JP2004502510A - Ｇｃｉｂによる眼内レンズの改善 - Google Patents

Abstract

エッジ現象と、その結果発生する眩光現象とを減少させるためにＧＣＩＢ（１００）を利用してＩＯＬ（１０）の外側エッジを平滑処理する原子レベルの表面平滑処理が開示されている。さらに、本発明は眼膜嚢へのＩＯＬ（１０）の接着を改善するため、ＩＯＬ（１０）の前面及び／又は後面をＧＣＩＢ（１００）を利用して原子レベルで平滑処理し、細胞内側成長と、その結果発生する二次白内障とを防止する。ＧＣＩＢ（１００）で平滑処理された表面は、表面への異物の付着を減少させ、ＩＯＬ（１０）の表面に存在する微小凹凸を減少させて眼の炎症をも減少させる。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
発明の分野
本発明はレンズ等の医療器具に関し、特にガスクラスタイオンビーム（ＧＣＩＢ）技術を利用した眼内レンズの表面平滑性を向上させる方法とシステムとに関する。
【０００２】
【従来の技術】
発明の背景
白内障手術での眼内レンズ（ＩＯＬ）の使用に伴い、術後に視力障害症状が残ることがある。二次性白内障とも言うべきＩＯＬの術後曇現象は最も頻発する症状であり、全ＩＯＬ埋め込み手術の３０％から５０％にも及ぶ。二次性白内障は眼球赤道から元のレンズ（水晶体）嚢とＩＯＬとの間の領域への通常水晶体上皮細胞の後方移動によるものである。
【０００３】
さらに、ＩＯＬとの生和合性に起因し、炎症反応（例えば、血管浸透性の増加、化学走性の増強及び食作用の増進等）を引き起こす反応物体の形成に導きかねない急性または慢性炎症反応も起こり得る。加えて、ＩＯＬ患者によっては、眼内レンズにおける外植の主たる原因となる“エッジ現象”が発生する。このエッジ現象はエッジ部分で光を拡散させる角状外側粗エッジによって引き起こされる。光は網膜に焦点せず、眩光現象の原因となる。水晶体の摘出技術の発展や水晶体物質の交換の研究にも拘わらず、白内障手術には術後の視覚障害が頻発する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明の１目的は眼内レンズの原子レベルでの表面平滑処理の提供である。
【０００５】
本発明の別目的は眼内レンズの表面をガスクラスタイオンビームによって改善し、そのようなレンズを使用することによる視覚障害を軽減することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
発明の概要
本発明の前述の目的並びに他の目的及び利点は以下にて解説する本発明によって達成される。
【０００７】
本発明はＧＣＩＢを利用した眼内レンズ（ＩＯＬ）の表面改善を提供し、ＩＯＬの後面及び前面並びにそのエッジ部を平滑にする。この平滑処理は上皮細胞の移動を防止し、レンズ表面の生和合性を向上させ、術後の障害を軽減する。術後障害の軽減は医療経費を節減させ、患者の苦しみを緩和させる。
【０００８】
本発明はＧＣＩＢを利用して原子レベルの表面平滑処理を施し、ＩＯＬの外側エッジに滑らかな丸みを帯びさせ、“エッジ現象”と眩光現象を抑える。さらに、本発明はＧＣＩＢを活用して原子レベルの表面平滑処理を施し、ＩＯＬの後面及び／又は前面を平滑処理してＩＯＬの眼嚢への接着状態を向上させ、細胞の内方成長を防止し、二次性白内障の発生を抑える。ＧＣＩＢにより平滑処理された表面は表面への異質物体の付着を減少させ、従来には不可避であったＩＯＬ表面の微粗性を減少させることで炎症の発症をも減少させる。
【０００９】
本発明の理解を助けるため、添付の図面と詳細な説明を利用して本発明を説明する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
好適方法と実施例の詳細な説明
