IMPLANTE RETINAL MICROFOTODETECTOR MULTIFÁSICO CON CAPACIDAD DE CORRIENTE Y VOLTAJE VARIABLE.

Implante retinal (10) para inducir eléctricamente la visión formada en un ojo,

comprendiendo el implante retinal (10): una pluralidad de pares de microfotodetectores (62) de una primera capa que reciben luz incidente sobre el ojo, cada par de microfotodetectores de la primera capa comprendiendo: un microfotodetector PiN (63A) y un microfotodetector NiP (64A), donde la porción P del microfotodetector PiN (63A) y la porción N del microfotodetector NiP (64A) están alineadas sobre un primer extremo y la porción N del microfotodetector PiN (63A) y la porción P del microfotodetector NiP (64A) están alineadas sobre un segundo extremo; y un electrodo común (65) en comunicación eléctrica entre la porción P y la porción N del primer extremo del par de microfotodetectores; una capa de ajuste de ganancia (100) que tiene un primer lado y un segundo lado, teniendo el primer lado una primera porción conectada eléctricamente en serie con el segundo extremo de al menos una porción de la pluralidad de pares de microfotodetectores (62) de la primera capa, y una segunda porción formada integralmente con la primera porción y alejándose de la primera porción, donde la segunda porción está orientada para recibir luz incidente sobre el ojo; y un plano de electrodos común (114) en contacto eléctrico con el segundo lado de la capa de ajuste de ganancia (100), por medio de lo cual el plano de electrodos común (114) sirve como contacto de tierra para el implante retinal (10)

Campo de la Invención

La presente invención se refiere a productos médicos que son implantados en el ojo y que pueden restaurar 5 cierto grado de visión en personas con pérdida de visión causada por diversas enfermedades de la retina.

Antecedentes

Diversas enfermedades de la retina causan una pérdida de la visión por destrucción de la vasculatura retinal exterior y de ciertas capas retinales exteriores e interiores del ojo. La retina interior se conoce también como neurorretina. La vasculatura retinal exterior se compone de la coroides y la coriocapilar y las capas retinales exteriores 10 se componen de la membrana de Bruch y el epitelio pigmentario retinal. La parte exterior de la capa retinal interior que se ve afectada es la capa fotorreceptora. Sin embargo, pueden verse afectadas de forma variable otras capas retinales interiores. Estas capas retinales interiores preservadas incluyen las capas de los núcleos exteriores, plexiforme exterior, núcleos interiores, plexiforme interior, células amacrinas, células ganglionares y fibras nerviosas. La preservación de estas capas retinales interiores permite la estimulación eléctrica de una o más de estas estructuras para producir la 15 sensación de formación de imágenes.

Se han realizado ya esfuerzos previos para generar la visión estimulando eléctricamente diversas partes de la retina. Uno de tales intentos implicaba un dispositivo en forma de disco con electrodos estimuladores de la retina en un lado y fotosensores en el otro lado. La corriente del fotosensor tenía que ser amplificada mediante electrónica (por una fuente externa) dentro del disco para operar los electrodos estimuladores. El dispositivo fue diseñado para estimular 20 eléctricamente la capa de fibras nerviosas de la retina mediante contacto sobre esta capa desde la cavidad vítrea. El éxito de este dispositivo es escaso debido a que debe duplicar señales neuronales complejas moduladas por frecuencia de una capa de fibras nerviosas que sigue un rumbo radial general con fibras que se solapan desde diferentes porciones de la retina. Por consiguiente, el dispositivo no sólo tendría que duplicar señales neuronales complejas, y que tienen que descifrarse, sino también tendría que ser capaz de seleccionar las fibras nerviosas apropiadas para estimular 25 aquellas que están dispuestas en una posición no retinotópicamente correcta con respecto a la imagen de luz incidente.

