Brevet FR2462148A1 — publié le 19810213

La présente invention concerne une structure d'oeil arti- ficiel pouvant servir de prothèse oculaire chez des personnes ayant perdu un oeil, ainsi qu'à d'autres usages, par exemple d'oeil pour poupée. Par les progrès accomplis, la fabrication de prothèses oculaires est devenue un art o l'on s'efforce de reproduire la couleur, la striation, les marques de veines et analogues avec une fidélité telle qu'on puisse seulement distinguer 1' oeil artificiel de l'oeil vivant du patient en observant les yeux lors de variations d'intensité de la lumière ambiante. A la connaissance du demandeur, on n'a pas réalisé jusqu'à présent d'oeil artificiel dont la pupille soit apte à se dila- ter lors d'une baisse d'intensité de la lumière ambiante. En conséquence, la présente invention a pour buts: - de réaliser un oeil artificiel doté d'une pupille apte à se dilater quand l'intensité de la lumière ambiante diminue; - d'atteindre ce but grâce à des moyens de détection et de commande électriques; - de réaliser un oeil artificiel complètement autonome et à action automatique du genre décrit; - d'atteindre ces buts grâce à une structure apte à si- muler au moins deux états différents de dilatation de la pu- pille qui correspondent sensiblement aux états apparaissant dans l'oeil naturel; - d'obtenir les résultats précités dans des yeux de pou- pée, en particulier en assurant une dilatation coordonnée des pupilles des deux yeux; - d'une manière générale, d'atteindre les buts précités grâce à une structure simple et légère qui ne pèse pas dans l'orbite du patient et se prête à être adaptée en propre au patient par la coloration de l'iris et l'ensemble de la con- ception. Pour atteindre les buts précités, ainsi que d'autres, selon un mode de réalisation préféré, on enferme dans un enro- bage en matière plastique un panneau à circuit et ses compo- sants électriques, le panneau à circuit figurant un iris sur sa face avant et comportant un dispositif photoélectrique tel que phototransistor monté dans une aire pupillaire de grandeur minimale correspondant à la grandeur de la pupille pour une luminosité ambiante amximale. Autour de cette pupille d'aire minimale est monté, devant la représentation d'iris, un moyen électro-optique tel qu'élément à cristaux liquides, ce der- nier ayant une aire effective telle que lorsqu'il est excité de manière à intercepter la lumière (c'est-à-dire à paraître sombre), la pupille semble s'être dilatée. Les connexions de circuit électrique sont telles que l'élément à cristaux liquides est excité quand le moyen photoélectrique décèle une baisse prédéterminée de l'intensité lumineuse ambiante, et qu'un effet inverse apparaît quand la lumière amabiante rede- vient suffisamment intense. On va maintenant décrire à titre d'exemples un mode de réalisation préféré et plusieurs variantes de l'invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est, avec grossissement, une vue en coupe verticale simplifiée d'une prothèse oculaire selon un mode préféré de réalisation de l'invention - la figure 2 est une vue simplifiée en élévation d'une représentation d'iris incorporée à la prothèse selon la figure 1; - les figures 3, 3A et 3B sont différents schémas de câ- blage de composants indiqués sur la figure 1; - la figure 4 est une vue de détail en coupe illustrant une variante de la prothèse selon la figure 1; - la figure 5 est un schéma de câblage symbolique des composants de circuit d'une variante de la prothèse selon la figure 1; - la figure 6test un autre schéma de câblage symbolique illustrant l'application de l'invention à la dilatation coor- donnée des deux yeux d'une poupée; - la figure 7 est une vue de détail de profil de la face d'une poupée à laquelle est incorporée l'appareil selon la figure 6. La figure 1 illustre l'application de l'invention à un oeil artificiel comprenant une partie de corps antérieure cen- trale 10, en matière plastique transparente telle que métha- crylate de méthyle limpide, à la base intérieure duquel est lié un panneau circulaire 11. Le panneau 11 peut être un pan- neau à circuit imprimé de rayon R3 correspondant au diamètre extérieur (généralement de 12 mm) de l'iris de l'oeil, une représenta- tion d'iris 12 étant tracée ou rapportée sur la face avant du panneau 11, comme indiqué sur la figure 2, de façon qu'on puisse en voir clairement, à travers la partie de corps transparente 10, la couleur, la striation ainsi que d'autres marques correspondantde