Штучний кришталик ока з функцією акомодації

Реферат: Запропонований штучний кришталик, що складається з головної камери, заповненої щонайменше двома не змішуваними рідинами з різними показниками заломлення світла та різними характеристиками змочування (гідрофільною та гідрофобною) по відношенню до матеріалу обвідної оболонки, якої дотикається границя розділу цих рідин. Оболонка виконана таким чином, що контактний кут з нею границі розділу є змінним в залежності від положення цієї границі, яке є функцією стискання або розтягування циліарних м'язів, що діють на зовнішню гнучку діафрагму, витискаючи першу рідину з доданого першого периферійного резервуару в головну камеру або втягуючи її в цей резервуар. Другий доданий периферійний резервуар слугує для перетікання другої рідини між головною камерою та другим резервуаром. Варіація контактного кута при зміщенні границі розділу здійснюється завдяки випуклій чи увігнутій формі обвідної оболонки або завдяки виконанню оболонки зі змінною характеристикою змочування, або з використанням їх комбінації. UA 99890 C2 (12) UA 99890 C2 UA 99890 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Цей винахід належить до галузі медичної техніки, зокрема до офтальмологічних імплантантів, що використовуються в катарактальній хірургії, в якій здійснюється хірургічна заміна кришталика ока людини, враженого катарактою, його протезом, тобто штучним кришталиком ока, причому з наданням цьому штучному кришталикові функції акомодації, яка полягає в тому, що кришталик змінює свою оптичну силу у відповідь на його стискання або розтягування акомодаційним механізмом ока, виконавчим елементом якого є циліарні м'язи. Природний кришталик ока людини складається з прозорої тканини і розташовується в капсульному мішку за рогівкою перед скловидним тілом. Капсульний мішок оточують зонули, що прикріплюють його до циліарного тіла з м'язами. За скловидним тілом знаходиться сітківка, на яку й проектуються промені, що проходять через кришталик. Скорочення та розтягування циліарного тіла змінює форму капсульного мішка і природного кришталика в ньому, створюючи сфокусоване зображення об'єкта на різних відстанях від ока. З віком природний кришталик твердішає і поступово втрачає здатність змінювати свою форму, а з тим і здатність здійснювати перефокусування зображення для різних відстаней. Часто це супроводжується катарактою, тобто помутнінням кришталика. Тому природно, що при хірургічній заміні природного кришталика на штучний постає проблема повернення кришталикові здатності до акомодації. Так, наприклад, у патенті США № 6638306 описано штучний кришталик, акомодаційні властивості якому надає Т-подібна гаптика, за допомогою якої оптичний елемент, імплантований в капсульний мішок, може рухатись уздовж візуальної осі вперед і назад у відповідності до прикладеного зусилля. Варіація оптичної сили досягається за рахунок змінної відстані між штучним кришталиком та сітківкою. Типово, це складає щонайбільше 2-3 мм, що відповідає 1,9 діоптрій. Недоліком такої конструкції, по-перше, є наявність рухомих механічних елементів, що знижує її надійність. По-друге, діапазон акомодації в 1,9 діоптрій є недостатнім (потрібно, принаймні, 6 діоптрій). В патенті США № 7041134 описана складніша оптична система, яка складається з двох лінз зі змінюваною відстанню між ними. З такою конструкцією можна досягти дещо більшого діапазону варіацій оптичної сили - до 2,5 діоптрій, що теж обмежується можливостями розширення капсульного мішка. Це дещо кращі результати, ніж у попередньому патенті, але все ж цього діапазону недостатньо, а конструкція не є простішою. Для розширення діапазону акомодації в міжнародній заявці (публікація WO 03/015669) штучний кришталик імплантується в задню камеру замість капсульного мішка. У цьому випадку осьове зусилля прикладається з боку капсульного мішка. При такому підході ускладнюється конструкція гаптики, що зв'язує кришталик з акомодаційним механізмом ока. В патенті США № 7261737 штучний кришталик складається з двох послідовно розташованих камер, заповнених рідинами з різним показником заломлення і розділених прозорою перегородкою між ними, що має форму, наближену до сферичної. Витискаючи рідину з тієї чи іншої камери, можна досягти варіації оптичної сили штучного кришталика в цілому. Описана в цьому патенті конструкція, що зв'язує кришталик з акомодаційним механізмом ока, є досить складною й такою, що містить елементи конструкції в оптичній зоні кришталика. Міжнародна патентна заявка РСТ/ЕР2007/052699 базується на використанні ефекту керованої електрозмочуваності. Згідно з цією заявкою штучний кришталик заповнюється двома незмішуваними рідинами, одна з яких є електропровідною, а інша - електроізолюючою. Один електрод підключають до електропровідної рідини, а другий електрод виконано прозорим, ним покривають електроізолюючу рідину. Від електричного потенціалу між цими електродами залежить змочуваність рідин, яка впливає на кут контакту границі розділу рідин з контейнером, в якому знаходяться рідини. Від цього кута залежить кривина їх границі розділу, що визначає оптичну силу штучного кришталика. Для управління величиною електричного потенціалу в око необхідно імплантувати спеціальний електронний пристрій. Постійне забезпечення цього пристрою електроенергією є одним з його серйозних недоліків. В патенті США № 8034106 та в його технічному двійникові - патенті США № 7857850 зроблено спробу уникнути цього недоліку шляхом використання механічних зусиль для управління кривиною границі розділу незмішуваних рідин. Як і в патентній заявці РСТ/ЕР2007/052699, оптичну камеру штучного кришталика заповнено двома незмішуваними рідинами з різним показником заломлення. Кривину границі розділу змінюють шляхом деформації оптичної камери за допомогою елементів гаптики, зв'язаних з оптичною камерою штучного кришталика. Недоліком є нестабільність конструкції, оскільки зміна кривини базується на управлінні нахилом границі розділу рідин шляхом деформації стінок, на які спирається границя розділу, з введенням в цю зону додаткового задавача нахилу у вигляді плеча гаптики. Незначні розбіжності між значенням кута, що задається ступенем гідрофобності-гідрофільності, та додатковим задавачем нахилу буде створювати нестабільність акомодаційної активності 1 UA 99890 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 кришталика. Крім того, в процесі експлуатації властивості пружності матеріалу стінок будуть деградувати, що створить нестабільність функціонування кришталика навіть при відсутності додаткового задавача нахилу. Патент США № 8034106, як найближчий за технічними характеристиками, вибрано за прототип. В запропонованому штучному кришталику з функцією акомодації поставлено задачу уникнути недоліку прототипу, який полягає в нестабільності функціонування, викликаного нестабільністю конструкції, через те, що в цій конструкції зміна кривини границі розділу рідин базується на деформації стінок, на які спирається границя розділу, та на додатковій підтримці контактного кута за допомогою додаткового задавача нахилу у вигляді плеча гаптики, що в процесі експлуатації створює нестабільність акомодаційної активності кришталика. Для досягнення поставленої задачі, а значить, забезпечення стабільного функціонування кришталика шляхом уникнення впливу нестабільності пружних властивостей матеріалів та експлуатаційної деградації механічних елементів регулювання кривини границі розділу рідин до складу запропонованого штучного кришталика з функцією акомодації, який складається з головної камери, заповненої щонайменше двома незмішуваними рідинами з різними показниками заломлення світла, яка має прозорі для світла переднє та заднє вікна, що прикріплені до обвідної оболонки, введено два периферійні резервуари, прикріплені до головної камери і сполучені з нею за допомогою комунікативних каналів, обвідна оболонка виконана таким чином, що контактний кут з нею границі розділу незмішуваних рідин є змінним в залежності від положення цієї границі розділу, перший