CN115379924A - 用于保持透镜坯料的心轴和使用该心轴制造透镜的方法 - Google Patents

Abstract

构造成用于在制造期间保持和定位眼内透镜坯料(204、404)的心轴(100)包括具有中心轴线(X)的柄部(150)和构造成保持透镜坯料(204、404)的透镜坯料保持部分(105)。保持部分(105)包括与心轴(100)的中心轴线(X)同心地形成的中心腔(110)。突起(112)形成在中心腔(110)的表面(120)上，并且构造成在距中心腔的表面的固定距离处支撑透镜坯料(204、404)的第一表面(208、408)。环(200)装配在中心腔(110)的周边部(122)内以保持透镜坯料(204、404)的第二相反表面(210、410)。使用心轴(100)制造眼内透镜(612)的方法包括利用诸如水(502)的液体填充形成在透镜的第一表面(208、408)下方的空间(405)、冻结液体(607)然后机加工和/或铣削透镜坯料(204、404)的第二表面(210、410)。

Description

用于保持透镜坯料的心轴和使用该心轴制造透镜的方法

相关专利申请的交叉引用

2019年12月12日提交的美国优先权申请62/947,339的全部内容(包括说明书、附图、权利要求和摘要)通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及用于保持诸如眼内透镜(intraocular lens)的透镜的心轴以及制造透镜的方法，更具体地，涉及使用该心轴制造诸如眼内透镜的单件式透镜的方法。

背景技术

如共同转让的美国专利No.9,919,487(“'487专利”，其通过引用合并于此用于所有目的)中所述，通常通过机加工和铣削聚合物盘(即，透镜“坯料”)来生产眼内透镜，该聚合物盘在制造期间通常由蜡或水(冰)保持就位。蜡(水溶性蜡或溶剂可溶性蜡)用于制造亲水性眼内透镜，并且当低温地制造疏水性眼内透镜时使用冰，所述疏水性眼内透镜在室温下是橡胶并且需要低温进行机加工。聚合物坯料的每一侧依次进行机加工和铣削，最终产品是完整的单件眼内透镜。具体地，通过将盘保持在第一侧心轴上来在盘的第一侧上执行铣削。然后将部分机加工的坯料保持在第二侧心轴上，使得可以铣削坯料的第二侧。

'487专利公开了一种改进的心轴，该心轴在用作用于保持部分机加工和/或成型的具有封阻蜡的亲水性透镜坯料的第二侧心轴时是特别有益的。相反，由疏水性材料制成的透镜通常低温地形成，这在确保光学和触觉(haptic)居中方面提出了特别的挑战。

发明内容

在一个示例性实施方式中，在制造期间用于保持和定位眼内透镜坯料(blank)的心轴(mandrel)包括具有中心轴线的柄部(shank portion)和用于保持透镜坯料的透镜坯料保持部分。保持部分包括与心轴的中心轴线同心地形成的中心腔。在中心腔的表面上形成突起以支撑透镜坯料的第一表面。环装配在透镜坯料保持部分的周边内，并且保持透镜坯料的第二相反表面。

在一个示例性实施方式中，在透镜坯料的第一表面(当透镜坯料由突起支撑时)和中心腔的表面之间形成空间。

在一个示例性实施方式中，中空通道形成在中心腔内，中空通道延伸到柄中。

在一个示例性实施方式中，柄部被构造成被接收在支撑夹头(collet)内。

在一个示例性实施方式中，第二腔与中心腔同心，并且具有比中心腔小的截面直径。

在一个示例性实施方式中，过盈配合将环部保持在透镜保持部分内。

在一个示例性实施方式中，环部包括沿着其内周面形成的多个孔，孔被构造成允许液体(优选为水)被转移到形成在透镜坯料的第一表面(当透镜坯料由突起支撑时)和中心腔的表面之间的空间中。水可以被冻结以在透镜坯料被铣削和/或机加工时支撑透镜坯料。