préférence à celles que présente 1' autre oeil (en bon état) du patient. Le corps de l'oeil est complété par une masse profilée en matière plastique blanche 13, telle que méthacrylate de méthyle pigmenté à l'oxyde de zinc, qui imite la sclérotique et dans laquelle tous les au- tres composants internes sont complètement enrobés. Dans la réalisation préférée représentée, le panneau 11 est annulaire, présentant un trou central de rayon R1 choisi égal au rayon pris par une pupille sous lumière ambiante in- tense. Un phototransistor 14, qui peut être contenu dans un enrobage cylindrique miniature, hermétique, à fenêtre d'ex- trémité munie d'une lentille, est monté dans ce trou central du panneau 11, sa fenêtre à lentille présentant un contour bombé dirigé vers l'avant comme indiqué sur la figure 1. Ain- si, le phototransistor est en permanence directement exposé à la lumière ambiante à travers la partie de corps transpa- rente 10. Le phototransistor 14 est immédiatement entouré, sur le bord radialement intérieur de la face avant de la représenta- tion d'iris 12, par un anneau 15 de matière dotée de sensibi- lité électro-optique parfois dite écran à cristaux liquides; le rayon intérieur de l'élément annulaire 15 est sensiblement égal au rayon extérieur R1 du phototransistor 14 ou de l'aire imitant la pupille rétrécie, tandis que le rayon extérieur R2 de l'anneau 15 a une grandeur correspondant au diamètre exté- rieur d'une pupille dilatée du fait que la lumière ambiante est relativement peu intense. On notera que l'écran annulaire 15 est un mince empilage de couches minces assemblées face contre dos comportant des cristaux liquides entre des plaques conductrices recouvertes de revêtements de polarisation verticale et horizontale res- pectivement. Il suffit d'indiquer que, lors de l'application d'une tension adéquate aux plaques empilées, le pouvoir rota- toire des cristaux liquides disparaît, ce qui permet aux pola- 246214# riseurs d'intercepter la lumière incidente avant qu'elle n' atteigne le revêtement réfléchissant, de sorte que l'écran paraît noir; en l'absence d'excitation, le champ électri- que établi entre les plaques cesse d'agir sur les cristaux, qui reprennent alors leur pouvoir rotatoire de 900 de sorte que la lumière traverse les deux polariseurs et que l'empila- ge semble transparent; ainsi, la couleur et les marques de l'iris sont visibles sur toutes la largeur radiale dé l'écran jusqu'à l'aire assombrie centrale du phototransistor 13. D' autres composants coopérants sont montés sur le dos du panneau 11, auquel ils peuvent être couplés; sur la figure 1, ces omposants sont représentés sous la forme d'une source de ten-- sion à pile unique 16 et d'un moyen de commutation électrique tel que transistor approprié 17. Le circuit complet de câblage des éléments décrits, ainsi que d'autres, est représenté sur la-figure 3, étant entendu que tous les composants électriques sont complètement encas- trés et enrobés dans le corps 10-13 de l'oeil selon la figure 1. En fonctionnement, quand de la lumière suffisamment intense frappe le phototransistor 14, celui-ci s'excite, prélevant du courant à travers des résistances 18 et 19. Le courant ainsi prélevé sur la base du transistor 17 (moyen de commutation) assure le maintien de ce dernier à l'état bloquant, de sorte qu'aucun courant n'émane de l'émetteur du transistor 17; ain- si, sous la lumière intense précitée, aucun courant ne peut traverser le moyen électro-optique 15, qui demeure donc trans- parent, laissant voir la représentation d'iris jusqu'au rayon intérieur R1. Quand l'intensité de la lumière baisse, le photo- transistor 14 passe à l'état bloquant, de sorte que du courant ne peut le traverser en passant par la base du transistor 17; dans cet état, le courant traverse en série les résistances 18, 19 pour atteindre la base du transistor 17, de sorte que ce dernier s'excite et que du courant émis par son émetteur traverse l'anneau 15. L'anneau 15 excité intercepte la lumière et la pupille parait s'être agrandie dans une mesure corres- pondant à l'aire de l'anneau 15. Lors du rétablissement de la lumière ambiante intense, le phototransistor 14 reprend 1' état passant et les effets décrits se répètent chaque fois que l'intensité lumineuse passe par le niveau prédéterminé t46214# pour la commutation. La figure 4 illustre une variante suivant laquelle la pile 16 est maintenue de manière amovible en contact avec le panneau à circuit imprimé au moyen d'un tampon