專利名稱：具有可變電壓和電流性能的多相微光電傳感器視網(wǎng)膜植入物及置入裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及植入眼內(nèi)的醫(yī)療產(chǎn)品，它能使由于某些視網(wǎng)膜疾病而喪失視力的病人恢復(fù)一定程度的視力。
背景技術(shù)：
許多種視網(wǎng)膜疾病由于破壞眼睛的外視網(wǎng)膜脈管系統(tǒng)和某些內(nèi)外視網(wǎng)膜層而導(dǎo)致視力喪失。內(nèi)視網(wǎng)膜也稱作視神經(jīng)視網(wǎng)膜。外視網(wǎng)膜脈管系統(tǒng)由脈絡(luò)膜和脈絡(luò)膜血管層組成，而外視網(wǎng)膜層由布魯赫膜和視網(wǎng)膜色素上皮組成。已感光的內(nèi)視網(wǎng)膜層外部是光感受器層。但是，也可能出現(xiàn)其它內(nèi)視網(wǎng)膜層的可以變化的缺少。這些缺少的內(nèi)視網(wǎng)膜層包括外核層、外叢狀導(dǎo)、內(nèi)核層、內(nèi)叢狀層、無長突細(xì)胞層、神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層和神經(jīng)纖維層。這些內(nèi)視網(wǎng)膜層的缺少使得可以電刺激這些結(jié)構(gòu)中的一個(gè)或多個(gè)，從而產(chǎn)生已形成的圖象的感知。
已經(jīng)報(bào)道過通過電刺激視網(wǎng)膜的各部分來產(chǎn)生視力的先前的努力。一種此類嘗試涉及一個(gè)一面帶有視網(wǎng)膜刺激電極而另一面帶有光傳感器的盤狀器件。光傳感器的電流用盤內(nèi)的電子線路(用外電源供電)放大，以啟動(dòng)刺激電極。該器件設(shè)計(jì)成通過從玻璃體腔接觸視網(wǎng)膜的神經(jīng)纖維層來電刺激該層。該器件似乎不太成功，因?yàn)樗仨殢?fù)制一個(gè)在通常的半徑行程內(nèi)起作用且?guī)в袕囊暰W(wǎng)膜的不同部分來的重疊纖維的神經(jīng)纖維層的復(fù)雜的頻率調(diào)制的神經(jīng)信號。因此，該器件不僅必須復(fù)制和還要破譯一個(gè)復(fù)雜的神經(jīng)信號，而且必須能夠選擇相對于入射光圖像配置在不是沿視網(wǎng)膜表面的正確位置中的合適的神經(jīng)纖維來刺激。
另一個(gè)使用植入物來校正視力喪失的嘗試涉及這樣一個(gè)器件，該器件由一個(gè)在其上面涂有一種光敏材料(如硒)的支承基底組成。該器件設(shè)計(jì)成通過一個(gè)在后極上形成的外鞏膜切口插入并放置在鞏膜和脈絡(luò)膜之間，或脈絡(luò)膜和視網(wǎng)膜之間。光將導(dǎo)致一個(gè)在光敏表面上產(chǎn)生的電位，該電位產(chǎn)生離子，然后離子在理論上移入視網(wǎng)膜而產(chǎn)生刺激。但是，因?yàn)樵撈骷]有分立的表面結(jié)構(gòu)來限制電荷的定向流動(dòng)，所以會(huì)出現(xiàn)電荷的側(cè)向移動(dòng)和擴(kuò)散，由此減小可以接受的圖象分辨能力。將該元件安置在鞏膜和脈絡(luò)膜之間也會(huì)導(dǎo)致妨礙分立的離子移向光感受器和內(nèi)視網(wǎng)膜層。這是由于脈絡(luò)膜、脈絡(luò)膜血管層、布魯赫膜和視網(wǎng)膜色素上皮層的存在，所有這些會(huì)妨礙這些離子的通過。將該器件安置在脈絡(luò)膜和視網(wǎng)膜之間仍然會(huì)在分立離子遷移路徑中插入布魯赫膜和視網(wǎng)膜色素上皮層。因?yàn)樵撈骷⒉迦牖蛲ㄟ^后極的高血管脈絡(luò)膜，所以與到后極的血流的破壞一起，多半會(huì)產(chǎn)生脈絡(luò)膜下的、視網(wǎng)膜內(nèi)的和眼眶內(nèi)的出血。
美國專利No.5 024 223中公開了另一種視網(wǎng)膜刺激器件，一種光電人造視網(wǎng)膜器件。該專利公開了一種插入視網(wǎng)膜本身內(nèi)部的有可能性的空間中的器件。這空間稱為視網(wǎng)膜下的空間，位于視網(wǎng)膜的外層和內(nèi)層之間。該公開的人造視網(wǎng)膜器件由多個(gè)沉積在一個(gè)單晶硅襯底上的所謂表面電極微光電二極管(“SEMCP”)組成。SEMCP將光變換成小電流，后者刺激上面的和周圍的內(nèi)視網(wǎng)膜細(xì)胞。由于SEMCP的實(shí)心襯底性質(zhì)，可能發(fā)生營養(yǎng)物從脈絡(luò)膜到內(nèi)視網(wǎng)膜的阻塞。即使采用各種幾何圖形的排列配置，氧和生物物質(zhì)的滲透也不是最好的。
美國專利No.5 397 350公開另一種光電人造視網(wǎng)膜器件。該器件由多個(gè)所謂獨(dú)立的表面電極微光電二極管(ISEMCP)組成，這些ISEMCP安置在一個(gè)液體容器內(nèi)，以便放入眼睛的視網(wǎng)膜下的空間內(nèi)。相鄰的ISEMCP之間的開放空間允許營養(yǎng)物和氧從外視網(wǎng)膜流入內(nèi)視網(wǎng)膜。ISEMCP合并一個(gè)電容層，以產(chǎn)生一個(gè)反向電位，從而允許雙相電流刺激。此種電流有利于防止由于長時(shí)間單相刺激而產(chǎn)生的對視網(wǎng)膜的電解損傷。但是，像SEMCP器件一樣，ISEMCP依賴從可見環(huán)境來的光來啟動(dòng)它，因此該器件在弱光環(huán)境中起作用的能力是有限的。ISEMCP也不提供一種方法來滿足對殘存視網(wǎng)膜組織的電刺激靈敏度的局部變化。因此，需要能夠在弱光環(huán)境中有效地操作并能補(bǔ)償眼睛內(nèi)視網(wǎng)膜靈敏度變化的視網(wǎng)膜植入物。
發(fā)明概要為了滿足上述要求，本發(fā)明公開了一種用于在眼內(nèi)以電感應(yīng)方式形成視力的視網(wǎng)膜植入物，一種所謂可變增益多相位微光電二極管視網(wǎng)膜植入物(VGMMRI)，它能產(chǎn)生正極性或負(fù)極性刺激電壓或電流，兩者在弱光環(huán)境中的波幅都比先有技術(shù)中的大。該增大的電壓和電流將稱為增益。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，該視網(wǎng)膜植入物(此處也稱為VGMMRI)包括在一個(gè)硅片襯底表面上排成列的多個(gè)微光電傳感器對。每列中的每個(gè)微光電傳感器對具有對入射光有相反取向的一個(gè)第一微光電傳感器和一個(gè)第二微光電傳感器，使得第一PiN微光電傳感器的P部分和第二NiP微光電傳感器的N部分在一列的表面上的第一端部上對準(zhǔn)，使得它們面向入射光。同樣，第一PiN微光電傳感器的N部分和第二NiP微光電傳感器的P部分在一個(gè)與第一端部相對并指向襯底的第二端部上對準(zhǔn)。每列的微光電傳感器對也配置成使所有微光電傳感器對的兩端的P部分和N部分沿該列的長軸對齊。一個(gè)共同的視網(wǎng)膜刺激電極連接每個(gè)微光電傳感器對的第一端部P和N部分。在第二端部上，每列微光電傳感器對有一個(gè)與每列中所有微光電傳感器的第二端部N部分產(chǎn)生電接觸的第一接觸帶和一個(gè)與該列中所有微光電傳感器的第二端部P部分產(chǎn)生電接觸的第二接觸帶。對該器件上所有列的微光電傳感器對重復(fù)該同一配置。這樣，每列微光電傳感器對在延伸該列的長度并超越到兩個(gè)在下面的帶狀光電二極管的端部的第二端部上有兩個(gè)獨(dú)立的共同接觸帶，一個(gè)連接該列中所有在上面的PiN微光電傳感器對的所有第二端部N部分，而另一個(gè)連接該列中所有在上面的NiP微光電傳感器對的所有第二端部P部分。
在該列下面，該列的第二端部N部分共同接觸帶與一個(gè)第一在下面的帶狀PiN光電傳感器的P部分產(chǎn)生電接觸，后者延伸該列的長度，然后到該列的兩端。該第一在下面的帶狀PiN微光電傳感器的目的是通過第二端部N部分共同接觸帶向該疊合的列中的PiN微光電傳感器提供增大的電壓和/或電流。同樣，該第二端部P部分共同接觸帶與一個(gè)第二在下面的帶狀NiP光電傳感器的N部分產(chǎn)生電接觸，后者延伸該列的長度，然后超越到該列的兩端。該第二帶狀NiP光電傳感器的目的是通過第二端部P部分共同接觸帶向該疊合列中的微光電傳感器提供增大的電壓和/或電流。