根据一个示例性实施方式，使用心轴制造眼内透镜的方法包括提供心轴、将眼内透镜坯料定位在心轴的中心腔中以及将环装配到心轴以便将眼内透镜坯料保持在心轴上。

根据一个示例性实施方式，眼内透镜坯料的光学中心与心轴柄的中心轴线同心地定位。

根据一个示例性实施方式，该方法还包括：将液体施加到形成在透镜坯料的第一表面(当透镜坯料由突起支撑时)和中心腔的表面之间的空间、冻结液体使得其支撑透镜坯料以及由透镜坯料形成透镜。

根据一个示例性实施方式，形成透镜包括当透镜被支撑在心轴内时对透镜的第二表面进行铣削(milling)或机加工(machining)中的一者或多者。

根据一个示例性实施方式，液体优选地包括水，透镜坯料优选地包括疏水性材料。

根据一个示例性实施方式，将心轴保持在真空夹头中，并且利用激光器形成透镜。

附图说明

包含在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施方式，并且与具体实施方式一起用于解释本发明的原理。

图1示出了根据一个实施方式的心轴的立体图。

图2示出了与根据图1的心轴一起使用的环的实施方式的立体图。

图3示出了包括根据图1的心轴的心轴/视盘(optic disc)组件的截面图，其中根据图2的环将透镜坯料保持到心轴上。

图4A示出了根据一个实施方式的被放置在心轴上的透镜坯料的截面图。

图4B示出了根据一个实施方式的定位到心轴上以保持透镜坯料/视盘的环的截面图。

图4C示出了根据一个实施方式的定位于夹头内的心轴/视盘组件的截面图。

图5A示出了根据一个实施方式的心轴/视盘组件的截面图，该组件倒置于水容器中，以便允许用水填充视盘和心轴之间的空间。

图5B是根据图5A的心轴/视盘组件的一部分的放大图，其中水填充视盘和心轴之间的空间。

图6A示出了根据一个实施方式的定位于正被冷却的夹头内的心轴/视盘组件的截面图。

图6B示出了根据一个实施方式的定位于夹头内的心轴/视盘组件的截面图，其中冰形成在视盘和心轴之间的空间内以便支撑视盘。

图6C示出了根据一个实施方式的当视盘定位在心轴组件上时视盘的铣削操作的立体图，所述心轴组件定位在夹头内。

图6D示出了根据一个实施方式的心轴组件内的铣削后的视盘。

图7示出了根据一个实施方式的心轴组件内的铣削后的视盘以及触觉子午线(haptic meridian)可以与心轴对准的方式。

图8示出了根据一个实施方式的眼内透镜的俯视图，所述眼内透镜由视盘形成，所述视盘由心轴组件保持。

图9示出了根据一个实施方式的心轴/视盘组件的立体图，其中当心轴被保持在真空夹头中时，利用激光器形成透镜。

具体实施方式

用于在心轴上机加工透镜坯料的传统技术存在若干挑战。例如，确保坯料保持正确对准是重要的，尤其是在铣削第二侧表面时，以使得坯料的触感正确居中。使用传统技术很难确保准确性，尤其是在低温铣削的疏水性透镜材料的情况下。

图1绘制了根据一个实施方式的心轴100。心轴100被构造成用于在制造期间保持透镜坯料。优选地，心轴100是第二侧心轴，这意味着心轴100是如下的心轴：在透镜坯料的第一侧被部分地机加工之后，透镜坯料从第一侧夹头或第一侧心轴转移到该心轴。然后，可以在第二侧心轴上机加工透镜坯料的第二侧。心轴100可以由例如聚合物、优选地玻璃态聚合物材料制造。

心轴100包括被构造成在透镜坯料的铣削期间精确地装配在夹头内的中空的心轴柄150。心轴100可以例如通过注射成型形成。优选地，心轴100形成有精确的尺寸，以当心轴100被接收在夹头中时维持待铣削的透镜坯料的精确高度，如下面进一步讨论的。优选地，心轴柄150的直径被精确地控制(例如，±≤0.01mm)，如心轴柄150的圆度被精确地控制那样(例如，±≤0.01mm TIR)。

