2.1.1 人工虹膜簡介
人體的眼球利用視網膜感知入射光線強弱，自動回饋調整虹膜肌肉的縮放，
改變瞳孔大小，控制入射光線強弱，其原理類似照相機的光圈。對於先天性虹膜 疾病或後天性造成的虹膜缺損，目前治療方式多以人工虹膜取代或修補。現今所 使用的人工虹膜材料多為壓克力製成，依照所需修補的形狀組合而成，再植入病 患眼球的房體內，如圖 1 所示。然而目前的人工虹膜缺點在於植入後所佔據房體 的空間太大，以致於容易造成眼睛手術後產生其他的疾病；且壓克力材質易碎，
遇到撞擊後可能在眼睛內損壞造成傷害。更重要的是目前人工虹膜的功能主要是 為了美觀，並無縮放功能，因此無法如人體原有的虹膜可以調節光線進入眼睛的 量。
基於本研究群組長期針對人工括約肌材料的研究，我們希望能探究是否能將 圖 2、Ophtec 公司所製造的人工虹膜系統
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目前研究中的電致動材料，除原有應用在尿道閉鎖上，是否也能夠應用在人工虹 膜的設計上，改進原有人工虹膜無主動功能的缺點，讓人工虹膜真正具有類似人 體虹膜的光線調節功能，本研究計畫使用記憶合金與導電高分子做為制動的元 件，並配合控制電路，以入射光強弱來決定瞳孔開閉的大小，模擬真正眼球的功 能。目前我們第一步的工作是記憶合金的部份，已獲致初步的成果，未來工作則 是要使用類似設計，但以導電高分子取代記憶合金，來製作人工虹膜。
2.1.2 形狀記憶合金
形狀記憶合金為鈦鎳合金的材料，當溫度改變時會產生形變，而溫度恢復時 即恢復為原來的形狀。因此當遇熱或通過微量電流產熱時，便可造成形狀記憶合 金產生形變而收縮，阻斷熱源或電流後即恢復。利用此特性搭配相機的光圈，發 展新的人工虹膜裝置。
2.1.3 人工虹膜系統的製作
將形狀記憶合金與光圈結合，並製作對形狀記憶合金分段通電的電路，並利 用光敏電阻感測光線的強弱，接上 10 伏特直流電源後即完成人工虹膜系統的裝 置，如圖 2 所示。
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圖 3、人工虹膜裝置
2.1.4 人工虹膜作用機制
人工虹膜系統藉由光線的強弱，透過光敏電阻感測後的改變，可控制電流分 段通過形狀記憶合金，達到形狀記憶合金不同程度收縮的功能，藉以控制光圈的 大小。當光線強時，形狀記憶合金沒有電流通過，光圈維持在最小狀態，避免強 光直射入眼睛內部；光線稍弱時，電流通過較少段的形狀記憶合金，光圈開始微 張，入射光線增強；當光線更暗時，電流通過較多段的形狀記憶合金，光圈開至 最大(圖 3)。此裝置如同模擬人體的瞳孔放大縮小以調節接收到的光量。
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圖 4、人工虹膜的開闔(A)光線強，(B)光線稍弱(上緣白色紙張遮住一半的光敏 電阻)，(C)光線更暗時(遮蔽大部分光敏電阻)。
2.1.5 人工虹膜開闔與拉力關係測試
藉由荷重傳感器(load cell)量測人工虹膜開闔時所需的力量大小。首先將 光圈固定，並使得光圈拉桿的拉動方向對應到荷重傳感器致動的方向，之後以荷 重傳感器所測得的力量對光圈開闔大小的百分比作圖，結果如圖 4。以目前光圈 裝置所測得到開至最大時所需的力為 18 克。
Force (g)
0 5 10 15 20 25
Diaphragm open ratio (%)
0 20 40 60 80 100
圖 5、人工虹膜開闔拉力對開闔百分比之關係圖
2.1.6 人工虹膜開闔對光能量關係測試
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Optical power of 540 nm (uW)
-20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
Diaphragm open ratio (%)
0
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形狀記憶合金，來設計關閉尿道的人工括約肌。
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本實驗採用定電流 ( chronopotentiometry ) 方式下電聚合聚砒硌膜；其設定 條件分別以 1 mA、0.5 mA、0.3 mA 電流下電鍍，而利用不同時間電鍍去控制其 膜厚。
2.2.3 砒硌膜測試
利用熱蒸鍍將金附著於 Nylon 6 膜上，使其帶有一導電層而可去電鍍。圖 9 為砒硌膜於 1 M 之 LiClO4 溶液中致動情形，由圖可知砒硌膜在排出離子後會開