ES2344273T3 - Ojo artificial. - Google Patents
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Abstract
Ojo artificial, es decir un dispositivo con cuya ayuda se puede reproducir la ametropía del ojo humano con propósitos de estudio, etc. que comprende, en la secuencia siguiente: - una lente (30), que reproduce la curvatura de la córnea; - una pupila (32) con un diafragma, que se puede ajustar; - un sistema de lentes líquidas (34); y - una retina (36) artificial; conteniendo el sistema de lentes líquidas (34): - una gota de líquido (10), sobre cuya propiedades de refracción se puede influir mediante campos eléctricos; - un gran número de electrodos (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20h, 20h), los cuales están dispuestos alrededor de la gota de líquido (10); y - un suministro de tensión eléctrica para aplicar, de manera opcional, diferentes tensiones a los electrodos para la generación de campos eléctricos diferentes.
Description
Ojo artificial.
La presente invención se refiere a un ojo
artificial.
En el estado de la técnica (productos de las
empresas Varioptic y Philips; patente US nº 6.369.954 y documento
EP 1 019 758) son conocidas lentes líquidas controlables con las
cuales se puede controlar el poder de refracción en el intervalo
comprendido entre aproximadamente -15 dpt hasta 30 dpt en intervalos
de tiempo de pocos milisegundos con tensiones de hasta 10 V.
El documento JP 011 40 118 describe una lente,
cuya superficie está formada por una pared elástica, la cual se
puede deformar mediante la variación de tensiones eléctricas.
El documento WO 2004/049927 describe un
dispositivo para la exploración ocular, el cual contiene una lente
líquida.
El documento WO 2004/088613 y el documento US
2002/0085172 describen ojos artificiales.
La invención se plantea el problema de
proporcionar un ojo artificial con el cual se puedan llevar a cabo
mediciones extensas e informativas con el propósito de comparación
con mediciones en ojos in vivo.
Para ello, la invención proporciona un ojo
artificial con las características de la reivindicación 1. Una
estructuración ventajosa del ojo artificial está descrita en la
reivindicación 2, independiente de la reivindicación 1.
Según otra estructuración el ojo para la mejora
de los resultados de medición y para la obtención, en particular,
de resultados de medición reproducible para condiciones variables,
está provisto de una fuente de rayo láser, una cámara CCD para el
registro de las imágenes generadas por los rayos de luz tras el paso
a través de las lentes, y con un ordenador para el procesamiento de
las imágenes y para el control del sistemas de lentes líquidas
dependiendo del procesamiento de las imágenes.
A continuación, se describen con mayor detalle
ejemplos de formas de realización a partir del dibujo. Aquí se
muestra en:
la figura 1 muestra esquemáticamente una sección
a través de un sistema de lentes líquidas;
la figura 2 muestra esquemáticamente, una vista
superior sobre la disposición de electrodos de un sistema de lentes
líquidas según la figura 1;
la figura 3 muestra un ojo artificial;
la figura 4 muestra un equipamiento de técnica
de medición de un ojo artificial según la figura 3;
la figura 5 muestra un aparato de medición de la
acomodación; y
la figura 6 muestra un telescopio de
dioptrías.
Según la figura 1 una gota de líquido 10, en el
ejemplo de forma de realización representado, es una gota de aceite
dispuesta entre dos ventanas 12, 14 permeables a la radiación. La
radiación (luz) que hay que reproducir es refractada, de manera
ajustable, mediante una gota de líquido 10.
La gota de líquido 10 se apoya sobre una capa
intermedia 18 transparente, la cual es apoyada asimismo por un
anillo de apoyo 16.