在一個(gè)實(shí)施例中，三種類型的濾光器(每個(gè)通過可見至紅外光的一個(gè)不同的波長部分)一個(gè)對一個(gè)地沉積在PiN微光電傳感器的第一端部P部分上，NiP微光電傳感器的第一端部N部分上，以及在第一帶狀的在下面的PiN光電傳感器的向光暴露的端部和第二帶狀的在下面的NiP光電傳感器的向光暴露的端部的P和N部分上。
按照本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明公開一種調(diào)整安置在眼睛內(nèi)的視網(wǎng)膜植入物的刺激電壓波幅及極性和/或電流的方法。該方法包括提供一個(gè)光啟動(dòng)的視網(wǎng)膜植入物(VGMMRI)的步驟，該VGMMRI的電輸出可以通過改變指向視網(wǎng)膜植入物上的可見和紅外照明光的三個(gè)不同波長部分的強(qiáng)度來調(diào)整其電壓極性、電壓和電流波幅。這三個(gè)不同波長部分是從入射光和從一個(gè)用于將不同波長部分投射到眼內(nèi)的頭戴裝置提供的。該頭戴裝置是如美國專利No.5 895 415(參考合并于此)中描述的一種改進(jìn)的自適應(yīng)成象視網(wǎng)膜刺激系統(tǒng)(AIRES)，并改進(jìn)而在可見和紅外光的三個(gè)不同波長部分中產(chǎn)生圖象和背景照明。
按照本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明公開一種視網(wǎng)膜植入物，它被制成分開的單個(gè)VGMMRI微型瓦片狀的象素，每個(gè)象素具有至少一個(gè)微光電傳感器對和一對在下面的帶狀光電傳感器，使得這些微型瓦片狀的象素保持在一個(gè)網(wǎng)狀格架中。格架中的象素之間的開放空間允許營養(yǎng)物和氧在內(nèi)外視網(wǎng)膜層之間透過。
附圖簡述

圖1是一只在視網(wǎng)膜下的空間內(nèi)含有一個(gè)VGMMRI視網(wǎng)膜植入物的眼睛的簡化橫截面圖；圖2是視網(wǎng)膜一部分的放大的分解透視截面圖，例示一個(gè)VGMMRI的實(shí)施例在視網(wǎng)膜下的空間內(nèi)其最佳位置中的透視截面圖；圖3是一個(gè)按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的VGMMRI的面向入射光的平面圖；圖4是通過圖3的截面A-A和B-B截取的VGMMRI的透視的階梯狀截面圖的一部分；圖4A是VGMMRI的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的平面圖，其中，每個(gè)帶有其增益調(diào)整層的微光電傳感器對埋置在一個(gè)網(wǎng)狀格架中，并在空間中與每個(gè)相鄰的微光電傳感器對及其各自的增益調(diào)整層隔開；圖5A-5C例示一個(gè)VGMMRI的優(yōu)選實(shí)施例的制造階段；圖6是一種能與圖3、4和4A的VGMMRI一起使用的改進(jìn)的自適應(yīng)成象視網(wǎng)膜刺激系統(tǒng)(AIRES)的綜合簡圖；圖7A-D表示一種適合于用在圖6的AIRES系統(tǒng)中的改進(jìn)的PTOS裝置；圖8表示圖6的AIRES系統(tǒng)的另一實(shí)施例的各組成部分；
圖9是一種視網(wǎng)膜植入物注入器(RII)的透視圖，該注入器用于植入一個(gè)如圖3、4、4A和5A-5C的VGMMRI的視網(wǎng)膜植入物；圖10是一個(gè)注射器視網(wǎng)膜植入物注入器(SRI)裝置的透視圖，該裝置包括圖9的內(nèi)部有一個(gè)視網(wǎng)膜植入物的RII、一個(gè)附接的套管和一個(gè)附接的由操作者控制的充滿液體的注射器；以及圖11是圖10的SRI的另一實(shí)施例的透視圖。
目前優(yōu)選實(shí)施例的詳述如下面更詳細(xì)地描述的，本發(fā)明涉及一種視網(wǎng)膜植入物，與先有技術(shù)的視網(wǎng)膜植入物比較，本發(fā)明的能改變其刺激電壓極性，并且也能對視網(wǎng)膜產(chǎn)生較高的刺激電壓和電流。該較高的和可以調(diào)節(jié)的刺激電壓和電流允許有較高的電壓和/或電流刺激閾，后者是為了刺激嚴(yán)重?fù)p傷的視網(wǎng)膜組織而可能要求的。雖然下面公開的視網(wǎng)膜植入物的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例可以獨(dú)自使用，不需要安置在眼睛外面的任何專用的刺激設(shè)備，但是在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的植入物刺激電壓和電流通過由一個(gè)將不同波長部分投射到眼內(nèi)的頭戴裝置提供的投射圖象和背景照明光的不同波長部分的調(diào)節(jié)量的增加而適用于視網(wǎng)膜的特定需要。該頭戴裝置的使用也使該視網(wǎng)膜植入物能夠在弱光條件下起作用。
如圖1中所示，一個(gè)視網(wǎng)膜植入物(此處也稱作一個(gè)可變增益多相位微光電二極管視網(wǎng)膜植入物或VGMMRI)10安置在眼睛12內(nèi)的視網(wǎng)膜下的空間16中，其取向可以接受通過眼睛12的角膜13和晶狀體14而到達(dá)的入射光11。如本說明書中使用的，術(shù)語“光”指可見光和/或紅外光。
在圖2中，一個(gè)高度放大的透視截面圖表示安置在視網(wǎng)膜下的空間16中的其最佳位置上的VGMMRI10。從眼睛內(nèi)部到外部在其各自位置上的視網(wǎng)膜的各層為內(nèi)限制膜18；神經(jīng)纖維層20；神經(jīng)節(jié)和無長突細(xì)胞層22；內(nèi)叢狀層24；內(nèi)核層26；外叢狀層28；外核層30；以及光感受器層桿體和錐體內(nèi)外節(jié)32，所有這些構(gòu)成內(nèi)視網(wǎng)膜34。應(yīng)當(dāng)注意，外叢狀層28、外核層30和光感受器層桿體和錐體內(nèi)外節(jié)32構(gòu)成內(nèi)視網(wǎng)膜的外面部分，但在該技術(shù)中有時(shí)僅稱作“外視網(wǎng)膜”，雖然如上文中所述其意義對該技術(shù)的專業(yè)人員是清楚的。該VGMMRI10安置在內(nèi)視網(wǎng)膜34和外視網(wǎng)膜40之間，后者由視網(wǎng)膜色素上皮36和布魯赫膜38組成。外視網(wǎng)膜的外面是脈絡(luò)膜血管層42和脈絡(luò)膜44，它們一起組成脈絡(luò)膜脈管系統(tǒng)80。脈絡(luò)膜脈管系統(tǒng)80的外面是鞏膜48。
參照圖3和4，圖中示出VGMMRI的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。圖3是VGMMRI10的面向入射光的平面圖，表示微光電傳感器對62的各列61的一個(gè)頂層60，微光電傳感器對62最好是由非晶硅材料制成而配置在由硅片襯底形成的在下面的增益層的表面上的微光電二極管對。此處使用的術(shù)語“微光電傳感器”定義為能夠接受光能并將其變換為電信號和/或變化電阻的任何器件。此類器件的例子包括微光電二極管、太陽能電池和光敏電阻。在微光電傳感器對62的每列60下面是第一帶狀PiN光電二極管66和第二帶狀NiP光電二極管68，第一帶狀PiN光電二極管66向微光電傳感器對62的非晶PiN微光電傳感器的第一列63提供增大的電壓和/或電流增益，第二帶狀NiP光電二極管68向非晶微光電傳感器對62的第二列64提供增大的電壓和/或電流增益。每個(gè)微光電傳感器對62的每個(gè)非晶PiN微光電傳感器63A和每個(gè)非晶NiP微光電傳感器64A有一共同的視網(wǎng)膜刺激電極65。
