专利名称：基于微光机电系统的可调节人工晶体的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种生物医学工程技术领域的人工晶体，具体是一种基于微光机电系统的可调节人工晶体。
背景技术：
人眼的晶状体具有通过改变形状达到屈光度可调节的功能。目前，在眼科临床中，晶状体摘除和人工晶体植入后使患眼丧失了该功能，即使术后配戴眼睛，一般也只能实现某单个距离的清晰视力。虽然人们采用多焦点设计的人工晶体或利用眼睫状肌的功能实现一定程度的眼调节，但临床效果不佳。多焦点人工晶体是采用非球面光学制作的办法使人工晶体同时具备多种光焦度，实现人工晶体植入眼对不同距离的视物要求。但是这种人工晶体实际上不是严格意义上的可调节人工晶体，而且由于它同时具有多个光学焦点，对应的不同距离目标同时成像在视网膜上，造成多个视网膜光学像的叠加，使得所视目标的视网膜像的对比度较低，因而造成视力低下和视物困难。目前真正算得上可调节人工晶体的是两片形人工晶体。通过对人工晶体搫的特殊设计，在患眼对不同距离进行注视时睫状肌的收缩放松晶状体囊上的悬韧带，在晶状体囊和自身弹性的作用下改变两片透镜的距离，从而达到改变晶体屈光度的目的。但是这种方法实现的屈光度调节范围非常有限，睫状肌收缩量和所需改变的屈光度量之间的关系不能有效地建立，不能满足患者正常生活的视物需要。
经过对现有技术的文献检索发现，美国专利号为6120538的专利，专利的名称为“INTRA-OCULAR LENS SYETEM INCLUDING MICROELECTRIC COMPONENTS”(包含微电单元的眼内晶体)，该专利的特征为“动态功能的眼内假体。该假体包含一个可植入眼内的晶体和附在晶体上的微电子装置。一个体现是一种可变焦距的可植入眼内的晶体系统用于调整可植入晶体的焦距。一个微马达改变环绕于可变形晶体周边的绷带的张力以改变晶体的形状从而改变晶体的焦距。另一个体现是一种人工晶体作为微电子组建的基体形成一种能刺激眼神经系统的假体以修复因为视网膜疾病致盲的病人的视力。”其不足之处是1、由于瞳孔的遮盖，光电转换器得不到足够的光照获得足够的能量；2、微光电元件部署在人工晶体光学面上，影响了视网膜成像，不适于白内障病人晶体摘除后植入人工晶体的要求；3、绷带的拉动使晶体透镜变形，容易引起晶体上芯片的移位。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于微光机电系统的可调节人工晶体，使其利用微光机电技术产生一种可以改变焦距的并可以植入眼内的可调节人工晶体系统，满足白内障摘除后植入人工晶体以及盲人视觉功能修复时对不同距离视力的需求。本发明把控制单元固定于人工晶体襻上，不易移动，而且不影响人工晶体光学区的通光供能；采用眼外部供能并耦合到眼内的办法克服了利用固定于人工晶体上光电转换阵列实现供能效率低的弱点。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括可植入眼内的变焦透镜系统和眼外控制系统。
所述可植入眼内的变焦透镜系统包括正透镜、负透镜、信号与能量接收线圈、人工晶体襻、信号处理与控制单元、微马达、导轨。所述微马达位于导轨外部人工晶体襻上；所述信号处理与控制单元位于导轨外部人工晶体襻上；所述信号与能量接收线圈环绕在人工晶体襻上；所述人工晶体襻与可植入眼内的变焦透镜系统相连，并固定于晶状体囊内；所述可植入眼内的变焦透镜系统能在微马达带动下使负透镜可以在微马达的作用下在导轨上沿轴向移动；所述微马达通过有线连接接收信号处理与控制单元的控制信号并产生相应的运动；所述信号处理与控制单元能通过有线接收信号与能量接收线圈的信号并进行处理，给出控制微马达的信号；所述信号与能量接收线圈能通过无线接收眼外部信号与能量发送线圈耦合的信号并通过有线传递给信号处理与控制单元；所述眼外控制系统包括信号与能量发送线圈、红外测距单元、供能单元和眼镜框架。