CN105551358B - 一种模拟眼 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种模拟眼，包括透明的人工角膜及密闭的筒状壳体，人工角膜固定在壳体的一端且中部向外呈球面凸出，壳体的另一端固定与人工角膜对应的呈内凹的球面状的人工眼底，壳体的外壁设有电极层，壳体的内壁设有疏水介电层，壳体的中部固定有将电极层及疏水介电层隔离为两部分的绝缘环，绝缘环将壳体的内腔分为前腔、中腔和后腔，中腔与绝缘环对应，前腔和后腔分别与绝缘环两侧的疏水介电层对应，中腔内设有导电的极性液体，前腔和后腔内设有绝缘的非极性液体，极性液体与非极性液体的密度相同、折射率不同且互不相溶，极性液体连通直流电源的正极，电极层连通直流电源的负极；所述极性液体为含有盐、乙二胺四乙酸和聚乙二醇的水溶液。
Description
技术领域
本发明涉及一种人眼标定模型，具体涉及模拟眼。
背景技术
目前市场上的眼科仪器厂商生产的人眼屈光度检查仪器(例如：验光仪、屈光仪)，都使用各自的人眼标定模型，并且都是不可调节的静态模型眼，在国内没有行业内的统一标定基准，而且各厂商的人眼标定模型不同，因而造成不同生产厂商生产的人眼屈光度检查仪器的标准不一，医生采用不同厂家的检查仪器给患者做检查时难以把握，进而带来不便。
针对以上问题，公开号为CN102831810A，公开日为2012年12月19日，名称为“一种模拟人眼标定模型”的中国专利申请披露了一种模拟人眼标定模型，包括透明的人工角膜及密闭的筒状壳体，人工角膜固定在壳体的一端且中部向外呈球面凸出，壳体的另一端固定与人工角膜对应的呈内凹的球面状的人工眼底，壳体的外壁设有电极层，壳体的内壁设有疏水介电层，壳体的中部固定有将电极层及疏水介电层隔离为两部分的绝缘环，绝缘环将壳体的内腔分为前腔、中腔和后腔，中腔与绝缘环对应，前腔和后腔分别与绝缘环两侧的疏水介电层对应，中腔内设有导电的极性液体，前腔和后腔内设有绝缘的非极性液体，极性液体与非极性液体的密度相同、折射率不同且互不相溶，极性液体连通直流电源的正极，电极层连通直流电源的负极。该模拟人眼标定模型的屈光度简单的电压调节，实现模拟眼不同屈光状态的调节，模型眼的构造与真实人眼一致，可为眼科屈光类诊断仪器提供统一的标定基准，非常适合在眼科教学过程中使用，模型眼可方便的模拟出正常眼、近视眼、远视眼等状态。
本申请的申请人在实施以上中国专利申请的时候发现，虽然该专利申请实现了通过电压的方式调节屈光度，但光轴稳定性不好。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种新的模拟人眼，要解决的技术问题是提供光轴稳定性。
为解决上述问题，本发明采取的技术方案是：一种模拟眼，包括透明的人工角膜及密闭的筒状壳体，人工角膜固定在壳体的一端且中部向外呈球面凸出，壳体的另一端固定与人工角膜对应的呈内凹的球面状的人工眼底，壳体的外壁设有电极层，壳体的内壁设有疏水介电层，壳体的中部固定有将电极层及疏水介电层隔离为两部分的绝缘环，绝缘环将壳体的内腔分为前腔、中腔和后腔，中腔与绝缘环对应，前腔和后腔分别与绝缘环两侧的疏水介电层对应，中腔内设有导电的极性液体，前腔和后腔内设有绝缘的非极性液体，极性液体与非极性液体的密度相同、折射率不同且互不相溶，极性液体连通直流电源的正极，电极层连通直流电源的负极；所述极性液体为含有盐、乙二胺四乙酸和聚乙二醇的水溶液。
优选地，所述盐为NaCl、MgCl2、CaCl2、MnCl2、FeCl2中的一种。更优选地，所述盐的质量百分含量为3％-5％。
优选地，所述乙二胺四乙酸的质量百分含量为0.3％-0.8％。
