JP3514464B2

JP3514464B2 - 多相マイクロフォトダイオード網膜移植片およびそれに対応する像形成網膜刺激システム

Info

Publication number: JP3514464B2
Application number: JP50123597A
Authority: JP
Inventors: ビンセントチョウ; アレンワイチョー
Original assignee: ビンセントチョウ; アレンワイチョー
Priority date: 1995-06-06
Filing date: 1996-06-04
Publication date: 2004-03-31
Anticipated expiration: 2016-06-04
Also published as: DE69636151D1; WO1996039221A1; ES2218589T3; KR100485053B1; EP0957975A4; EP0957975B9; DE69632272D1; KR20040033320A; CA2222741C; AU6039996A; JPH11506662A; KR100485054B1; US20040088026A1; CA2222741A1; US6230057B1; US20020087202A1; US7139612B2; EP1435255A3; EP0957975B1; EP0957975A1

Description

【発明の詳細な説明】本出願は、1995年６月６日出願のアメリカ合衆国特許
出願一連番号第08/465766号の部分継続出願である。

発明の背景本発明は、ある種の網膜疾患によって生じる視覚喪失
あるいは完全な失明を矯正するために用いることのでき
る医療製品である。各種の網膜疾患は、脈絡膜、脈絡膜
毛細血管板、およびブルック膜および網膜色素上皮を含
む外網膜層を含む目の血管層を破壊することによって視
覚喪失または失明を招く。これらの層が失われると、そ
れに続いて光受容層で始まる内網膜の外側部分の変性が
起こる。外核層、外つる状層、内核層、内つる状層、神
経節細胞層、および神経繊維層で構成される残存内網膜
の可変的な回避が起こる場合がある。内網膜の回避があ
れば、この構造を刺激して光の感覚をつくりだすことが
できる。

これまでにも、網膜の各種部分を電気的に刺激して視
覚をつくりだす試みは報告されている。この種の試みの
一つは、感光面とその反対側にある電極面を備えて外部
的に電力を供給する構成の感光素子を用いるものであ
る。理論的にはガラス体の側から神経繊維層の上に直接
この素子を配置すれば、理論的には神経繊維層を刺激す
るはずである。しかし、神経繊維層の複雑な周波数変調
神経信号を複製しなければならないために、この素子が
成功するとは思われない。さらに、神経繊維層は、ほぼ
径方向の経路に添って走っており、網膜の異なる部分か
ら伸びる重なり合った繊維が多くの層を形成している。
適当な神経繊維を選び出して刺激し、形になった視覚を
つくりだすことは、不可能とはいえないにしてもきわめ
て困難である。

他の素子としては、セレン等の感光材料をコーティン
グした支持ベースからなるユニットを用いるものがあ
る。この素子は、後部極で外強膜切開を行なって挿入
し、強膜と脈絡膜または脈絡膜と網膜の間に載置するよ
うに考案されたものである。光が、感光面上に電位を生
じてイオンを生成し、それが理論的には網膜内に移動し
て刺激を生じることになっている。しかし、この素子
は、指向性のある電荷の流れを抑制する明確な表面構造
をもたないため、電荷の横方向の移動および拡散が生
じ、それによって許容できる分解能力の確保が妨げられ
ることになろう。この素子を強膜と脈絡膜の間に配置す
れば、また、光受容層および内網膜層への明確なイオン
の移動が妨げられる。それは、脈絡膜、脈絡膜毛細血管
板、ブルック膜、および網膜色素上皮層が存在するため
で、これらは、すべて、イオンの通過を妨げる作用をす
る。この素子を脈絡膜と網膜の間に配置すれば、さら
に、明確なイオンの移動の通路にブルック膜と網膜色素
上皮層を介在させることになる。この素子は、後部極の
きわめて血管の多い脈絡膜の中または脈絡膜を通って挿
入されるため、後部極への血流の断絶に加えて、脈絡膜
下、網膜内、および眼窩内出血が生じるおそれがある。
この種の素子が試作され、患者の目に移植されて、光は
感知されたが、像は形成されなかったという報告があ
る。

アメリカ合衆国特許第5024223号には、光起電力素子
人工網膜が開示されている。この素子は、網膜自身の内
部の電位空間の中に挿入される。この空間は、網膜下空
間と呼ばれ、網膜の外側層と内側層の間に存在する。素
子は、複数の表面電極マイクロフォトダイオード（「SE
MCPs」）と呼ばれるものを一枚のシリコン結晶基板上に
配置して形成された。SEMCPsは、光を小さな電流に変換
し、これらの電流が上にある周囲の内網膜細胞を刺激し
た。SEMCPsの固い基板の性質のために、脈絡膜から内網
膜への栄養分の供給の妨害が生じた。さまざまな形状の
開窓手術を行なっても、酸素と生物物質の浸透は最適に
はならなかった。

アメリカ合衆国特許第5397350号には、光起電力人工
網膜素子に関する他の方法が開示されている。この素子
は、液体の基剤の中に複数の独立表面電極マイクロフォ
トダイオード（ISEMCPs）と呼ばれるものを加えて構成
され、やはり目の網膜下の空間に配置された。隣接する
ISEMCPsの間には開いた空間が存在するため、栄養分と
酸素は、外網膜から内網膜層へ流れ、これらの層に栄養
分を供給した。この素子の他の実施形態では、各ISEMCP
は、電気キャパシタ層を含み、ISEMCP−Ｃと呼ばれた。
ISEMCP−Csは、光の中ではなく闇の中で限られた反対方
向の電流を生成し、より効果的に視覚の感覚を誘起し、
長期の単相電流刺激による網膜の電気分解損傷を防い
だ。

これらの公知の素子（SEMCPs、ISEMCPs、およびISEMC
P−Cs）は、電力を得るために視覚環境の中の光に依存
するものであった。したがって、これらの素子が連続的
な弱光環境の中で機能する能力は、限られたものであっ
た。また、ISEMCPsおよびISEMCP−Csがすべて入射光を
向くように網膜下空間の中でそれらの位置合わせを行な
うことは、困難であった。

発明の概要本発明は、とくに、疾病に罹った目の中に微細な移植
片を移植することができるシステムに関するものであっ
て、該システムは、連続弱光レベルの中で機能し、また
改善された光と闇のディテールの知覚を産み出すもので
ある。本発明は、二つの基本的な構成要素を持ってい
る。（１）微細な寸法で目の中に移植される多相マイク
ロフォトダイオード網膜移植片（「MMRIs」）、および
（２）体外に装着する対応する像形成網膜刺激システム
（「AIRES」）である。AIRESは、赤外線を用いてMMRIを
刺激して、弱光条件の間、網膜の中に「闇電流」を生成
し、また光と闇のディテールの知覚を改善する。

本発明のMMRIは、その基本的な形態では、その配向に
応じてPiN構成を有する。この構成では、移植片のＰ−
側は可視光線を通す光フィルター層を有し、移植片のＮ
−側は赤外光（「IR」）のみを通す、好ましくは選ばれ
た波長の赤外光のみを通す、光フィルターを有する。実
際には、このようなMMRIsの一集団を目の外網膜と内網
膜の間のいわゆる「網膜下空間」の中に移植し、無作為
にその約半数（すなわち、第一の亜集団）をＰ側が目に
入射する光に向かうように配向し、残りの約半数（すな
わち、第一の亜集団）をＮ側が目に入射する光に向かう
ように配向する。

この位置および配向では、MMRIsの第一の亜集団は、
入射する可視光のエネルギーを小さな電流に変え、目の
中の光の感覚を刺激して像を形成する。換言すれば、第
一の亜集団は、可視光を電流に変えて「光の電流」で網
膜を刺激し、可視光の知覚を誘起する。MRIsの第二の亜
集団は、弱光条件の間、AIRESによって供給される赤外
光を電流に変えて「闇の電流」で網膜刺激し、闇の知覚
を誘起する。

対応する像形成網膜刺激システムすなわちAIRESは、
投射および追跡光学システム（「PTOS」）、神経網コン
ピュータ（「NNC」）、像形成CCDカメラ（「IMCC
D」）、および入力スタイラス・パッド（「ISP」）で構
成される。

本発明の一実施形態にあっては、各微細な移植片は、
単一の偏平な立方体のユニットの中にまとめて配置され
た複数の対のMMRIサブユニットを含む。これら微細な移
植片は、各対の各MMRIが一方の平坦面の上に正の電極が
また他方の平坦面の上に負の電極がくるようにつくられ
る。各対の各MMRIは、対の他のMMRIとは反対方向に配向
し、対の第一のMMRIの負（Ｎ）電極は、対の第二のMMRI
の正（Ｐ）電極と同じ面上にまたはその近くにあり、ま
た対の第一のMMRIの正電極は、対の第二のMMRIの負電極
と同じ面上またはその近くにあるように配置される。一
個の微細な移植片の各平坦な側は、少なくとも一つのMM
RIからの関係するマイクロフォトダイオードの正電極と
他の一つのMMRIからのマイクロフォトダイオードの負電
極を有する。この対称性によって、各マイクロフォトダ
イオード移植片は、そのどの平坦な表面が入射光に面す
るかにかかわりなく正確に同じように機能する。MMRIサ
ブユニットのＰ面とＳ面の上には多層誘電フィルターが
配置されて、可視光（400−740nm）はそこを通過してＰ
面に達し、赤外光（740−900nm）はそこを通過してＮ面
に達するようにする。このようにすれば、各MMRIサブユ
ニットのPiN構成が可視光に応答し、NiP構成が赤外光に
応答することになる。この実施形態の変形例にあって
は、移植片の各側にある共通電極が、一つのMMRIの正電
極を同じ側の第二のMMRIの負電極に接続する。

この好ましい実施形態にあっては、平坦で微細な移植
片の構成は、通常、幅対厚さの比が1:3で、網膜下空間
内では自分自身を配向する選好性を有し、その平坦な光
活性面の一つが入射光を受け入れるように配置される。
各MMRIサブユニットのＰおよびＮ電極および／または該
ＰおよびＮ電極を接続する共通電極は、微細な移植片の
感光面上またはその近くに配置される。PiN構成によっ
て生成される電流は、上にあるおよび／または隣接する
網膜細胞内の「光」の感覚を刺激し、NiP構成によって
生成される電流は、同じ細胞の近くの「闇」の感覚を刺
激する。

「光電流」のための電力は、入ってくる像の光の可視
スペクトルから得られる。「闇電流」のための電力は、
スーパーインポーズされた赤外（JR）光および／または
外部でコンピュータ制御される光学ヘッドセット・シス
テムによって目の中に投射される像によって供給され
る。この外部でコンピュータ制御されるヘッドセット投
射システムは、本発明の人工網膜素子の第二の構成要素
であり、対応する像形成網膜刺激システム「AIRES」と
呼ばれる。

