うべきであるかを判断することができる。例えば、医師又は他の熟練技術者は、様々な刺激の提供及び患者402の生理学的反応の記録を含むことができる臨床背景において、患者に合わせて閉ループアルゴリズム418を初期較正することができる。閉ループアルゴリズム418は、初期較正後に、無線IOPセンサ420によって生成されたデータ、患者402に提供される治療、及び治療に対する患者の反応を分析することによって、時間をかけて学習及び適応を継続することができる。閉ループアルゴリズム418は、患者データを繰り返しモニタし、患者の高IOP状態が閾値レベル未満に減少及び/又は低下するまで適時にイオンポンプ及び/又は眼筋(例えば、眼排液に影響を与える眼筋)に刺激を適用することができる。閉ループアルゴリズム418は、明確な患者の指示を伴わずに自動的に実行することができる。

0029

図5に、様々な構成要素を含む開ループ無線緑内障治療システム500の例を示す。無線緑内障治療システム500は、基地局502と、コンピュータ504と、パルス発生器506とを含む。基地局502及びコンピュータ504は、パルス発生器506に無線で制御信号を送信して、ソフトウェアに記述されている制御プログラムがコンピュータ504によって実行されるように協働する。基地局502は、パルス発生器506のマイクロコントローラ510と無線で通信できるいずれかの好適な無線通信技術又はシステム(例えば、Raspberry Pi 508)を介してパルス発生器506に無線で接続することができる。基地局502は、トランシーバ522及びその関連するアンテナと、コンピュータ504に設けられた別のトランシーバ及び関連アンテナ524とを使用してコンピュータ504に無線で接続することもできる。基地局502とコンピュータ504との間、及び基地局502とパルス発生器506との間には無線通信を示しているが、これらの無線通信経路の一部又は全部は、物理的通信リンク(例えば、コンピュータケーブル)を介したものに置き換えることもできると理解されるであろう。

0030

パルス発生器506は、マイクロコントローラ510と通信する(又はその一部を形成する)トランシーバ526を介して基地局502から無線制御通信を受け取る。マイクロコントローラ510は、回路(例えば、電圧調整部512、可変電圧調整部514)と協働して、1又は2以上の駆動(WPT)コイル518に結合されたHブリッジドライバ516を駆動して時変電磁場を伝える。この電磁場を、眼球に近接して配置された駆動(WPT)コイル518と、任意に眼球上又は眼球内に位置する1又は2以上の二次コイル520とを介して眼球に投与することができる。二次コイル520は、以下で詳細に説明するように、無線電磁エネルギー(例えば、誘導遠距離RF、光学など)結合の原理を通じて駆動(WPT)コイル518から時変電磁場を受け取り、眼球上又は眼球内に配置された1又は2以上の刺激電極522を介してこのエネルギーを眼球構造に伝えるように適合することができる。無線緑内障治療システム500は、WPT単独(すなわち、駆動/WPTコイル518単独)であるか、それともWPTと二次(刺激)コイル520との組み合わせであるかにかかわらず、治療効果のある量のエネルギーを投与して、前眼部への房水流入及び前眼部からの房水流出の望ましい低下を達成することができる。

0031

図6は、基地局602、コンピュータ604及びパルス発生器606を含む図5に示すタイプの無線緑内障治療システム600の構成要素間の通信経路の例を示す図である。無線緑内障治療システム600内の通信は左側から開始し、ユーザがユーザインターフェイス608(例えば、キーボードGUIなど)を介してコンピュータ604との間で命令の入力などのやりとりを行う。コンピュータ604は、コンピュータコマンドハンドラ612に出力信号を送信してコンピュータパケットコンストラクタ614から入力信号を受信する非同期データハンドラ610を介して基地局602と通信可能にリンクされる。

0032

システムの使用中における双方向通信は、アナログデジタル変換器ADCデータ利用可能割り込みモジュール(analog−to−digital converter (ADC) Data Available Interrupt module)616に結合された、本明細書で説明する無線IOPセンサなどの埋め込み型装置の柔軟性及び可能な適用用途(possible application use)を大いに高めることができる。このデータ送信能力は、埋め込み型装置から内蔵データストレージの負担を除去する可能性もあるが、埋め込み型装置が現在の状態及び設定値リアルタイムで伝えて埋め込み性能の信頼性を時間と共に高めるようにすることもできる。さらに、データ受信能力は、埋め込み前、埋め込み中及び埋め込み後における埋め込み型装置の構成、較正及び命令を可能にして、様々な環境に対する適応性を高めることができる。データの送受信を行うことができる(無線IOPセンサなどの)埋め込み型装置は、埋め込み型装置が取得した記録データに基づいて外部ユーザ又はシステムが埋め込み型装置に反応的に命令を送信して効果的に閉ループシステムを形成できるようにするというさらなる利点を有する。

