KR102140425B1 - 근시 진행을 예방하고/하거나 늦추기 위한 비대칭 렌즈 설계 및 방법 - Google Patents

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Abstract

렌즈의 광학 구역의 중심으로부터 가장자리로 반경방향 굴절력을 증가시키는 비대칭 반경방향 굴절력 프로파일을 통합한 콘택트 렌즈가 근시 진행을 예방하고/하거나 늦추기 위해 이용될 수 있다. 굴절력 프로파일은 상이한 자오선들을 따라 변화한다.

Description

근시 진행을 예방하고/하거나 늦추기 위한 비대칭 렌즈 설계 및 방법{ASYMMETRIC LENS DESIGN AND METHOD FOR PREVENTING AND/OR SLOWING MYOPIA PROGRESSION}
본 발명은 안과용 렌즈(ophthalmic lens), 더욱 상세하게는 근시 진행을 늦추거나, 지연시키거나, 예방하도록 설계된 콘택트 렌즈(contact lens)에 관한 것이다. 본 발명의 안과용 렌즈는 근시 진행을 예방하고/하거나 늦추기 위해 렌즈의 광학 구역의 중심으로부터 가장자리로 반경방향 굴절력(dioptric power)을 증가시키는 비대칭 반경방향 굴절력 프로파일을 포함한다.
저하된 시력을 초래하는 흔한 질환은 근시(myopia) 및 원시(hyperopia)이며, 이에 대해 안경, 또는 강성 또는 소프트 콘택트 렌즈 형태의 교정 렌즈가 처방된다. 이들 질환은 일반적으로 눈의 길이와 눈의 광학 요소들의 초점 사이의 불균형으로서 설명되는데, 근시안은 망막면 전방에 초점이 맺히고, 원시안은 망막면 후방에 초점이 맺힌다. 근시는 전형적으로 눈의 축방향 길이가 눈의 광학 구성요소들의 초점 길이보다 길게 성장하기 때문에, 즉 눈이 너무 길게 성장하기 때문에 발생한다. 원시는 전형적으로 눈의 축방향 길이가 눈의 광학 구성요소들의 초점 길이와 비교하여 너무 짧기 때문에, 즉 눈이 충분하게 성장하기 못하기 때문에 발생한다.
근시는 전세계의 많은 지역에서 높은 유병률(prevalence rate)을 가진다. 이러한 질환에 있어서 가장 큰 관심사는 예를 들어 5 디옵터(diopter) 초과의 고도 근시로의 그의 가능한 진행인데, 이는 광학 보조 기구 없이 제대로 기능하는 눈의 능력에 크게 영향을 미친다. 고도 근시는 또한 망막 질병, 백내장 및 녹내장의 증가된 위험과 연관된다.
초점을 각각 근시를 교정하기 위해 망막면의 전방으로부터 또는 원시를 교정하기 위해 망막면의 후방으로부터 이동시킴으로써 망막면에서 더 선명한 이미지로 되게 하도록 눈의 육안 초점(gross focus)을 변경하기 위해 교정 렌즈가 사용된다. 그러나, 질환에 대한 교정 접근법은 질환의 원인을 해소하는 것이 아니라, 단지 보철적(prosthetic) 또는 대증적(symptomatic)이다.
대부분의 눈은 단순 근시 또는 단순 원시를 가진 것이 아니라, 근시성 난시 또는 원시성 난시를 가진다. 초점의 난시성 이상은 점 광원의 이미지가 상이한 초점 거리들에서 2개의 상호 수직한 선들로서 형성되게 한다. 전술한 논의에서, 근시 및 원시라는 용어는 각각 단순 근시 또는 근시성 난시와 단순 원시 및 원시성 난시를 포함하도록 사용된다.
정시안은 수정체가 이완된 상태에서 무한대에 있는 물체가 비교적 또렷하게 초점을 맺는 선명한 시력의 상태를 설명한다. 정상 또는 정시안인 성인 눈에서, 멀리 있는 물체와 가까이 있는 물체 둘 모두로부터의 그리고 개구(aperture) 또는 동공(pupil)의 중심 또는 근축(paraxial) 영역을 통과하는 광은 눈 내측의 수정체에 의해, 반전된 이미지가 감지되는 망막면에 가깝게 초점이 맺힌다. 그러나, 대부분의 정상 눈은 일반적으로 5 ㎜ 개구에 대해 약 +0.5 디옵터(D)의 영역에서 양의 종방향 구면 수차(positive longitudinal spherical aberration)를 나타내는 것으로 관찰되는데, 이는 개구 또는 동공을 그의 주변부에서 통과하는 광선은 눈이 무한대에 초점을 맞출 때 망막면의 전방에서 +0.5 D에 초점이 맺힌다는 것을 의미한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 측정치 D는 미터 단위의 렌즈 또는 광학 시스템의 초점 거리의 역수로서 정의되는 굴절력이다. 또한 본 명세서에 이용되는 바와 같이, "추가"라는 용어는 근거리에서 더욱 선명하게 보는 것을 보조하기 위한 추가의 플러스 굴절력(additional plus power)으로서 정의될 것이다.
정상 눈의 구면 수차는 일정하지 않다. 예를 들어, 조절(accommodation), 즉 주로 내부 수정체에 대한 변화를 통해 유래되는 눈의 광학 굴절력의 변화는 구면 수차가 양으로부터 음으로 변화되게 한다.
