Искусственный хрусталик глаза и фотохромное стекло

 

Изобретение позволяет с высокой эффективностью защитить сетчатку глаза от светоповреждения, а также повысить зрительный комфорт с одновременным снижением зрительного уровня за счет выполнения линзы искусственного хрусталика глаза из фотохромного стекла, обеспечивающего выборочное ослабление отдельных диапазонов светового излучения, например, для профилактики старческой макулярной дегенерации. Кроме того, фотохромный материал линзы дополнительно характеризуется необратимым медленным пожелтением, подобно естественному хрусталику человека. Эта особенность позволяет обеспечить более полную коррекцию зрения и защиту сетчатки от фотоповреждения и преждевременного старения. Фотохромное стекло, обеспечивающее такие свойства, содержит SiO₂, B₂O₃, Al₂O₃, Na₂O, CuCl₂ и AgCl при следующем соотношении компонентов, мас. %: SiO₂ 58-62; B₂O₃ 18-20; Al₂O₃ 8-12; Na₂O 8-12; CuCl₂ 0,1-0,35; AgCl 0,01-0,6, причем CuCl₂ и AgCl образуют микрокристаллы размером 100 - 150. 2 с. и 8 з. п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

Изобретения относятся к медицине, а именно к офтальмологии, и предназначены для коррекции зрения, в частности путем имплантации искусственного хрусталика глаза (ИХГ).

Необходимость замены хрусталика, как известно, вызывается очень существенными причинами, в частности его помутнением с последующей потерей зрения вследствие невозможности проникновения света через такой помутневший хрусталик на поверхность сетчатки глаза. Данное заболевание, называемое катарактой, наиболее распространено среди людей пожилого возраста (до 80% катарактальных больных). Как известно, наиболее распространенным способом восстановления зрительных функций при катаракте является имплантация ИХГ взамен помутневшего хрусталика.

ИХГ непрерывно совершенствуются по многим параметрам. В частности, одним из таких наиболее важных параметров являются светогигиенические спектральные характеристики, так как естественный хрусталик является не только оптической линзой, но и защитным светофильтром, отсекающим опасный для сетчатки ближний УФ и сине-фиолетовый диапазоны [1].

В настоящее время считается установленным, что использование ИХГ с недостаточным уровнем световой защиты от коротковолнового света приводит к макулярному отеку сетчатки и в перспективе к ее макулярной дегенерации [1-3]. Иными словами, вследствие несовершенства ИХГ человек может потерять зрение через некоторое время после операции из-за повреждающего действия коротковолнового света.

В отличие от искусственного естественный хрусталик человеческого глаза пропускает свет внутрь глаза не полностью или, иначе говоря, не во всем диапазоне волн, а избирательно, значительно задерживая те части спектра светового излучения, которые ввиду своей активности повреждают сетчатку.

Для ясности рассматриваемой проблемы необходимо кратко остановиться на составе светового излучения, а также на том, как отдельные его составные части воздействуют на человеческий глаз.

Как широко известно, проникающее на Землю световое излучение начинается с 290 нм. Считается, что все излучения с меньшей длиной волны задерживаются и поглощаются озоном в верхних слоях атмосферы. Если рассматривать поступающие на Землю излучения по мере возрастания их длины волны, то вначале следует рассмотреть волны с длиной волны 290 - 320 нм. Волны этого диапазона условно называются жестким ультрафиолетовым излучением (жесткое УФ-излучение). Они не воспринимаются человеческим глазом и не видны, так как задерживаются роговицей глаза. Их отрицательным свойством является то, что при их избытке возможны ожоги роговицы - фотокератиты. Далее по возрастающей идут волны в диапазоне 320 - 380 нм. Это так называемое мягкое ультрафиолетовое излучение (далее - мягкое или ближнее УФ-излучение). Волны этого диапазона также не видны человеческим глазом, так как поглощаются хрусталиком. Избыток этого излучения провоцирует развитие катаракты - помутнения хрусталика глаза. Если рассматривать далее световое излучение по мере увеличения длины волны, то следующим является коротковолновый видимый свет сине-фиолетового диапазона (синий свет). Этот диапазон имеет двоякое значение для человеческого зрения. С одной стороны, он используется в процессе зрения, а с другой стороны, по сравнению с остальным видимым диапазоном он опасен для сетчатки глаза, так как обладает выраженным так называемым фототоксическим действием на сетчатку, вызывая как обратимые фоторетиниты, так и необратимые потери зрения, вплоть до макулярной дегенерации сетчатки. Для защиты сетчатки от фотоповреждения естественный хрусталик глаза обладает способностью частично отсекать свет этого диапазона.

Подводя итог вышесказанному, можно отметить, что важнейшей функцией оптических элементов человеческого глаза (хрусталика, роговицы), помимо оптических, является то, что они задерживают и не пропускают внутрь глаза ультрафиолетовое излучение и ослабляют свет сине-фиолетового диапазона.

С учетом вышеприведенных сведений становится понятным, что простая замена (имплантация) человеческого хрусталика на искусственное оптическое средство без учета его функции по избирательному ослаблению значительной части мягкого УФ-излучения и синего света потенциально опасна для человеческого зрения. Проблема усугубляется тем, что, как отмечалось выше, 80% больных катарактой являются людьми пожилого возраста, чья зрительная систем требует особо бережного отношения.

В первую очередь на решение указанной проблемы и направлены изобретения.

Однако прежде чем рассмотреть сущность предлагаемого устройства - искусственного хрусталика глаза, - следует рассмотреть существующие в настоящее время искусственные хрусталики глаза.