периферійний резервуар має зовнішню гнучку діафрагму, хірургічно сполучену з циліарними м'язами з функцією стискання та розтягування першого периферійного резервуара та спричинення зміщення положення границі розділу незмішуваних рідин для управління акомодаційним процесом, обвідна оболонка виконана з матеріалу гідрофобного для однієї рідини та одночасно гідрофільного для іншої рідини, форма обвідної оболонки виконана такою, що визначається твірною та спрямовуючою лініями, причому твірна є лінією обертання навколо оптичної осі кришталика уздовж спрямовуючої лінії, а другий периферійний резервуар має резервний об'єм, заповнений повітрям або газом, і відділений від рідини гнучкою мембраною. При реалізації запропонованого штучного кришталика з заповненням головної камери двома незмішуваними рідинами першою незмішуваною рідиною заповнено перший периферійний резервуар та частину об'єму в головній камері, з'єднаного з периферійним резервуаром через перші комунікативні канали, а другою незмішуваною рідиною заповнено другий периферійний резервуар та решту об'єму головної камери, з'єднаного з периферійним резервуаром через другі комунікативні канали. В першому виконанні запропонованого штучного кришталика першу незмішувану рідину вибрано гідрофобною з показником заломлення світла більшим ніж показник заломлення світла другої незмішуваної рідини, вибраної гідрофільною, а твірна є невиродженою кривою другого порядку, що визначає випуклу форму обвідної оболонки, яка границею розділу між першою та другою незмішуваними рідинами в головній камері створює позитивну лінзу з більшим сходженням в акомодованому стані. В другому виконанні запропонованого штучного кришталика першу незмішувану рідину вибрано гідрофільною з показником заломлення світла більшим ніж показник заломлення світла другої незмішуваної рідини, вибраної гідрофобною, а твірна є невиродженою кривою другого порядку, що визначає випуклу форму обвідної оболонки, яка границею розділу між першою та другою незмішуваними рідинами в головній камері створює негативну лінзу з меншим розходженням в акомодованому стані. В третьому виконанні запропонованого штучного кришталика першу незмішувану рідину вибрано гідрофільною з показником заломлення світла меншим ніж показник заломлення світла другої незмішуваної рідини, вибраної гідрофобною, а твірна є невиродженою кривою другого порядку, що визначає увігнуту форму обвідної оболонки, яка границею розділу між першою та другою незмішуваними рідинами в головній камері створює позитивну лінзу з більшим сходженням в акомодованому стані. В четвертому виконанні запропонованого штучного кришталика першу незмішувану рідину вибрано гідрофобною з показником заломлення світла меншим ніж показник заломлення світла другої незмішуваної рідини, вибраної гідрофільною, а твірна є невиродженою кривою другого порядку, що визначає увігнуту форму обвідної оболонки, яка границею розділу між першою та другою незмішуваними рідинами в головній камері створює негативну лінзу з меншим розходженням в акомодованому стані. В кожній з перелічених чотирьох реалізацій першу незмішувану рідину та другу незмішувану рідину вибрано в такій комбінації змочуваності та показника заломлення світла, яка надає 2 UA 99890 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 штучному кришталику більшу оптичну силу в акомодованому стані, а твірна є невиродженою кривою другого або вищого порядку, що визначає кривину границі розділу між першою та другою незмішуваними рідинами в головній камері, причому параметри кривої другого чи вищого порядку вибрані так, щоб узгодити дію циліарних м'язів на стискання та розтягування зі зміною оптичної сили штучного кришталика в процесі акомодації. В іншій групі реалізацій запропонованого штучного кришталика обвідна оболонка виконана з матеріалу, змочуваність якого є змінною уздовж твірної. При цьому твірна виконана у вигляді прямої лінії з такою варіацією змочуваності уздовж неї, яка надає більшої оптичної сили штучному кришталику в акомодованому стані при вибраній комбінації змочуваності та показника заломлення світла першої та другої незмішуваної рідини. При комбінуванні змінного нахилу твірної та змінної змочуваності уздовж неї твірну виконано у формі невиродженої кривої другого порядку так, що в комбінації з варіацією змочуваності уздовж цієї твірної та при вибраній комбінації змочуваності та показника заломлення світла першої та другої незмішуваної рідини оптичній силі штучного кришталика надається більшого значення в акомодованому стані. Запропоновано також комбінацію змочуваності та показника заломлення світла, варіацію параметрів змочуваності уздовж твірної як кривої другого або вищих порядків та значення геометричних параметрів цієї кривої вибирати так, щоб узгодити дію циліарних м'язів на стискання та розтягування сумісно зі зміною оптичної сили штучного кришталика в процесі акомодації. В іншому варіанті штучного кришталика запропоновано варіацію змочуваності створювати за допомогою композитного матеріалу, що складається з двох компонентів з різним видом змочуваності, так щоб пропорція цих компонентів змінювалась уздовж твірної. Варіація змочуваності уздовж твірної в іншому варіанті створюється за рахунок покриття внутрішньої поверхні обвідної оболонки так, що товщина цього покриття є змінною уздовж твірної від нанометрів до мікрометрів. Також запропоновано варіант досягнення змінної змочуваності уздовж твірної за допомогою покриття з наноструктурами, зі статистично однаковими розмірами і густиною їх розподілу змінною уздовж твірної. Ще в одному варіанті запропонованого кришталика варіацію змочуваності уздовж твірної створюють за допомогою моношарового покриття з нанократерами статистично однаково віддаленими один від одного та з розмірами меншими мікрометра і статистикою розподілу цих розмірів змінною уздовж твірної. В найпростішій реалізації запропонованого кришталика спрямовуюча лінія виконана у вигляді кола. Як варіант найпростішої реалізації передбачено спрямовуючу лінію виконати у вигляді еліпса. Подальша видозміна запропонованого кришталика передбачає компенсацію вищих порядків аберацій оптичної системи ока, для чого спрямовуюча лінія виконана у вигляді кривої, що відповідає вищим порядкам аберацій оптичної системи ока. Для підвищення ефективності компенсації вищих порядків аберацій оптичної системи ока запропоновано виконувати компенсацію шляхом комбінації варіацій кривини спрямовуючої кривої з варіаціями змочуваності у всіх напрямках на внутрішній поверхні обвідної оболонки. У варіанті виконання штучного кришталика з заповненням головної камери двома незмішуваними рідинами запропоновано першою незмішуваною рідиною мати заповненими передній та задній відділи головної камери, сполучивши їх комунікативними каналами з першим периферійним резервуаром, а другою незмішуваною рідиною мати заповненим середній відділ центральної камери, сполучивши його комунікативними каналами з другим периферійним резервуаром. У іншому варіанті виконання штучного кришталика з заповненням головної камери трьома незмішуваними рідинами запропоновано першою незмішуваною рідиною заповнити середній відділ головної камери, сполучений комунікативними каналами з першим периферійним резервуаром, а другий периферійний резервуар розділити на передній та задній відділи другого периферійного резервуару, другою незмішуваною рідиною заповнити передній відділ головної камери, сполучений комунікативними каналами з переднім відділом другого периферійного резервуару, третьою незмішуваною рідиною заповнити задній відділ головної камери, сполучений комунікативними каналами з заднім відділом другого периферійного резервуару. Таким чином, поставлена задача забезпечення стабільного функціонування запропонованого штучного кришталика з функцією акомодації досягнута шляхом уникнення впливу нестабільності пружних властивостей матеріалів та експлуатаційної деградації 3 UA 99890 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 механічних елементів регулювання кривини границі розділу