AIRESは、構成要素のサブシステムである「投射およ
び追跡光学システム（PTOS）、神経網コンピュータ（NN
C）、像形成CCDカメラ（IMCCD）、および入力スタイラ
ス・パッド（ISP）で構成される。作動中、AIRESは、そ
れ自身のIMCCDによって像のディテールと特徴を「見
て」解釈し、この情報をそのNNCで処理する。次に、変
調された赤外光および／または像、および必要な場合に
は可視光像を目の中に投射して移植片の機能を修正す
る。PTOSの中の部分的に反射性で透過性のミラーを用い
ることによって、AIRESは、環境から目の中に入る可視
スペクトル像の上にスーパーインポーズされるIRおよび
可視光／像を投射する。最初、AIRESは、正確な像を生
成するためには移植片の機能をどのように修正すればよ
いかについて、スタイラス・パッドのような入力素子か
らの「患者の入力」を用いてNNCを「訓練し」する。訓
練の後、AIRESは、ほとんど患者の助けを借りることな
く移植片の機能を変調する改善された能力をもつように
なる。このMMRIとAIRESを組み合わせたシステムの先行
技術に対する主たる利点は、この組み合わせたシステム
が、弱光環境の中でも機能すること、および、「光」と
「闇」電流をAIRESによって細かく同調させて最適の像
を提供できることである。また、対向する光と闇電流を
生成することによって、電気分解による損傷作用が軽減
され、移植片の生体両立性が改善される。

この好ましい実施形態にあっては、患者は、AIRESのP
TOSヘッドセットを装着し、PTOSヘッドセットは、Ｉお
よび可視光が可能なCRT（IRVCRT）を用いて可変強度のI
Rおよび可視光像ならびに照明を目の中に投射する。こ
れらのIRおよび可視光像ならびに照明は、それらの電流
出力を変調することによって移植片のMMRIサブユニット
の機能を修正する。闇では、IR照明は、支配的な電力源
であり、MMRIのNiP構成に電力を供給して闇の視覚感覚
を刺激する電流を生成する。しかし、IRによって誘起さ
れたNiP電流は、PTOSの周囲の光センサーおよびIMCCDに
よって供給される情報にもとづき、NNC制御を介してPTO
Sによって修正される。明るい照明条件のもとでは、周
囲の光によってより強い電流がMMRIのPiN構成の中に誘
起され、変調されたより弱いMMRIのNiP電流を相殺する
であろう。これによって正味の光の知覚が生成される。
正常な環境の中での像は、光と闇の質が常時変化するの
で、移植片も、「光電流」と「闇電流」の間でその電気
出力を迅速に変化させることになる。移植片の「光電
流」の変調は、また、AIRESのPTOSによって、周囲いの
光像の上のスーパーインポーズされる付加的可視光像を
投射して行なうこともできる。

作動中、AIRESは、そのIMCCDによって供給されるデジ
タル化された像をそのNNCを用いて処理する。この好ま
しい実施形態にあっては、AIRESは、スーパーインポー
ズされたリアルタイム・ビデオの可視像および赤外像を
網膜の移植片の上に投射する。これらの像は、IRVCRTか
ら同時にまたは高速連続的に表示される。あるいは、フ
ィルター式能動マトリックスLCD、LED表示装置、あるい
はフィルター式プラズマ表示装置等の適当な表示装置を
用いて可視およびIR光および像を生成することもでき
る。AIRESは、PTOSで投射された像を、それらの波長、
強度、持続時間、およびパルス周波数を変化させること
によって制御する。患者の入力素子（例、入力スタイラ
ス・パッド）も、NNCとインターフェースさせ、PTOSヘ
ッドセットによって生成されたIRおよび可視光像を患者
が修正できるようにする。患者のこの「フィードバッ
ク」は、AIRESのNNCによって分析され、IMCCDからのコ
ンピュータ処理した像と比較され、その差をAIRESの神
経網ソフトウエアが学習する。教授期間の後、NNCは、
コンピュータで生成された可視およびIR像を自動的に調
節して、患者の助けを借りずに像の質を改善することが
できるようになる。PTOSのIRおよび可視像の刺激周波数
および持続期間を調節することによって、AIRESは、ま
た、患者によっては色の感覚を刺激することもできるよ
うになる。これは、白と黒のベンハムの独楽を回転させ
てあるいは周波数変調させた白黒テレビ・モニターを用
いて、正常の視力の人に色の感覚を誘起させる方法と似
ている。

本発明のMMRIおよびAIRES構成要素は、主として以下
の点で先行技術と異なるものである。可視および赤外像
および光は、MMRIの機能を選択的に変調するために用い
られる。一つのMMRIは、その二つの光活性のある側のい
ずれか一方からくる光で刺激されて、両側から局部的な
刺激性電流を生成する。MMRIsの偏平な形状によって、
これら素子が網膜下空間に配置されたときに、それらの
入射光へ向かう選好的配向が可能となる。このAIRESシ
ステム用いて、MMRIsからの電気出力を個々の患者の必
要に合わせてプログラムすることができる。MMRIsのこ
の構成によって、また、それらを用いて、網膜の神経繊
維層、神経節細胞層、または内つる状層を網膜下空間か
ら刺激することもできるし、あるいは、製造中のそれら
の極性を逆転させることによって、残っている光受容
層、二極細胞層、または内つる状層を網膜下空間から刺
激することもできる。MMRIsからの電流出力の二極性
は、選好技術の電気刺激のほとんどが単相性であるのと
比して、生物的に許容される度合いが高い。

図面の簡単な説明第１図は、本発明のマイクロフォトダイオード網膜移
植片の一実施形態の平面図である（MMRI）。

第２図は、第１図のII−II線を含む平面に添って切っ
た断面図である。

第３図は、本発明の第二の実施形態の平面図である
（MMRI−Ｅ）。

第４図は、第３図のIV−IV線を含む平面に添って切っ
た断面図である。

第５図は、第１図のマイクロフォトダイオード網膜移
植片の製造工程を示す図である（MMRI）。

第６図は、二対のMMRIサブユニットで構成される本発
明の第三の実施形態の平面図である（MMRI−４）。

第７図は、第６図のVI−VI線を含む平面に添って切っ
た斜視断面図である。

第８図は、二対のMMRI−Ｅサブユニットで構成される
本発明の第四の実施形態を示す平面図である（MMRI−4
E）。

第９図は、第８図のVIII−VIII線を含む平面に添って
切った斜視断面図である。

第10図は、第６図のマイクロフォトダイオード網膜移
植片（MMRI−４）の製造中に３インチのシリコン・ウエ
ハーをより厚い４インチのシリコン・ウエハーの上に固
定させたものを示す三次元図、平面図、および拡大差し
込み図である。

第11図は、網膜下空間の好ましい位置に移植された第
６図のマイクロフォトダイオード網膜移植片（MMRI−
４）を示す図である。

第12図は、網膜の神経繊維層の他の位置に移植された
第６図のマイクロフォトダイオード網膜移植片（MMRI−
４）を示す図である。

第13図は、本発明のマイクロフォトダイオード移植片
の第五の実施形態の平面図である（MMRI−IPV）。

第14図は、第13図のＸ−Ｘ線を含む平面に添って切っ
た断面図である。

第15図は、本発明のマイクロフォトダイオード移植片
の第六の実施形態の平面図である（MMRI−IPIR）。

第16図は、第15図のXII−VII線を含む平面に添って切
った断面図である。

第17図は、本発明のマイクロフォトダイオード移植片
の第七の実施形態の平面図である（MMRI−IPVIR−
Ａ）。

第18図は、第17図のXIV−XIV線を含む平面に添って切
った断面図である。

第19図は、本発明のマイクロフォトダイオード移植片
の第八の実施形態の平面図である。

第20図は、第19図のXVI−XVI線を含む平面に添って切
った断面図である。

第21図は、第17図のマイクロフォトダイオード移植片
が網膜下空間の好ましい位置にあり、それらの電極が内
つる状層の亞層Ｂおよび亜層Ａの中に挿入された状態を
示す網膜の断面図である。

第22図は、本発明の第九の実施形態において、第17図
のマイクロフォトダイオード移植片の極性を逆転させた
ものが網膜下空間の好ましい位置にあり、それらの電極
が内つる状層の亞層Ｂおよび亜層Ａの中に挿入された状
態を示す網膜の断面図である。

第23図は、対応する像形成網膜刺激システム（AIRE
S）の構成要素のサブシステムである、投射および追跡
光学システム（PTOS）、神経網コンピュータ（NNC）、
および入力スタイラス・パッド（ISP）を示す一般的な
線図である。Ｑ−SEMCPsは、目の中に移植された状態で
示されている。

第24図は、眼鏡ヘッドセットとして構成されたPTOS素
子およびその光学系の概要を示す図である。

第25図は、PTOS、NNC、およびISPからなるAIRESシス
テムの構成要素を示す図である。

第26図は、本発明の移植片の第九の実施形態（「MMRI
−OPSISTER−Ｄ」）を含む大型ウエハーの平面図である
（詳細な分解差し込み図を含む）。

第27A−Ｅ図は、第26図のMMRI−OPSISTER−Ｄの製造
工程を示す第26図のXXVI−XXVI線を含む平面に添って切
った斜視断面図である。

第28図は、斜の縁部を有する小型チップに用いられて
網膜下空間内に移植されたMMRI−OPSISTER−Ｄ素子を示
す図である。

現時点で好ましい実施形態の詳細な説明本発明の好ましい一実施形態（第１−２図）にあって
は、各マイクロフォトダイオード移植片（106）は、単
一の二側面マイクロフォトダイオードを収容した偏平な
立方体素子（以後、MMRIと呼ぶ）としてつくられる。こ
の好ましい実施形態にあっては、各MMRI（106）は、角
および縁が丸められた偏平な立方体の形状をなし、微細
な寸法をもち、物理的に独立したユニットである。MMRI
s（106）は、その二つの感光側、すなわちＰ−側（107
a）またはＮ−側（107b）のいずれが可視および／また
は赤外光（108）によって刺激されるかに応じてPiNまた
はNiP素子として機能することができる。MMRI（106）の
層は、上端から下端に向けて、好ましくはＰ−ドープト
・ポリシリコンでつくられるＰ電極（110）、可視光（4
00nm−740nm）のみを次のＰ＋層（112）へ通す多層誘電
フィルター（122）、層（110）と（112）の間に電気的
接触を確立するための金、アルミニウム、チタン、およ
びクロムのいずれかまたはすべての化合物からつくられ
るコンタクトパッド（114）、Ｐ＋層（112）とＮ−型シ
リコン基板（128）の間に自然に形成される固有層（12
6）、Ｎ＋層（118）、赤外光（740nm−900nm）のみをＮ
＋層（118）へ通す多層誘電フィルター（124）、Ｎ＋層
（118）と好ましくはＮ−ドープト・ポリシリコンでつ
くられるＮ電極（116）である最後の層の間の電気的接
触を確立するための金、アルミニウム、チタン、および
クロムのいずれかまたはすべての化合物からつくられる
コンタクトパッド（120）を含む。