在每個(gè)微光電傳感器列60的下面，PiN微光電傳感器列63的N部分共同接觸帶66A(圖3)與第一在下面的帶狀PiN光電傳感器66的P部分產(chǎn)生電接觸。而且，共同接觸帶66A延伸到列60的長度然后超越到第一帶狀PiN光電二極管66的P部分的兩端。該第一在下面的帶狀PiN光電傳感器66的目的是向在上面的PiN微光電傳感器63A提供增大的電壓和/或電流增益。
同樣，如圖4中最清楚地顯示的，在非晶硅微光電傳感器列60的下面，非晶NiP微光電傳感器列64的P部分共同接觸帶68A(圖3)與第二在下面的帶狀NiP光電傳感器68的N部分產(chǎn)生電接觸。而且共同接觸帶68A延伸到列60的長度然后超越到第二帶狀NiP光電二極管68的N部分的兩端。該第二在下面的帶狀NiP光電傳感器68的目的是向在上面的非晶NiP微光電傳感器64A提供增大的電壓和/或電流增益。
雖然VGMMRI10最好做成盤狀，但也可以制成其它形狀，包括(但不限于)矩形、環(huán)形、環(huán)形的一部分、不規(guī)則形狀及其它形狀，以配合待刺激的已損傷視網(wǎng)膜的形狀。而且，在圖4A中示出的本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)VGMMRI象素62，每個(gè)連同其小段的在下面的帶狀增益光電二極管66、68(圖4)可以制成一個(gè)單個(gè)的象素，在空間中形體上與其它象素62隔開，但是然后與其它象素62一起共同埋置在一個(gè)網(wǎng)狀格架17中。這種網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的目的是允許營養(yǎng)物能夠通過網(wǎng)格的通道在內(nèi)外視網(wǎng)膜之間流動(dòng)。
重新參照圖4，通過圖3的截面A-A和B-B的一部分截取的階梯形截面圖進(jìn)一步例示VGMMRI10的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。圖4最清楚地表示用于接受入射光圖象11的上微光電傳感器象素層60與電壓和/或電流增益調(diào)整層100。VGMMRI10的微光電傳感器象素層60疊置在電壓/電流增益調(diào)整光電二極管層100的頂部上，這兩層60、100是串聯(lián)電連接的。最好是，上層60的微光電傳感器象素用非晶硅材料形成，而增益調(diào)整層100是用由晶體硅材料形成的光電傳感器帶構(gòu)成的。此外，增益調(diào)整層100的面積最好比微光電傳感器象素層60的面積大，使得增益調(diào)整層100的一部分伸出在微光電傳感器層60的周邊以外。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，上微光電傳感器層60遮蓋增益調(diào)整層100的約80％，并位于增益調(diào)整層100的中央，使得增益調(diào)整層的伸出在微光電傳感器層60的周邊以外的部分對入射光暴露。在另一個(gè)實(shí)施例中，增益調(diào)整層100的面積也可以與微光電傳感器層60的面積相同；在這種情況下，一個(gè)選定的波長范圍的入射光11通過微光電傳感器層60而到達(dá)下增益調(diào)整層100。這個(gè)結(jié)果是通過利用非晶硅的阻止一定波長的可見光而通過一定波長的紅外光的特性的優(yōu)點(diǎn)而得到的。
微光電傳感器象素層60是由單個(gè)的象素62做成的，單個(gè)的象素62最好用這樣取向的非晶PiN63A和非晶NiP64A微光電傳感器構(gòu)成，使得每個(gè)NiP微光電傳感器64A的N部分80鄰接每個(gè)PiN微光電傳感器63A的P部分76，而每個(gè)NiP微光電傳感器64A的P部分76A鄰接每個(gè)PiN微光電傳感器63A的N部分80A。一個(gè)本征層78安置在每個(gè)微光電傳感器63A和64A的P部分和N部分之間。微光電傳感器63A和64A的P部分76、76A、本征層78和N部分80、80A最好全部用非晶硅(aSi)制成，但也可以用該技術(shù)的專業(yè)人員熟知的其它光電傳感器材料制成。在另一個(gè)實(shí)施例中，VGMMRI10可以通過將兩個(gè)晶體硅(Si)微光電傳感器的薄膜疊合在一起來產(chǎn)生一個(gè)類似于本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。這將類似于一個(gè)像一塊膠合板一樣疊合在一起的多層PC板。該晶體硅微光電傳感器的層疊薄膜將要求層間連接和薄襯底3D硅處理。
aSi/Si和Si/Si器件有其自身的優(yōu)點(diǎn)。非晶硅可以用來制造一個(gè)非常薄的器件。而且，非晶硅在可見光范圍內(nèi)具有強(qiáng)的光吸收能力，這能增加用該材料制成的光電傳感器器件的效率。但是，晶體硅具有比非晶硅更理想的防漏電品質(zhì)，這在微光電傳感器的較高操作電壓的實(shí)施中可以證明是有利的。但是，這后一事實(shí)比起自偏壓操作來更是一個(gè)與較高操作電壓有關(guān)的問題。一個(gè)層疊的晶體硅結(jié)構(gòu)也可以產(chǎn)生非常光滑的象素結(jié)構(gòu)。
重新參照圖4，以入射光11首先到達(dá)VGMMRI的表面這一點(diǎn)開始，來描述一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的特定結(jié)構(gòu)。層77是一個(gè)用不透明材料(最好是合適厚度的鉑)制成的格架狀的光障礙物，它防止微光電傳感器對的象素62之間的相互影響。每個(gè)象素62具有連接相鄰的PiN63A和NiP64A微光電傳感器的鍍敷金屬的電極65。形成的內(nèi)電極81使PiN微光電傳感器63A的P側(cè)面76與相鄰的NiP微光電傳感器64A的N側(cè)面80產(chǎn)生電連接。在圖3的同一列象素內(nèi)的所有PiN微光電傳感器63A共用一個(gè)共同的下電極帶150。同樣，在圖3的同一列象素64內(nèi)的所有NiP微光電傳感器64A共用一個(gè)共同的下電極帶83。
繼續(xù)參照圖4，上電極65具有一個(gè)濺射的銥/氧化銥第一上層86，該層86沉積在鉑的第二上層88上。該第二上層88沉積在鉑的第一內(nèi)層170上，后者形成于鈦的第二內(nèi)層92上。第一內(nèi)鉑層170非常薄，對光半透明。它沉積在另一個(gè)非常薄的半透明鈦的第二內(nèi)層92上，后者形成一個(gè)硅附著層，以防止鈦的氧化和保證合適的表面導(dǎo)電性。鉑的第二上層88較厚，并用作通過在鉑層88上沉積一個(gè)銥/氧化銥層86而完成的最終視網(wǎng)膜刺激電極65用的結(jié)構(gòu)金屬。微光電傳感器對62的形成的內(nèi)電極81由二氧化硅絕緣帽82互相隔離，該絕緣帽82有一個(gè)供視網(wǎng)膜刺激電極65用的孔。
半透明的鈦第二內(nèi)層92最好接觸微光電傳感器63A、64A的相鄰的P部分76和N部分80面積的幾乎所有表面。應(yīng)當(dāng)注意，最好金屬接觸表面盡可能多地接觸每個(gè)微光電傳感器的活性面積，以引出合適的電流。這是因?yàn)殡娮舆w移率在非晶硅中可能受到限制，而耗盡區(qū)中的產(chǎn)生光子的電子在非晶硅材料中不可能走遠(yuǎn)。
每個(gè)微光電傳感器象素62中的PiN微光電傳感器63A最好包括一個(gè)可見光通過的濾光器74，濾光器74設(shè)計(jì)用來允許一部分可見光光譜通過，以激發(fā)PiN取向的微光電傳感器63A而阻擋包括紅外光的其它波長。在其它實(shí)施例中，一個(gè)用于可見光或紅外光的其它波長的光通濾光器也是適合的。每個(gè)微光電傳感器象素62的NiP微光電傳感器64A最好包括一個(gè)紅外光通過的濾光器(IR-A)75，以允許一部分紅外光光譜通過，以便激發(fā)NiP取向的微光電傳感器64A而阻擋可見光。一種用于IR-A通過的濾光器75和可見光通過的濾光器74的合適材料是一種干涉型濾光器材料，雖然該技術(shù)的專業(yè)人員熟知的其它濾光器種類也是合適的。