高圧真空条件で加速されたエネルギーイオンビームである荷電原子またはビームは、半導体装置ジャンクションの形成、スパッタリングによる平面平滑処理及び薄膜特性の向上等に幅広く活用されている。ガスクラスタイオンは共通の電荷を共有し、高い全エネルギーを持つように高圧で加速される多数の弱く結合した原子あるいは分子で形成されている。クラスタイオンは衝突で分裂し、クラスタの全エネルギーは構成原子間で分配される。このエネルギー分配のため、原子は通常イオンあるいは非クラスタイオンと較べて個々にはずっと少ないエネルギー状態となり、原子はずっと浅く表面浸透するだけである。表面スパッタリング効果は通常イオンにより発生する対応効果よりも強力なエネルギーを必要とするため、本発明は他の方法ではできない微細な表面平滑処理を施すことができる。
【００１１】
ガスクラスタイオンビーム（ＧＣＩＢ）処理の概念は１０年前程に紹介された。ＧＣＩＢをドライエッチング、クリーニング及び材料平滑処理に使用することは知られており、例えば、出口他の米国特許第５８１４１９４号「基板表面処理方法」（１９９８年）において記述されている。数千個単位のガス原子または分子を含んだイオン化クラスタの形成が可能であり、数千電子ボルト程度のエネルギーを与えることができるので、クラスタ内の個々の原子または分子はそれぞれ単独で数電子ボルト程度のエネルギーを有する。例えば山田の米国特許第５４５９３２６の教示から、そのような個々の原子は、プラズマ処理の場合とは異なって表面深く浸透して内部損傷を引き起こすほどには強力なエネルギーを持っていないことが知られている。いずれにしろ、クラスタ自身は充分なエネルギー（数千電子ボルト）を有しており、効果的に硬質表面をエッチング処理、平滑処理あるいはクリーニング処理することができる。
【００１２】
ガスクラスタイオン内の個々の原子のエネルギーは数電子ボルト程度と低いので、原子は衝突時に標的表面のせいぜい数原子層程度を貫通するだけである。この浅い貫通は全クラスタイオンにより運搬される全エネルギーが１０^−１２秒程度で上表面層の極浅領域内で消費されるからである。このことはイオンインプランテーションの場合とは異なる。イオンインプランテーションでは普通のイオンが使用され、その目的は材料内にイオンを浸透させることであり、その強度は材料を、時に数千オングストロム貫通する程で、材料の表面特性を変化させる。クラスタイオンの高全エネルギーと極小反応領域のため、衝突部位での放出エネルギー強度は普通イオンによる処理よりも格段に大きい。
【００１３】
図１を利用して解説する。図１にはＩＯＬ１０の表面平滑処理用の本発明のガスクラスタイオンビーム（ＧＣＩＢ）プロセッサ１００が図示されている。プロセッサ１００は３体の連通チャンバに分割されている真空容器１０２と、発生源チャンバ１０４と、イオン化／加速チャンバ１０６と、ガスクラスタイオンビームで均質な平滑処理をするためにＩＯＬ１０をポジショニングできる独特な形態の対象物体ホルダー１５０を含んだ処理チャンバ１０８とで構成されている。
【００１４】
本発明の平滑法では、これら３体のチャンバはそれぞれ真空ポンプシステム１４６ａ、１４６ｂ、１４６ｃで適当な圧力に真空処理される。シリンダ１１１に保存された濃縮可能なガス源１１２（例えばアルゴンまたはＮ２）は圧力下でガスメータバルブ１１３とガス供給管１１４を介して停留チャンバ１１６に導入され、適当な形状のノズル１１０で低圧内に噴射され、超音波ガスジェット１１８を発生させる。ジェット流による冷却でガスジェット１１８の一部は複数のクラスタとなる。それぞれのクラスタは弱く結合した原子または分子で成る。ガススキマーアパーチャ１２０はクラスタジェットになっていないガス分子をクラスタジェットと部分的に分離し、高圧が不都合な下流領域（例えばイオナイザー１２２、高圧電極１２６、処理チャンバ１０８）の圧力を抑える。適当な濃縮可能なガス源１１２とはアルゴン、窒素、二酸化炭素等である。
