CN107530165A - 可移动眼睛假体和相关系统及其方法 - Google Patents

Abstract

可移动眼睛假体装置和相关系统及用于移动眼睛假体的方法，包括支撑部件。眼睛假体安装到支撑部件上，其中眼睛假体可绕至少两个旋转轴线移动。控制系统基于感测人眼球瞳孔的移动控制眼睛假体的移动。

Description

可移动眼睛假体和相关系统及其方法

技术领域

本发明大体上涉及假体，并具体涉及可移动眼睛假体和相关系统及其方法。

背景技术

当人因疾病或损伤而失去眼球时，通常通过使用所谓眼睛假体的美容替代物来伪装眼球。图1是现有技术的眼睛假体10的图示。眼睛假体10通常由硬化树脂材料形成并且经设计以匹配用户的眼球，使得眼睛假体10获得天生眼球的外观。眼睛假体10具有虹膜12，虹膜12通常具有固定直径的瞳孔14，其中将虹膜12着色以匹配佩戴者剩余天生眼球虹膜的颜色。

当眼球及周围肌肉和组织由于疾病或损伤而丧失时，可使用眼窝假体美观性地伪装眼球及周围肌肉和组织。图2-3是根据现有技术的眼窝假体20的主视图和横截面侧视图。眼窝假体20通常由两部分组成：眼睛假体10和面部假体22。面部假体22通常由如硅胶的可塑材料形成，其形成可以匹配在使用者眼窝空腔内并可以与使用者面部皮肤接合以协调假体与用户的脸的形状。面部假体22可以使用粘合剂、使用一个或多个骨整合植入物或使用其他方法或在理想位置牢固地粘附到面部假体22的装置固定在使用者眼窝腔内。面部假体22的边缘24可以是锥形的，以允许使用化妆品或类似覆盖物将假体与使用者脸部调和。眼睛假体10可以设置在面部假体22中，并且面部假体22的中心可以包括基本上位于眼睛假体10后面的假体腔26。

高度期望的是，眼睛假体10和眼窝假体20提供自然的外观，使得观察到眼睛假体10和/或眼窝假体20使用者的人不会注意到假体的使用，并使得眼睛假体10和/或眼窝假体20使用者不感到引人注目。尽管与不使用假体相比，眼睛假体10和眼窝假体20在用户的面部缺陷处为他们提供了明显改善，但是它们在许多方面不能表现得很自然。例如，大多数常规眼睛假体10不能模仿或反映用户的天生眼球，这对观察者来说是很容易注意到的。移动可以包括调整瞳孔的大小或眼窝内眼球的运动。因此，在用户与另一个人没有明显互动的有限情况下，眼睛假体10和/或眼窝假体20可能是令人满意的，但在例如握手问候、对话等更广泛互动发生的情况下，观察者通常可以容易地注意到假体的使用。

因此，工业中存在迄今未解决的需求以解决上述缺陷和不足。

发明内容

本发明的实施方案公开了一种用于移动眼睛假体的系统和方法。简要来说，在结构中，系统的实施方案之一可如下实现。用于移动眼睛假体的系统包括具有至少两个旋转轴线的支撑部件。眼睛假体安装到支撑部件，其中眼睛假体可绕至少两个旋转轴线移动。控制系统可控制眼睛假体的移动。

本发明还可视为提供了可移动的眼睛假体装置。简要来说，在结构中，装置的实施方案之一可如下实现。眼睛假体支撑件具有至少两个旋转轴线。眼睛假体安装到支撑件上，其中眼睛假体可绕至少两个旋转轴线移动。

本发明还可视为提供了移动眼睛假体的方法。在这方面，方法的实施方案之一可以通过以下步骤概括地总结：将眼睛假体安装到具有至少两个旋转轴线的支撑件上；将该支撑件至少部分地放置在人眼窝内；感测人眼球瞳孔的运动；以及移动支撑件，从而基于感测到的人眼球瞳孔的运动来移动眼睛假体。

通过审阅以下附图和详细描述，本发明的其他系统、方法、特征和优点对于本领域技术人员来说将显而易见。旨在所有这样的其他系统、方法、特征和优点包括在本说明书内，包括在本发明的范围内，并由所附权利要求进行保护。