雖然圖3和4的實(shí)施例例示一種具有由特殊結(jié)構(gòu)的成對PiN 63A和NiP 64A微光電傳感器構(gòu)成的象素62的微光電傳感器象素層60，但其它類型的多相位微光電傳感器視網(wǎng)膜植入物(MMRI)結(jié)構(gòu)也可以使用。適合用于微光電傳感器象素層60中的各種MMRI結(jié)構(gòu)的詳細(xì)討論，見我們于1998年3月26日提出申請的美國專利申請書順序號09/100 336和我們于1995年6月6日提出申請的美國專利申請書順序號08/465766。這些申請書中每個(gè)的全部公開內(nèi)容參考合并于此。
在圖3和4的實(shí)施例中，增益調(diào)整層100具有各列交替的PiN66和NiP68電壓/電流增益光電傳感器帶。每個(gè)PiN66和NiP68光電傳感器帶最好是一個(gè)在特定位置跨過VGMMRI10的條帶的單晶光電傳感器。所有PiN光電傳感器帶66的一部分通過一個(gè)鈦附著層160與非晶微光電傳感器象素層60的PiN列的共同鉑電極帶150產(chǎn)生電接觸。同樣，所有NiP光電傳感器帶68的一部分通過一個(gè)鈦附著層98與非晶微光電傳感器象素層60的共同鉑電極帶83產(chǎn)生電接觸。
在圖4所示的實(shí)施例中，一個(gè)N性能襯底的晶體硅襯底200最好是增益層100的起始材料。襯底200制造在具有交替的P摻雜(P+)帶154和N摻雜(N+)帶155的頂面(非晶硅面)上。同樣，增益層100的底面處理成具有交替的N摻雜(N+)帶152和P摻雜(P+)帶153，其中N+擴(kuò)散層152與P+擴(kuò)散層154在形體上對準(zhǔn)，而P+擴(kuò)散層153與N+擴(kuò)散層155在形體上對準(zhǔn)。PiN66和NiP68結(jié)構(gòu)的相鄰的微光電二極管帶用N+隔離槽151隔開，隔離槽151從兩側(cè)貫穿增益層100，最好在增益層100的中部變窄?；蛘呤牵部梢允褂迷摷夹g(shù)中專業(yè)人員熟知的溝道隔離來隔開微光電二極管帶66、67。在一個(gè)交替圖形中，列66、68與非晶硅微光電傳感器層60的共同電極帶150、83平行地準(zhǔn)直。個(gè)PiN晶體硅微光電傳感器帶66與共同電極帶150上方的PiN非晶硅微光電傳感器象素元63A的對應(yīng)列對齊，而每個(gè)NiP晶體硅微光電傳感器帶68與共同電極帶83上方的NiP非晶硅象素元64A的相應(yīng)列對齊。這種匹配的準(zhǔn)直產(chǎn)生非晶硅象素63A、64A與其對應(yīng)的增益調(diào)整層100中的硅帶微光電傳感器66、68的理想的串聯(lián)電連接。
延伸通過微光電傳感器62的周圍邊緣的PiN和NiP帶66、68的一些部分涂有一個(gè)紅外光通過的濾光器(IR-B)106。該IR-B濾光器106最好設(shè)計(jì)成通過一個(gè)與非晶硅微光電傳感器象素層60的NiP微光電傳感器64A上的IR-A濾光器75不同的紅外光帶寬。一個(gè)在VGMMRI10的底面上的底面電極114最好覆蓋增益調(diào)整層100的整個(gè)底部部分。最好由沉積在鈦層116上的銥/氧化銥涂層118做成的底面電極114延伸在VGMMRI10的整個(gè)底面上，以便甚至允許電流分布橫跨VGMMRI器件10的“接地”平面。底面鈦層116直接接觸所有的P+層153與N+層152。應(yīng)當(dāng)注意，VGMMRI10的上下電極65、114最好使用一個(gè)鈦層88、116，以便在硅(非晶硅或晶體硅)和濺射的銥/氧化銥層86、118之間保持適當(dāng)?shù)母街碗娺B續(xù)性。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，頂部非晶硅微光電傳感器層60大約厚4000埃。N非晶硅(N+a-SiH)80、80A和P非晶硅(P+a-SiH)76、76A層約厚150埃，而中間的較厚的本征非晶硅(未摻雜的a-SiH)層78約厚3600埃。增益調(diào)整層100約厚15微米(μm)，而下電極114的底面鈦層116和銥/氧化銥層118分別厚約150埃和600埃。每個(gè)非晶微光電傳感器象素62的一個(gè)合適的尺寸和構(gòu)型是11μm乘11μm正方形。在該構(gòu)型中，每個(gè)NiP64A和PiN63A區(qū)段最好是5.5μm乘11μm。每個(gè)微光電傳感器象素62的這一尺寸和形狀是最佳的，因?yàn)閂GMMRI10中的視網(wǎng)膜刺激電極中心對中心間隔在此時(shí)接近人眼視網(wǎng)膜的分辨率間距。由于當(dāng)象素的幾何尺寸變小時(shí)每個(gè)象素62中的填充因子變低，因此保持一個(gè)給定的電流通量需要更大的光通量。但是，VGMMRI10由于其對整個(gè)面積或?qū)σ粋€(gè)單個(gè)象素增大電壓和電流增益的能力而能夠驅(qū)使一個(gè)電流密度更均勻地通過視網(wǎng)膜。術(shù)語“填充因子”指每個(gè)象素被入射光“填充”的面積。填充因子與相對于被刺激電極和任何其它結(jié)構(gòu)阻擋的光活性表面量的整個(gè)光活性表面量成正比。
VGMMRI植入物10可以用于一只眼內(nèi)，以治療外視網(wǎng)膜和/或有限的內(nèi)視網(wǎng)膜機(jī)能障礙的面積。該植入物的形狀可以制成類似于該面積的形狀。各種形狀如盤形、環(huán)狀盤形、部分環(huán)狀盤形或不規(guī)則形狀都可使用，可由該技術(shù)的專業(yè)人員容易地制造。
如圖4A的平面圖中所示，在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，VGMMRI器件10A制成一個(gè)陣列，其象素塊體62A最好由1至9個(gè)微光電傳感器子象素62以1×1、2×2或3×3塊體組成，它們?nèi)缓笠砸粋€(gè)平滑的圖形集體固定在一個(gè)網(wǎng)狀格架17中。該網(wǎng)狀格架17最好用一種柔性的生物兼容的材料如硅或帕里綸制成。圖4A的實(shí)施例顯示1×1象素塊體62A。網(wǎng)狀格架17中的孔18允許營養(yǎng)物、營養(yǎng)素、氧、二氧化碳和其它生物化合物在內(nèi)視網(wǎng)膜(感覺神經(jīng)視網(wǎng)膜)和外視網(wǎng)膜(視網(wǎng)膜色素上皮)之間容易地通過，并有利于視網(wǎng)膜。該網(wǎng)狀格架17的設(shè)計(jì)因此有助于VGMMRI器件10A的生物兼容性。
VGMMRI器件的晶片處理參照圖5A、5B和5C，一個(gè)VGMMRI最好用該技術(shù)中熟知的絕緣體上硅(SOI)晶片制造。首先處理頂面，隨后是SOI晶片的支承部分的背面蝕刻。該蝕刻將自動(dòng)停止在SOI氧化物層界面上。除去該氧化物將露出準(zhǔn)備進(jìn)一步處理的硅膜的底面。硅膜的合適厚度為約2至50微米。使用標(biāo)準(zhǔn)的離子注入和擴(kuò)散技術(shù)來在硅膜的兩面產(chǎn)生活性區(qū)域。
圖5A顯示準(zhǔn)備處理成兩個(gè)VGMMRI象素的硅膜200，這兩個(gè)VGMMRI象素具有P+活性區(qū)154、153和N+活性區(qū)152、155，并具有從頂面和底面挖入的N+槽停止區(qū)151。底面上的活性區(qū)具有與頂面上的活性區(qū)互補(bǔ)的圖形。