【００１５】
ガスクラスタを含んだ超音速ガスジェット１１８が形成された後、クラスタはイオナイザー１２２でイオン化される。イオナイザー１２２は典型的には電子衝突イオナイザーであり、白熱フィラメント１２４から熱電子を発生させ、電子を加速して方向性を与え、ガスジェット１１８のガスクラスタと衝突させ、ジェットをイオナイザー１２２に通す。電子衝突はクラスタから電子を発生させ、クラスタの一部を陽イオン化させる。適当にバイアスされた高圧電極セット１２６はイオナイザー１２２からクラスタイオンを引き出してビームを形成させ、クラスタイオンに望むエネルギーを付与するように加速させ（典型的には１Ｋ電子ボルトから数十Ｋ電子ボルト）、焦点処理して当初経路１５４を有したＧＣＩＢ１２８を形成させる。フィラメント電源１３６はＶ_Ｆを提供し、イオナイザーフィラメントを加熱する。陽極電源１３４はＶ_Ａを提供してフィラメント１２４から排出される熱電子を加速し、ガスジェット１１８を含んだクラスタに衝突させ、イオンを発生させる。導出電源１３８はＶ_Ｅを提供し、高圧電極をバイアスしてイオナイザー１２２のイオン化領域からイオンを導出し、ＧＣＩＢ１２８を形成する。加速器電源１４０はＶ_Ａｃｃを提供し、イオナイザー１２２に関して高圧電極をバイアスし、Ｖ_Ａｃｃ電子ボルトに等しい加速エネルギーを提供する。レンズ電源（例えば１４２と１４４）は電位（例えばＶ_Ｌ１とＶ_Ｌ２）で高圧電極をバイアスしてＧＣＩＢ１２８を焦点させる。
【００１６】
本発明においては、ＧＣＩＢプロセッサ１００で処理される眼内レンズ（ＩＯＬ）１０は対象物体ホルダー１５０で保持され、ＧＣＩＢ１２８の通路内に配置される。ＩＯＬ１０の均質な平滑処理を可能にするため、対象物体ホルダー１５０は次のように設計されている。
【００１７】
ＧＣＩＢを利用して最良のＩＯＬ１０の平滑処理を施すには、図２に示す非平面状のＩＯＬ表面を直角ビーム入射角に対して特定角度許容誤差内に配置しなければならない。これには、処理最良化と均質性とを提供するために一定の露出レベルにて全部の非平面状表面をその許容範囲誤差角内で補正するようにレンズ固定具と対象物体ホルダーを調整しなければならない。直角入射角から±１５°以上の角度で処理ビームに露出される表面を含んだレンズ１０は調整を必要とする。特に、ＩＯＬ１０を平滑化するとき、対象物体ホルダー１５０はＧＣＩＢプロセッサ１００の端部の機構１５２で回転されて調整される。回転／調整機構１５２は好適には長軸１５４周囲で３６０°回転させ、軸１５４に垂直な軸１５６周囲で充分な装置の調整をさせるものであり、レンズ１０の表面を直角ビーム入射角から±１５°以内に維持させる。
【００１８】
特定の条件下では、ＩＯＬ１０のサイズによっては均質平滑度を提供するにはスキャンシステムの利用が望ましい。ＧＣＩＢ処理には必要ではないが、２ペアの直交静電気スキャンプレート１３０と１３２を利用し、長い処理領域のラスタまたは他のパターンを創出させる。ビームスキャンが実行されると、スキャン発生器１５６はＸ軸とＹ軸のスキャン信号電圧をリード先ペア１５８と１６０を介してスキャンプレート１３０と１３２のペアに提供する。スキャン信号電圧は異なる周波数の三角波であり、ＧＣＩＢ１２８をスキャン処理されたＧＣＩＢに変換させ、ＩＯＬ１０の全表面をスキャン処理する。
【００１９】
ビームスキャンが望まれないときは、処理は一般的にビームの直径によって定義される領域に限定される。ビームの直径は電源（例えば１４２と１４４）の電圧（Ｖ_Ｌ１とＶ_Ｌ２）を選択することでセットされ、対象物体に対して望むビーム径を提供する。
【００２０】
