CN1228166A - 制造隐形眼镜的方法 - Google Patents

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Abstract

一种为患者提供隐形眼镜的方法。按照这个方法，选择光学预型件(20)，并确定该光学预型件在患者的眼睛上的保持位置。在患者眼睛上也定位光学中心(11)。然后，当光学预型件在保持位置时在该光学预型件的表面上定位与患者眼睛上光学特性一致的参考位置。最后，在光学预型件上根据光学预型件上的参考位置的定位处进行光学修正，无论是通过对预型件本身的机械加工，还是通过对随之用于铸塑镜片的模具进行机械加工。

Description

制造隐形眼镜的方法
本发明的背景
本发明一般涉及制造隐形眼镜的方法，特别是光制的非球面单视力隐形眼镜，或光制的球面或非球面的多焦点的隐形眼镜。
如这里所使用的那样，术语“多焦点”一般是指双焦点隐形眼镜、三焦点隐形眼镜、递增的隐形眼镜等的情况。
在美国超过10％的所有屈光参差的人配戴隐形眼睛，而多焦点隐形眼镜仅享受部分的成功。超过70％需要配戴特别设计镜片的患者没有成功地接受多焦点隐形眼镜。
目前市场上出售的多焦点隐形眼镜是根据精确配合的假设而设计的。这里定义的精确配合意味着隐形眼镜将与患者瞳孔的中心是同中心的。但是在实践中，由于隐形眼镜是由有限数目的凹曲度制成的，因而对某个患者来说配合几乎是决不可能精确的。相反，隐形眼镜本身定位在角膜上处于由角膜的曲度和隐形眼镜的曲度差所确定的位置。镜片和角膜之间的关系也受到其他因素，例如眼脸的张力、眼泪流速等等某些影响。
只要镜片是单视力类型的，这种在瞳孔和隐形眼镜之间的非同心度是太小了，以致不会引起镜片所提供的折射校正的任何显著变化。但是患者配戴其他类型的镜片，例如双焦点的隐形眼镜，由于这种非同心度可能会造成视觉敏锐度或对比度很大的损失。尽管通过位于中心的衍射双焦点设计，可以将不同心作为对比度函数的视觉敏锐度的有害影响减轻到某种程度，但在每种双焦点的设计中都可能会产生这种双焦点镜片的视觉性能的损失。因此，缺乏完全的配合，这导致镜片的不同心，是使患者不完全适应双焦点隐形眼镜的主要原因，不管它是由软的亲水材料或由硬的可透气的材料制成。
如本发明者认识到的那样，上述问题的一种解决办法是向患者提供完全配合的镜片。但是完全的配合则要求角膜的曲度和隐形眼镜的凹曲度之间完全的匹配。每个人的角膜曲度是唯一的，常常有明显的非球面区。因此，储存大量镜片与所有可能的角膜表面形状相匹配是不实际的。还有，根据角膜的曲度定制每个隐形眼镜的凹表面还会发生各种问题，因为凹曲度的变化将会改变镜片提供的各种光学特性，如球面焦强或散光校正。
为什么加上的焦强区应在瞳孔直径之内的理由是使多焦点镜片工作适当，视网膜应同时接受到所有的影象。对远距的物体，基底焦强区形成的影象聚焦，而增加的焦强区形成的影象散焦。对近距的物体，基底焦强区形成的影象散焦。而增加的焦强区形成的影象聚焦。给定一个聚焦的影象和一个或几个散焦的影象，在视网膜和视觉皮层处的影象处理装置就会拒绝各个散焦的影象，而处理聚焦的影象。