Otro intento del uso de un implante para corregir pérdida de la visión implica un dispositivo que consiste en una base soporte que se reviste con un material fotosensible, tal como selenio. Este dispositivo fue diseñado para ser insertado a través de una incisión externa en la esclerótica, en su polo posterior, y permanecería entre la esclerótica y la coroides o entre la coroides y la retina. La luz provocaría que se desarrolle una tensión eléctrica sobre la superficie 30 fotosensible produciendo iones, que entonces teóricamente migrarían hacia el interior de la retina, estimulándola. Sin embargo, puesto que este dispositivo no tiene una estructura superficial discreta que restrinja el flujo direccional de las cargas, se produciría una migración y difusión lateral de cargas, impidiendo así una resolución de imagen aceptable. La colocación del dispositivo entre la esclerótica y la coroides resultaría también en el bloqueo de la migración discreta de iones hacia las capas fotorreceptora y retinal interior. Esto se debe a la presencia de la coroides, coriocapilar, 35 membrana de Bruch y la capa de epitelio pigmentario retinal, las cuales bloquearían el paso de estos iones. La colocación del dispositivo entre la coroides y la retina interpondría aún la membrana de Bruch y la capa de epitelio pigmentario retinal en la vía de la migración discreta de iones. Puesto que el dispositivo sería insertado en o a través de la coroides, altamente vascularizada en el polo posterior, probablemente se produciría una hemorragia subcoroidal, intrarretinal e intraorbital, junto con una interrupción del flujo sanguíneo hacia el polo posterior. 40

Otro dispositivo estimulador retinal, un dispositivo de retina artificial fotovoltaico, se describe en la patente de US 5.024.223. Esta patente describe un dispositivo insertado en el espacio potencial del interior de la retina misma. Este espacio, denominado espacio subretinal, se localiza entre las capas exterior e interior de la retina. El dispositivo de retina artificial descrito se compone de una pluralidad de los denominados microfotodiodos de electrodos superficiales (“SEMCPs”) depositados sobre un único sustrato de cristal de silicio. Los SEMCPs transducen la luz en pequeñas 45 corrientes eléctricas que estimulan las células retinales interiores superpuestas y circundantes. Debido a la naturaleza sólida del sustrato de los SEMCPs, se puede producir un bloqueo de nutrientes desde la coroides hacia la retina interior. Incluso con fenestraciones de diversas geometrías, la permeabilidad al oxígeno y a sustancias biológicas no es óptima.

La patente US 5.397.350 describe otro dispositivo de retina artificial fotovoltaico. Este dispositivo se compone de una pluralidad de los denominados microfotodiodos de electrodos superficiales independientes (ISEMCPs) 50 dispuestos en el seno de un vehículo líquido para su colocación en el espacio subretinal del ojo. Los espacios abiertos entre ISEMCPs adyacentes permiten que los nutrientes y el oxígeno fluyan desde la retina exterior hacia la retina interior. Los ISEMCPs incorporan una capa capacitiva para producir un potencial eléctrico de dirección opuesta y permitir una estimulación de corriente bifásica. Dicha corriente es beneficiosa, ya que previene el daño a la retina por electrolisis debido a estimulación monofásica prolongada. Sin embargo, al igual que el dispositivo de SEMCP, el 55 ISEMCP depende de la luz procedente del entorno visual para su funcionamiento y, por ello, la capacidad de este dispositivo para funcionar en ambientes con baja iluminación es limitada.

Se describe todavía otro dispositivo de retina artificial fotovoltaico en la patente US 5.895.415. Este dispositivo se compone de varias subunidades de microfotodiodos multifásicos. En particular, un dispositivo conocido como MMRI-4 tiene cuatro subunidades de microfotodiodos. Sin embargo, este dispositivo no emplea capacidades de amplificación ni tampoco la capacidad de variar su polaridad de voltaje de estimulación, los cuales, conjuntamente, llevarían a una capacidad mejorada para funcionar en entornos con poca luz y a una capacidad mejorada para dirigir variaciones 5 localizadas en la sensibilidad retinal.