0033

図6に示すように、双方向通信は、あらゆる外部ユーザとの全ての通信を容易にするカスタム設計された外部基地局602との協調ハンドシェイクプロトコル(coordinated handshake protocol)を強制することによって実行することができる。パルス発生器606が、そのアナログデジタル変換器(ADC)データ利用可能割り込みモジュール616から40個のデータサンプルなどの特定数サンプルを取得した後に、パルス発生器606を含むマイクロコントローラは、内蔵無線機を使用して基地局602へのデータパケット送信を開始する。データパケットは、例えば従来のパケット化技術を使用して記録データを含むように構成した後に、データパケットコンストラクタ618からの送信信号を介して通信することができる。

0034

パルス発生器606は、例えば第100のデータパケットなどの複数のパケットを連続送信した後に、基地局602とのハンドシェイクを開始する。ハンドシェイクは、それぞれのハンドシェイクユニット(620、622)間で実行することができる。パルス発生器606は、特定のデータパケット又は別様に通信の最後とみなされるデータパケット(例えば、第100のデータパケット)を送信した後に、その無線機を受信モードに設定して、通常は10ミリ秒を超えない時間にわたって基地局602からのデータパケットをリスンする。これにより、基地局602は、パルス発生器606に単一のデータパケットを送信する機会を得る。このデータパケットは、パルス発生器606のマイクロコントローラ内の、データ取得、刺激及び通信状況を記憶するファームウェアレジスタの設定に使用される45バイト長ペイロードを含むことができる。

0035

いくつかの例では、このハンドシェイク駆動型通信スキームにより、パルス発生器606が、最小無線起動時間で外部ソースからデータを受け取る能力を維持しながら取得データを素早く送信することができる。例えば、全データ取得サンプリング周波数が5kHzであると仮定すると、パルス発生器606の無線機は、毎秒125データパケットを送信して800ミリ秒毎にハンドシェイクを開始する。上述した時間通りの無線機を所与とすると、無線機がこの時間の少なくとも86.7%停止した状態で双方向通信が行われる。

0036

無線通信スキームの別の課題は、データのロバスト性を高めることである。パルス発生器606によって記録されたあらゆるデータを正しく分析するために、データが破損又は紛失した時点を識別する能力が望ましいと考えられる。データは、無線送信中に、RFエネルギーを吸収できる障害物によってデータが遮断された場合、同じ周波数で通信する近隣装置干渉を引き起こした場合、及びパルス発生器606と基地局602との間の距離がパルス発生器606の送信範囲を超えた場合を含む様々な状態で破損又は紛失する恐れがある。さらに、データは、データ取得中又は送信中にパルス発生器606が突然電力を失った場合のシナリオにおいても紛失する恐れがある。

0037

図7に、無線電力伝送システムの刺激器出力態様から測定した電流制御された二相出力を表示するグラフ例700を示す。この例では、刺激器の出力が、刺激器の出力全体にわたる10kΩの負荷を使用してベンチトップで測定されている。グラフ700は、X軸に沿った時間(ms)とY軸に沿った電流(μA)との関係としての出力信号を表示する。パルス幅電流振幅及びデューティサイクルは、基地局からWPTコイル又はその他の好適な無線で給電される装置への逆テレメトリ(reverse telemetry)を通じたリアルタイムの選択可能パラメータとすることができる。ここでは、1msのパルス幅及び50%のデューティサイクルを使用して振幅設定範囲にわたる電流出力を示す。

0038

図8〜図16に、本明細書に示す原理による無線緑内障治療の適用を可能にするために、眼球付近にWPTコイル(例えば、図1に示すコイル130)を配置する複数の方法を示す。これらの方法は、必ずしも以下に限定するわけではないが、通常の日常生活動作中に無線緑内障治療を適用するための(単複の)WPTコイルを含む眼鏡(例えば、図8及び図10)、眼科医及び/又は検眼士が臨床環境で使用する光学フレーム上の(単複の)WPTコイル(例えば、図9)、及び睡眠マスク(図15)、枕(図16)などの一部としてのWPT130などの、被験者の睡眠中における無線緑内障治療の適用を可能にする装置を含む。いずれの場合にも、WPTコイルは、治療効果のある量の時変電磁場を眼球に送達して、前眼部への房水流入の減少、及び/又は前眼部からの房水流出の増加を引き起こすことによって眼球内のIOPを低下させる。