各个处于正常生活条件的人不需要任何折射校正，在他们的视网膜上也同时接受到多个影象，并具有在看近处物体时忽略远处物体的散焦影象的能力，反之亦然。这个对正常眼睛的分析表明，为了使多焦点隐形眼镜工作适当，增加的焦强区应在瞳孔直径之内。由于在视网膜上影象的强度与对着瞳孔的相应折射区(即增加的或基底的焦强)的面积成正比，增加焦强区最佳面积可以根据瞳孔的尺寸进行计算。已知瞳孔的尺寸是各人各不相同，且还依赖于环境的照明程度和各人的物理化学状况。例如，三十岁人的瞳孔尺寸可以从阳光直射时的2.2毫米变化到晚上在室外的5.7毫米。瞳孔的尺寸按照年龄和照明程度分布的数据在文献中是有的。也可以做这样的假设，隐形眼镜的配戴者在经受最大强度照明时一般将在室外，在那里远距的视力将是最需要的，因而环境照明程度是在中间水平的室内，在那里近距和中间距离的视力常常是最需要的。根据这些考虑，有可能开发一种模型，如果需要，该模型预示对近距视力增加焦强区的最佳尺寸，对远距视力基底焦强区的最佳尺寸以及对中距视力非球面区的最佳尺寸。这样的模型公开在美国专利第5,112,351号中。
当将多焦点部分定位在患者眼睛上时，一般根据患者瞳孔的中心将该多焦点部分定位在瞳孔直径内就足够了。但是有时需要根据视线，或某些其他有益的光学中心来定位该多焦点部分。例如，虽然眼睛的视线倾向于同患者瞳孔的中心相关，但无论如何视线在某些情况下可能偏离瞳孔的中心。在视线偏离瞳孔中心的情况下，根据视线而不是瞳孔的中心来定位隐形眼镜的多焦点部分是有用的。
在其他的情况中，根据散光用户的瞳孔中心或视线来定位隐形眼镜的复曲面表面也是有用的。例如，为了最好的适应，在镜片配戴在患者的眼睛上的保持位置或平衡位置，应优先使复曲面隐形眼镜的散光校正的轴线取向与角膜的非球面性成直角。还有，希望这些轴线，例如在瞳孔的中心或在视线处相交。
这样考虑到上述的情况，对隐形眼镜来说，需要根据与患者的眼睛有联系的光学特点来正确定位增加焦强区或复曲面区，对制造镜片的工艺来说也是一样。
本发明的概要
本发明通过提供用来制造新颖的多焦点和/或非球面隐形眼镜的新颖的方法满足了上述的需要。按照本发明的一个实施方案，识别患者眼睛上的光学中心的位置，例如瞳孔的中心或视线。选择一个光学预型件，并且当光学预型件稳定在患者眼睛的角膜表面时，确定在光学预型件表面上与光学中心的位置相对应的位置。
然后在隐形眼镜上进行光学修正，例如通过机械加工或铸塑。光学修正可以是，例如多焦点增加焦强区或复曲面区，或者两者都有。光学修正可以是在光学预型件的凹或凸表面上，或者在用来铸塑隐形眼镜的模具上，对其凹或凸表面铸塑或机械加工。
按照本发明的一个实施方案，通过为患者配戴光学预型件，并直接观察在光学预型件表面上与光学中心相对应的位置，来确定光学预型件表面上与光学中心相对应的位置。按照本发明的另一个实施方案，通过描绘患者角膜的表面形状来确定光学预型件表面上与光学中心相对应的位置。根据这个信息，光学预型件在眼睛上的位置就可以被预测。同时也可以确定根据眼睛的有益的光学特性的位置。应用这个信息，可以计算出根据该预型件的有益的光学特性的位置，而不需要实际给患者配戴所关心的预型件。
在某些情况下，镜片的转动不能在角膜上稳定在一个合适的角度。在许多情况下，包括复曲面镜片和非中心对称的多焦点镜片，镜片的转动是不希望的。这样常常希望稳定住镜片，无论在将镜片放到患者眼上之前或是在患者角膜上观察到转动之后。提供转动稳定性的一种优选方法是，通过在光学预型件外周边附近铸塑或机械加工的棱镜光劈或配重，或者在用来铸塑隐形眼镜的模具外周边附近铸塑或机械加工的棱镜光劈或配重。
按照本发明的一个实施方案，通过对镜片预型件和/或模具的机械加工，以便形成远距焦强，增加焦强和/或复曲面区，和如果需要形成可选的棱镜光劈或配重，给镜片预型件提供上述的修正。
从下面对某些实施方案的详细描述和从附属权利要求书，将会对本发明各方法的许多优点和各个其他的实施方案和这样制成的镜片更加清楚。附属的权利要求书这里***作为参考，起到列举上述和进一步优选的各实施方案的作用。在这个说明书中参考的所有专利申请、专利和其他公开材料，将它们的全部***这里作为参考。
