CN113730089B - 智能引导视觉刺激的弱视治疗装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种智能引导视觉刺激的弱视治疗装置，所述智能引导视觉刺激的弱视治疗装置包括：第一调光膜，用于在通电的情况下调整第一镜片的透光光强；第一变曲膜，用于在通电的情况下调整第二镜片的屈光度；第一控制模块，设置在与第一调光膜同侧的眼镜上并电连接第一调光膜，第一控制模块包括：第一电源和第一控制电路板；第二控制模块，设置在与第一变曲膜同侧的眼镜上并电连接第一变曲膜，第二控制模块包括：第二电源和第二控制电路板。本发明实现调节镜片屈光程度、调节光线强弱的作用，引导大脑调节睫状肌等相关肌肉，调整晶状体屈光效果，逐渐提高大脑对异常视觉的改善意识，治疗弱视。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，具体涉及一种智能引导视觉刺激的弱视治疗装置。
背景技术
弱视是视觉发育期内由于单眼斜视、屈光参差、高度屈光不正以及形觉剥夺等异常视觉经验引起的，单眼或双眼最佳矫正视力低于相应年龄正常儿童，且眼部检查无器质性病变。不同年龄儿童视力的正常值下限：年龄为3～5岁儿童视力的正常值下限为0.5，6岁及以上儿童视力的正常值下限为0.7。弱视是一种严重危害儿童视功能的眼病，如不及时治疗可引起弱视加重，甚至失明。
屈光参差、屈光不正性弱视在弱视患病率中占比最高。因两眼不同视，两眼视网膜成像大小清晰度不同，屈光度较高的一眼黄斑部成像大而模糊，引起两眼融合反射刺激不足，从而阻碍视觉功能正常发育，造成单眼或双眼视力减退，表现为多种感官功能缺失。视力下降仅为初级表现，高级表现包括空间定位受损、对比敏感度下降、立体视低常、空间拥挤现象等。
弱视程度不仅与屈光参差的度数有关，也与注视性质有关。弱视成像示意见图1和图2，图1是正常眼成像效果，物体的像落在中心凹的黄斑上，成像清晰。而弱视眼成像是复杂的，例如：成像可落在黄斑前方，如图2所示，类似于近视；也可落黄斑后方，类似于远视；成像也可能落在黄斑上，但是受视觉***影响其在大脑中并不积极反应。前两种情况是受晶状体屈光程度影响的，像未落在中心凹的黄斑上，表面上这与近视、远视的成像现象类似，但是其病理是完全不同的。
近视、远视眼的晶状体已发生形变，肌肉调节不能使像落在黄斑上，而这种情况用佩戴眼镜的方法即可调整成像位置。而弱视眼的晶状体可能仍处于正常状态，其有能力在黄斑位置成像，但是由于已形成的异常视觉经验，大脑不主动引导视觉刺激，即睫状肌不主动或懒于调节晶状体。这种原因导致佩戴眼镜的方法无法治疗弱视。
目前常规治疗弱视的方法有6种：遮盖疗法、精细目力训练法、光栅训练法、刺点训练法、眼肌训练法和红色滤光片疗法。其中：遮盖疗法是古老而有效的弱视治疗方法，通过遮盖主动眼，使弱视眼接受锻炼。它是治疗儿童弱视最简单、最经济、最有效的方法之一。但是遮盖时间需要科学调节，过长时间的遮盖，造成弱视眼的疲劳，因其内在的病理原因，有可能引发对疲劳状态下成像效果(不清晰成像)的适应，不再主动调节。该原因使遮盖疗法处于被动状态，医生无法实施主动治疗措施。
综上所述，现有技术中存在以下问题：治疗弱视的遮盖法治疗，采用被动治疗，刺激效率低、治疗效果差。
发明内容