第１−２図は、Ｐ電極（110）およびＮ電極（116）が
MMRI（106）の全表面を覆うものとして示しているが、
異なる実施形態にあっては、Ｐ電極（110）は感光側の
Ｐ−側（17a）の一部を覆い、Ｎ電極（116）は感光側の
Ｎ−側（107b）の一部を覆うものとすることもできる。
これらの部分は、0.1％ないし99.9％の間の範囲とする
ことができる。Ｐ電極（110）およびＮ電極（116）を部
分的に覆う目的は、MMRI（106）によって生成される電
流の集中を可能にするためである。また、同じく第１−
２図に示すように、MMRI（106）の幅と奥行きは同じ大
きさで、５μｍと100μｍの間であり、高さは幅および
奥行きの25％ないし50％である。ただし、他の実施形態
にあっては、MMRI（106）は、幅および奥行きを１μｍ
程度に小さくすることもあるいは2000μｍ程度の大きく
することもでき、また幅および奥行きは同じ大きさでな
くともよい。また、MMRIの高さは、幅および奥行きの１
％ないし500％の間とすることができる。好ましくは、M
MRIのＮ−型シリコン基板（128）は、50から2000オーム
/cm²のオーム抵抗値を示す。ただし、他の実施形態にあ
っては、MMRIのＮ−型シリコン基板（128）は、１オー
ム/cm2から100000オーム/cm²の間のオーム抵抗値をとる
ことができる。各MMRI（106）の好ましい設計電流出力
は、入射照明（108）に応じて１ないし5000nA程度であ
る。ただし、0.01nAから200000nAの範囲が適当な場合も
ある。

本発明の第二の実施形態（MMRI−Ｅ）（第３−４図）
にあっては、第１−２図のMMRIsは、ポリシリコン層110
が多層誘電可視光フィルター層122とＰ＋層112の間には
さまれ、ポリシリコン層116が多層誘電IRフィルター層1
24とＮ＋層124の間にはさまれるようにしてつくられ
る。第１−２図のアルミニウムのコンタクトパッド114
および120は、この実施形態では必要ない。この実施形
態では、MMRI−Esの上にある網膜細胞ではなくMMRI−Es
に隣接する網膜細胞が主として刺激される。この第二の
実施形態は、上端を刺激するよりは側部を刺激するほう
が視覚がよりよく誘起される患者に用いられる。残りの
層である固有層126、Ｎ−型シリコン基板層128、Ｐ−側
107、およびＮ−側107bは、変わらない。

第５図のＡないしＬは、好ましいMMRIsの製造工程を
示す。第5A図に示すように、200ないし400オーム−cmの
３″の浮遊域１−０−0N−型シリコン・ウエハー（14
0）が８μｍまで薄くされ、次に、幅0.4″ないし0.5″
のシリコン支持リング（化学エッチングおよびチャンネ
ル・ストップ法によって30−40度のi.d.テーパを示すよ
うにつくられる）がターゲット・ウエハー（140）にオ
キサイド・ボンディングされる。第5B図に示すように、
ウエハー（140）の片側ではＰ＋層（144）が0.2μｍの
深さまでイオン打ち込みされる。反対側は、打ち込みが
行なわれないようにマスクされる。第5C図に示すよう
に、ウエハー（140）がひっくり返され、第二の側でＮ
＋層（146）が0.2μｍの深さまでイオン打ち込みされ
る。第一のＰ＋側は、打ち込みが行なわれないようにマ
スクされる。

第5D図に示すように、Ｐ＋（144）およびＮ＋（146）
層がともに0.5μｍないし0.6μｍの深さまで熱でドライ
ブされる。第5E図に示すように、Ｐ＋側（144）に、TiO
₂層およびクゥオーツ層を蒸着によって交互に多層形成
して、400−740nmの可視光を通すが740−900nmの赤外光
は阻止する干渉フィルター（148）を生成する。この誘
電層（148）の合計の厚さは、約3.50ないし５μｍであ
る。第5F図に示すように、ウエハーをひっくり返してＮ
＋側（146）を露出させ、TiO₂層およびクゥオーツ層を
蒸着によって交互に多層形成して、740−900nmの赤外光
を通すが400−740nmの可視光は阻止する干渉フィルター
（150）を生成する。この誘電層（150）の合計の厚さ
は、約２−３μｍである。第5G図では、フォトレジスト
がスピン・オンされ、ウエハー（140）の両側がパター
ニングされ、干渉膜（148および150）を貫通してＰ＋層
（144）およびＮ＋層（146）まで達する８μｍ×８μｍ
のコンタクトホール（152）が形成される。コンタクト
ホールは、50μｍの間隔で正方形の格子状に形成され
る。第5H図に示すように、ウエハー（140）の両側にア
ルミニウム（154）が蒸着される。該5I図では、フォト
レジストがスピン・オンされ、ウエハー（140）の両側
がパターニングされ、８μｍ×８μｍの全コンタクトホ
ールの上に12μｍ×12μｍのアルミニウムのコンタクト
パッドが形成され、続いてアルミニウムの中に熱でドラ
イブされる。第5J図では、補助的にプラズマを用いた低
圧CVDによってウエハー（140）のＰ＋側の干渉フィルタ
ー（148）の上にＰ＋シリコン（156）を0.2μｍないし
0.5μｍ蒸着させ、250゜ないし300℃でアルミニウムの
コンタクトパッド（154）との電気的接触を確立する。
ウエハーの反対側はマスクしておく。第5K図では、補助
的にプラズマを用いた低圧CVDによってウエハー（140）
のＮ＋側の干渉フィルター（150）の上にＮ＋シリコン
（158）を0.2μｍないし0.5μｍ蒸着させ、250゜ないし
300℃でアルミニウムのコンタクトパッド（154）との電
気的接触を確立する。第5L図では、３インチウエハーを
エクシマレーザーで50μｍ×50μｍの正方形（160）に
カットし、各正方形の各側に一つのコンタクトパッドを
心合わせする。最終的にきれいにして、洗浄し、回収さ
れた正方形がMMRIsである。これらのMMRIsは、超音波エ
ネルギーを用いてガラス容器の中で短時間掻き混ぜ、素
子の尖った角と縁をわずかに丸める。

第６−７図は、本発明の人工網膜素子の第三の実施形
態の層状微細構造８を示す。この実施形態は、本発明の
他の実施形態と区別するために、便宜上MMRI−４と呼
び、（８）で示す。MMRI−４（８）は、角と縁が丸めら
れて微細な大きさにつくられた偏平な立方体の形状を示
す。この素子は、四つのマイクロフォトダイオード・サ
ブユニット（10a×２および10b×２）からなる。MMRI−
４（８）の各マイクロフォトダイオード・サブユニット
（10aまたは10b）は、その感光面のいずれが光（12）に
向けられるかによってPiNまたはNiP素子となる。例え
ば、第７図に示すように、左手前のマイクロフォトダイ
オード（10a）は、Ｐ＋タブ（14）が入射光（12）に面
しているためPiNサブユニットとして行動する。反対
に、右手前のマイクロフォトダイオード（10b）は、Ｎ
＋タブ（18）が入射光（12）に面しているためにNiPサ
ブユニットとして行動する。MMRI−４（８）をひっくり
返せば、マイクロフォトダイオード・サブユニット（10
a）は、そのＮ＋タブ（18）が入射光に面するようにな
り、したがってNiP素子として行動することは容易に理
解されよう。同様に、ひっくり返した場合、マイクロフ
ォトダイオード・サブユニット（10b）は、そのＰ＋タ
ブ（14）が入射光に面するようになり、したがってPiN
素子として行動する。

第６−７図では、さらに、MMRI−４（８）は、基本的
な形では、MMRI−４（８）の上端および下端側の四つの
Ｐ＋タブ（14）面上に四つの正（Ｐ）電極（13）が配置
されていることがわかる（第７図では、奥の二つのマイ
クロフォトダイオード・サブユニットの下端の構造が見
えないことに注意）。これらのＰ電極（13）は、好まし
くはＰドープト・ポリシリコンでつくられ、CVDで生成
され、Ｐ＋タブ（14）の内角部上に蒸着される。Ｐ電極
（13）とＰ＋タブ（14）の間には、接着を促進しまた光
をブロックする障害物として作用する金、チタン、また
はクロムの層（14a）が配設される。MMRI−４（８）
は、また、四つのＮ＋タブ（18）の上に配置された四つ
の負（Ｎ）の電極（16）を含む。これらのＮ電極（16）
は、好ましくはＮドープト・ポリシリコンでつくられ、
CVDで生成され、Ｎ＋タブ（18）の内角部上に蒸着され
る。Ｎ電極（16）とＮ＋タブ（18）の間には、接着を促
進しまた光をブロックする障害物として作用する金、チ
タン、またはクロムの層（14a）が配設される。

あるいは、Ｐ電極（13）とＮ電極（16）を電流を通す
任意の適当な材料でつくることもできる。この種の導電
材料としては、金、クロム、アルミニウム、イリジウ
ム、および白金、またはこれらの材料の任意の組み合わ
せまたは化合物が含まれるが、それらに限定されるもの
ではない。Ｐ電極（13）とＮ電極（16）は、それぞれの
Ｐ＋タブ（14）またはＮ＋タブ（18）の表面の01％から
99.9％間での間の任意の部分を覆うことができる。Ｐ電
極（13）で覆われないＰ＋タブ（14）の部分には、フィ
ルター層（20）が配置される。これらのフィルター層
（20）は、好ましくは多層誘電コーティングからつくら
れ、Ｐ＋タブ（14）表面へ可視光（400nmないし740nm）
のみを通す。Ｎ電極（16）で覆われないＮ＋タブ（18）
の部分には、フィルター層（22）が配置される。これら
のフィルター層（22）は、同じく好ましくは多層誘電コ
ーティングからつくられ、Ｎ＋タブ（18）表面へ赤外光
（740nmないし900nm）のみを通す。各Ｐ＋タブ（14）の
下には、Ｐ＋タブ（14）とＮ−型シリコン基板（25）の
間に固有層（15）が自然に形成される。Ｎ＋タブ（18）
は、Ｎ−型シリコン基板（25）の中へ付加的なＮ−型リ
ンのイオン打ち込みを行なって生成する。各MMRI−４サ
ブユニット（10a×２、10b×２）のまわりでのＰ−型ボ
ロンのイオン打ち込みによって、マイクロフォトダイオ
ードのサブユニットを電気的に互いに分離するためのチ
ャンネル・ストップ（24）が生成される。チャンネル・
ストップ材料（24）外側は、Ｎ−型シリコン基板（25
b）で取り囲まれる。

第６−７図に示す本発明の実施形態にあっては、MMRI
−４（８）の幅および奥行きは、同じ大きさであり、10
ないし50ミクロンの間である。また、高さは、幅および
奥行きの大きさの25％ないし50％である。コンタクトパ
ッドお偏平な立方体の形状によって、MMRI−４（８）が
網膜下空間の中に移植されたとき、MMRI−４（８）の二
つの平坦な感光側のいずれでも選好的に入射光（12）へ
向けることができる。MMRI−4s（８）は、奥行きのおよ
び幅を１ミクロン程度に小さくつくることもあるいは10
00ミクロン程度に大きくつくることもできる。また、幅
と奥行きは同じである必要はない。さらに、MMRI−４の
高さは、幅および奥行きの１％ないし500％とすること
ができる。第６−７図の実施形態にあっては、MMRI−４
のＮ型基板（25および25b）は、50と2000オーム−cm²の
間のオーム抵抗値を有する。ただし、MMRI−４のＮ型基
板（15および25b）は、１オーム−cm²と100000オーム−
cm²の間のオーム抵抗値をもつことができる。各MMRI−
４サブユニット・マイクロフォトダイオード（10aまた
は10b）の電流出力の好ましい設計値は、入射照明（1
2）に応じて１ないし5000nA程度である。ただし、0.01n
Aから200000nAの範囲も適当な値とすることができる。M
MRI−４（８）は、Ｐ＋タブ（14）およびＮ＋タブ（1
8）の各面積に対するＰ電極（13）および／またはＮ電
極（16）のそれぞれの面積を変えることによって、電気
出力を大きくあるいは小さく修正することができる。