附图的简要说明
图1是位于患者的角膜上的球面的、硬的、可透气体的镜片平面图；
图2是图1所示镜片的平面图，它带有根据患者瞳孔的中心定位的衍射区；
图3是为了机械加工安装在柄轴上的隐形眼镜的侧视图；
图4是图3所示隐形眼镜的侧面图，它带有在镜片上机械加工的折射双焦点区；
图5是图1所示镜片的平面图，该镜片已机械加工成散光校正、双焦点校正和棱镜光劈；
图6是用于机械加工的安装在柄轴上的模具坯料的侧视图；
图7是图6所示的模具坯料经机械加工后的侧视图。
本发明的详细描述
按照本发明的一个实施方案，按下述方法提供一隐形眼镜。选择一个适当的光学预型件和根据患者的眼睛识别光学特性(如患者瞳孔的中心、患者的视线等等)的位置。当将该光学预型件稳定在患者的眼睛的表面上时，也确定在该光学预型件的表面上与该光学特性相对应的位置。然后，根据在该光学预型件的表面上与该光学特性相对应的位置对该光学预型件进行光学修正，如多焦点区或复曲面区或两者。
如果要附加多焦点区，最好设计该多焦点区以在光照条件下瞳孔孔径范围之内配合，这种条件与将要使用该镜片的多焦点特点的条件相符。
希望预型件由亲水聚合物制造，其含水量由低到高均可，或者由硬的、疏水可透气体的材料制造，这种材料有很高的氧渗透率(例如DK/I＞45)。制造光学预型件的材料也可以是能透过波长范围为320-400毫微米(um)的紫外线辐射，提供至少80％透射率的材料。
本发明的方法可以应用这样的预型件，它由交联的亲水网络组成，具有吸水范围从37％到75％，该亲水网络由丙烯酸酯、异丁烯酸酯、乙烯基咔唑的混合物合成，它们中至少某些物质携带羟基或氨基取代物，例如羟乙基异丁烯酸酯、或者N-或者C-甲基乙烯基咔唑、N，N-二甲氨基乙基异丁烯酸酯，以及疏水的丙烯酸酯、异丁烯酸酯或乙烯基化合物，如甲基异丁烯酸酯、乙烯基异丁烯酸酯、丙基异丁烯酸酯、乙基丙烯酸酯、丁基丙烯酸酯、苯乙烯、取代的苯乙烯，和不受限制在制造隐形眼镜时通常采用的其它单体。
可以应用的另一类型的预型件是由硬的可透气体的材料如交联的硅氧烷制成。这种网络最好掺混适当的交联剂，如N，N′-二甲基双丙烯酰胺、乙二醇二丙烯酸酯、三羟基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯和其它类似的多官能团的丙烯酸酯或异丁烯酸酯，或乙烯基化合物，如N-甲氨基二乙烯基咔唑。
这样，由于它们优良的生物相容性推荐使用亲水性聚合物时，如这里所描述的制造本发明的隐形眼镜的方法完全可以应用于任何其它类型的光学预型件，如由丙烯酸终止的硅氧烷制造的硬的可透气体的隐形眼镜或硬的PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)隐形眼镜。
如果要提供多焦点区，如双焦点的、三焦点的或递增的区，可以选择无校正、或远距校正、散光校正、远距和散光两者都校正等等的光学预型件。如果要提供复曲面区，可以选择无校正、或远距校正、多焦点校正、远距和多焦点两者都校正等等的光学预型件。如果要提供散光和多焦点两者都校正，那末可以选择无校正、或远距校正等等的光学预型件。
市场上可购得的光学预型件的球面焦强范围一般达30屈光度(diopters)，从+15.00D到-15.00D，以0.25D为增量。市售的预型件也可以结合柱面校正，其范围从0.00D到-5.00D，增量0.25D。这样的光学预型件最好在其直径的相对两端设置一标记，指示圆柱的方向或轴线，如果在光学预型件上结合有任何圆柱校正的话。