附图说明

参考以下附图可以更好地理解本发明的许多方面。附图中的部件不一定是按比例的，重点在于清楚示出本发明的原理。此外，在附图中，相同的附图标记表示多个视图中的相应部分。

图1是根据现有技术的眼睛假体的图示。

图2-3是根据现有技术的眼窝假体的主视图和横截面侧视图。

图4是根据本发明的第一示例性实施方案的可移动眼睛假体装置的等距视图。

图5A-5D是根据本发明的第一示例性实施方案的图4中可移动眼睛假体装置的等距视图。

图6是根据本发明的第一示例性实施方案的图4中可移动眼睛假体装置的横截面侧视图。

图7是根据本发明的第一示例性实施方案的安装有具有可移动眼睑的面部假体的图4中可移动眼睛假体装置的主视图。

图8是根据本发明的第一示例性实施方案的用于移动眼睛假体的系统的图解。

图9是根据本发明的第一示例性实施方案的图8中用于移动眼睛假体的系统的示意图。

图10是示出根据本发明的第一示例性实施方案的移动眼睛假体的方法的流程图。

图11是根据本发明的第二示例性实施方案的类似于图4的眼睛假体的视图。

具体实施方式

图4是根据本发明的第一示例性实施方案的可移动眼睛假体装置110的等距视图。本文中可简称为“装置110”的可移动眼睛假体装置110包括具有至少两个旋转轴线122、124的平衡架120。眼睛假体140设置到平衡架120上，其中眼睛假体140可绕至少两个旋转轴线122、124移动。平衡架120可以表征为允许对象旋转运动的支撑件。如图4所示，平衡架120可以包括含有眼睛框架部件126的多个框架部件，该眼镜框架部件126位于设置有虹膜142和瞳孔144的美学制品的眼睛假体140周围。

眼睛框架部件126可以通过臂130连接到中央轨道128，从而将眼睛框架部件126相对于中央轨道128保持在基本静止的位置。以此方式，眼睛框架部件126和臂130可以有效地用作用于眼睛假体140的壳体或防护件，并且还可以用作用于将装置110安装在用户眼窝内的结构。值得注意的是，图4不一定按比例绘制，且眼睛假体140相对于平衡架120的相对尺寸可以根据装置110的具体设计而改变。

眼睛假体140可以使用可移动臂(即，俯仰臂132和偏转臂134)相对于中央轨道128移动。每个可移动臂可以连接到眼睛假体140并且可移动地与中央轨道128接合。例如，如图4所示，每个俯仰臂132和偏转臂134是半圆形部件，其在其终止端连接到眼睛假体140并朝中央轨道128中央可移动地与其接合。与中央轨道128的可移动接合可包括将每个俯仰臂132和偏转臂134定位于形成于中央轨道128中的孔136内。每个俯仰臂132和偏转臂134均可在其相应孔136内旋转和横向滑动，以便促进眼睛假体140的移动。值得注意的是，尽管图4中示出了平衡架120的一种示例性形式，但其他平衡架装置也可在装置110内使用，所有这些平衡架装置都被考虑在本发明的范围内。

图5A-5D是根据本发明的第一示例性实施方案的图4中可移动眼睛假体装置110的等距视图。相对于图4-5D，俯仰臂132和偏转臂134的组合可以通过提供垂直和水平运动的逼真的组合来重新创建人眼球的自然运动。俯仰臂132可以促进眼睛假体140沿着垂直方向的移动，例如，可围绕一个旋转轴线124旋转的上下位置之间的倾斜运动，而偏转臂134可以促进眼睛假体140沿着水平方向的移动，例如，可围绕另一旋转轴线122旋转的左右位置之间的平移运动。倾斜运动和平移运动的组合允许在所有倾斜和平移的组合中模仿自然眼球运动。

如图5所示，眼睛假体140在水平居中和向下倾斜位置示出，其通过使偏转臂134向上旋转通过平衡架120中央轨道128内的孔136来实现。相反，在图5B中，眼睛假体140在水平居中和向上倾斜位置示出，其通过使偏转臂134向下旋转通过中央轨道128内的孔136来实现。在图5C中，眼睛假体140在垂直居中和左平移位置示出，其通过使俯仰臂132沿右手方向横向地旋转通过平衡架120的中央轨道128内的孔136来实现。再次，相反，在图5D中，眼睛假体140在垂直居中和右平移位置示出，其通过使俯仰臂132沿左手方向横向地旋转通过中央轨道128内的孔136来实现。在每个平移或倾斜运动中，俯仰臂132或偏转臂134将在孔136内旋转，而另一个平移地移动通过另一个孔136。当俯仰臂132和偏转臂134同时移动时，眼睛假体140发生倾斜和平移，即，对角运动。平衡架120在垂直和水平方向的任何平移和倾斜的组合上移动眼睛假体140的能力使得重新创建人眼球包括眨眼的所有运动成为可能。

