專利名稱：基于微光機電系統的可調節人工晶體的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種生物醫學工程技術領域的人工晶體，具體是一種基于微光機電系統的可調節人工晶體。
背景技術：
人眼的晶狀體具有通過改變形狀達到屈光度可調節的功能。目前，在眼科臨床中，晶狀體摘除和人工晶體植入后使患眼喪失了該功能，即使術后配戴眼睛，一般也只能實現某單個距離的清晰視力。雖然人們采用多焦點設計的人工晶體或利用眼睫狀肌的功能實現一定程度的眼調節，但臨床效果不佳。多焦點人工晶體是采用非球面光學制作的辦法使人工晶體同時具備多種光焦度，實現人工晶體植入眼對不同距離的視物要求。但是這種人工晶體實際上不是嚴格意義上的可調節人工晶體，而且由于它同時具有多個光學焦點，對應的不同距離目標同時成像在視網膜上，造成多個視網膜光學像的疊加，使得所視目標的視網膜像的對比度較低，因而造成視力低下和視物困難。目前真正算得上可調節人工晶體的是兩片形人工晶體。通過對人工晶體搫的特殊設計，在患眼對不同距離進行注視時睫狀肌的收縮放松晶狀體囊上的懸韌帶，在晶狀體囊和自身彈性的作用下改變兩片透鏡的距離，從而達到改變晶體屈光度的目的。但是這種方法實現的屈光度調節范圍非常有限，睫狀肌收縮量和所需改變的屈光度量之間的關系不能有效地建立，不能滿足患者正常生活的視物需要。
經過對現有技術的文獻檢索發現，美國專利號為6120538的專利，專利的名稱為“INTRA-OCULAR LENS SYETEM INCLUDING MICROELECTRIC COMPONENTS”(包含微電單元的眼內晶體)，該專利的特征為“動態功能的眼內假體。該假體包含一個可植入眼內的晶體和附在晶體上的微電子裝置。一個體現是一種可變焦距的可植入眼內的晶體系統用于調整可植入晶體的焦距。一個微馬達改變環繞于可變形晶體周邊的繃帶的張力以改變晶體的形狀從而改變晶體的焦距。另一個體現是一種人工晶體作為微電子組建的基體形成一種能刺激眼神經系統的假體以修復因為視網膜疾病致盲的病人的視力。”其不足之處是1、由于瞳孔的遮蓋，光電轉換器得不到足夠的光照獲得足夠的能量；2、微光電元件部署在人工晶體光學面上，影響了視網膜成像，不適于白內障病人晶體摘除后植入人工晶體的要求；3、繃帶的拉動使晶體透鏡變形，容易引起晶體上芯片的移位。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于微光機電系統的可調節人工晶體，使其利用微光機電技術產生一種可以改變焦距的并可以植入眼內的可調節人工晶體系統，滿足白內障摘除后植入人工晶體以及盲人視覺功能修復時對不同距離視力的需求。本發明把控制單元固定于人工晶體襻上，不易移動，而且不影響人工晶體光學區的通光供能；采用眼外部供能并耦合到眼內的辦法克服了利用固定于人工晶體上光電轉換陣列實現供能效率低的弱點。
本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括可植入眼內的變焦透鏡系統和眼外控制系統。
所述可植入眼內的變焦透鏡系統包括正透鏡、負透鏡、信號與能量接收線圈、人工晶體襻、信號處理與控制單元、微馬達、導軌。所述微馬達位于導軌外部人工晶體襻上；所述信號處理與控制單元位于導軌外部人工晶體襻上；所述信號與能量接收線圈環繞在人工晶體襻上；所述人工晶體襻與可植入眼內的變焦透鏡系統相連，并固定于晶狀體囊內；所述可植入眼內的變焦透鏡系統能在微馬達帶動下使負透鏡可以在微馬達的作用下在導軌上沿軸向移動；所述微馬達通過有線連接接收信號處理與控制單元的控制信號并產生相應的運動；所述信號處理與控制單元能通過有線接收信號與能量接收線圈的信號并進行處理，給出控制微馬達的信號；所述信號與能量接收線圈能通過無線接收眼外部信號與能量發送線圈耦合的信號并通過有線傳遞給信號處理與控制單元；所述眼外控制系統包括信號與能量發送線圈、紅外測距單元、供能單元和眼鏡框架。