Alrededor de la gota de líquido 10, está
dispuesto un anillo de electrodos 20, el cual está representado en
vista superior en la figura 2. Tal como muestra la figura 2, el
anillo de electrodos 20 comprende, en el ejemplo de forma de
realización representado, ocho segmentos (20a, 20b, 20c, 20d, 20e,
20f, 20g, 20h). Los segmentos mencionados forman un círculo
cerrado. La figura 2 muestra también las tensiones U1, U2, U3, U4,
U5, U6, U7 y U8 que se pueden aplicar, en cada caso, de manera
selectiva a los segmentos individuales. Mediante la aplicación de
tensiones diferentes a los segmentos individuales se puede variar la
superficie 26 de la gota de líquido 10, de manera que las
propiedades de refracción de la gota de líquido 10 se pueden ajustar
opcionalmente. Un anillo 28 forma un contraelectrodo, puesto por
ejemplo a "masa", para los electrodos 20a, ... 20h
individuales. Para reproducir, por ejemplo, una lente cilíndrica
las tensiones U2, U3, U6, U7 deben aplicarse a un primer potencial
de tensión y las tensiones U1, U4, U5 y U8 de los otros segmentos a
otro potencial de tensión. De esta manera, se puede ajustar, con un
sistema de lentes líquidas según las figuras 1 y 2, un defecto de
cristalino eléctricamente, por ejemplo una esfera, un cilindro, una
coma o también otros defectos de visión de nivel superior. Cuantos
más segmentos estén dispuestos, de forma análoga a la figura 2,
alrededor de la gota de líquido 10, tanto mayor será la resolución
local del defecto del cristalino que hay que ajustar. La disposición
de los segmentos de electrodos (20a, ..., 20h) individuales no
tiene que presentar necesariamente simetría de rotación. El ejemplo
de forma de realización según la figura 2 muestra, sin embargo, una
simetría de rotación de ocho elementos de los electrodos, de tal
manera que en cada caso dos electrodos están situados diametralmente
con respecto a la gota de líquido 10. Como variación de este
ejemplo de forma de realización puede estar previsto, en particular
para la generación de deformaciones esféricas de la gota de líquido
10, disponer los electrodos, a diferencia de la representación
según la figura 2, de tal manera que para la corrección de defectos
de visión típicos del ojo con respecto al eje óptico se consigan
deformaciones asimétricas y también deformaciones selectivas
localmente dependiendo del defecto óptico del paciente. Se consigue,
por lo tanto, una deformación selectiva de la superficie límite 26
de la lente de líquido 10.
A continuación, se representan diferentes
ejemplos de utilización de sistemas de lentes líquidas del tipo
descrito anteriormente.
La figura 3 muestra un denominado ojo
artificial, es decir un dispositivo con cuya ayuda se pueda
reproducir la ametropía del ojo humano con propósitos de
estudio.
En la figura 3, la radiación viene de la
izquierda. Una primera lente 30 sirve para reproducir el radio de
curvatura de la córnea del ojo. A continuación, la radiación pasa
una pupila 32, cuyo diafragman es ajustable, por ejemplo eléctrica
o mecánicamente. Posteriormente, la radiación pasó un sistema de
lentes líquidas 34 del tipo descrito sobre la base de las figuras 1
y 2. El sistema de lentes líquidas 34 posibilita, por lo tanto,
ajustar eléctricamente defectos del cristalino mediante aplicación,
opcional, de tensiones U1, ..., U8 diferentes. Con el sistema
óptico descrito, se representa la radiación sobre una retina 36
(artificial), donde puede ser estudiada.
La figura 4 muestra una estructuración del ojo
artificial según la figura 3, de tal manera que se pueden obtener
resultados de medición reproducibles, en los cuales están
compensadas por ejemplo variaciones que dependen de la temperatura
de la tensión superficial de la gota de líquido. De este modo, se
pueden regular también oscilaciones de la tensión de control.
Para ello, se dispone, según la figura 4, detrás
de la retina (artificial), la cual es transparente a la radiación,
una cámara de estado sólido 38 (por ejemplo, una cámara CCD). Las
señales de imagen obtenidas con la cámara 38 son procesadas en un
ordenador 40. Con el ordenador 40 se controla, de la manera indicada
mediante flechas, la pupila 32 y el sistema de lentes líquidas
34.
Un haz 44 de rayos de luz paralelos, los cuales
son generados por ejemplo con un rayo láser y un diafragma
perforado de tipo matriz, incide, según la figura 4, desde la
izquierda paralelo en el ojo artificial. Por ejemplo, pueden formar
el haz 44 cien rayos de luz paralelos. La imagen generada por los
rayos de luz en la zona de la retina 36 en la cámara 38 está
representada, en la figura 4, con el signo de referencia 42
(únicamente 30 rayo por simplicidad).