圖5B表示該制造過程的連續(xù)，在頂面上的用作基底金屬66A、68A和50埃的鈦上沉積約50埃的鉑，并制作該金屬層66A、68A的圖形，以形成非晶硅層的基礎(chǔ)。在頂面上沉積P+a-SiH76A，到約150埃的厚度，并制作圖形來匹配僅僅在N+區(qū)155上的Pt/Ti圖形68A，如圖5A、5B中所示。同樣，沉積約150埃的N+a-SiH80A，并制作圖形來匹配僅僅在P+區(qū)154上的Pt/Ti圖形66A，如圖5A、5B中所示。只要制作圖形中需要，就如該技術(shù)中常用的那樣，使用犧牲性質(zhì)的0.1微米厚的保護(hù)鋁層來保護(hù)現(xiàn)有的細(xì)部。然后在所有細(xì)部上沉積約3700埃的未摻雜的a-SiH78。該層將成為完成的VGMMRI器件的非晶硅面中的PiN和NiP微光電二極管的本征層。繼續(xù)參照圖5B，現(xiàn)在僅在P+a-SiH面積76A上沉積約100埃的N+a-SiH80并制作圖形。同樣，在N+a-SiH80A面積上沉積約100埃的P+a-SiH76并制作圖形。
圖5C表示制造VGMMRI象素62的最后階段。通過在50埃的鈦上沉積約50埃的鉑來制造每個(gè)非晶微光電二極管象素62的頂部透明電極81，并制作電極81的圖形來匹配象素62的每個(gè)PiN63A和NiP64A非晶硅結(jié)構(gòu)，也示于圖5B中。
繼續(xù)參照圖5C，隨后形成用于非晶和晶體PiN和NiP微光電二極管的濾光器。為清楚起見，只描述在VGMMRI象素62之一上的濾光器的制造過程。為了形成可見光通過的濾光器，在頂面上沉積一個(gè)保護(hù)的鋁掩膜層，并在圖5C的PiN非晶硅微光電二極管63A上蝕刻掉鋁，且沉積可見光通過的介電濾光器材料74，然后制作圖形，以便僅保留在這些孔內(nèi)。該鋁掩?，F(xiàn)在被蝕刻掉而沉積一個(gè)新的鋁掩模。以類似的方式，形成在NiP非晶硅微光電二極管64A上的IR-A光通過的濾光器75。在完成可見光和IR-A通過的濾光器層74、75后，在非晶硅PiN/NiP電極面積上沉積一個(gè)0.5微米的鉑層并制作圖形，以開始形成電極65。通過對約150埃的鉑后隨約600埃的銥/氧化銥利用光致抗蝕劑除掉來制作圖形而完成該電極65。
重新參照圖5C，現(xiàn)在利用如已經(jīng)敘述的同樣的鋁保護(hù)層工藝后隨選擇性蝕刻和除掉來僅僅在晶體硅PiN和NiP微光電二極管的面對光的部分上沉積IR-B光通過的介電濾光器層106并制作圖形。
如圖5C中還示出的，在底部晶體硅P部分153和底部晶體硅N部分152之間對一個(gè)二氧化硅絕緣層116制作圖形。其次，在底面上沉積約150埃的鈦，后隨約600埃的銥/氧化銥，以形成底電極118。每個(gè)VGMMRI象素62的這個(gè)底電極118對其它VGMMRI象素62的電極118可以或者是電絕緣的，或者是電連接的，在后一情況下，形成一個(gè)在VGMMRI器件的另一實(shí)施例中的共同接地電極平面。最后，在圖5C中，在VGMMRI象素62之間，利用反應(yīng)離子蝕刻法完全蝕刻而穿過晶體硅襯底200、IR-B濾光器106和底電極118的介入面積的大部分至全部，來產(chǎn)生一個(gè)槽23。在蝕刻掉大部分而不是全部介入的晶體硅襯底200面積的優(yōu)選實(shí)施例中，在VGMMRI象素62之間的某些面積中留下硅橋。在這種情況下，VGMMRI象素62通過這些硅橋保持在位置中。在一個(gè)已蝕刻掉全部介入的硅面積的優(yōu)選實(shí)施例中，VGMMRI象素62埋置在一個(gè)早先描述過的柔性的生物兼容的網(wǎng)狀格架中。
雖然在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中使用了晶體硅和非晶硅兩者，但也可以單獨(dú)使用非晶硅或單獨(dú)使用晶體硅來制造VGMMRI器件。此外，如圖5C中所示，雖然在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中使用同樣的IR-B濾光器106來覆蓋晶體硅的PiN和NiP增益微光電二極管，但是在其它實(shí)施例中，使用每個(gè)通過IR-B光的不同部分的不同濾光器來分別覆蓋PiN和NiP增益微光電二極管。這些其它實(shí)施例通過允許IR-B光的單個(gè)波長部分控制PiN或NiP增益微光電二極管的增益來提供對由增益微光電二極管提供的電壓和電流增益量的更大控制。
VGMMRI的操作如上所述，圖3-5中公開的VGMMRI10的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以控制VGMMRI10的電壓和電流增益。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，這個(gè)增益對整個(gè)植入物10是可以控制的，并可以被任何一個(gè)微光電傳感器象素62使用。當(dāng)植入在眼睛的視網(wǎng)膜下的空間中時(shí)，VGMMRI10接受進(jìn)入該視網(wǎng)膜下的空間中的圖象的光。每個(gè)象素電極65上產(chǎn)生光電電位，與入射光的強(qiáng)度成正比。這些光電電位以入射圖象的形狀沿視網(wǎng)膜表面分布，并在銥/氧化銥電極65上產(chǎn)生電荷，這些電荷改變圖2中接觸上面的視網(wǎng)細(xì)胞和結(jié)構(gòu)34的膜電位。銥/氧化銥電極79對上面的視網(wǎng)膜細(xì)胞和結(jié)構(gòu)34的電耦合既是電阻性的，又是電容性的。取決于象素62的微光電傳感器63A、64A中的哪一個(gè)受入射光波長的刺激更強(qiáng)，電極65上產(chǎn)生的電荷或?yàn)檎驗(yàn)樨?fù)。正電荷導(dǎo)致接觸圖2的在上面的細(xì)胞結(jié)構(gòu)30、32，從而通過細(xì)胞膜的去極化作用而產(chǎn)生對黑暗的感知，負(fù)電荷則通過細(xì)胞膜的超極化作用而產(chǎn)生對光的感知。
雖然也可以使用其它電極材料，但本發(fā)明的優(yōu)選的銥/氧化銥電極的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，除了具有比其它電極材料如鉑可能有的更高的電容性效果外，它還支持更好的DC離子流進(jìn)入組織。這導(dǎo)致VGMMRI10的更低的功函數(shù)，因此VGMMRI可以以更低的電極電位操作。更低的電極電位導(dǎo)致更好的弱光性能，并減少對眼組織的電位電解損傷。其次，VGMMRI10的優(yōu)選的銥/氧化銥電極的更大的電容性效果在沒有光的時(shí)刻在電極電容性放電期間對組織提供一個(gè)被動(dòng)的電荷平衡效果。
在某些情況下，VGMMRI10上的可用光量可能很低，或者在植入物上面的視網(wǎng)膜的電刺激閾可能很高。在兩者中任一的情況下，為了刺激殘存的細(xì)胞層和/或結(jié)構(gòu)，需要額外的電壓和/或電流增益。本發(fā)明的VGMMRI10實(shí)施例通過串聯(lián)地疊合兩層微光電傳感器以獲得達(dá)兩倍的電壓擺動(dòng)而達(dá)到所要的增益。生成的較高電壓產(chǎn)生通過組織的較高電流。
如圖4中所示，非晶微光電傳感器象素層60疊合在增益調(diào)整層100的晶體PiN/NiP微光電傳感器帶66A、68A上。層60、100這樣疊合，使得象素62及其在增益調(diào)整層100中的各自的PiN和NiP接觸帶66A、68A與下面的微光電傳感器66、68串聯(lián)連接。因此，與只有一個(gè)頂部PiN/NiP微光電傳感器60可以得到的電壓擺動(dòng)相比，可以得到兩倍的正的或負(fù)的電壓擺動(dòng)。
VGMMRI10上的濾光器74、75、106使得能夠通過允許光的不同波長優(yōu)先刺激每個(gè)濾光器下面的不同的微光電傳感器來控制獲得多大的增益和該增益分布在哪里。最好是，濾光器74、75和106這樣制造，使得這三個(gè)濾光器中的每一個(gè)通過可見和/或紅外光的不同波長或波長范圍。在一個(gè)實(shí)施例中，IR-A和IR-B濾光器75、106被選擇成通過400納米至2微米范圍內(nèi)的一部分波長。更優(yōu)選的是，IR-B濾光器106被選擇成通過800納米至2微米范圍內(nèi)的一部分波長，而IR-A濾光器75被選擇成通過400納米至2微米范圍內(nèi)的一部分波長?？梢姽馔ㄟ^的濾光器74最好選擇成通過400納米至2微米范圍內(nèi)的一部分波長，而更優(yōu)選的是通過400至650納米范圍內(nèi)的一部分波長。光的不同波長可以從環(huán)境和/或從下面參照圖6和7討論的頭戴裝置之類的另一外部光源進(jìn)入眼睛。