图6是根据本发明的第一示例性实施方案的设置有面部假体150的图4中可移动眼睛假体装置110的横截面侧视图。当装置110的用户需要眼窝假体时，例如当通常支撑眼球的眼窝的肌肉和组织不存在时，面部假体150可以与装置110一起使用。在此情况下，面部假体150可以是重新创建与设备110一起使用的人眼窝的美容应用。平衡架120的尺寸可以设计成匹配在面部假体150的中央假体腔154内，使得其不占据比面部假体150本身多的空间。例如，平衡架120的尺寸可以设计得足够小以便嵌入面部假体150内。平衡架120可以位于在平衡架120和面部假体150的移动和非移动部件之间提供屏障的外壳138内。安装板146也可以在平衡架120和眼睛假体140之间的位置与装置110一起使用。眼睛假体140可以可移除地安装到安装板146上，使得其可以方便地与平衡架120连接和断开。

如图6所示，装置110可以安装到具有多个骨整合植入物160的佩戴者上，该骨整合植入物160连接到佩戴者的眼窝102内。骨整合植入物160可以固定到眼窝102的骨上并延伸穿过用户的面部皮肤。平衡架120或装置110的另一个部件可以可移除地连接到骨整合植入物160的端部，从而允许装置110到使用者的眼窝102的安装和拆卸。在许多替代方案的一个中，装置110可以用接合在面部假体150和用户眼窝102外部皮肤之间的粘合材料固定并保持在用户身上，且装置110可以保持在面部假体150内。应当注意的是，装置110可以设计成在任何时间长度内安装到佩戴者和从佩戴者上拆卸。例如，装置110可以每天或例如几星期一次的长期的安装到佩戴者和从佩戴者上拆卸。此外，应当注意的是，将设备110安装到用户的其它装置和/或方法也可使用，所有这些都在本发明的范围内。

如图6所示，当装置110与面部假体150一起使用时，面部假体150可设计有适当的结构以与可移动眼睛假体140一起操作。例如，面部假体150可以包括尺寸大于眼睛假体140的占用空间的眼腔152，以允许眼睛假体140相对于面部假体150移动。在面部假体150内眼腔152使用的许多替代方案之一中，可以在面部假体150的开口周围使用过量假体材料以允许眼睛假体140的移动。

图7是根据本发明的第一示例性实施方案的安装有具有可移动假体眼睑156的面部假体150的图4的可移动眼睛假体装置110的主视图。当装置110与面部假体150一起使用时，可能希望面部假体150包括假体眼睑156，该假体眼睑可以在眼部假体140外表面上的升高和降低的位置之间移动以模拟眨眼。假体眼睑156可以由与面部假体150材料相同或相似的材料形成，并且可以在假体眼睑156的上边缘连接到面部假体150上。假体眼睑156的移动可以例如通过与能够升高和降低假体眼睑156的平衡架接合的致动器由装置110控制。如关于图8-9所讨论的，假体眼睑156的运动可以使用控制系统以类似于如何控制眼睛假体140的运动的方式来控制。

图8是根据本发明的第一示例性实施方案的用于移动眼睛假体的系统112的图解。具体地，图8描绘了一个眼窝中具有自身眼球32并且在另一个眼窝中具有装置110的人类用户30的两个视图。图9是根据本发明的第一示例性实施方案的图8中用于移动眼睛假体的系统112的示意图。本文中可以简称为“系统112”的用于移动眼睛假体的系统112可以与相对于图4-7公开的装置110的部件结合工作，以控制眼睛假体140和装置110其它方面的移动。相对于图8-9，系统112使用具有至少两个旋转轴线(图4)的平衡架120和安装到平衡架120的眼睛假体140，其中眼睛假体140可绕至少两个旋转轴线移动。此外，系统112包括用于控制眼睛假体140的移动的控制系统160。控制系统160可以基于用户30自身眼球32的移动控制眼睛假体140。具体地，控制系统160可以感测自身眼球32瞳孔34的移动并指示平衡架120以镜像模式移动眼睛假体140。因此，系统112可以帮助将假体佩戴者的使用与其自身眼睛运动协调。

