DE112007000347B4

DE112007000347B4 - Linsenbaugruppe für die vitreoretinale Chirurgie, ophthalmologische Linsenbaugruppe und Verfahren zum Bilden einer ophthalmologischen Linsenbaugruppe

Info

Publication number: DE112007000347B4
Application number: DE112007000347.2T
Authority: DE
Inventors: Steven D. Cech
Original assignee: Volk Optical Inc
Current assignee: Volk Optical Inc
Priority date: 2006-02-10
Filing date: 2007-02-08
Publication date: 2019-07-11
Anticipated expiration: 2027-02-09
Also published as: DE112007000347T5; JP2009525817A; JP5235680B2; WO2007095046A2; WO2007095046A3; US7946706B2; US20070188699A1

Abstract

Linsenbaugruppe, die umfasst:
eine Linse;
eine zweite Linse; und
ein Gehäuse, in dem die Linse und die zweite Linse positioniert sind,
wobei die Linse in einem Ende des Gehäuses ist und die zweite Linse in einem zweiten Ende des Gehäuses positioniert ist,
wobei die Linse und die zweite Linse durch Lötglas mit dem Trägerelement verbunden sind.

Description

Hintergrund der Erfindung
Es ist in der Technik wohlbekannt, geeignet konstruierte diagnostische, therapeutische und chirurgische ophthalmologische Linsen zu verwenden, um ein indirektes Bild der Retina eines Patienten zu schaffen, während er untersucht wird. Indem eine derartige Linse in ihrem bestimmten Arbeitsabstand entfernt von der Hornhautoberfläche richtig angeordnet wird, wird ein indirektes Bild der Netzhautoberfläche außerhalb der Augenstruktur erzeugt. Das indirekte Bild der gekrümmten Netzhautoberfläche wird typischerweise in einer im Allgemeinen flachen Bildebene erzeugt, in der es für die zweckmäßige Beobachtung mittels eines von vielen Typen ophthalmologischer Abbildungsvorrichtungen, die in der Technik bekannt sind, verfügbar ist - wobei chirurgische Stereomikroskope und Spaltlampen-Stereomikroskope Beispiele derartiger Abbildungsvorrichtungen sind.
Das US 4 627 694 A beschreibt eine Linse, die so konstruiert ist, dass sie im Zusammenhang mit einem Spaltlampen- Stereomikroskop verwendbar ist, um eine diagnostische Untersuchung der Retina eines Patienten während eines normalen Praxisbesuchs zu erleichtern. Dieses Patent beschreibt die Verwendung einer symmetrischen doppelten asphärischen Linse, die, wenn sie im vorgeschriebenen Abstand entfernt von der Oberfläche der Cornea positioniert ist, so wirkt, dass sie ein indirektes Bild oder Luftbild der Retina des Patienten erzeugt. Dieser Linsentyp wird oft als eine berührungsfreie ophthalmologische Linse beschrieben, weil sie ein Netzhautbild mit hoher Auflösung erzeugt, ohne zu erfordern, dass die Linse in direkten Kontakt mit dem Auge des Patienten gelangt.
Ähnlich beschreibt das US 5 523 810 A die erfinderischen Merkmale einer speziellen Implementierung einer ophthalmologischen Linse des Kontaktstils. In dieser speziellen Implementierung umfasst die Innovation in erster Linie die Verwendung eines zusammengesetzten Kontaktlinsenelements innerhalb der Linsenbaugruppe. Für den spezifischen Zweck der Veranschaulichung der Innovation der aktuellen Erfindung ist es erforderlich, hervorzuheben, dass eine der Oberflächen der in US 5 523 810 A beschriebenen Linsenbaugruppe unter Verwendung eines der Cornea entsprechenden konkaven Krümmungsradios hergestellt worden ist. Dies wird ausgeführt, weil dieser Linsentyp dafür bestimmt ist, während der Verwendung im direkten Kontakt mit dem Auge des Patienten angeordnet zu werden. Ein weiteres wichtiges Merkmal der in US 5 523 810 A beschriebenen Erfindung ist die Einbeziehung eines zweiten Abbildungslinsenelements, das vom Kontaktlinsenelement mit einem Abstand entfernt angeordnet ist. Dieses zweite Linsenelement wird in dieser Implementierung verwendet, um das Licht, das aus dem Kontaktlinsenelement austritt, zu sammeln und zu fokussieren, wobei es in erster Linie dafür verantwortlich ist, ein Luft- oder indirektes Bild der Netzhautoberfläche zu erzeugen.
In US 5 523 810 A ist ein Gehäuse beschrieben, das verwendet wird, um die Linsenelemente an ihrem Ort mit einem Linsenabstand sicher zu befestigen, der die Bilderzeugungsfähigkeit der Linsenbaugruppe optimiert. Typischerweise nimmt das Gehäuse, das in einer ophthalmologischen Linsenbaugruppe wie dieser verwendet wird, die Form einer zusammenhängenden kegelförmigen 3D-Oberfläche an, die aus einem geeigneten Metall oder Polymermaterial hergestellt ist. Es ist typisch, die Kontakt- und Abbildungslinsenelemente unter Verwendung von Gewindeeinsetzen und Epoxid- und Polymer-O-Ring-Dichtungsmitteln am Gehäuse zu befestigen. Die Epoxid- und O-Ring-Dichtungsmittel werden verwendet, um einen flüssigkeitsdichten internen Abstandshohlraum zwischen den zwei Linsenelementen zu bilden. Die in dieser Weise konstruierte Abbildungslinsenbaugruppe des Kontaktstils von US 5 523 810 A ist mit dem Eintauchen in Wasser oder eine andere geeignete Flüssigkeit für den Zweck des gründlichen Reinigens zwischen den Benutzungen kompatibel.
Zusätzlich zum Reinigen ist es wesentlich, derartige ophthalmologische Linsen des Kontaktstils zwischen den Verwendungen zu sterilisieren, um die Ausbreitung von Infektionskrankheiten zu verhindern. Für Linsenbaugruppen, wie sie in US 5 523 810 A beschrieben sind, ist der erforderliche Sterilisierungsschritt historisch unter Verwendung eines sterilisierenden Gases, wie z. B. Ethylenoxid (ETO), ausgeführt worden. Es ist jedoch weit und breit bekannt, dass der ETO-Sterilisierung unerwünschte Merkmale zugeordnet sind. Zuerst sind die der ETO-Sterilisierung zugeordneten Kosten pro Element relativ hoch. Außerdem ist die Umlaufzeit für ein Element, das unter Verwendung von ETO stilisiert wird, aufgrund einer obligatorischen Belüftungszeit, die erforderlich ist, um die Gasreste zu entfernen, die an dem Element anhaften, nachdem es die Sterilisationskammer verlassen hat, relativ lang.
Die Sterilisation im Autoklav oder die Hochtemperaturdampfsterilisierung wird aufgrund ihrer inhärent niedrigen Kosten, ihrer relativ schnellen Umlaufzeit und dem Fehlen aller Sorgen bezüglich der chemischen Entsorgung das bevorzugte Verfahren zum Sterilisieren medizinischer Vorrichtungen. Die Sterilisation im Autoklav wird ausgeführt, indem das Element, das zu sterilisieren ist, in einer Dampfumgebung angeordnet wird, der eine Temperatur zwischen 120° und 135° und einen Überdruck von 200.000 kPa besitzt.
Es ist gezeigt worden, dass, nachdem ophthalmologische Linsen, die unter Verwendung von Epoxid- und Polymer-O-Ring-Dichtungsmitteln konstruiert worden sind (gemäß US 5 523 810 A ), einer kleinen Anzahl von Autoklaven-Zyklen ausgesetzt gewesen sind, Wasser sowohl in flüssiger als auch Dampfform beginnt, in den abgedichteten Hohlraum zwischen den Kontakt- und Abbildungslinsenelementen einzudringen. Während die Porosität der Epoxid- und Polymer-O-Ring-Dichtungen ausreichend ist, um flüssiges Wasser unter niedrigem Druck nicht eindringen zu lassen, ist gezeigt worden, dass sie unzureichend ist, um das Eindringen von Hochtemperatur-/Hochdruckdampf, wie er in einem Autoklav zu finden ist, in einen abgedichteten Hohlraum zwischen benachbarten, aber beabstandeten Linsenelementen zu verhindern. Sobald Wasser in den internen Hohlraum einer auf diese Weise konstruierten Linse eingebrochen ist und auf den internen Linsenoberflächen kondensiert ist, müssen diese Oberflächen gereinigt und von aller kondensierter Feuchtigkeit getrocknet werden, bevor die Linse abermals effektiv verwendet werden kann. Linsen dieses Typs sind für die Demontage und die Reinigung nicht gut geeignet, da sie Spezialwerkzeuge und spezielle Demontage-/Montageprozeduren erfordern, um den Abschluss dieser Handlungen zu erleichtern.