所述信號與能量發送線圈位于眼鏡框架之眼鏡框內周邊；所述紅外測距單元位于眼鏡框架之右鏡腳外側上；所述供能單元位于眼鏡框架之左鏡腳外側上；所述信號與能量發送線圈能通過有線接收紅外測距單元的距離信號并耦合給眼內的信號與能量接收線圈；所述紅外測距單元能通過發射和接收目標反射回來的紅外信號，計算目標的距離并經信號處理后經有線傳遞給信號與能量發送線圈；所述供能單元可以是光電轉換陣列或微電池，能為紅外測距單元以及通過信號與能量發送線圈為整個系統提供能量。
本發明工作時，置于眼外的紅外測距單元對準所視目標并發射紅外光，通過目標的反射紅外光測定目標和眼之間的距離，將距離信息轉換成射頻信號并通過眼外的信號與能量發送線圈以無線的方式耦合到眼內的信號與能量接收線圈。眼內的信號與能量接收線圈將信號通過有線的方法傳遞給眼內的信號處理與控制單元，經處理后形成控制信號傳送給微馬達。微馬達在控制信號控制下驅動可植入眼內的變焦透鏡系統中負透鏡的在導軌上沿軸向移動，改變可植入眼內的可變焦透鏡系統的焦距并形成和目標與眼的距離相對應的焦距，從而使所視目標準確成像在眼視網膜上。整個系統的能量由眼外的供能單元提供。所述供能單元可以是光電轉換陣列或微電池。能量經導線傳輸給能量與信號發送線圈，再耦合到眼內的能量與信號接收線圈；然后能量與信號接收線圈經導線將能量傳送給信號處理與控制單元，驅動微馬達工作。
與現有技術相比，本發明通過紅外測距技術測得所視目標的準確距離并通過信號傳輸和控制機構改變人工晶體的焦距，從而改變人工晶體的屈光度使得目標能準確成像于視網膜上，克服了通過眼睫狀肌收縮和所附著的懸韌帶緊張和放松作為可調節晶體變焦機構的引擎的缺陷以及多焦人工晶體造成視網膜像對比度低下的不足。這種設計又能有效地保證人工晶體有足夠大的光學區，信號與能量的傳遞不受瞳孔大小的影響，能保證在任何光照度下可植入眼內的變焦透鏡系統的正常工作。白內障是眼科常見疾病，但是白內障摘除并植入人工晶體后，一般不能實現遠近不同距離的良好視力，該發明能造福廣大白內障患者，產生良好的社會和經濟效益。另外，該發明還可作為成像系統應用于人工視覺假體，既改善了人工視覺患者的外在形象，又能使人工視覺假體能對不同距離目標成像。
圖1是本發明可植入眼內的變焦透鏡系統的結構示意圖。
圖2是本發明可植入眼內的變焦透鏡系統的側面結構示意圖。
圖3是本發明眼外控制系統的裝置示意圖。
具體實施例方式
如圖1、2、3所示，本發明包括可植入眼內的變焦透鏡系統1和眼外控制系統15。
所述可植入眼內的變焦透鏡系統1包括正透鏡2、負透鏡3、信號與能量接收線圈4、人工晶體襻5、信號處理與控制單元6、微馬達7、導軌8。所述正透鏡2固定于導軌8之間；負透鏡3位于導軌8之間，并能在微馬達7的控制之下在導軌8之間移動；所述人工晶體襻5為一環形固定裝置并帶有三片分離的固定襻腳，并位于正透鏡2和負透鏡3的外部；所述微馬達7位于導軌8外部人工晶體襻5上；所述信號處理與控制單元6位于導軌8外部的人工晶體襻5上；所述信號與能量接收線圈4環繞在人工晶體襻5上；所述可植入眼內的變焦透鏡系統1能在微馬達7帶動下使負透鏡3可以在微馬達7的作用下在導軌8上沿軸向移動；所述微馬達7通過有線連接接收信號處理與控制單元6的控制信號并產生相應的運動；所述信號處理與控制單元6能通過有線接收信號與能量接收線圈4的信號并進行處理，給出控制微馬達7的信號；所述信號與能量接收線圈4能通過無線接收眼外部信號與能量發送線圈10耦合的信號并通過有線傳遞給信號處理與控制單元6。