Известен искусственный хрусталик глаза, выполненный в виде прозрачной линзы, обеспечивающей только фокусировку света на сетчатке глаза [3]. С учетом вышеизложенного данное оптическое средство неприемлемо для лечения, поскольку полностью пропускает к сетчатке свет ближнего УФ и сине-фиолетовых диапазонов, повреждающих сетчатку.

Значительным шагом вперед в решении рассматриваемой проблемы было создание так называемых УФ-абсорбирующих ИХГ, и, в частности, ИХГ, отсекающего ближний ультрафиолет и ослабляющего свет синего и фиолетового диапазонов, изготовленного из полиметилметакрилата с добавками УФ-абсорберов и красителей [1,4]. Данный искусственный хрусталик защищает сетчатку глаза от светового повреждения в области ближнего УФ-излучения и синего света. Спектры пропускания такого ИХГ соответствуют среднестатистическому спектру пропускания естественного хрусталика человека пожилого возраста.

Однако этот хрусталик недостаточно совершенен. Во-первых, как показала практика, и сам естественный хрусталик человека недостаточно эффективен, чтобы предотвратить возникновение старческой макулярной дегенерации в странах с высоким уровнем солнечной активности. Соответственно и известный ИХГ, характеризующийся среднестатистическим спектром пропускания естественного хрусталика, также неспособен защитить сетчатку пожилого человека при избыточной солнечной радиации. Для пояснения сказанного необходимо привести следующее сравнение. На широте, например, Москвы ввиду сравнительно небольшого освещения в течение года, количество попавшего внутрь глаза синего света и мягкого УФ-излучения невелико и поэтому вероятность возникновения этого заболевания также невелика. Однако в странах, расположенных значительно ближе к экватору, с ростом общей интенсивности наружного светового излучения пропорционально возрастает и доля проникающего внутрь глаза синего света и мягкого УФ-излучения. Например, при увеличении степени наружного солнечного освещения в 4 раза (человек вышел из тени на солнце), в 4 раза возрастет количество света, пропускаемого хрусталиком глаза на сетчатку, в том числе в 4 раза возрастет и количество ближнего УФ-излучения и синего света, попавшего на центральную область сетчатки. В целом опасность заболевания старческой макулярной дегенерацией в странах с большой солнечной радиацией хорошо известна [2] . В этой связи известный ИХГ, выполняющий функцию естественного хрусталика в части избирательной абсорбции указанных выше излучений, не может предотвратить по изложенной выше причине возникновение заболевания сетчатки при повышенной солнечной радиации, в частности старческую макулярную дегенерацию.

В связи с вышеприведенным необходимо особо подчеркнуть, что задача, решаемая изобретениями, состоит в том, чтобы не только повторить спектральные свойства естественного хрусталика человеческого глаза по ослаблению света повреждающих диапазонов, но и пойти дальше, а именно регулировать по специальному закону световой поток, попадающий на сетчатку. Иными словами, требуется создать ИХГ, который ослаблял бы свет в сине-фиолетовой области спектра по специальному закону, например, чем больше уровень внешнего освещения, тем больше уровень ослабления. Хрусталик с такими свойствами обеспечивал бы надежную профилактику против возникновения старческой макулярной дегенерации в странах с большой солнечной радиацией. Однако описанный выше аналог таким свойством не обладает.

Целью изобретения является создание такого ИХГ, который помимо воспроизведения спектральных свойств естественного хрусталика обладал бы способностью обратимо снижать светопропускание, преимущественно в синей области, по мере увеличения уровня освещения, причем снижать по специальному заранее выбранному закону. Иначе говоря, предлагается ИХГ, который не только повторяет естественный хрусталик в дозированном поглощении фиолетовой и синей областей спектра, но обладает дополнительным свойством, которого нет у естественного хрусталика, а именно, при чрезмерном повышении освещенности оперативно ослаблять световой поток на сетчатку, в частности в наиболее опасной для сетчатки сине-фиолетовой области спектра. Например, при чрезмерном освещении светопропускание предлагаемого ИХГ в синей полосе (400-500 нм) падает втрое, в то время как в основной полосе яркости чувствительности глаза только в полтора раза. Такой ИХГ особенно важен для пожилых людей, проживающих в регионах с повышенной солнечной радиацией и наиболее подверженных риску старческой макулярной дегенерации сетчатки.

В дополнение к вышеизложенному необходимо отметить, что под вышепримененным термином "по специальному заранее выбранному закону" подразумевается, что светопропускание снижается в степени, необходимой и достаточной для реализации конкретно поставленной цели, например для предотвращения фоторетинитов, в частности развития старческой макулярной дегенерации.

Поставленная цель достигается тем, что в искусственном хрусталике глаза, включающем по крайней мере одну линзу, согласно изобретению по крайней мере одна линза выполнена из фотохромного материала, характеризующегося обратимым изменением светопропускания в зависимости от уровня излучения оптического диапазона, достигающего хрусталик.

Необходимо сделать следующее пояснение охарактеризованной выше совокупности общих существенных признаков.

Безусловно, одним из главных общих существенных признаков изобретения является выполнение по крайней мере одной линзы искусственного хрусталика глаза из фотохромного материала.

Однако данный признак является необходимым, но не достаточным. Обязательно с ним должен быть использован другой общий существенный признак, заключающийся в том, что упомянутый фотохромный материал характеризуется обратимым изменением светопропускания в зависимости от уровня излучения оптического диапазона, достигающего хрусталик.