US 2006/0244914 A1 , eingereicht am 14. Oktober 2005, beschreibt eine ophthalmologische Mehrelement-Abbildungslinse, die mit einem Dampf-Autoklav kompatibel ist. In dieser Patentanmeldung wird das Konzept des Öffnens des Gehäusekörpers, so dass es nicht länger einen internen Abstandshohlraum gibt, um kondensierte Feuchtigkeit zu sammeln, eingeführt, wobei Einzelheiten der Implementierung dargestellt sind. Beide Ober-flächen sowohl des Kontaktlinsenelements als auch des Abbildungslinsenelements, die in der in der Anmeldung US 2006/0244914 A1 umrissenen Weise konstruiert sind, werden der Sterilisierung und den nachfolgenden Trocknungszyklen ausgesetzt, die einem vollständigen Autoklaven-Zyklus zugeordnet sind. Die Sorge bezüglich der Möglichkeit, dass Feuchtigkeit permanent in einen internen Hohlraum eindringt, ist deshalb eliminiert.
Während eine Implementierung, wie sie in der Anmeldung US 2006/0244914 A1 beschrieben ist, den Bedarf eliminiert, eine autoklavenbeständige Dichtung an einem internen Abstandshohlraum zu schaffen, und deshalb geeignet im Autoklav verwendet werden kann, führt eine Konstruktion mit offenem Hohl-raum, wie sie in dieser Anmeldung beschrieben ist, zu dem unerwünschten Merkmal, dass die gegenüberliegenden Kontaktlinsen- und Abbildungslinsen-oberflächen der Möglichkeit ausgesetzt gelassen werden, Fluidspritzer oder das Beschlagen durch Kondensation während des Verlaufs des chirurgischen Eingriffs zu erleiden. Die Aussicht, einen hermetisch abgedichteten, autoklavenenkompatiblen internen Abstandshohlraum zu schaffen, ist im Idealfall für im Autoklav verwendbare ophthalmologische Abbildungslinsen vorgeschrieben.
US 4 966 439 A beschreibt eine Lagerung einer im wesentlichen sphärischen Linse in einem Metallröhrchen, insbesondere für optoelektronische Module. Die sphärische Linse ist in dem dünnwandigen Metallröhrchen oder in ihrem inneren vorderen Rand durch Einpressen in Form eines Herunter-Zusammenziehens oder An-Zusammenziehens oder einer Federung befestigt.
US 6 695 775 B2 beschreibt eine Linsenbaugruppe für die Verwendung in im Autoklav verwendbaren Endoskopen. Um die Mängel anzusprechen, die der Verwendung von Epoxiden und Polymer-O-Ringen als Dichtungsmittel in im Autoklav verwendbaren Linsenbaugruppen zugeordnet sind, führt US 6 695 775 B2 die Innovation des Anwendens eines Metallfilms auf den äußeren Rand des physischen Linsenelements durch Verdampfungsbeschichtung oder durch Plattierung ein. Ein in dieser Weise richtig vorbereitetes Metallot kann dann verwendet werden, um das vorbereitete Linsenelement an anderen richtig vorbereiteten Linsenelementen oder alternativ direkt an einer Metallbefestigungsstruktur hermetisch abzudichten. Unter Verwendung eines Metallots kann eine effektive Dichtung hergestellt werden, die es erlaubt, dass ein hermetisch abgedichteter interner Abstandshohlraum selbst nach dem mehrfachen Ausgesetztsein der Autoklaven-Sterilisation aufrecht-erhalten wird.
Obwohl die in US 6 695 775 B2 beschriebene Technologie es angemessen erlaubt, dass ein hermetisch abgedichteter interner Abstandshohlraum in Linsenbaugruppen gebildet wird, die mit der Autoklaven-Sterilisation kompatibel sein müssen, sind sowohl der Verdampfungsbeschichtungs-/Plattierungsprozess als auch der lasergestützte Metallötprozess, der erforderlich ist, um eine richtige Dichtung zu schaffen, im hohen Grade spezialisiert. Diese spezialisierten Herstellungsprozesse erfordern den Fachwissen verlangenden Betrieb teurer Herstellungsausrüstung. Im Ergebnis bleibt ein zugänglicheres Mittel zur Schaffung einer autoklavenenkompatiblen hermetischen Dichtung für ophthalmologische Linsenbaugruppen immer noch ein Ziel.
Zusammenfassung der Erfindung
In einem Aspekt der gegenwärtig beschriebenen Ausführungsformen umfasst eine Linsenbaugruppe eine Linse und ein Trägerelement, in dem die Linse positioniert ist, wobei die Linse mit Lötglas mit dem Trägerelement verbunden ist.
In einem weiteren Aspekt der gegenwärtig beschriebenen Ausführungsformen ist das Trägerelement ein Gehäuse.
In einem weiteren Aspekt der gegenwärtig beschriebenen Ausführungsformen ist die Linse in einem Ende des Gehäuses positioniert.
In einem weiteren Aspekt der gegenwärtig beschriebenen Ausführungsformen ist eine zweite Linse in einem zweiten Ende des Gehäuses positioniert.
In einem weiteren Aspekt der gegenwärtig beschriebenen Ausführungsformen ist die zweite Linse mit Lötglas mit dem Gehäuse verbunden.
In einem weiteren Aspekt der gegenwärtig beschriebenen Ausführungsformen definieren die Linse, das Gehäuse und die zweite Linse einen hermetisch abgedichteten Hohlraum.
In einem weiteren Aspekt der gegenwärtig beschriebenen Ausführungsformen ist die Linse mit einer oder mehreren asphärischen optischen Flächen ausgebildet.
In einem weiteren Aspekt der gegenwärtig beschriebenen Ausführungsformen ist die Linsenbaugruppe eine ophthalmologische Linsenbaugruppe.
In einem weiteren Aspekt der gegenwärtig beschriebenen Ausführungsformen ist die ophthalmologische Linsenbaugruppe als eine berührungslose Linsenbaugruppe für die vitreoretinale Chirurgie betreibbar.
In einem weiteren Aspekt der gegenwärtig beschriebenen Ausführungsformen ist die ophthalmologische Linsenbaugruppe als eine Kontaktlinsenbaugruppe für die vitreoretinale Chirurgie betreibbar.
In einem weiteren Aspekt der gegenwärtig beschriebenen Ausführungsformen ist das Trägerelement eine Metallrahmenbaugruppe.
In einem weiteren Aspekt der gegenwärtig beschriebenen Ausführungsformen umfasst die Metallrahmenbaugruppe einen Metallring und einen Griff.
In einem weiteren Aspekt der gegenwärtig beschriebenen Ausführungsformen umfasst das Trägerelement eine zweite Linse.
In einem weiteren Aspekt der gegenwärtig beschriebenen Ausführungsformen umfasst die Linsenbaugruppe ein im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse, das ein erstes offenes Ende und ein zweites offenes Ende aufweist, eine erste Linse, die im ersten Ende des Gehäuses positioniert ist, wobei die erste Linse mit Glaslot mit dem Gehäuse verbunden ist, und eine zweite Linse, die im zweiten Ende des Gehäuses positioniert ist, wobei die zweite Linse mit Glaslot mit dem Gehäuse verbunden ist, wobei das Gehäuse, die erste Linse und die zweite Linse einen hermetisch abgedichteten Hohlraum definieren.
In einem weiteren Aspekt der gegenwärtig beschriebenen Ausführungsformen ist die erste Linse mit einer oder mehreren asphärischen optischen Flächen ausgebildet.
In einem weiteren Aspekt der gegenwärtig beschriebenen Ausführungsformen ist die zweite Linse mit einer oder mehreren asphärischen optischen Flächen ausgebildet.
In einem weiteren Aspekt der gegenwärtig beschriebenen Ausführungsformen umfasst ein Verfahren das Schaffen eines Trägerelements, das Positionieren einer Linse in dem Trägerelement, das Bereitstellen eines Lötglasmaterials zwischen der Linse und dem Trägerelement und das wahlweise Erwärmen und Abkühlen der Baugruppe, um die Verbindung der Linse mit dem Trägerelement zu erleichtern.
In einem weiteren Aspekt der gegenwärtig beschriebenen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Positionieren einer zweiten Linse im Trägerelement und das Glaslöten der zweiten Linse an das Trägerelement.
In einem weiteren Aspekt der gegenwärtig beschriebenen Ausführungsformen definieren die erste Linse, das Gehäuse und die zweite Linse ein hermetisch abgedichtetes Gehäuse
Figurenliste