本发明提供一种智能引导视觉刺激的弱视治疗装置，以解决弱视治疗的刺激效率低、治疗效果差的问题。
为此，本发明提出一种智能引导视觉刺激的弱视治疗装置，所述智能引导视觉刺激的弱视治疗装置包括：
第一调光膜，设置在眼镜的第一镜片上，用于在通电的情况下调整第一镜片的透光光强；
第一变曲膜，设置在眼镜的第二镜片上，用于在通电的情况下调整第二镜片的屈光度；
第一控制模块，设置在与第一调光膜同侧的眼镜上并电连接第一调光膜，第一控制模块包括：第一电源和第一控制电路板；
第二控制模块，设置在与第一变曲膜同侧的眼镜上并电连接第一变曲膜，第二控制模块包括：第二电源和第二控制电路板。
进一步地，第一调光膜设置在第一镜片的外侧。
进一步地，第一变曲膜设置在第二镜片的内侧。
进一步地，所述第一调光膜包括：两个透明导电层以及位于两个透明导电层之间依次连接的：离子存储层、电解质层和电致变色层。
进一步地，所述智能引导视觉刺激的弱视治疗装置还包括：与控制模块的电源连接的第一调光膜电极，第一调光膜电极包括正电极和负电极，分别设置在第一镜片框架的上边缘和下边缘上，所述第一调光膜的上下两端分别连接在第一调光膜电极的正电极和负电极之间。
进一步地，对第一调光膜电极施加电压后，储存在离子存储层的离子在电场的作用下经过电解质层注入到电致变色层薄膜的晶格空隙中，电致变色层中的电子发生带间跃迁吸收光子而引起变色。
进一步地，第一变曲膜包括：圆形弹性膜、设置在圆形弹性膜内的两个间隔设置的磁膜环、以及填充在磁膜环与圆形弹性膜之间的透明填充液；
两个磁膜环与圆形弹性膜均为同轴设置，两个磁膜环上均布置有电磁线圈，第一变曲膜还包括：从每个磁膜环向外伸出的导线，所述导线连接电磁线圈并与第二控制模块的电源连接。
进一步地，所述磁膜环材质为聚四氟材料，厚0.5mm，环宽度2～3mm，内径25～30mm。
进一步地，透明填充液为乙二醇。
进一步地，所述智能引导视觉刺激的弱视治疗装置还包括：
第二调光膜，设置在眼镜的第二镜片上，用于调整第二镜片的透光光强；
第二变曲膜，设置在眼镜的第一镜片上，用于调整第一镜片的屈光度；
所述第一控制模块还与第二变曲膜电连接；
所述第二控制模块还与第二调光膜电连接。
本发明在镜片内侧和外侧分别敷贴了变曲膜和调光膜，实现调节镜片屈光程度、调节光线强弱的作用，引导大脑调节睫状肌等相关肌肉，调整晶状体屈光效果，逐渐提高大脑对异常视觉的改善意识，治疗弱视。有益效果有：
1.本发明针对患者弱视情况，定制刺激频率、调节程度，通过适度的屈光程度和适时的频率变化，引导视觉刺激，使大脑主动调节睫状体等肌肉，达到治疗目的；治疗状态由被动改为主动，刺激效率提高。
2.发明了眼镜镜片调节焦距的装置，并研制贴于镜片表面的变曲膜；
3.利用电致变色原理，发明了眼镜镜片调节光线强度的装置，并研制贴于镜片表面的调光膜；
4.采用眼镜佩戴的结构，使治疗时间由遮盖法的每天不足8小时延长至佩戴眼镜全时段。
附图说明
图1为人眼清晰成像的原理图；
图2为人眼屈光引起的弱视成像原理图；
图3本发明第一实施例的智能引导视觉刺激的弱视治疗装置的主视结构示意图，其中，第一调光膜，设置在眼镜的第一镜片上，第一变曲膜，设置在眼镜的第二镜片上；
图4为图3中第一镜片的侧视结构示意图；
图5为图3中第二镜片的侧视结构示意图；
图6为第一调光膜的内部结构示意图；
图7为第一变曲膜的内部结构的主视方向的结构示意图；