第８−９図は、本発明の人工網膜素子の第四の実施形
態の層状微細構造を示す。この実施形態は、本発明の他
の実施形態と区別するために、便宜上MMRI−4Eと呼び、
（8a）で示す。MMRI−4E（8a）は、角と縁が丸められて
微細な大きさにつくられた偏平な立方体の形状を示す。
この素子は、四つのマイクロフォトダイオード・サブユ
ニット（10a×２および10b×２）からなる。MMRI−4E
（8a）の各マイクロフォトダイオード・サブユニット
（10aまたは10b）は、その感光面のいずれが光（12）に
向けられるかによってPiNまたはNiP素子となる。例え
ば、第９図に示すように、左手前のマイクロフォトダイ
オード（10a）は、Ｐ＋タブ（14）が入射光（12）に面
しているためPiNサブユニットとして行動する。反対
に、右手前のマイクロフォトダイオード（10b）は、Ｎ
＋タブ（18）が入射光（12）に面しているためにNiPサ
ブユニットとして行動する。MMRI−4E（8a）をひっくり
返せば、マイクロフォトダイオード・サブユニット（10
a）は、そのＮ＋タブ（18）が入射光に面するようにな
り、したがってNiP素子として行動することは容易に理
解されよう。同様に、ひっくり返した場合、マイクロフ
ォトダイオード・サブユニット（10b）は、そのＰ＋タ
ブ（14）が入射光に面するようになり、したがってPiN
素子として行動する。

第８−９図では、さらに、MMRI−4E（8a）は、基本的
な形では、MMRI−4E（8a）の上端および下端側の四つの
Ｐ＋タブ（14）面上に四つの透明正（Ｐ）電極（13）が
配置されていることがわかる（第９図では、奥の二つの
マイクロフォトダイオード・サブユニットの下端の構造
が見えないことに注意）。これらの透明Ｐ電極（13）
は、好ましくはＰドープト・ポリシリコンでつくられ、
CVDで生成され、Ｐ＋タブ（14）の上に蒸着される。MMR
I−4E（8a）は、また、四つのＮ＋タブ（18）の上に配
置された四つの透明負（Ｎ）電極（16）を含む。これら
の透明Ｎ電極（16）は、好ましくはＮドープト・ポリシ
リコンでつくられ、CVDで生成され、Ｎ＋タブ（18）の
内角部上に蒸着される。

あるいは、Ｐ電極（13）とＮ電極（16）を薄い透明な
層に蒸着できまた電流を通す任意の適当な材料でつくる
こともできる。この種の導電材料としては、金、クロ
ム、アルミニウム、イリジウム、および白金、またはこ
れらの材料の任意の組み合わせまたは化合物が含まれる
が、それらに限定されるものではない。Ｐ電極（13）の
上には、フィルター層（20）が配置される。これらのフ
ィルター層（20）もまた、好ましくは多層誘電コーティ
ングからつくられ、透明Ｐ電極（13）へまたさらにＰ＋
タブ（14）表面へ可視光（400nmないし740nm）のみを通
す。Ｎ電極（16）の上には、フィルター層（22）が配置
される。これらのフィルター層（22）もまた、同じく好
ましくは多層誘電コーティングからつくられ、透明Ｎ電
極（16）へまたさらにＮ＋タブ（18）表面へ赤外光（74
0nmないし900nm）のみを通す。各Ｐ＋タブ（14）の下に
は、Ｐ＋タブ（14）とＮ−型シリコン基板（25）の間に
固有層（15）が自然に形成される。Ｎ＋タブ層（18）
は、Ｎ−型シリコン基板（25）の中へ付加的なＮ−型リ
ンのイオン打ち込みを行なって生成する。各MMRI−4Eサ
ブユニット（10a×２、10b×２）のまわりでのＰ−型ボ
ロンのイオン打ち込みによって、マイクロフォトダイオ
ードのサブユニットを電気的に互いに分離するためのチ
ャンネル・ストップ（24）が生成される。チャンネル・
ストップ材料（24）外側は、Ｎ−型シリコン基板（25
b）で取り囲まれる。

第８−９図に示す本発明の実施形態にあっては、MMRI
−4E（8a）の幅および奥行きは、同じ大きさであり、10
ないし50ミクロンの間である。また、高さは、幅および
奥行きの大きさの25％ないし50％である。コンタクトパ
ッドお偏平な立方体の形状によって、MMRI−4E（8a）が
網膜下空間の中に移植されたとき、MMRI−4E（8a）の二
つの平坦な感光側のいずれでも選好的に入射光（12）へ
向けることができる。MMRI−4Es（8a）は、奥行きのお
よび幅を１ミクロン程度に小さくつくることもあるいは
1000ミクロン程度に大きくつくることもできる。また、
幅と奥行きは同じである必要はない。さらに、MMRI−4E
の高さは、幅および奥行きの１％ないし500％とするこ
とができる。第８−９図の実施形態にあっては、MMRI−
4EのＮ型基板（25および25b）は、50と2000オーム−cm²
の間のオーム抵抗値を有する。ただし、MMRI−4EのＮ型
基板（15および25b）は、１オーム−cm²と100000オーム
−cm²の間のオーム抵抗値をもつことができる。各MMRI
−4Eサブユニット・マイクロフォトダイオード（10aま
たは10b）の電流出力の好ましい設計値は、入射照明（1
2）に応じて１ないし5000nA程度である。ただし、0.01n
Aから200000nAの範囲も適当な値とすることができる。M
MRI−4E（8a）は、Ｐ電極（13）および／またはＮ電極
（16）のそれぞれの厚さしたがって透明さを変えること
によって、電気出力を大きくあるいは小さく修正するこ
とができる。

第10図および第10図の差し込み図は、好ましいMMRI−
4s（８）の製造を説明する図である。MMRI−4sの製造の
第一段階は、直径３インチで厚さ８ミクロンのＮ型１−
０−０シリコン・ウエハーから始まる。このウエハー
（30）は、チタンのピン（32）を用いて、その周囲を厚
さ約500ミクロンの４インチ・ウエハー（34）に固定す
る。第10図の差し込み図に示すように、複数のＮ−型の
正方形の島のグループ（８）が、両側からＰ−型ボロン
・チャンネル・ストップ（24）のイオン打ち込みによっ
て周囲のＮ−型基板（25b）から分離され、最終的にMMR
I−4sになる。チャンネル・ストップ（24）は、直径３
インチのウエハー（30）の厚さ全体を通るように熱でド
ライブされ、各正方形の島（８）ごとにＮ−型シリコン
・ウエハー（25）の４本の正方形のコラムを分離する。
各正方形のコラム（25）は、各側が11ミクロンで、１ミ
クロンのＰ−型チャンネル・ストップ（24）によって同
じMMRI−４（８）の隣接する正方形のコラム（25）から
分離される。その結果得られるチャンネル・ストップ
（24）を含み正方形の島（８）は、各側が21ミクロンで
ある。これらの正方形の島（８）は、１ミクロンのＮ−
型シリコン基板（25b）によって互いに分離される。エ
クシマレーザーで、位置合わせの穴（36）が３インチ・
ウエハー（30）を通して開けられる。これらの穴（36）
によって、３インチ・ウエハー（30）のいずれの側から
でも製造マスクの位置合わせが容易になる。

第７図に示すＰ＋タブ（14）は、Ｐ−型ボロンのイオ
ンをＮ−型の正方形のコラム（25）の中に打ち込み、熱
拡散させることによって生成される。MMRI−４の正方形
の島（８）の各側には、二つのＰ＋タブ（14）が形成さ
れ、互いに対角に配置される。正方形のコラム（25）の
Ｐ＋タブ（14）とＮ型シリコン基板の間には、固有層
（15）が自動的に形成される。Ｎ＋タブ（18）は、付加
的なＮ−型のリンのイオンをＰ＋タブ（14）と反対の側
からＮ−型シリコン基板の正方形のコラム（25）の中に
打ち込み、熱拡散させることによって生成される。金、
クロム、またはチタンの層（14a）を蒸着させて、接着
を促進しまたすべてのＰ＋タブ（14）およびＮ＋タブ
（18）の内角部で光をブロックする障害物として作用す
るようにした後、Ｐ＋タブ（14）およびＮ＋タブ（18）
の上に各々がＰ＋タブ（14）とＮ＋タブ（18）表面の10
％を覆うＰ−ドープト・ポリシリコン電極（13）とＮ−
ドープト・ポリシリコン電極（16）が蒸着される。第10
図の３インチ・ウエハー（30）は、まだ４インチの支持
ウエハー（34）の上に固定されているが、ここで、真空
蒸着チャンバーへ移され、該チャンバー内で、Ｐ＋タブ
（14）の上に可視光（400−740nm）を帯域通過させる多
層誘電コーティング（20）が蒸着され、Ｎ＋タブ（18）
の上に赤外光を帯域通過させる多層誘電コーティング
（22）が蒸着される。次に、３インチ・ウエハー（30）
がひっくり返され、４インチ支持ウエハーの上に再固定
される。再び、金、クロム、またはチタンの接着層およ
び光ブロック層（14a）を蒸着させた後、Ｐ＋タブ（1
4）およびＮ＋タブ（18）の上にそれぞれ可視光（400−
740nm）を帯域通過させる多層誘電コーティング（20）
と赤外光（740−900nm）を帯域通過させる多層誘電コー
ティング（22）が蒸着される。

第10図に示すように、MMRI−４の正方形の島（８）が
つくられた最終的な３インチ・ウエハー（30）が、ここ
で４インチ支持ウエハー（34）から取り外される。次
に、３インチ・ウエハー（30）が、水性で溶解性の接着
剤で４インチ・ウエハー（34）に再接着される。MMRI−
４の島（８）を互いに分離するために、エクシマレーザ
ーを用いてＸおよびＹ方向の切れ込みをつくる。ただ
し、MMRIの島（８）は、接着剤によってまだ支持ウエハ
ー（34）に接着されたままである。次に、ウエハー・ア
センブリ（30および34）を水性の溶媒の中に入れて接着
を溶解させる。標準的な濾過法を用いて、MMRIの正方形
の島（８）が水性溶液から回収され、洗浄され、乾燥さ
れる。回収されたMMRI−４の島（８）は、超音波エネル
ギーを用いてガラス容器の中で短時間掻き混ぜられる。
この掻き混ぜ工程によって、MMRI−4s（８）の尖った角
と縁がわずかに丸められる。第７図のMMRI−4s（８）で
示す得られた最終の素子は、再び洗浄され、回収され、
殺菌され、さらに目の中に移植するために生体両立性の
ある半固体または液体の基剤の中に入れられる。

第11図は、網膜下空間（82）内の好ましい単層位置に
移植されたMMRI−4s（８）を示す。図には、後極におけ
る目の内側から目の外側までの目の諸層のそれぞれの位
置が示されている。すなわち、内部境界膜（50）、神経
繊維層（52）、神経節細胞層（54）、内つる状層（5
6）、内核層（58）、外つる状層（60）、外核細胞層（6
2）、および光受容層（64）で、これらがすべて合わさ
れて内網膜層（66）を構成する。MMRI−4s（８）は、内
網膜層（66）と外網膜層（72）を構成する網膜色素上皮
（68）およびブルック膜（70）の間に配置される。外網
膜層（72）の外部には、脈絡膜毛細血管板（72）および
脈絡膜脈管構造（74）を有する脈絡膜（76）、および目
の外側被覆を構成する強膜（80）がある。