amovible 21, vissé dans un taraudage ménagé dans l'alésage du corps 13 qui reçoit la pile 16. Par ailleurs, le fonctionnement est tel que décrit à propos de la figure 1. La figure 5 est un schéma symbolique illustrant une va- riante; les éléments déjà décrits y conservent les mêmes références numériques. Ainsi, la tension de la source 16 ne s'applique pour exciter l'anneau 15 que si le phototransistor 14 est à l'état bloquant parce que l'intensité de la lumière qu'il reçoit est devenue égale, puis inférieure à un niveau prédéterminé. Une commande manuelle représentée en 22 indi- que que ce niveau prédéterminé peut être présélecté, par exemple par choix de la valeur ohmique de la résistance 18. La figure 5 représente en outre un second anneau 15' doté de sensibilité électro-optique. L'anneau 15' entoure concentri- quement l'anneau 15, son rayon intérieur étant sensiblement égal au rayon extérieur de l'anneau 15. A l'anneau 15' est affecté un second moyen de commutation 17', représenté couplé de façon à être commandé par un second phototransistor 14', un élément de circuit d'activation 23 étant prévu pour ne laisser le moyen de commutation 17' prendre l'état passant que si le moyen de commutation 17 a déjà pris cet état. Le bouton 22' affecté au moyen de commutation 17' indique que l'on peut présélecter un second niveau d'intensité lumineuse, inférieur à celui de passage du moyen de commutation 17 à 1' état passant, ce qui permet à la pupille simulée (avec l'agen- cement selon la figure 5) de prendre son état le plus dilaté en deux étapes, d'abord grâce à la zone d'assombrissement 15, puis grâce à la zone d'assombrissement 15', à mesure que les phototransistors décèlent la baisse progressive de l'intensi- té lumineuse ambiante. Il est préférable que le phototransis- tor 14 soit monté en position centrale comme décrit à propos de la figure 1; le phototransistor 14' peut être immédiate- ment voisin s'il est assez petit, mais peut aussi être encas- tré dans une région étrangère suffisamment translucide de la sclérotique en matière plastique 13, d'une manière que l'on conçoit. Les figures 6 et 7 illustrent l'application de l'inven- tion à une poupée, l'agencement étant tel que les deux pupil- les se dilatent à l'unisson en réponse à une baisse d'inten- sité lumineuse. Ici encore, les principaux composants élec- triques conservent les mêmes références numériques que les anneaux 15a et 15b dilatant les pupilles des yeux respectifs sont représentés reliés en parallèle à la sortie du moyen de commutation 17. Nécessairement, il faut établir entre les deux yeux une liaison électrique, qui est donc extérieure à chaque oeil, et il est préférable de monter le phototran- sistor 14 à l'extérieur des deux yeux, par exemple dans la région nasale 24 de la tête de poupée, cette région nasale étant spécialement conçue de manière à être localement mince et translucide, ceci pour permettre la photoréponse décrite. Les fortes hachures portées en 25 suggèrent qu'il est préfé- rable d'immobiliser par enrobage le phototransistor 14, la source de tension 16, le transistor de commutation 17 et les résistances associées dans la région nasale en les couplant par une liaison par câble souple 26 aux deux éléments ocu- laires 15a et 15b. On voit que les modes de réalisation décrits permettent d'atteindre tous les buts indiqués dans l'introduction. Un grand pas est ainsi accompli pour conférer du naturel à un oeil artificiel, ce qui permet au patient d'avoir moins de souci de son aspect et de ce fait plus d'assurance dans ses rapports avec autrui. Dans une application concrète, le photo- transistor 14 est du Type CLT 2010, produit miniature de la Clairex Electronics, Mount Vernon, New York. Le transistor de commutation 17 peut être du Type Clairex 2N 525, les ré- sistances 18, 19, 20 étant respectivement de 2,7, 33 et 3,7 ohms. La pile 16, du type au mercure à un seul élément, a une tension de sortie de 1,4 volt. Il va de soi qu'on peut aussi utiliser d'autres composants miniatures du commerce, notamment piles au lithium à plus grande longévité. On voit aussi que l'invention permet l'utilisation au maximum des techni- ques existantes de fabrication d'yeux artificiels, selon les- quelles un "macaron" en méthacrylate de méthyle, muni d'une tige de manipulation 10' (figure 1), constitue l'embase à 2462Â48 base plate sur laquelle on peut assembler un circuit imprimé portant des cristaux liquides, une représentation d'iris et divers composants, avant