1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer abgedichteten ophthalmologischen Linse für die vitreoretinale Chirurgie gemäß den gegenwärtig beschriebenen Ausführungsformen.
2 zeigt eine Querschnittsansicht einer alternativen Implementierung einer abgedichteten ophthalmologischen Linse für die vitreoretinale Chirurgie gemäß den gegenwärtig beschriebenen Ausführungsformen, wobei das die Cornea berührende Linsenelement durch ein bikonvexes Linsenelements ersetzt ist.
3 zeigt eine Querschnittsansicht einer alternativen Implementierung einer abgedichteten ophthalmologischen Linse für die vitreoretinale Chirurgie gemäß den gegenwärtig beschriebenen Ausführungsformen, wobei das Abbildungslinsenelement um seinen äußeren Rand abgedichtet ist.
4 zeigt eine Querschnittsansicht einer alternativen Implementierung einer abgedichteten ophthalmologischen Linse für die vitreoretinale Chirurgie gemäß den gegenwärtig beschriebenen Ausführungsformen, wobei zwei einzelne Linsenelemente direkt aneinander abgedichtet sind.
5 zeigt eine Querschnittsansicht einer berührungslosen ophthalmologischen Linse für die vitreoretinale Chirurgie gemäß den gegenwärtig beschriebenen Ausführungsformen, wobei die Linse direkt mit einer Gehäusestruktur verbunden ist, was die Minimierung der Gesamtgröße der Linsenbaugruppe erlaubt, während ihre freie Apertur maximiert ist.
6 zeigt eine Querschnittsansicht einer berührungslosen ophthalmologischen Linse für die vitreoretinale Chirurgie gemäß den gegenwärtig beschriebenen Ausführungsformen, wobei die Gehäusestruktur einen integrierten Griff besitzt, um das Tragen der Linse zu unterstützen.
7 ist ein Ablaufplan, der ein Verfahren gemäß den gegenwärtig beschriebenen Ausführungsformen veranschaulicht