控制系统160可以包括安装在眼镜框架170上的传感器162，使得其被定位以感测自身眼球32瞳孔34的移动。传感器162可以包括红外(IR)传感器或另一类型的感测装置。传感器162能够识别瞳孔34的运动和/或定位以及自身眼球32移动的其他方面，例如运动发生的速度、瞳孔34的扩张尺寸、以及用户30自身眼睑的运动。传感器162可以定位在眼镜框架170的任何适当部分或其透镜上。

一旦感测到瞳孔34的移动和/或方向，如射频(RF)发射器的无线发射器164可用于将眼镜框架170的至少一个控制信号166传送到连接到平衡架120的无线接收器168，例如射频接收器。无线接收器168可以与具有存储器174的集成电路172通信。集成电路172可以连接到一个或多个电动机176，如扭矩电动机，其包括在平衡架120中并且能够移动平衡架120的臂。存储器174可以包括存储在其上的跟踪算法，其可以由集成电路172的处理器执行。一个或多个方向指令从集成电路172发送到电动机176以指示电动机176移动俯仰臂132和/或偏转臂134，从而，俯仰臂132和/或偏转臂134又移动眼睛假体140。因此，眼睛假体140的移动基于控制信号166，该控制信号基于感测到的天生眼球32瞳孔34的移动。

进一步需注意的是，系统112可以包括许多其他特征以成功实现系统112的功能或提供基于自身眼球32的移动的装置110的适当功能。例如，当使用面部假体(图8-9中未示出)时，传感器162可以能够感测自身眼球32的眼睑运动并且指示平衡架120移动装置110的假体眼睑。在另一示例中，平衡架120和/或眼镜框架170可以包括例如电池的电源178。其他特征可以包括输入/输出设备、具有各种软件或编程的非暂时性存储器、通信协议、状态指示器以及可以与可移动假体装置一起使用的任何其它部件。此外，装置110和系统112可以经设计便于佩戴者使用，因为它们可以足够轻使得装置110的重量不会导致其不经意地从使用者的脸上脱落。

图10是示出根据本发明的第一示例性实施方案的移动眼睛假体的方法的流程图200。应当注意的是，流程图中任何过程描述或框应当理解为表示包括用于在过程中执行特定逻辑功能的一个或多个指令的模块、段、代码部分或步骤，并且其他替代实现方式包括在本发明的范围内，如本发明的技术领域的技术人员将理解的，其中功能可以按所示或所讨论的不同顺序执行，包括基本上同时或以相反的顺序，这取决于所涉及的功能。

如框202所示，眼睛假体安装在具有至少两个旋转轴线的平衡架上。平衡架至少部分地定位在人眼窝内(框204)。人眼球瞳孔的移动被感测(框206)。移动平衡架从而基于感测到人眼球瞳孔的移动来移动眼睛假体(框208)。该方法可以包括任何数量的附加步骤、过程、功能或结构，包括相对于本发明的任何附图公开的任何附加步骤、过程、功能或结构。例如，感测人眼球瞳孔的移动可以包括使用定位在人佩戴的眼镜框架上的红外传感器来感测人眼球瞳孔的移动。移动平衡架以基于感测到人眼球瞳孔的移动来移动眼睛假体可以包括将至少一个控制信号无线地传送到定位在平衡架内的接收器。至少一个控制信号可在跟踪算法内处理，其中跟踪算法存储在位于平衡架内的集成电路的存储器中。然后，方向指令可以从集成电路发送到可操作地连接到平衡架的至少一个电动机。因此，感测到的人眼球瞳孔的运动可用于允许眼睛假体反映人眼球瞳孔的运动。此方法还可以包括面部假体的使用。在此实施例中，面部假体可以包括假体眼睑，其中假体眼睑可在眼部假体外表面上移动以模拟眨眼。

应当强调的是，本发明的上述实施例，特别是任何“优选”实施例仅仅是实现的可能实施例，仅仅为了清楚地理解本发明的原理而阐述。在不脱离本发明的精神和原理的情况下，可以对本发明的上述实施方式或多种实施方案进行各种变化和修改。例如，图11是类似于图6从截面示出了根据本发明另一实施方案的直接安装在眼窝中的可移动眼睛假体装置的视图。图11示出的眼睛假体装置300类似于图4-6所示的眼睛假体/眼窝假体的眼睛假体部分。然而，图11实施方案仅用作眼睛假体，即，用于安装在其他未损坏的眼窝中。