Это объясняется тем, что свойство обратимо изменять светопропускание в зависимости от уровня освещения возникает у фотохромного материла не всегда и только в том случае, если до него доходит определенный диапазон света, управляющий светопропусканием. Если на фотохромный материал по какой-либо причине этот диапазон света не попал, то свойство фотохромности не возникает. У каждого фотохромного материала существует свой определенный диапазон, управляющий светопропусканием.

Поэтому, если просто изготовить искусственный хрусталик глаза из фотохромного материала, то после его установки в человеческом глазу в ряде случаев этот управляющий светопропусканием диапазон излучения может не дойти до этого хрусталика и никакого управления светопоглощением не будет происходить. Например, известно, что роговица глаза взрослого человека не пропускает до расположенного за ней хрусталика излучения света с длиной волны до 320 нм. Поэтому, если в качестве материала искусственного хрусталика глаза будет использован фотохромный материал, управляемый диапазоном света до 320 нм, то никакого управления светопоглощением происходить не будет, т.к. упомянутый управляющий диапазон не достигнет хрусталика. С другой стороны, роговица младенца, более прозрачна для излучения света с длиною волны до 320 нм. Поэтому в этом случае искусственный хрусталик глаза может быть изготовлен из фотохромного материала, изменяющего светопропускание под действием света спектрального диапазона до 320 нм. Тот же самый фотохромный материал может быть использован и в случае хирургической замены человеческой роговицы на кератопротез, пропускающий "управляющий" диапазон до 320 нм.

Но общим для всех случаев использования изобретения, как это видно из приведенных примеров, является то, что фотохромные материал линзы характеризуется обратимым изменением светопропускания в зависимости от уровня излучения оптического диапазона, достигающего хрусталик.

Именно эти общие существенные отличительные признаки, неразрывно взаимосвязанные с отмеченными ранее, учитывают особенности строения глаза и его свойств, т.е. объекта, в котором используется изобретение.

Однако вследствие того, что наиболее часто операции по замене хрусталика глаза на искусственный происходят у взрослых людей, роговица которых более полно задерживает ультрафиолет короче 320 нм, было признано целесообразным выделить отдельным дополнительным пунктом признаки, заключающиеся в том, что линза выполнена из фотохромного материала, изменяющего светопропускание под действием света спектрального диапазона от 320 нм, поскольку иначе, при сохранении роговицы естественного человеческого глаза, задерживающего спектральный диапазон до 320 нм, управление светопоглощением происходить не будет.

Далее необходимо обратить внимание на следующее.

Как было отмечено в начале данного описания, помимо создания чисто комфортных условий, одной из основных задач изобретения является профилактика старческой макулярной дегенерации, связанной со специфической особенностью человеческого глаза - реагировать на синий свет. Поэтому желательно использовать для изготовления искусственных хрусталиков фотохромные материалы, обладающие специальными характеристиками. Например, обратимо снижающие светопропускание, преимущественно в синей области и в области ультрафиолетового излучений. При этом наиболее целесообразно, чтобы фотохромный материал линзы характеризовался бы обратимым фотохромным изменением светопропускания, преимущественно в синей области спектра излучения оптического диапазона.

Дополнительно следует отметить, что для изготовления ИХГ глаза могут быть использованы фотохромные материалы, изменяющие фотохромность по специальному закону. Материалов с такими свойствами может быть синтезировано достаточно много. Некоторые из них приведены в данном описании. При этом могут быть использованы фотохромные материалы, характеризующиеся оперативным обратимым изменением светопропускания в широком диапазоне, значительно превышающем фиолетовую и синюю области спектра оптического диапазона, при условии, что это не будет противопоказано пациенту, а, наоборот, полезно ему. Но могут быть использованы и такие фотохромные материалы, с таким законом изменения светопропускания, когда будет регулироваться светопропускание преимущественно в фиолетовой и синей областях спектра излучения оптического диапазона. В частности, фотохромные материалы, обратимо снижающие светопропускание именно в области синего света, не использовались для изготовления ИХГ, предназначенных для предотвращения заболевания старческой макулярной дегенерации.

Таким образом, предложенный ИХГ предназначен главным образом для профилактики старческой макулярной дегенерации - необратимого глазного заболевания, провоцируемого избыточным светом синего диапазона, т.е. для наиболее массового контингента катарактальных больных - пожилых людей и стариков.

Дополнительным положительным свойством предлагаемого ИХГ является то, что в результате снижения общего количества света, попадающего в глаз, уменьшается величина зрачковой реакции и тем самым снижается мышечная нагрузка на диафрагму глаза. В результате этого повышается зрительный комфорт и снижается зрительное утомление при избыточном солнечном освещении.

Важно отметить, что изобретение может быть использовано для ИХГ различной конструкции. В частности, из фотохромных материалов могут быть изготовлены ИХГ, состоящие из одной цельной линзы. Но изобретение может быть применено и для изготовления составных линз из нескольких оптических элементов, одна или несколько из которых могут быть изготовлены из фотохромного материала с соответствующим законом изменения светопропускания.

Желательно, чтобы линза из фотохромного материала могла бы обратимо изменять светопропускание под действием света, достигающего хрусталик, в следующих граничных пределах: светопропускание, измеряемое при длине волны 380 нм, изменяется в пределах 17 - 58%; при 400 нм в пределах 24 - 70%; при 420 нм в пределах 24 - 74%; при 440 нм в пределах 24 - 77%; при 460 нм в пределах 24 - 80%; при 480 нм в пределах 24 - 82%; при 500 нм в пределах 24 - 83%; при 520 нм в пределах 30 - 84%; при 540 нм в пределах 33 - 85%; при 560 нм в пределах 40 - 85%; при 580 нм в пределах 45 - 86%; при 600 нм в пределах 50 - 87%; при 620 нм в пределах 55 - 87%; при 640 нм в пределах 60 - 88%; при 660 нм в пределах 65 - 88%; при 680 нм в пределах 68 - 88%; при 700 нм в пределах 70 - 88%.