рідин, оскільки робочі ділянки, тобто ті ділянки конструкції, яких дотикається границя розділу незмішуваних рідин, не деформуються в процесі експлуатації кришталика, а також у запропонованому кришталику відсутній додатковий задавач нахилу, який би в процесі експлуатації кришталика деформував би робочу зону та призводив би до руйнування матеріалу і деградації його характеристик у цій зоні. Суть винаходу пояснюється кресленнями, що складаються з 51 фігури. Фіг. 1. Конструкція штучного кришталика з випуклою поверхнею обвідної оболонки і позитивною лінзою границі розділу незмішуваних рідин. Фіг. 2. Контактний кут b гідрофобної та   гідрофільної рідин. Фіг. 3. Зв'язок між контактним кутом  та кривиною поверхні S. Фіг. 4. Управління кривиною поверхні s шляхом варіацією кута  нахилу поверхні. Фіг. 5. Приклад поверхні зі змінним кутом нахилу поверхні уздовж твірної. Фіг. 6. Формування границі розділу незмішуваних рідин при випуклій поверхні обвідної оболонки. Фіг. 7. Варіація кривини границі розділу незмішуваних рідин для позитивної лінзи при випуклій поверхні обвідної оболонки. Фіг. 8. Варіація форми границі розділу незмішуваних рідин в конструкції штучного кришталика з випуклою поверхнею обвідної оболонки і позитивною лінзою цієї границі розділу. Фіг. 9. Варіація кривини границі розділу незмішуваних рідин для негативної лінзи при випуклій поверхні обвідної оболонки. Фіг. 10. Конструкція штучного кришталика з випуклою поверхнею обвідної оболонки і негативною лінзою границі розділу незмішуваних рідин. Фіг. 11. Варіація форми границі розділу незмішуваних рідин в конструкції штучного кришталика з випуклою поверхнею обвідної оболонки і негативною лінзою цієї границі розділу. Фіг. 12. Формування границі розділу незмішуваних рідин при увігнутій поверхні обвідної оболонки. Фіг. 13. Варіація кривини границі розділу незмішуваних рідин для позитивної лінзи при увігнутій поверхні обвідної оболонки. Фіг. 14. Конструкція штучного кришталика з увігнутою поверхнею обвідної оболонки і позитивною лінзою границі розділу незмішуваних рідин. Фіг. 15. Варіація форми границі розділу незмішуваних рідин в конструкції штучного кришталика з увігнутою поверхнею обвідної оболонки і позитивною лінзою цієї границі розділу. Фіг. 16. Варіація кривини границі розділу незмішуваних рідин для негативної лінзи при увігнутій поверхні обвідної оболонки. Фіг. 17. Конструкція штучного кришталика з увігнутою поверхнею обвідної оболонки і негативною лінзою границі розділу незмішуваних рідин. Фіг. 18. Варіація форми границі розділу незмішуваних рідин в конструкції штучного кришталика з увігнутою поверхнею обвідної оболонки і негативною лінзою цієї границі розділу. Фіг. 19. Варіація кривини двох границь розділу незмішуваних рідин для позитивної лінзи при випуклій одноповерхневій обвідній оболонці. Фіг. 20. Конструкція штучного кришталика з випуклою одноповерхневою обвідною оболонкою і позитивною лінзою, сформованою двома границями розділу незмішуваних рідин. Фіг. 21. Варіація форми двох границь розділу незмішуваних рідин в конструкції штучного кришталика з випуклою одноповерхневою обвідною оболонкою і позитивною лінзою, сформованою цими двома границями розділу. Фіг. 22. Варіація кривини двох границь розділу незмішуваних рідин для негативної лінзи при випуклій одноповерхневій обвідній оболонці. Фіг. 23. Конструкція штучного кришталика з випуклою одноповерхневою обвідною оболонкою і негативною лінзою, сформованою двома границями розділу незмішуваних рідин. Фіг. 24. Варіація форми двох границь розділу незмішуваних рідин в конструкції штучного кришталика з випуклою одноповерхневою обвідною оболонкою і негативною лінзою, сформованою цими двома границями розділу. Фіг. 25. Варіація кривини двох границь розділу незмішуваних рідин для позитивної лінзи при випуклій двоповерхневій обвідній оболонці. Фіг. 26. Конструкція штучного кришталика з випуклою двоповерхневою обвідною оболонкою і позитивною лінзою, сформованою двома границями розділу незмішуваних рідин. Фіг. 27. Варіація форми двох границь розділу незмішуваних рідин в конструкції штучного кришталика з випуклою двоповерхневою обвідною оболонкою і позитивною лінзою, сформованою цими двома границями розділу. 4 UA 99890 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Фіг. 28. Варіація кривини двох границь розділу незмішуваних рідин для негативної лінзи при випуклій двоповерхневій обвідній оболонці. Фіг. 29. Конструкція штучного кришталика з випуклою двоповерхневою обвідною оболонкою і негативною лінзою, сформованою двома границями розділу незмішуваних рідин. Фіг. 30. Варіація форми двох границь розділу незмішуваних рідин в конструкції штучного кришталика з випуклою двоповерхневою обвідною оболонкою і негативною лінзою, сформованою цими двома границями розділу. Фіг. 31. Варіація кривини двох границь розділу незмішуваних рідин для позитивної лінзи при увігнутій одноповерхневій обвідній оболонці. Фіг. 32. Конструкція штучного кришталика з увігнутою одноповерхневою обвідною оболонкою і позитивною лінзою, сформованою двома границями розділу незмішуваних рідин. Фіг. 33. Варіація форми двох границь розділу незмішуваних рідин в конструкції штучного кришталика з увігнутою одноповерхневою обвідною оболонкою і позитивною лінзою, сформованою цими двома границями розділу. Фіг. 34. Варіація кривини двох границь розділу незмішуваних рідин для негативної лінзи при увігнутій одноповерхневій обвідній оболонці. Фіг. 35. Конструкція штучного кришталика з увігнутою одноповерхневою обвідноою оболонкою і негативною лінзою, сформованою двома границями розділу незмішуваних рідин. Фіг. 36. Варіація форми двох границь розділу незмішуваних рідин в конструкції штучного кришталика з увігнутою одноповерхневою обвідною оболонкою і негативною лінзою, сформованою цими двома границями розділу. Фіг. 37. Варіація кривини двох границь розділу незмішуваних рідин для позитивної лінзи при увігнутій двоповерхневій обвідній оболонці. Фіг. 38. Конструкція штучного кришталика з увігнутою двоповерхневою обвідною оболонкою і позитивною лінзою, сформованою двома границями розділу незмішуваних рідин. Фіг. 39. Варіація форми двох границь розділу незмішуваних рідин в конструкції штучного кришталика з увігнутою двоповерхневою обвідною оболонкою і позитивною лінзою, сформованою цими двома границями розділу. Фіг. 40. Варіація кривини двох границь розділу незмішуваних рідин для негативної лінзи при увігнутій двоповерхневій обвідній оболонці. Фіг. 41. Конструкція штучного кришталика з увігнутою двоповерхневою обвідною оболонкою і негативною лінзою, сформованою двома границями розділу незмішуваних рідин. Фіг. 42. Варіація форми двох границь розділу незмішуваних рідин в конструкції штучного кришталика з увігнутою двоповерхневою обвідною оболонкою і негативною лінзою, сформованою цими двома границями розділу. Фіг. 43. Внутрішня поверхня обвідної оболонки: на підкладку матеріалу обвідної оболонки нанесено моношарове покриття з нанократерами. Фіг. 44. Розподіл за розміром нанократерів моношарового покриття. Фіг. 45. Розподіл за густиною нанократерів моношарового покриття. Фіг. 46. Конструкція штучного кришталика з поверхнею обвідної оболонки, на яку нанесено моношарове покриття з нанократерами, що створює позитивну лінзу, сформовану границею розділу двох незмішуваних рідин. Фіг. 47. Варіація форми границі розділу незмішуваних рідин в конструкції штучного кришталика з поверхнею обвідної оболонки, на яку нанесено моношарове покриття з нанократерами, що створює позитивну лінзу, сформовану границею розділу двох незмішуваних рідин. Фіг. 48. Конструкція штучного кришталика з поверхнею обвідної оболонки, на яку нанесено моношарове покриття з нанократерами, що створює негативну лінзу, сформовану границею розділу двох незмішуваних рідин. Фіг. 49. Варіація форми границі розділу незмішуваних рідин в конструкції штучного кришталика з поверхнею обвідної оболонки, на яку нанесено моношарове покриття з нанократерами, що створює негативну лінзу, сформовану границею розділу двох незмішуваних рідин. Фіг. 50. Конструкція штучного кришталика з поверхнею обвідної оболонки, на яку нанесено моношарове покриття з нанократерами, що створює позитивну лінзу, сформовану двома границями розділу двох або трьох незмішуваних рідин. Фіг. 51. Варіація форми границі розділу незмішуваних рідин в конструкції штучного кришталика з поверхнею обвідної оболонки, на яку нанесено моношарове покриття з нанократерами, що створює позитивну лінзу, сформовану двома границями розділу двох або трьох незмішуваних рідин. 