Se describe en la patente US 4.628.933 un dispositivo de estimulación retinal fotovoltaico que implica la amplificación. Este dispositivo incluye una serie compacta de dispositivos fotosensibles así como una pluralidad de electrodos conectados a las salidas de los dispositivos fotosensibles. La amplificación puede tener lugar entre los elementos fotosensores y los electrodos. Sin embargo, la fuente eléctrica para la amplificación no se basa en la luz 10 incidente, sino en el acoplamiento de radiofrecuencia (RF). Además, es poco probable que la amplificación mejore la capacidad para funcionar en entornos con poca luz debido a que el aumento no puede dirigirse a longitudes de onda luminosas específicas, tales como longitudes infrarrojas, cuya amplificación mejoraría el funcionamiento en ambientes con poca luz. Este dispositivo tampoco es capaz de cambiar su polaridad de voltaje de estimulación.

El ISEMCP tampoco provee una forma para dirigir las variaciones localizadas de la sensibilidad a la 15 estimulación eléctrica del tejido retinal superviviente. Por consiguiente, existe la necesidad de implantes retinales que puedan operar eficazmente en ambientes de baja iluminación y que sean capaces de compensar las variaciones de sensibilidad retinal dentro del ojo.

Breve Resumen

Para abordar las necesidades anteriores y de acuerdo con un aspecto de la invención, se describe un implante 20 retinal según la reivindicación 1. El aumento de voltaje y de corriente se denominarán "ganancia".

De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención, se describe un método según la reivindicación 15.

Breve Descripción de las Figuras

FIG. 1: vista lateral en corte transversal simplificada de un ojo que contiene un implante retinal VGMMRI en el 25 espacio subretinal;

FIG. 2: vista en corte en perspectiva despiezada aumentada de una parte de la retina que ilustra...

1. Implante retinal (10) para inducir eléctricamente la visión formada en un ojo, comprendiendo el implante retinal (10):

una pluralidad de pares de microfotodetectores (62) de una primera capa que reciben luz incidente sobre el ojo, cada par de microfotodetectores de la primera capa comprendiendo:

un microfotodetector PiN (63A) y un microfotodetector NiP (64A), 5

donde la porción P del microfotodetector PiN (63A) y la porción N del microfotodetector NiP (64A) están alineadas sobre un primer extremo y la porción N del microfotodetector PiN (63A) y la porción P del microfotodetector NiP (64A) están alineadas sobre un segundo extremo; y un electrodo común (65) en comunicación eléctrica entre la porción P y la porción N del primer extremo del par de microfotodetectores;

una capa de ajuste de ganancia (100) que tiene un primer lado y un segundo lado, teniendo el primer lado una 10 primera porción conectada eléctricamente en serie con el segundo extremo de al menos una porción de la pluralidad de pares de microfotodetectores (62) de la primera capa, y una segunda porción formada integralmente con la primera porción y alejándose de la primera porción, donde la segunda porción está orientada para recibir luz incidente sobre el ojo; y

un plano de electrodos común (114) en contacto eléctrico con el segundo lado de la capa de ajuste de ganancia 15 (100), por medio de lo cual el plano de electrodos común (114) sirve como contacto de tierra para el implante retinal (10).

2. Implante retinal (10) según la reivindicación 1, caracterizado porque la capa de ajuste de ganancia (100) comprende al menos un fotodetector PiN (66) que tiene una porción P y una porción N, la porción P del al menos un fotodetector PiN (66) de la capa de ajuste de ganancia (100) estando en comunicación eléctrica con la porción N de al menos uno de 20 los microfotodetectores PiN (63A) de los pares de microfotodetectores (62) de la primera capa.

3. Implante retinal (10) según la reivindicación 1, caracterizado porque la capa de ajuste de ganancia (100) comprende al menos un fotodetector NiP (68) que tiene una porción N y una porción P, la porción N del al menos un fotodetector NiP (68) estando en comunicación eléctrica con la porción P del al menos uno de entre los microfotodetectores NiP de la primera capa (64A) de los pares de microfotodetectores de la primera capa (62). 25

4. Implante retinal (10) según la reivindicación 1, caracterizado porque la capa de ajuste de ganancia (100) comprende una pluralidad de tiras de fotodetectores PiN y NiP paralelas (66, 68).