优选地，所述聚乙二醇为聚乙二醇2000。更优选地，所述聚乙二醇2000的质量百分含量为1％-3％。
优选地，所述非极性液体为一溴代十二烷。
优选地，中腔与前腔之间以及中腔与后腔之间设有弹性透光膜。
优选地，人工角膜为玻璃、树脂或塑料。
优选地，人工眼底的内壁上设有仿真的眼底图像。
本发明的有益效果为：本发明通过简单的电压调节，实现了模拟眼不同屈光状态的调节，模型眼的构造与真实人眼一致，可为眼科屈光类诊断仪器提供统一的标定基准，非常适合在眼科教学过程中使用，模型眼可方便的模拟出正常眼、近视眼、远视眼等状态，没有运动元件，具有耐用性好、屈光度调节范围大、光线穿透能力强、耗电量低、精度高及速度快的特点。而且本发明结构简单，体积小，质量轻，光轴稳定，连续变焦，响应迅速，精确度高，操作方便，易于加工，成本低廉。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明所提供的模拟人眼的一种具体实施方式的结构示意图。
图中，1-人工角膜，2-壳体，3-人工眼底，4-电极层，5-疏水介电层，6-绝缘环，7-直流电源，8-前腔，9-中腔，10-后腔，11-透光膜。
a-极性液体与疏水介电层之间的上接触角；β-极性液体与疏水介电层之间的下接触角。
具体实施方式
图1示出了现有技术及本发明所提供的一种模拟人眼的结构。
如图1所示，该模拟人眼包括透明的人工角膜1及密闭的筒状壳体2，人工角膜1固定在壳体2的一端且中部向外呈球面凸出，壳体2的另一端固定与人工角膜1对应的呈内凹的球面状的人工眼底3，壳体2的外壁设有电极层4，壳体2的内壁设有疏水介电层5，壳体2的中部固定有将电极层4及疏水介电层5隔离为两部分的绝缘环6，绝缘环6将壳体2的内腔分为前腔8、中腔9和后腔10，中腔9与绝缘环6对应，前腔8和后腔10分别与绝缘环6两侧的疏水介电层5对应，中腔9内设有导电的极性液体，前腔8和后腔10内设有绝缘的非极性液体，极性液体与非极性液体的密度相同、折射率不同且互不相溶，极性液体连通直流电源7的正极，电极层4连通直流电源7的负极。另外，中腔9与前腔8之间以及中腔与后腔10之间设有弹性透光膜11。弹性透光膜11能够避免不相液体体之间层次混乱，同时也便于向不同的腔室内充入不同的液体。人工角膜1为玻璃、树脂或塑料。成本低，透光性好，便于加工。人工眼底3的内壁上设有仿真的眼底图像。使用眼底成像仪器(如眼底相机、眼底镜等)观测模型眼的眼底图像，并对比不同屈光状态时对眼底成像仪器的影响。在该中模拟人眼中，非极性液体采用一溴代十二烷，其折射率n1＝1.45；极性液体为氯化钠水溶液，折射率为n2＝1.3398；
以上模拟人眼能通过电压调节屈光度，其原理是：由于极性液体与非极性液体的密度相同，极性液体与非极性液体之间的界面在任何方位都能保持球面形状，便于精确控制模拟眼的屈光度，改变加在极性液体与电极层之间的电压可以有效地改变极性液体与疏水介电层之间的界面张力，进而改变了极性液体与疏水介电层之间的接触角，接触角的改变决定了极性液体与非极性液体之间的球形界面的曲率，因此改变了模拟眼的屈光度。
申请人在实施图1所示的模拟眼发现，该模拟眼的光轴稳定性不好，也就是说，极性液体与疏水介电层之间的上接触角a相对于极性液体与疏水介电层之间的下接触角β有一定的差异。透镜面的形状在电压作用下会发生变化。只有稳定住透镜的光轴，才不致在变焦过程中影响成像。固体透镜能够通过机械部分很好地调节透镜的光轴，但液体透镜却不能这样对光轴进行调节，如果液体透镜的透镜面发生变化，液体与容器之间的摩擦力就会增大，同时透镜面就很可能变得不对称，使得光轴变化，影响成像。
申请人在试验中意外地发现，在常规的盐溶液中添加EDTA和聚乙二醇可极大地增加光轴的稳定性。
实施例一