第12図は、網膜の内部境界膜表面（50）上の神経繊維
層（52）の近くに配置される他の実施形態の位置でのMM
RI−4s（８）を示す。この位置では、MMRI−4s（８）
は、可撓性で生体両立性のシート（44）の中に埋め込ま
れる。このシートは、各MMRI−4s（８）の平たい両感光
面を露出させることができる。MMRI−4s（８）によって
内部境界膜表面（50）を介して網膜神経繊維層（52）を
電気的に刺激しても人工視覚が誘起されるが、生成され
る像の質は、第11図に示す網膜下空間（82）から網膜を
刺激して形成されるものほどよくはない。第12図には、
後極における目の内側から目の外側までの目の諸層のそ
れぞれの位置が示されている。すなわち、内部境界膜
（50）、神経繊維層（52）、神経節細胞層（54）、内つ
る状層（56）、内核層（58）、外つる状層（60）、外核
細胞層（62）、および光受容層（64）で、これらがすべ
て合わされて内網膜層（66）を構成する。網膜色素上皮
（68）およびブルック膜（70）は、外網膜層（72）を構
成する。外網膜層（72）の外部には、脈絡膜毛細血管板
（72）および脈絡膜脈管構造（74）を有する脈絡膜（7
6）、および目の外側被覆を構成する強膜（80）があ
る。

第13−16図に示すように、本発明のMMRI構成要素の他
の実施形態にあっては、各MMRIの中に埋め込まれた二つ
の誘電フィルター層は、ともに可視光透過型（210、22
2）であるかまたはともにIR光透過型（310、322）であ
る。これらの電極にポリシリコンを用いる代わりに、こ
れらの素子（202、204、302、304）の電極は、金からつ
くられて、業界の標準的な「ウエハー・バンピング」法
で蒸着される。ただし、金の代わりにアルミニウムまた
は白金を使用することもできる。これによって、各電極
は、アルミニウム・コンタクトパッド（214、224、31
4、324）に接着される突起状構造に形成される。次に、
金の各突起電極（202、204、302、304）の全表面が、尖
端部だけを除いて二酸化シリコンまたは窒化シリコンの
絶縁層（208、226、308、326）で覆われる。突起電極の
高さは、素子の片側で反対側より高くし、高い側（20
2、302）で５μｍないし200μｍ、低い側（204、304）
で１μｍないし195μｍとする。このようにつくられた
ら、これら個々の素子が二つの集団を形成する。すなわ
ち、（１）（200）で示す可視光に反応する素子（「MMR
I−IPV」）で、負（Ｎ）側（205b）に高い突起電極（HP
E）（202）がまた正（Ｐ）側（205a）に低い突起電極
（LPE）（204）がくるもの、および（２）（300）で示
すIR光に反応する素子（「MMRI−IPIR」）で、正側（30
5b）にHPE（302）がまた負側（305a）にLPE（304）がく
るものである。

第17−18図に示すように、これら二つのユニット、す
なわちMMRI−IPV（200）およびMMRI−IPIR（300）は、
（400）で示すように一つのMMRI−IPV（200）と一つのM
MRI−IPIR（300）で構成される組み合わせユニット（MM
RI−IPVIR−Ａ）として存在することも可能である。MMR
I−IPV（200）のHPE（202）とMMRI−IPIR（300）のHPE
（302）は、MMRI−IPVIR−Ａの片側で同じ方向を指すよ
うにされる。MMRI−IPV（200）のLPE（204）とMMRI−IP
IR（300）のLPE（304）も、MMRI−IPVIR−Ａの反対側で
HPE（202、302）と反対の同じ方向を指すようにされ
る。

第21図に示すように、MMRI−IPVIR−Ａ（400）は、網
膜下空間（82）の中に配置され、光受容層が完全に変性
してしまって二極細胞層（58a）あるいは内つる状層（5
6）が網膜下空間（82）に隣接する層となっている網膜
を刺激するために用いられる。亞層「Ｂ」（56b）とし
て知られる「光のチャンネル」の内つる状層は、亞層
「Ａ」（56a）として知られる「闇のチャンネル」の内
つる状のと比較して網膜下空間（82）から離れているた
め、HPE電極（202、302）は、亞層「Ｂ」（56b）の中の
「光のチャンネル」のシナプスと選択的に接触するよう
になり、LPEs（204、304）は、亞層「Ａ」（56a）の中
の「闇のチャンネル」のシナプスと選択的に接触するよ
うになる。このような構成によって、可視光の刺激が選
択的に減極し、HPE（202）によって負の電流が生成され
るようにして亞層「Ｂ」の中の光チャンネルを活性化
し、また、IR光の刺激が選択的に過分極し、HPE（302）
によって正の電流が生成されるようにして亞層「Ｂ」の
中の光チャンネルを抑止することが可能となる。この構
成によって、また、IR光の刺激が選択的に減極し、LPE
（304）によって負の電流が生成されるようにして亞層
「Ａ」の中の闇のチャンネルを活性化し、また、可視光
の刺激が選択的に過分極し、LPE（204）によって正の電
流が生成されるようにして亞層「Ａ」の中の闇チャンネ
ルを抑止することが可能となる。

第12および22図に示すように、他の一実施形態にあっ
ては、MMRI−４（８）、および便宜上逆極性MMRI−IPVI
R−Ａと呼ばれる移植片、MMRI−IPVIR−ARs（8c）は、
素子の電極面を露出させることができる生体両立性のシ
ート（44）の中に埋め込まれる。

第12図に示すように、MMRI−４（８）が埋め込まれた
シート（44）は、ガラス体側から網膜の内部境界膜表面
（50）の上に置かれる。MMRI−4s（８）は、この位置か
ら網膜の神経繊維層（52）および／または神経節細胞
（54）を刺激することになる。

第22図に示すように、MMRI−IPVIR−ARs（8c）の場合
には、それらの電極が神経繊維（52）および繊維節細胞
層（54）を貫通して内つる状層（56）の亜層「Ｂ」の光
チャンネル層（56b）および亜層（Ａ）の闇チャンネル
層（56a）の領域内に入り、これらの層を選択的に刺激
して視覚の感覚を誘起する。第21図のMMRI−IPVIR−As
（400）と比較した場合のMMRI−IPVIR−ARs（8c）の逆
極性は、亜層「Ａ」（56a）の闇チャンネルを過分極
（抑止）しながら亜層「Ｂ」（56b）の光チャンネルを
減極（活性化）する可視光刺激の効果、および亜層
「Ｂ」（56b）の光チャンネルを過分極（抑止）しなが
ら亜層「Ａ」（56a）の闇チャンネルを減極（活性化）
するIR光刺激の効果、を保つために必要である。分極の
変化、すなわち過分極および減極は、IPLの亜層Ｂおよ
びＡ領域での効果と同じ効果を網膜下空間の中で残存光
受容細胞に及ぼすものではない。網膜下空間では、過分
極刺激は、残存光受容細胞に光の感覚を生成知、減極刺
激は、残存光受容細胞に闇の感覚を生成する。

第13−14図は、本発明の第五の実施形態を示すが、こ
れは、便宜上「MMRI−IPVと呼ばれ、微細な大きさを有
し、（200）で示される。MMRI−IPV（200）は、物理的
に独立したユニットで、第14図に示すような層状微細構
造を有する。この実施形態では、MMRI−IPV（200）は、
角および縁が丸められた偏平な立方体の形状を示し、電
気的に負の高い突起電極（「HPE」）（202）および電気
的に正の低い突起電極（LPE」）（204）を有する。MMRI
−IPV（200）は、その二つの感光側すなわちＰ側（205
a）およびＮ側（205b）のどちらが可視光（206）によっ
て刺激されるかに応じて、内網膜を刺激するときにPiN
またはNiP素子として機能する。MMRI−IPV（200）は、
上端から下端に向けて以下の層を含む。すなわち、好ま
しくは金でつくられる負のHPE電極（202）、HPE電極（2
02）の先端を除いてＮ側（205b）を覆うSiO2の絶縁層
（208）、可視光（400nm−740nm）のみを通す多層誘電
フィルター（210）、Ｎ＋層（212）、負のHPE（202）と
Ｎ＋層（212）の間に電気的接触を確立するための金、
アルミニウム、チタン、およびクロムのいずれかまたは
その化合物からつくられるコンタクトパッド（214）、
Ｎ−型シリコン基板層（216）、Ｎ−型シリコン基板層
（216）と次のＰ＋層（220）との間に自然に形成される
固有層（218）、可視光（400nm−740nm）のみを通す多
層誘電フィルター（222）、Ｐ＋層（220）と電気的に正
の低い突起電極（LPE）（204）の電気的接触を確立する
ための金、アルミニウム、チタン、およびクロムのいず
れかまたはその化合物からつくられるコンタクトパッド
（224）である。SiO₂の絶縁層（226）は、LPE電極（20
4）の先端を除いてＰ側（205a）を覆う。

第15−16図は、本発明の第六の実施形態を示すが、こ
れは、便宜上「MMRI−IPIRと呼ばれ、微細な大きさを有
し、（300）で示される。図示のように、MMRI−IPIR（3
00）は、物理的に独立したユニットで、第16図に示すよ
うにな層状微細構造を有する。この実施形態では、MMRI
−IPIR（300）は、角および縁が丸められた偏平な立方
体の形状を示し、電気的に正の高い突起電極（「HP
E」）（302）および電気的に負の低い突起電極（LP
E」）（304）を有する。MMRI−IPIR（300）は、その二
つの感光側すなわちＮ側（305a）およびＰ側（305b）の
どちらが赤外光（306）によって刺激されるかに応じ
て、内網膜を刺激するときにPiNまたはNiP素子として機
能する。MMRI−IPIR（300）は、上端から下端に向けて
以下の層を含む。すなわち、好ましくは金でつくられる
正のHPE電極（302）、HPE電極（302）の先端を除いてＰ
側（305b）を覆うSiO₂の絶縁層（308）、IR光（740nm−
900nm）のみを通す多層誘電フィルター（310）、Ｐ＋層
（312）、正のHPE（302）とＰ＋層（312）の間に電気的
接触を確立するための金、アルミニウム、チタン、およ
びクロムのいずれかまたはその化合物からつくられるコ
ンタクトパッド（314）、Ｐ＋層（320）と次のＮ−型シ
リコン基板層（316）との間に自然に形成される固有層
（318）、Ｎ＋層（320）、IR光（740nm−900nm）のみを
通す多層誘電フィルター（322）、Ｎ＋層（320）と電気
的に負の低い突起電極（LPE）（304）の電気的接触を確
立するための金、アルミニウム、チタン、およびクロム
のいずれかまたはその化合物からつくられるコンタクト
パッド（324）である。SiO2の絶縁層（326）は、LPE電
極（304）の先端を除いてＮ側（305a）を覆う。