根据示例性实施方式，心轴100的顶部或头部102具有一个或多个基本上平坦的侧表面104。这些侧表面104可以有利地用于确定要由透镜坯料形成的触觉子午线(M)的位置。在某些非限制性实施方式中，有关透镜坯料的信息可以定位在侧表面104上。例如，条形码(未示出)可以施加到心轴100的一个或两个基本上平坦的侧表面104，其包含识别信息，诸如零件号、光功率、所用材料的类型、测试和/或质量控制信息。

心轴100包括被构造成保持透镜坯料的透镜坯料保持部分105。在该实施方式中，透镜坯料保持部分105包括具有侧壁118和底表面120的中心腔110。在该实施方式中，侧壁118基本上平行于心轴100的中心轴线(X)。在心轴100的透镜坯料保持部分105的底表面120上、在中心腔110内形成有多个突起112。多个突起112被构造成将透镜坯料支撑在中心腔110的底表面120上方的预定距离处。在该实施方式中，多个突起112从心轴100的中心轴线(X)放射状地布置。优选地，多个突起112定位在使得它们不干扰透镜坯料的铣削以形成眼内透镜的触觉的位置。

在该实施方式中，透镜坯料保持部分105还包括第二腔114。第二腔114形成在中心腔110内。第二腔114与中心腔110和心轴100的中心轴线(X)同心。第二腔114具有比中心腔110小的截面直径。中空的中心通道116形成在第二腔114内。中空的中心通道116被构造成提供出口，空气和/或水可以通过该出口，如下面进一步讨论的。中心腔110可以是圆形的，可以是圆锥形的，或者可以是截头圆锥形的。另外，第二腔114可以是圆形的，可以是圆锥形的，或者可以是截头圆锥形的。

图2示出了环200的实施方式，环200被构造成接收在心轴100的透镜坯料保持部分105的中心腔110的周边内。在该实施方式中，环200具有侧壁218，侧壁218被构造成：当环200如图3所示被接收在心轴100的中心腔110内时抵靠中心腔110的侧壁118地装配，以在环200和心轴100之间形成过盈配合。在示例性实施方式中，环200可以优选地包括聚合物材料，并且可以足够薄以变形并装配在中心腔110的周边122内。当然，可以采用将环200保持在心轴100内的其它方法。

图3示出了根据一个实施方式的心轴/视盘组件10，其包括根据图1的心轴100和根据图2的将透镜坯料204保持到心轴100上的环200。环200在其内圆周上形成有凸缘部202。凸缘部202被构造成：在透镜坯料204的底表面(第一表面208)由心轴100的多个突起112支撑的情况下，通过在透镜坯料204的顶表面(第二表面210)上向下压而将透镜坯料204保持到心轴100上。如图3所示，透镜坯料204的中心轴线与心轴100的中心轴线(X)同心地被接收，并且布置在中空通道116上。透镜坯料204优选地被构造成占据由中心腔110形成的空间的至少一部分和由第二腔114形成的空间的一部分。

在示例性实施方式中，环200具有在内周面201上沿着其内周形成的多个孔212。在该实施方式中，多个孔212沿着内周面201的形成凸缘部202的部分形成。优选地，多个孔212围绕环200的中心对称地布置。在该实施方式中，八个孔212沿着凸缘部202沿着环200的内周以大约45度的间隔形成。在一个示例性实施方式中，多个孔212中的每个孔的直径为大约0.75mm。

如下面进一步讨论的，多个孔212形成通道，当透镜坯料204由心轴100的多个突起112支撑并由环200保持时，液体(优选为水)可以通过所述通道被引入到在透镜坯料204的第一表面208下方形成的空间405中。为了由根据示例性实施方式的透镜坯料204制造疏水性透镜，通过多个孔212将水引入到形成在第一表面208和心轴100之间的空间405中。然后，充水的心轴100被冷却，使得水冻结成冰。当铣削透镜坯料204时，所得到的冰为透镜坯料204提供稳定性。