例如，因?yàn)檠由煸谙笏貙?0周邊外面的增益調(diào)整層100的PiN和NiP帶66、68的部分涂有IR-B106濾光器，所以通過IR-B濾光器的波長被用來向增益層100選擇性地提供功率，增益層100轉(zhuǎn)而向上面的微光電傳感器層60提供額外的電壓和電流增益。PiN微光電傳感器63A和NiP微光電傳感器64A可以利用從增益層100得到的這個(gè)功率源。上述機(jī)構(gòu)使微光電傳感器63A和64A能夠產(chǎn)生比如果沒有下面的增益層100時(shí)會(huì)產(chǎn)生的更高的電壓和電流。
因?yàn)槲⒐怆妭鞲衅?3A、64A之一分別對可見光更敏感，而另一個(gè)對IR-A光更敏感，所以這兩個(gè)占優(yōu)勢的波長部分的光將在上面的視網(wǎng)膜層中產(chǎn)生對光和黑暗的感知；電極65上的正電位將產(chǎn)生對黑暗的感知，而負(fù)電位產(chǎn)生對光的感知。該機(jī)制在已申請而尚未審查決定的美國專利申請書順序號09/100336中和在美國專利No5895415中更詳細(xì)地描述，兩者的公開內(nèi)容均參考合并于此。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，如圖3和4中所示，VGMMRI植入物10有一個(gè)矩形的微光電傳感器象素頂層60，沿中央覆蓋在一個(gè)面積更大的增益調(diào)整層100上，使得增益調(diào)整層100的約80％被層60覆蓋，而層100的剩下的20％對入射光暴露。雖然在該實(shí)施例中僅暴露20％的增益調(diào)整層100，但在其它實(shí)施例中可以制成百分率更小或更大的暴露面積。
在另一實(shí)施例中，如圖4A中所示，VGMMRI10有一個(gè)整體結(jié)合在每個(gè)象素62中的增益調(diào)整層，兩者與其它象素62在空間中形體上隔開。如圖所示，這種構(gòu)型允許單個(gè)的VGMMRI象素62埋置在一個(gè)網(wǎng)狀格架17中。該網(wǎng)狀格架17也可以做成對所有象素62有一個(gè)共同的接地電極。
除了通過通常的可見環(huán)境提供的可見光、IR-A光和IR-B光外，也可以通過一個(gè)外部的頭戴裝置系統(tǒng)來任選地提供對VGMMRI10的可見、IR-A和IR-B光的功率供給。圖6、7、8的一種這樣的頭戴裝置系統(tǒng)230即所謂AIRES-M系統(tǒng)230是美國專利No.5 895 415的自適應(yīng)成象視網(wǎng)膜刺激系統(tǒng)(AIRES)的PTOS頭戴裝置的一種改進(jìn)。
如圖6中所示，AIRES-M230包括一個(gè)投射和追蹤光學(xué)系統(tǒng)(PTOS)頭戴裝置232、一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)計(jì)算機(jī)(NNC)234、一個(gè)成象CCD照相機(jī)(IMCCD)236和一個(gè)輸入管心針墊(ISP)238的各組成部分子系統(tǒng)。在PTOS232內(nèi)部安置了一個(gè)合并了IR-BLED顯示器(IRBLED)240的瞳孔反射追蹤C(jī)CD(PRTCCD)242和一個(gè)可見/IR-A LED顯示器(VISIRALED)241。圖示在眼睛12的視網(wǎng)膜下的空間內(nèi)有一個(gè)VGMMRI10。在操作中，當(dāng)需要時(shí)，例如在暗淡的環(huán)境照明期間，從PTOS232內(nèi)的VISIRALED241來的IR-A和可見光圖象光學(xué)投射到眼睛12中。當(dāng)需要啟動(dòng)圖4的層100的電壓和電流增益時(shí)，從IRBLED240來的IR-B照明也投射到眼內(nèi)。VISIRALED241和IRBLED240的光強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間、波長平衡和脈沖頻率受NNC234的控制，并通過界面的ISP238由病人的輸入調(diào)制。安裝在PTOS頭戴裝置232上面或中間的IMCCD236向NNC234提供圖象輸入，NNC234轉(zhuǎn)而按程序產(chǎn)生VISIRALED241和IRBLED240的可見光、IR-A光和IR-B光輸出。一個(gè)PRTCCD242整體結(jié)合在PTOS頭戴裝置232中，以通過瞳孔的浦肯野反射的位置變化來追蹤眼睛運(yùn)動(dòng)。PRTCCD242對NNC234輸出，該輸出轉(zhuǎn)而通過跟隨眼睛運(yùn)動(dòng)的電子控制移動(dòng)從VISIRALED241來的投射圖象的位置。PTOS232也可以編制程序，以便對VGMMRI10提供正確的擴(kuò)散IR-B照明，而不投射可見圖象或IR-A圖象。
在增益調(diào)整層100整體結(jié)合在每個(gè)VGMMRI象素中而各VGMMRI象素在空間中隔開并埋置在網(wǎng)狀格架中的實(shí)施例中，PTOS232也可以通過NNC234編制程序而將制作圖形的IR-B光投射在各個(gè)VGMMRI象素上。
圖7A-7D表示圖6的AIRES-M系統(tǒng)230的PTOS組件的一種眼鏡形狀的構(gòu)型232。如圖7D中所見，雖然光學(xué)系統(tǒng)的簡圖與圖6中所示的PTOS組件232的綜合簡圖稍許不同，但兩種裝置型式的精神實(shí)質(zhì)和功能是相同的。圖7A是PTOS232的頂視圖。它顯示頭戴墊250、太陽穴部件252和環(huán)境光強(qiáng)度傳感器254。圖7B是PTOS232的前視圖。它顯示外部的部分反射/透射鏡248、一個(gè)支承的鼻架256、環(huán)境光強(qiáng)度傳感器254和圖6中所示的IMCCD照相機(jī)236的視窗。圖7C是PTOS232的部分剖視的側(cè)視圖。它顯示一個(gè)內(nèi)部的IR-A光和可見光LED顯示器光源241。同時(shí)顯示部分反射/透射鏡248、支承的鼻架256、頭戴墊250、一個(gè)太陽穴部件252和引向圖6的NNC234的電源和信號線電纜258。圖7D顯示安置在眼睛12內(nèi)的視網(wǎng)膜下的空間中的帶有聚焦的圖象246的VGMMRI10，它也顯示內(nèi)部的可見光/IR-ALED顯示器光源241、PRTCCD242、IRBLED240和外部的部分反射/透射鏡248。圖8顯示AIRES-M系統(tǒng)的組成部分，包括PTOS232，可以固定在病人身體上的便攜式的NNC234和ISP238輸入裝置。
VGMMRI在眼內(nèi)的植入如圖9中所示，可以使用一個(gè)視網(wǎng)膜植入物注入器(RII)300來將一個(gè)視網(wǎng)膜植入物302安置在眼睛的玻璃體腔內(nèi)，或者將一個(gè)視網(wǎng)膜植入物302直接安置在眼睛的視網(wǎng)膜下的空間中。RII300使用一種安置在RII300內(nèi)部的流體來將視網(wǎng)膜植入物302推動(dòng)到位于RII300的端部尖端304處的出口。利用這種方法，可以控制視網(wǎng)膜植入物302的放置而不需要用一個(gè)器械在形體上夾持該視網(wǎng)膜植入物302，該器械可能導(dǎo)致植入物302的損壞。
也如圖9中所示，RII300用管子制成，管子最好用泰佛隆(聚四氟乙烯)或帕里綸制造，并且是透明的。其大部分長度是扁平的，在其扁平的端部的尖端處有一錐尖304。扁平橫截面306類似于視網(wǎng)膜植入物302的橫截面。管子的另一端保持一個(gè)圓形橫截面308，它允許RII300圍繞套管310插入，如圖10中所示，套管310轉(zhuǎn)而固定在含有注入用的液體314的注射器312上。該注入液體314是任何生物兼容的液體，但最好是鹽水或一種粘彈性物質(zhì)。
