CN1064611A - 具有散光矫正能力的可变光焦度的人工晶状体 - Google Patents

Abstract

一种可调焦距人工晶状体32在晶状体本体34 上具有多个对预定外部能源起反应以有选择地改变 眼睛内的晶状体本体的位置以进行光焦度与散光调 整的致动体38。在人眼晶状体20经手术摘除后，植 入眼内的人工晶状体非常接近自然晶状体的光学特 征。晶状体植入者可通过可调焦距人工晶状体反复 校正手术后的视力以达完善或接近完善的视力而不 需再作手术或用连续电源。晶状体保持稳定直到外 部控制信号施加到致动体上以校正由其它原因引起 的偏离完善视力的偏差时止。

Description

本发明涉及一种人工晶状体，具体涉及一种改变人工晶状体的光焦度并使其具有散光矫正能力的装置。

人眼的晶状体位于瞳孔后面的正中位置并受到角膜保护。在正常的人眼中，晶状体是清澈的并基本上是对称的，其相对的凸表面形成大致球状的截段。晶状体和角膜协同将光聚焦在视网膜上。而视网膜则与神经和大脑协同作用，使投射到视网膜上的光感应成影象。

发生在角膜和晶状体内的光的折射转换成屈光度约为60度的光学校正，其中角膜的屈光度约为40度，晶状体的屈光度约为20度。眼睛中还存在有其它折射结构，但为了简化主题的描述而不予考虑。

白内障是眼睛的正常是清澈的晶状体逐渐变成不透明的一种状态。这种混浊化一般要经历一段较长的时间，通过晶状体的光量随不透明度的增长而减少。随着白内障晶状体的透光能力的减弱，眼睛感应影象的能力也就随着减弱。最终可能导致失明。由于没有消除白内障晶状体的混浊度的已知方法，一般必须用外科手术摘除混浊的晶状体以使光线不受阴碍地通过瞳孔到达视网膜上。白内障晶状体是通过在角膜和巩膜交接处的上部切出一个大致水平的切口而予以摘除的。

一旦晶状体用外科手术摘除掉，光线就能够顺利地通过瞳孔传到视网膜上。如上所述，眼睛的晶状体起很重要的聚集功能。因此，晶状体摘除后，眼睛的视觉系统的屈光度约“缺”20度，光不再能正确地聚焦在视网膜上。眼镜、隐形眼镜和人工晶状体是白内障外科手术后通常可以采用来使光重新聚焦在视网膜上的三种光学助视器。

眼镜包含与眼睛的角膜隔开一个距离设置的透镜。透镜与角膜之间的空气间隙形成一个大于7%的影像放大率。不幸的是，大脑并不能使这种放大率在两只眼睛内变成一样，结果是一个物体出现了双象。这是一个特殊问题，如果一个人仅有一只眼睛有向内障。眼镜事实上还限制了周边视力。

隐形眼镜直接贴附在眼睛的角膜上，因而消除了空气间隙。结果，隐形眼镜的影像放大率要比眼镜的影像放大率小得多，大脑一般能够融合由一支带有隐形眼镜的眼睛和一支未带隐形眼镜的眼睛看到的影像。然而，隐形眼镜并非那么完美。例如，隐形眼镜相当脆弱并且很容易从其在角膜上的正确位置移开。此外，隐形眼镜必须定期更换，因为蛋白质积聚在镜面上，可能引发结膜炎。而且，需要作白内障手术的老年人中的许多人并不具有正确地摘下或嵌放隐形眼镜所要求的手部协调动作。

1955年前后，人工晶状体首次能够用作光学助视器来取代摘除的白内障晶状体。这种人工晶状体被植放在眼睛内，因而能够很接近地模拟由它的所取代的自然晶状体的光学特征。和眼镜不一样，采用正确地制造并放置的人工晶状体实际上不存在影像变形。同样，与隐形限镜不一样的是，人工晶状体上不会有蛋白质积聚并且无需病人照料。

为了将人工晶状体植入眼睛内，外科医生通常要在巩膜和角膜上切一个切口或开口以便将人工晶状体嵌放入眼睛内。通常，人工晶状体的附着构件的稳定套圈是挠性的并且在必要时可以弯摺来通过该开口。因此，必须切出的最小开口长度通常是由基本上硬性的、通常具有圆形周边的晶状体本体、或叫镜片的直径决定的。当然，眼睛上切出的开口最好尽可能地小以使眼睛损伤的风险减到最小。在过去数年中，一些人工晶状体一直是用如硅树脂的挠性材料制成的，因此可以折叠起来通过较小的切口植入眼睛内。

目前移植人工晶状体的作法是用诸如由PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）材料的合适的生物相容材料制成的诸如眼前房晶状体或眼后房晶状体的人工晶状体来取代在外科手术时、诸如在白内障外科手术时摘除的正常的晶状的人眼晶状体。但是，人工晶状体目前所存在的问题之一是，需要在外科手术前确定晶状体的光焦度。这可以例如通过在外科手术前作超声波扫描与/或测定病人的屈光度、然后对晶状体的光焦度作出正确的临床估计以确定眼睛的正确屈光度这样的方式来实现。然而，即使采用现有的最好的医疗技术和尖端光学设备，眼科学家也从未能校正过这种从远距视觉到近距视觉的焦距变化能力的调节机能，并且不存在在植入后能够调节即使是球状光焦度或散光光焦度的细小变化的晶状体系统。这样，大多数病人在常规的晶状体植入手术后需要使用眼镜来获得精确地聚焦的远距视觉和近距视觉。

现有技术的人工晶状体一般不是平凸的结构就是双凸的结构，每一弧形表面形成一个球状截段。晶状体通过摘除白内障晶状体切出的同一切口放入眼睛内。如上所述，此切口一般是沿眼睛的上部靠近角膜和巩膜交界处切出的。所有手术后的病人中，约有三分之一会有明显的散光，并且约有三分之一的病人需要在手术后用眼镜进行球状调节以求看得清晰。实际上在所有的病例中，外科手术本身导致散光，这种散光在外科手术后的头几个星期、或甚至数月内会有显著的波动。

手术后导致的散光可归因于眼睛上毗邻摘除白内障晶状体和嵌放人工晶状体时通过的切口部位的愈合特性。更具体地说，眼睛上的切口往往愈合得很慢，可能要八周至一年的时间才完全愈合。在眼睛愈合期间，伤口部位往往会扩散开，使外科手术前基本上是球状的角膜变成非球状。由于切口大致上是水平取向的，这种扩散一般是沿着眼球垂直子午线。在外科手术后，角膜起初在眼球垂直子午线上是比较陡的。随着眼睛愈合，角膜在眼球垂直子午线上变成比较平坦。因此，原先可能一直是球状的眼睛的光学系统变成复曲面状，该光学系统的眼球垂直子午线可提供一种与眼球水平子午线不同的光学焦度。视觉系统的这种非球状构形一般称为“散光”。

这种导致出的散光的度数根据所切切口的类型、是否存在有缝线或所用缝线的数量和类型、外科医生所采用的技巧和照料以及眼睛的物理特性而有所变化。例如，使用细尼龙缝合材料所导致的偏离球形的偏差一般要比使用丝线或可吸收缝线小一些。一般而言，导致出的散光的屈光度在0.5至5度范围内变化。手术后的起始的散光一般是由眼球垂直子午线变陡而导致的。后期的散光则是由角膜的垂直子午线变平导致的。手术后的散光的方位及度数，在大多数情况下是不可精确地预测的。手术后的散光一般要用随着眼睛愈合而需要定期更换的医疗眼镜来进行校正。

在一些情况下，尽管眼科学家作了最大的努力，用外科手术放置入病人眼睛内的晶状体由于球形估计误差以及由于变化着的散光情况而提供不了良好的远距视敏度。由于外科手术本身可能导致在白内障外科手术后出现的散光的度数和散光轴发生显著的变化，所以在外科手术后的一定时间-一般是数周或数月-之前不能准确地确定精确的散光度数和散光轴。由于不可能容易地将旧的人工晶状体摘取与及将新的具有不同光焦度的人工晶状体用外科手术装入而不会不适当地危害病人的视觉，所以病人必须依靠眼镜来提供确准地聚焦的视敏度。换句话说，尽管没有必要再戴笨重的、体积庞大的较高度数的眼镜，病人通常还是必须戴上眼镜来获得最好的聚焦的视觉。