5. Implante retinal (10) según la reivindicación 4, caracterizado porque la pluralidad de pares de microfotodetectores de la primera capa (62) comprende además columnas (61) de pares de microfotodetectores, donde la porción N del microfotodetector PiN (63A) de un par está en comunicación eléctrica con una porción P de una tira de fotodetectores 30 PiN en la capa de ganancia, y la porción P del microfotodetector NiP (64A) del par está en comunicación eléctrica con una porción N de una tira de fotodetectores NiP (68) en la capa de ganancia.

6. Implante retinal (10) según la reivindicación 4, caracterizado porque la pluralidad de tiras de fotodetectores PiN y NiP paralelas (66, 68) están posicionadas en un patrón alternante.

7. Implante retinal (10) según la reivindicación 1, caracterizado porque un material de filtro (106) reviste el primer 35 extremo de la segunda porción de la capa de ajuste de ganancia (100), estando configurado el primer material de filtro (106) para que pase una primera porción predeterminada de longitudes de onda de luz visible e infrarroja seleccionada de un rango de 400 nanómetros a 2 micras.

8. Implante retinal (10) según la reivindicación 7, caracterizado porque la primera porción predeterminada de longitudes de onda se selecciona de un rango de 800 nanómetros a 2 micras. 40

9. Implante retinal (10) según la reivindicación 7, caracterizado porque cada uno de la pluralidad de pares de microfotodetectores de la primera capa (62) comprende además un segundo material de filtro (75) situado sobre la porción N sobre el primer extremo de al menos uno de la pluralidad de pares de microfotodetectores (62).

10. Implante retinal (10) según la reivindicación 9, caracterizado porque el segundo material de filtro (75) está configurado para que pase una segunda porción predeterminada de longitudes de onda de luz visible o infrarroja en un 45 rango de 400 nanómetros a 2 micras.

11. Implante retinal (10) según la reivindicación 10, caracterizado porque la segunda porción predeterminada de longitudes de onda es diferente de la primera porción predeterminada de longitudes de onda.

12. Implante retinal (10) según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, caracterizado porque cada uno de la pluralidad de pares de microfotodetectores de la primera capa (62) comprende además un tercer material de filtro (74) posicionado 50 sobre la porción P sobre el primer extremo de al menos uno de la pluralidad de pares de microfotodetectores (62).

13. Implante retinal (10) según la reivindicación 12, caracterizado porque el tercer material de filtro (74) está configurado para que pase una tercera porción predeterminada de longitudes de onda seleccionada de un rango de 400 nanómetros a 2 micras.

14. Implante retinal (10) según la reivindicación 13, cuando depende de la reivindicación 9, caracterizado porque la tercera porción predeterminada de longitudes de onda es diferente de la primera y segunda porciones predeterminadas 5 de longitudes de onda.

15. Método para ajustar el aumento de voltaje y corriente en un implante retinal, comprendiendo el método:

proveer un implante retinal (10) que tiene una capa sensible a la luz accionada por la luz (60) y una capa de ajuste de ganancia de voltaje y corriente (100) accionada por la luz, la capa de ajuste de ganancia (100) accionada por la luz teniendo un filtro de paso de banda (106) para que pase una primera porción de longitud de onda 10 predeterminada de luz infrarroja y visible incidente;

proveer una fuente de luz en la porción de longitud de onda predeterminada; e

iluminar al menos una porción del implante retinal (10) con la fuente de luz, para ajustar el aumento de una imagen de luz visible y/o luz infrarroja incidentes en el implante.

16. Método según la reivindicación 15, caracterizado porque la capa sensible a la luz (60) comprende columnas (61) de 15 pares de microfotodetectores (62) que aceptan la energía luminosa de la luz incidente y la convierten en señales eléctricas.

17. Método según la reivindicación 16, caracterizado porque la primera porción de longitud de onda predeterminada de luz incidente que pasa a la capa de ajuste de ganancia (100) se usa para proveer selectivamente energía a la capa de ajuste de ganancia (100), que a su vez provee un aumento de voltaje y corriente a la capa sensible a la luz (60) que 20 cubre la capa de ajuste de ganancia (100).

18. Método según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 17, caracterizado porque la fuente de luz en la porción de longitud de onda predeterminada comprende una fuente de iluminación externa, tal como un sistema de auriculares (230).