如圖10中所示，在使用時(shí)，首先將視網(wǎng)膜植入物302安置在RII300內(nèi)。然后將RII300固定在套管310周圍，轉(zhuǎn)而將套管310固定在一個(gè)含有最好為鹽水或粘彈性液體的注射器312上。操作者通過注射器312拿住整個(gè)視網(wǎng)膜注入器裝置316。然后將RII300的錐形尖端304通過一個(gè)孔推進(jìn)到眼睛的玻璃體腔中，這個(gè)孔是為此目的而通過眼睛壁形成的。一旦RII300的尖端304被安置在玻璃體腔內(nèi)的位置中并鄰近通過視網(wǎng)膜形成的視網(wǎng)膜切口，就通過從眼睛外部由充滿液體的注射器312的操作施加的液體壓力將視網(wǎng)膜植入物302推出RII300。然后用外科器械操縱視網(wǎng)膜植入物，或是將其植入視網(wǎng)膜下的空間內(nèi)的視網(wǎng)膜下面的位置中，或是在視網(wǎng)膜上的位置中的視網(wǎng)膜頂部上面。RII300也可以用來通過視網(wǎng)膜孔將視網(wǎng)膜植入物302直接注入視網(wǎng)膜下的空間中。在這種情況下，在注入視網(wǎng)膜植入物302之前，將RII300的尖端304直接安置在視網(wǎng)膜孔中。
在另一實(shí)施例中，如圖11中所示，RII-1注入器裝置416使用一個(gè)安置在注入器400內(nèi)的注入器推桿420來將植入物402推出注入器400。注入器推桿420的形狀與注入器400的內(nèi)橫截面符合一致，并可以用任何種類的熟知方法來推動(dòng)推桿420前進(jìn)。在優(yōu)選實(shí)施例中，一個(gè)桿狀延長部425將注入器推桿420連接在注射器430的注射器推桿435上。推動(dòng)注射器推桿435，由此向前推動(dòng)注入器推桿420，并將植入物402推出注入器400。
從上面所述，公開的VGMMRI視網(wǎng)膜植入物具有PiN和NiP微光電二極管對的多層結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)允許電壓和電流增益的調(diào)整。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該VGMMRI微光電傳感器象素結(jié)構(gòu)是矩形的，雖然VGMMRI微光電傳感器象素結(jié)構(gòu)也可做成圓形或其它形狀，并很容易由該技術(shù)的普通專業(yè)人員制造。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，VGMMRI微光電傳感器象素制成在空間中隔開并埋置在一個(gè)網(wǎng)狀格架中的單個(gè)單元。該網(wǎng)狀格架也可以有一個(gè)接觸網(wǎng)狀格架上所有微光電傳感器象素的接觸電極的共同導(dǎo)體，形成一個(gè)共同接地平面。
我們希望上面的詳細(xì)描述應(yīng)看作例示性的而不是限制性的，可以理解，包括所有等同物的下面的權(quán)利要求書是用來規(guī)定本發(fā)明的范圍的。
權(quán)利要求
1.一種用于在眼內(nèi)以電感應(yīng)方式形成視力的視網(wǎng)膜植入物，該視網(wǎng)膜植入物包括多個(gè)用于接受入射在眼睛上的光的第一層微光電傳感器對，每個(gè)第一層微光電傳感器對包括一個(gè)PiN微光電傳感器和一個(gè)NiP微光電傳感器，其中，PiN微光電傳感器的P部分和NiP微光電傳感器的N部分在一個(gè)第一端部上對準(zhǔn)，而PiN微光電傳感器的N部分和NiP微光電傳感器的P部分在一個(gè)第二端部上對準(zhǔn)；以及一個(gè)在微光電傳感器對的第一端部的P部分和N部分之間產(chǎn)生電連通的共同電極；一個(gè)具有第一面和第二面的增益調(diào)整層，該第一面有一個(gè)與該多個(gè)第一層微光電傳感器對的至少一部分的第二端部產(chǎn)生串聯(lián)電連接的第一部分和一個(gè)與該第一部分整體形成并從該第一部分延伸出去的第二部分，其中，該第二部分的取向能接受入射在眼睛上的光；以及一個(gè)與該增益調(diào)整層的第二面產(chǎn)生電接觸的共同電極平面，其中該共同電極平面用作視網(wǎng)膜植入物的一個(gè)電的接地極。
2.權(quán)利要求1的視網(wǎng)膜植入物，其特征在于，該增益調(diào)整層包括至少一個(gè)具有一個(gè)P部分和一個(gè)N部分的PiN微光電傳感器，該增益調(diào)整層的至少一個(gè)PiN微光電傳感器的P部分與該第一層微光電傳感器對的至少一個(gè)PiN微光電傳感器的N部分產(chǎn)生電連通。
3.權(quán)利要求1的視網(wǎng)膜植入物，其特征在于，該增益調(diào)整層包括至少一個(gè)具有一個(gè)N部分和一個(gè)P部分的NiP微光電傳感器，該至少一個(gè)NiP微光電傳感器的N部分與該第一層微光電傳感器對的至少一個(gè)第一層NiP微光電傳感器的P部分產(chǎn)生電連通。
4.權(quán)利要求1的視網(wǎng)膜植入物，其特征在于，該增益調(diào)整層包括多個(gè)平行的PiN和NiP微光電傳感器帶。
5.權(quán)利要求4的視網(wǎng)膜植入物，其特征在于，該多個(gè)第一層微光電傳感器對還包括多列微光電傳感器對，其中，一對中的PiN微光電傳感器的N部分與增益層中的一個(gè)PiN微光電傳感器帶的一個(gè)P部分產(chǎn)生電連通，而該對中的NiP微光電傳感器的P部分與增益層中的一個(gè)NiP微光電傳感器帶的一個(gè)N部分產(chǎn)生電連通。
6.權(quán)利要求4的視網(wǎng)膜植入物，其特征在于，該多個(gè)平行的PiN和NiP微光電傳感器帶安置在一個(gè)交替的圖形中。
7.權(quán)利要求1的視網(wǎng)膜植入物，其特征在于，該增益調(diào)整層的第二部分的第一端部涂有一種第一濾光器材料，其構(gòu)型做成通過一個(gè)選自400納米至2微米范圍的可見光和紅外光波長的第一預(yù)定部分。
8.權(quán)利要求7的視網(wǎng)膜植入物，其特征在于，該波長的第一預(yù)定部分選自800納米至2微米的范圍。
9.權(quán)利要求7的視網(wǎng)膜植入物，其特征在于，該多個(gè)第一層微光電傳感器對中的每一個(gè)還包括一種安置在該多個(gè)微光電傳感器對的至少一個(gè)的第一端部上的N部分上面的第二濾光器材料。
10.權(quán)利要求9的視網(wǎng)膜植入物，其特征在于，該第二濾光器材料的構(gòu)型做成通過一個(gè)在400納米至2微米范圍內(nèi)的可見光或紅外光波長的第二預(yù)定部分。
11.權(quán)利要求10的視網(wǎng)膜植入物，其特征在于，該波長的第二預(yù)定部分不同于該波長的第一預(yù)定部分。
12.權(quán)利要求11的視網(wǎng)膜植入物，其特征在于，該波長的第二預(yù)定部分選自一個(gè)650納米至800納米的范圍。
13.按照權(quán)利要求7-11中任何一項(xiàng)的視網(wǎng)膜植入物，其特征在于，該多個(gè)第一層微光電傳感器對的每一個(gè)還包括一種安置在該多個(gè)微光電傳感器對的至少一個(gè)的第一端部上的P部分上面的第三濾光器材料。
14.權(quán)利要求13的視網(wǎng)膜植入物，其特征在于，該第三濾光器材料的構(gòu)型做成通過一個(gè)選自400納米至2微米范圍的波長的第三預(yù)定部分。
15.權(quán)利要求14的視網(wǎng)膜植入物，其特征在于，該波長的第三預(yù)定部分不同于該波長的第一和第二預(yù)定部分。
16.權(quán)利要求15的視網(wǎng)膜植入物，其特征在于，該波長的第三預(yù)定部分選自一個(gè)400納米至650納米的范圍。
