CN104091506A - 新型三维模拟眼 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型三维模拟眼，包括：基座、模拟眼眶、人工角膜、人工虹膜、人工晶体，基座中心设置有半球形的眼体腔，基座上表面的最外端设置有一圈凹槽一；模拟眼眶为中空锥形，下表面的最外端设置有一圈凸槽，凸槽可插入基座的凹槽一中；模拟眼眶内部设置有3层插槽，最下部的插槽固定人工晶体，中部的插槽固定人工虹膜，最上部的插槽固定人工角膜。本发明采用3D打印技术，简化了模拟眼的传统制作模式，所需零部件较少，节省耗材，降低成本。本发明具有严谨的视光学和眼科学理论指导，各光学元件的参数选择科学合理，参数设定后又经光学软件模拟后进一步证明新模拟眼的可行性和准确性。
Description
技术领域
本发明涉及一种人眼模型，特别涉及一种新型三维模拟眼。
背景技术
自二十世纪初Gullstrand首次提出模拟眼以来，不断发展和改进的模拟眼（如Navarro，Kooijman等）相继问世。模拟眼作为眼科研究的工具，在于其可以模拟生理或者病理状态下眼球的成像状态，以进一步探讨改善像质的方法。然而既往对于模拟眼的研究多局限于理论或者相关软件（如ZEMAX，MARTLAB等）的模拟，缺少模拟眼的实体制作。
既往国内外只有极少数报道的实体制作的模拟眼，如Bakaraju模拟眼、Arianpour模拟眼等。其中模拟眼实体制作为于教学和手术训练的放大模型，非生理大小，不能真实地反映普通正常人眼的解剖和光学特征；另一些接近生理大小的模拟眼制作工艺复杂，其人工角膜、人工虹膜、人工晶体的固定都需要相应的配件；此外，“房水”、“玻璃体液”的密封在这些模拟眼制作中也是一个难题。尽管这些报道的模拟眼制作成功，但是若要对其结构调整修改（如制作不同轴长的模拟眼），则需要重建模具再加工，这将耗时耗力。
3D 打印成形技术由麻省理工学院 Sachs 等人首先提出，依据“逐层打印，层层叠加”的概念来制备具有特殊外形或复杂内部结构的物体。该技术具有速度快，费用低，精度高，加工灵活，节省耗材等特点，是机械工程中最具有生命力的新技术之一，目前已被初步应用于骨科、口腔科、整形科等医学领域。近年我国也开始高度重视 3D打印技术，并把它纳入了国家发展战略。经文献查阅该技术在模拟眼制作领域未有报道。
发明内容
本发明的目的是克服现有模拟眼存在的缺陷，利用3D打印的优势，提供一种新型制作的实体三维模拟眼。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种新型三维模拟眼，包括：基座、模拟眼眶、人工角膜、人工虹膜、人工晶体；
所述基座中心设置有半球形的眼体腔，基座上表面的最外端设置有一圈凹槽一；所述模拟眼眶为中空锥形，下表面的最外端设置有一圈凸槽，所述凸槽可插入基座的凹槽一中；所述模拟眼眶内部设置有3层插槽，最下部的插槽固定人工晶体，中部的插槽固定人工虹膜，最上部的插槽固定人工角膜。
所述眼体腔内填充有生理盐水，折射率为1.3342。
所述基座上表面与眼体腔同轴设置有一圈凹槽二，凹槽二中设置有O型密封圈。
所述基座和模拟眼眶四角用四对螺丝螺母固定密封。
所述基座和模拟眼眶采用3D打印技术制成。
所述人工晶体度数为+19D，其中心距离角膜前表面顶点为5.0mm。
所述人工虹膜外直径为9mm，内直径可变，使用黑色橡胶制作而成。
所述人工角膜光学面直径为10mm，前表面曲率半径为7.72mm，后表面曲率半径为7.41mm，光学中心厚度为0.55mm。
所述人工角膜用环形橡胶圈固定在插槽中。
所述模拟眼眶的锥面上设置有2个通孔通内部眼体腔。
本发明的有益效果：
（1） 本发明简化了模拟眼的传统制作模式，所需零部件较少，节省耗材，降低成本。
（2） 本发明巧妙地应用了现代液体密封方法，工艺简便，效果好。
（3） 本发明涉及到的房水、角膜、晶体替代品都是常规可及的材料，制作流程具有很强的操作性和可重复性。
（4） 本发明具有严谨的视光学和眼科学理论指导，各光学元件的参数选择科学合理，参数设定后又经光学软件模拟后进一步证明新模拟眼的可行性和准确性。
(5) 本发明利用3D打印技术，除了可以打印和制作出了正式化模拟眼，还可以打印和制作各种非正式化模拟眼，各种非正视化模拟眼通过改变轴长，在CAD软件上设计出相应数字模型，即可付诸打印制作。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