При этом нижние граничные значения светопропускания соответствуют максимальной освещенности от 20000 лк и выше, а верхние граничные значения соответствуют освещенности менее 0,1 лк.

Необходимо также обратить внимание на следующий недостаток известного ИХГ, принятого в качестве прототипа. Этот недостаток состоит в том, что устройство-прототип не способно к постепенному повышению степени компенсации зрительных функций по мере старения глаза, поскольку оно имеет фиксированную спектральную характеристику, в то время как естественные хрусталики человека обладают способностью возрастной компенсации, так как их светопропускание в области 400 - 540 нм постепенно снижается по мере старения человека и таким образом уровень оптической защиты сетчатки нарастает с возрастом [5].

Поэтому было бы желательно также, чтобы предлагаемый ИХГ обладал свойством медленного и необратимого снижения светопропускания в сине-фиолетовой области спектра подобно естественному хрусталику человека, у которого в результате этого возрастает с возрастом степень оптической защиты сетчатки от синего света. Иначе говоря, было бы полезно, чтобы предлагаемый ИХГ, как и естественный хрусталик, с годами постепенно желтел, обеспечивая тем самым более полную коррекцию зрения и защиту сетчатки от фотоповреждения и преждевременного старения.

Эта поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом ИХГ материал линзы характеризуется дополнительными признаками: необратимым, постепенным многолетним снижением светопропускания под действием внешнего излучения оптического диапазона по закону, соответствующему возрастному среднестатистическому снижению светопропускания естественного хрусталика человеческого глаза (в частности, соответствует изменению светопропускания естественного человеческого глаза, наблюдающегося для диапазона возраста человека от рождения до 70 лет). Такая повышенная близость спектральных характеристик предлагаемого ИХГ к спектральным характеристикам естественного хрусталика позволяет более полно восстанавливать возрастные нормы цветовосприятия и контрастной чувствительности глаза. Данные признаки нашли отражение в п. 5 формулы изобретения.

Конструкция предлагаемого ИХГ может быть различна, как это уже отмечалось выше. В частности, он может быть оснащен гаптическими элементами для надежного закрепления в глазу человека, но может быть закреплен в глазу человека и посредством других приемов. В частности, линза из фотохромного материала может быть оснащена по крайней мере одним гаптическим элементом.

В связи с тем, что, например, по сравнению с прототипом, линза предлагаемого ИХГ изготовлена из хрупкого материала (стекла), то для предлагаемого устройства требуется специальный узел соединения гаптического элемента с линзой. Поэтому желательно, чтобы часть тела линзы была бы заменена полимерным фрагментом, к которому прикреплен гаптический элемент. Такой полимерный фрагмент мог бы быть изготовлен, в частности, в виде втулки, запрессованной в выполненное в линзе отверстие и охватывающей конец гаптического элемента. При этом для более жесткой механической фиксации и ориентации гаптических элементов было бы желательно, чтобы части их длины, раcположенные в пределах линзы, были бы размещены в канавках заподлицо с поверхностью линзы. Последнее позволяет также повысить удобство имплантации ИХГ в глаз пациента благодаря отсутствию выступающих элементов на поверхности линзы.

Относительно второго объекта изобретения следует отметить следующее.

Известно фотохромное стекло, которое также, как и предлагаемое, включает SiO₂, B₂O₃, Al₂O₃, Na₂O, AgCl и CuCl₂ [6]. Данное вещество является наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату. Однако известное вещество не характеризуется необходимым диапазоном фотохромных спектральных изменений, соответствующих спектрам пропускания естественных человеческих хрусталиков разных возрастов и не имеет достаточного избирательного уровня оптической защиты сетчатки глаза в сине-фиолетовой области спектра. Кроме того, данный прототип не характеризуется свойством необратимого медленного пожелтения, охватывающего спектральные характеристики естественного хрусталика человека от самого молодого до самого пожилого возраста.

Целью изобретения является получение фотохромного стекла, которое характеризовалось бы необходимым диапазоном фотохромных спектральных изменений, соответствующих спектрам пропускания естественных человеческих хрусталиков разных возрастов и имело бы достаточную величину избирательного уровня оптической защиты сетчатки глаза в сине-фиолетовой области спектра и, кроме того, предлагаемое стекло характеризовалось бы свойством необратимого медленного пожелтения, охватывающего спектральные характеристики естественного хрусталика человека от самого молодого до самого пожилого возраста.

Поставленная цель достигается тем, что фотохромное стекло, включающее SiO₂, B₂O₃, Al₂O₃, Na₂O, CuCl₂ и AgCl, согласно изобретению характеризуется следующим соотношением компонентов, мас.%: SiO₂ - 58 - 62 B₂O₃ - 18 - 20 Al₂O₃ - 8 - 12 Na₂O - 8 - 12 CuCl₂ - 0,1 - 0,35 AgCl - 0,01 - 0,6 причем CuCl₂ и AgCl образуют микрокристаллы размером 100 - 150 .