第17−18図は、本発明の第七の実施形態を示すが、こ
れは、便宜上「MMRI−IPVIR Ａと呼ばれ、微細な大き
さを有し、400で示される。これは、チャンネル・ブロ
ックの層（350）で分離された一つのMMRI−IPV（200）
と一つのMMRI−IPIR（300）で構成される。図の左側に
はMMRI−IPV構成要素（200）の層状微細構造が示されて
おり、まずこれを説明する。MMRI−IPV（200）は、角お
よび縁が丸められた偏平な立方体の半分の形状を示し、
電気的に負の高い突起電極（「HPE」）（202）および電
気的に正の低い突起電極（LPE」）（204）を有する。MM
RI−IPV（200）は、上端から下端に向けて以下の層を含
む。すなわち、好ましくは金でつくられる負のHPE電極
（202）、HPE電極（202）の先端を除いてＮ側（205b）
を覆うSiO₂の絶縁層（208）、可視光（400nm−740nm）
のみを通す多層誘電フィルター（210）、Ｎ＋層（21
2）、負のHPE（202）とＮ＋層（212）の間に電気的接触
を確立するための金、アルミニウム、チタン、およびク
ロムのいずれかまたはその化合物からつくられるコンタ
クトパッド（214）、Ｎ−型シリコン基板層（216）、Ｎ
−型シリコン基板層（216）と次のＰ＋層（220）との間
に自然に形成される固有層（218）、可視光（400nm−74
0nm）のみを通す多層誘電フィルター（222）、Ｐ＋層
（220）と電気的に正の低い突起電極（LPE）（204）の
電気的接触を確立するための金、アルミニウム、チタ
ン、およびクロムのいずれかまたはその化合物からつく
られるコンタクトパッド（224）である。SiO₂の絶縁層
（226）は、LPE電極（204）の先端を除いてＰ側（205
a）を覆う。図の右側にはMMRI−IPVIR−Ａ（400）のMMR
I−IPIR構成要素（300）の層状微細構造が示されてお
り、次にこれを説明する。MMRI−IPIR（300）は、角お
よび縁が丸められた偏平な立方体の半分の形状を示し、
電気的に正の高い突起電極（「HPE」）（302）および電
気的に負の低い突起電極（LPE」）（304）を有する。MM
RI−IPIR（300）は、上端から下端に向けて以下の層を
含む。すなわち、好ましくは金でつくられる正のHPE電
極（302）、HPE電極（302）の先端を除いてＰ側（305
b）を覆うSiO2の絶縁層（308）、IR光（740nm−900nm）
のみを通す多層誘電フィルター（310）、Ｐ＋層（31
2）、正のHPE（302）とＰ＋層（312）の間に電気的接触
を確立するための金、アルミニウム、チタン、およびク
ロムのいずれかまたはその化合物からつくられるコンタ
クトパッド（314）、Ｐ＋層（320）と次のＮ−型シリコ
ン基板層（316）との間に自然に形成される固有層（31
8）、Ｎ＋層（320）、IR光（740nm−900nm）のみを通す
多層誘電フィルター（322）、Ｎ＋層（320）と電気的に
負の低い突起電極（LPE）（304）の電気的接触を確立す
るための金、アルミニウム、チタン、およびクロムのい
ずれかまたはその化合物からつくられるコンタクトパッ
ド（324）である。SiO2の絶縁層（326）は、LPE電極（3
04）の先端を除いてＮ側（305a）を覆う。

第19−20図は、本発明の第八の実施形態を示すが、こ
れは、便宜上「MMRI−IPVIR Ｂと呼ばれ、微細な大き
さを有し、400で示される。これは、チャンネル・ブロ
ックの層（350）で分離された一つのMMRI−IPV（200）
と一つのMMRI−IPIR（300）で構成される。図の左側に
はMMRI−IPV構成要素（200）の層状微細構造が示されて
おり、まずこれを説明する。MMRI−IPV（200）は、角お
よび縁が丸められた偏平な立方体の半分の形状を示し、
電気的に負の高い突起電極（「HPE」）（202）および電
気的に正の低い突起電極（LPE」）（204）を有する。MM
RI−IPV（200）は、上端から下端に向けて以下の層を含
む。すなわち、好ましくは金でつくられる負のHPE電極
（202）、HPE電極（202）の先端を除いてＮ側（205b）
を覆うSiO₂の絶縁層（208）、可視光（400nm−740nm）
のみを通す多層誘電フィルター（210）、Ｎ＋層（21
2）、負のHPE（202）とＮ＋層（212）の間に電気的接触
を確立するための金、アルミニウム、チタン、およびク
ロムのいずれかまたはその化合物からつくられるコンタ
クトパッド（214）、Ｎ−型シリコン基板層（216）、Ｎ
−型シリコン基板層（216）と次のＰ＋層（220）との間
に自然に形成される固有層（218）、可視光（400nm−74
0nm）のみを通す多層誘電フィルター（222）、Ｐ＋層
（220）と電気的に正の低い突起電極（LPE）（204）の
電気的接触を確立するための金、アルミニウム、チタ
ン、およびクロムのいずれかまたはその化合物からつく
られるコンタクトパッド（224）である。SiO₂の絶縁層
（226）は、LPE電極（204）の先端を除いてＰ側（205
a）を覆う。図の右側にはMMRI−IPVIR−Ｂ（500）のMMR
I−IPIR構成要素（300）の層状微細構造が示されてお
り、次にこれを説明する。MMRI−IPIR（300）は、角お
よび縁が丸められた偏平な立方体の半分の形状を示し、
電気的に正の高い突起電極（「HPE」）（302）および電
気的に負の低い突起電極（LPE」）（304）を有する。MM
RI−IPIR（300）は、上端から下端に向けて以下の層を
含む。すなわち、好ましくは金でつくられる正のHPE電
極（302）、HPE電極（302）の先端を除いてＰ側（305
b）を覆うSiO2の絶縁層（308）、IR光（740nm−900nm）
のみを通す多層誘電フィルター（310）、Ｐ＋層（31
2）、正のHPE（302）とＰ＋層（312）の間に電気的接触
を確立するための金、アルミニウム、チタン、およびク
ロムのいずれかまたはその化合物からつくられるコンタ
クトパッド（314）、Ｐ＋層（320）と次のＮ−型シリコ
ン基板層（316）との間に自然に形成される固有層（31
8）、Ｎ＋層（320）、IR光（740nm−900nm）のみを通す
多層誘電フィルター（322）、Ｎ＋層（320）と電気的に
負の低い突起電極（LPE）（304）の電気的接触を確立す
るための金、アルミニウム、チタン、およびクロムのい
ずれかまたはその化合物からつくられるコンタクトパッ
ド（324）である。SiO₂の絶縁層（326）は、LPE電極（3
04）の先端を除いてＮ側（305a）を覆う。

第21図は、網膜下空間（82）内の好ましい単層位置に
移植されたMMRI−IPVIR−As（400）を示す。マイクロフ
ォトダイオードの可視光感知部分から出た減極性の高い
突起電極（HPEs）（202）は、内つる状層（IPL）（56）
の亜層Ｂ（56b）の中の光チャンネルを刺激する。（闇
検出用の）マイクロフォトダイオードのIR光感知部分か
ら出た過分極性のHPEs（302）は、IPL（56）の亜層Ｂ
（56b）の中の光チャンネルを抑止する。（闇検出用
の）マイクロフォトダイオードのIR光感知部分から出た
減極性のLPEs（304）は、IPL（56）の亜層Ａ（56a）の
中の闇チャンネルを刺激する。マイクロフォトダイオー
ドの可視光感知部分から出た過分極のLPEs（204）は、I
PL（56）の亜層Ａ（56a）の中の闇チャンネルを抑止す
る。部分的に変性した網膜を図式的に示す図には、後極
における目の内側から目の外側までの目の諸層のそれぞ
れの位置が示されている。すなわち、内部境界膜（5
0）、神経繊維層（52）、神経節細胞層（54）、亜層ｂ
（56b）および亜層ａ（56a）からなる内つる状層（5
6）、および部分的に変性した内核層（58a）である。MM
RI−IPVIR−Ａ（400）は、部分的に変性した内網膜層
（66a）と網膜色素上皮（68）およびブルック膜（70）
の間に配置される。なを、これらの層が合わされて外網
膜層（72）を構成する。外網膜層（72）の外部には、脈
絡膜毛細血管板（74）、脈絡膜（76）、強膜（80）があ
る。あるいは、MMRI−IPVIR−Ａ（400）の代わりに第13
−16図に示す構成要素MMRI−IPVsおよびMMRI−IPIRsあ
るいは第19−20図のMMRI−IPVIR−Bsを網膜下空間（8
2）の中に移植することもできる。

第22図は、網膜の内部境界膜表面（50）上に配置され
た本発明の第九の実施形態のMMRI−IPVIR−ARs（8c）を
示す。この実施形態にあっては、MMRI−IPVIR−ARs（8
c）は、各MMRI−IPVIR−ARs（8c）の光活性のある表面
および突出電極をともに露出させることができる可撓性
で生体両立性のシート（44）の中に埋め込まれる。IR感
知性（闇検出用の）マイクロフォトダイオードの反対側
にある減極性の高い突起電極（HPEs）（302a）は、内つ
る状層（IPL）（56）の亜層Ａ（56a）内の闇チャンネル
の中に入り込んで闇の感覚を刺激する。マイクロフォト
ダイオードの可視光感知部分の反対側にある過分極性の
HPEs（202a）は、IPL（56）の亜層Ａ（56a）の中に入り
込んで闇チャンネルを抑止する。マイクロフォトダイオ
ードの可視光感知部分の反対側にある減極性の低い突起
電極（LPEs）（204a）は、IPL（56）の亜層Ｂ（56b）の
中に入り込んで光チャンネルを刺激する。マイクロフォ
トダイオードのIR光感知部分の反対側にある過分極性の
LPEs（304a）は、IPL（56）の亜層Ｂ（56b）の中に入り
込んで光チャンネルを抑止する。部分的に変性した網膜
を図式的に示す図には、後極における目の内側から目の
外側までの目の諸層のそれぞれの位置が示されている。
すなわち、内部境界膜（50）、神経繊維層（52）、神経
節細胞層（54）、亜層ｂ（56b）および亜層ａ（56a）か
らなる内つる状層（56）、および部分的に変性した内核
層（58a）である。これらの層がすべて合わされて部分
的に変性した内網膜層（66a）を構成する。網膜色素上
皮（68）およびブルック膜（70）が合わされて外網膜層
（72）を構成する。外網膜層（72）の外部には、脈絡膜
毛細血管板（74）、脈絡膜（76）、強膜（80）がある。
サブセットの実施形態にあっては、MMRI−IPVIR−ARs
（8c）を構成要素である対向極性のMMRI−IPVsおよび構
成要素である対向極性のMMRI−IPIRsとして作成し、各
対向極性のMMRI−IPVおよび対向極性のMMRI−IPIR光活
性のある表面および突出電極をともに露出させることが
できる可撓性で生体両立性のシート（44）の中に埋め込
むこともできる。