曾经作过多次试图提供一种校正在外科手术后预料会出现的散光或在植入后其光焦度可以改变的人工晶状体的尝试。美国专利4，575，373公开了一种可用激光调节的人工晶状体，这种晶状体采用激光就地改变植入的人工晶状体的光焦度。这种人工晶状体的外环是用一种无毒热缩性带色塑料加工制造使之可以有选择性地吸收激光能，从而使人工晶状体的形状发生不可逆的变化，增大其光焦度。

美国专利4，816，031公开了一种人工晶状体系统，该系统包括一片PMMA晶状体植入片、一个放置在其上的柔软并且形状易于适应的第二晶状体，和用于调整两个晶状体之间的距离从而调节晶状体系统的焦点的机电电路。

美国专利4，601，722公开了一种人工晶状体，该人工晶状体具有一个由多个晶状体本体部分形成的晶状体本体和磁性装置，该磁性装置用于在各部分各自通过眼睛上的切口嵌入后将各部分在眼睛内组装成晶状体本体。

美国专利4，512，039公开了一种弥补手术后的散光的人工晶状体，这种晶状体的最后放置好的眼球垂直子午线在光学上弱于眼球水平子午线。通过沿眼球垂直子午线设置触梢来确保正确的放置。

美国专4，298，996公开了一种用于人工晶状体的磁性固住系统，该系统具有一个或多个从晶状体本体伸出的支承物。每个支承物带有一对放置在虹膜相对两侧上的磁性固定构件，借此贯穿虹膜的磁性力将晶状体固定就位而无需缝线或在虹膜上切出切口。

美国专利4，277，852公开了一种带有散光校正功能的人工晶状体，该人工晶状体与一个支承架或触梢结构结合以确保植入片的正确光学方位。

曾经作过多次试图提供一种可变光焦度的人工晶状体的尝试，该人工晶状体的光焦度根据从晶状体外面施加的力起变化来校正在外科手术后预料会出现的散光。美国专利4，787，903公开了一种包含有一个环形费里司内尔氏（棱镜）透镜的人工晶状体，它是用诸如聚甲基丙烯酸甲酯的具有高屈光指数的材料制成的。在费里司内尔氏元件上覆盖上一种复合材料以提供光滑的外表面，这种复合材料可以用合适的材料、例如在受到电能或辐射能激励时可改变其屈光指数的晶格或液晶材料制成。晶状体带有一个用于从由外部电源向耦合套圈供电所产生的电场接受能量的协作套圈或其它的拾能装置。耦合套圈可以装在眼镜框架上、围绕着眼窝植入或者由戴晶状体的病人或眼科学家进行放置。在该专利申请文件中提到，有些覆盖材料是可以在两种以上的状态之间变换的，每一种状态具有不同的屈光指数;其它一些材料则可提供连续可变的屈光指数，这指数在能量消失后可能是稳定不变的或可能回复到其初始值。但是，该专利并未指明这些材料是甚么材料。

美国专利4，601，545公开了一种可变光焦度晶状体系统，该系统包括一种诸如液晶的光学活性分子材料。通过把一个受控制的刺激场、诸如一个按几何构形的电压矩阵、施加到晶状体上，就可以获得一个可变梯度的屈光指数。一个对应的水平和垂直导体矩阵施加由在各分立点有选择地控制的外加电压产生的静电场，从而产生梯度屈光指数。

美国专利4，564，267公开了一种可变焦距的晶状体，该晶状体可以通过将一个电场施加到一个包括至少一个由光电晶体形成的晶状体的复合晶状体上来实施电控制。光电晶体并置于第一和第二透明电极板之间，每个电极板包含有多个同心的环形透明电极。接到电极上的电源可产生横贯晶体的电场，该电场产生具有透镜作用的屈光指数分布。电场使晶状体的焦距可根据输入的电位而变化。

美国专利4，373，218公开了一种可变光焦度的人工晶状体，这种人工晶状体包括一个用于容纳液晶材料的流体膨胀囊，液晶材料与一个电极和一个微处理机结合作用以改变晶状体的屈光指数。在睫状体内设置一个电极以将一个与所要求的调节成比例的输入信号提供给一个可以植入人眼巩膜内的微处理机。该微处理机产生横贯液晶材料的电位来控制屈光指数，以获得根据眼的相对位置所要求的调节。该微处理机的输出电压施加到可以是在流体膨胀囊的内部上形成一层覆盖层的薄透明材料的电极上。

近年来，磁共振成象（MRI）已经取代探察外科和放射照相术作为观测人体内部的方法。身体经受一个使身体的原子沿北南取向排列的强磁场的作用。一个调频无射电信号被传送透过身体以使分子产生振动直至它们翻转为止。当无线电信号终止时，分子会往回翻，使每个原子变成一个微小调频无线电台，其信号被一个MRI扫描器所检测。

本发明的目的就是要通过施加一个使晶状体内的致动装置进行排列的外部力场、以与MRI差不多相同的方式来改变眼睛内的晶状体的光焦度和散光校正量。

本发明涉及一种具有一个挠性晶状体本体中央部分的人工晶状体，该中央部分是由一种被一个外环环绕着的光学清澈的材料形成，该外环对外部力场、诸如磁力是敏感的。利用外部力场，可以改变外环的形状，使晶状体本体沿预定的轴线变长来校正散光。外环还可以通过改变晶状体球体形状的方式用来来改变晶状体的光焦度。

一般来说，本发明的用于植入眼睛内的人工晶状体装置包括：一个光学清澈的、挠性的、大致上是圆形的并具有一个周边的晶状体本体;一个具有一个附接到晶状体本体的周边上的内周边的比较硬的环;和附接到晶状体本体和该环两者之一上的致动装置，以有选择地及可逆转地改变晶状体本体的形状并保持改变后的形状以调节晶状体本体的一个或多个特性、包括光焦度和散光校正，该致动装置对外部力场的出现起反应以改变晶状体本体的形状。

本发明涉及一种可调焦距的晶状体，这晶状体可以制成植入人眼内的人工晶状体。该晶状体装置包括一个具有一个周边的透明的晶状体本体;一个围绕晶状体本体的至少一部分的周边伸展的安装环;和多个连接在该环和晶状体本体周边之间围绕着等距分布的微运动原（micromo-tor）装置。每个微运动原装置对外来控制信号起反应以有选择地动作来改变晶状体本体的周边的相关部分的位置与/或直径与/或圆周，以改变光焦度和进行散光校正。操纵微运动原的动力可以由外部电源输入与/或在植入晶状体装置时存入以备后用的内存能源供应。

在一个实施例中，晶状体装置包括一个可胀缩的内环和一个比较硬的外环、微运动原装置附接到该外环上并可调节地与内环接合。该微运动原装置可以制成具有一对大体平行的叉股的音叉形式，该对叉股在内环两侧伸展并连接到附接在外环上的一个基座上。内环形成有一对凸缘，两个叉股的相对表面上形成有用以可释放地夹持住该对凸缘的槽沟。微运动原装置还包括一个连接在音叉基座和内环之间的线性定位装置。驱动微运动原装置的动力可以由外部能源提供，该外部能源可以是超声波、静电、磁场、激光等能源。微运动原装置的动力也可以在植入之前、例如作为势能存贮在微运动原装置内以备后用。

在另一个实施例中，安装环是由多个节段形成的，微运动原装置对节段的重叠部分进行控制，重叠部分的相对表面上形成有协同工作的槽沟。晶状体本体的周边上形成有一个空心边缘部分，重叠部分伸展通过该空心边缘部分。微运动原装置的作用是改变环的圆周，由此改变晶状体本体的构形。

在其它的实施例中，微运动原装置可以包括连接在内外环之间的一个流体驱动的活塞与缸体装置、一个螺旋槽式螺纹与协同工作的螺帽装置、或者一个轨道运动装置。这些让两个环的毗邻部分之间产生相对的轴向与/或径向运动，从而改变眼睛内的晶状体本体的位置或构形。

在一个人工晶状体的应用例子中，晶状体植入者的手术后的视力可以反复校正或调节到完美或接近完美的视力。晶状体的改变后的光焦度与/或散光校正可保持稳定，直至植入者需要施加外部力场来校正由其它因素导致的偏离完美视力的偏差（诸如通常在愈合过程中出现的散光变化）时为止，因而无需更换眼镜来使眼睛保持良好的聚焦。此外，因有无源约束系统的存在，本发明的晶状体是稳定的，可以在去掉外部力场后保持焦距与/或散光校正不变。这种晶状体不需要连续的动力源，也不需要通过电路和电极矩阵使动力源耦合到晶状体材料上，亦无需用动力耦合套圈给晶状体供应连续动力。该晶状体可以很容易地进行调节：增减球状晶状体光焦度，或者增减散光晶状体光焦度，从而在病人的一生中可以按需要经常地对晶状体的焦距进行微调。