图8为第一变曲膜的内部结构的侧视方向的结构示意图；
图9为第一变曲膜调焦前的状态示意图；
图10为第一变曲膜调焦后的状态示意图；
图11为本发明第二实施例的智能引导视觉刺激的弱视治疗装置的主视结构示意图，其中，每个镜片上都设有调光膜和变曲膜；
图12为本发明第二实施例的第二镜片上的结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明。
方法原理
现有遮盖疗法的目的是，希望在遮盖健眼后，弱视眼被迫调节晶状体的屈光度，获得清晰成像。通过持续锻炼睫状肌和神经敏感度，使大脑形成自我调整的习惯。该方法存在一个问题，在遮盖健眼初期，大脑具有保持清晰成像的意愿，对弱视眼进行一定程度的调节。但随着时间的延长，弱视眼已形成的异常视觉经验会缓慢的降低大脑调整意愿。即遮盖一段时间后，弱视眼停止治疗锻炼。此时，遮盖健眼引起的光线减弱等条件反而会降低弱视眼的视觉功能，这可能是遮盖法部分治疗病例效果不明显或变差的原因。
显然利用大脑具有保持清晰成像的意愿的关键期，才是弱视眼锻炼治疗的最佳时机，设该时长为Tb。该时长的获得通过健眼眼镜片的调光膜变暗获得，变暗过程模拟遮盖过程，则弱视眼自觉调整晶状体屈光度及瞳孔大小，获取清晰成像。调光膜变暗起到刺激大脑，调动引导视觉刺激的作用。在Tb时间段内，变曲膜工作，按照设定程序进行焦距调节，参数包括：焦距维持时长tlm和调焦时长tla，Tb＝tlm+tla，通常根据弱视程度及治疗目的进行设计。调焦时长tla通常在100ms～1000ms范围内。tla<400ms时，对视觉刺激是突然性，即成像突然模糊，引导视觉刺激强度大，过于频繁也易引起头晕等不适。tla>1000ms时，视觉刺激弱，难以触动大脑调节意愿。
另外需要针对性设计引导的频次n，即每天视觉活动期的引导次数，n/d，d为day，是指每天。
本发明的智能引导视觉刺激的弱视治疗装置的结构，如图3所示，本发明第一实施例的智能引导视觉刺激的弱视治疗装置包括：
第一调光膜，设置在眼镜的第一镜片上，第一镜片例如为右眼镜片，第一调光膜用于在通电的情况下调整第一镜片的透光光强；
第一变曲膜，设置在眼镜的第二镜片上，第二镜片例如为左眼镜片，用于在通电的情况下调整第二镜片的屈光度；
第一控制模块，设置在与第一调光膜同侧的眼镜上并电连接第一调光膜，例如，设置在右眼镜片的***边框上，第一控制模块包括：第一电源和第一控制电路板；用于提供电压和进行自动控制；
第二控制模块，设置在与第一变曲膜同侧的眼镜上并电连接第一变曲膜，例如，设置在左眼镜片的***边框上，第二控制模块包括：第二电源和第二控制电路板。
其中，文中的左右是相对的，如果设定第一镜片为右眼镜片，那么第二镜片则为左眼镜片，如果设定第一镜片为左眼镜片，那么第二镜片则为右眼镜片。该实施例中，弱视眼的镜片上设有变曲膜，健眼的镜片上设有调光膜。
通过施加电压或进一步进行电压调整，调光膜可均匀调节透光光强，由透明变化至不透光，以模拟遮盖治疗。通过施加电压或进一步进行电压调整，变曲膜可均匀调节屈光度，改变成像焦距。通过适度的屈光程度和适时的频率变化，引导视觉刺激，使大脑主动调节睫状体等肌肉，达到治疗目的。
进一步地，如图5所示，第一调光膜设置在第一镜片(右眼镜片)的外侧，以便于遮盖和制作。第一调光膜的面积等于第一镜片的面积或覆盖第一镜片的主体部分，以实现遮盖功能。
