Штучний кришталик для ока

Штучний кришталик для ока, який складається з двох з'єднаних між собою камер, заповнених прозорою рідиною з показником заломлення більшим від показника заломлення внутрішньоочної рідини, де передня стінка оптичної камери і задня 43032 ньоочної рідини, де передня стінка оптичної камери і задня стінка задньої регулюючої камери виготовлені з прозорого еластичного матеріалу, задня стінка оптичної камери є фокусуючою лінзою з постійною фокусною віддаллю, а передня стінка регулюючої камери є жорсткою, і на еластичній стінці регулюючої камери закріплений постійний магніт, і на деякій віддалі від камер розміщений магнітний блок, який змінює магнітне поле на ділянці переднього відрізка ока, вводяться наступні зміни: постійний магніт виготовляється у вигляді намагніченої кульки, і він вільно розміщується в додатковій камері створеною еластичною стінкою регулюючої камери та додатковою опуклою стінкою з еластичного матеріалу, і магнітний блок виготовлений у вигляді постійного магніту, який розміщується внизу під очним яблуком. Конструктивно штучний кришталик виконаний у вигляді дво х з'єднаних між собою боковими поверхнями тонкостінних (товщина стінок h=0,1-0,5 мм) циліндрів з висотою біля 1 мм. Матеріалом для бокових поверхонь циліндрів можуть служити легкі сплави титану, або жорсткі полімерні сполуки. Діаметр зовнішньої стінки першого циліндру, який є оптичною камерою, рівний 5-6 мм, а основами циліндру з однієї сторони є фокусуюча полімерна лінза і тонка (0,02-0,05 мм) полімерна еластична плівка (наприклад, з силіконової гуми) з другої сторони, які з'єднані зі стінками циліндру. Другий циліндр, який є регулюючою камерою кришталика, має зовнішній діаметр 2,1-2,8 мм, і його одна основа (зі сторони силіконової гуми першого циліндру) є жорсткою, тобто виготовляється з такого ж матеріалу як і бокові стінки. Друга основа циліндра виготовляється з такої ж але більш тонкої еластичної плівки як і в першому циліндрі. По периметру ця еластична плівка з'єднана з додатковою випуклою у формі близькій до півкулі такою ж еластичною плівкою але ще меншої товщини. Ці дві плівки створюють додаткову камеру, всередині якої поміщений постійний магніт (матеріалом для якого є сплави самарію з кобальтом, чи неодиму з залізом і бором) у формі кульки діаметром 1,9-2,1 мм. В місці з'єднання двох циліндрів зроблений отвір з діаметром меншим від висоти циліндрів. Всередині циліндри заповнені прозорою рідиною (наприклад, гліцерин) з показником заломлення більшим від показника заломлення рідини, яка знаходиться в оці (показник заломлення цієї рідини 1,336). На зовнішніх стінках циліндрів є елементи кріплення штучного кришталика в оці. Циліндри закріпляються в оці так, що регулююча камера знаходиться внизу. Магнітний блок виготовляється у формі паралелепіпеда з заокругленими ребрами розміром в декілька міліметрів з магнітного сплаву самарію з кобальтом, чи неодиму з залізом і бором. Паралелепіпед намагнічується, покривається захисною плівкою і розміщується під очним яблуком на віддалі 8-10 мм від регулюючої камери таким чином, що напрям його намагнічування співпадає з напрямом від магніту до регулюючої камери. Працює даний штучний кришталик за наступною схемою. Сила, з якою магнітна кулька тисне на еластичну стінку регулюючої камери визначається як: (1) де m - маса кульки, М1 і М2 - магнітний момент кульки і магнітного блоку, h - віддаль між кулькою і блоком, θ1 - кут між магнітними моментами кульки та магнітного блоку, θ2 - кут між напрямком гравітаційного прискорення і площиною еластичної плівки, g - прискорення сили тяжіння, k - коефіцієнт пропорційності. Коли пацієнт зі вживленим кришталиком дивиться вдалину, віддаль між двома магнітами рівна деякій величині h=8-10 мм, θ1»0, θ2»0, і магнітна кулька майже не тисне на еластичну стінку регулюючої камери. Це обумовлено тим, що магнітна сила і сила тяжіння кульки направлені практично по дотичній до даної стінки. Тому оптична сила (фокусна віддаль) штучного кришталика задається тільки оптичною силою постійної лінзи оптичної камери, і вона відповідає фокусуванні на чутливу стінку ока зображення далеких предметів. Коли пацієнт розглядає (читає) предмет на близькій віддалі, він опускає очі. При цьому проходить поворот оптичної осі ока на кут біля 20° і зменшення віддалі між магнітним блоком та магнітною кулькою додаткової камери на 2-4 мм. Магнітна кулька під дією магнітного поля магнітного блоку повертається і кут θ 1 залишається майже нульовим, а величина кута між силою тиску і еластичною стінкою зростає до θ 2»20°. І на еластичну стінку регулюючої камери діє сила, яка складається з суми двох сил: складової сили тяжіння і сили магнітної взаємодії. Для віддалі між магнітами h=5-8 мм величина магнітної сили перевищує силу тяжіння в декілька раз. Під дією сили тиску на еластичну стінку регулюючої камери вона прогинається, а еластична стінка оптичної камери вигинається назовні від циліндру. Все це приводить до появи в оптичній камері додаткової фокусуючої лінзи з фокусною віддаллю f тому загальна фокусна віддаль кришталика зменшується до величини: (2) де F0 - фокусна віддаль постійної лінзи оптичної камери, d=1-2 мм - віддаль між цими двома лінзами. При f=F0 величина фокусної віддалі зменшується майже вдвоє F»0,5F0 і на чутливу стінку ока проектується зображення близького предмету. Ми провели математичне моделювання процесу зміни фокусної віддалі описаного штучного кришталика під дією чисто магнітної сили, яка вимірювалась для закладених в заявці параметрів складових кришталика. При цих розрахунках використовувалась описана в літературі моделі еластичної деформації (див. роботу Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. Теория эластичности. - М.: Наука, 1982. - 620 с.). Одночасно були проведені і прямі експериментальні виміри зміни фокусної віддалі модельного зразка штучного кришталика. Результати розрахунків і експериментальних вимірів непогано узгоджуються і показують, що за рахунок 2 43032 магнітної взаємодії магнітів з описаними характеристиками можна одержати зміну фокусної віддалі достатню для перефокусування кришталика з безконечності на віддаль в декілька десятків сантиметрів. Все це не тільки підтверджує реальність і ефективність описаного винаходу, але й показує можливість організації виробництва таких штучних кришталиків. __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3