本发明还涉及一种可调焦距晶状体，该晶状体可以制成一种植入人眼内的人工晶状体。该晶状体装置包括一个透明的和挠性的并具有一个周边的晶状体本体;用于将该晶状体本体安装在眼睛内的装置，诸如支脚、套圈或环;一个选择位置和方位的控制装置，该装置是以多个连接在晶状体本体的周边和安装装置之间围绕着等距分布的微运动原装置的形式出现，每个微运动原装置对一个预定的外部能源（例如超声波）起反应以有选择地改变眼睛内的晶状体本体或部分晶状体本体的位置从而改变光焦度和进行散光调节。

在一个实施例中，安装装置包括一个形成在晶状体本体的周边上的可胀缩的内环和一个比较硬的外环，微运动原装置连接在外环和内环之间。在另一个实施例中，安装装置可以是一对具有通过微运动原装置连接到晶状体本体的周边上的端头的套圈。在又另一个实施例中，安装装置则是一对具有通过微运动原装置连接到晶状体本体的周边上的端头的钩圈。

微运动原装置可以是一种线性定位装置，它具有一个附接到外环、套圈或钩圈上的基座和一个附接到晶状体本体上的可伸长的杆。微运动原装置的动力可以由外部能源提供，该外部能源可以是超声波、静电、磁场、激光等能源。此外，势能可以贮存在例如外环或线性定位装置内以便在植入后对外部触发装置起反应。

在一个人工晶状体的应用例子中，晶状体植入者的手术后的视力可以反复地校正或调节到接近完美地紧焦的视力。晶状体的改变后的光焦度与/或散光校正可保持稳定，直至植入者需要施加外部力场来校正由其它因素导致的偏离完美视力的偏差（诸如通常在愈合过程中出现的散光变化）时为止，因而无需更换眼镜来使眼睛保持良好的聚焦。此外，因有无源约束系统的存在，本发明的晶状体是稳定的，可以在去掉外部力场后保持焦距与/或散光校正不变。这种晶状体不需要连续的动力源，也不需要通过电路和电极矩阵使动力源耦合到晶状体材料上，亦无需用动力耦合套圈给晶状体供应连续动力。该晶状体可以很容易地进行调节：增减球状晶状体光焦度，或者增减散光晶状体光焦度，从而在病人的一生中可以按需要经常地对晶状体的焦距进行微调。

通过以下结合附图对优选实施例的详细描述，熟悉本专业技术的人即可以很容易对本发明的上述的以及其它的优点有清楚的理解，在附图中：

图1是正常人眼在摘除自然晶状体前的侧面剖视图;

图2是典型的现有技术人工晶状体的前视图;

图3是图2所示晶状体沿眼球垂直子午线3-3截取的转了90°的剖视图;

图4是图2所示晶状体沿眼球水平子午线4-4截取的剖视图;

图5是图1所示人眼在植入图2所示人工晶状体后的侧面剖视图;

图6是本发明的人工晶状体装置的前视图;

图7是图6所示晶状体装置沿7-7线截取的剖视图;

图8是本发明的第一替代型实施例的人工晶状体装置的前视图;

图9是图8所示晶状体装置沿9-9线截取的剖视图;

图10是本发明的第二替代型实施例的人工晶状体装置的前视图;

图11是图10所示晶状体装置沿11-11线截取的剖视图;

图12是图10所示晶状体装置沿12-12线截取的剖视图，转了一个角度;

图13是本发明的第三替代型实施例的人工晶状体装置的前视图;

图14是图13所示晶状体装置沿14-14线截取的周边的部分剖视图;

图15是图14所示晶状体装置的环的一部分的局部放大图;

图16是图14所示晶状体装置的挠性的晶状体本体的放大局部后视图;

图17是本发明的第四替代型实施例的人工晶状体装置的前视图;

图18是图7所示晶状体装置设定在光焦度增大状态下的局部前视图;

图19是本发明的第五替代型实施例的人工晶状体装置的局部前视图;

图20是本发明的第六替代型实施例的人工晶状体装置的前视图;

图21是包含在图20所示晶状体装置内的可有选择地调节的形状保持器的局部放大图;

图22是图20所示晶状体装置的周边的一部分沿22-22线截取的部分剖视图;

图23是本发明的第七替代型实施例的人工晶状体装置的局部前视图;

图24是用以操纵本发明的每一个晶状体组件中的致动体的基本控制装置的示意方框图;

图25是与图24所示控制装置一起使用的装置的前视图;

图26是用以操纵图25所示的本发明的装置和在每个晶状体组件内的致动体的自动控制装置的示意方框图;

图27是本发明的一个人工晶状体装置的前视图;

图28是图27所示晶状体装置的一个部分沿28-28线截取的放大剖视图;

图29是图27所示晶状体装置的一个部分沿29-29线截取的放大剖视图;

图30是本发明的人工晶状体装置的一个替代型实施例的前视图;

图31是图30所示晶状体装置的一个部分沿31-31线截取的放大剖视图;

图32是图30所示晶状体装置的一个部分沿32-32线截取的放大剖视图;

图33是用于图28所示晶状体装置的微运动原的第二替代型实施例的放大剖视图;

图34是用于图28所示晶状体装置的微运动原的第三替代型实施例的放大剖视图;

图35是用于图28所示晶状体装置的微运动原的第四替代型实施例的放大剖视图;

图36是本发明的具有一个环型附接装置的人工晶状体装置的前视图;

图37是本发明的具有一对套圈型附接装置的人工晶状体装置的替代型实施例的前视图;

图38是本发明的具有一个支腿型附接装置的人工晶状体装置的第二替代型实施例的一个部分的放大剖视图;

图39是本发明的具有一个支腿型附接装置的人工晶状体装置的第三替代型实施例的一个部分的放大剖视图;

图40是用于检测和存贮用来有选择地对本发明的人工晶状体装置进行定位和定向的数据的系统的方框图;

图41是在本发明的人工晶状体装置植入眼睛内之后用于有选择地对其进行定位和定向的系统的方框图。

参见图1，图中示出了一个总的以标号10标出的正常人眼。眼睛10包括一个盖住基本上是球形的巩膜14上的一个开口的角膜12。角膜12往内在巩膜14的开口上有一个具有一个瞳孔18的虹膜16。瞳孔18的后面位置有一个将进入的光聚焦在眼睛内表面上的视网膜22上的晶状体20，该视网膜由视觉神经24连接至大脑（未示出）。晶状体20设在瞳孔18后面正中的位置上并由角膜12加以保护。在正常的眼睛10中，晶状体20是清澈的而且基本上是对称的，其相对的凸表面形成大致上是球状截段。晶状体20和角膜22协同地将射进来的光聚焦在视网膜22上。而视网膜22则与视觉神经24和大脑协同作用，将投射到视网膜22上的光感应成影象。

发生在角膜12和晶状体20内的光的折射转换成屈光度约为60度的光学校正，其中角膜12的屈光度约为40度，晶状体20的屈光度约为20度。眼睛10中还存在有其它折射结构，但在此为了简化描述而不予考虑。

白内障是眼睛10的正常是清澈的晶状体20逐渐变成不透明的一种状态。这种混浊化一般要经历一段较长的时间，通过晶状体20的光量随不透明度的增长而减少。随着白内障晶状体20的透光能力减弱，眼睛10感应影象的能力也就随着减弱。最终可能导致失明。由于没有消除白内障晶状体20的混浊度的已知方法，一般必须用外科手术摘除混浊的晶状体20以使光线不受阻碍地通过瞳孔18到达视网膜22上。白内障晶状体是通过在角膜12和巩膜14交接处26的上部切出一个大致水平的切口而予以摘除的。

一旦白内障晶状体20用外科手术摘除掉，光线就能够顺利地通过瞳孔18传到视网膜22上。但是，晶状体20起很重要的光聚焦功能。因此，晶状体20摘除后，眼睛的视觉系统的屈光度约“缺”20度，光不再能正确地聚焦在视网膜22上。当一个晶状体20被摘除来消除白内障时，必须用一个人造晶状体来取代它。在白内障外科手术后，为了使光线重新聚焦在视网膜22上，通常采用一个人工晶状体、诸如图2所示的现有技术人工晶状体28。

人工晶状体28可以用任何一种生物学上是惰性的并适用于视觉校正的、诸如硅树脂的透明材料制成。晶状体28是一个球体的一个截段，从前面看大体呈圆形，其直径约为6毫米。一对触梢30起支腿或稳定套圈的作用将晶状体28支撑在眼睛10的后房内的正确位置上（图5）。每个触梢30伸出约4毫米，从其附接到晶状体28的周边的直线端伸展到附接到眼睛上的弧形端。这样，晶状体28和两个触梢30的总宽度约为14毫米。