采用如图1所示的模拟眼，其中，筒状壳体的内径为7mm，长度为7.5mm，人工角膜和人工眼底的曲率半径为9.5mm，绝缘环的厚度为1mm，绝缘环靠近人工角膜的一面距离人工角膜的内表面的距离为2.5mm，绝缘环靠近人工眼底的一面距离人工眼底的内表面的距离为3.5mm。人工角膜为玻璃，绝缘环为常规塑料，疏水介电层材料为派瑞林。非极性液体采用一溴代十二烷，极性液体为质量百分含量3％的氯化钠水溶液。非极性液体与极性液体之间的界面靠近绝缘环的边缘。整个模拟眼水平放置。施加不同的电压，测试极性液体与疏水介电层之间的上接触角a相对于极性液体与疏水介电层之间的下接触角β的差值，如表1所示。
表1
| 施加电压 | 20v | 30v | 40v | 50v | 60v |
| a-β的绝对值 | 0.5 | 1.2度 | 3.4度 | 5.1度 | 7.2度 |
通过该表数据可以看出，随着所施加的电压的增大，极性液体与疏水介电层之间的上接触角a相对于极性液体与疏水介电层之间的下接触角β的差值越来越大，也就是说，光轴相对于水平线的偏差越来越大。
实施例二
采用如图1所示的模拟眼，其中，筒状壳体的内径为7mm，长度为7.5mm，人工角膜和人工眼底的曲率半径为9.5mm，绝缘环的厚度为1mm，绝缘环靠近人工角膜的一面距离人工角膜的内表面的距离为2.5mm，绝缘环靠近人工眼底的一面距离人工眼底的内表面的距离为3.5mm。人工角膜为玻璃，绝缘环为常规塑料，疏水介电层材料为派瑞林。非极性液体采用一溴代十二烷，极性液体为含有氯化钠、乙二胺四乙酸和聚乙二醇2000的水溶液，其中，氯化钠的质量百分含量为3％，乙二胺四乙酸的质量百分含量为0.3％，聚乙二醇2000质量百分含量为1％。非极性液体与极性液体之间的界面靠近绝缘环的边缘。整个模拟眼水平放置。施加不同的电压，测试极性液体与疏水介电层之间的上接触角a相对于极性液体与疏水介电层之间的下接触角β的差值，如表2所示。
表2
| 施加电压 | 20v | 30v | 40v | 50v | 60v |
| a-β的绝对值 | 0.2 | 0.4度 | 0.8度 | 1.4度 | 2.1度 |
通过该表数据可以看出，随着所施加的电压的增大，尽管极性液体与疏水介电层之间的上接触角a相对于极性液体与疏水介电层之间的下接触角β的差值越来越大，但相对于表1的差值来说，有较大的改善。
实施例三
采用如图1所示的模拟眼，其中，筒状壳体的内径为6.5mm，长度为7mm，人工角膜和人工眼底的曲率半径为9mm，绝缘环的厚度为1mm，绝缘环靠近人工角膜的一面距离人工角膜的内表面的距离为2.5mm，绝缘环靠近人工眼底的一面距离人工眼底的内表面的距离为3mm。人工角膜为玻璃，绝缘环为常规塑料，疏水介电层材料为派瑞林。非极性液体采用一溴代十二烷，极性液体为含有氯化镁、乙二胺四乙酸和聚乙二醇2000的水溶液，其中，氯化镁的质量百分含量为5％，乙二胺四乙酸的质量百分含量为0.8％，聚乙二醇2000质量百分含量为3％。非极性液体与极性液体之间的界面靠近绝缘环的边缘。整个模拟眼水平放置。施加不同的电压，测试极性液体与疏水介电层之间的上接触角a相对于极性液体与疏水介电层之间的下接触角β的差值，如表3所示。
表3
| 施加电压 | 20v | 30v | 40v | 50v | 60v |
| a-β的绝对值 | 0.2 | 0.3度 | 0.7度 | 1.2度 | 1.8度 |
通过该表数据可以看出，随着所施加的电压的增大，尽管极性液体与疏水介电层之间的上接触角a相对于极性液体与疏水介电层之间的下接触角β的差值越来越大，但相对于实施例1中的表1的差值来说，有较大的改善。相对于实施例2中的表2来说，盐的成分由氯化钠变成了氯化镁，极性液体的各组分的百分含量有所提升，光轴的稳定性有了一定的改善。