5 UA 99890 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Одну з реалізацій запропонованого штучного кришталика ока з функцією акомодації представлено на фіг. 1. Штучний кришталик складається з головної камери 1, прозорого для світла переднього вікна 2, прозорого для світла заднього вікна 3, першого периферійного резервуара 4, другого периферійного резервуара 5 та обвідної оболонки 6. Перший периферійний резервуар сполучається з головню камерою через комунікативні канали 7, а другий периферійний резервуар сполучається з головню камерою через комунікативні канали 8. Частину 9 головної камери 1 і перший периферійний резервуар 4 заповнено першою рідиною. Другу частину 10 головної камери 1 і другий периферійний резервуар 5 заповнено другою рідиною. Перша та друга рідини є незмішуваними між собою (прикладом можуть бути вода й олія), тому в головній камері вони створюють між собою границю розділу 11. Перші комунікативні канали 7 є отворами у обвідній оболонці 6 на рівні першої рідини, а другі комунікативні канали 8 є отворами у обвідній оболонці 6 на рівні другої рідини. Перший периферійний резервуар 4, повністю заповнений першою рідиною, має зовнішню гнучку діафрагму 12, хірургічно сполучену з акомодаційним механізмом ока - циліарними м'язами. Це хірургічне сполучення може мати додаткові елементи, наприклад, гаптику. Воно не є специфікою даного винаходу і тому не включено до опису винаходу. Акомодаційний механізм ока людини діє на діафрагму 12, зменшуючи або збільшуючи об'єм першого периферійного резервуара відповідно при стисканні або розтягуванні діафрагми 12. При стисканні першого периферійного резервуара 4 перша рідина витискається в головну камеру 1 через перші комунікативні канали 7. Це призводить до витискання другої рідини з головної камери 1 через другі комунікативні канали 8 у другий периферійний резервуар 5, який має резервний об'єм 13, відділений від основного об'єму резервуара гнучкою мембраною 14. Резервний об'єм заповнено повітрям або іншим газом. Він збільшується або зменшується в залежності від ступеня витискання другої рідини з головної камери 1 у периферійний резервуар 5. В основу виконання запропонованим штучним кришталиком функції акомодації покладено фізичне явище змочування. Розглянемо його більш детально. Явище змочування полягає у взаємодії рідини з поверхнею твердого тіла. При так званому контактному змочуванні зазвичай мають на увазі взаємодію трьох фаз: рідкої (крапля), твердої (підкладка) і газоподібної (оточуюча атмосфера). Ступінь змочування (змочуваність) залежить від співвідношення сил зчеплення між молекулами рідини і молекулами (атомами) змочуваного тіла (адгезія) та сил зчеплення між молекулами всередині рідини (когезія). Якщо сили когезії переважують сили адгезії, то рідина не змочує поверхню підкладки, а крапля рідини по формі наближається до кульки. В цьому випадку йдеться про гідрофобну пару. Якщо ж сили адгезії переважують, то це гідрофільна пара, в якій рідина намагається розпливатись по поверхні підкладки. Змочуваність характеризується кутом  між дотичними до поверхонь (фіг. 2). При цьому для гідрофобних пар кут  b більше 90°, а для гідрофільних пар - кут   менше 90°. Цей кут називають кутом змочування, крайовим кутом або контактним кутом. Ми будемо притримуватись останнього терміну. Відомо також, що форма, яку приймає крапля на поверхні змочуваного тіла, є урізаною сферою (сегментом сфери). Якщо відомі величини діаметра краплі d і контактного кута , то d радіус сфери r визначається з подібності трикутників CDB і СВО (фіг. 3): r  . Якщо рідину 2 sin  розмістити у вершині конуса з кутом твірної  (фіг. 4), то радіус сфери матиме значення d . Таким чином, змінюючи нахил поверхні, на якій знаходиться крапля, можна r 2 sin   змінювати її кривину S, яка є величиною оберненою до радіуса сфери r. Конструкцію, зображену на фіг. 4, можна перенести з повітря в іншу рідину, яка не може змішуватись з рідиною каплі. Тоді контактний кут їх границі розділу буде результатом молекулярної взаємодії двох рідин і підкладки. Пару рідин необхідно підібрати такою, щоб рідини мали різні показники заломлення світла. Тоді їх границя розділу створить лінзу. Якщо виконати поверхню, якої дотикається границя розділу двох незмішуваних рідин, зі змінним нахилом, і змінювати на ній положення границі розділу рідин, то зі зміною цього положення буде змінюватись кривина границі розділу, а значить, і оптична сила лінзи, яку ця границя створює. Один з прикладів такої поверхні наведено на фіг. 5. Ця поверхня є поверхнею обертання твірної уздовж спрямовуючої. Поверхня може бути випуклою або увігнутою в залежності від форми твірної. Центральна частина цієї фігури обертання відкрита для проходження світлових променів. Використаємо цю поверхню для створення обвідної оболонки штучного кришталика. 6 UA 99890 C2 На фіг. 6 відображено поверхню обвідної оболонки, що має випуклу форму. Виберемо рідину, що знаходиться зі сторони меншого діаметра обвідної оболонки, гідрофільною по відношенню до поверхні обвідної оболонки. Рідину зі сторони більшого діаметра виберемо гідрофобною. Тоді границя розділу АВ матиме початковий нахил (контактний кут) b зі сторони 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 гідрофобної рідини і   зі сторони гідрофільної рідини, внаслідок чого буде створена випуклість в напрямку гідрофільної рідини. Просування границі розділу в напрямку до гідрофільної рідини від рівня АВ до рівня А'В' (зменшення рівня гідрофільної рідини) призведе до збільшення кривини S границі розділу з S до S' (зменшення радіуса сфери) і навпаки - просування границі розділу в напрямку до гідрофобної рідини (збільшення рівня гідрофільної рідини) матиме в результаті зменшення кривини границі розділу з S' до S (тобто збільшення радіуса сфери). Для конфігурації, представленої на фіг. 6, можливі два варіанти вибору показника заломлення рідин. Перший варіант - показник заломлення гідрофобної рідини nb більший від показника заломлення гідрофільної рідини n  (фіг. 7). В цьому варіанті матимемо позитивну лінзу. Для того, щоб збільшити її оптичну силу, потрібно зменшити рівень гідрофільної рідини шляхом її витискання. Це означає, що границя розділу рідин АВ з кривиною S має бути зсунута в положення А'В', де вона матиме кривину S'. Саме за цим варіантом функціонує запропонований штучний кришталик, зображений на фіг. 1. В ньому поверхню обвідної оболонки виконано випуклою. Твірна цієї поверхні є невиродженою кривою другого порядку. Кривими другого порядку для задачі даного винаходу можуть бути коло, еліпс, парабола або гіпербола. Не виключається також можливість коригування цих кривих компонентами вищих порядків. З точки зору даного винаходу це не є принциповим. Важливим є узгодження дії акомодаційного механізму ока людини з варіацією оптичної сили запропонованого штучного кришталика. Першу незмішувану рідину вибрано гідрофобною з показником заломлення світла більшим, ніж показник заломлення світла другої незмішуваної рідини, яка вибрана гідрофільною. В результаті позитивна лінза, створена границею розділу, в стані акомодації (сфера А'В' з кривиною поверхні S') матиме більшу оптичну силу, ніж в стані розслаблення (сфера АВ з кривиною поверхні S). На фіг. 8 положення діафрагми 12, границі розділу 11 та мембрани 14 в стані розслаблення показано пунктиром, а в стані акомодації - суцільною лінією. У другому варіанті конфігурації, представленої на фіг. 6, показник заломлення nb гідрофобної рідини менший від показника заломлення n  гідрофільної рідини. В