На фиг. 1 изображен предлагаемый искусственный хрусталик глаза, вид в плане; на фиг. 2 - то же, разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - спектры пропускания хрусталиков людей разного возраста; на фиг. 4 - диаграмма изменения оптического пропускания излучения оптического диапазона с длиной волны 440 нм естественным хрусталиком глаза человека в зависимости от его возраста; на фиг. 5 - спектры пропускания образца фотохромного стекла до и после длительной световой экспозиции на приборе искусственной светопогоды.

Согласно изобретению предлагаемый искусственный хрусталик глаза 1 включает линзу 2, избирательно абсорбирующую световые волны оптического диапазона и образующую линзовую часть устройства, а также гаптические элементы 3, предназначенные для установки и крепления линзы в глазу человека, которые образуют гаптическую часть искусственного хрусталика глаза. Каждый гаптический элемент представляет собой, например, мононить 4 из упругого материала, в частности полипропилена. Концевой участок 5 каждой мононити 4 может быть выполнен перпендикулярным к остальной части мононити. Он предназначен для крепления мононити к линзе 2. Для этого в линзе могут быть выполнены несколько сквозных отверстий 6, в каждом из которых размещен концевой участок 5 соответствующей мононити 4. Для закрепления в каждом отверстии часть тела линзы заменена полимерным фрагментом, введенным в отверстие, к которому прикреплен соответствующий гаптический элемент. В частности, полимерный фрагмент может быть выполнен в виде втулки 7, запрессованной в выполненное в линзе отверстие и охватывающей конец гаптического элемента. Для соединения предварительно на концевой участок 5 надевают втулку 7, например, из полимерного материала и вводят ее в отверстие. После этого к противоположным открытым торцевым поверхностям втулки прикладывают навстречу друг другу равные по абсолютной величине усилия. На фиг. 2 эти усилия условно показаны стрелками 8. В результате такого взаимодействия втулка несколько сжимается и расплющивается внутри кольцевого зазора между наружной поверхностью концевого участка 5 и внутренней поверхностью отверстия 6. В результате концевой участок 5 мононити 4 плотно закрепляется в отверстии линзы 2. Точки приложения усилий, их направления и другие параметры определяются видом используемого инструмента, свойствами материала втулки и другими условиями эксплуатации. В качестве гаптических элементов могут быть использованы не только мононити из полиэтилена, но и другие подходящие материалы. Для обеспечения удобства проведения хирургической операции части длины гаптических элементов (или, точнее, мононити 4), расположенные в пределах линзы, могут быть размещены не на поверхности линзы 2, а в выполненных в этой линзе канавках 9 заподлицо с ее поверхностью.

Как отмечалось выше, сущность предлагаемого устройства заключается в том, что линза или по крайней мере один из ее гаптических элементов выполнен из фотохромного материала, характеризующегося оперативным обратимым изменением светопропускания по специальному закону в зависимости от уровня внешнего излучения, включая ультрафиолетовую и синюю области спектра.

Материал линзы характеризуется также медленным необратимым снижением светопропускания в диапазоне волн от 400 до 540 нм подобно естественному хрусталику человека. Как это показано на фиг. 3, спектр пропускания естественного хрусталика человека с возрастом изменяется: линия "а" показывает спектр пропускания хрусталика в возрасте от рождения до 30 лет; линия "б" - то же, для возраста 30 - 50 лет; линия "в" - то же, для возраста 50 - 70 лет, линия "г" - то же, для людей старше 70 лет. На фиг. 4 показано, как снижается оптическое пропускание хрусталика человека в зависимости от возраста в синей области спектра при оценке пропускания по принятой для такой оценки длине волны 440 нм. Отличие предлагаемого технического решения от прототипа состоит в том, что его оптическое пропускание в синей области спектра медленно снижается со временем подобно тому, как это происходит с естественным хрусталиком человека. На фиг. 3 показано возрастное направление изменения спектров пропускания естественных хрусталиков человека. Как показано на фиг. 5, медленное и необратимое изменение спектра пропускания предлагаемого ИХГ под действием внешнего света имеет ту же направленность, что и в естественном хрусталике человека. Прототип же сохраняет стабильное положение спектра пропускания, соответствующее среднестатистическому спектру хрусталика 50-летнего человека.

В конкретном частном случае линза согласно изобретению может быть выполнена из фотохромного материала с возможностью оперативного обратимого изменения светопропускания в зависимости от уровня внешнего освещения в следующих граничных пределах для следующих длин волн: светопропускание, измеряемое при длине волны 380 нм изменяется в пределах 17 - 58%; при 400 нм в пределах 24 - 70%; при 420 нм в пределах 24 - 74%; при 440 нм в пределах 24 - 77%; при 460 нм в пределах 24 - 80%; при 480 нм в пределах 24 - 82%; при 500 нм в пределах 24 - 83%; при 520 нм в пределах 30 - 84%; при 540 нм в пределах 33 - 85%; при 560 нм в пределах 40 - 85%; при 580 нм в пределах 45 - 86%; при 600 нм в пределах 50 - 87%; при 620 нм в пределах 55 - 87%; при 640 нм в пределах 60 - 88%; при 660 нм в пределах 65 - 88%; при 680 нм в пределах 68 - 88%; при 700 нм в пределах 70 - 88%, при этом минимальные граничные значения светопропускания соответствуют максимальной освещенности от 20000 лк и выше, а максимальные граничные значения соответствуют освещенности менее 0,1 лк.

Кроме того, желательно, чтобы линза была выполнена из фотохромного материала, характеризующегося тем, что его светопропускание изменяется под действием света спектрального диапазона от 320 нм и выше.