实施例四
采用如图1所示的模拟眼，其中，筒状壳体的内径为7mm，长度为7.5mm，人工角膜和人工眼底的曲率半径为9.5mm，绝缘环的厚度为1mm，绝缘环靠近人工角膜的一面距离人工角膜的内表面的距离为2.5mm，绝缘环靠近人工眼底的一面距离人工眼底的内表面的距离为3.5mm。人工角膜为玻璃，绝缘环为常规塑料，疏水介电层材料为派瑞林。非极性液体采用一溴代十二烷，极性液体为含有氯化镁、乙二胺四乙酸和聚乙二醇2000的水溶液，其中，氯化镁的质量百分含量为6％，乙二胺四乙酸的质量百分含量为1％，聚乙二醇2000质量百分含量为4％。非极性液体与极性液体之间的界面靠近绝缘环的边缘。整个模拟眼水平放置。施加不同的电压，测试极性液体与疏水介电层之间的上接触角a相对于极性液体与疏水介电层之间的下接触角β的差值，如表4所示。
表4
| 施加电压 | 20v | 30v | 40v | 50v | 60v |
| a-β的绝对值 | 0.4 | 0.8度 | 1.6度 | 2.2度 | 2.8度 |
通过该表数据可以看出，随着所施加的电压的增大，尽管极性液体与疏水介电层之间的上接触角a相对于极性液体与疏水介电层之间的下接触角β的差值越来越大，但相对于实施例1中的表1的差值来说，有较大的改善。相对于实施例3中的表3来说，极性液体的各组分的百分含量进一步提高，但光轴的稳定性反而有所下降。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (4)
1.一种模拟眼，包括透明的人工角膜及密闭的筒状壳体，人工角膜固定在壳体的一端且中部向外呈球面凸出，壳体的另一端固定与人工角膜对应的呈内凹的球面状的人工眼底，壳体的外壁设有电极层，壳体的内壁设有疏水介电层，壳体的中部固定有将电极层及疏水介电层隔离为两部分的绝缘环，绝缘环将壳体的内腔分为前腔、中腔和后腔，中腔与绝缘环对应，前腔和后腔分别与绝缘环两侧的疏水介电层对应，中腔内设有导电的极性液体，前腔和后腔内设有绝缘的非极性液体，极性液体与非极性液体的密度相同、折射率不同且互不相溶，极性液体连通直流电源的正极，电极层连通直流电源的负极；
其特征在于，所述极性液体为含有盐、乙二胺四乙酸和聚乙二醇的水溶液，所述盐为NaCl、MgCl2、CaCl2、MnCl2、FeCl2中的一种；所述聚乙二醇为聚乙二醇2000；所述盐的质量百分含量为3％，所述乙二胺四乙酸的质量百分含量为0.3％，所述聚乙二醇2000的质量百分含量为1％；或者所述盐的质量百分含量为5％，所述乙二胺四乙酸的质量百分含量为0.8％，所述聚乙二醇2000的质量百分含量为3％；所述非极性液体为一溴代十二烷。
2.根据权利要求1所述的模拟眼，其特征在于，中腔与前腔之间以及中腔与后腔之间设有弹性透光膜。
3.根据权利要求1所述的模拟眼，其特征在于，人工角膜为玻璃、树脂或塑料。
4.根据权利要求1所述的模拟眼，其特征在于，人工眼底的内壁上设有仿真的眼底图像。
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| CN104823099A (zh) * | 2012-06-29 | 2015-08-05 | 庄臣及庄臣视力保护公司 | 可变焦距电活性眼科装置 |
-
2016
- 2016-01-26 CN CN201610051712.5A patent/CN105551358B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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