CN109462987B - 义眼制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种可制造容易制造且毒性危险相对较小的义眼的义眼制造方法。用以达成本发明的上述目的的本发明的制造义眼的义眼制造方法包括：产生义眼复合数据的步骤，所述义眼复合数据包括具有虹膜区域的义眼的三维形状信息及与所述虹膜区域对应的二维表面处理信息；基于所述三维形状信息而利用三维打印装置三维打印义眼主体的步骤；对三维打印的所述义眼主体进行毒性处理的步骤；以及基于所述二维表面处理信息而以显示出预先设定在所述虹膜区域的图像的方式进行表面处理的步骤。
Description
技术领域
本发明涉及一种义眼制造方法。
背景技术
义眼主要用于如教育、医疗及利用于电影等的特殊目的等的各种用途。这种义眼通常包括如下工艺而实现：主体制造工艺；在义眼主体显示与眼睛的形状对应的图像的工艺；以及利用人体相容性较高的聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate，PMMA)原材料涂覆所述义眼主体的工艺。
然而，根据以往的义眼制造方法制造的义眼存在如下危险：在PMMA涂层受损的情况下，存在于所述涂层内的义眼主体的毒性泄漏，从而会对义眼使用者产生危害。另外，以往的义眼也存在如下问题：未考虑结膜与义眼内表面的形状差异，从而配戴感下降。
发明内容
[发明欲解决的课题]
本发明的目的在于提供一种可制造容易制造且毒性危险相对较少的义眼的义眼制造方法。
本发明的另一目的在于提供一种可制造配戴感相对优异的义眼的义眼制造方法。
[解决课题的手段]
用以达成本发明的上述目的的本发明的制造义眼的义眼制造方法包括：产生义眼复合数据的步骤，所述义眼复合数据包括具有虹膜区域的义眼的三维形状信息及与所述虹膜区域对应的二维表面处理信息；基于所述三维形状信息而利用三维打印装置三维打印义眼主体的步骤；对三维打印的所述义眼主体进行毒性处理的步骤；以及基于所述二维表面处理信息而以显示出预先设定在所述虹膜区域的图像的方式进行表面处理的步骤。
此处，所述毒性处理步骤优选为包括将三维打印的所述义眼主体在90℃至100℃的水中浸泡1小时至2小时的步骤。
并且，所述义眼制造方法优选为所述虹膜区域的曲率相对小于其他区域。
另外，所述义眼制造方法还包括在义眼表面涂覆PMMA的步骤，涂覆所述PMMA的步骤优选为以具有与所述其他区域等同的曲率的方式对曲率相对小于所述其他区域的虹膜区域进行涂覆。
并且，所述义眼制造方法优选为所述三维形状信息具有与预先测定出的义眼使用者的结膜表面相隔固定距离的流动空间。
另外，所述义眼制造方法优选为所述表面处理步骤包括通过升华转印方式对所述虹膜区域进行表面处理的步骤。
[发明的效果]
本发明的义眼制造方法可制造容易制造且毒性危险相对较小的义眼。并且，在与结膜之间提供流动空间的情况下，可提供一种配戴感相对优异的义眼。
附图说明
图1是表示本发明的义眼制造方法的顺序图。
图2是本发明的义眼的三维形状信息的剖面形状。
图3是表示本发明的义眼制造***的说明图。
图4是表示与本发明的经毒性处理的三维印刷物的溶出物浓度对应的细胞存活率的图表。
图5(a)、图5(b)分别是表示义眼主体及经表面处理的义眼的立体图。
具体实施方式
图1是表示本发明的义眼制造方法的顺序图，图2是本发明的义眼的三维形状信息的剖面形状。一并参照图1与图2，本发明的义眼制造方法首先产生义眼复合数据(步骤S10)，所述义眼复合数据包括具有虹膜区域F的义眼的三维形状信息及与虹膜区域F对应的二维表面处理信息。通常，三维设计数据是利用三维设计程序转换成立体光刻(Stereolithography，STL)文件而使用。如上所述，为了进行三维打印而转换的数据为三维形状信息，为了进行三维打印，三维形状信息再次沿高度方向转换成多个二维打印数据。可基于以此方式沿高度方向转换成多个二维打印数据的数据而利用三维打印装置三维打印三维印刷物。
此处，可利用三维设计程序或另外的电脑程序对三维形状信息产生二维表面处理信息。即，二维表面处理信息包括义眼图像映射在想要进行表面处理的对象物的表面的尺寸信息及位置信息。二维表面处理信息也可包括如色调、表面、粗糙度、硬度等的信息。
二维表面处理信息包括与义眼的各表面对应的单位像素的坐标值与用于表面处理的表面处理执行信息。这种表面处理信息按照各指定区域映射到三维形状信息，尤其，具有以虹膜区域F为中心的印刷图像信息。印刷图像信息包括形状数据与色调数据。在要求对单个三维成形物进行多个表面处理工艺的情况下，表面处理信息可包括工艺顺序信息。