现在将说明使用心轴100来制造诸如眼内透镜的透镜的方法。

如图4A所示，根据一个实施方式的心轴100被放置在超精密夹头400中。在该示例性实施方式中，透镜坯料204(例如，疏水性视盘404)被精确地放置在心轴100的中心轴线(X)上。本文所述的疏水性视盘404可以按照上述关于透镜坯料204的描述来构造。疏水性视盘404的放置可以使用光学对中装置来执行，诸如在全部内容通过引用合并于此的共同转让的美国专利No.8,854,611中说明的光学对中装置。

如图4B和图4C所示，然后将压缩环200施加在视盘404的顶表面410上，以便在心轴100上将视盘404保持在其精确位置。视盘404的底表面408由形成在心轴100的中心腔110的底表面120上的多个突起112支撑在心轴100上，以创建空间405。在示例性实施方式中，空间405形成在视盘404的将被铣削以形成眼内透镜的触觉和心轴100的透镜坯料保持部分105的顶表面的平坦部412下方。在一个示例性实施方式中，空间405具有0.250mm的高度。

现在可以铣削视盘404的顶表面410以形成诸如眼内透镜的透镜。由本文所述的实施方式提供的一个优点是：包括心轴100和视盘404(利用压缩环200精确地保持)的心轴/视盘组件可以被包装并运送到其它位置用以完成制造，从而形成具有所需光学特性的透镜。另外，因为心轴/视盘组件是货架稳定的，所以其可以在制造完成之前在库存中保持较长的时间。

在制造所需的时间，视盘404和心轴100的包括中心腔110的透镜坯料保持部分105的表面之间的空间405填充有优选为水502的合适液体。例如，如图5A和图5B绘示的实施方式中所示，心轴/视盘组件可以倒置，并且通过将心轴100的头部102的至少一部分(视盘404被保持在其中)浸没在被构造成保持水502的容器504中来填充空间405。在该实施方式中，水502可以流过环200中的多个孔212进入心轴100的表面和视盘404之间的空间405中。当水502填充空间405时，中心通道116为被迫离开空间405的空气提供出口。中空的中心通道116可以被构造成与内部容积130连通。然后，可以将填充后的心轴/视盘组件放置到精密夹头400(例如铣削夹头600)中用以进一步处理。在该实施方式中，当从容器504移除心轴100时，水502由于表面张力而被保留在空间405中。

如图6A所示，然后，冷却根据一个实施方式的液体填充的心轴/视盘组件，以便冻结视盘404和心轴100之间的空间405中的液体502。在该示例性实施方式中，液体填充的心轴100可以被放置在铣削夹头600中并利用冷却设备605冷却，冷却设备605被构造成将冷空气吹过心轴/视盘组件，以便冻结包含在心轴/视盘组件内的液体502。在替代实施方式中，心轴/视盘组件可以被放置在冷冻机中。

如图6B所示，液体502被冻结以在心轴/视盘组件内形成固体表面(例如，冰607)。当水502冻结并膨胀时，它可以流过环200中的多个孔212和/或流入心轴100的中心通道116中。在该实施方式中，冰607至少包围视盘404的底表面408和视盘404的侧表面414，从而将视盘404牢固地保持就位。在铣削期间，冰607为视盘404提供了增强的稳定性。

如图6C和图6D所示的使用心轴100制造透镜的方法的示例性实施方式所示，利用诸如金刚石端部铣刀的精密铣刀610铣削视盘404的顶(第二)表面410，以形成触觉部614并完成包括触觉部614和光学部616的透镜612。铣削可以包括切穿视盘404以形成触觉部614。优选地，铣刀610被构造成在限定位置处切穿视盘404并切入冰607中，以避免损坏下面的被构造成支撑视盘404的多个突起112。在铣削期间，冰607提供了增强的稳定性。在铣削之后，允许水502融化，并且成品透镜612可以(利用更多的水)清洗、检查、包装和消毒。