цьому випадку матимемо негативну лінзу (фіг. 9). Звичайно, що негативна лінза не може виконувати функцію кришталика. Але якщо переднє і заднє вікна виконати випуклими так, щоб вони створювали позитивну лінзу, оптична сила якої значно більша від оптичної сили негативної лінзи, створюваної границею розділу, то така негативна лінза може функціонувати в складі штучного кришталика й виконувати функцію акомодації. Для збільшення оптичної сили кришталика в цілому необхідно в акомодованому стані зменшити негативну оптичну силу лінзи, створеної границею розділу рідин. Цього можна досягти шляхом витіснення гідрофобної рідини з положення АВ в положення A'B' (фіг. 9). Конструкція такого кришталика представлена на фіг. 10. Позначення елементів конструкції тут ті ж самі, що і на фіг. 1, а саме: 1 - головна камера, 2 - переднє вікно, 3 - заднє вікно, 4 перший периферійний резервуар, 5 - другий периферійний резервуар, 6 - обвідна оболонка. Перший периферійний резервуар сполучається з головною камерою через комунікативні канали 7, а другий периферійний резервуар сполучається з головною камерою через комунікативні канали 8. Частину 9 головної камери 1 і перший периферійний резервуар 4 заповнено першою рідиною, яка в даному випадку є гідрофільною і має показник заломлення більший за показник заломлення другої рідини, якою заповнено другу частину 10 головної камери 1 і другий периферійний резервуар 5. Друга рідина є гідрофобною. Перша та друга рідини створюють в головній камері границю розділу 11. Перший периферійний резервуар 4, повністю заповнений першою рідиною, має зовнішню гнучку діафрагму 12, хірургічно сполучену з акомодаційним механізмом ока. Акомодаційний механізм ока людини діє на діафрагму 12, зменшуючи або збільшуючи об'єм першого периферійного резервуара відповідно при стисканні або розтягуванні діафрагми 12. При стисканні першого периферійного резервуара 4 перша рідина витискається в головну камеру 1 через перші комунікативні канали 7. Це призводить до витискання другої рідини з головної камери 1 через другі комунікативні канали 8 у другий периферійний резервуар 5, який має резервний об'єм 13, відділений від основного об'єму резервуара гнучкою мембраною 14. Резервний об'єм, заповнений повітрям або іншим газом, збільшується або зменшується в 7 UA 99890 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 залежності від ступеня витискання другої рідини з головної камери 1 у периферійний резервуар 5. Перехід з розслабленого стану в акомодований проілюстровано фігурою 11. Як і на фігурі 8, положення діафрагми 12, границі розділу 11 та мембрани 14 в стані розслаблення показано пунктиром, а в стані акомодації - суцільною лінією. В акомодованому стані границя розділу А'В' має кривину S' меншу ніж у розслабленому стані. Як наслідок, в акомодованому стані зменшується негативна оптична сила лінзи, створеної границею розділу 11, що збільшує загальну оптичну силу кришталика, що має дві випуклі поверхні переднього (2) та заднього (3) вікон, які створюють позитивну лінзу з оптичною силою більшою від оптичної сили лінзи, створюваної границею розділу 11. Штучний кришталик з функцією акомодації може бути сконструйований також при увігнутій формі обвідної оболонки. На фіг. 12 показано формування границі розділу незмішуваних рідин для цього випадку. З боку меншого діаметра знаходиться гідрофільна рідина, з боку більшого гідрофобна. З огляду на значення кутів b та   границя розділу буде спрямована випуклістю в напрямку гідрофільної рідини. При зміщенні рівня АВ рідин в напрямку гідрофобної рідини (до А'В') кривина границі розділу буде збільшуватись з S до S'. При цьому, в залежності від співвідношення показника заломлення рідин, границя розділу може створювати як позитивну, так і негативну лінзу. Розглянемо випадок позитивної лінзи, який створюється вибором гідрофобної рідини з показником заломлення більшим від показника заломлення гідрофільної рідини (фіг. 13). Витисканням гідрофобної рідини буде досягатись більша кривина границі розділу, а значить, і більша оптична сила штучного кришталика. Конструкція штучного кришталика, яка відповідає цій моделі, подана на фіг. 14. Позначення всіх елементів конструкції тут ті ж самі, що і на фіг. 1, відмінності полягають у виборі характеристик та у функціонуванні кришталика. Так, частину 9 головної камери 1 і перший периферійний резервуар 4 заповнено першою рідиною, яка в даному випадку є гідрофільною і має показник заломлення менший за показник заломлення другої рідини, якою заповнено другу частину 10 головної камери 1 і другий периферійний резервуар 5. Друга рідина є гідрофобною. Перехід з розслабленого стану в акомодований проілюстровано фігурою 15. Положення діафрагми 12, границі розділу 11 та мембрани 14 в стані розслаблення показано пунктиром, а в стані акомодації - суцільною лінією. В акомодованому стані границя розділу А'В' має кривину S' більшу ніж у розслабленому стані. Тому в акомодованому стані збільшується оптична сила лінзи, створеної границею розділу 11, тобто збільшується сходження променів, спрямованих на сітківку. Варіацію кривини границі розділу незмішуваних рідин для негативної лінзи при увігнутій поверхні обвідної оболонки показано на фіг. 16. В цьому випадку гідрофобну рідину вибрано з показником заломлення меншим за показник заломлення гідрофільної рідини. Витисканням гідрофільної рідини досягається зменшення негативної оптичної сили лінзи. Конструктивне втілення цієї моделі штучного кришталика подано на фіг. 17. Позначення всіх елементів конструкції тут ті ж самі, що і на кресленнях інших конструкцій, при цьому частину 9 головної камери 1 і перший периферійний резервуар 4 заповнено першою рідиною, яка в даному випадку є гідрофобною і має показник заломлення менший за показник заломлення другої рідини, якою заповнено другу частину 10 головної камери 1 і другий периферійний резервуар 5. Друга рідина є гідрофільною. Перехід з розслабленого стану в акомодований проілюстровано фігурою 18. Положення діафрагми 12, границі розділу 11 та мембрани 14 в стані розслаблення показано пунктиром, а в стані акомодації - суцільною лінією. В акомодованому стані границя розділу А'В' має кривину S' меншу ніж у розслабленому стані, в результаті чого в акомодованому стані зменшується негативна оптична сила лінзи, створеної границею розділу 11 (тобто зменшується розходження променів в напрямку сітківки), що збільшує загальну оптичну силу кришталика, маючи на увазі, що його дві випуклі поверхні переднього (2) та заднього (3) вікон створюють позитивну лінзу з оптичною силою більшою від оптичної сили лінзи, створюваної границею розділу 11. Для підвищення ефективності акомодаційної функції кількість заломлюючих поверхонь всередині штучного кришталика може бути збільшена, наприклад, подвоєна. Подібно до живого кришталика, такий штучний кришталик буде розшарованим. У випадку двох границь розділу він матиме середній (серцевинний) об'єм (відділ) головної камери та передній і задній об'єми (відділи) головної камери. В цьому випадку до обвідної оболонки має дотикатись дві границі розділу. З огляду на це для кожної з границь розділу може бути сконструйована своя форма обвідної оболонки. Будемо умовно називати обвідну оболонку одноповерхневою, якщо вона сформована однією твірною, і двоповерхневою, якщо вона сформована двома твірними. 