Предлагаемое вещество - фотохромное стекло для искусственного хрусталика глаза - представляет из себя твердое светло-коричневое прозрачное для света вещество.

Изложенные ниже примеры иллюстрируют способ изготовления предлагаемого вещества, отвечающего изобретению, с использованием различных процентных содержаний входящих в него компонентов.

Предлагаемые составы, соответствующие изобретению, получают следующим образом.

Сначала варят фотохромное стекло в кварцевых огнеупорах при температуре 1400 - 1500^oC в нейтральных или же в слабоокислительных условиях с продолжительностью варки 4 - 6 ч. Стекло разливают в формы для получения пластин толщиной 5 - 8 мм. Пластины подвергаются термообработке - наводке фотохромных свойств при 550 - 650^oC в течение 0,5 - 20 ч, что приводит к формированию в стекле микрокристаллов галлоидной меди и серебра с размерами частиц 100 - 150 .

После термообработки из пластин при помощи оптической обработки изготавливаются заготовки - "таблетки" диаметром 5,5 - 0,05 мм толщиной 0,9 - 0,05 мм. После этого в "таблетке" сверлят отверстия для крепления концов гаптических элементов. Далее из заготовки шлифуется двояковыпуклая линза толщиной по центральной оптической оси 350 - 550 мкм, в которой фрезеруют канавки для размещения мононитей гаптических элементов заподлицо с наружной поверхностью. После этого в отверстия вставляют концевые участки мононитей с одетыми на них втулками. Производят сжатие втулки с торцов для заанкеривания в отверстии. Следует отметить, что возможны и другие технологические приемы по изготовлению предлагаемого устройства.

Для лучшего понимания изобретения (объект - вещество) приводятся следующие примеры получения предлагаемых соединений.

Пример 1. Берут исходные компоненты для изготовления фотохромного стекла при следующем соотношении, мас. % (состав 1): SiO₂ - 62; B₂O₃ 18; Al₂O₃ 11,89; Na₂O 8; CuCl₂ 0,1; AgCl 0,01. Перемешивают их и варят в кварцевых огнеупорах при температуре 1450^oC в нейтральных или же в слабоокислительных условиях с продолжительностью варки 5 ч. Стекло разливают в формы для получения пластин толщиной 6 мм. Пластины подвергаются двукратной термообработке - наводке фотохромных свойств при 550^oC в течение 8 ч. Затем из полученных пластин методом оптической обработки, описанным выше, изготавливают ИХГ.

Пример 2. Берут исходные компоненты для изготовления фотохромного стекла при следующем соотношении, мас.% (состав 2): SiO₂ 58; B₂O₃ 20; Al₂O₃ 10,05; Na₂O 11; CuCl₂ 0,35; AgCl 0,6. Перемешивают их и варят в кварцевых огнеупорах при температуре 1500^oC в нейтральных или же в слабоокислительных условиях с продолжительностью варки 12 ч. Стекло разливают в формы для получения пластин толщиной 6 мм. Пластины подвергаются двукратной термообработке - наводке фотохромных свойств при 600^oC в течение 8 ч. Затем из полученных пластин методом оптической обработки, описанным выше, изготавливают ИХГ.

Пример 3. Берут исходные компоненты для изготовления фотохромного стекла при следующем соотношении, мас.% (состав 3): SiO₂ 58,55; B₂O₃ 19; Al₂O₃ 12; Na₂O 10; CuCl₂ 0,15; AgCl 0,3. Перемешивают их и варят в кварцевых огнеупорах при температуре 1400^oC в нейтральных или же в слабоокислительных условиях с продолжительностью варки 5 ч. Стекло разливают в формы для получения пластин толщиной 6 мм. Пластины подвергаются двукратной термообработке - наводке фотохромных свойств при 580^oC в течение 18 ч. Затем из полученных пластин методом оптической обработки, описанным выше, изготавливают ИХГ.

Пример 4. Берут исходные компоненты для изготовления фотохромного стекла при следующем соотношении, мас.% (состав 4): SiO₂ 61,7; B₂O₃ 18; Al₂O₃ 8; Na₂O 12; CuCl₂ 0,2; AgCl 0,1. Перемешивают их и варят в кварцевых огнеупорах при температуре 1450^oC в нейтральных или же в слабоокислительных условиях с продолжительностью варки 5 ч. Стекло разливают в формы для получения пластин толщиной 6 мм. Пластины подвергаются двукратной термообработке - наводке фотохромных свойств при 520^oC в течение 10 ч. Затем из полученных пластин методом оптической обработки, описанным выше, изготавливают ИХГ.

Кроме того был, приготовлен состав стекла согласно прототипу [6].

Сведения о конкретных составах, полученных фотохромных стекол, согласно описанным выше примерам, сведены в таблицу.

Выборочное ослабление (по специальному закону) отдельных диапазонов светового излучения приведенных выше составов, отвечающих изобретению, определялось спектрофотометрическими измерениями спектров пропускания в ультрафиолетовой и видимой области готовых ИХГ при разных уровнях освещения в полосе 320 - 3000 нм. Время световой экспозиции 15 мин, источник света - лампа КГМ в сочетании со светофильтром БС6 (ГОСТ 9411).

Результаты испытаний приведены ниже.