0039

以下では、「WPT単独」での使用について開示しているか、それとも刺激コイルとの使用について開示しているかにかかわらず、本明細書で図示し説明する実施形態は、多くのさらなる特徴と組み合わせて提供することができると理解されるであろう。例えば、IOPをモニタして治療の送達を閉ループ方式で調整又は修正する無線IOPセンサを設けることができる。また、視力矯正目的で入射光線の焦点を眼の網膜に合わせるために、ガラスレンズ上にフレネルレンズを採用することもできる。フレネルレンズは、(視力矯正を達成するために)フレネルレンズが時変電磁場を受け取れるようにする一連の金属トレースと共に構成することができる。フレネルレンズは、視力矯正に加えて緑内障治療を行うために、WPTシステム(WPTコイルを含む)と共に使用することができる。

0040

図8Aに示す無線緑内障治療システム例800は、時変電磁場を発生させてこれらを無線電力伝送(WPT)コイル830に伝送する無線電力伝送(WPT)システム810を含む。各WPTコイル830は、眼鏡850のフレーム上に配置され、哺乳類被験者の眼球802に時変電磁場を送達するように構成される。コイル830は、眼球802から一定距離だけ上方にある眼鏡850のフレーム上に配置され、眼鏡の視覚アパーチャ(viewing aperture)の概ね中心を通る軸の周囲で同軸的に整列する。このことは、哺乳類被験者の眼球802内の眼球構造に電磁場を曝露させる効率及び整合性を高めるのに役立つ。WPTコイル830は、眼鏡の装着者が、開示する技術による無線緑内障治療を受けている間にも見続けることができるように、眼鏡の視覚アパーチャと一致する視覚アパーチャを含む。

0041

この実施形態では、眼鏡850が、その一方の脚部上に形成されたハウジング842内に配置された(例えば、図5を参照しながら図示し説明したタイプの)パルス発生器840を備える。WPTシステム810は、図5を参照しながら図示し説明したタイプの基地局506と同様の回路及び構成要素を含むことができる。代わりに、このような基地局回路及び構成要素は、いずれかの好適なBluetooth通信技術(例えば、Raspberry Pi)を介してパルス発生器840と通信する能力を含む、モバイル装置(例えば、アップル社製のiPhone、サムスン社製のGalaxyなど)の「アプリ」の一部を形成することができる。

0042

図8B図8Dには、主に眼鏡850が内蔵パルス発生器840を含んでおらず、WPTコイル830(図8D及び8E)を眼鏡850に取り外し可能に取り付けることができる点が異なる別の実施形態を示す。これにより、ユーザ及び/又はヘルスケア専門家は、既存のWPTコイル830をさらに好適なサイズ又は巻数のものに(磁場を増大させるには大型で巻数の多いものに、磁場を減少させるには小型で巻数の少ないものに)単純に変更することによって電磁場の範囲を増加又は減少させることができる。また、これによって(パルス発生器、バッテリなどを除去することによって)眼鏡850の重量も低下する。

0043

図9A図9Eには、哺乳類被験者の眼球に近接してWPTコイルを配置するための、今回は図8の眼鏡850ではなく光学フレーム930を用いた別の実施形態を示す。無線緑内障治療システム900は、上記の変更点以外はあらゆる点で図8の無線緑内障治療システム800に類似しているため、完全な説明を繰り返す必要はない。図9Aに示す無線緑内障治療システム900は、時変電磁場を生成してこれらを1又は2以上のWPTコイル920に伝送するための(ブロック図で示す)無線電力伝送(WPT)システム910を含む。1又は2以上のWPTコイル920は、光学フレーム930上に配置され、眼球902から離れた所望の距離において眼球902に時変電磁場を送達するように構成される。1つの実施形態では、WPTシステム910及びWPTコイル920が、IOPを低下させるのに十分なレベル及び態様で眼球902に時変電磁場を伝送することができる。このIOPの減少は体液流出の増加に基づき、場合によっては体液流入の減少にも基づく。

0044

光学フレーム930に取り付けられた又は別様に保持されたWPTコイル920には、WPTコイル920をWPTシステム910に配線接続できるように刺激ドライバコネクタ932が結合される。刺激ドライバ934に直接接続を行うと、より高レベルのエネルギーが眼球902に伝わることにより、WPTシステム910及びWPTコイル920単独によって達成されるよりも短い期間で又は高い程度までIOPを低下させることができる。いくつかの実施形態では、光学フレーム930の1又は2以上の構成要素内に刺激コイル(図示せず)を配置して、刺激コイルが眼球902付近に配置されるように構成することもできる。

0045

図9Bには、単一のWPTコイル920を保持する光学フレーム930を示す、無線緑内障治療システム900の拡大画像を示す。この構成は、眼科医及び/又は検眼士の診療所などの診療所環境内の患者に無線緑内障治療を行って、両眼ではなく片眼に無線緑内障治療を投与する(標的化した形で治療の分離及び評価又は送達を行う)際に有用となり得る。