人工晶状体28如图5所示那样嵌入在虹膜16的后方。这种类型的晶状体称作后房晶状体，它是人工晶状体的许多设计中最新也是最通用的类型。

应该理解到，现有技术的人工晶状体28可以制造成适应后房以外的其它位置。例如，晶状体28可以放置在前房内，即在角膜12和虹膜16之间的区域。但是，这样的放置位置有时被认为是不好的，因为将晶状体放置在非常接近角膜的位置可能导致角膜内皮出现创伤。

与人工晶状体正确植入相联的一个问题是准确地确定手术后要植入病人眼睛内的晶状体的确切的标定光焦度或屈光光焦度的问题。眼科学家或验光师可以例如设法估计病人的自然晶状体20的标定光焦度和通过使用各种各样的测量装置、例如超声波装置来测量眼睛10的深度和直径。这些测量结合临床经验，使眼科学家或验光师能够比较准确地确定要植入的人工晶状体28的正确的屈光度或光焦度。

但是，在一些情况下，尽管眼科学家或验光师作了最大的努力，用外科手术放置入眼睛内的晶状体的屈光度不是正确的，病人不能得到良好的肉眼视敏度。在外科手术后的愈合期间，病人的散光度数是变化的，具有一种妨碍聚焦成轮廓清晰的清楚影象的屈光缺陷。一些出现在白内障外科手术后的散光是由于外科手术的切口及切口愈合导致的角膜曲率的变化所引起的。

晶状体28的曲率可以成为非对称的，使图3所示的沿图2的剖切线3-3的眼球垂直子午线在视觉上比图4所示的沿图2的剖切线4-4的眼球水平子午线弱些（较小曲率的直径较大）。晶状体28在中心28a处的厚度保持不变。这样，眼球的垂直和水平子午线的相应的视觉能力的差别是由在眼球垂直和水平子午线上的不同结构轮廓（例如不同的曲率半径）28b和28c分别导致不同的屈光特性产生的。这样，晶状体28限定了一个球体截段。为了在植入眼睛内时正确地对中，两个触梢30分别偏离垂直子午线错开设置并与之平行。这样，如上所述，现有技术的人工晶状体28对散光光焦度只具有固定的校正量和角度值，球形光焦度也是固定的。

由此可见，现有技术的人工晶状体28具有固定的散光校正量和固定的光焦度。在图6和7中，示出了一个人工晶状体装置32，根据本发明，该晶状体装置配置有用于有选择地改变晶状体的光焦度的装置和有选择地提供散光校正的装置。晶状体装置32包括一个由一种透明的挠性材料制成的中央晶状体本体34，这本体围绕其周边附接到一个由比它硬的材料制成的环36的内周边上。一对触梢30可以附接到该环36上。

呈多个致动体38形式的致动装置围绕着环36的圆周等距分布。致动体38可以附接到环36的表面上或在环成形时埋置其内。致动体38用可磁化的材料制成，使得每一单个致动体都起到一个具有北极和南极的永久磁铁的作用。如果毗邻的致动体38磁化成相互推斥，环36就会膨胀，使周长增大，导致晶状体本体34的凸起程度降低，因此，其光焦度也变弱。如果毗邻的致动体38磁化成相互吸引，环36就会收缩，使周长缩短，导致晶状体本体34的凸起程度增大，因此，其光焦度变强。这样，致动体38就可以采用来在晶状体装置32植入眼睛内之后有选择地控制其光焦度并保持所选定的晶状体本体36的形状直至重新设定为止。

散光的程度可以很容易用常规的方法来确定。然后将一外部磁力施加到致动体38中预定的致动体上来膨胀或收缩环36上与散光对准的部分从而产生所需的复曲面构形。

磁化致动体38所需的磁力应当强到足以防止晶状体32在暴露于日常磁力的正常强度的情况下被重新设定。

在图8和9中，示出了本发明的一个替代型实施例。晶状体装置40具有一个在其周边上连附到一个比它硬的环44的内周边上的挠性中央晶状体本体42。多个可磁化的致动体46围绕着环44等距分布，以便像结合晶状体装置32所讨论的那样有选择地改变光焦度和散光校正量。但是，环44的位于致动体46之间的部分，与包封着致动体的毗邻部分相比，在厚度上是减薄了。这样，环就获得了附加的挠性，因而压缩该环或使其膨胀来改变晶状体本体的形状所需的力就小了。一对触梢30可以附接到环44上。

图6至9中所示的晶状体组件的晶状体本体34和42具有一个面向瞳孔18的凸表面和一个面向后的凹表面。另外，第二替代型实施例作为具有凸的前、后表面的晶状体装置50示出在图10至12中。晶状体本体52是用一种透明的、稍具挠性的材料制成的，其平面形状为圆形、侧面形状为椭圆形。环绕着本体52的周边伸展着一条环形槽沟54。槽沟54内设置有一个其内嵌装有多个可磁化的致动体58的环56。如果所有毗邻的致动体都磁化成相互吸引或相互推斥，环56就将在所有部分分别等量地收缩或膨胀，以便有选择地改变晶状体的形状，从而改变晶状体的光焦度。同样，也可以是两个或三个毗邻的致动体被磁化以产生散光校正，这些致动体可以是位于直径的相对端上，用以校正规则散光，如图11所示，或者是位于直径的一端上，用以校正非规则散光，如图12所示。一对毗邻的致动体58a和58b磁化成相互吸引，由此改变晶状体52沿图10中12-12线切取的截面的上部的形状。一对触梢30可以附接在环56上。

第三替代型实施例作为一个具有一个可松脱地附接到一个硬性材料（诸如PMMA）的环64上的挠性的或有韧性的材料（例如硅树脂）的晶状体本体62的晶状体装置60示出在图13至16上。一对触梢可以附接到环64上。在环64的面向前的表面68上形成有多条分隔开分布的不同直径的周向槽沟66。晶状体本体62具有形成在其面向后的表面72上的周向榫舌70。槽沟66和榫舌70可以制成任何合适的横截面形状、诸如图示的梯形形状，只要槽沟能够牢固地夹持住榫舌以防止晶状体本体62与环64分离即可。挠性的或有韧性的晶状体本体62的光焦度可以通过将榫舌70移动到槽沟66中合适的一条内的方式有选择地加以改变，槽沟中最外的那一条导致最低的光焦度，最内的那一条则导致最高的光焦度。通过多个间断或调节间隙74与槽沟66一起形成，即可实现在槽沟间运动。同样地，将榫舌70分段，每一段在位置上对应于调节间隙74并且其长度不大于该间隙的长度。

晶状体装置60可以在植入眼睛内之前预设定到任何所需的光焦度，这可以通过将榫舌70对准槽沟66中所选定的那一条并相对于环64转动晶状体本体62以将榫舌嵌入该条槽沟内来实现。如果要求改变光焦度，可以转动晶状体本体62使榫舌70的各扇形段跟调节间隙74对准、接着将榫舌移动到槽沟66中按所需光焦度选定的那一条上，然后将榫舌旋转进入新选定的槽沟内。整个榫舌70可以用一种对磁性起反应的材料制成，或者可以将一个用对磁性起反应的材料制成的致动体76（图16）嵌在榫舌的每个扇形段上。可以采用一个外部磁场来使每个致动体76运动。

在图17和18中，示出了本发明的第四替代型实施例。晶状体装置78包括一个在其周边上附接到一个比它硬的环82的内周边上的中央晶状体本体80。多个可磁化的致动体84围绕着环82等距分布，用以有选择地改变光焦度和散光校正量。致动体84可以跟一个用以保持晶状体装置78的形状的、诸如一个用金属丝制成的形状保持器86这样的装置一起嵌装在环82内。金属丝86在致动体84和环的外周边之间周向地伸展通过环82。金属丝86在每一毗邻对致动体84之间的部分向内朝着中央晶状体本体80伸展，然后急转向外形成V形。如将一个外部电磁力施加到一对毗邻的致动体84上来使该对致动体相向移动以收缩环82，与此同时，金属丝86上的在毗邻致动体之间的V形部分会变窄。在去掉外部力后，金属丝86会保持其新的形状直至毗邻的致动体84再次移动为止，即使该对致动体没有永久磁化亦是如此。这样，所有的致动体86都可以移动来压缩或胀大环82，从而分别增大和减小晶状体装置78的光焦度。此外，还可以对选定的致动体84进行促动以在晶状体装置78的所需区域中生产散光校正。环82从图17所示形状收缩的例子示出在图18中。