de mouler la sclérotique au contour définitif de l'oeil; le finissage ultérieur éventuel de la face antérieure de l'oeil s'opère selon la pratique courante. Les figures 3A et 3B représentent des variantes de cir- cuit comportant les composants décrits à propos de la figure 1 et c'est le montage selon la figure 3A qui est actuellement préféré. Sur la figure 3A, on voit une source d'alimentation 16' qui comporte une pile 16 et fournit un courant de sortie pulsé ou haché, à onde rectangulaire, pour l'excitation al- ternative d'un écran à cristaux liquides 15 comportant, incor- poré, son propre réseau d'excitation. Le phototransistor 14 peut être du Type Fairchild FPT-100 et le transistor de com- mutation 17 peut être du Type 2N 2905, la résistance unique 18 ayant une valeur de 470 kilohms. Le circuit selon la figu- re 3B est semblable, sauf que l'écran à cristaux liquides ne comporte pas son propre réseau d'excitation et qu'il est donc prévu une résistance de polarisation additionnelle 19' (avantageusement de 68 kilohms) pour déterminer le niveau lumineux auquel le transistor 17 opère la commutation entre les états polarisés transparent et non transparent de l'écran à cristaux liquides 15. D'une manière générale, les dispositions décrites se pré- tent à diverses modifications sans sortir, pour autant, du cadre de l'invention. Ainsi, par exemple, on peut porter le nombre d'anneaux concentriques 15, 15' à trois ou plus pour rendre progressive la dilatation apparente de la pupille et donner l'illusion d'un passage en fondu de la pupille de 1' état rétréci à l'état dilaté. REVENDICATIONS 1. Oeil artificiel caractérisé en ce qu'il comprend un corps (13), imitant un oeil qui comporte une couverture trans- parente (10) recouvrant une zone circulaire sombre (Ri), imitant la pupille, entourée par une zone annulaire imitant l'iris, ladite zone circulaire ayant la grandeur voulue pour imiter une pupille soumise à une lumière ambiante intense, un anneau (15, 15') doté de sensibilité électro-optique inter- posé entre ladite zone imitant l'iris et ladite couverture transparente, cet anneau à sensibilité électro-optique s' étendant radialement vers l'extérieur, à partir de ladite zone sombre,sur la distance voulue (R2) pour avoir un diamè- tre extérieur correspondant à celui d'une pupille dilatée du fait que la lumière ambiante a une intensité inférieure à celle de ladite lumière ambiante intense, et un circuit électrique (14-20) présentant des liaisons d'excitation avec ledit anneau à sensibilité électro-optique, ce circuit com- portant un moyen photoélectrique qui présente un élément photosensible (14) exposé à la lumière ambiante. 2. Oeil artificiel selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen photoélectrique (14) est placé de maniè- re à être exposé à travers ladite couverture transparente (10). 3. Oeil artificiel selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit anneau à sensibilité électro-optique (15,15') est du type écran à cristaux liquides. 4. Oeil artificiel selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit moyen photoélectrique (14) est placé dans ladite zone sombre (RI) imitant la pupille. 5. Oeil artificiel selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit corps (13) comporte un panneau (ll)à circuit dont la face antérieure porte une représentation constituée par ladite zone imitant la pupille et par ladite zone imitant l'iris, ledit moyen photoélectrique (14) étant porté par le- dit panneau à circuit et un circuit électrique, porté par ledit panneau, reliant ledit moyen photoélectrique audit an- neau à sensibilité électro-optique de manière à provoquer l'excitation de cet anneau à sensibilité électro-optique pour des tensions photo-électriques de sortie inférieures à un'ni- veau de tension prédéterminé. 246t14B 6. Oeil artificiel selon la revendications, caractérisé en ce que ladite zone circulaire sombre est constituée par un trou ménagé dans ledit panneau à circuit (11). 7. Oeil artificiel selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen photoélectrique (14) est un photo- transistor. 8. Oeil artificiel selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen photoélectrique (14) est un phototran- sistor comportant une lentille antérieure dimensionnée et montée de façon à déterminer sensiblement ladite zone centra- le sombre (Rl). 