0046

いくつかの実施形態では、無線緑内障治療システム910が視界を妨げず、装着可能であり、快適であり、離散的である。システム910の動作は、時変磁場の存在下で導体に電流が誘起される現象に基づいて行われる。フレーム930に取り付けられたコイル920は、巻かれてエナメル被覆された銅線で構成される。コイル920は、(ほんの一例として)15グラム〜25グラムの重量、0.5Q〜1.5Qの抵抗及び150μH〜450μHのインダクタンスを含むあらゆる数の好適な特性を有するように構成することができる。コイル1120は、1又は2以上のバッテリと、マイクロコントローラと、パルス磁場を発生させてフレームの受動回路上に特異的に適合させた電流を励起する回路とを備えた外部回路基板に接続される。

0047

光学フレームは、例えばVktech社によって提供される「Optometry Optician Fully Adjustable Frame」などの市販の光学フレームを含むことができる。これらのフレームは、無線電力を供給するための(図9Aに示す写真画像に示すような)取り付けコイル920を備えることができる。

0048

光学フレーム930は、一定範囲の所望のフレーム仕様及び寸法を含むことができる。いくつかの実施形態では、以下の非限定的なフレーム仕様及び寸法のうちの1つ又は2つ以上を適用することができる。(1)PD範囲調整(例えば、約48mm〜80mmの両眼PD、最小約24mm〜約40mmの左側又は右側PD)、(2)約1mmの目盛り値、(3)分割ディスクの軸方向目盛り、(4)120°〜0°〜135°の左側分割ディスク、(5)45°〜180°〜60°の右側分割ディスク、(6)軸方向目盛りがレンズフレーム軸に沿って反時計回りに増加し、目盛り距離が約5°である、(7)約32.5mmのレンズフレーム内径、(8)左側又は右側レンズフレームに同時に挿入できるレンズの数を4枚とすることができる、(9)レンズフレームの光軸の周囲で回転するレンズ度数を360°とすることができる、(10)レンズの光軸とレンズフレームの幾何学的軸との間の非平行度を2.5°以下とすることができる、(11)レンズの光学的中心とレンズフレームの幾何学的中心との間の非同心度を0.5mm以下とすることができる、(12)レンズフレームの幾何学的中心位置に対するレンズの変位を0.3mm以下とすることができる、(13)ノーズレスト調整範囲が約0mm〜約14mmの長さ及び約0°〜約30°の角度を含むことができる、(14)左側又は右側レンズフレーム脚部の長さ調整範囲を約98mm〜約135mmとすることができる、(15)左右のレンズフレーム脚部間の最大間隔を約200mmとすることができる、(16)材料を軽金属又はプラスチックとすることができる、(16)あらゆる所望の色又は色の混合を使用することができる(例えば、黒色及び銀色)、並びに(17)サイズを15.50×6.00×3.50cmとすることができる。

0049

図9C及び図9Dには、無線緑内障治療システム900と共に使用できる(コイル920を含まない)光学フレーム例930の異なる図を示す。図9Eには、2つのデュアルコイルアセンブリ940と2つのシングルコイルアセンブリ942とを並べた光学フレーム例930を示す。いくつかの実施形態では、光学フレーム930が、1つのデュアルコイルアセンブリ940、或いは1つ又は2つのシングルコイルアセンブリ942を使用することができる。

0050

図10には、複数対の(ほんの一例として4対の)電気コイルを含んで上述したタイプの無線緑内障治療システムの一部を形成する、眼鏡1152と共に使用されるように構成されたマルチコイルWPTアセンブリ1150の正面図を(ほんの一例として)示す。眼鏡1152上の単一のマルチコイルWPTアセンブリ1150を示しているが、眼鏡1152は、実際には同一又は同様の構造の第2のマルチコイルWPTアセンブリ1150を含むこともできると理解されるであろう。この実施形態では、マルチコイルWPTアセンブリ1150が、従来の眼鏡1152の一部に結合された場合又はこのような部分を別様に形成するように構成された場合、視界を妨げず、装着可能であり、快適であり、離散的である。マルチコイルWPTアセンブリ1150は、ほんの一例として参照符号1150a〜1150hによって示す8つのコイル(この構造については以下で詳細に説明する)などの複数のコイルを含む。眼鏡1152に対して露出された又は目に見えるコイル1150a〜1150hを示しているが、コイル1150a〜1150hは、その外観を曖昧にし、又は別様に強調されないように、様々な構造又は材料内に収容し、或いはこのような構造又は材料で覆うこともできると理解されるであろう。