在图19中，示出了本发明的第五替代型实施例。晶状体装置88包括前一实施例中的晶状体本体80，该本体也是在其周边上附接到一个环90的内周边上。环90内嵌装有多个致动体84和形状保持器86。环90的外周边92具有多个形成在其上的、毗邻形状保持器86的V形部位的V形缺口94，以使环90对压缩和拉伸更容易起反应。这样，环90的挠性更好，进行收缩或膨胀所需的力要比先前描述的环82更小一些。

图20至22示出了本发明的第六替代型实施例。晶状体装置96具有一个在其周边上附接到一个内环100的内周边上的挠性中央晶状体本体98。多个可磁化的致动体102围绕着环100等距分布，用以像上面结合其它晶状体组件所讨论的那样有选择地改变光焦度和散光校正量。但是，内环100的外周边附接到一个具有一个形状保持器104嵌装在其内的外环106的内周边上。形状保持器104在图21中表示得比较清楚，其形状为管形，并以手风琴方式伸长和缩短。当两个毗邻的致动体102相向或相背运动时，内环100和外环106即会分别收缩和膨胀。形状保持器104也会收缩或膨胀，并且它是用一种在致动体102再次迫使其运动之前保持其状态的材料制成的。因此，通过致动体102的运动和形状保持器104的形状保持能力即可以控制晶状体96的光焦度和散光校正量。

图23示出了本发明的第七替代型实施例，该实施例是以图20所示的晶状体装置96为基础的。晶状体装置108采用了上面所述的晶状体本体98、内环100、致动体102和外环106。但是，形状保持器104已用一个制成螺旋状的金属丝形状保持器110所取代，该形状保持器一旦通过致动体102的运动设定其形状以后即保持该形状不变。

图24示出了一个用以操纵上述各晶状体组件中的致动体的控制系统的方框图。电源112具有一个接到一个场强控制装置114的输入端的输出端。场强控制装置114的一个输出端连接到第一线圈116上。场强控制装置114的第二输出端连接到第二线圈118上。线圈116和118的每一个都可以装在支持器120上。该支持器可以是任何一种将线圈116与118贴近任何一种上述晶状体组件中的相关致动体来放置的合适的装置。场强控制装置114可以有选择地调节以将很宽范围的电功率分别施加到线圈116和118中的每一个上来根据本发明的一种晶状体组件的操作方式使相关致动体受到永久磁化或只是单纯地使其运动。线圈116和118可以是一个可以与每一个致动体顺序地分开对准的单个线圈，也可以是任何其它数目的这种线圈，其中每个致动体都对应有一个独立的线圈，使晶状体装置中的所有致动体可以同时受到操纵。

如图25所示，支持器120可以形成装置122的一部分，用以操纵本发明的晶状体装置的致动体。支持器120可以是具有一个中央开孔124的环状物，该开孔可以用来使装置122与植入人眼内的本发明的一种晶状体组件对准。线圈116和118安装在环形支持器120上，每个线圈放置成与晶状体装置中要被操纵的致动体中的相关的一个致动体对准。图中示意性地示出了装在支持器120上的附加线圈126，其数目可以是任何的需要的数目。线圈116由一对引线128接到任何合适的、诸如图24所示的场强控制装置114的控制装置上。同样，线圈118也由一对引线130接到一个合适的控制装置上。

通过简单地使流过相关导线128和130的电流倒相即可使由线圈116和118产生的磁场的极性倒向。线圈116和118还可以配置有机械装置来将其定向以按所需方式有选择地操纵致动体。例如，线圈116可以安装在一个可滑动地夹持在一条形成在支持器124的一个面上的、周向伸展的槽134内的支架132上。支架132可以沿着槽134朝任一方向运动以便将线圈116准确地相对于相关的致动体定位。另外，图中示出的线圈118装在一个可转动地装在支持器120上的圆形支架136上。这样，线圈118的相对于支持器120的半径的角度方位可以按需要有选择地加以改变。

装置122可以装进一种装置中，病人在情况需要时可以采用这装置来改变晶状体本体的形状。例如，装置122可以装入一副眼镜内或制成一个手拿的控制装置，由病人操纵以改变在近距视觉和远距视觉之间的晶状体焦距。

图26示出一个用于自动地对本发明的任何一种上述晶状体组件的致动体进行操纵的控制装置。先前描述的电源112连接到一个控制单元138的输入端上。控制单元138的一对输出端连接到安装在支持器120上的线圈116和118上。控制单元138可以包括有一个通用的程控微处理机，这微处理机有一个标准操作软件系统和一个用以接收由一个连接到控制单元138的输入端上的键盘140发出的指令的程序，所发出的指令是有关从电源112施加到线圈116和118上的电功率的强度和持续时间的指令，以便按需要来操纵致动体。此外，可以将一个位置传感器142连接到控制单元138的一个输入端上，以产生一个代表支持器120和线圈116、118相对于待操纵的晶状体装置的位置的信号。位置传感器142可以是任何一种适合于测定晶状体装置上的任何一种物理特征的装置，通常是光敏装置。例如，位置传感器142可对任何一种前述的晶状体装置实施例中示出的致动体、晶状体本体的周边、或环的周边进行检测。

致动体可以用一种铁磁元素材料或用对邻近磁场起反应的铁磁性元素与其它元素的各种各样合金中之一种制成。在一些情况下，致动元件可以被“永久”磁化，即使去掉外部磁场仍处在磁化状态，或者是简单地按照电磁场的排列进行排列，在此情况下采用了形状保持器。

总起来说，提供了一种经改进的人工晶状体来消除或降低手术后出现的规则或不规则散光。本发明采用一种具有一个挠性的中央晶状体本体的人工晶状体，这中央晶状体本体被一个具有对诸如磁场的外部力敏感的致动体的外环环绕着。通过外部磁力的作用，可以使晶状体的形状发生变化，将晶状体沿预定的轴线拉长来校正散光。如果散光轴发生了变化，可以通过沿不同的轴线重新施加外力来使晶状体的形状发生变化。也可以采用环来改变晶状体的球体形状来改变其光焦度。采用这种人工晶状体，可使痊愈中的白内障病人不再需要配戴眼镜或隐形眼镜。免除眼镜或隐形眼镜会给痊愈中的白内障病人带来极大的好处，因为他们中的许多人是老年人，就算没有配戴眼镜或隐形眼镜的负担就已经是够困难的了。此外，如果需要的话，外部力源可以装进一副眼镜内，或者装进一个手拿的装置内，由病人有选择地操纵以适应不同的焦距。

虽然致动体被描述成是由对磁场起反应的铁磁性材料制成的，但这种致动体可以由任何对电磁的或机械的能量波起反应的合适材料制成，这些能量波使环周向压缩或膨胀。

上面所述的各种晶状体装置可以分成“活性”（“active”）或“非活性”（“passive”）系统两类。“活性”系统（32、40和50）需要将力场施加到致动装置上以有选择地和可逆地改变晶状体本体的形状。致动装置接着活性地产生自己的力场以保持选定的形状。“非活性”系统也要求将力场施加到致动装置上以有选择地和可逆地改变晶状体本体的形状。但是，其致动装置并不需要任何力场来保持选定的形状。图示和所描述的实施例中的“活性”系统的任一个致动装置和“非活性”系统的任一个致动装置可以按需要相互替换。此外，图示的致动节段的任一个都可以跟图25中所示的线圈116和支架136一样装在相关的环内旋转。这样一种致动节段会保持磁化状态，并可由装置122使之旋转以吸引或推斥毗邻的致动节段或者定向在中性位置。

在图27至29中，示出了本发明的一个微运动原致动的可变焦距人工晶状体装置，该装置总的以标号32标示，其晶状体配置有用以有选择地改变晶状体的球形光焦度的装置和用以有选择地提供散光校正的装置。晶状体装置32包括一个用一种诸如硅树脂之类的透明挠性材料制成的中央晶状体本体34。晶状体本体34呈大致上圆盘形，并具有适于对准眼睛瞳孔中心的前凸表面和平坦的后表面。但是，前后表面可以是任何的需要的凹面、平面和凸面的组合。内环36通过任何合适的装置、诸如如图28所示的与晶状体本体一体模制出的装置、围绕着晶状体本体34的周边与之连接起来。该内环或多个内环36可以用任何合适的弹性体材料制成，以使其周边具有合适的膨胀和收缩性能因而能根据微运动原的取向变成椭圆形、分段扇形或波浪形之类的形状。