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Eine Implementierung einer Linsenbaugruppe für die vitreoretinale Chirurgie 10 gemäß den gegenwärtig beschriebenen Ausführungsformen ist in 1 im Querschnitt gezeigt. In 1 ist ein Abbildungslinsenelement 12 mit einem vorteilhaften Abstand von einem Kontaktlinsenelement 11 unter Verwendung eines Trägerelements oder eines im Allgemeinen kegelförmigen und zusammenhängenden Gehäuses 13 , das gegenüberliegende Enden aufweist, um einen richtigen Abstand von Linse zu Linse zu schaffen und aufrechtzuerhalten, beabstandet. In einer Form sind sowohl das Kontaktlinsenelement 11 als auch das Abbildungslinsenelement 12 aus einem optischen Glasmaterial hergestellt, das im Allgemeinen mit der Umgebung eines Dampf-Autoklavs kompatibel ist.
Es ist experimentell nachgewiesen worden, dass sich Standard-Glastypen, die in erster Linie Halbmetallverbindungen enthalten, schnell verschlechtern, wenn sie der rauhen Umgebung eines Dampf-Autoklavs ausgesetzt sind. US 6 558 316 B2 beschreibt die Ergebnisse der Experimente, die zeigen, wie die Verbindungen von Halbmetallen dazu neigen, sich aus dem polierten Linsensubstrat herauszulösen, wenn es der Hochtemperatur- und Hochdruck-Umgebung eines Dampf-Autoklavs ausgesetzt ist. Sobald die herausgelösten Ionen ausgetreten sind, besteht die Tendenz, dass sie mit den Elementen des Dampfes reagieren, um Verunreinigungen zu bilden, die die Oberfläche des polierten Glases angreifen und dann in die Oberfläche des polierten Glases eingebettet werden. Diese Oberflächenverunreinigungen sam-meln sich mit der Zeit an und arbeiten, um die Fähigkeit der Linse zu ver-ringern, Licht durchzulassen oder zu fokussieren.
Im Allgemeinen besteht die Tendenz, dass die Schritte, die unternommen werden, um den Brechungsindex der optischen Gläser zu vergrößern (eine Halbmetallverbindung wird durch andere Molekülverbindungen ersetzt), die zusätzliche vorteilhafte Wirkung besitzen, das Glas mit der Sterilisierung im Dampf-Autoklav kompatibeler zu machen. Sowohl das Experimentieren unter Verwendung anwendungsspezifischer Glasverbindungen, das im US 6 558 316 B2 beschrieben ist, als auch das Experimentieren unter Verwendung kommerziell verfügbarer Glasverbindungen haben jedoch erkennen lassen, dass nicht alle Gläser mit hohem Brechungsindex hinsichtlich der Autoklaven-Kompatibilität gleich sind. Durch Experimentieren ist gezeigt worden, dass die Verbindungen der Alkalimetalle (z. B. BaO, CaO) und der Erdalkalimetalle (z. B. K₂O, Na₂O) dazu neigen, sich schnell aus dem festen Glas herauszulösen und, wenn sie ausgetreten sind, schnell und effizient zu reagieren, um nachteilige Stellen der Verunreinigung auf der Oberfläche der polierten Linse zu bilden. Im Gegensatz neigen die Verbindungen der Seltenerdmetalle (z. B. La₂O₃, Gd₂O₃) nicht dazu, sich unter den Bedingungen eines Dampf-Autoklavs herauszulösen. Dies macht sie viel stabiler und mit einem Autoklav kompatibel. Außerdem besitzen andere Verbindungen, die nicht die Typen besitzen, die als Seltenerdmetalle, Alkalimetalle oder Erdalkalimetalle beschrieben worden sind, (Beispiele von denen sind Y₂O₃ und Ta₂O₅) Eigenschaften, die sie hinsichtlich der Autoklaven-Kompatibilität zu dazwischenliegenden Mitteln machen.
Analyse und Experimentieren (was in US 2006/0244914 A1 , eingereicht am 14. Oktober 2005, mit dem Titel Lens System for Vitreoretinal Surgery, und in US 2007/0091256 A1 , eingereicht am 14. Oktober 2005, die beide in ihrer Gesamtheit durch Literaturhinweis eingefügt sind, vollständiger dokumentiert ist) haben gezeigt, dass das Glasmaterial so ausgewählt werden kann, dass es die folgenden Verbindungseigenschaften besitzt, die zusammengefasst zu einer Bilderzeugungslinse 10 führen sollten, die im Allgemeinen mit der Umgebung des Dampf-Autoklavs kompatibel ist.