0051

図11には、図10に示す眼鏡1152から分離して切り離したマルチコイルWPTアセンブリ1150を示す。この実施形態では、マルチコイルWPTアセンブリ1150が、隣接するコイル間で巻き方向が交互するコイル1150a〜1150hの各々を形成するように巻かれた単一のエナメル被覆された銅線1154で構成される。具体的に言えば、コイル1150a、1150c、1150e、1150gを含む巻線は時計回りに構成され、コイル1150b、1150d、1150f、1150hを含む巻線は反時計回りに構成される。コイル1150a〜1150hは、(ほんの一例として)15グラム〜30グラムの総重量、0.5オーム〜12オームの総抵抗(1つの例では9.9オーム)、及び150μH〜800μHのインダクタンス(1つの例では773μH)を含むあらゆる数の好適な特性を有するように構成することができる。銅線1154は、使用時に上述したタイプの無線電力伝送システムに接続されて哺乳類被験者の眼球にパルス磁場を送達する第1の終端部1156及び第2の終端部1158を含む。以下でさらに詳細に説明するように、コイル1150a〜1150hが交互の巻き方向を有するようにマルチコイルWPTアセンブリ1150を構成することにより、眼球内に及び眼球内からパルス磁場が引き起こされて、眼球の表面上の衝突点(point of impact)に回転渦電流を誘起する。結果として得られる回転渦電流が加わって、(必ずしも限定されるわけではないが)毛様体及び/又はシュレム管を含む哺乳類被験者の眼球内の関心構造を通じた半径方向電流ベクトルを生じさせる。この半径方向電流ベクトルは、これらの関心構造に作用することにより、前眼部への房水流入の減少、及び/又は前眼部からの房水流出の増加を引き起こすことによって眼球内のIOPを低下させる役割を果たす。

0052

図12A及び図12Bに、コイル1150a〜1150hの各々を(図11に示す単一の連続ワイヤ1154に対して)個別に巻き、共にはんだ付けし、基部1160上に配置したマルチコイルWPTアセンブリ1150を示す。基部1160は、(例えば、接着剤又は他の固定方法を通じて)その上にコイル1150a〜1150hが取り付けられるのを可能にする概ね円形の平坦な構造である。基部1160は、このように構成されると、哺乳類被験者の眼球の十分に近くにコイル1150a〜1150hを配置するのに適したあらゆる物品又は構造、或いはその内部に取り付けることができ、使用時にコイル1150a〜1150hからのパルス磁場が、関心組織(例えば、毛様体、シュレム管)に作用する治療効果のあるレベルの半径方向電流ベクトル(隣接する回転渦電流からの)をもたらして、前眼部への房水流入の減少及び/又は前眼部からの房水流出の増加を引き起こすことによって眼球内のIOPを低下させることができるようになる。ほんの一例として、基部1160は、日々の使用のために眼鏡(例えば、図8及び図10)又はその内部に、臨床用途のために光学フレーム(例えば、図9)又はその内部に、夜間使用のために枕(例えば、図16)又はその内部に取り付けることができる。

0053

図13は、WPTコイルアセンブリ1150の動作中に哺乳類被験者の眼球内で発生する電流の正面斜視図である。コイル1150a〜1150hの交互になった巻き方向(例えば、コイル1150a、1150c、1150e及び1150gは時計回り、コイル1150b、1150d、1150f及び1150hは反時計回り)に起因して、対応するコイル1150a〜1150hと同じ交互方向の対応する数の渦電流が眼球内で発生する。具体的に言えば、渦電流1170a(時計回り)はコイル1150aに対応し、渦電流1170b(反時計回り)はコイル1150bに対応し、渦電流1170c(時計回り)はコイル1150cに対応し、渦電流1170d(反時計回り)はコイル1150dに対応し、渦電流1170e(時計回り)はコイル1150eに対応し、渦電流1170f(反時計回り)はコイル1150fに対応し、渦電流1170g(時計回り)はコイル1150gに対応し、渦電流1170h(反時計回り)はコイル1150hに対応する。これらの回転渦電流は、眼球の表面上の衝突点において誘起されて、一連の半径方向外向電流ベクトル1172と、半径方向内向き電流ベクトル1174とを生じる。半径方向電流ベクトル1172、1174は、(必ずしも限定するわけではないが)毛様体及び/又はシュレム管を含む哺乳類被験者の眼球内の関心構造を通過するように構成される。半径方向電流ベクトルは、これらの関心構造を刺激することにより、前眼部への房水流入の減少及び/又は前眼部からの房水流出の増加を引き起こすことによって眼球内のIOPを低下させる役割を果たす。