环36由多个沿径向向内朝着晶状体本体34的中心伸展并彼此分隔开设置的微运动原38夹持住。微运动原38各有一个用于夹持内环36的内端和一个附接到围绕着内环36同心地伸展的外环40上的外端。外支承环或安装环40是用硬塑料或其材料制成的，并给微运动原38和晶状体本体34提供固定支撑。一对触梢30可以附接到环40上以将晶状体装置32支撑在眼睛内的正确位置上。

如图28所示，每个微运动原38都可以制成一个具有一对分隔开设置的、大致平行的叉股或支腿42和44，该对叉股从一个附接到外环40上的基座或支柄46上分岔。叉股42和44的相对表面上分别形成有槽沟或锯齿48和50。槽沟48和50与一对分别形成在内环36上的对置凸缘52和54协同作用，将晶状体本体34和内环36的毗邻部分保持在距外环40一个选定的距离处。

如果内环36膨胀，使直径增大，晶状体本体34的曲率将会变小，使晶状体组件32的光焦度减小。如果内环36收缩，使直径缩小，晶状体本体34的曲率就会变大，使晶状体组件32的光焦度增大。微运动原38与内环36协同作用以从眼睛外面对晶状体的光焦度进行有选择的调节。每个微运动原38可以由一个从图中未示出的、诸如一个具有预定的受控制的频率与/或振幅的超声能源的外部能源的控制信号来赋予动力，这个控制信号将使叉股42与44振动，使之分别沿双箭头58和60的方向振荡。这会产生可导致凸缘52和54分别沿双箭头58和60的方向作选择性运动的波动作用。当叉股42和44各自作水平运动时，相关的凸缘52和54将分别从槽沟48和50中脱出，接着重新接合在距外环40远些或近些的另一槽沟中，这取决于外部的受控制的频率，这样就沿叉股42和44的纵向产生了推进波动作用。微运动原38可以对超声能量的不同振幅起反应：它可以对第一预定频率的超声能量起反应使内环36收缩，对第二预定频率的超声能量起反应使内环36膨胀。

图29示出微运动原38的一个替代型实施例。微运动原38′的成形类似于微运动原38，但它包括有一个设置在两个叉股42和44之间的线性定位装置64。定位装置64有一个在一端附接到基座46上的本体66。杆68从本体66的另一端伸出，并具有一个附接到内环36上的自由端。线性定位装置对一个来自外部能源（未示出）的控制信号起反应来伸缩杆68，从而使环36沿箭头62的方向运动以改变晶状体本体34的形状。能源可以是上面所述的超声能源，也可以是电磁能源（激光、无线电波、等等）。在两种情况中，将这种能量转化成线性运动62的常规装置是公知的。

如果操纵所有的微运动原38和38′将内环36保持成圆形构形，则只有晶状体组件32的光焦度会发生变化。如果一些微运动原分开操纵来改变晶状体本体34的相关节段的形状，就可以对散光进行有选择性的校正。可以对一个微运动原进行致动以校正非规则散光，可以对两个相对着的微运动原进行致动以校正规则散光。每个微运动原38和38′都可以对一个不同的频率起反应以进行选择性致动，或者说，每个微运动原都可以由外部的选择性刺激有选择地进行促动。

图30至33示出本发明的另一个替代型实施例。晶状体装置70具有一个在其周边附接到一个由多个重叠的弧形节段形成的较硬的安装环或支承环74上的挠性的中央晶状体本体72。虽然图中仅示出三个节段76、78和80，但环74可以由任何合适数目的节段构成。环74可以如在下面结合图31所描述的那样附接到晶状体本体72的周边上，或者可以如在下面结合图32所描述的那样穿过晶状体本体72的空心边缘部分。一对触梢30可以附接到环74上，其中一个触梢30附接到节段78上，另一个触梢30则附接到节段80上。

参看图31，图中示出形成一个微运动原的重叠节段67、78和80的放大的横断面。在节段76和80的重叠部分的相对表面上各形成有协同作用的槽沟82。在节段78和80的重叠部分的相对表面上也各形成有协同作用的槽沟84。槽沟82和84有选择地允许相关节段之间产生相对运动，由此将晶状体装置70的光焦度和散光校正量固定在选定的数值上，这将在下面说明。

参看图32，图中示出晶状体装置70的一个部分，其中节段76和78重叠在一起形成一个微运动原。在节段76和78的重叠部分的相对表面上各形成有协同作用的槽沟86，槽沟86有选择地允许两节段之间产生相对运动，这将在下面说明。节段76和78的重叠部分可滑动地穿过晶状体本体72的空心边缘部分88。

图31和32中所示的节段和槽沟的重叠部分分别形成微运动原90和92。这两个微运动原代表多个这类的元件，这些元件可以以图27所示的微运动原38和38′同样的方式围绕着晶状体72的周边分隔开设置。使用的微运动原越多，晶状体本体72的曲率也越均匀，调节球体校正和散光校正的能力边越精确。

重叠的节段之间只需要比较小的滑动运动就可改变晶状体本体72的形状。实现这种运动的一个方法是形成槽沟82、84和86，使一个节段在第一频率下的振动会导致节段之间产生沿一个方向的相对运动，而在第二频率下的振动则会导致产生相反方向的相对运动。这种振动可以由从外部施加的超声能量诱发。实现这种运动的另一个方法是在节段内感生出磁极，这些磁极可以按照要求组成相吸或相斥的磁极对。在任何情况下，槽沟有选择地允许相关节段之间产生相对运动，由此将晶状体装置70的光焦度和散光校正量固定在选定的数值上。作用在触梢30上的外部机械压力可以用来触发微运动原以使重叠的脊缘产生周向运动。如果微运动原具有存贮势能的能力，那么作用在触梢上的外部机械压力可以采用来释放这种能量或重新存贮这种能量。例如，设置在定位装置64内的压缩弹簧就可以被释放或再压缩。

图33示出一个连接在内环36和外环40之间的微运动原94。微运动原94具有一个中央本体96，这个中央本体可以呈大致圆筒形并在其两端由一对端壁96a和96b盖住。该本体的一个端壁96b可以附接到外环40上。从本体的另一端伸出一根具有一个附接到内环36上的外露端的杆98a。杆98a贯穿端壁96a进入形成在本体96内的缸腔100a内。活塞98b可滑动地保持在缸腔100a内并在其上表面附接到杆98a的对接端上。缸腔100a内充灌了诸如气体的受压流体，在缸腔上部的气体具有高一些的压力，该压力迫使活塞98b朝缸腔100a的下端移动。

围绕着缸腔100a同心地形成有一个充灌受压的可压缩流体的存贮器100b。缸腔100a的上端通过一个设置在端壁96a内的二通阀102a连接到存贮器100b的上端。缸腔100a的下端由一个设置在本体96内的二通阀102b和一条形成在端壁96b内的径向伸展通道104连接到存贮器100b的下端。存贮器100b由一个环形活塞106分成上下两部分。活塞106可以对诸如用于促动的外部动力源的控制信号起反应向下运动，降低在存贮器100b的上面部分内的流体的压力和增大在存贮器100b下面部分内的流体的压力。流体将从缸腔100a的上面部分通过阀102a流入存贮器100b的上面部分，同时从存贮100b的下面部分通过通道104和阀102b流入缸腔100a的下面部分，从而迫使活塞98b和杆98a按箭头108所示方向向上运动。活塞106向上运动将导致活塞98b作相反方向的运动。活塞98b的这种运动将导致内环36和外环40之间产生相对位移，从而导致晶状体本体34的形状发生变化。还可以采用其它形式的存贮器、诸如对外部机械压力起反应的挠性膜、以促动微运动原或者使流体再充入存贮器内从而积存能量以备后用。可以使用外部机械压力或诸如超声或激光的外部触发装置来促动微运动原或阀102a和102b，或者例如通过使缸腔100a中的流体或气体膨胀以再给存贮器充能从而积存能量以备后用。

图34示出本发明的另一个实施例。微运动原110具有本体112，该本体呈大致圆筒形并具有一个附接到外环40上的端部。杆104贯穿本体112的背离外环40的端壁。杆114的外端附接到内环36上。杆114的内端则伸入一个内部可以制有螺旋状槽沟或螺纹的中央空穴116内。一个制有外螺纹的螺帽118通过螺纹配合与空穴116的内壁接合。螺帽118可以对外部动力源起反应而转动。螺帽118在杆114上固定就位，杆114就会随着螺帽的转动和沿着空穴116的纵向轴线运动而沿着双箭头120的方向运动，在内环36和外环40之间产生相对运动从而改变晶状体本体34的形状。