8 UA 99890 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Оптична частина такого штучного кришталика з функцією акомодації може бути сконструйована як при випуклій, так і при увігнутій формі обвідної оболонки, і навіть при їх комбінації. При цьому головна камера може бути заповнена як двома незмішуваними рідинами, так і трьома. Розглянемо спершу випадок заповнення головної камери двома незмішуваними рідинами так, що першою незмішуваною рідиною заповнено передній та задній відділи головної камери, сполучені комунікативними каналами з першим периферійним резервуаром, а другою незмішуваною рідиною заповнено середній відділ центральної камери, сполучений комунікативними каналами з другим периферійним резервуаром. На фіг. 19 показано формування границі розділу двох незмішуваних рідин при випуклій одноповерхневій обвідній оболонці. Передній та задній відділи головної камери заповнені гідрофобною рідиною, а середній відділ заповнено гідрофільною рідиною. Якщо вибрати показник заломлення гідрофобної рідини більшим за показник заломлення гідрофільної рідини, то обидві границі розділу створять позитивні лінзи. При зміщенні рівнів АВ та CD в напрямку гідрофільної рідини (до А'В' та C'D') кривина обох границь розділу буде збільшуватись з S до S', що в результаті дасть подвоєне збільшення оптичної сили кришталика. Конструкція штучного кришталика, яка відповідає цій моделі, подана на фіг. 20. Позначення всіх елементів конструкції відповідають позначенням фіг. 1 з тією відмінністю, що до позначень переднього (верхнього на фіг. 20) відділу додано індекс а, а до позначень заднього (нижнього на фіг. 20) відділу додано індекс b. При цьому периферійний резервуар 4 та діафрагма 12 є спільними для обох відділів, і тому позначені без індексів. Перехід з розслабленого стану в акомодований проілюстровано фігурою 21. Положення діафрагми 12, границь розділу 11а й 11b та мембрани 14 в стані розслаблення показано пунктиром, а в стані акомодації - суцільною лінією. В акомодованому стані границі розділу мають кривину S' більшу ніж у розслабленому стані. Тому в акомодованому стані збільшується оптична сила лінзи, створеної границями розділу 11а й 11b, тобто збільшується сходження променів, спрямованих на сітківку. Продовжимо розгляд випадку заповнення головної камери двома незмішуваними рідинами, при якому першою незмішуваною рідиною заповнено передній та задній відділи головної камери, сполучені комунікативними каналами з першим периферійним резервуаром, а другою незмішуваною рідиною заповнено середній відділ центральної камери, сполучений комунікативними каналами з другим периферійним резервуаром. Будемо розглядати одноповерхневу обвідну оболонку, при цьому передній та задній відділи головної камери, як і в попередньому випадку (фіг. 19), заповнені гідрофобною рідиною, а середній відділ заповнений гідрофільною рідиною. При виборі показника заломлення гідрофобної рідини меншим за показник заломлення гідрофільної рідини одержимо негативні лінзи для обох границь розділу (фіг. 22). При зміщенні рівнів АВ та CD в напрямку гідрофобної рідини (до А'В' та C'D') кривина обох границь розділу буде зменшуватись з S до S', що в результаті дасть подвоєне зменшення негативної оптичної сили кришталика. Звичайно, що така побудова штучного кришталика має сенс лише за умови, що переднє та заднє вікна (або принаймні одно з них) є випуклими, створюючи загальну оптичну силу кришталика більшу, ніж негативна оптична сила обох границь розділу всередині кришталика. Конструкція штучного кришталика за цією моделлю подана на фіг. 23. Як і для фіг. 20, до позначень переднього (верхнього) відділу додано індекс а, а до позначень заднього (нижнього) відділу додано індекс b. Периферійний резервуар 4 та діафрагма 12 також є спільними для обох відділів, і тому позначені без індексів. Перехід з розслабленого стану в акомодований проілюстровано фігурою 24. Положення діафрагми 12, границь розділу 11а й 11b та мембрани 14 в стані розслаблення показано пунктиром, а в стані акомодації - суцільною лінією. В акомодованому стані границі розділу мають кривину S' меншу ніж у розслабленому стані. Тому в акомодованому стані загальна оптична сила кришталика збільшується за рахунок зменшення негативної оптичної сили, створюваної границями розділу 11а й 11b. Фігури 25-30 ілюструють виконання штучного кришталика за допомогою двоповерхневої випуклої обвідної оболонки. В цьому виконанні передній та задній відділи головної камери заповнені гідрофільною рідиною, а середній відділ заповнений гідрофобною рідиною. При виборі показника заломлення гідрофільної рідини меншим за показник заломлення гідрофобної рідини одержимо позитивні лінзи для обох границь розділу (фіг. 25), а при виборі показника заломлення гідрофільної рідини більшим за показник заломлення гідрофобної рідини одержимо негативні лінзи для обох границь розділу (фіг. 28). У першому випадку (фіг. 25) збільшення 9 UA 99890 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 об'єму середнього відділу головної камери збільшить кривину границь розділу і матиме в результаті збільшення оптичної сили, а в другому випадку (фіг. 28) збільшення об'єму переднього та заднього відділів головної камери зменшить негативну оптичну силу обох границь розділу рідин. Виконання конструкції для першого випадку показано на фіг. 26, а для другого випадку - на фіг. 29. У першому випадку гідрофобна рідина виштовхується з периферійного резервуара в середній відділ головної камери (фіг. 27), збільшуючи його об'єм, і таким чином, збільшуючи оптичну силу обох границь розділу рідин. У другому випадку гідрофільна рідина в передньому та задньому відділах головної камери стискає середній відділ, зменшуючи негативну оптичну силу обох границь розділу і збільшуючи загальну оптичну силу кришталика (фіг. 30). Використання увігнутої обвідної оболонки ілюструють фігури з 31 по 42, причому на фігурах 31-36 зображено використання одноповерхневої обвідної оболонки, а на фігурах 37-42 двоповерхневої. При одноповерхневій увігнутій обвідній оболонці передній та задній відділи головної камери заповнені гідрофільною рідиною, а середній відділ заповнений гідрофобною рідиною (фіг. 31 та фіг. 34). При виборі показника заломлення гідрофільної рідини меншим за показник заломлення гідрофобної рідини одержимо позитивні лінзи для обох границь розділу (фіг. 31), а при виборі показника заломлення гідрофільної рідини більшим за показник заломлення гідрофобної рідини одержимо негативні лінзи для обох границь розділу (фіг. 34). Виконання конструкцій показано на фіг. 32 й фіг. 35. У першому випадку (фіг. 33) збільшення об'єму переднього та заднього відділів головної камери і стискання його середнього відділу приведуть до збільшення кривини границь розділу і, як результат, до збільшення оптичної сили кришталика. У другому випадку (фіг. 36) за рахунок виштовхування гідрофобної рідини з периферійного резервуара в середній відділ головної камери зменшиться кривина границь розділу, а з тим і негативна оптична сила обох границь розділу рідин і, з урахуванням загальної оптичної сили кришталика в цілому, збільшиться його оптична сила. При двоповерхневій увігнутій обвідній оболонці передній та задній відділи головної камери заповнені гідрофобною рідиною, а середній відділ заповнений гідрофільною рідиною (фіг. 37 та фіг. 40). При виборі показника заломлення гідрофільної рідини меншим за показник заломлення гідрофобної рідини одержимо позитивні лінзи для обох границь розділу (фіг. 37), а при виборі показника заломлення гідрофільної рідини більшим за показник заломлення гідрофобної рідини одержимо негативні лінзи для обох границь розділу (фіг. 40). Виконання конструкцій показано на фіг. 38 й фіг. 41. У першому випадку (фіг. 39) за рахунок виштовхування гідрофобної рідини з периферійного резервуара в середній відділ головної камери збільшиться кривина границь розділу і, як результат, збільшиться оптична сила кришталика. У другому випадку (фіг. 42) збільшення об'єму переднього та заднього відділів головної камери і стискання його середнього відділу приведуть до зменшення кривини границь розділу і, як результат, до зменшення негативної оптичної сили обох границь розділу рідин і, з урахуванням загальної оптичної сили кришталика в цілому, до збільшення його оптичної сили. Інші варіанти конструкції штучного кришталика ока з функцією акомодації згідно з даним винаходом базуються на варіації контактного кута по поверхні обвідної оболонки шляхом надання матеріалові обвідної оболонки відповідних властивостей. Дослідженнями фізичних властивостей поверхонь було встановлено, що змочуваність поверхні залежить від її структури. Цю структуру можна змінювати, змінюючи шорсткість поверхні або її покриття. Одним з прикладів надання структурі поверхні різних значень змочуваності є нанесення моношарових покриттів з наноотворами (нанократерами) розміром, наприклад, від 10 нм до 50 нм (A. Fisher та ін. Small, 2006, Vol. 2, p. 569). Приклад такої структури наведено на фіг. 43, де нанократери A, D, C, D мають різний розмір. Створюючи зони з кратерами різного розміру, від якого залежить змочуваність поверхні, можна створювати матеріал зі змінними властивостями змочування по поверхні (фіг. 44). Поверхню зі змінною змочуваністю можна створити також покриттям поверхні нанократерами однакового розміру, але з різною густиною покриття (фіг. 45). В обох випадках зони A, D, C, D мають різну змочуваність. З рівняння Венцеля також випливає, що змочуваність можна змінювати за допомогою нанократерів різної глибини (М. Linden, ISAB Meeting, 2010. Див. також: http://www.funmat.fi/ISABmeeting2010/Linden.pdf). При цьому збільшення глибини кратерів збільшуватиме гідрофільність гідрофільної поверхні. Гідрофобність гідрофобної поверхні також збільшуватиметься зі збільшенням глибини кратерів. 