本発明で眼内レンズ１０の表面平滑度を改善することができる。ＧＣＩＢ処理前のアクリル製ＩＯＬ１０の表面は微小粗性を有していた。表面粗度はＲ_ａで４６．５オングストロム、Ｒ_ＲＭＳで５９．４オングストロムであった。これら粗度は術後の諸症状を引き起こす細胞レベルで表面の微小粗性問題を提起した。ＧＣＩＢ処理後のアクリルＩＯＬ１０の表面はレンズ自体の構造的変化を発生させずに表面の粗度を減少させた。ＧＣＩＢ処理後の表面粗度はＲ_ａで２２．６オングストロムであり、Ｒ_ＲＭＳで２８．９オングストロムであった。
【００２１】
本発明はいくつかの実施例を利用して解説されているが、本発明は請求項の精神と範囲内でさらなる実施形態が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明のガスクラスタイオンビーム処理システムの概略図である。
【図２】図２はガスクラスタイオンビーム処理システムの一部分解図であり、対象体ホルダーを示している。
【図３】図３は原子顕微鏡画像であり、ＧＣＩＢ処理前のＩＯＬの表面を示している。
【図４】図４は原子顕微鏡画像であり、ＧＣＩＢ処理後のＩＯＬの表面を示している。

Claims (10)

1. ガスクラスタイオンビーム処理で眼内レンズの表面を改善させる装置であって、
   真空容器と、
   該真空容器と作動可能に連動されたガスクラスタイオンビームを発生させるガスクラスタイオンビーム源と、
   ガスクラスタ通路に沿ってガスクラスタイオンビームを加速させる加速装置と、
   該ガスクラスタ通路内で進行軸に沿って提供され、ガスクラスタイオン処理のために眼内レンズを配置保持する眼内レンズホルダーと、
   該眼内レンズホルダーと作動可能に連結され、該眼内レンズホルダーと眼内レンズを前記進行軸周囲で回転させ、該眼内レンズホリダーと眼内レンズを該進行軸と垂直な軸周囲でポジション調整させるポジション調整手段と、
   を含んで構成されていることを特徴とする装置。
2. ポジション調整装置は眼内レンズの複数領域のポジション調整を行い、該眼内レンズに垂直なビーム入射角となるようにガスクラスタイオンビームをインターセプトさせることを特徴とする請求項１記載の装置。
3. ビーム入射角は垂直の±１５°であることを特徴とする請求項２記載の装置。
4. ガスクラスタイオンビームと眼内レンズを相対的にスキャン処理するスキャン手段をさらに含んでいることを特徴とする請求項１記載の装置。
5. ガスクラスタイオンビーム処理は眼内レンズの表面を平滑化させることを特徴とする請求項１記載の装置。
6. ガスクラスタイオンビーム処理は眼内レンズのエッジを平滑化させることを特徴とする請求項１記載の装置。
7. ガスクラスタイオンビーム処理で眼内レンズの表面を改善させる方法であって、
   真空チャンバ内で不活性ガスクラスタイオンビームを形成するステップと、
   該ガスクラスタイオンビームを加速させるステップと、
   前記真空チャンバ内で眼内レンズの表面をポジション調整し、処理のために前記ガスクラスタイオンビームを受領させるステップと、
   前記眼内レンズの表面を所定のエネルギーを有したガスクラスタイオンビームの所定照射量で照射するステップと、
   を含んで提供されることを特徴とする方法。
8. 手術用インプラントのポジションを調整し、眼内レンズの表面を平滑処理させるステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項７記載の方法。
9. 眼内レンズのポジションを調整し、眼内レンズのエッジを平滑処理させるステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項７記載の方法。
10. 手術用インプラントのポジションを調整し、眼内レンズの領域を処理するステップと、
    眼内レンズに対して垂直な入射角のガスクラスタイオンビームで該眼内レンズを照射するステップと、
    をさらに含んでいることを特徴とする請求項７記載の方法。