根据本文中第二实施方案中简称为“装置310”的可移动眼睛假体装置310包括眼睛假体340，提供有虹膜342和瞳孔344的美学产品。

眼睛假体340由中央轨道或支撑部件328的一端支撑并使用可运动的臂(即俯仰臂332和偏转臂334)相对于中央轨道或支撑部件328的一端移动。每个可移动臂332、334可以与中央轨道328连接并可移动地接合。例如，如图11所示，每个俯仰臂332和偏转臂334是半圆形部件，该半圆形部件在其终止端连接到眼睛假体340，并朝其中心可移动地与中央轨道328接合。与中央轨道328的可移动接合可以包括将每个俯仰臂332和偏转臂334定位在形成于中心轨道328中的孔336内。每个俯仰臂332和偏转臂334均可在其相应的孔336内旋转和横向滑动，以促进眼睛假体340的移动。中央轨道328的另一端装配有例如球350的固定件，用于选择性地与植入个体眼窝中的眼窝352接合。

通过旋转偏转臂334和俯仰臂332来实现类似于上述眼睛假体140的移动的眼睛假体340的移动。

所有这些修改和变化旨在包括在本公开和本发明的范围内并由所附权利要求保护。

Claims (15)

1.一种用于移动眼睛假体的系统，包括：

支撑部件；

眼睛假体，其安装到支撑部件，其中眼睛假体可围绕至少两个旋转轴线移动；和

控制系统，用于控制眼睛假体运动。

2.根据权利要求1所述的系统，其中控制系统还包括：

传感器，其定位以感测人瞳孔运动；电动机，其连接到支撑部件；和

至少一个控制信号，其在传感器和电动机之间通信。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述传感器优选包括红外传感器，安装在眼镜框架上，和/或，其中至少一个控制信号优选从位于眼镜框架上的射频发射器向连接到平衡架的射频接收器通信，所述系统可选地进一步包括具有连接到电动机的存储器的集成电路，其中存储在存储器的跟踪算法基于至少一个控制信号向电动机发送方向指令。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的支撑部件，其中所述支撑部件连接到具有至少两个旋转轴线的平衡架。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述平衡架位于面部假体内，其中面部假体可选地进一步包括假体眼睑，其中假体眼睑可在眼睛假体外表面上移动，所述系统可选地包括位于眼睛假体和平衡架之间的安装板。

6.根据权利要求4或5所述的系统，其中平衡架的至少两个旋转轴线还包括至少一个俯仰旋转和一个偏转旋转。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的系统，其中支撑部件适于通过骨整合植入物可移动地安装在人眼窝内。

8.根据权利要求4所述的系统，其中所述平衡架适于通过骨整合支撑件安装在人眼窝内。

9.一种可移动的眼睛假体装置，包括： 支撑部件；和 眼睛假体，其安装到支撑部件，其中眼睛假体可围绕至少两个旋转轴线移动。

10.根据权利要求9所述的可移动眼睛假体装置，其中支撑部件的至少两个旋转轴线进一步包括至少一个俯仰旋转和一个偏转旋转，和/或其中支撑部件安装到具有至少两个旋转轴线的平衡架，其中平衡架优选地位于面部假体内，和/或其中面部假体还包括假体眼睑，其中假体眼睑能够在眼睛假体外表面上移动。

11.一种移动眼睛假体的方法，该方法包括以下步骤：

将眼睛假体安装到支撑部件；

将支撑部件至少部分地放置于人眼窝内；

感测人眼球瞳孔的运动；和

基于感测到的人眼球瞳孔的移动来移动眼睛假体。

12.权利要求11所述的方法，其中感测人眼球瞳孔的移动还包括使用在适于人佩戴的眼镜框上定位的红外线传感器感测人眼球瞳孔的移动的步骤。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，基于感测到人眼球瞳孔的移动来移动眼睛假体的步骤还包括以下步骤：

将至少一个控制信号无线发送到位于平衡架内的接收器；

在跟踪算法内处理所述至少一个控制信号，其中所述跟踪算法存储在位于平衡架内的集成电路的存储器内；和

将方向指令从集成电路发送到至少一个可操作地连接到平衡架的电动机。

14.根据权利要求11-13中任一项所述的方法，其中所述眼睛假体安装在具有假体眼睑的面部假体内，其中假体眼睑可在眼睛假体外表面上移动。

15.根据权利要求11-14中任一项所述的方法，其中基于感测到人眼球瞳孔的移动来移动眼睛假体还包括移动眼睛假体以反映人眼球瞳孔的移动。