0054

図14は、哺乳類被験者との使用中にIOPを低下させるマルチコイルWPTアセンブリ1150の能力の試験結果を示すチャートである。「蛇管コイルを用いた刺激」と題するチャート左側は、マルチコイルWPTアセンブリ1150と、哺乳類被験者の眼球上に配置されたコンタクトレンズ内に配置された刺激コイルとの併用を表す。具体的に言えば、このチャートの側を形成する各隣接するバーの対は、試験前のIOPの測定値(左側のバー)と、哺乳類被験者のコンタクトレンズ上の刺激コイルにパルス磁場を投与した後のIOPの測定値(右側のバー)とを含む。「磁気刺激のみ」と題するチャート右側は、マルチコイルWPTアセンブリ1150単独での使用(すなわち、哺乳類被験者の眼球上に配置されたコンタクトレンズ内に刺激コイルが配置されていない状態)を表す。具体的に言えば、このチャートの側を形成する各隣接するバーの対は、試験前のIOPの測定値(左側のバー)と、コイル1150a〜1150hが哺乳類被験者の眼球に近接して配置されている間にこれらのコイルにパルス磁場を投与した後のIOPの測定値(右側のバー)とを含む。刺激後のレベル(右側のバー)は刺激前のレベル(左側のバー)よりも低く、本明細書に開示した原理及び技術による哺乳類被験者の眼球の無線エネルギー適用によって実際にIOPが低下することが実証されていると容易に理解されるであろう。

0055

図15に、開示する技術を実装する睡眠マスクに関連する無線電力伝送(WPT)コイルを使用する無線緑内障治療システム例1100を示す。無線緑内障治療システム1100は、(眼鏡又は光学フレームの一部に対して)マルチコイルWPTアセンブリ1150が睡眠マスク1120内に配置されるような寸法を有する点を除き、図8〜図12を参照しながら開示し説明した以前のバージョンとあらゆる点で類似する。具体的には、(例えば、図12A及び図12Bに示すタイプの)マルチコイルWPTアセンブリ1150を、ユーザの眼を覆って睡眠マスクを固定する弾性バンド1122を備えた睡眠マスクカバー1120内に収容することができる。この布製カバー1120内にマルチコイルWPTアセンブリ1150を配置することにより、患者は、一晩中、或いは患者が眼をつぶり又は光を遮りたいと望む休憩期間にわたって個々のコイル1150a〜1150hを自身の眼に隣接して配置することができる。さらに、これによって患者は、一晩中、或いは眼鏡の装着が望ましくない時又は眼鏡の装着が快適でない時などの期間にわたって無線緑内障治療を受け続けることができる。失明又は緑内障の発症を防ぐために時間をかけて投与する必要がある無線緑内障治療の量に応じてユーザが夜間に無線緑内障治療を受けられるようにすることは、無線緑内障治療の導入を増やすための容易な方法となり得る。

0056

図16に、開示する技術を実装する枕1220に関連する無線電力伝送(WPT)コイルを使用する無線緑内障治療システム1200の例を示す。枕1220は、ソフトカバー1222と、枕カバー1222内に配置されたクッション1224とを含むことができる。クッション1224内又はその隣には、本明細書で図示し説明したタイプの1又は2以上のマルチコイルWPTアセンブリ(例えば、図12A及び図12B)を配置することができる。無線緑内障治療システム1200は、(眼鏡又は光学フレームの一部に対して)マルチコイルWPTアセンブリが枕1220内に配置されるような寸法を有する点を除き、図8〜図12を参照しながら開示し説明した以前のバージョンとあらゆる点で類似する。枕1220内にマルチコイルWPTアセンブリを配置することにより、患者は、一晩中、或いは眼鏡の装着が望ましくない時又は眼鏡の装着が快適でない時などの期間にわたって無線緑内障治療を受けるように自身の頭を枕1220上に配置することができる。失明又は緑内障の発症を防ぐために時間をかけて投与する必要がある無線緑内障治療の量に応じてユーザが夜間に無線緑内障治療を受けられるようにすることは、無線緑内障治療の導入を増やすための容易な方法となり得る。

0057

図8〜図12のマルチコイルWPTアセンブリを眼球に近接して配置する方法に関して開示し説明した特徴は、いずれも眼鏡(図8及び図10)、光学フレーム(図9)、睡眠マスク(図15)及び枕(図16)に関連する特徴などの図面に示したものの中で組み合わせることができる。

0058

本明細書に示した様々な実施形態は、他の又は以前の実施形態における同一又は同様の構成要素、特徴及び機能を参照する際に、図面及び明細書全体を通じて異なる参照符号を使用していることがある。これらの付番の違いにもかかわらず、様々な実施形態の開示は、本開示内の多くの特徴、機能及び発明態様の理解及び評価を容易にするために、同一又は同様の実施形態の開示に組み込むことができると理解されるであろう。