附图标记：1-模拟眼眶；2-基座；3-人工角膜；4-环形橡胶圈；5-人工虹膜；6-人工晶体；7-密封圈；8-眼体腔；9-凸槽；10-凹槽一；11-凹槽二；12-通孔。
图2是在ZEMAX软件上，本申请模拟眼与经典模拟眼Navarro眼的比较。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。
从图1可以看出，一种新型三维模拟眼，包括：基座2、模拟眼眶1、人工角膜3、人工虹膜5、人工晶体6。在基座中心设置有半球形的眼体腔8，眼体腔内填充有生理盐水，折射率为1.3342，具有与生理眼房水、玻璃体相近的折射率。
基座和模拟眼眶采用ProJET3510 HD型3D打印设备制做而成。在基座上表面的最外端设置有一圈凹槽一10；模拟眼眶下表面的最外端设置有一圈凸槽9，凸槽可插入基座的凹槽一中。基座上表面与眼体腔同轴设置有一圈凹槽二11，凹槽二中设置有密封圈7，同时通过基座和模拟眼眶四角的四对螺丝螺母固定密封。
模拟眼眶为中空锥形，内部设置有3层插槽，最下部的插槽固定人工晶体，中部的插槽固定人工虹膜，最上部的插槽固定人工角膜。
人工晶体经人工晶体计算公式SRK-T公式计算得人工晶体度数为+19D，其中心距离角膜前表面顶点为5.0mm。
人工虹膜制作材料为常见的黑色橡皮，其具有不变的外直径9mm和可变的内直径，以模拟不同的瞳孔大小。
人工角膜制作材料为常见的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），光学面直径为10mm，为确保其屈光度与普通人眼角膜屈光度一致（+42.88 D），由透镜屈光力计算公式得：
前表面曲率半径为7.72mm, 后表面曲率半径为7.41mm，光学中心厚度为0.55mm；人工角膜前表面为非球面，拥有和普通人眼相同的球差+0.27μm。人工角膜与模拟眼主体结合部采用环形橡皮圈固定固定，橡皮圈直径9.8mm，厚度0.5mm。
模拟眼眶的锥面上设置有2个通孔12通内部眼体腔，一通孔供注入生理盐水用，一通孔供其他用途，孔径直径3mm，注入生理盐水过程前后用橡胶堵头密封。
模拟眼大小与普通人眼相当，可进一步改变人工角膜参数、人工晶体参数、眼轴长等参数以模拟多种病态模拟眼，亦可跟据需求进一步加工以作为用于眼科研究的有利工具。
从图2可以看出，在ZEMAX软件上，新模拟眼（Physical）与经典模拟眼Navarro眼相比，在弥散斑（图2上左、上右）和调整解调函数（0゜（中左）、5°（中右）、10°（下左）、15°（下右））方面二者差距不大。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式的限制。凡是依据本发明的技术和方法实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术和方法方案的范围内。
Claims (10)
1.一种新型三维模拟眼，其特征在于包括：基座、模拟眼眶、人工角膜、人工虹膜、人工晶体；
所述基座中心设置有半球形的眼体腔，基座上表面的最外端设置有一圈凹槽一；
所述模拟眼眶为中空锥形，下表面的最外端设置有一圈凸槽，所述凸槽可插入基座的凹槽一中；所述模拟眼眶内部设置有3层插槽，最下部的插槽固定人工晶体，中部的插槽固定人工虹膜，最上部的插槽固定人工角膜。
2.根据权利要求1所述的新型三维模拟眼，其特征在于：所述眼体腔内填充有生理盐水，折射率为1.3342。
3.根据权利要求1所述的新型三维模拟眼，其特征在于：所述基座上表面与眼体腔同轴设置有一圈凹槽二，凹槽二中设置有O型密封圈。
4.根据权利要求1所述的新型三维模拟眼，其特征在于：所述基座和模拟眼眶四角用四对螺丝螺母固定密封。
5.根据权利要求4所述的新型三维模拟眼，其特征在于：所述基座和模拟眼眶采用3D打印技术制成。
6.根据权利要求1所述的新型三维模拟眼，其特征在于：所述人工晶体度数为+19D，其中心距离角膜前表面顶点为5.0mm。
7.根据权利要求1所述的新型三维模拟眼，其特征在于：所述人工虹膜外直径为9mm，使用黑色橡胶制作而成。
8.根据权利要求1所述的新型三维模拟眼，其特征在于：所述人工角膜光学面直径为10mm，前表面曲率半径为7.72mm，后表面曲率半径为7.41mm，光学中心厚度为0.55mm。
9.根据权利要求8所述的新型三维模拟眼，其特征在于：所述人工角膜用环形橡胶圈固定在插槽中。
10.根据权利要求1所述的新型三维模拟眼，其特征在于：所述模拟眼眶的锥面上设置有2个通孔通内部眼体腔。
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