所述眼外控制系統15包括信號與能量發送線圈10、紅外測距單元11、供能單元12和眼鏡框架16。所述信號與能量發送線圈10位于眼鏡框架16之眼鏡框9內周邊；所述紅外測距單元11位于眼鏡框架16之右鏡腳13外側上；所述供能單元12位于眼鏡框架16之左鏡腳14外側上；所述信號與能量發送線圈10能通過有線接收紅外測距單元11的距離信號并耦合給眼內的信號與能量接收線圈4；所述紅外測距單元11能通過發射和接收目標反射回來的紅外信號，計算目標的距離并經信號處理后經有線傳遞給信號與能量發送線圈10；所述供能單元12可以是光電轉換陣列或微電池，能為紅外測距單元11以及通過信號與能量發送線圈10為整個系統提供能量。
權利要求
1.一種基于微光機電系統的可調節人工晶體，包括可植入眼內的變焦透鏡系統(1)和眼外控制系統(15)，其特征在于，所述可植入眼內的變焦透鏡系統(1)包括正透鏡(2)、負透鏡(3)、信號與能量接收線圈(4)、人工晶體襻(5)、信號處理與控制單元(6)、微馬達(7)、導軌(8)，正透鏡(2)固定于導軌(8)之間，負透鏡(3)位于導軌(8)之間，人工晶體襻(5)為一環形固定裝置并帶有三片分離的固定襻腳，并位于正透鏡(2)和負透鏡(3)的外部，微馬達(7)位于導軌(8)外部人工晶體襻(5)上，信號處理與控制單元(6)位于導軌(8)外部的人工晶體襻(5)上，信號與能量接收線圈(4)環繞在人工晶體襻(5)上；所述眼外控制系統(15)包括信號與能量發送線圈(10)、紅外測距單元(11)、供能單元(12)和眼鏡框架(16)，信號與能量發送線圈(10)位于眼鏡框架(16)之眼鏡框(9)內周邊，紅外測距單元(11)位于眼鏡框架(16)之右鏡腳(13)外側上，供能單元(12)位于眼鏡框架(16)之左鏡腳(14)外側上。
2.根據權利要求1所述的基于微光機電系統的可調節人工晶體，其特征是，所述的負透鏡(3)在導軌(8)上沿軸向移動。
3.根據權利要求1或者2所述的基于微光機電系統的可調節人工晶體，其特征是，所述微馬達(7)通過有線連接接收信號處理與控制單元(6)的控制信號并產生相應的運動。
4.根據權利要求1所述的基于微光機電系統的可調節人工晶體，其特征是，所述信號處理與控制單元(6)通過有線接收信號與能量接收線圈(4)的信號并進行處理，給出控制微馬達(7)的信號。
5.根據權利要求1或者4所述的基于微光機電系統的可調節人工晶體，其特征是，所述信號與能量接收線圈(4)通過無線接收眼外部信號與能量發送線圈(10)耦合的信號并通過有線傳遞給信號處理與控制單元(6)。
6.根據權利要求1所述的基于微光機電系統的可調節人工晶體，其特征是，所述信號與能量發送線圈(10)通過有線接收紅外測距單元(11)的距離信號并耦合給眼內的信號與能量接收線圈(4)。
7.根據權利要求1或者6所述的基于微光機電系統的可調節人工晶體，其特征是，所述紅外測距單元(11)能通過發射和接收目標反射回來的紅外信號，計算目標的距離并經信號處理后經有線傳遞給信號與能量發送線圈(10)。
8.根據權利要求1所述的基于微光機電系統的可調節人工晶體，其特征是，所述供能單元(12)是光電轉換陣列或微電池，能為紅外測距單元(11)以及通過信號與能量發送線圈(10)為整個系統提供能量。
全文摘要
一種生物醫學工程技術領域的基于微光機電系統的可調節人工晶體。本發明包括可植入眼內的變焦透鏡系統和眼外控制系統。所述可植入眼內的變焦透鏡系統包括正透鏡、負透鏡、信號與能量接收線圈、人工晶體襻、信號處理與控制單元、微馬達、導軌。所述眼外控制系統包括信號與能量發送線圈、紅外測距單元、供能單元和眼鏡框架。所述眼外控制系統具有供能，測距和信號與能量耦合到位于眼內的可植入眼內的變焦透鏡系統；所述的可植入眼內的變焦透鏡系統含有信號與能量接收、處理與控制供能，在微馬達驅動下使所含的負透鏡沿軸向移動，從而改變所植入眼的屈光度，保證所視目標實時地準確成像在視網膜上。
文檔編號A61F9/08GK1843308SQ20061002450
公開日2006年10月11日 申請日期2006年3月9日 優先權日2006年3月9日
發明者周傳清, 任秋實 申請人:上海交通大學