Испытание 1. ИХГ толщиной 350 мкм по центральной оси, выполненные из состава 1 (см. таблицу): при освещенности 0,1 лк спектр пропускания имеет следующие величины: 380 нм 58%; 400 нм 70%; 420 нм 74%; 440 нм 77%; 460 нм 80%; 480 нм 82%; 500 нм 83%; 520 нм 84%; 540 нм 85%; 560 нм 85%; 580 нм 86%; 600 нм 87%; 620 нм 87%; 640 нм 88%; 660 нм 88%; 680 нм 88%; 700 нм 88%;
при освещенности 6000 лк спектр пропускания имеет следующие величины:
380 нм 37%; 400 нм 54%; 420 нм 56%; 440 нм 58%; 460 нм 60%; 480 нм 62%; 500 нм 63%; 520 нм 65%; 540 нм 67%; 560 нм 69%; 580 нм 71%; 600 нм 75%; 620 нм 77%; 640 нм 78%; 660 нм 82%; 680 нм 84%; 700 нм 84%;
при освещении светом 20000 лк спектр пропускания имеет следующие величины:
380 нм 30%; 400 нм 47%; 420 нм 49%; 440 нм 50%; 460 нм 52%; 480 нм 54%; 500 нм 54%; 520 нм 55%; 540 нм 57%; 560 нм 62%; 580 нм 65%; 600 нм 70%; 620 нм 73%; 640 нм 76%; 660 нм 81%; 680 нм 82%; 700 нм 84%;
при освещении светом 25000 лк и при освещении светом 60000 лк спектры пропускания имеют те же величины, что и при освещении 20000 лк, а именно:
380 нм 30%; 400 нм 47%; 420 нм 49%; 440 нм 50%; 460 нм 52%; 480 нм 54%; 500 нм 54%; 520 нм 55%; 540 нм 57%; 560 нм 62%; 580 нм 65%; 600 нм 70%; 620 нм 73%; 640 нм 76%; 660 нм 81%; 680 нм 82%; 700 нм 84%.

Испытание 2. ИХГ толщиной 550 мкм по центральной оси, выполненные из состава 2 (см. таблицу):
при освещенности 0,1 лк спектр пропускания имеет следующие величины:
380 нм 40%; 400 нм 52%; 420 нм 64%; 440 нм 70%; 460 нм 72%; 480 нм 74%; 500 нм 74%; 520 нм 76%; 540 нм 78%; 560 нм 79%; 580 нм 79%; 600 нм 80%; 620 нм 81%; 640 нм 81%; 660 нм 81%; 680 нм 81%; 700 нм 81%;
при освещенности 6000 лк спектр пропускания имеет следующие величины:
380 нм 37%; 400 нм 54%; 420 нм 56%; 440 нм 58%; 460 нм 60%; 480 нм 62%; 500 нм 63%; 520 нм 65%; 540 нм 67%; 560 нм 69%; 580 нм 71%; 600 нм 75%; 620 нм 77%; 640 нм 78%; 660 нм 82%; 680 нм 84%; 700 нм 84%;
при освещении светом 20000 лк спектр пропускания имеет следующие величины:
380 нм 23%; 400 нм 35%; 420 нм 36%; 440 нм 36%; 460 нм 36%; 480 нм 36%; 500 нм 36%; 520 нм 42%; 540 нм 49%; 560 нм 56%; 580 нм 55%; 600 нм 60%; 620 нм 64%; 640 нм 68%; 660 нм 73%; 680 нм 75%; 700 нм 77%;
при освещении светом 25000 лк и при освещении светом 60000 лк спектры пропускания имеют те же величины, что при освещении 20000 лк, а именно:
380 нм 23%; 400 нм 35%; 420 нм 36%; 440 нм 36%; 460 нм 36%; 480 нм 36%; 500 нм 36%; 520 нм 42%; 540 нм 49%; 560 нм 56%; 580 нм 55%; 600 нм 60%; 620 нм 64%; 640 нм 68%; 660 нм 73%; 680 нм 75%; 700 нм 77%;.

Испытание 3. ИХГ толщиной 420 мкм центральной оси, выполненные из состава 3 (см. таблицу):
при освещенности 0,1 лк спектр пропускания имеет следующие величины:
380 нм 51%; 400 нм 65%; 420 нм 70%; 440 нм 74%; 460 нм 76%; 480 нм 78%; 500 нм 79%; 520 нм 80%; 540 нм 81%; 560 нм 81%; 580 нм 82%; 600 нм 83%; 620 нм 84%; 640 нм 85%; 660 нм 85%; 680 нм 85%; 700 нм 85%;
при освещении искусственного хрусталика светом 6000 лк спектр пропускания имеет следующие величины:
380 нм 30%; 400 нм 42%; 420 нм 48%; 440 нм 49%; 460 нм 51%; 480 53%; 500 нм 54%; 520 нм 56%; 540 нм 58%; 560 нм 61%; 580 нм 63%; 600 нм 67%; 620 нм 71%; 640 нм 72%; 660 нм 76%; 680 нм 78%; 700 нм 79%;
при освещении светом 20000 лк спектр пропускания имеет следующие величины:
380 нм 17%; 400 нм 24%; 420 нм 24%; 440 нм 24%; 460 нм 24%; 480 нм 24%; 500 нм 24%; 520 нм 30%; 540 нм 33%; 560 нм 40%; 580 нм 45%; 600 нм 50%; 620 нм 55%; 640 нм 60%; 660 нм 65%; 680 нм 68%; 700 нм 70%;
при освещении светом 25000 лк и при освещении светом 60000 лк спектры пропускания имеют те же величины, что и при освещении 20000 лк, а именно:
380 нм 17%; 400 нм 24%; 420 нм 24%; 440 нм 24%; 460 нм 24%; 480 нм 24%; 500 нм 24%; 520 нм 30%; 540 нм 33%; 560 нм 40%; 580 нм 45%; 600 нм 50%; 620 нм 55%; 640 нм 60%; 660 нм 65%; 680 нм 68%; 700 нм 70%;.