- SiO₂-%-Verbindungsgewicht + B₂O₃-Verbindungsgewicht < 50 %-Gesamtverbindungsgewicht
- %-Verbindungsgewicht der Alkalimetallverbindungen + %-Verbindungsgewicht der Erdalkalimetallverbindungen < 10 %-Gesamtverbindungsgewicht
- (SiO₂ + B₂O₃-%-Verbindungsgewicht)/(Seltenerd-%-Verbindungsgewicht) < 1

Für die weitere Klärung der bevorzugten Verbindungsinhalte der autoklavenkompatiblen Gläser sind im Folgenden die Verbindungsinhalte von drei verschiedenen optischen Glastypen dargestellt.

	Hikari E-LASF08	Hikari E-LASF08	Ohara N-LAH58	Ohara N-LAH58	Hikari N-LAK8	Hikari E-LAK8
Verbindung	MSDS-verzeichnet	für die Analyse verwendet	MSDS-verzeichnet	für die Analyse verwendet	MSDS-verzeichnet	für die Analyse verwendet
SiO₂	< 10 %	4 %	3-8 %	4 %	< 10 %	4 %
B₂O₃	10-20 %	10 %	5-15 %	10 %	30-40 %	35%
La₂O₃	40-50 %	40 %	25-23 %	30%	40-50 %	45 %
Gd₂O₃	10-20 %	20 %	25-35 %	30 %
Ta₂O₅	10-20 %	15 %	15-25 %	20 %
Nb₂O₅	< 10 %	2 %	< 2 %	1 %
ZrO₂	< 10 %	4 %	3-8 %	4 %	< 10 %	4 %
Sb₂O₃	< 1 %	0,25 %	< 0,5 %	0,25 %	< 1 %	0,25 %
SnO₂			< 1 %	0,75 %
BaO	< 1 %	0,25 %			< 1 %	0,25 %
WO₃	< 1 %	0,5 %
Yb₂O₃	< 10 %	4 %
CaO					< 10 %	5 %
Y₂O₃					< 1 %	0,5 %
ZnO					< 10 %	6 %
		100 %		100 %		100 %

Die als „MSDS-verzeichnet“ identifizierten Spalten repräsentieren die Inhalte des Glases, wie sie durch die Hersteller in ihren Materialsicherheits-Datenblättern (MSDS) veröffentlicht worden sind. Die hervorgehobene Spalte, die als „für die Analyse verwendet“ identifiziert ist, listet einen vernünftigen Zusammensetzungswert auf, der für die Zwecke des Erzeugens einer besten Schätzung der tatsächlichen Zusammensetzung der angegebenen Glastypen verwendet wird.

Die folgende Analyse verwendet die durch diese Erfindung definierten Zusammensetzungsregeln, um ein Ergebnis vorherzusagen, dass 2 der oben aufgelisteten Glastypen (Hikari E_LASF08 und Ohara N-LAH58) überlegene Mittel hinsichtlich der Autoklaven-Kompatibilität sein sollten. Die gleichen Regeln, angewendet auf dem dritten Glastyp (Hikari E-LAK8), geben an, dass er hinsichtlich der Autoklaven-Kompatibilität eine kaum annehmbare Lösung sein wird.

	Hikari E-LASF08	Ohara N-LAH58	Hikari E-LAK8
SiO₂ + B₂O₃-Verbindungsgewichte < 50 % gesamt	4 % + 10 % = 14 %	4 % + 10 % = 14 %	4 % + 35 % = 39 %
	(10 % + 20 % = 30 %)	(8 % + 15 % = 23 %)	(10 % + 40 % = 50 %)

Alkalimetall-+ Erdalkalimetall-Verbindungsgewichte < 10 % gesamt	BaO = 0,25 %	0%	BaO + CaO
	(BaO = 1 %)		0,25 % + 5 % = 5,15 %
			(1 % + 10 % = 11 %)

(SiO₂ + B₂O₃-Verbindungsgewichte)/(Seltenerd-Verbindungsgewichte) < 1	14 %/(La₂O3 + Gd₂O₃ + Yb₂O₃)	14 %/(La₂O3 + Gd₂O₃)	39 %/(La₂O₃)
	4 %/(40 % + 20 % + 4 %)	14 %/(30 % + 30 %)	39 %/45 % = 0,87
	14 %/64 % = 0,22	14 %/60 % = 0,23	(50 %/40 % = 1,25)
	(30 %/50 % = 0,6)	(23 %/50 % = 0,46)