图35示出本发明的又一个实施例。微运动原122具有本体124，这本体可以是任何合适的形状，其内端附接到内环36上。微运动原122还包括一个装在本体124毗邻外环40的外端上的运动装置126。一个环形轨道装置128附接在外环40的内周上，该轨道装置上形成有向内的螺旋形槽沟130。运动装置126可以是任何能够沿着槽沟130运动以使晶状体本体34围绕着其中心转动的合适的装置，诸如滚轮或环形皮带。运动装置126可以对外部动力源与/或控制信号起反应以常规的方式驱动来转动晶状体本体34沿着双箭头132的方向运动，由此改变植入眼睛内的晶状体本体34的轴向位置和官能光焦度（functional  power）。微运动原122代表多个可以按与图27所示的微运动原38和38′同样的方式围绕着内环36分隔开设置的这类装置。

如果图35所示的槽沟35被制成多条环形槽而不是一条单头螺旋槽，并且晶状体本体34和内环36是用一种挠性材料制成的，这就可以进行散光校正。在毗邻的槽沟之间的槽壁上可以形成有横贯槽壁的开口（未示出），让运动装置124能够在这些槽沟之间走动。如果这些槽沟制成具有不同的深度，每个运动装置124就可以独立地运动以选择所需的槽沟，由此改变内环36和晶状体本体34上相关部分的构形以提供散光校正。

采用本发明的这种人工晶状体可以使痊愈中的白内障病人不再需要配戴眼镜或隐形眼镜。免除眼镜或隐形眼镜会给痊愈中的白内障病人带来极大的好处，因为他们中的许多人是老年人，往往比较健忘，而且许多人还有经济上和身体方面的困难。此外，如果需要的话，外部力源可以装进一副眼镜内或者一个手拿装置内，由病人有选择地对其进行操纵;或者微运动原可以对从眼睛外面施加的压力起反应以使焦距（焦点）发生变化，从而使晶状体具有调节能力（从远至近改变焦距的能力）。本发明具有优于现有技术装置的优点，它不需要在动力源和晶状体之间进行实体的或电气的连接来改变晶状体。

本发明的可变焦距晶状体除了用作人工晶状体外，还具有各种各样的应用。例如，可变焦距晶状体可以用作照相机透镜。该晶状体可用以替代或结合具有固定镜头、可调镜头、或多个可换镜头的照相机镜头来使用。

在图36至39中，示出了本发明的各种各样的、微运动原致动的可调焦距人工晶状体装置的实施例。在图36中，晶状体装置总的以标号32标示，其晶状体配置有用以有选择地改变晶状体的官能球形光焦度与有选择地提供散光校正的装置。晶状体装置32包括一个用一种诸如硅树脂之类的透明的挠性材料制成的中央晶状体本体34。晶状体本体34是大致圆盘形并具有适应于对准眼睛瞳孔的中心的凸表面，并且可以具有凹形的、平坦的或凸形的后表面。晶状体本体34的周边36可以由任何合适材料制成的内环形成，以为致动体提供一个稳定的安装装置。例如，周边36可以跟晶状体本体34一体模制成形，但横截面厚一些。

多个分隔开设置的微运动原38向内朝着晶状体本体34的中心径向伸展。每个微运动原38都有一个附接到内环36上的内端和一个附接到围绕着晶状体本体34同心地伸展的外环40上的外端。外环40是用一种较硬的材料制成的，它为微发电机38和晶状体本体34提供一个固定支撑。外环40将晶状体装置32支撑在眼睛内的正确位置上。

在图36中，假设从前面、从眼睛角膜的外面来观察晶状体组件32，根据众所周知的光学原理，晶状体本体34朝着观察者方向向前运动将增大晶状体的官能光焦度。反之，晶状体本体34朝着视神经的方向向后运动将减小晶状体组件32的官能光焦度。微运动原38与内环36和外环40协同作用，使晶状体的光焦度可以从眼睛外面进行有选择的调节。每个微运动原38都可以由一个未示出的、诸如超声能源的外部能源提供动力，这超声能源以这样一个频率进行工作，使所有微运动原38被促动来均等地推动晶状体本体34沿水平方向向前、同时将晶状体本体34保持在大致垂直的平面内，从而导致扩展动作。施加一个不同频率的能量将使所有微运动原38被促动来均等地推动晶状体本体34沿水平方向向后、同时将晶状体本体34保持在大致垂直的平面内，从而导致收缩动作。

图36中示出晶状体装置32的一条半径42从晶状体本体34的中心点44向外伸展穿过微运动原38之一的微运动原38a。晶状体本体34围绕着在垂直于在角膜12和视神径24（图5）之间的光线路径的平面内的一条轴线的任何转动都会导致一种起修正散光的诱发散光效应。如果性质是分段性（segmental）的非规则散光落在半径42的位置上而且晶状体本体是用挠性材料制成的，则可以促动微运动原38a来使晶状体本体34的一段相对于晶状体本体其余部分发生弯曲。较常见的散光是完全横贯光轴的规则散光。对沿轴线46取向的规则散光的校正可以通过促动微运动原38a向前和微运动原38c向后、或反过来来进行调节。

在将晶状体植入眼睛内之前，可以对晶状体的光学特性进行测定并将例如有关的微运动原的各种致动方式的组合的数据存贮在计算机中，在晶状体植入眼睛内之后，存贮在计算机内的数据可以与外科手术后的信息一起采用来指导微运动原的致动，以产生所需的屈光光焦度和散光修正量。为了校正非规则和规则散光以及为了校正屈光光焦度的调节量，可以由一个通过分析来自下列信息源的信息计算出每个微运动原需用的致动量的计算机程序来辅助操纵微运动原，这些信息来源包括：角膜的局部解剖、角膜的曲率半径、折射率、眼睛的轴向长度，和其它的眼睛的和晶状体的数据。

图37示出晶状体装置32的一个替代型实施例。晶状体装置48包括具有附接到多个微运动原38上的内环36的晶状体装置38。一对套圈50形式的附接装置附接到晶状体本体34上，每个套圈50的一端附接到微运动原38中相关的一个上。晶状体装置48的工作方式跟晶状体装置32的一样。

图38示出本发明的又一个替代型实施例。晶状体装置52包括其周边36附接到大致水平伸展的微运动原38中之一的一端上的晶状体本体34。微运动原的另一端附接到支腿30中之一的一端上。这样，微运动原38可以沿箭头54的方向被致动，从而改变晶状体本体34的光焦度与/或散光光焦度。

参看图39，图中示出本发明另一个替代型实施例的放大剖视图。晶状体装置56包括其周边36附接到大致垂直伸展的微运动原38中之一的一端的晶状体本体34。微运动原38的另一端附接到支腿30中之一的一端上。这样，微运动原38可以沿箭头58的方向被致动，从而改变晶状体本体34的光焦度与/或散光光焦度。如果微运动原38的一端通过一个支枢装置60附接到支腿30上而微运动原38的另一端通过一个支枢装置62附接到环36上，微运动原38就可以被致动来如图中虚线所示那样伸展并沿箭头64所示的弧形路径运动。

图40是一个用于测验和存贮要用来有选择地对人工晶状体装置32进行定位和定向的数据的系统66的方框图。微运动原控制装置68各个分开地控制设置在晶状体装置32内的每个微运动原的致动。微运动原控制装置68产生一个致动微运动原所需的控制信号与/或动力。同时，控制装置68给计算机70发出指示信号，确定那些微运动原已被致动。设置了一个光学检测装置72用来检测晶状体装置32的光学特性并将这种信息提供给计算机70。计算机70将从检测装置来的光学信息与从控制装置68来的控制信息一起存贮起来以备后用。

图41是一个用于在晶状体装置32植入眼睛内之后对其进行有选择地定位和定向的系统74的方框图。当需要改变晶状体装置32的官能光焦度与/或提供散光校正时，计算机70将给微运动原控制装置68提供所需的输出信号。微运动原控制装置68对从计算机70来的信息起反应，产生致动晶状体装置32中的一组预定的微运动原组合所需的合适的控制信号与/或动力，以产生所要求的效果。

不但参照图40和41进行描述的调节过程可以例如在医生的诊室内或在医疗单位内进行，而且用于有选择地对人工晶状体装置进行定位和定向的系统可以提供给病人使用。计算机70和微运动原控制装置68可以设置在一副眼镜架内，带有由病人使用的控制装置。当病人感到需要改变官能光焦度时，病人可戴上该镜架，按动相应的按钮，人工晶状体装置就会自动地改变。这样使用的一个例子是：在病人想从远距视觉转换到近距视觉以便进行诸如阅读或修理钟表那样的近距工作的时候，可以为病人提供本发明的这种系统，让病人能够操纵以自己调节人工晶状体装置，甚至可以调节到离工件6英寸那么近的距离也有良好的视觉。

