DE19632392A1

DE19632392A1 - Augenepithese mit motorisch angetriebener Oberlidbewegung

Info

Publication number: DE19632392A1
Application number: DE19632392A
Authority: DE
Inventors: Juergen Bier; Guenter Locke; Michael Dipl Ing Hasenpusch; Hanno Dipl Ing Schmitz
Original assignee: BIER JUERGEN UNIV PROF DR DR
Current assignee: BIER JUERGEN UNIV PROF DR DR
Priority date: 1996-07-30
Filing date: 1996-07-30
Publication date: 1998-02-05

Description

Stand der Technik

Unter einer Augenepithese versteht man ein individuell modelliertes Ersatzstück aus körperfremdem Material zur Deckung von Oberflächendefekten im Bereich des Auges. Stand der Technik sind künstliche Nachbildungen ganzer Gesichtsbereiche, einschließlich der Nachbildung des Augapfels durch ein Glasauge, aus eingefärbten Elastomerwerkstoffen, die die fehlenden Gesichtsteile täuschend ähnlich ersetzen. Trotz der durch die Werkstoffwahl gegebenen Flexibilität dieser Epithesen sind sie grundsätzlich starre Gebilde. Bewegungen wie z. B. Mimik oder, im speziellen Fall der Augenepithese, der Lidschlag sind nicht möglich. Diese fehlende Beweglichkeit ist ein entscheidender Nachteil, da hierdurch das Vorhandensein einer Epithese, trotz des hohen kosmetischen Standards, im Kontrast zur unversehrten und bewegten Gesichtshälfte besonders auffällig wird.

Bekannt sind Systeme, die die Bewegung der Iris in einem Kunstauge nachzubilden versuchen. Die sehr auffällige Oberlidbewegung beim Lidschlag bleibt hierbei jedoch unberücksichtigt.

Vorteil der Erfindung

Die erfindungsgemäße Augenepithese mit motorisch angetriebener Oberlidbewegung (im folgenden "aktive Augenepithese" genannt) mit den kennzeichnenden Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat dagegen den Vorteil, daß durch ein motorisch angetriebenes Oberlid ein Lidschlag synchron zur unversehrten Augenpartie durchgeführt werden kann.

In Kombination mit dem hohen kosmetischen Standard, der durch geeignete Elastomerwerkstoffe erreicht wird, wird so der besonders auffällige Unterschied zur unversehrten Gesichtshälfte maßgeblich verringert. Weiterführende Vorteile der erfindungsgemäßen "aktiven Augenepithese" ergeben sich aus der Beschreibung und den Untersprüchen.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Einen möglichen Aufbau der "aktiven Augenepithese" mit Betätigungshebel im Längsschnitt zeigt Fig. 1, mit Zugseil Fig. 2.

Die "aktive Augenepithese" hat ein individuell hautfarben gestaltetes Elastomerteil I, das kosmetisch die Augenregion nachbildet. Befestigt ist das Elastomerteil I an einer Kunststoff-Grundplatte 2, die individuell der Form der Augenhöhle angepaßt ist. Eingebettet in diesen Körper der starren Epithese ist die funktionelle Einheit zur Simulation des natürlichen Blinkreflexes.