In der obigen Analyse werden die Formulierungsregeln, die die Auswahl eines bevorzugten Glastyps regeln, wie sie durch diese Erfindung definiert sind, auf die annehmbaren Verbindungswerte mit den besten Schätzungen angewendet. In Kursivschrift sind außerdem die Werte des ungünstigsten Falls für die Formulierungsmetriken in Anbetracht des Bereichs der möglichen Zusammensetzungswerte, die durch die veröffentlichten MSDS-Daten erlaubt sind, ergänzt.
Das Experimentieren mit der allgemeinen Kompatibilität dieser drei verschiedenen Glastypen mit hohem Brechungsindex in der Umgebung des Autoklavs hat die Übereinstimmung mit den durch die tabellarisierte Analyse vorhergesagten Ergebnissen bestätigt. Spezifischer haben die Experimente gezeigt, dass die Glastypen E-LASF08 und N-LAH58 hinsichtlich der Autoklaven-Kompatibilität überlegene Glastypen sind. Außerdem besitzt der Glastyp E-LAK8 eine annehmbare (aber nicht überlegene) Bewertung der Autoklaven-Kompatibilität.
Es ist in der Technik typisch, sphärische optische Flächen in Linsen zu verwenden, um die Bilder von interessierenden Objekten zu erzeugen. Es ist außerdem in der Technik bekannt, dass die Verwendung asphärischer optischer Flächen bevorzugt ist, wenn Bilder in hoher Auflösung der Oberfläche der Retina erzeugt werden müssen. Die Verwendung asphärischer Oberflächen minimiert den Betrag der Bildaberration, der im resultierenden Netzhautbild inhärent ist. Als solche ist die Verwendung asphärischer Linsenelemente sowohl für das Abbildungslinsenelement 12 als auch das Kontaktlinsenelement 11 die bevorzugte Implementierung des Erfindungsgegenstandes.
In einer Form wird das Trägerelement oder Gehäuse 13 nach 1 vorteilhaft unter Verwendung eines Materials hergestellt, das einen thermischen Expansionskoeffizienten besitzt, der zu jenem des Glasmaterials ähnlich ist, das für die Herstellung des Abbildungslinsenelements 12 und des Kontaktlinsenelements 11 verwendet wird. Ausgewählte Glastypen mit Eigenschaften, die mit der Autoklaven-Sterilisation kompatibel sind, besitzen thermische Expansionskoeffizienten im Bereich von 6-7 × 10^-6 mm/mm°C. Titan und seine Legierungen besitzen thermische Expansionskoeffizienten im Bereich von 8,5-9,5 × 10^-6 mm/mm°C, wobei sich erwiesen hat, dass sie an die Expansionseigenschaften der bevorzugten autoklavenkompatiblen Glastypen angemessen angepasst sind. Basierend auf dieser Tatsache und ihrer Leichtigkeit der Herstellbarkeit hat sich erwiesen, dass Titan und seine Legierungen bevorzugte Materialien sind, aus denen das Gehäuse 13 gebildet wird. Das Gehäuse kann verschiedene Formen annehmen. Obwohl Titan und seine Legierungen hier als beispielhafte Materialien zum Bilden des Gehäuses 13 (ebenso wie anderer Gehäuse und Trägerelemente, die hierin beschrieben sind) bezeichnet werden, ist es selbstverständlich, dass andere Metall-, Glas- oder Keramikmaterialien, die einen geeigneten thermischen Expansionskoeffizienten und eine Fähigkeit, in die erforderlichen Formen bearbeitet zu werden, besitzen, auf den Erfindungsgegenstand anwendbar sind.
In 1 sind sowohl das Kontaktlinsenelement 11 als auch das Abbildungslinsenelement 12 mit dem Trägerelement oder dem Gehäuse 13 unter Verwendung eines geeigneten Lötglases 14 verbunden und abgedichtet. In einer Form besitzt das Lötglas 14 sowohl eine relativ niedrige Dichtungstemperatur als auch einen thermischen Expansionskoeffizienten, der an die Materialien angepasst ist, die verwendet werden, um sowohl das Kontaktlinsenelement 11 und das Abbildungslinsenelement 12 als auch das Trägerelement oder das Gehäuse 13 herzustellen. Es gibt verschiedene kommerziell verfügbarere Lötgläser, die in der Technik bekannt sind, die Eigenschaften besitzen, die es ihnen erlauben, erfolgreich verwendet zu werden, um Glaslinsenelemente an Titan abzudichten.
Es ist in der Technik bekannt, dass das Lötglas in wenigstens zwei Formen geliefert wird. In einer Form wird es als ein Pulver mit einer vom Anwender spezifizierten Teilchengröße bereitgestellt. In dieser Form wird das Lötglas typischerweise mit einem geeigneten Lösungsmittel gemischt, um eine Lösung zu bilden, die schließlich unter Verwendung von Spritzen oder anderen Mitteln, die typischerweise verwendet werden, um Epoxide und andere Klebstoffe anzuwenden, an die Dichtung-/Verbindungsstelle geliefert werden würde.
In einer zweiten Form wird das Lötglas in der Form von dünnen flexiblen Bändern oder Vorformen geliefert. Um diese verarbeitetere Form des Produktes zu erzeugen, wird das Lötglas in pulverisierter Form in eine Lösung gemischt, der ein Bindemittel beigemischt ist. Diese Lösung, die das Lösungsmittel, das Bindemittel und das Lötglas enthält, wird in lange dünne Filme extrudiert. Diese Filme werden (bei der Verdampfung des Lösungsmittels) in ein flexibles Band oder ein papierähnliches festes Material gehärtet. In dieser Form kann das Lötglasband in verschiedene Formen, um den Notwendigkeiten der speziellen Anwendung zu entsprechen, geschnitten oder gestanzt werden. Für den Umriss der ophthalmologischen Linse in 1 ist eine mögliche Form eine zusammenhängende Kreisringform, die zu einem O-Ring ähnlich ist. Ein geeignetes Lötglas 14, das wie beschrieben konfiguriert ist, könnte an den Dichtungsbereich des Gehäuses 13 in der Form von zwei (2) O-Ring-Lötglas-Vorformen geliefert werden, eine für das Kontaktlinsenelement 11 und eine für das Abbildungslinsenelement 12 . Das Kontaktlinsenelement 11 und das Abbildungslinsenelement 12 könnten dann bei der Vorbereitung des Dichtungsschrittes geeignet im Gehäuse (in Kontakt mit der Lötglas-Vorform) angeordnet werden.
Um die richtige Dichtung zwischen den Linsenelementen 11/12 und dem Gehäuse 13 auszuführen, wird das wird Lötglas 14 in einer Form auf eine erhöhte Temperatur über die Dichtungstemperatur des Lötglases gebracht. Die Lötgläser mit Dichtungstemperaturen im Bereich von 400°-600° sind in der Technik wohlbekannt. Ein Lötglas mit einer Dichtungstemperatur im Bereich von 400°-500° würde für diese Anwendung bevorzugt sein. Sobald das Lötglas über die Temperatur des Erweichungspunktes gelangt, beginnt die Deformierung seiner Form. Da weiterhin Wärme zugeführt wird und die Temperatur weiterhin steigt, gelangt das Lötglas an einen Punkt, an dem es frei auf die gegenüberliegenden Dichtungsoberflächen der Kontakt-/Abbildungslinsenelemente 11/12 und des Gehäuses 13 fließt. Wenn das Lötglas 14 durch einen nachfolgenden Kühlungszyklus geführt wird, wird eine hermetische Dichtung gebildet.