0059

本明細書で説明した主題の実施形態及び機能動作は、デジタル電子回路、又は本明細書で開示した構造及びその構造的同等物を含むコンピュータソフトウェア、ファームウェア又はハードウェア、或いはこれらのうちの1つ又は2つ以上の組み合わせに実装することができる。本明細書で説明した主題の実施形態は、データ処理装置によって実行される、又はデータ処理装置の動作を制御する、コンピュータ可読媒体上に符号化されたコンピュータプログラム命令の1又は2以上のモジュールを使用して実装することもできる。コンピュータ可読媒体は、コンピュータシステムハードドライブ小売販路を通じて販売される光ディスク、又は埋め込みシステムなどの工業製品とすることができる。コンピュータ可読媒体は、単独で取得して、後で有線又は無線ネットワークを介してコンピュータプログラム命令の1又は2以上のモジュールを配信することなどによって、コンピュータプログラム命令の1又は2以上のモジュールを符号化することもできる。コンピュータ可読媒体は、機械可読記憶装置、機械可読記憶基板メモリデバイス、又はこれらのうちの1つ又は2つ以上の組み合わせとすることができる。

0060

「データ処理装置」という用語は、一例としてプログラマブルプロセッサ、コンピュータ、又は複数のプロセッサ又はコンピュータ含む、データを処理するための全ての装置、デバイス及び機械を含む。この装置は、ハードウェアに加えて、例えばプロセッサファームウェア、プロトコルスタックデータベース管理システムオペレーティングシステムランタイム環境、又はこれらのうちの1つ又は2つ以上の組み合わせを構成するコードなどの、対象とするコンピュータプログラム実行環境を形成するコードを含むこともできる。また、この装置は、ウェブサービス分散コンピューティングインフラ及びグリッドコンピューティングインフラなどの、様々な異なるコンピューティングモデルインフラを採用することもできる。

0061

(プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーションスクリプト又はコードとしても知られている)コンピュータプログラムは、コンパイラ型言語又はインタープリタ型言語、宣言型言語又は手続き型言語を含むあらゆる形のプログラミング言語で書くことができ、スタンドアロンプログラム、又はモジュール、コンポーネントサブルーチン、又はコンピュータ環境で使用するのに適した他のユニットとしての形を含むあらゆる形で展開することができる。コンピュータプログラムは、必ずしもファイルシステム内ファイルに対応しない。プログラムは、対象プログラム専用の単一のファイル内の、又は複数の連動するファイル(例えば、1又は2以上のモジュール、サブプログラム、又はコードの一部を記憶するファイル)内の、他のプログラム又はデータ(例えば、マークアップ言語リソースに記憶された1又は2以上のスクリプト)を保持するファイルの一部に記憶することができる。コンピュータプログラムは、1つのコンピュータ上で実行されるように展開することも、或いは1つのサイトに位置する、又は複数のサイトに分散して通信ネットワークによって相互接続された複数のコンピュータ上で実行されるように展開することもできる。

0062

本明細書で説明したプロセス及びロジックフローは、1又は2以上のコンピュータプログラムを実行する1又は2以上のプログラマブルプロセッサにより、入力データに作用して出力を生成することによって機能を実行するように実行することができる。プロセス及びロジックフローは、例えばFPGA(フィールドプログラマブルゲートアレイ)又はASIC特定用途向け集積回路)などの専用論理回路によって実行することもでき、また装置をこのような専用論理回路として実装することもできる。

0063

コンピュータプログラムを実行するのに適したプロセッサとしては、一例として、汎用マイクロプロセッサ及び専用マイクロプロセッサの両方、並びにいずれか1つ又は2つのあらゆる種類のデジタルコンピュータのプロセッサが挙げられる。一般に、プロセッサは、リードオンリメモリ又はランダムアクセスメモリ、或いはこれらの両方から命令及びデータを受け取る。コンピュータの必須要素は、命令を実行するためのプロセッサ、並びに命令及びデータを記憶するための1又は2以上のメモリデバイスである。一般に、コンピュータは、磁気ディスク光磁気ディスク又は光学ディスクなどの、データを記憶する1又は2以上の大容量記憶装置も含み、或いはこのような記憶装置との間でデータの受け取り及びデータの転送、又はこれらの両方を行うように動作可能に結合される。しかしながら、コンピュータは、このような装置を有していなくてもよい。さらに、コンピュータは、ほんの数例を挙げれば、例えば携帯電話機携帯情報端末(PDA)、モバイルオーディオプレーヤ又はビデオプレーヤゲーム機全地球測位システム(GPS)受信機、又はポータブル記憶装置(例えば、ユニバーサルシリアルバス(USB)フラッシュドライブ)などの別の装置に組み込むこともできる。コンピュータプログラム命令及びデータの記憶に適した装置としては、一例として、例えばEPROM消去可プログラム可能リードオンリメモリ)、EEPROM(電気的消去可能プログラム可能リードオンリメモリ)及びフラッシュメモリデバイスなどの半導体メモリデバイス、例えば内部ハードディスク又はリムーバブルディスクなどの磁気ディスク、磁気光学ディスク、並びにCD ROM及びDVD−ROMディスクを含む全ての形態の不揮発性メモリ、媒体及びメモリデバイスが挙げられる。プロセッサ及びメモリは、専用論理回路によって補完することも、又は専用論理回路に組み込むこともできる。