Las posiciones de los rayos de luz individuales,
como son formados por el ojo artificial, son medidas mediante la
cámara 38. A partir de la posición de los rayos de luz individuales,
se puede determinar con exactitud el defecto del cristalino. El
resultado de medición sirve o bien para la evaluación del defecto
del cristalino o para la determinación de una corrección del
defecto del cristalino, gracias a que mediante las tensiones de
control U1 a U8 mencionadas se pueden corregir desviaciones con
respecto al defecto del cristalino esperado. Con el sistema de
lentes líquidas 34 montado, se puede ajustar eléctricamente la
esfera o cilindro del ojo artificial.
El ejemplo de forma de realización representado
en las figuras 3 y 4, se puede ampliar para que varios sistemas de
lentes líquidas del tipo descrito sean dispuestos en la trayectoria
de los rayos, escalonados unos detrás de otros, con lo cual aumentan
la zona de medición y la precisión de ajuste.
La figura 5 muestra una utilización de sistemas
de lentes líquidas según las figuras 1 y 2 en un denominado aparato
de medición de la acomodación.
El aparato de medición según la figura 5 tiene
una estructura relativamente sencilla y hace posible la medición,
con una gran precisión, de la capacidad de acomodación de un ojo
humano.
Un objeto es representado sobre la retina del
ojo 50 que se desea examinar como imagen mediante dos sistemas de
lentes líquidas 52, 54. La pantalla 56 actúa al mismo tiempo como
objeto y como objetivo. Como pantalla 56, se utiliza
preferentemente una pantalla TFT, alternativamente también por
ejemplo una pantalla CRT. Durante la mediación no hay que utilizar
piezas mecánicamente móviles. Un ordenador 58 controla los dos
sistemas de lentes líquidas 52, 54 y la pantalla 56. Esta
disposición posibilita, de manera especialmente ventajosa, que con
la pantalla 56 se pueda controlar de tal manera la luminosidad y el
tamaño de la imagen, que la imagen representada conserve, de manera
independiente de la ametropía del ojo explorado, el mismo brillo y
tamaño. De este modo, es posible una medición más precisa de la
capacidad de acomodación. Para la medición de la capacidad de
acomodación se pueden modificar, por ejemplo mediante la aplicación
de tensión U1, ..., U8 adecuadas, mediante el ordenador 58, con el
primer sistema de lentes líquidas 52, una esfera en el intervalo de
los milisegundos. De forma sincrónica, se puede compensar el
cilindro con el sistema de lentes líquidas 54. Mediante la variación
de la frecuencia de la variación de la imagen generada y la
exploración de la imagen formada sobre la retina mediante la
pantalla 56 se puede determinar entonces la capacidad de acomodación
del ojo 50 explorado.
Mediante la adición de otros sistemas de lentes
líquidas o también de lentes normales a la disposición según la
figura 5 se puede aumentar la zona de medición y también la
precisión de medición.
La figura 6 muestra una disposición, la cual se
puede utilizar como telescopio de dioptrías, es decir un aparato de
medición para la determinación del valor de dioptría de un ojo que
hay que explorar. En la figura 6, el bloque 60 está identificado
como aparato de medición de la acomodación con lentes controlables,
por lo tanto el bloqueo 60 puede representar un sistema, tal como se
ha descrito anteriormente a partir de la figura 5. Con la
disposición según la figura 6, se puede comprobar y calibrar, por
ejemplo, un aparato de acomodación 60.
Según la figura 6, están dispuestos, en la
trayectoria de los rayos, después del aparato de medición de la
acomodación dos sistemas de lentes líquidas 62, 64. La radiación
generada, de este modo, es representada en una cámara CCD 66. Las
señales de imagen de la cámara 66 son procesadas en un ordenador 68.