Как видно из результатов указанных испытаний 1-3, все предлагаемые составы эффективно ослабляют свет преимущественно в сине-фиолетовом диапазоне в спектральных пределах согласно формуле изобретения. Причем управление светопропусканием осуществляется светом в диапазоне свыше 320 нм.

Свойство медленного и необратимого снижения светопропускания в сине-фиолетовой области спектра подобно естественному хрусталику человека также подтверждены испытаниями с использованием прибора искусственной светопогоды "Ксентотест-1200" (ФРГ, фирма Хереус). Время имитационного засвета образца фотохромного стекла составило 8,5 лет в режиме день-ночь. Полученные при этом спектральные изменения для образца толщиной 3 мм приведены на фиг.5: кривая "д" соответствует исходному спектру пропускания образца; кривая "е" - спектру пропускания после световой экспозиции на приборе искусственной светопогоды. Как следует из приведенных графиков, длительная световая экспозиция приводит к снижению светопропускания преимущественно в сине-фиолетовой части спектра, как это присуще и естественному человеческому хрусталику (см. фиг. 3). Были проведены также испытания, в которых исследовалась предельная устойчивость предлагаемого стекла к обратимым циклам потемнения-обесцвечивания при световой экспозиции 50000 лк, где было показано, что предлагаемое фотохромное стекло способно выдерживать 50000 циклов потемнения-обесцвечивания без изменения спектров пропускания. В своей совокупности оба вида испытаний позволяют сделать вывод о достаточно приемлемой корреляции этих изменений с аналогичными возрастными спектральными изменениями человеческого естественного хрусталика.

Искусственные хрусталики глаза, изготовленные из предлагаемого материала, нетоксичны, оптически чистые, по спектральным характеристикам соответствуют естественным хрусталикам глаза человека, обеспечивают полную реабилитацию зрительных функций больных при имплантации, дозируют количество фотоповреждающего света на сетчатке при одновременном обеспечении возрастной нормы световосприятия и компенсируют уменьшение возрастной контрастной чувствительности.

Формула изобретения

1. Искусственный хрусталик глаза, включающий по крайней мере одну линзу, отличающийся тем, что по крайней мере одна линза выполнена из фотохромного материала, характеризующегося обратимым изменением светопропускания в зависимости от уровня излучения оптического диапазона, достигающего хрусталика.

2. Хрусталик глаза по п.1, отличающийся тем, что линза выполнена из фотохромного материала, изменяющего светопропускание под действием света спектрального диапазона от 320 нм и выше.

3. Хрусталик глаза по п.1 или 2, отличающийся тем, что фотохромный материал линзы характеризуется обратимым фотохромным изменением светопропускания преимущественно в синей области спектра излучения оптического диапазона.

4. Хрусталик глаза по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что линза из фотохромного материала под действием света достигающего хрусталика может обратимо изменять светопропускание в следующих граничных пределах: светопропускание, измеряемое при длине волны 380 нм изменяется в пределах 17 - 58%, а при 400 нм в пределах 24 - 70%, при 420 нм в пределах 24 - 74%, при 440 нм в пределах 24 - 77%, при 460 нм в пределах 24 - 80%, при нм в пределах 24 - 82%, при 500 нм в пределах 24 - 83%, при 520 нм в пределах 30 - 84%, при 540 нм в пределах 33 - 85%, при 560 нм в пределах 40 - 85%, при 580 нм в пределах 45 - 86%, при 600 нм в пределах 50 - 87%, при 620 нм в пределах 55 - 87%, при 640 нм в пределах 60 - 88%, при 660 нм в пределах 65 - 88%, при 680 нм в пределах 68 - 88%, при 700 нм в пределах 70 - 88%, при этом нижние граничные значения светопропускания соответствуют максимальной освещенности от 20000 лк и выше, а верхние граничные значения соответствуют освещенности менее 0,1 лк.

5. Хрусталик глаза по п.1, или 2, или 3, или 4, отличающийся тем, что материал линзы характеризуется необратимым, постепенным многолетним снижением светопропускания под действием внешнего излучения оптического диапазона по закону, соответствующему возрастному среднестатистическому снижению светопропускания естественного хрусталика человеческого глаза.

6. Хрусталик глаза по п.1, отличающийся тем, что линза из фотохромного материала оснащена по крайней мере одним гаптическим элементом.

7. Хрусталик глаза по п.6, отличающийся тем, что часть тела линзы заменена полимерным фрагментом, к которому прикреплен гаптический элемент.

8. Хрусталик глаза по п.7, отличающийся тем, что полимерный фрагмент выполнен в виде втулки, запрессованной в выполненное в линзе отверстие и охватывающей конец гаптического элемента.

9. Хрусталик глаза по п.7, или 8, отличающийся тем, что части длины гаптических элементов, расположенные в пределах линзы, размещены в канавках заподлицо с поверхностью линзы.

10. Фотохромное стекло, включающее SiO₂, B₂O₃, Al₂O₃, Na₂O, CuCl₂ и AgCl, отличающееся тем, что оно характеризуется следующим соотношением компонентов, мас.%:
SiO₂ - 58 - 62
B₂O₃ - 18 - 20
Al₂O₃ - 8 - 12
Na₂O - 8 - 12
CuCl₂ - 0,1 - 0,35
AgCl - 0,01 - 0,6
причем CuCl₂ и AgCl образуют микрокристаллы размером 100 - п

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6