在实施本发明的方法时，要求确定当将光学预型件稳定在患者的一只眼睛上时它在角膜的表面上的位置。这个位置可以这样确定，例如简单地将光学预型件放置在患者的眼睛上，允许隐形眼镜稳定和达到它的正常保持位置。然后确定有益的光学特性的位置。如果要进行的光学修正对该光学预型件而言不是中心对称的，那么将要确定附加的参考位置。例如，可以确定镜片的底边的位置(即270°经线)。
虽然可以参考如上述已经配装好的试镜片表面上的标记进行光学修正的定位，但也可以应用试装用的顾客的试镜片测定有益的光学特性，顾客的试镜片与要配装的镜片有相同的屈度。
还有另一种方法确定镜片的位置，那就是利用角膜测绘仪器描绘患者的角膜的表面形状。一种这样的仪器，角膜分析***型号3，可以从德克萨斯州(Texas)、休斯顿(Houston)的眼***技术公司(Eyesys Technologies)买到。根据这种角膜图，可以预测预型件在戴装时的位置。通过考虑附加的因素，例如眼睑张力、患者的眼泪流速和眼睑张开的宽度(即两个眼睑之间的开度)以及它相对角膜的取向，可以获得光学预型件戴装时在角膜上更加精确的预测位置。
除确定光学预型件在患者的眼睛上的位置之外，还要根据光学预型件的表面确定有益的光学特性的位置。有益的各光学特性包括患者瞳孔的中心和患者的眼睛的视线(该视线在瞳孔的孔径内，但不必在瞳孔的中心)。
按照本发明的一实施方案，光学特性的位置，如瞳孔的中心，和选择的任何其它参考位置因此可以实际上标记在镜片的前面或凸面上。当然，不需要制作实际的标记。例如，可以通过透明的格栅观察镜片，该格栅用作测量光学预型件的表面的位置的标准，该位置与有益的光学特性以及所选择的任何其它参考位置(例如在直角或极坐标系中)相对应。
患者的视线定义是从定象点(焦点)到入瞳的中心和从出瞳的中心到凹处的连线。一旦确定了视线，就可确定视线进入角膜的点。视线是相关的光学轴线，因为它代表从定象点经过眼睛的实际光学***到凹处所通过的光束的中心或主射线。市场上有售能用于确定视线进入角膜位置的仪器。一种这样的仪器是尼康NRK-8000自动折射-角计(Nikou NRK-8000 Auto Ref-Keratometer)。首先将患者的视力校正到最好的视觉敏锐度。然后利用这仪器偏心的定象模式，确定在定象点和瞳孔中心之间的偏差度(例如在直角坐标系)。用该仪器测定的定象点相当于视线进入角膜的位置。对于熟悉本技术的人士来说确定视线的其它方法将会是很清楚的。
在上面的实施方案中，将瞳孔中心或视线用作确定在光学预型件的表面上与有益的光学特性相对应的位置的参考点。当然，还有其它有用的参考点，对熟悉本技术的人士来说，这将立即变得很明白。还有，用于确定光学预型件在角膜表面上的位置和用于确定在光学预型件上的光学特性的位置的其它实施方案对熟悉本技术的人们来说将会是很清楚的。
当根据光学预型件的表面知道了光学特性的位置，就可为预型件进行适当的光学修正，例如可以是远距区、复曲面区、增加焦强区和/或稳定区。如果要应用多焦点增加焦强区，可以依据患者的要求和生活方式选择或者双焦点型增加区(例如衍射双焦点区，球面月牙或平顶形)或者渐进增加型增加焦强区。进行光学修正的最好方法包括铸塑和机械加工。