进一步地，如图4所示，第一变曲膜设置在第二镜片的内侧，以便于实现调整屈光度和制作。如图11和图12所示，对于每个镜片上都有调光膜和变曲膜的情况，变曲膜设置在镜片内侧(靠近眼镜)，调光膜设置在镜片外侧(远离眼镜)，这样，调光膜和变曲膜互不干扰。
进一步地，如图6所示，所述第一调光膜包括：两个透明导电层以及位于两个透明导电层之间依次连接的：离子存储层、电解质层和电致变色层。
电致变色是指材料的光学属性(反射率、透过率、吸收率等)在外加电场的作用下发生稳定、可逆的颜色变化的现象，在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。具有电致变色性能的材料称为电致变色材料。
在透明导电层两端未施加电压时，(例如以图6左右方向加电压，实施时既可表现为顶端内外侧分别接正负极，又可表现为上下端分别接正负极(依旧是内外两侧)。)调光膜整体无色。施加电压后，储存在离子存储层的锂离子在电场的作用下经过电解质层注入到电致变色层(三氧化钨WO3)薄膜的晶格空隙中，形成LiWO3-x，导致被W6+还原成低价的W5+，电子从W6+到W5+的带间跃迁吸收光子而引起变色。WO3的变色效果为深蓝色，对健眼有保护作用。
透明导电层采用ITO(氧化铟锡)材料。在厚度只有几百纳米(不足1微米)的情况下，氧化铟透过率高，氧化锡导电能力强。由于涂层很薄必须加以承载介质，通常液晶显示器所采用的就是ITO涂层后玻璃。本设计选用厚度0.4mm的低电阻玻璃，该厚度及导电性的玻璃一般用于STN液晶显示器，安全可靠性高。
调光膜电极位于膜的两端，固定于眼镜框架上下边缘附近。调光膜一侧利用OCA光学胶与眼镜镜片粘接(贴膜方式)。OCA是具有光学透明的一层特种双面胶，是光学亚克力胶做成无基材，然后在上下底层，再各贴合一层离型薄膜而制成，是一种无基材高透双面贴合胶带，常用于手机、触摸屏等粘接。
调光膜施加电压范围：0～3V，安全可靠，能耗低，电压可以无极调整，调光膜可均匀调节透光光强，由透明变化至不透光。
调光膜面积根据患儿眼镜镜片大小进行裁剪、制作。
进一步地，所述智能引导视觉刺激的弱视治疗装置还包括：与控制模块的电源连接的第一调光膜电极，即图3中的电极条，第一调光膜电极包括正电极和负电极，分别设置在第一镜片框架的上边缘和下边缘上，以实现和镜片框架的形状的吻合，所述第一调光膜的上下两端分别连接在第一调光膜电极的正电极和负电极之间，以实现通电。
进一步地，对第一调光膜电极施加电压后，储存在离子存储层的离子在电场的作用下经过电解质层注入到电致变色层薄膜的晶格空隙中，电致变色层中的电子发生带间跃迁吸收光子而引起变色。这样，能够通过电源或电压的控制，实现调光膜以及镜片的变色。
进一步地，如图7、图8、图9和图10所示，第一变曲膜包括：圆形弹性膜、设置在圆形弹性膜内的两个间隔设置的磁膜环、以及填充在磁膜环与圆形弹性膜之间的透明填充液；变曲膜可均匀调节屈光度，改变成像焦距；
两个磁膜环与圆形弹性膜均为同轴设置，每个磁膜环包括：磁膜环基底或磁膜环主体，此外每个磁膜环上均布置有电磁线圈，例如为薄膜型电磁线圈，电磁线圈包围在磁膜环基底或磁膜环主体的外部边缘，第一变曲膜还包括：从每个磁膜环向外伸出的导线(也称信号线)，所述导线连接电磁线圈并与第二控制模块的电源连接。两个磁膜环未通电时，例如为平行设置，在加电条件下，两侧线圈相斥，两环间距按人眼弱视治疗的设定值，由d0增加至di，相应地变曲膜内侧的曲率变大(曲率半径变小，由R0变为Ri)，整体屈光度增加。