10 UA 99890 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Наноструктуру покриття можна змінювати також хімічним шляхом, створюючи вуглецеві нанотрубки з розмірами частинок від 30 нм до 6 мкм (J. Barkauskas та ін., Chemija, 2007, Vol. 18, No. 2, p. 12-16). Варіації контактного кута від 30 до 70 градусів здійснюються в діапазоні розмірів частинок менших 10 мкм. Конструкція штучного кришталика з поверхнею обвідної оболонки, на яку нанесено моношарове покриття з нанократерами, що створює позитивну лінзу, сформовану границею розділу двох незмішуваних рідин, наведена на фіг. 46. Позначення елементів ідентичні наведеним у вище описаних конструкціях. Найпростіший варіант форми обвідної оболонки циліндр, внутрішня поверхня якого має моношарове покриття з нанократерами. Може бути декілька варіантів виконання цього покриття зі змінною змочуваністю: за рахунок зміни розмірів нанократерів, зміни глибини нанократерів, зміни густини покриття поверхні кратерами, зміни розмірів частинок нанотрубок, або навіть зміни товщини самого покриття. Варіант вибору покриття не має значення з точки зору принципу функціонування кришталика. Цей вибір може диктуватися наявною або (краще) найбільш ефективною технологією одержання матеріалу обвідної оболонки зі змінною змочуваністю її внутрішньої поверхні. Можлива також комбінація складнішої форми обвідної оболонки (варіанти описані вище), що змінює контактний кут при зміні рівня рідини, та змінної змочуваності її внутрішньої поверхні. Частину 9 головної камери 1 і перший периферійний резервуар 4 заповнено першою рідиною. Другу частину 10 головної камери 1 і другий периферійний резервуар 5 заповнено другою рідиною. Першу рідину вибрано гідрофобною, а другу рідину - гідрофільною. Показник заломлення першої рідини більший за показник заломлення другої рідини. Внутрішня поверхня обвідної оболонки виконана так, що її гідрофобність щодо першої рідини збільшується в напрямку від першої до другої рідини. Відповідно, її гідрофільність щодо другої рідини збільшується в тому ж напрямку (збільшення гідрофільності другої рідини означає зменшення контактного кута цієї рідини з поверхнею обвідної оболонки). При дії акомодаційного механізму ока людини на діафрагму 12 перша рідина витискає другу рідину з головної камери в периферійні резервуари 5, зсуваючи границю розділу рідин в напрямку збільшення контактного кута першої (гідрофобної) рідини і зменшення контактного кута другої (гідрофільної) рідини (фіг. 47). В результаті кривина границі розділу рідин збільшується з S до S', і в акомодованому стані оптична сила лінзи, створюваної границею розділу рідин, збільшується. Аналогічна конструкція штучного кришталика з іншими умовами заповнення та іншими характеристиками рідин, що створюють негативну лінзу, сформовану границею розділу рідин, наведена на фіг. 48. В цьому випадку перша рідина теж гідрофобна, а друга рідина гідрофільна, але показник заломлення першої рідини менший за показник заломлення другої рідини. Це і створює негативну лінзу на границі розділу рідин. Варіація змочуваності внутрішньої поверхні обвідної оболонки виконана такою (фіг. 49), що при витисканні другої рідини першою гідрофобність поверхні по відношенню до першої рідини зменшується (контактний кут зменшується), а щодо другої рідини зменшується гідрофільність (контактний кут збільшується). В результаті кривина границі розділу рідин зменшується з S до S', і в акомодованому стані негативна оптична сила лінзи, створюваної границею розділу рідин, зменшується. Враховуючи, що загальна оптична сила штучного кришталика для цієї конструкції має перевищувати оптичну силу границі розділу рідин, це означає, що штучний кришталик в акомодованому стані матиме більшу оптичну силу, ніж у розслабленому стані. Як і для раніше описаних конструкцій даного винаходу, підвищення ефективності акомодаційної функції може бути досягнуто збільшенням кількості заломлюючих поверхонь всередині штучного кришталика. Штучний кришталик виконується розшарованим. При двох границях розділу він має середній відділ головної камери та передній і задній відділи головної камери. В конструкції, зображеній на фіг. 50, середній відділ заповнено гідрофобною рідиною, а передній і задній відділи - гідрофільною рідиною, причому гідрофобна рідина має показник заломлення більший за показник заломлення гідрофільної рідини, що створює позитивну лінзу на обох границях розділу рідин. Ці дві границі розділу дотикаються до внутрішньої поверхні обвідної оболонки, у найпростішому випадку виконаної у формі циліндра. Для кожної з границь розділу може бути задана своя залежність змочуваності внутрішньої поверхні обвідної оболонки від положення границі розділу. Для даної конструкції контактний кут гідрофобної рідини має збільшуватись при збільшенні рівня цієї рідини в середньому відділі головної камери. Тому гідрофобність внутрішньої поверхні обвідної оболонки по відношенню до гідрофобної рідини середнього відділу головної камери має зростати в напрямку переднього та заднього відділів. При такому виконанні кривина границі розділу зростатиме при більшому заповненні головної камери гідрофобною рідиною (фіг. 51), 11 UA 99890 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 тобто в акомодованому стані штучний кришталик матиме більшу оптичну силу, ніж у розслабленому стані. При розрахунку штучного кришталика на основі даного винаходу важливо узгодити дію циліарних м'язів на стискання та розтягування зі зміною оптичної сили штучного кришталика в процесі акомодації. Зазвичай спрямовуюча лінія, що разом з твірною задають форму обвідної оболонки, є колом, що відповідає оптичній системі без астигматизму та без аберацій вищих порядків. За допомогою еліптичної спрямовуючої лінії можна скоригувати астигматизм. Можна спрямовуючу лінію виконати у вигляді кривої, що відповідає вищим порядкам аберацій оптичної системи ока. Можна також компенсацію вищих порядків аберацій оптичної системи ока виконати в комбінації з варіаціями змочуваності у всіх напрямках на внутрішній поверхні обвідної оболонки. Описані приклади здійснення даного винаходу можуть мати і інше виконання, яке базується на принципах, окреслених формулою винаходу. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Штучний кришталик ока з функцією акомодації, який складається з головної камери, заповненої щонайменше двома незмішуваними рідинами з різними показниками заломлення світла, яка має прозорі для світла переднє та заднє вікна, що прикріплені до обвідної оболонки, який відрізняється тим, що до його складу введено два периферійні резервуари, прикріплені до головної камери і сполучені з нею за допомогою комунікативних каналів, обвідна оболонка виконана таким чином, що контактний кут з нею границі розділу незмішуваних рідин є змінним в залежності від положення цієї границі розділу, перший периферійний резервуар має зовнішню гнучку діафрагму, хірургічно сполучену з циліарними м'язами з функцією стискання та розтягування першого периферійного резервуара та спричинення зміщення положення границі розділу незмішуваних рідин для управління акомодаційним процесом, обвідна оболонка виконана з матеріалу гідрофобного для однієї рідини та одночасно гідрофільного для іншої рідини, форма обвідної оболонки виконана такою, що визначається твірною та спрямовуючою лініями, причому твірна є лінією обертання навколо оптичної осі кришталика уздовж спрямовуючої лінії, а другий периферійний резервуар має резервний об'єм, заповнений повітрям або газом, і відділений від рідини гнучкою мембраною. 