9. Oeil artificiel selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit corps (13) comporte un enrobage (10) de matière plastique transparente qui recouvre ladite zone (R3) imitant l'iris et recouvre aussi ladite lentille, avec la- quelle elle est en contact intime. 10. Oeil artificiel selon la revendication 8, caractéri- sé en ce que ledit enrobage transparent (10) est de *forme générale circulaire et recouvre ladite zone imitant la pupil- le, en registre avec elle, le reste (13) dudit corps compor- tant un enrobage de matière plastique blanche imitant la sclérotique qui entoure, en contact intime avec elle sur la circonférence au moins, ladite matière plastique transparente. 11. Oeil artificiel selon la revendication 10, caracté- risé en ce que l'enrobage de matière plastique blanche a la forme voulue pour définir, avec ladite matière transparente (10) la totalité de l'oeil artificiel, ledit panneau (11) étant entièrement intérieur à cet enrobage. 12. Oeil artificiel selon la revendication 1, caracté- risé en ce que ledit circuit électrique (14-20) comporte une source de tension incorporée et un moyen de commutation élec- trique (17) monté de manière à répondre au courant de sortie dudit moyen photoélectrique et qui commande l'application de tension de la source audit anneau (15, 15') à sensibilité électro-optique. 13. Oeil artificiel selon la revendication 12, caracté- risé en ce que ledit panneau à circuit (11) et tous les compo- sants (14-20) en liaison électrique avec lui sont entièrement enrobés dans de la matière plastique. 346t4B 14. Oeil artificiel selon la revendication 12, carac- térisé en ce que ladite source de tension (16) est amovi- ble dans ledit corps et susceptible de remplacement. 15. Oeil artificiel selon la revendication 1, caracté- risé en ce que ledit anneau à sensibilité électro-optique (15, 15') est l'anneau intérieur d'une série de tels an- neaux juxtaposés radialement par ordre croissant de gran- deur, le diamètre extérieur du plus grand anneau correspon- dant au diamètre extérieur d'une pupille pleinement dilatée, ledit circuit électrique (14) établissant entre ledit moyen photoélectrique et chacun desdits anneaux des liaisons acti- ves telles qu'il y a excitation d'anneaux de plus en plus grands pour des tensions de sortie photoélectriques infé- rieures à des niveaux de tension prédéterminée de plus en plus bas. 16. Oeil artificiel selon la revendication 5, caracté- risé en ce que lesdits anneaux concentriques (15, 15') sont au nombre de deux. 17. Oeil artificiel selon la revendication 16, caracté- risé en ce que lesdits anneaux concentriques (15, 15') sont au nombre de trois. 18. Oeil artificiel selon la revendication 1, caracté- risé en ce que ledit circuit électrique comporte un moyen de liaison destiné à recevoir une source de tension située à distance pour fournir la tension d'excitation dudit anneau (15) à sensibilité électro-optique, et un moyen de commuta- tion électrique (17) monté de manière à commander, en répon- se au courant de sortie dudit moyen photoélectrique (14) l'application de tension de la source audit anneau (15) à sensibilité électro-optique. 19. Oeil artificiel selon la revendication 18, caracté- risé en ce que ledit moyen de liaison comporte un raccorde- ment temporaire. 20. Oeil artificiel selon la revendication 18, caracté- risé en ce que ledit moyen de liaison comporte un conduc- teur souple (26). 21. Oeil artificiel selon la revendication 1, caracté- risé en ce que ledit moyen photoélectrique (14) est distant dudit circuit, avec lequel il présente une liaison souple, et a avec ledit anneau (15) à sensibilité électro-optique une relation active telle qu'il provoque l'excitation de cet anneau pour des tensions de sortie photoélectriques inférieu- res à un niveau de tension prédéterminé. 22. Oeil artificiel selon la revendication 21, caracté- risé en ce que ledit oeil fait partie d'une paired'yeux reliés concuremment en parallèle avec ledit moyen photoélec- trique (14), de sorte que, dans l'application à une poupée, on peut voir les pupilles des deux yeux se dilater à l'unis- son en réponse à une baisse d'intensité de la lumière ambiante. 23. Combinaison de deux yeux selon la revendication 22 montés dans la face d'une tête de poupée, cette face compor- tant une région (24) transmettant la lumière dans une cer- taine mesure au moins et ledit moyen photoélectrique (14) étant monté dans ladite tête de manière à être exposé à travers cet- te région. 24. Combinaison selon la revendication 23, caractérisée en ce que ladite région (24) transmettant la lumière est translucide.