在义眼的三维形状信息中，以曲率(Curvature)相对小于其他区域的方式形成与成为印刷对象的虹膜区域F对应的部分。即，虹膜区域F较其他区域扁平地形成。虹膜区域F较其他区域扁平的原因在于，为了精确地实现后续表面处理。作为参考，曲率半径越大，则曲率越小，曲率半径越小，则曲率越大。
并且，以如下方式设计义眼的三维形状信息：具有与预先测定出的义眼配戴预定者的结膜表面C相隔固定距离的流动空间。即，所述流动空间用于消除如下问题：如果结膜表面C与义眼内表面1a密接，则眼泪无法在结膜表面C与义眼内表面1a之间流动，故而配戴感略微下降。
三维形状信息在三维打印的义眼主体的下部具有支撑部，以便与三维打印的义眼的尺寸与形态无关而虹膜区域F的高度均相同。例如，在高度相对较低的义眼的情况下较高地堆砌支撑部，在高度相对较高的义眼的情况下较低地堆砌支撑部，由此无论三维打印哪种义眼，均使成为印刷对象的虹膜区域F的高度固定。支撑部也发挥可有助于稳定地三维打印义眼主体的作用、及在所期望的位置实现三维打印的作用。
三维形状信息可转换成分配有灰度及色调值的剖面图像数据。即，将义眼的三维形状信息沿高度方向转换成多张剖面图像，使剖面图像包括1024×768个以上的微小像素组合。此时，可在各像素分配灰度或色调信息值而视需要调整实际打印的部分的光能。由此，可获得经提高的表面照度值与打印精确度。
各剖面图像的三维打印高度为12微米至300微米。其原因在于：在所述高度为12微米以下的情况下，生产性较低，在所述高度为300微米以上的情况下，存在品质较低的问题。
其次，基于三维形状信息而利用三维打印装置三维打印义眼主体(步骤S20)。本发明的三维打印装置采用光硬化方式的三维打印装置。参照图3，本发明的三维打印装置100包括收容光硬化性树脂的树脂槽110、光硬化主体部150及图像光照射部130。树脂槽110的底部透明，光硬化性树脂通过从图像光照射部130照射的光而层层硬化，从而形成成形对象物。
本发明的三维打印是利用面单位积层方式三维打印义眼。通过1024×768以上的像素实现面单位积层方式，调节微米单位的光能而减少因光散射及光投射引起的过度硬化来提高三维打印的精确度。因此，本发明的义眼三维印刷物可获得高照度的成品。
其次，对三维打印的义眼主体进行毒性处理(步骤S30)。即便为通过实际认证授权机构完成有机体相容性认证的原材料，也会在三维打印过程中受到污染或变质而对人体有害性变高，故而需要毒性处理过程。为此，进行如下过程：将三维打印的义眼主体在90℃至100℃的水中浸泡1小时至2小时。在这种毒性处理后进行细胞毒性检查(MTT Assay)，结果可确认到细胞存活率相对变高。
图4是表示通过所述MTT Assay获得的与本发明的经毒性处理的三维印刷物的溶出物浓度对应的细胞存活率结果的图表。如图4所示，可确认到如下情况：当从本发明的经毒性处理的三维印刷物溶出的溶出物的浓度为0％至100％时，90％以上的细胞存活。即，本发明的经毒性处理的三维印刷物即便暴露于人体，也相对更安全。
四氮唑盐比色(Tetrazolium-based colorimetric，MTT)试验法可容易且快速地读出较多的试样，因此其是主要用于在所培养的细胞中研究细胞毒性的方法。所述方法的代谢过程利用完整的细胞的线粒体内的脱氢酶将黄色的水溶性MTT还原成深紫色的非水溶性MTT甲臜(formazan)结晶的原理，可在适当的波长(主要为500nm至600nm)测定吸光度而对细胞毒性进行评估。MTT Assay的实验方法如下述①至⑨。
①以各孔(well)为1×104至1×106的方式将细胞分注到96孔板(well plate)。②将想要测定的物质按照各浓度添加到各孔。③在37℃、5％、CO2培养箱(incubator)内培养适当的时间，以使试验物质可充分地暴露。④如果使用于其他实验，则去除上清液，否则在板中维持原状。⑤放入2mg/ml至5mg/ml的MTT溶液。(MTT溶液对光较敏感，因此将暴露于光的情况最少化)⑥在37℃、5％、CO2培养箱内放置4小时。⑦去除MTT溶液或不去除MTT溶液而直接分注二甲基亚砜(Dimethyl Sulfoxide，DMSO)。⑧在阻断光的状态下将板充分地摇晃10分钟至30分钟。⑨利用读板机(Plate reader)测定吸光度(波长：500nm至600nm)。