采用本发明的这种人工晶状体，可使痊愈中的白内障病人不再需要配戴眼镜或隐形眼镜。免除眼镜或隐形眼镜会给痊愈中的白内障病人带来极大的好处，因为他们中的许多人是老年人，往往比较健忘，而且许多人还有经济上和身体方面的困难。

本发明的可调焦距晶状体除了用作人工晶状体外，还具有各种各样的应用。例如，可调焦距晶状体可以用作照相机透镜。该晶状体可用以替代或结合具有固定镜头、可调镜头、或多个可换镜头的照相机镜头来使用。

根据专利法的条款，本发明是按认为是代表了本发明的优选实施例的内容进行了描述。但是，应该注意到，本发明还可以按不同于在此处具体图示和描述的方式实施而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (20)

1、一种用于植入眼睛内的人工晶状体装置，其特征在于包含有：

一个光学上清澈的、挠性的、大致上是圆形的并具有一个周边的晶状体本体；

一个具有一个附接到所述晶状体本体的所述周边上的内周边的比较硬的环；和

附接到所述晶状体本体和所述环两者之一上的致动装置，该致动装置用于有选择地及可逆地改变所述晶状体本体的形状并保持改变后的形状以调节该晶状体本体的特征、包括光焦度和散光特征，所述致动装置对外部力场的出现起反应以改变所述形状。

2、根据权利要求1的晶状体装置，其特征在于所述致动装置包括多个围绕着所述环的圆周等距分布的铁磁性材料致动体。

3、根据权利要求1的晶状体装置，其特征在于包括有一条形成在所述晶状体本体的所述周边上的环形槽沟，所述环设置在该槽沟内。

4、根据权利要求1的晶状体装置，其特征在于所述环具有至少两条在其内形成的周向槽沟，所述晶状体本体具有一个形成在其上的榫舌，该榫舌与所述槽沟协同作用将所述晶状体本体附接到所述环上。

5、根据权利要求1的晶状体装置，其特征在于所述致动装置包括多个围绕着所述环的圆周等距分布的铁磁性材料致动体和一个附接到所述环上的形状保持器，所述致动体对外部磁场的出现起反应以改变所述形状并且所述形状保持器保持住所述改变后的形状。

6、根据权利要求1的晶状体装置，其特征在于包括一个操纵所述致动装置的控制系统。

7、一种用于植入眼睛内的人工晶状体装置，其特征在于包含有：

一个光学上清澈的、挠性的、大致上是圆形的并具有一个周边的晶状体本体;

一个具有一个附接到所述晶状体本体的所述周边上的内周边的比较硬的环;和

多个附接到所述晶状体本体和所述环两者之一上的致动体，这些致动体用于有选择地及可逆地改变所述晶状体本体的形状并保持该晶状体本体的改变后的形状以调节该晶状体本体的特征、包括光焦度和散光特征，所述致动体对外部力场的出现起反应以移动所述环来限定所述改变后的形状。

8、一种用于植入眼睛内的人工晶状体装置和一种用以操纵该晶状体装置以改变该晶状体装置的光焦度和散光校正量的控制系统，其特征在于包含有：

一个光学上清澈的、挠性的中央晶状体本体;

一个具有一个附接到所述晶状体本体的周边上的内周边的比较硬的环;

附接到所述晶状体本体和所述环两者之一上的对电磁能起反应的致动装置，该致动装置用于改变该晶状体的形状以调节该晶状体本体的光焦度和散光校正量;和

一个用以产生一个用于操纵所述致动装置的有选择地变化的力场的控制系统。

9、一种用于植入眼睛内的可调焦距人工晶状体装置，其特征在于包含有：

一个具有一周边的透明的晶状体本体;

一个毗邻所述晶状体本体的所述周边设置的安装环;和

将所述安装环连接到所述晶状体本体的所述周边上的微运动原装置，所述微运动原装置对外部产生的控制信号起反应以有选择地改变该晶状体本体的所述周边的形状和位置两者之中的至少一个以调节晶状体的焦距来分别实现光焦度和散光的校正。

10、根据权利要求9的晶状体装置，其特征在于所述周边包括一个可胀缩的内环，所述安装环包括一个比较硬的外环，所述微运动原装置附接到所述外环上并可释放地跟所述内环接合。

11、根据权利要求9的晶状体装置，其特征在于所述周边和所述安装环是由多个环段形成的，所述微运动原装置包括所述环段的重叠部分。

12、根据权利要求9的晶状体装置，其特征在于所述周边包括一个可胀缩的内环，所述安装环包括一个比较硬的外环，所述微运动原装置附接到所述外环上并可释放地跟所述内环接合，所述微运动原装置具有对所述控制信号起反应以致动所述微运动原装置和使所述内环和外环作相对运动的势能源。

13、一种用于植入眼睛内的可调焦距人工晶状体装置，其特征在于包含有：

一个具有一周边的透明的晶状体本体;

一个附接到所述晶状体本体的所述周边上的可调圆周的环;和

多个围绕着所述环分隔开设置并连接到其上的微运动原装置，这些微运动原装置对外部产生的控制信号起反应以有选择地改变所述环的圆周长度以调节晶状体的形状来实现光焦度与散光的校正。

14、根据权利要求13的晶状体装置，其特征在于包括一个比较硬的外环，所述环包括一个可胀缩的内环，每个所述微运动原装置制成一个音叉的形式，这音叉具有一对大致平行的叉股，叉股在所述内环的两侧伸出并可释放地与之接合，且连接到一个附接到所述外环上的一个基座上。

15、根据权利要求13的晶状体装置，其特征在于所述环由多段形成，每个所述微运动原装置包括至少两个所述段的重叠部分。

16、根据权利要求13的晶状体装置，其特征在于包括一个比较硬的外环，所述环包括一个可胀缩的内环，所述微运动原装置附接到所述外环上并可释放地跟所述内环接合，所述微运动原装置具有对所述控制信号起反应以致动所述微运动原装置并使所述内环和外环作相对运动的势能源。

17、一种用于植入眼睛内的可调焦距人工晶状体装置，其特征在于包含有：

一个具有一周边的透明的晶状体本体;

一个围绕着所述晶状体本体的所述周边伸展的安装环;和

多个围绕着所述安装环等距分布并附接到其上、并与所述晶状体本体的所述周边连接的微运动原装置，每个所述微运动原装置对外部控制信号起反应以有选择地改变所述晶状体本体的所述周边的相关部分的周长和轴向位置两者之中的至少一个以调节晶状体来实现光焦度和散光的校正。

18、一种用于植入眼睛内的可调焦距人工晶状体装置，其特征在于包含有：

一个具有一周边的透明的晶状体本体;

一个毗邻着所述晶状体本体的所述周边的附接装置;和

连接在所述晶状体本体环的所述周边与所述附接装置之间的微运动原装置，该微运动原装置对外部控制信号起反应以有选择地改变所述晶状体本体相对于眼睛的角膜和视网膜的位置从而调节眼睛内的所述晶状体本体的官能光焦度和散光校正量。

19、一种用于植入眼睛内的可调焦距人工晶状体装置，其特征在于包含有：

一个具有一周边的透明的晶状体本体;

一个毗邻着所述晶状体本体的所述周边的附接装置;和

多个连接在所述晶状体本体环的所述周边与所述附接装置之间的微运动原，每个微运动原对外部控制信号起反应以有选择地改变所述晶状体本体的相关部分相对于眼睛的角膜和视网膜的位置从而调节眼睛内的所述晶状体本体的官能光焦度和散光校正量。

20、一种用于在晶状体本体植入眼睛后对其进行有选择的定位和定向的可调焦距人工晶状体系统，其特征在于含有：

一个具有一周边的透明的晶状体本体;

一个毗邻着所述晶状体本体的所述周边的附接装置;

多个连接在所述晶状体本体环的所述周边与所述附接装置之间的微运动原，每个微运动原对外部控制信号起反应以有选择地改变所述晶状体本体的相关部分相对于眼睛的角膜和视网膜的位置从而调节眼睛内的所述晶状体本体的官能光焦度和散光校正量;

一个在眼睛外面用于产生所述控制信号的控制装置;和

一个连接到所述微运动原控制装置上的计算机，该计算机给所述控制装置发出代表所需官能光焦度调节量和散光校正量的控制数据，所述控制装置对所述控制数据起反应以产生所述的控制信号。

Images