Damit der Dichtungsprozess wie beschrieben ausgeführt wird, besitzen sowohl die Kontakt-/Abbildungslinsenelemente 11/12 als auch das Gehäuse 13 Umwandlungs- oder Schmelztemperaturen weit über der spezifizierten oberen Dichtungstemperatur des Lötglases 14. Titan und seine Legierungen schmelzen weit über dem oberen Dichtungsbereich von 400°-500° der bevorzugten Lötglastypen (im Bereich von 1000°-1700°C). Außerdem kann festgestellt werden, dass das ausgewählte autoklavenkompatible Glas (aus dem sowohl das Kontaktlinsenelement 11 als auch das Abbildungslinsenelement 12 gebildet sind) Materialumwandlungs- und Erweichungspunkttemperaturen im Bereich von 700°-800° besitzt. Folglich ist bei der geeigneten Auswahl der in der Technik wohlbekannten Materialien die Implementierung einer autoklavenkompatiblen ophthalmologischen Linse entsprechend den spezifischen Prinzipien, die in dieser Offenbarung umrissen sind, möglich.
In 1 wird bei der Kühlung und Abdichtung ein hermetisch abgedichteter interner Abstandshohlraum 15 in der ophthalmologischen Linsenbaugruppe 10 gebildet. Die Lötglasdichtung 14 verhindert, das Wasser in der Form von Flüssigkeit oder Dampf in die Linse eindringt, wobei folglich das Auftreten einer nachteiligen Beschädigung verhindert wird.
2 zeigt eine Querschnittsansicht einer alternativen Implementierung einer abgedichteten ophthalmologischen Linse für die vitreoretinale Chirurgie 20. Anstelle eines Kontaktlinsenelements 11, wie es in 1 veranschaulicht ist, besitzt die Linsenbaugruppe 20 ein bikonvexes Linsenelement 21, das in ihre Konstruktion integriert ist. In 2 sind sowohl ein Abbildungslinsenelement 23 als auch ein bikonvexes Linsenelement 21 geeignet an einem Trägerelemente in der Form eines Gehäuses 23 unter Verwendung von Lötglas 24 abgedichtet. Indem so verfahren wird, wird ein hermetisch abgedichteter interner Abstandshohlraum 25 angemessen gebildet.
3 zeigt eine Querschnittsansicht einer alternativen Implementierung einer abgedichteten ophthalmologischen Linse für die vitreoretinale Chirurgie 30. In dieser Implementierung wird Lötglas 34 verwendet, um ein Kontaktlinsenelement 31 und ein Abbildungslinsenelement 32 an einem Trägerelement, das die Form eines Gehäuses 33 annimmt, abzudichten. In dieser Implementierung ist das Abbildungslinsenelement 32 an dem Gehäuse 33 um seinen äußeren Rand abgedichtet. Indem so verfahren wird, wird ein hermetisch abgedichteter interner Abstandshohlraum 35 angemessen gebildet.
4 zeigt eine Querschnittsansicht einer alternativen Implementierung einer abgedichteten ophthalmologischen Linse für die vitreoretinale Chirurgie 40. In dieser Implementierung wird Lötglas 43 verwendet, um ein Abbildungslinsenelement 42 direkt einem konkaven Linsenelement 41 abzudichten. Indem so verfahren wird, wird ein hermetisch abgedichteter interner Abstandshohlraum 44 angemessen gebildet. In dieser Form nimmt das Trägerelement die Form einer zweiten Linse, entweder des Abbildungslinsenelements 42 oder des konkaven Linsenelements 41, an.
5 zeigt eine Querschnittsansicht einer berührungslosen ophthalmologischen Linse für die vitreoretinale Chirurgie 50. In der Linsenbaugruppe 50 wird Lötglas 53 verwendet, um ein Linsenelement 51 direkt mit einem Trägerelement, wie z. B. einem Gehäuse 52, mechanisch zu verbinden. Indem so verfahren wird, wird die Forderung nach einem mechanischen Einsatz, um das Linsenelement 51 im Gehäuse 52 zu befestigen, eliminiert. Ein mechanischer Einsatz fügt typischerweise Größe zur Gesamtbaugruppe hinzu. Außerdem besteht die Tendenz, dass er die polierte Linsenoberfläche des Linsenelements 51 abdeckt oder anderweitig blockiert und folglich seine freie Apertur oder das Gesichtsfeld (FOV) verringert. Diese beiden Linsenmerkmale, das verringerte FOV und die Zunahme der physischen Größe, beeinflussen die wahrgenommene Leistung der ophthalmologischen Linsen negativ, die für die vitreoretinale Chirurgie konstruiert sind.
6 zeigt eine Querschnittsansicht einer berührungslosen ophthalmologischen Linse für die vitreoretinale Chirurgie 60. In der Linsenbaugruppe 60 wird Lötglas 63 verwendet, um ein Abbildungslinsenelement 61 direkt mit einem Trägerelement, das die Form eines Trägerrings/ Gehäuses 62 annimmt, mechanisch zu verbinden. An dem Ring/Gehäuse 62 ist über mechanische Standardmittel vorteilhaft ein Griff 64 angebracht, um das Tragen der Linse zu unterstützen.
In 7 ist ein Verfahren gemäß der gegenwärtig beschriebenen Ausführungsformen veranschaulicht. Wie gezeigt ist, enthält ein Verfahren 700 das Schaffen eines Trägerelements (in 702). Selbstverständlich kann in Abhängigkeit von der Ausführungsform der betrachteten Linsenbaugruppe das Vorsehen des Trägerelements das Vorsehen einer Vielfalt verschiedener Strukturen, z. B. Gehäuse, Linsen oder Metallringe, enthalten. Als Nächstes wird ein geeignetes Lötglasmaterial an einer Verbindungs- oder Dichtungsgrenzfläche des Trägerelements positioniert (in 704). Wie oben angegeben worden ist, kann das Lötglasmaterial verschiedene Formen annehmen. Dann wird wenigstens eine Linse in dem Trägerelement so positioniert, dass eine Verbindungs- oder Dichtungsoberfläche der Linse mit dem Lötglasmaterial, das genau am Träger angeordnet ist, in Kontakt gebracht wird (in 706). Die Positionierung der Linse ist eine Funktion des Trägerelements und der Gesamtlinsenbaugruppe. In einigen Formen werden z. B. zwei Linsen innerhalb eines Gehäuses positioniert, z. B. in den Enden des Gehäuses positioniert. In anderen Formen wird eine einzige Linse in einer Metallringstruktur positioniert. Dann wird die gesamte Baugruppe auf eine Temperatur über der Schmelz- oder Dichtungstemperatur des Lötglasmaterials, aber unter der Schmelzdeformationstemperatur der Linse und/oder des Trägerelements erwärmt (in 708). Dann wird die Baugruppe unter die Schmelz- oder Dichtungstemperatur des Lötglasmaterials abgekühlt, um die Verbindung der Linse mit dem Trägerelement zu erleichtern, (in 710).
Es sollte klar sein, dass die Implementierung des Verfahrens in verschiedenen Arten und Kombinationen ausgeführt werden kann. Das Lötglasmaterial könnte z. B. im Gegensatz zum Trägerelement zuerst an der Linse angeordnet werden. In jedem Fall wird das Lötglasmaterial zwischen der Linse und dem Trägerelement angeordnet.
Die Implementierung der gegenwärtig beschriebenen Ausführungsformen führt zu verschiedenen Vorteilen. Es wird z. B. eine verbesserte Linsenbaugruppe für die vitreoretinale Chirurgie geschaffen, die wiederholten Zyklen in einem Autoklav-Sterilisator widerstehen kann, ohne dass sich ihre optische oder mechanische Leistung verschlechtert. Außerdem wird eine abgedichtete ophthalmologische Mehrelement-Linsenbaugruppe unter Verwendung von Glaslot geschaffen, um die Glas-Glas- oder Glas-Metall-Verbindung auszuführen. Die Verbindung mit Glaslot für die betrachtete Struktur minimiert ihre mechanische Ummantelung und maximiert ihre freie Apertur.