进一步地，所述磁膜环基底或磁膜环主体的材质为聚四氟材料，厚0.5mm，环宽度2～3mm，内径25～30mm，具有弹性和透光性以及适当的强度。
进一步地，透明填充液为乙二醇。乙二醇，其光学性能好。凝固点为-11.5℃，沸点是197.4℃。室温(20～30℃)条件下，乙二醇粘度在14～21mPa·s范围内，适合人的正常活动。乙二醇的液体性质使两磁膜环相对运动时较好的稳定性。
控制模块
控制模块包含电源(例如为纽扣电池)和电路板组成，电路板有USB接口，便于治疗程序调整。
控制程序主要参数及调整效果见表1：
表1控制程序主要参数
进一步地，如图11和图12所示，本发明第二实施例的智能引导视觉刺激的弱视治疗装置为每个镜片上都设有调光膜和变曲膜，以适合两眼都为弱视的情况；
智能引导视觉刺激的弱视治疗装置还包括：
第二调光膜，设置在眼镜的第二镜片上，用于调整第二镜片的透光光强；
第二变曲膜，设置在眼镜的第一镜片上，用于调整第一镜片的屈光度；
所述第一控制模块还与第二变曲膜电连接；
所述第二控制模块还与第二调光膜电连接。
其中，第二调光膜与第一调光膜的结构和尺寸都可以相同，第二变曲膜与第一变曲膜的结构和尺寸都可以相同，第一控制模块和第二控制模块的结构和尺寸都可以相同，以便制作和使用。
本发明的工作过程举例如下：
(1)结构设计：
本发明的智能引导视觉刺激的弱视治疗装置的结构为眼镜形式。在患儿原有眼镜(若无可采用平光眼镜)的镜片上增加弱视治疗部件，即：调光膜、变曲膜和控制模块。部件整体重量轻，不会引起佩戴不适。
(2)工作过程
以左眼弱视的儿童患者为例，左眼远视600度，右眼正常。简介智能引导视觉刺激装置的应用过程。
①弱视检查
进行常规弱视程度等各项检查。另外增加其现有视力情况下，降低眼镜度数的反应程度，记录有刺激反应但无明显头晕、恶心等情况下的度数Cg，通常Cg不大于原有度数加100度。本例测试左眼对远视500度的感知。
询问、记录患儿的应用视力时长及各阶段活动细节，便于制定针对性的治疗程序。
②编制智能引导程序及眼镜调试
引导程序内的参数(表1)是一对一确定的，包括后期治疗方案的修改。
选择适宜的调光膜和变曲膜。变曲膜调节后凹度增加，即可使患儿眼镜由远视600度变为500度。在患儿所佩戴眼镜两眼镜片外侧粘贴调光膜(只为保持镜片外貌对称性美观，左侧调光膜基本不工作)，变曲膜调弱视眼，调光膜是调健眼。电极线与控制模块对应电极连接，调光膜和变曲膜按照程序时间调整透光度和屈光度。
③启动程序和停止
从患儿视觉工作开始(睡醒)即可启动程序。设调光膜调节频次为12次/d，约每小时一次。调光膜调至不透明的时刻，则弱视眼受到初步刺激，此时变曲膜按照设计值(5次/小时)，每隔12分钟，增加一次近视度数，持续时间10秒，之后变曲膜恢复无屈光状态，预计弱视眼晶状体恢复性调节时间不低于2秒，可见这12秒时长是主动锻炼弱视眼的时间。
在下一个锻炼周期开始之前，调光膜先恢复至透明，2秒后变为不透明，引导大脑进入视觉刺激阶段。之后程序引导重复上述动作。
若在日常生活中，遇到特殊活动内容，可暂停该程序，按暂停按钮即可。