其次，基于二维表面处理信息而以显示出预先设定在虹膜区域F的图像的方式进行表面处理(步骤S40)。图5(a)、图5(b)分别是表示义眼主体及经表面处理的义眼的立体图。参照图5(a)、图5(b)，在三维打印装置100打印的义眼主体1发挥构成义眼的框架的基本构造作用。以表现出如经表面处理的义眼1'的形态的方式，通过表面处理装置300对这种义眼主体1进行表面处理。此时，表面处理装置300基于与三维形状信息一并产生的表面处理信息而对义眼主体1进行表面处理。表面处理可采用升华转印、染料升华、热转印、紫外线(Ultraviolet，UV)平版印刷等各种方式中的至少一种。
基于与三维形状信息一并产生的表面处理信息而对义眼主体1进行表面处理，故而可实现与预测的产物相同程度的产物，也可实现相对快速的作业。表面处理装置300可与三维打印装置100一同配置或配置到别处。在表面处理装置300与三维打印装置100一同配置的情况下，可一贯且连续地执行成形及表面处理。
另一方面，为了同时制造多个义眼，具有三维形状信息与二维表面处理信息的复合数据可包括在横向沿列与行彼此连接的多个义眼主体形状。并且，也可同时二维印刷这些沿列与行的多个义眼进。在此情况下，发挥如下效果：可通过一次工艺而制造彼此相同或不同的多个义眼。
表面处理装置300包括多关节机器臂310与支撑义眼主体1的支撑台330，多关节机器臂310具有升华转印用涂覆设备、升华转印设备、升华转印用墨水、升华转印用涂覆剂，还可具有染料升华部、热转印部、UV平版印刷部、喷雾用喷嘴、毛刷、钻孔机、辊、研磨机、印画机、清洗机、后硬化机及喷墨头中的至少一个表面处理工具。此处，升华转印设备、染料升华部、热转印部、UV平版印刷部可不支撑在多关节机器臂310而单独具备。
在表面处理装置300安装喷嘴的情况下，可喷射各种色调的墨水而对义眼主体1的表面进行色调处理。此处，表面处理装置300可利用三维形状信息将所述表面处理工具移动到三维上所期望的位置，在所述表面处理工具移动到所期望的位置后，利用表面处理信息以成为所期望的形状的方式进行表面处理。如上所述，表面处理装置300以与三维形状信息一并产生的表面处理信息为基础，由此可提高作业的精确度。
表面处理装置300可利用清洗机对义眼主体1进行清洗。表面处理装置300可利用后硬化机对义眼主体实施后硬化作业。表面处理装置300可利用喷墨头而通过喷墨打印方式对义眼主体表现出色调。
本发明的义眼制造***可包括控制三维打印装置100与表面处理装置300的控制部。
其次，以PMMA原材料涂覆整个义眼表面。PMMA的有机体相容性优异、耐久性卓越且在光学上也优异，因此适宜用作修饰材料。使PMMA涂层的厚度成为0.5mm至2.5mm。在PMMA涂层的厚度为0.5mm以下的情况下，难以保持均匀的涂层厚度及完整的涂层，所印刷的图像会因轻微的冲击而损坏。在PMMA涂层的厚度为2.5mm以上的情况下，透光性变低而视觉品质下降。此时，以具有与其他区域等同的曲率的方式对以曲率相对小于其他区域的方式形成的虹膜区域F进行涂覆。即，为了容易地进行表面处理，将以曲率相对较小的方式形成的虹膜区域F的曲率恢复成与其他区域等同的程度而使其呈与实际眼球相同的形状。
在以PMMA涂覆义眼后，放入到热消毒器或烘箱内进行干燥及二次毒性去除作业。此时，加热温度为80℃至120℃。在加热温度为80℃以下的情况下，成形性及涂覆性明显下降，在加热温度为120℃以上的情况下，产生所印刷的图像变形或损坏的问题。
Claims (5)
1.一种义眼制造方法，其用来制造义眼，其特征在于，包括：
产生义眼复合数据的步骤，所述义眼复合数据包括具有虹膜区域的义眼的三维形状信息及与所述虹膜区域对应的二维表面处理信息；
基于所述三维形状信息而利用三维打印装置三维打印义眼主体的步骤；
对三维打印的所述义眼主体进行毒性处理的步骤；以及
基于所述二维表面处理信息而以显示出预先设定在所述虹膜区域的图像的方式进行表面处理的步骤，
所述三维形状信息具有与预先测定出的义眼使用者的结膜表面相隔固定距离的流动空间。
2.根据权利要求1所述的义眼制造方法，其特征在于，所述毒性处理步骤包括将三维打印的所述义眼主体在90℃至100℃的水中浸泡1小时至2小时的步骤。
3.根据权利要求1所述的义眼制造方法，其特征在于，所述虹膜区域的曲率相对小于其他区域。
4.根据权利要求3所述的义眼制造方法，其特征在于，还包括在义眼表面涂覆聚甲基丙烯酸甲酯的步骤，
涂覆所述聚甲基丙烯酸甲酯的步骤是以具有与所述其他区域等同的曲率的方式对曲率相对小于所述其他区域的所述虹膜区域进行涂覆。
5.根据权利要求1所述的义眼制造方法，其特征在于，所述表面处理步骤包括通过升华转印方式对所述虹膜区域进行表面处理的步骤。
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