Claims

Linsenbaugruppe, die umfasst: eine Linse; eine zweite Linse; und ein Gehäuse, in dem die Linse und die zweite Linse positioniert sind, wobei die Linse in einem Ende des Gehäuses ist und die zweite Linse in einem zweiten Ende des Gehäuses positioniert ist, wobei die Linse und die zweite Linse durch Lötglas mit dem Trägerelement verbunden sind.
Linsenbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Linse, das Gehäuse und die zweite Linse einen hermetisch abgedichteten Hohlraum definieren.
Linsenbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Linse mit einer oder mehreren asphärischen optischen Flächen ausgebildet ist.
Linsenbaugruppe nach Anspruch 3, wobei die Linsenbaugruppe eine ophthalmologische Linsenbaugruppe ist.
Linsenbaugruppe nach Anspruch 4, wobei die ophthalmologische Linsenbaugruppe als eine berührungslose Linsenbaugruppe für die vitreoretinale Chirurgie betreibbar ist.
Linsenbaugruppe nach Anspruch 4, wobei die ophthalmologische Linsenbaugruppe als eine Kontaktlinsenbaugruppe für die vitreoretinale Chirurgie betreibbar ist.
Linsenbaugruppe, die umfasst: eine Linse; und eine Metallrahmenbaugruppe, in dem die Linse positioniert ist, wobei die Linse durch Lötglas mit der Metallrahmenbaugruppe verbunden ist, und wobei die Metallrahmenbaugruppe einen Metallring und einen Griff umfasst.
Linsenbaugruppe nach Anspruch 7, wobei die Metallrahmenbaugruppe eine zweite Linse umfasst.
Ophthalmologische Linsenbaugruppe, die in der vitreoretinalen Chirurgie nützlich ist, wobei die Linsenbaugruppe umfasst: ein im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse, das ein erstes offenes Ende und ein zweites offenes Ende aufweist; eine erste Linse, die im ersten Ende des Gehäuses positioniert ist, wobei die erste Linse mit Glaslot mit dem Gehäuse verbunden ist; und eine zweite Linse, die im zweiten Ende des Gehäuses positioniert ist, wobei die zweite Linse mit Glaslot mit dem Gehäuse verbunden ist, wobei das Gehäuse, die erste Linse und die zweite Linse einen hermetisch abgedichteten Hohlraum definieren.
Ophthalmologische Linsenbaugruppe nach Anspruch 9, wobei die erste Linse mit einer oder mehreren asphärischen optischen Flächen ausgebildet ist.
Ophthalmologische Linsenbaugruppe nach Anspruch 9, wobei die zweite Linse mit einer oder mehreren asphärischen optischen Flächen ausgebildet ist.
Verfahren zum Bilden einer ophthalmologischen Linsenbaugruppe, das umfasst: Schaffen eines Trägerelements; Positionieren einer Linse in dem Trägerelement; Positionieren eines Lötglasmaterials zwischen der Linse und dem Trägerelement; und wahlweises Erwärmen und Abkühlen der Baugruppe, um die Verbindung der Linse mit dem Trägerelement zu erleichtern, Positionieren einer zweiten Linse im Trägerelement und das Glaslöten der zweiten Linse an das Trägerelement umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die erste Linse, das Gehäuse und die zweite Linse ein hermetisch abgedichtetes Gehäuse definieren.