本领域技术人员将理解的是所公开的发明的实施方式提供了若干个优点。例如，心轴100维持透镜坯料204或视盘404精确对准，以便于透镜612的后续制造。另外，心轴100允许透镜坯料204或视盘404定位在心轴100上，使得透镜坯料204或视盘404的位置可以在透镜612完成之前维持较长的时间。另外，包括形成在心轴100内的中心腔110和第二腔114的透镜坯料保持部分105可以为冰607的形成提供空间，以在低温铣削期间支撑视盘404。

图7是示出根据一个实施方式的由透镜坯料204或视盘404形成并且通过环200保持在心轴100内的成品透镜612的立体图。如图7所示，通过铣削视盘404形成的触觉子午线(M)在心轴100的中心轴线(X)处穿过心轴100的表面的中心，并且平行于心轴头部102的一个或多个基本上平坦的侧表面104。在示例性实施方式中，心轴100的中心轴线(X)还可以包括中空的心轴柄150的中心轴线和/或透镜坯料204、视盘404或成品透镜612的中心轴线。在该实施方式中，心轴100具有两个平行的平坦的侧表面104，两个平行的平坦的侧表面104分别包括平行线P1和P2，如图7所示。

图8是说明根据一个实施方式的由透镜坯料204或视盘404形成的成品透镜612在被保持在心轴100内时的相对位置的俯视平面图。如该实施方式中所示，视盘404在心轴100上精确地居中并由环200保持。心轴100的多个突起112位于由视盘404形成的成品透镜612的被铣削或机加工以形成眼内透镜612的部分的外部。例如，触觉部614在多个突起112之间延伸，突起112从心轴100的中心轴线(X)放射状地布置。

虽然根据一个实施方式的心轴100可以有利地用于低温铣削透镜612，但是本发明不限于上述实施方式，并且可以使用心轴100以其它方式形成透镜612。如图9所示的绘示使用心轴100制造透镜的方法的实施方式所示，根据一些实施方式的心轴/盘组件可以***真空夹头900中。在该实施方式中，可以利用激光器910制造透镜612。

在这种替代处理中，可能不需要将诸如水502的液体引入心轴100中。因此，根据该替代实施方式的心轴100可以与由亲水性或疏水性材料形成的透镜坯料204一起使用。通过利用环200将透镜坯料204附连到心轴100并利用多个突起112支撑透镜坯料204，可能不需要使用封阻材料，诸如蜡(即，用于与亲水性透镜材料一起使用)或冰607(即，用于与疏水性透镜材料一起使用)。

从前述的说明中，将理解的是根据本发明的心轴可以用于在精确对准的情况下保持透镜坯料用于以后的制造。根据本发明的某些实施方式的心轴在保持其中已经预成形有光学器件的视盘方面特别有用，由此可以精确地形成触觉并且铣削表面特征以调整光学特性。然而，将理解的是根据本发明的心轴可以用于定位和保持通用的透镜坯料或其它透镜材料。尽管本发明的特定特征在一些附图中示出而在其它附图中未示出，但这仅是为了方便起见，这是因为每个特征可以与根据本发明的任何或所有其它特征组合。如本文所使用的词语“包含”、“包括”、“具有”和“带有”应被广义和全面地解释，并且不限于任何物理互连。另外，本申请的主题中公开的任何实施方式不应被认为是唯一可能的实施方式。

如各种示例性实施方式中所示的设备和方法的结构和配置仅是说明性的。虽然在本公开中仅详细说明了一些实施方式，但是可以进行许多变型(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例的变化、参数值、安装配置、材料的使用、颜色、取向等)。例如，元件的位置可以颠倒或以其它方式变化，位置或离散元件的性质或数量可以更改或变化。因此，所有这样的变型都旨在被包括在本公开的范围内。根据替代实施方式，任何处理或方法步骤的次序或顺序都可以变化或重新排序。在不脱离专利公开的范围的情况下，可以在示例性实施方式的设计、操作条件和配置中进行其它替换、变型、改变和省略。

此外，在本发明的专利申请的提交期间提出的任何修正都不是在所提交的申请中提出的任何权利要求要素的弃权：本领域的技术人员不能合理地期望撰写将在文字上包括所有可能的等同物的权利要求，许多等同物在修正时是不可预见的，并且超出了对要放弃的东西(如果有的话)的公平解释，作为修正的基础的理据可能只与许多等价物有切线关系，和/或还有申请人不能预期的说明修正的任何权利要求元素的某些非实质性替换的许多其它原因。