在睡觉前(或需要时间)，按停止按钮设置在镜框上，可停止该程序，直至下次启动。
④弱视眼检查及程序修改
治疗每隔一个月需进行视力综合检查一次，根据视力改善情况，及时调节引导程序，例如增加调节频次等。将修改后的程序植入控制模块内，进行下一阶段的治疗。
本发明在镜片内侧和外侧分别敷贴了变曲膜和调光膜，实现调节镜片屈光程度、调节光线强弱的作用，引导大脑调节睫状肌等相关肌肉，调整晶状体屈光效果，逐渐提高大脑对异常视觉的改善意识，治疗弱视。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
Claims (8)
1.一种智能引导视觉刺激的弱视治疗装置，其特征在于，所述智能引导视觉刺激的弱视治疗装置包括：
第一调光膜，设置在眼镜的第一镜片上，用于在通电的情况下调整第一镜片的透光光强；
第一变曲膜，设置在眼镜的第二镜片上，用于在通电的情况下调整第二镜片的屈光度；
第一控制模块，设置在与第一调光膜同侧的眼镜上并电连接第一调光膜，第一控制模块包括：第一电源和第一控制电路板；
第二控制模块，设置在与第一变曲膜同侧的眼镜上并电连接第一变曲膜，第二控制模块包括：第二电源和第二控制电路板；
第一变曲膜包括：圆形弹性膜、设置在圆形弹性膜内的两个间隔设置的磁膜环、以及填充在磁膜环与圆形弹性膜之间的透明填充液；
两个磁膜环与圆形弹性膜均为同轴设置，两个磁膜环上均布置有电磁线圈，第一变曲膜还包括：从每个磁膜环向外伸出的导线，所述导线连接电磁线圈并与第二控制模块的电源连接；
所述磁膜环材质为聚四氟材料，厚0.5mm，环宽度2~3mm，内径25~30mm。
2.如权利要求1所述的智能引导视觉刺激的弱视治疗装置，其特征在于，第一调光膜设置在第一镜片的外侧。
3.如权利要求1所述的智能引导视觉刺激的弱视治疗装置，其特征在于，第一变曲膜设置在第二镜片的内侧。
4.如权利要求1所述的智能引导视觉刺激的弱视治疗装置，其特征在于，所述第一调光膜包括：两个透明导电层以及位于两个透明导电层之间依次连接的：离子存储层、电解质层和电致变色层。
5.如权利要求4所述的智能引导视觉刺激的弱视治疗装置，其特征在于，所述智能引导视觉刺激的弱视治疗装置还包括：与第一控制模块的第一电源连接的第一调光膜电极，第一调光膜电极包括正电极和负电极，分别设置在第一镜片框架的上边缘和下边缘上，所述第一调光膜的上下两端分别连接在第一调光膜电极的正电极和负电极之间。
6.如权利要求4所述的智能引导视觉刺激的弱视治疗装置，其特征在于，对第一调光膜电极施加电压后，储存在离子存储层的离子在电场的作用下经过电解质层注入到电致变色层薄膜的晶格空隙中，电致变色层中的电子发生带间跃迁吸收光子而引起变色。
7.如权利要求1所述的智能引导视觉刺激的弱视治疗装置，其特征在于，透明填充液为乙二醇。
8.如权利要求1所述的智能引导视觉刺激的弱视治疗装置，其特征在于，所述智能引导视觉刺激的弱视治疗装置还包括：
第二调光膜，设置在眼镜的第二镜片上，用于调整第二镜片的透光光强；
第二变曲膜，设置在眼镜的第一镜片上，用于调整第一镜片的屈光度；
所述第一控制模块还与第二变曲膜电连接；
所述第二控制模块还与第二调光膜电连接。
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