Das Glasauge 3 ist außerhalb des Lidschlitzes bedeckt mit einer Kunststoff-Schale 4 als Zwischenträgerbaustein. Diese Schale 4 bewirkt einen Abstand zwischen Glasauge 3 und künstlicher Lidmembran 5. Die Lidmembran 5 besteht aus einer hautfarbenen Elastomerfolie und ist in ihrer Formgebung der Glasaugengeometrie individuell angepaßt und oberhalb sowie seitlich des Lidschlitzes auf der Schale 4 festgelegt. Die Unterkante der Lidmembran 5 ist als Wulst zum Einzug der Wimpern ausgebildet. Auf der Innenseite der Membran ist in die Lidunterkante ein Kunststoff- Gleitbügel 6 integriert. Bei der Bewegung des Lides gleitet dieser Bügel auf der Oberfläche des Glasauges. Als Bewegung ist die Simulation des natürlichen Blinkreflexes definiert, d. h. die Lidmembran wird zwischen zwei Endlagen (Lid geschlossen und Lid geöffnet) bidirektional bewegt. Bei der Öffnungsbewegung wird die Lidmembran an der Oberkante des Lidschlitzes zusammengefaltet, bei der Schließbewegung überspannt sie den gesamten Lidschlitz. Die notwendige Kraft zur Betätigung des Lides wird in den Gleitbügel 6 eingeleitet.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zeigt einen umlaufenden Gleitbügel, der über den Lidschlitz hinaus bis auf die Rückseite des Glasauges reicht. Der Bügel ist außerhalb des Lidschlitzes beidseitig hinter den Augenwinkeln gelenkig gelagert. An den Hebelarmen 8a hinter den Lagerstellen greift die Krafteinleitung an. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 orientiert sich am natürlichen Vorbild des menschlichen Auges. Der Gleitbügel 6 ist mit einem Zugseil 8b verbunden, das frei auf der Glasaugenoberfläche gleitet und in einer Aussparung der Schale 4 hinter das Glasauge geführt ist. Die Kraft zur Öffnung der Membran 5 wird über das Zugseil 8b eingeleitet.

Die Bereitstellung der benötigten Bewegungskräfte übernimmt ein elektromechanischer Mikroantrieb 7, der hinter dem Glasauge angeordnet und mit den mechanischen Kraftübertragungselementen 8a bzw. 8b gekoppelt ist. Der Antrieb erzeugt eine dem Stellweg der Membran entsprechende translatorische bzw. rotatorische Bewegung. Weitere Komponenten der funktionellen Einheit der "aktiven Augenepithese" sind die Elektronik 9, die Energieversorgung 10 und der Elektrodenkontakt 11. Die Elektronik 9 enthält die Signalverarbeitung zur Erzeugung eines Steuerimpulses sowie die Ansteuerschaltung für den Stellantrieb. Verarbeitet wird ein über den Elektrodenkontakt 11 empfangenes myoelektrisches Signal der Augenmuskulatur. Die detektierte Aktivität des natürlichen Blinkreflexes wird erkannt und ein Initialisierungsimpuls an die Ansteuerschaltung geleitet. Diese versorgt den Antrieb mit elektrischer Energie aus der Energiequelle 10 für die Ausführung der Schließbewegung und die nachfolgende Öffnungsbewegung zur Simulation des Blinkreflexes.

Die Bewegung der Lidmembran über den Betätigungshebel gemäß Fig. 1 erfolgt aktiv in beide Richtungen. Der Antrieb betätigt den Hebel sowohl für den Lidschluß als auch für die Öffnung. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 wird lediglich die Öffnungsbewegung aktiv ausgeführt. Nach der Bewegungsumkehr des Antriebs gibt dieser entsprechend Länge des Zugseils frei und der Lidschluß erfolgt durch die in der elastischen Lidmembran gespeicherte Federenergie. Bei beiden Ausführungsbeispielen gewährleistet der Antrieb die stabile Endlage insbesondere bei geöffnetem Lid, so daß diese Position ohne energetische Versorgung des Antriebs stabil bleibt.