2. Штучний кришталик ока за п. 1, який відрізняється тим, що при заповненні головної камери двома незмішуваними рідинами, першою незмішуваною рідиною заповнено перший периферійний резервуар та частину об'єму в головній камері, з'єднаного з периферійним резервуаром через перші комунікативні канали, а другою незмішуваною рідиною заповнено другий периферійний резервуар та решту об'єму головної камери, з'єднаного з периферійним резервуаром через другі комунікативні канали. 3. Штучний кришталик ока за п. 2, який відрізняється тим, що першу незмішувану рідину вибрано гідрофобною з показником заломлення світла більшим, ніж показник заломлення світла другої незмішуваної рідини, вибраної гідрофільною, а твірна є невиродженою кривою другого порядку, що визначає випуклу форму обвідної оболонки, яка границею розділу між першою та другою незмішуваними рідинами в головній камері створює позитивну лінзу з більшим сходженням в акомодованому стані. 4. Штучний кришталик ока за п. 2, який відрізняється тим, що першу незмішувану рідину вибрано гідрофільною з показником заломлення світла більшим, ніж показник заломлення світла другої незмішуваної рідини, вибраної гідрофобною, а твірна є невиродженою кривою другого порядку, що визначає випуклу форму обвідної оболонки, яка границею розділу між першою та другою незмішуваними рідинами в головній камері створює негативну лінзу з меншим розходженням в акомодованому стані. 5. Штучний кришталик ока за п. 2, який відрізняється тим, що першу незмішувану рідину вибрано гідрофільною з показником заломлення світла меншим, ніж показник заломлення світла другої незмішуваної рідини, вибраної гідрофобною, а твірна є невиродженою кривою другого порядку, що визначає увігнуту форму обвідної оболонки, яка границею розділу між першою та другою незмішуваними рідинами в головній камері створює позитивну лінзу з більшим сходженням в акомодованому стані. 6. Штучний кришталик ока за п. 2, який відрізняється тим, що першу незмішувану рідину вибрано гідрофобною з показником заломлення світла меншим, ніж показник заломлення світла другої незмішуваної рідини, вибраної гідрофільною, а твірна є невиродженою кривою другого порядку, що визначає увігнуту форму обвідної оболонки, яка границею розділу між першою та 12 UA 99890 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 другою незмішуваними рідинами в головній камері створює негативну лінзу з меншим розходженням в акомодованому стані. 7. Штучний кришталик ока за п. 2, який відрізняється тим, що першу незмішувану рідину та другу незмішувану рідину вибрано в такій комбінації змочуваності та показника заломлення світла, яка надає штучному кришталику більшу оптичну силу в акомодованому стані, а твірна є невиродженою кривою другого або вищого порядку, що визначає кривину границі розділу між першою та другою незмішуваними рідинами в головній камері, причому параметри кривої другого чи вищого порядку вибрані так, щоб узгодити дію циліарних м'язів на стискання та розтягування зі зміною оптичної сили штучного кришталика в процесі акомодації. 8. Штучний кришталик ока за п. 2, який відрізняється тим, що обвідна оболонка виконана з матеріалу, змочуваність якого є змінною уздовж твірної. 9. Штучний кришталик ока за п. 8, який відрізняється тим, що твірна виконана у вигляді прямої лінії з такою варіацією змочуваності уздовж неї, яка надає більшої оптичної сили штучному кришталику в акомодованому стані при вибраній комбінації змочуваності та показника заломлення світла першої та другої незмішуваної рідини. 10. Штучний кришталик ока за п. 8, який відрізняється тим, що твірна виконана у формі невиродженої кривої другого порядку так, що в комбінації з варіацією змочуваності уздовж цієї твірної та при вибраній комбінації змочуваності та показника заломлення світла першої та другої незмішуваної рідини оптичній силі штучного кришталика надається більшого значення в акомодованому стані. 11. Штучний кришталик ока за п. 10, який відрізняється тим, що комбінацію змочуваності та показника заломлення світла, варіацію параметрів змочуваності уздовж твірної як кривої другого або вищих порядків та значення геометричних параметрів цієї кривої вибрано так, щоб узгодити дію циліарних м'язів на стискання та розтягування сумісно зі зміною оптичної сили штучного кришталика в процесі акомодації. 12. Штучний кришталик ока за п. 8, який відрізняється тим, що варіація змочуваності уздовж твірної створюється за допомогою композитного матеріалу, що складається з двох компонентів з різним видом змочуваності, причому пропорція цих компонентів змінюється уздовж твірної. 13. Штучний кришталик ока за п. 8, який відрізняється тим, що варіація змочуваності уздовж твірної створюється за рахунок покриття внутрішньої поверхні обвідної оболонки так, що товщина цього покриття є змінною уздовж твірної від нанометрів до мікрометрів. 14. Штучний кришталик ока за п. 8, який відрізняється тим, що варіація змочуваності уздовж твірної створюється за допомогою покриття з наноструктурами, зі статистично однаковими розмірами і густиною їх розподілу змінною уздовж твірної. 15. Штучний кришталик ока за п. 8, який відрізняється тим, що варіація змочуваності уздовж твірної створюється за допомогою моношарового покриття з нанократерами статистично однаково віддаленими один від одного та з розмірами меншими мікрометра і статистикою розподілу цих розмірів змінною уздовж твірної. 16. Штучний кришталик ока за п. 1, який відрізняється тим, що спрямовуюча лінія є колом. 17. Штучний кришталик ока за п. 1, який відрізняється тим, що для компенсації астигматизму оптичної системи ока, спрямовуюча лінія є еліпсом. 18. Штучний кришталик ока за п. 1 який відрізняється тим, що для компенсації вищих порядків аберацій оптичної системи ока, спрямовуюча лінія виконана у вигляді кривої, що відповідає вищим порядкам аберацій оптичної системи ока. 19. Штучний кришталик ока за п. 18, який відрізняється тим, що компенсацію вищих порядків аберацій оптичної системи ока виконано в комбінації з варіаціями змочуваності у всіх напрямках на внутрішній поверхні обвідної оболонки. 20. Штучний кришталик ока за п. 1, який відрізняється тим, що при заповненні головної камери двома незмішуваними рідинами, першою незмішуваною рідиною заповнено середній відділ головної камери, сполучений комунікативними каналами з першим периферійним резервуаром, а другою незмішуваною рідиною заповнено передній та задній відділи головної камери, сполучені комунікативними каналами з другим периферійним резервуаром. 21. Штучний кришталик ока за п. 1, який відрізняється тим, що при заповненні головної камери трьома незмішуваними рідинами, першою незмішуваною рідиною заповнено середній відділ головної камери, сполучений комунікативними каналами з першим периферійним резервуаром, а другий периферійний резервуар розділено на передній та задній відділи другого периферійного резервуара, другою незмішуваною рідиною заповнено передній відділ головної камери, сполучений комунікативними каналами з переднім відділом другого периферійного резервуара, третьою незмішуваною рідиною заповнено задній відділ головної камери, сполучений комунікативними каналами з заднім відділом другого периферійного резервуара. 13 UA 99890 C2 14 UA 99890 C2 15 UA 99890 C2 16 UA 99890 C2 17 UA 99890 C2 18 UA 99890 C2 19 UA 99890 C2 20 UA 99890 C2 21 UA 99890 C2 22 UA 99890 C2 23 UA 99890 C2 24 UA 99890 C2 25 UA 99890 C2 26 UA 99890 C2 27 UA 99890 C2 28