第23図は、対応する像形成網膜刺激システム（AIRE
S）の概略線図であり、その構成要素のサブシステムで
ある投射および追跡光学システム（PTOS）ヘッドセット
（94）、神経網コンピュータ（NNC）（96）、像形成CCD
カメラ（IMCCD）（100）および入力スタイラス・パッド
（ISP）を示している。PTOS（94）の内部には、瞳孔反
応追跡CCD（PRTCCD）（98）およびIR光／可視光CRT表示
装置（IRVCRT）（92）がある。目（90）の網膜下空間の
中にはMMRI−4s（８）が示されている。機能中は、PTOS
（94）内部のIRVCRT（92）からくるIRおよび可視光像が
目（90）の上に光学的に投射される。像の強度、波長の
持続時間、および脈動は、NNC（96）によって制御さ
れ、インターフェースされたISP（102）を介して患者の
入力によって変調される。PTOSヘッドセット（94）の上
または中に取り付けられるIMCCD（100）は、像入力をNN
C（96）へ供給し、NNCは、IRVCRT（92）の可視およびIR
像出力をプログラムする。PTOSヘッドセット（94）の中
にはPRTCCD（98）が一体に組み込まれており、瞳孔プル
キンエ反応の位置の変化によって目の動きを追跡する。
PRTCCD（98）は、NNC（96）へ出力を行ない、NNCは、サ
ーボ・モーター制御によってIMCCD（100）をターゲット
に向けて目の動きを追尾する。PTOS（94）は、また、MM
RI−4s（８）上で広がったIR照明のみを周囲の可視光像
（104）と相互作用させるようにプログラムすることも
できる。

AIRESシステムの詳細な動作を以下に説明する。多数
の移植したMMRI−4s（８）をもつ患者は、MMRI−４サブ
ユニット（10a）のPiN構成によって生じる局部的な網膜
の過分極によって得られる画素で構成される像を見る。
これらの電気的に誘起された像は、入ってきてPTOS（9
4）の外部の部分的反射性で部分的透過性のミラー（10
6）を通る周囲の像（104）からの光によって生じるもの
である。闇のディテールの像は、IRVRT（92）によって
供給されるIR照明および／または像の刺激を受けるMMRI
−４サブユニット（10b）のNiP構成によって生じる減極
性電流で誘起される。IRVCRT（92）は、NNC（96）によ
って、広がるIR照明および／またはIR像を供給して入っ
てくる光から得られる可視光像（104）の上にスーパー
インポーズするようにプログラムされる。NNC（96）の
ための像情報は、インターフェースされたIMCCD（100）
から得られる。IRVCRT（92）からの広がるIR照明は、MM
RI−４のNiPサブユニット（10b）から常時減極する「バ
イアス電流」を誘起する。この「バイアス電流」が、Pi
Nサブユニット（10a）に対する光の刺激がないときに闇
の感覚を生成する。ただし、PiNサブユニット（10a）を
刺激する光が存在する場合には、その結果得られる過分
極性電流がIRによって誘起されるNiPの減極性バイアス
電流を相殺する。その結果、患者は、光の感覚を知覚す
る。IR NiP構成（10b）の限られた帯域感知性（740nm
−900nm）のために、環境のIR「ノイズ」は、最小限に
抑えられる。NiPの減極バイアス電流の量は、最初、患
者によってISP（102）用いて調節され、この情報がNNC
（96）の中に入力される。次に、この情報が。インター
フェースされたIMCCD（100）からくる像の処理された情
報と相関づけられる。これによって、環境の照明条件と
像にもとづく適当なNiP「バイアス電流」の量が、NNC
（96）によって「学習」される。NNC（96）は、追加の
学習によって、患者が入力する必要なしに、より正確な
患者に知覚される像を生成するために必要なNiP「バイ
アス電流」の量を予想することができるようになる。

全可視光像は、IRVCRT（92）によって、同時にまたは
IR像パルスと高速交番で投射して、MMRI−４（Ｂ）の機
能全体を制御することもできる。そのような状況のとき
には、PTOS（94）の一部を反射し一部を透過するミラー
（106）は、まわりの光像（104）がMMRI−4s（８）を刺
激するのを防ぐために、完全な反射鏡と置換される。IR
および可視光像のパルスの持続時間および周波数をプロ
グラムすることによって、ベンハムの独楽の効果に似た
色の感覚を誘起することもできる。この現象は、正常な
視覚の人に白黒テレビでカラー画像の知覚を生成するた
めに用いられている。

第24図のＡないしＤは、AIRESシステムのPTOS構成要
素の眼鏡に似た形状（94）を示す。第24D図からわかる
ように、光学系の概要は、第23図に示したPTOS構成要素
（94）の一般的な概要と若干異なるが、素子の両バージ
ョンの精神および機能は同じである。第24Aは、PTOS（9
4）の平面図である。図には、ヘッドパッド（108）、テ
ンプルピース（110）、および周囲光強度センサー（11
2）が示されている。第24B図は、PTOS（94）の正面図で
ある。図には、外部の支えのノーズピース（114）、周
囲光強度センサー（112）、および第12図に概要を示し
たIMCCD（100）が示されている。第24C図は、PTOS（9
4）の内部を側面図である。図には、内部の赤外および
可視光の発光が可能なLED光源（92）が示されている。
これは、第23図のIRVCRT（92）を置換したものである。
また、部分的に反射し部分的に透過するミラー（10
6）、支えのノーズピース（114）、および第23図のNNC
（96）への電源および信号ワイヤケーブル（116）も示
されている。図は、また、目（90）の網膜下空間の中に
配置されて周囲の焦点を合わせた像（104をもつMMRI−4
s（８）を示している。さらに、内部の赤外および可視
光の発光が可能なLED光源（92）、PRTCCD（98）、およ
び部分的に反射し部分的に透過するミラー（106）も示
されている。

第25図は、AIRESシステムの構成要素を示す線図で、
このシステムは、PTOS（94）、患者の身体に固定するこ
とのできるポータブルなNNC（96）、およびISP（102）
入力素子で構成される。

第26図は、本発明の移植片の第九の実施形態を含んだ
大きなウエハーの（詳細な分解差し込み図を含む）平面
図である。この第九の実施形態は、マイクロフォトダイ
オード（以後、「MMRI−OPSISITER−Ｄ」と呼ぶ）をベ
ースにしたものである。各MMRI−OPSISITER−Ｄマイク
ロフォトダイオード（401a）は、第26図の分解差し込み
図に示すように二つのマイクロフォトダイオード・サブ
ユニット（402）および（404）を有する。

以下に説明するように、大型のウエハー（405）は、
切断して、より小さいウエハー型の移植片（例、数千か
ら数万個の約.25ないし15mmのウエハー）すなわちMMRI
−OPSISITER−Ｄマイクロフォトダイオード・ユニット
（401a）にすることができる。あるいは、大型のウエハ
ー（405）をダイス状に切断して、さらに小さい個別型
の移植片（例、１ないし10000個のMMRI−OPSISITER−Ｄ
マイクロフォトダイオード・ユニット（401a）を含む１
ミクロンから.25mmの間の移植片）とすることもでき
る。ウエハー型の移植片あるいは個別型の移植片のいず
れがつくられるにせよ、MMRI−OPSISITER−Ｄマイクロ
フォトダイオード（401a）の製造工程の多くと基本構造
は同じである。

第27A−Ｅ図は、第26図のMMRI−OPSISITER−Ｄ（401
a）のXXVII−XXVII線に添って切った断面斜視図で、MMR
I−OPSISITER−Ｄ（401a）の製造工程および構造を示
す。最初の製造工程（第27A図）では、フォトマスク、
イオン打ち込み、および熱ドライブ−イン法を用いて、
始動用Ｎバルク薄型ウエハー（第26図の405）の両側
に、MMRI−OPSISITER（401）のマイクロフォトダイオー
ド・サブユニット（402）および（404）が形成される。
第27A図では、上端から下端へ向けて、マイクロフォト
ダイオード・サブユニット（402）は、Ｐ＋層（406）、
固有層（408）、Ｎバルク層（409）、およびＮ＋層（41
0）を有する。マイクロフォトダイオード・サブユニッ
ト（404）は、Ｎ＋層（410a）、Ｎバルク層（409a）、
固有層（408a）、およびＰ＋層（406a）を有する。二つ
のマイクロフォトダイオード・サブユニット（402およ
び404）を取り囲むＰ＋チャンネル・ブロック（412）
は、これらのサブユニット（402および404）を互いに、
またそれらを基板上の他のMMRI−OPSISITERsから電気的
に分離する。

第27図は、Ｐ＋およびＮ＋面（406、406a、410、およ
び410a）の上に蒸着させて熱ドライブ−インさせたアル
ミニウムのコンタクトパッド（418a−ｄ）を示す。シリ
コンダイオードの絶縁ストリップ（414aおよび414b）
は、MMRI−OPSISITER（401）の各側のＰ＋面とＮ＋面
（406、406a、410、および410a）の間でこれらのコンタ
クトパッド（418a−ｄ）をブリッジしている。

第27C図は、シリコンダイオード絶縁ストリップ（414
および414a）の上にアルミニウム導線（415および415
a）を蒸着させ、導線（415）をアルミニウムのコンタク
トパッド（418aおよび418b）と接触させ、また導線（41
5a）をアルミニウムのコンタクトパッド（418cおよび41
8d）と接触させる工程を示す。

第27Dは、Ｐ＋面（406および406a）の上に赤外を通す
誘電フィルター（422および422a）を、またＮ＋面（410
および410a）の上に可視光を通す誘電フィルター（424
および424a）を蒸着させる工程を示す。誘電フィルター
（422および424）の製造の間必要なバリヤー・アルミニ
ウム層（417）も導線（415）の上に蒸着させる。同様
に、誘電フィルター（422aおよび424a）の製造の間必要
なバリヤー・アルミニウム層（417a）も導線（415a）の
上に蒸着させる。

第27E図は、バリヤー・アルミニウム（417）の上の最
終のブリッジ電極（420）の蒸着およびバリヤー・アル
ミニウム（417a）の上の最終のブリッジ電極（420a）の
蒸着の工程を示す。最終のブリッジ電極（420および420
a）は、イリジウム、白金、金、アルミニウム、ルテニ
ウム、ロジウム、パラジウム、タンタル、チタン、クロ
ム、モリブデン、コバルト、ニッケル、鉄、導、銀、ジ
ルコニウム、タングステン、ポリシリコン、またはこれ
らの酸化物等の化合物等の任意の生体両立性電極材料ま
たは生体両立性電極材料の組み合わせからつくられる。
電極（420および420a）には、酸化イリジウムが好まし
い材料である。第27A−Ｃ図の誘電フィルターを備えたM
MRI−OPSISITER素子（401）は、第27DおよびＥ図ではMM
RI−OPSISITER−Ｄ素子（401a）として示されている。

第27E図に示すように、誘電光フィルター層（422、42
2a、および424、424a）は、特定の異なる光の帯域のみ
を通す。第27E図に示す実施形態にあっては、Ｐ＋層（4
06および406a）の上の誘電フィルター層（422および422
a）は、IR光のみを通し、Ｎ＋層（410および410a）の上
の誘電フィルター（424および424a）は、可視光のみを
通す。他の実施形態にあっては、二種類の層を逆にし
て、可視光フィルターをＰ＋層の上に配置し、IR光フィ
ルターをＮ＋層の上に配置する場合もある。さらに他の
実施形態にあっては、フィルター（422、422a）および
フィルター（424、424a）は、可視光および赤外光の異
なる部分を通すものもある（例、フィルター422および4
22aは、緑の光のみを通し、フィルター424および424a
は、赤の光のみを通す）。