当利用模具进行光学修正时，最好模具经机械加工，使它在要求的位置提供光学修正。例如，通过生产定制的一次性使用的模具和利用这些一次性使用的模具对隐形眼镜进行表面铸塑或整体镜片铸塑，可以提供隐形眼镜增加焦强区和/或复曲面轴的定位。一次性使用的模具一般利用从原始模具经过电成型的金属注模工具，通过注模工艺制造。由于应用计算机控制的车床和铣床，制造原始模型的过程中所用的费用和时间现在已明显减少。包括成品镜片的增加焦强区和/或复曲面轴的最佳定位的配镜处方信息可用于开发和设计应用标准计算机辅助设计程序的顾客模具的工具轨道。模具经机械加工和抛光并直接用于制造铸塑定制的隐形眼镜一次性使用的模具。预计模具制造过程将在几个小时内完成，使制造镜片的全部过程能在一天或更少的时间内完成。在用处方代码标记之后就可将原始模型搁置一旁，因此对同一患者开出的重复处方可以应用相同的模具组。用这种方法可省去制造副模型的费用，可以使用对其临床安全和效能已做出估值的镜片材料和设计而设有任何变化。预期这种方法能显著地减少引入定制镜片的时间。
在适当的时候，任何上述修正的光学预型件都可以对转动稳定。例如如上所述，配装的镜片在患者的角膜上不能稳定到合适的程度。在这样的情况下，可能希望稳定隐形眼镜，或者将镜片放置在患者眼睛上之前或者观察到在患者角膜上转动之后。借助标记可以提高对在患者角膜上转动的观察，该标记可选择地用于指示相对预型件光学特性的定位。在本技术中已知各种稳定隐形眼镜的方法，这包括配重、钝化、棱镜平衡、在镜片的前面或后面上的复曲面设计，等等。通过使角膜的表面形状与隐形眼镜的凹表面形状紧密匹配也可以达到稳定。
按照本发明的一个实施方案，各种光学修正(例如，增加焦强区和/或复曲面区)和转动稳定特性被机械加工到光学预型件或模具中所要求的位置上。可以应用通常的机械加工方法形成光学预型件或模具的修正。
例如，可以在精密的CNC车床或隐形眼镜铣床上机械加工硬的可透气体的镜片。可以用适合的碏将光学预型件与精密的柄轴成块联动，然后用车床卡盘上的夹头将它安装就位。另一种方法，也可应用真空使镜片保持在位置上。镜片中心的定位可以作为机械加工过程的位置引导。
也可机械加工软的亲水性镜片。例如，可以在室温下在部分脱水状态机械加工软的隐形眼镜。或者在冷冻之后对它们进行机械加工。冻结镜片的机械加工是开发很完善的技术。冷冻的镜片可以在部分脱水状态或者在完全脱水状态下机械加工。为了实现机械加工，将镜片安装在夹头上(例如，用双面胶带)。然后将软的镜片暴露在冷的干燥的氮气流中。在镜片冷冻之后，将氮气流保持在减小的水平上，这对移出由机械加工过程产生的热量无论如何是合适的。通过将镜片保持在恒定的低温，镜片的光学变形将减至最小。
现在参考附图，图1显示位于患者的瞳孔10之上的角膜上的球面的硬的可透气体的镜片20的平面图。在镜片的凸表面上已标示出瞳孔中心11的定位和270°经线23。标号26表示镜片的几何中心，标号12表示视线。图2是图1中所示的镜片20在衍射双焦点增加区21已机械加工到该镜片的凸表面之后的平面图。该增加区21的中心位于标明图1所示视线的位置的点12处。
图3表示软的隐形眼镜20的侧视图，该镜片用双面胶带20安装在柄轴30上。柄轴30的表面的曲度与隐形眼镜20的凹表面的曲度大体相同，以避免镜片20冷冻时发生任何皱折或变形。图4是图3所示镜片20的侧视图，如图3安装，折射双焦点区21已机械加工在镜片20的凸表面上。可看到在270°经线处有棱镜光劈22。
图5显示图1所示的硬的可透气体的镜片20的平面图，该镜片已经过机械加工在45-135°经线处形成柱面校正，从而使柱面较正轴线在投影到镜片表面时等分瞳孔的孔径，还机械加工有双焦点区21和棱镜光劈22。
图6是用双面胶带40安装在柄轴30上的模具坯料120的侧视图。图7是图6所示模具坯料120的侧视图，如图6安装，随着机械加工成模槽123后，除了与折射双焦点区121相对应的区域以外，模具的曲度与光学预型件的曲度基本上匹配。在一个实施方案中，在模槽中施加树脂以后，将预型件放在树脂的顶面，因此树脂固化，以在预型件表面上提供一个铸塑层。所用树脂的数量最好这样计量，使对应折射双焦点区121的区域充填树脂，和在光学预型件与模具之间的其它区域形成一个非处方规定的薄层。关于在隐形眼镜之上铸塑树脂层的附加信息可以在波拉姆和古普塔(Blum和Gupta)的美国专利5,406,341号中找到，它的全部公开内容结合于此作为参考。在另一实施方案中，田模具铸塑整个镜片。