附图标记

10 心轴/视盘组件

100 心轴

102 心轴的顶部/头部

104 心轴的平坦的侧表面

105 透镜坯料保持部分

110 中心腔

112 多个突起

114 第二腔

116 中心通道

118 中心腔的侧壁

120 中心腔的底表面

122 中心腔的周边

130 内部容积

150 心轴柄

200 压缩环

201 内周面

202 环的凸缘部

204 透镜坯料

208 透镜坯料的第一表面

210 透镜坯料的第二表面

212 环孔

218 环的侧壁

400 夹头

404 视盘

405 在透镜坯料下方形成的用于接收液体的空间

408 视盘的底表面

410 视盘的顶表面

412 视盘的平坦部

414 视盘的侧表面

502 水

504 容器

600 铣削夹头

605 冷却设备

607 冰

610 精密铣刀

612 透镜

614 触觉部

616 光学部

900 真空夹头

910 激光器

X 心轴的中心轴线

M 触觉子午线

P1 第一平行线

P2 第二平行线。

Claims (15)

1.一种用于保持眼内透镜坯料的心轴组件，所述心轴组件包括：

心轴，其包括：

柄部，其具有中心轴线，以及

透镜坯料保持部分，其被构造成保持透镜坯料，所述透镜坯料保持部分包括与所述柄部的中心轴线同心地形成的中心腔，所述中心腔包括其上形成有突起的表面，所述突起被构造成在距所述中心腔的表面的固定距离处支撑所述透镜坯料的第一表面；

环部，其被构造成被接收在所述中心腔内，所述环部包括内凸缘，所述内凸缘被构造成接触并保持所述透镜坯料的第二表面。

2.根据权利要求1所述的心轴组件，其中，当所述透镜坯料由所述突起支撑时的所述透镜坯料的第一表面与所述中心腔的表面之间形成有空间。

3.根据权利要求1或2所述的心轴组件，其中，在所述中心腔内形成中空通道，所述中空通道延伸到所述柄中。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的心轴组件，其中，所述柄部被构造成被接收在支撑夹头内。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的心轴组件，其中，所述心轴还包括第二腔，所述第二腔与所述中心腔同心并且具有比所述中心腔小的截面直径。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的心轴组件，其中，所述环部被构造成通过与所述中心腔的侧壁部形成的过盈配合而被保持在所述透镜坯料保持部分内。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的心轴组件，其中，所述环部还包括沿着其内周面形成的多个孔，所述孔被构造成允许液体转移到当所述透镜坯料由所述突起支撑时的所述透镜坯料的第一表面和所述中心腔的表面之间形成的空间中。

8.一种制造眼内透镜的方法，所述方法包括：

提供根据权利要求1至7中的任一项所述的心轴组件；

将所述透镜坯料定位在所述心轴的中心腔中；

将所述环装配到所述心轴上以便将所述透镜坯料保持在所述心轴上。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述透镜坯料的光学中心与所述心轴柄的中心轴线同心地定位。

10.根据权利要求8或9所述的方法，还包括：

将液体施加到当所述透镜坯料由所述突起支撑时的所述透镜坯料的第一表面和所述中心腔的表面之间形成的空间；

冻结所述液体，使得所述液体支撑所述透镜坯料；

由所述透镜坯料形成透镜。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述液体包括水。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，形成所述透镜包括当所述透镜被支撑在所述心轴内时对所述透镜的第二表面进行铣削或机加工中的一者或多者。

13.根据权利要求8至12中的任一项所述的方法，其中，所述透镜坯料包括疏水性材料。

14.根据权利要求8至9所述的方法，其中，所述心轴被保持在真空夹头中，并且利用激光器形成所述透镜。

15.根据权利要求8至14中的任一项所述的方法，其中，形成所述透镜包括形成眼内透镜的触觉部。

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