El ordenador 68 controla, de la manera indicada mediante flechas,
el aparato de medición de la acomodación, el sistema de lentes de
estado sólido 62 y el sistema de lentes de estado sólido 64, en
éstas últimas, por lo tanto, las tensiones U1, ..., U8 que se pueden
ajustar explicadas más arriba.
Con los sistemas de lentes líquidas mencionados
se puede tanto ajustar el poder de refracción, como compensar
también el cilindro. Un software instalado en el ordenador 68 evalúa
la imagen obtenida digitalmente.
La disposición según la figura 6 es pequeña y
compacta. Se puede controlar exclusivamente de forma eléctrica y
hace posible una calibración sencilla, con lo cual se relaciona
también un ahorro de tiempo durante la calibración. Por lo tanto,
se puede prescindir de una mecánica y óptica complejas. La
estructura según la figura 6 permite también una documentación
sencilla del proceso de calibración mediante el ordenador y permite
una calibración objetiva.
Para la calibración del aparato de medición de
la acomodación 60 se ajusta, con un primer sistema de lentes
líquidas 62, un poder de refracción definido (por ejemplo -3 dpt) y,
mediante el sistema de lentes líquidas 64, se ajusta un cilindro
definido (por ejemplo 1 dpt 20º).
A continuación, se compensan el poder de
refracción y el cilindro en el aparato de medición de la acomodación
con las lentes ajustables mencionadas. La cámara 66 capta una
imagen y el ordenador 68 evalúa dicha imagen mediante el software
de procesamiento de imágenes. Al mismo tiempo, el tamaño de la
imagen debe corresponder al tamaño de la imagen teórica, por lo
demás la compensación debe continuar en el aparato de medición de la
acomodación hasta que la imagen captada con la cámara 66 haya
alcanzado el tamaño de imagen esperado. El ordenador 68 lleva a cabo
también el control de las lentes en el aparato de medición de la
acomodación 60.
Además, con la disposición según la figura 6, se
puede verificar también el aparato de medición de la acomodación.
De este modo, se ajustan en el aparato de medición de la acomodación
un poder de refracción definido (por ejemplo -3 dpt) y un cilindro
definido (por ejemplo 1 dpt 20º). El telescopio de dioptrías según
la figura 6 es ajustado entonces al mismo poder de refracción (por
ejemplo -3 dpt) y al mismo cilindro (por ejemplo 1 dpt 20º). Si el
aparato de medición de la acomodación está calibrado correctamente
el tamaño de la imagen de la imagen medida con la cámara 66 debe
coincidir con la imagen teórica.
También el telescopio de dioptrías según la
figura 6 puede ser ampliado, mediante combinación de más sistemas de
lentes líquidas, en su caso con lentes de vidrio o también de
plástico, en cuanto al intervalo de medición y ser mejorado,
mediante compensación previa, con vistas a la precisión de
medición.
Claims (2)
1. Ojo artificial, es decir un dispositivo con
cuya ayuda se puede reproducir la ametropía del ojo humano con
propósitos de estudio, etc. que comprende, en la secuencia
siguiente:
- -
- una lente (30), que reproduce la curvatura de la córnea;
- -
- una pupila (32) con un diafragma, que se puede ajustar;
- -
- un sistema de lentes líquidas (34); y
- -
- una retina (36) artificial;
conteniendo el sistema de lentes líquidas
(34):
- -
- una gota de líquido (10), sobre cuya propiedades de refracción se puede influir mediante campos eléctricos;
- -
- un gran número de electrodos (20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20h, 20h), los cuales están dispuestos alrededor de la gota de líquido (10); y
- -
- un suministro de tensión eléctrica para aplicar, de manera opcional, diferentes tensiones a los electrodos para la generación de campos eléctricos diferentes.
2. Ojo artificial según la reivindicación 1, con
una fuente de rayo láser para la generación de un haz (44) formado
por un gran número de rayos de luz paralelos, una cámara CCD (38)
para el registro de las imágenes (42) generadas por los rayos de luz
tras el paso a través de las lentes (30, 34), y con un ordenador
(40) para el procesamiento de las imágenes y para el control del
sistema de lentes de líquido dependiendo del procesamiento de
imágenes.
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