上面对本发明的某些实施方案进行了详细讨论。不应将它们看作是对申请人发明范围的限定，本发明的范围由附加的权利要求书所定义。

Claims (22)

1.一种为患者提供隐形眼镜的方法，其包括：
测定患者的眼睛上的光学特性的位置；
选择光学预型件；
当所述光学预型件稳定在患者的眼睛上时确定所述光学预型件的保持位置，以便对在光学预型件的表面上与患者的眼睛上的光学特性一致的参考位置进行定位；
通过机械加工提供模具；和
使用所述模具铸塑隐形眼镜，所述隐形眼镜在根据光学预型件上的参考位置的定位处有光学修正。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述隐形眼镜是单视力隐形眼镜，带有多焦点增加焦强区。
3.权利要求1所述的方法，其中，所述隐形眼镜是单视力镜片，带有复曲面区。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述隐形眼镜是复曲面或散光的镜片，带有多焦点增加焦强区。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述模具在所述隐形眼镜上提供稳定的特性。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述光学特性是患者眼睛瞳孔的中心。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述光学特性是患者眼睛的视线。
8.如权利要求1所述的方法，其中，确定光学预型件的保持位置的所述步骤包括：
给患者配戴光学预型件；和
观察在光学预型件的表面上与光学特性对应的位置。
9.如权利要求1所述的方法，其中确定光学预型件的保持位置的所述步骤是不用给患者的眼睛配戴试验镜片来确定。
10.如权利要求1所述的方法，其中，在隐形眼镜的凸面侧上进行光学修正。
11.如权利要求1所述的方法，其中，在隐形眼镜的凹面侧上进行光学修正。
12.如权利要求1所述的方法，其中，整个所述隐形眼镜是铸塑的。
13.如权利要求1所述的方法，其中，使用所述模具铸塑所述光学预型件上的表面层。
14.一种隐形眼镜，它有通过使用模具铸塑进行的光学修正，模具是通过机械加工制成的，根据当镜片稳定在患者的眼睛上时，相对隐形眼镜患者的眼睛上的光学特性的位置来定位所述光学修正。
15.如权利要求14所述的隐形眼镜，其中，所述隐形眼镜是单视力隐形眼镜，带有多焦点增加焦强区。
16.如权利要求14所述的隐形眼镜，其中，所述隐形眼镜是单视力镜片，带有复曲面区。
17.如权利要求14所述的隐形眼镜，其中，所述隐形眼镜是复曲面或散光的镜片，带有多焦点增加焦强区。
18.如权利要求14所述的隐形眼镜，其中，所述模具在该隐形眼镜上提供稳定的特性。
19.如权利要求14所述的隐形眼镜，其中，在隐形眼镜的凹面侧上进行光学修正。
20.如权利要求14所述的隐形眼镜，其中，在隐形眼镜的凸面侧上进行光学修正。
21.如权利要求14所述的隐形眼镜，其中，所述光学特性是患者的眼睛的瞳孔的中心。
22.如权利要求14所述的隐形眼镜，其中，所述光学特性是患者的眼睛的视线。
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