MMRI−OPSISITER−Ｄ素子（401a）は、網膜下空間（8
2）から視覚を刺激するように機能する（第11図参
照）。上に述べたように、移植片（401a）をダイス状に
切断して、第27a図に示すように個別の物理的素子にす
ることができる。このような状況の場合には、MMRI−OP
SISITER−Ｄ素子（401a）は、液体の基剤を用いて注射
するかまたは溶解性のシートの中に埋め込んで網膜下空
間（第11図に82で示す）内に配置する（いずれもすでに
説明した）。

上に述べたように、第26図の大型のウエハー（405）
は、切断して、幅が.25mmないし15mm、好ましくは.25mm
ないし2mmの小さいウエハー型移植片（405a）（第28図
参照）にすることができる。好ましくは、移植片（405
a）の縁は、第28図に示すように丸めて斜にし、上の神
経繊維層が移植片の縁近くで鋭く曲げられて神経の伝達
機能が低下する可能性を少なくする。

このようにすれば、一以上のウエハー型移植片（405
a）を内網膜（66）と外網膜（78）の間の網膜下空間（8
2）内に移植することができる。

各MMRI−OPSISITER−Ｄユニット（401a）（例、第27
図に示すもの）の動作を理解するためには、目の中の正
常な損傷のない光受容細胞の機能および光と闇の像がど
のように感知されるかを考える必要がある。正常な網膜
の中では、光は、光受容細胞を内部でより多く負に負荷
されるようにし、光のない状態あるいは闇の像は、光受
容細胞をより少なく負に負荷されるようにする。内部の
負の負荷が大きいと、光受容細胞が、光を感知したと合
図をしている関連したある型の二極細胞へ信号を送る。
内部の負の負荷が小さいと、光受容細胞が、闇（あるい
は闇の像）を感知したと合図をしている関連した他の型
の二極細胞へ信号を送る。これら異なる型の二極細胞
は、それぞれのアマクリン細胞および神経節細胞と関連
しており、これらの細胞が該二極細胞が生成した光と闇
のアナログ刺激をデジタル信号に変換し、このデジタル
信号が脳へ送られて視覚情報として処理される。

したがって、上に述べたように、MMRI−OPSISITER−
Ｄ（401a）を照らす光のある機能的に優勢な帯域（例、
可視光またはその一部分、例えば緑の光）は、一つの電
極（420）からある極性の電流をまた他の電極（420a）
から対向する極性の電流が生成されるようにする。一
方、MMRI−OPSISITER−Ｄ（401a）を照らす光の他の機
能的に優勢な帯域（例、IRまたは可視光の異なる部分、
例えば、赤い光）は、電極（420および420a）から（第
一の状況での可視光の刺激による電極420および420aの
極性と比べて）逆の極性の電流が生成されるようにす
る。とくに、通常の照明条件のもとでは、異なる帯域が
混ざった光が形成される。存在する優勢な帯域に応じ
て、Ｐ＋またはＮ＋層がより強い光を受け、その結果他
方より強く刺激されることになる。したがって、一つの
帯域の中で優勢なある照明条件のもとでは、例えば電極
（420）からある極性の電流が生成され、他の帯域で優
勢な照明条件のもとでは、電極（420）から異なる極性
の電流が生成されることになる。網膜下空間内部でMMRI
−OPSISITER−Ｄ（401a）が第27E図のように配向される
と、光（430）は上端からくる。電極（420）は、第11図
に示すように内網膜（66）の電極を刺激する。これは、
この電極が網膜のこの部分と直接接触しているためであ
る。電極（420）に対向する極性の電流を生成する電極
（420a）は、内網膜とは逆を向いており、電極（420）
からの電流の戻りに役立つ。MMRI−OPSISITER−Ｄ（401
a）は、対称形の素子であるから、電極（420）または電
極（420a）が内網膜および入ってくる光を向くようにMM
RI−OPSISITER−Ｄ（401a）が配向されれば、いずれの
場合も内網膜に同じ刺激極性が生成される。

例えば黄斑変性の典型的な患者では、光受容細胞の感
光部分が損傷をうけあるいは喪失し、残りの光受容細胞
が後に残される。第27E図に示すMMRI−OPSISITER−Ｄ
（401a）のような素子が、第11図の網膜下空間（82）の
中のMMRI−4s（８）と同じ場所にその代わりに配置され
て残る光受容細胞（64）と接触して、適当な帯域の光
（例、可視光またはそのスペクトルの一部分、例えば上
に述べたように緑の光）が入射光に面する素子のＮ＋面
を刺激すると、該素子のＮ＋面によって生成された負の
負荷が、残る光受容成形の内部部分により大きい負の負
荷を誘起し、光の感覚を生成する。この例では、この場
所でより大きい内部的負の負荷が生じると、光の感覚を
あらわす信号が光の感覚の伝達の役割を果たす二極細胞
へ送られる。

同様に、第27E図に示すMMRI−OPSISITER−Ｄ（401a）
のような素子が、第11図の第11図の網膜下空間（82）の
中のMMRI−4s（８）と同じ場所にその代わりに配置され
て残る光受容細胞（64）と接触して、適当な帯域の光
（例、IR光またはスペクトルの一部分、例えば上に述べ
たように赤の光）が入射光に面する素子のＰ＋面を刺激
すると、該素子のＮ＋面によって生成された正の負荷
が、残る光受容成形の内部部分により小さい負の負荷を
誘起し、闇または闇の色相の感覚を生成する。この例で
は、この場所でより小さい内部的負の負荷が生じると、
闇または闇の色相の感覚をあらわす信号が闇または闇の
色相の感覚の伝達の役割を果たす二極細胞へ送られる。

ブリッジ電極（420、420a）は、Ｐ＋およびＮ＋面が
同じ電極を通じて網膜を電気的に刺激するのを可能にす
る。これは、一方向のみに流れるおそれのある電流に長
時間さらされることによる組織の損傷の可能性を少なく
する点で重要である。ただし、ここに開示されたすべて
のシステムは、きわめてわずかの電流が必要であり、そ
の電流はまた網膜下空間内に流れ込むと考えられる。ブ
リッジ電極（420、420a）の配設は、単に予防手段とし
て行なわれるものである。しかし、ブリッジ電極によっ
て、本発明の他の実施形態よりも、MMRI−OPSISITER−
Ｄ素子が網膜の小さい区域を刺激することが可能とな
り、したがってより高い解像力が得られる。第27E図に
示すように、MMRI−OPSISITER−Ｄ素子（401a）は、通
常、厚さが10ミクロン程度であるが、その厚さは、３ミ
クロンから1000ミクロンの間で変化させることができ
る。

第28図に示すように、網膜下空間（82）内に移植され
るMMRI−OPSISITER−Ｄ素子（401a）を備えた小さいシ
リコン・ディスク（405a）は、通常、厚さが40ミクロン
程度であるが、その厚さは、３ミクロンから1000ミクロ
ンの間で変化させることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者チョーアレンワイアメリカ合衆国イリノイ州 60187 ウィートンパロミノプレイス 191 (56)参考文献特表平８−511697（ＪＰ，Ａ) 米国特許5397350（ＵＳ，Ａ) 米国特許5024223（ＵＳ，Ａ) 米国特許5016633（ＵＳ，Ａ) 特許3171647（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61F 2/14 A61F 9/00 - 9/08 A61N 1/00 - 1/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】目の中に視覚を電気的に誘起するための網
膜移植片であって、入射光に電気的に応答する少なくとも一つの感光性要素
であって、第一帯域の光に応答して正極性電流を生成す
る第一側と、第二帯域の光に応答して負極性電流を生成
する第二側と、を有する少なくとも一つの感光性要素を
有し、その感光性要素は、網膜細胞と接触するようにな
っている、網膜移植片。
【請求項２】少なくとも一つの感光性要素は、感光性要
素のアレイからなる、請求の範囲１記載の網膜移植片。
【請求項３】感光性要素のアレイ中の各感光性要素は、
フォトダイオードからなる、請求の範囲２記載の網膜移
植片。
【請求項４】少なくとも一つの感光性要素はPiNマイク
ロフォトダイオードからなり、第一側はＰ−側からな
り、第二側はＮ−側からなる、請求の範囲１記載の網膜
移植片。
【請求項５】Ｐ−側は、第一帯域の光を選択的に通す第
一光フィルター層からなり、Ｎ−側は、第二帯域の光を
選択的に通す第二光フィルター層からなる、請求の範囲
４記載の網膜移植片。
【請求項６】第二光フィルター層は、740nm乃至900nmを
通すことができる誘電フィルターである、請求の範囲５
記載の網膜移植片。
【請求項７】第一光フィルター層は、740nm乃至900nmを
通すことができる誘電フィルターである、請求の範囲６
記載の網膜移植片。
【請求項８】第二光フィルター層は、400nm乃至740nmを
通すことができる誘電フィルターである、請求の範囲５
記載の網膜移植片。
【請求項９】第一光フィルター層は、400nm乃至740nmを
通すことができる誘電フィルターである、請求の範囲８
記載の網膜移植片。
【請求項１０】少なくとも一つの感光性要素の第二側
は、第一側の反対側に配置される、請求の範囲１記載の
網膜移植片。
【請求項１１】第一帯域と第二帯域とが異なる、請求の
範囲１記載の網膜移植片。
【請求項１２】感光性要素は、第一側と関連した第一電
極と、第二側と関連した第二電極と、を有する、請求の
範囲11記載の網膜移植片。
【請求項１３】目の中に視覚を電気的に誘起するための
網膜移植片であって、複数の感光性サブユニットを有し、感光性サブユニット
の各々は、少なくとも一対の感光性要素からなり、少な
くとも一対の感光性要素の各々は、第一帯域の入射光に
応答して正電流を生成するように形成された第一側と、
第二帯域の入射光に応答して負電流を生成するように形
成された第二側と、を有し、一対のうちの第一感光性要
素の第一側は、一対のうちの第二感光性要素の第二側と
整列され、第一感光性要素の第二側は、第二感光性要素
の第一側と整列される、網膜移植片。
【請求項１４】各感光性要素は、フォトダイオードから
なる、請求の範囲13記載の網膜移植片。
【請求項１５】各フォトダイオードはPiNマイクロフォ
トダイオードからなり、第一側はＰ−側からなり、第二
側はＮ−側からなる、請求の範囲14記載の網膜移植片。
【請求項１６】Ｐ−側は、第一帯域の光を選択的に通す
第一光フィルター層からなり、Ｎ−側は、第二帯域の光
を選択的に通す第二光フィルター層からなる、請求の範
囲15記載の網膜移植片。
【請求項１７】各感光性要素の第二側は、第一側の反対
側に配置される、請求の範囲13記載の網膜移植片。
【請求項１８】第一帯域と第二帯域とが異なる、請求の
範囲13記載の網膜移植片。
【請求項１９】各感光性要素は、第一側と関連した第一
電極と、第二側と関連した第二電極と、を有する、請求
の範囲13記載の網膜移植片。
【請求項２０】第一感光性要素の第一電極は、第二感光
性要素の第二電極と一体に形成される、請求の範囲19記
載の網膜移植片。