所述信号与能量发送线圈位于眼镜框架之眼镜框内周边；所述红外测距单元位于眼镜框架之右镜脚外侧上；所述供能单元位于眼镜框架之左镜脚外侧上；所述信号与能量发送线圈能通过有线接收红外测距单元的距离信号并耦合给眼内的信号与能量接收线圈；所述红外测距单元能通过发射和接收目标反射回来的红外信号，计算目标的距离并经信号处理后经有线传递给信号与能量发送线圈；所述供能单元可以是光电转换阵列或微电池，能为红外测距单元以及通过信号与能量发送线圈为整个系统提供能量。
本发明工作时，置于眼外的红外测距单元对准所视目标并发射红外光，通过目标的反射红外光测定目标和眼之间的距离，将距离信息转换成射频信号并通过眼外的信号与能量发送线圈以无线的方式耦合到眼内的信号与能量接收线圈。眼内的信号与能量接收线圈将信号通过有线的方法传递给眼内的信号处理与控制单元，经处理后形成控制信号传送给微马达。微马达在控制信号控制下驱动可植入眼内的变焦透镜系统中负透镜的在导轨上沿轴向移动，改变可植入眼内的可变焦透镜系统的焦距并形成和目标与眼的距离相对应的焦距，从而使所视目标准确成像在眼视网膜上。整个系统的能量由眼外的供能单元提供。所述供能单元可以是光电转换阵列或微电池。能量经导线传输给能量与信号发送线圈，再耦合到眼内的能量与信号接收线圈；然后能量与信号接收线圈经导线将能量传送给信号处理与控制单元，驱动微马达工作。
与现有技术相比，本发明通过红外测距技术测得所视目标的准确距离并通过信号传输和控制机构改变人工晶体的焦距，从而改变人工晶体的屈光度使得目标能准确成像于视网膜上，克服了通过眼睫状肌收缩和所附着的悬韧带紧张和放松作为可调节晶体变焦机构的引擎的缺陷以及多焦人工晶体造成视网膜像对比度低下的不足。这种设计又能有效地保证人工晶体有足够大的光学区，信号与能量的传递不受瞳孔大小的影响，能保证在任何光照度下可植入眼内的变焦透镜系统的正常工作。白内障是眼科常见疾病，但是白内障摘除并植入人工晶体后，一般不能实现远近不同距离的良好视力，该发明能造福广大白内障患者，产生良好的社会和经济效益。另外，该发明还可作为成像系统应用于人工视觉假体，既改善了人工视觉患者的外在形象，又能使人工视觉假体能对不同距离目标成像。
图1是本发明可植入眼内的变焦透镜系统的结构示意图。
图2是本发明可植入眼内的变焦透镜系统的侧面结构示意图。
图3是本发明眼外控制系统的装置示意图。
具体实施例方式
如图1、2、3所示，本发明包括可植入眼内的变焦透镜系统1和眼外控制系统15。
所述可植入眼内的变焦透镜系统1包括正透镜2、负透镜3、信号与能量接收线圈4、人工晶体襻5、信号处理与控制单元6、微马达7、导轨8。所述正透镜2固定于导轨8之间；负透镜3位于导轨8之间，并能在微马达7的控制之下在导轨8之间移动；所述人工晶体襻5为一环形固定装置并带有三片分离的固定襻脚，并位于正透镜2和负透镜3的外部；所述微马达7位于导轨8外部人工晶体襻5上；所述信号处理与控制单元6位于导轨8外部的人工晶体襻5上；所述信号与能量接收线圈4环绕在人工晶体襻5上；所述可植入眼内的变焦透镜系统1能在微马达7带动下使负透镜3可以在微马达7的作用下在导轨8上沿轴向移动；所述微马达7通过有线连接接收信号处理与控制单元6的控制信号并产生相应的运动；所述信号处理与控制单元6能通过有线接收信号与能量接收线圈4的信号并进行处理，给出控制微马达7的信号；所述信号与能量接收线圈4能通过无线接收眼外部信号与能量发送线圈10耦合的信号并通过有线传递给信号处理与控制单元6。