17.一種用于在眼睛內(nèi)以電感應(yīng)方式形成視力的視網(wǎng)膜植入物，該視網(wǎng)膜植入物包括多個(gè)微光電傳感器象素，該多個(gè)微光電傳感器象素中的每一個(gè)與任何相鄰的微光電傳感器象素隔開，而每個(gè)象素埋置在一個(gè)網(wǎng)狀格架中，其中，微光電傳感器象素中的每一個(gè)包括至少一個(gè)用于接受入射在眼睛上的光的第一層微光電傳感器對，每個(gè)微光電傳感器對包括一個(gè)PiN微光電傳感器和一個(gè)NiP微光電傳感器，其中，PiN微光電傳感器的P部分和NiP微光電傳感器的N部分在第一端部上對準(zhǔn)，而PiN微光電傳感器的N部分和NiP微光電傳感器P部分在第二端部上對準(zhǔn)；以及一個(gè)在微光電傳感器對的第一端部的P部分和N部分之間產(chǎn)生電連通的共同電極；以及一個(gè)具有第一面和第二面的增益調(diào)整層，該第一面有一個(gè)與該多個(gè)第一層微光電傳感器對的至少一部分的第二端部產(chǎn)生串聯(lián)電連接的第一部分和一個(gè)與該第一部分整體形成并從該第一部分延伸出去的第二部分，其中，該第二部分的取向能接受入射在眼睛上的光。
18.權(quán)利要求17的視網(wǎng)膜植入物，其特征在于，該網(wǎng)狀格架包括一個(gè)電連接到所有該多個(gè)微光電傳感器象素上的共同接地電極。
19.一種調(diào)整眼睛視網(wǎng)膜內(nèi)安置的植入物中電壓和電流增益的方法，該方法包括提供一個(gè)具有一個(gè)光啟動(dòng)的光敏層和一個(gè)光啟動(dòng)的電壓和電流調(diào)整層的視網(wǎng)膜植入物，該光啟動(dòng)的增益調(diào)整層有一個(gè)用于通過一個(gè)入射的可見和紅外光的第一預(yù)定波長部分的帶通濾光器，該視網(wǎng)膜植入物安置在眼內(nèi)；提供一個(gè)預(yù)定波長部分中的光源；以及用該光源照明至少一部分視網(wǎng)膜植入物，來調(diào)整入射到眼睛上的可見光和/或紅外光圖象的增益。
20.一種用于將一個(gè)視網(wǎng)膜植入物安置在眼內(nèi)的視網(wǎng)膜植入物注入器，該視網(wǎng)膜植入物注入器包括一個(gè)細(xì)長的空心管部件，有一個(gè)第一開口端部、一個(gè)第二開口端部和一個(gè)延伸在第一和第二開口端部之間的管體；該第一端部包括一個(gè)扁平的錐形孔；以及該第二端部包括一個(gè)圓孔，圓孔的直徑小于延伸在第一和第二開口端部之間的管體的寬度。
21.權(quán)利要求20的視網(wǎng)膜植入物注入器，其中，所述注入器用泰佛隆(聚四氟乙烯)制成。
22.一種視網(wǎng)膜注入器裝置，包括一個(gè)用于將一個(gè)視網(wǎng)膜植入物安置到眼內(nèi)的視網(wǎng)膜植入物注入器，該視網(wǎng)膜植入物注入器包括一個(gè)細(xì)長的空心管部件，有一個(gè)第一開口端部、一個(gè)第二開口端部和一個(gè)延伸在第一和第二開口端部之間的管體；該第一端部包括一個(gè)扁平的錐形孔；以及該第二端部包括一個(gè)圓孔，其直徑小于延伸在第一和第二開口端部之間的管體的寬度。一個(gè)套管，其第一端部插入視網(wǎng)膜植入物注入器的第二端部中；以及一個(gè)注射器，其中，該視網(wǎng)膜植入物注入器器件的圓形端部插在該套管的尖端周圍，而該套管固定在充滿一種注入液體的注射器上。
23.權(quán)利要求22的視網(wǎng)膜注入器裝置，其特征在于，該注入液體是一種生物兼容的液體。
24.權(quán)利要求22的視網(wǎng)膜注入器裝置，其特征在于，該注入液體是一種鹽水。
25.權(quán)利要求22的視網(wǎng)膜注入器裝置，其特征在于，該注入液體是一種粘彈性液體。
26.一種用于在眼內(nèi)以電感應(yīng)方式形成視力的可以調(diào)整的電壓和電流增益微光電傳感器視網(wǎng)膜植入物，該視網(wǎng)膜植入物包括一個(gè)包括至少一個(gè)PiN微光電傳感器的第一微光電傳感器層，該第一微光電傳感器層有一個(gè)其構(gòu)型做成通過可見光的帶通濾光器，以及一個(gè)包括至少一個(gè)PiN微光電傳感器的電壓和電流增益調(diào)整層，該電壓和電流增益調(diào)整層有一個(gè)第一面，該第一面包括一個(gè)與第一微光電傳感器層的至少一個(gè)PiN微光電傳感器的一部分產(chǎn)生串聯(lián)電連接并被其覆蓋的第一部分和一個(gè)包括一個(gè)紅外帶通濾光器的沒有被第一微光電傳感器層覆蓋的第二部分。
27.權(quán)利要求26的視網(wǎng)膜植入物，其特征在于還包括至少一個(gè)安置在第一微光電傳感器層上的上電極和至少一個(gè)安置在電壓和電流增益調(diào)整層上的下電極，這些上電極和下電極包括濺射的銥/氧化銥。
28.一個(gè)用于在眼內(nèi)以電感應(yīng)方式形成視力的視網(wǎng)膜植入物，該視網(wǎng)膜入物包括一個(gè)包括多個(gè)微光電傳感器對的第一層，每個(gè)微光電傳感器對包括一個(gè)PiN微光電傳感器和一個(gè)NiP微光電傳感器，其中，PiN微光電傳感器的P部分和NiP微光電傳感器的N部分在一個(gè)第一端部上對準(zhǔn)，而PiN微光電傳感器的N部分和NiP微光電傳感器的P部分在一個(gè)第二端部上對準(zhǔn)；以及一個(gè)在微光電傳感器對的第一端部的P部分和N部分之間產(chǎn)生電連通的共同電極；一個(gè)與微光電傳感器對的多個(gè)PiN微光電傳感器的每一個(gè)的第二端部的N部分產(chǎn)生電接觸的第一共同電極帶；一個(gè)與PiN/NiP微光電傳感器對的多個(gè)NiP微光電傳感器的每一個(gè)的第二端部的P部分產(chǎn)生電接觸的第二共同電極帶；一個(gè)第二層微光電傳感器增益調(diào)整層，包括一個(gè)與微光電傳感器對的第一層的第二端部的N部分和P部分兩者的共同電極帶產(chǎn)生串聯(lián)電連接的第一部分的第一端部和一個(gè)與該第一部分整體形成并從該第一部分延伸出去而其取向能接受入射在眼睛上的光的第二部分；以及與電壓和電流增益調(diào)整層的第一部分和第二部分兩者的第二端部產(chǎn)生直接電接觸的第二層電壓和電流增益調(diào)整層用的一個(gè)共同電極平面，該共同電極平面用作視網(wǎng)膜植入物的電接地極。
29.一種視網(wǎng)膜注入器裝置，包括一個(gè)用于將一個(gè)視網(wǎng)膜植入物安置在眼內(nèi)的視網(wǎng)膜植入物注入器，該視網(wǎng)膜植入物注入器包括一個(gè)具有一個(gè)第一開口端部、一個(gè)第二開口端部和一個(gè)延伸在第一和第二開口端部之間的管體的細(xì)長的空心管部件，和一個(gè)安裝在該管體內(nèi)部的注入器推桿，推桿的位置由操作者控制；該第一端部包括一個(gè)扁平的錐形孔；以及該第二端部包括一個(gè)圓孔，圓孔的直徑小于延伸在第一和第二開口端部之間的管體的寬度；以及一個(gè)固定在注入器上的注射器，用于通過一個(gè)安置在注入器推桿和注射器推桿之間的延長部來控制注入器推桿的運(yùn)動(dòng)。
全文摘要
一種用于在眼內(nèi)以電感應(yīng)方式形成視力的視網(wǎng)膜植入物(10)，包括一個(gè)有圖象感知象素層(60)與電壓和電流增益調(diào)整層(100)的疊合的微光電傳感器配置。一個(gè)第一濾光器(74)安置在植入物的每個(gè)圖象感知象素中的一個(gè)微光電傳感器上，而一個(gè)第二濾光器(75)安置在植入物的圖象感知象素中的另一個(gè)微光電傳感器上，象素的每個(gè)微光電傳感器響應(yīng)光的一個(gè)不同波長，以產(chǎn)生對黑暗和光的感知。一個(gè)第三濾光器(106)安置在電壓和電流增益調(diào)整層的一部分上，它暴露于光，以便能夠調(diào)整器件的植入物電壓和電流增益。
文檔編號H01L27/14GK1431921SQ01810400
公開日2003年7月23日 申請日期2001年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月31日
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