0064

本明細書で説明した主題の実施形態は、ユーザとの相互作用をもたらすために、例えばLCD(液晶ディスプレイ)、OLED(有機発光ダイオード)又は他のモニタなどの、ユーザに情報を表示するためのディスプレイ装置と、例えばマウス又はトラックボールなどの、ユーザがコンピュータに入力を提供できるようにするキーボード及びポインティングデバイスとを有するコンピュータ上に実装することができる。他の種類の装置を使用してユーザとの相互作用をもたらすこともでき、例えばユーザに提供されるフィードバックは、視覚的フィードバック聴覚的フィードバック又は触覚的フィードバックなどのあらゆる形の感覚的フィードバックとすることができ、ユーザからの入力は、音響入力音声入力又は触覚入力を含むあらゆる形で受け取ることができる。

0065

コンピュータシステムは、クライアント及びサーバを含むことができる。クライアントとサーバは、一般に互いに遠く離れており、典型的には通信ネットワークを介して相互作用する。このクライアントとサーバの関係は、それぞれのコンピュータ上で実行される、互いにクライアント−サーバの関係を有するコンピュータプログラムによって生じる。本明細書で説明した主題の実施形態は、例えばデータサーバとしてのバックエンドコンポーネント、アプリケーションサーバなどのミドルウェアコンポーネント、又はユーザが本明細書で説明した主題の実装と相互作用できるようにするグラフィカルユーザインターフェイス又はウェブブラウザを有するクライアントコンピュータなどのフロントエンドコンポーネントを含むコンピュータシステム、或いは1又は2以上のこのようなバックエンドコンポーネント、ミドルウェアコンポーネント又はフロントエンドコンポーネントのいずれかの組み合わせに実装することができる。システムのコンポーネントは、通信ネットワークなどのいずれかの形態又は媒体のデジタルデータ通信によって相互接続することができる。通信ネットワークの例としては、ローカルエリアネットワーク(「LAN」)、(インターネットなどの)ワイドエリアネットワーク(「WAN」)、及び(アドホックピアツーピアネットワークなどの)ピアツーピアネットワークが挙げられる。

0066

本明細書は多くの実装の詳細を含むが、これらの詳細は、本発明又は特許請求できるものの範囲を限定するものとして解釈すべきではなく、むしろ本発明の特定の実施形態に固有の特徴を説明するものとして解釈すべきである。本明細書において別個の実施形態の文脈で説明したいくつかの特徴は、単一の実施形態において組み合わせて実装することもできる。これとは逆に、単一の実施形態の文脈で説明した様々な特徴は、複数の実施形態において別個に、又はいずれかの好適な部分的組み合わせの形で実装することもできる。さらに、上記ではいくつかの組み合わせで機能するように特徴を説明し、最初はこのように特許請求していることもあるが、場合によっては、特許請求する組み合わせから生じる1又は2以上の特徴をこれらの組み合わせから削除することもでき、特許請求する組み合わせを下位の組み合わせ又は下位の組み合わせの変形例に向けることもできる。

0067

同様に、図面には特定の順序で動作を示しているが、これについて、望ましい結果を達成するためにこのような動作を図示の特定の順序又は順番で実施する必要、又は図示の動作を全て実施する必要はないと理解されたい。状況によっては、マルチタスク及び並行処理が有利な場合もある。さらに、上述した実施形態において様々なシステムコンポーネントを分離していても、このような分離が全ての実施形態において必要であると理解すべきではなく、説明したプログラムコンポーネント及びシステムを単一のソフトウェア製品に一般的に統合し、又は複数のソフトウェア製品にパッケージ化することもできると理解されたい。

0068

以上、本開示の特定の実施形態について説明した。以下の特許請求の範囲には他の実施形態も含まれる。また、特許請求の範囲に記載した動作を異なる順序で実行しても望ましい結果を得ることができる。

0069

100無線緑内障治療システム
102眼球
110無線電力伝送システム
130 WPTコイル
140刺激コイル
150 IOPセンサ
160 フレネルレンズ

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