Claims

1. Augenepithese mit motorisch angetriebener Oberlidbewegung (im folgenden "aktive Augenepithese" genannt) bestehend aus einem individuell hautfarben gestalteten Elastomerteil (1), einer Kunststoff-Grundplatte (2), einem Glasauge (3), einem Zwischenträgerbaustein (4), einer hautfarbenen elastischen Lidmembran (5), einem Kunststoff-Gleitbügel (6) in der Lidunterkante, einem elektro mechanischen Stellantrieb (7), einem mechanischen Kraftübertragungselement (8), einer integrierten Elektronik (9), einer elektrischen Energieversorgung (10) und einem Elektrodenkontakt (11), dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten (3) bis (11) als funktionelle Einheit in die starren Teile (1 und 2) der "aktiven Augenepithese" integriert sind, daß die Einleitung myoelektrischer Signale über den Elektrodenkontakt (11) und die Verarbeitung dieser Signale in der Elektronik (9) die Erzeugung eines Initialisierungsimpulses für die Ansteuerschaltung des Antriebs bewirken, daß der Antrieb (7) eine translatorische oder rotatorische Bewegung erzeugt, daß die Bewegung uni- oder bidirektional über mechanische Kraftübertragungselemente (8) in den Gleitbügel (6) in der Lidunterkante übertragen wird, daß die elastische Lidmembran (5) im geschlossenen Zustand den gesamten Lidschlitz überdeckt und im geöffneten Zustand an der Oberkante des Lidschlitzes zusammengefaltet ist, daß die geöffnete Position der Lidmembran ohne energetische Versorgung des Antriebs eine stabile Endlage darstellt und daß insgesamt die funktionelle Einheit den natürlichen Blinkreflex synchron zum unversehrten Auge simuliert und somit eine naturähnliche Beweglichkeit des Oberlides nachbildet.

2. "Aktive Augenepithese" nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lidmembran (5) entweder aus dem Werkstoff des Elastomerteils (1) gefertigt ist oder als elastische Folie eines anderen Werkstoffes in die Epithese integriert wird.

3. "Aktive Augenepithese" nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitbügel (6) in die Lidunterkante integriert ist und dessen Länge entweder die lichte Weite des Lidschlitzes nicht übersteigt und via Lidmembran in den Augenwinkeln elastisch aufgehängt ist, oder der Bügel über den Lidschlitz hinausragt und außerhalb der Augenwinkel gelenkig gelagert wird.

4. "Aktive Augenepithese" nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als mechanisches Kraftübertragungselement (8) zur Einleitung der Bewegung in den Gleitbügel (6) entweder eine Hebelkonstruktion (8a) hinter den Lagerstellen des umlaufenden Bügels dient, oder ein in der Schale (4) geführtes und mit dem Bügel verbundenes Zugseil (8b) das Aufziehen der Membran realisiert.

5. "Aktive Augenepithese" nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb (7), abgestimmt auf den Stellweg der Lidmembran (5) über die Höhe des Lidschlitzes, entweder eine translatorische Bewegung gleicher Größe erzeugt, oder den Stellweg durch Transformation einer rotatorischen Bewegung realisiert.

6. "Aktive Augenepithese" nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellbewegung des Antriebs (7) entweder aktiv in beide Richtungen ausgeführt wird, oder nur die Öffnungsbewegung aktiv erfolgt und die Schließbewegung passiv durch die in der elastischen Lidmembran (5) gespeicherte Federenergie realisiert wird.

7. "Aktive Augenepithese" nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für die elektronische Verarbeitung und Erzeugung eines Initialisierungsimpulses für den Stellantrieb (7) entweder myoelektrische Signale der Augenmuskulatur über den Elektrodenkontakt (11) eingeleitet werden, oder ein elektrisches Signal einer beliebigen sensorischen Einheit benutzt wird.

8. "Aktive Augenepithese" nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronik (9) neben der Verarbeitung von Eingangssignalen auch die Erzeugung eines Initialisierungsimpulses und die Ansteuerung des Antriebs (7) mit frei einstellbaren symmetrischen oder unsymmetrischen Stellzeiten für die Öffnungs- und Schließbewegung realisiert.

9. "Aktive Augenepithese" nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgung (10) zur Speisung der Elektronik (9) und des Stellantriebs (7) entweder aus Batteriezellen oder Akkumulatorzellen besteht.

10. "Aktive Augenepithese" nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von den individuell zur Verfügung stehenden geometrischen Volumenverhältnissen einzelne Komponenten (9 und 10) der funktionellen Einheit der "aktiven Augenepithese" ausgelagert sein können.