所述眼外控制系统15包括信号与能量发送线圈10、红外测距单元11、供能单元12和眼镜框架16。所述信号与能量发送线圈10位于眼镜框架16之眼镜框9内周边；所述红外测距单元11位于眼镜框架16之右镜脚13外侧上；所述供能单元12位于眼镜框架16之左镜脚14外侧上；所述信号与能量发送线圈10能通过有线接收红外测距单元11的距离信号并耦合给眼内的信号与能量接收线圈4；所述红外测距单元11能通过发射和接收目标反射回来的红外信号，计算目标的距离并经信号处理后经有线传递给信号与能量发送线圈10；所述供能单元12可以是光电转换阵列或微电池，能为红外测距单元11以及通过信号与能量发送线圈10为整个系统提供能量。
权利要求
1.一种基于微光机电系统的可调节人工晶体，包括可植入眼内的变焦透镜系统(1)和眼外控制系统(15)，其特征在于，所述可植入眼内的变焦透镜系统(1)包括正透镜(2)、负透镜(3)、信号与能量接收线圈(4)、人工晶体襻(5)、信号处理与控制单元(6)、微马达(7)、导轨(8)，正透镜(2)固定于导轨(8)之间，负透镜(3)位于导轨(8)之间，人工晶体襻(5)为一环形固定装置并带有三片分离的固定襻脚，并位于正透镜(2)和负透镜(3)的外部，微马达(7)位于导轨(8)外部人工晶体襻(5)上，信号处理与控制单元(6)位于导轨(8)外部的人工晶体襻(5)上，信号与能量接收线圈(4)环绕在人工晶体襻(5)上；所述眼外控制系统(15)包括信号与能量发送线圈(10)、红外测距单元(11)、供能单元(12)和眼镜框架(16)，信号与能量发送线圈(10)位于眼镜框架(16)之眼镜框(9)内周边，红外测距单元(11)位于眼镜框架(16)之右镜脚(13)外侧上，供能单元(12)位于眼镜框架(16)之左镜脚(14)外侧上。
2.根据权利要求1所述的基于微光机电系统的可调节人工晶体，其特征是，所述的负透镜(3)在导轨(8)上沿轴向移动。
3.根据权利要求1或者2所述的基于微光机电系统的可调节人工晶体，其特征是，所述微马达(7)通过有线连接接收信号处理与控制单元(6)的控制信号并产生相应的运动。
4.根据权利要求1所述的基于微光机电系统的可调节人工晶体，其特征是，所述信号处理与控制单元(6)通过有线接收信号与能量接收线圈(4)的信号并进行处理，给出控制微马达(7)的信号。
5.根据权利要求1或者4所述的基于微光机电系统的可调节人工晶体，其特征是，所述信号与能量接收线圈(4)通过无线接收眼外部信号与能量发送线圈(10)耦合的信号并通过有线传递给信号处理与控制单元(6)。
6.根据权利要求1所述的基于微光机电系统的可调节人工晶体，其特征是，所述信号与能量发送线圈(10)通过有线接收红外测距单元(11)的距离信号并耦合给眼内的信号与能量接收线圈(4)。
7.根据权利要求1或者6所述的基于微光机电系统的可调节人工晶体，其特征是，所述红外测距单元(11)能通过发射和接收目标反射回来的红外信号，计算目标的距离并经信号处理后经有线传递给信号与能量发送线圈(10)。
8.根据权利要求1所述的基于微光机电系统的可调节人工晶体，其特征是，所述供能单元(12)是光电转换阵列或微电池，能为红外测距单元(11)以及通过信号与能量发送线圈(10)为整个系统提供能量。
全文摘要
一种生物医学工程技术领域的基于微光机电系统的可调节人工晶体。本发明包括可植入眼内的变焦透镜系统和眼外控制系统。所述可植入眼内的变焦透镜系统包括正透镜、负透镜、信号与能量接收线圈、人工晶体襻、信号处理与控制单元、微马达、导轨。所述眼外控制系统包括信号与能量发送线圈、红外测距单元、供能单元和眼镜框架。所述眼外控制系统具有供能，测距和信号与能量耦合到位于眼内的可植入眼内的变焦透镜系统；所述的可植入眼内的变焦透镜系统含有信号与能量接收、处理与控制供能，在微马达驱动下使所含的负透镜沿轴向移动，从而改变所植入眼的屈光度，保证所视目标实时地准确成像在视网膜上。
文档编号A61F9/08GK1843308SQ20061002450
公开日2006年10月11日 申请日期2006年3月9日 优先权日2006年3月9日
发明者周传清, 任秋实 申请人:上海交通大学