정시화(emmetropisation)는 눈 성장이 광학계와 눈의 축방향 길이 사이의 최적 정합을 달성하기 위해 자가-조정되는(self-regulated) 과정이다. 정시화는 사람의 굴절 이상 분포에서 명백한 급첨도(leptokurtosis)의 원인이 되며, 굴절 이상에 의해 유발된 시각 차단(visual deprivation)을 보상하기 위해 다양한 동물에게서 작용하는 것으로 입증되었다. 유년발병형 근시(juvenile-onset myopia)는 아동기에서 시작하여 십대 중반에서 후반까지 진행되는 굴절 이상의 흔한 형태이다.
눈의 길이는 생애 전반에 걸쳐 증가하지만, 성장은 아동기 동안 가장 두드러진다. 눈의 구면 수차는 약 6세보다 어린 연령의 아동에게서 멀리 있는 물체에 초점을 맞출 때의 음의 구면 수차로부터 약 6 내지 7세 연령에서의 양의 구면 수차까지 아동의 연령에 따라 변화하는 것으로 관찰되었다[문헌(Stine, 1930; Jenkins, 1963)]. 대부분의 성인은 그들의 생애의 나머지 동안 무한대에 초점이 맺힌 눈의 양의 구면 수차를 나타낸다.
미국 특허 제6,045,578호는 눈 길이의 성장을 변경시키는 것과 관련된 방향 및 정도에 의해 눈 시스템의 구면 수차를 변화시키는 것을 비롯한 눈의 초점을 변경시키는 방법, 달리 말하면 정시화가 구면 수차에 의해 조정될 수 있다는 것을 개시한다. 이러한 과정에서, 렌즈 중심으로부터 멀어지면서 증가하는 굴절력을 갖도록 형성된 그의 외부 표면을 갖는 렌즈가 근시안의 각막에 착용된다. 렌즈의 중심 부분으로 입사하는 근축 광선은 눈의 망막에 초점이 맞춰져 물체의 선명한 이미지를 생성한다. 각막의 주변 부분으로 입사하는 가장자리 광선은 각막과 망막 사이의 평면에 초점이 맞춰져 망막 상의 이미지의 양의 구면 수차를 생성한다. 이러한 양의 구면 수차는 눈의 성장을 억제하는 경향이 있어서 근시안이 더 길게 성장하는 경향을 경감시키는 눈에 대한 생리학적 효과를 생성한다. 구면 수차가 높을수록, 근시 진행에 대한 효과가 증대된다. 그러나, 콘택트 렌즈의 유효 추가 굴절력(effective add power)의 크기의 증가는 중심와 시력(foveal vision)을 악화시키는 경향이 있다.
따라서, 양호한 중심와 시력을 유지하는 상태에서 양의 수차의 도입을 통해 근시 진행을 예방하고/하거나 늦추면서 원거리 시력 교정을 개선하고/하거나 콘택트 렌즈 내에 더 큰 유효 추가 굴절력을 생성하는 것에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명의 비대칭 렌즈 설계는 렌즈 내의 더 큰 유효 추가 굴절력에 의해 더 우수한 원거리 시력 교정을 보장함으로써 종래 기술의 한계를 극복한다.
일 태양에 따르면, 본 발명은 근시 진행을 늦추거나, 지연시키거나, 예방하는 것 중 적어도 하나를 위한 안과용 렌즈에 관한 것이다. 안과용 렌즈는 눈에 대한 생리학적 효과를 생성하기 위한 양의 비대칭 수차(positive asymmetric aberration)를 갖도록 구성되는 광학 구역으로서, 양의 비대칭 수차는 광학 구역의 중심으로부터 가장자리로 굴절력이 증가하는 비대칭 반경방향 굴절력 프로파일을 포함하고, 비대칭 반경방향 굴절력 프로파일은 상이한 반경방향 자오선들을 따라 가변적인, 상기 광학 구역, 및 광학 구역을 둘러싸는 주변 구역을 포함한다.
다른 태양에 따르면, 본 발명은 눈의 성장을 변경시키는 방향 및 정도에 의해 눈의 초점을 변경시킴으로써 근시 진행을 늦추거나, 지연시키거나, 예방하는 것 중 적어도 하나를 위한 방법에 관한 것이다. 방법은 안과용 렌즈의 광학 구역의 중심으로부터 가장자리로 굴절력이 증가하는 비대칭 반경방향 굴절력 프로파일을 도입하는 단계, 및 상이한 반경방향 자오선들을 따라 비대칭 반경방향 굴절력 프로파일을 변화시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 콘택트 렌즈는 콘택트 렌즈의 광학 구역의 기하학적 중심으로부터 가장자리로 증가하는 굴절력을 갖도록 설계되고, 이들 굴절력은 상이한 자오선들을 따라 변화된다. 본 명세서에 기재된 바와 같이, 양의 구면 수차는 눈의 성장을 억제하는 경향이 있어서 근시안이 더 길게 성장하는 경향을 경감시키는 눈에 대한 생리학적 효과를 생성하는 것으로 나타났다. 본 발명의 콘택트 렌즈 설계는 근시 진행에 대하여 눈 생리학에 대한 가장 유의한 영향을 갖는 경향이 있을 렌즈의 영역 내에 더 큰 유효 추가 굴절력을 제공한다. 또한, 더 높은 크기의 구면 수차는 근시 진행을 늦추거나, 지연시키거나, 예방하는 것에 대한 효과를 증가시키지만, 더 높은 수준에서 시력에 부정적인 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 따라서, 본 발명은 시력이 비대칭 수차에 덜 민감하다는 사실로 인해 상당히 양호한 중심와 교정을 유지하면서 유효 추가 굴절력을 유의하게 증가시키기 위해 비대칭 수차를 이용한다. 본 발명의 렌즈는 또한 환자 눈들의 평균 동공 크기에 기초하여 양호한 중심와 시력 교정 및 더 높은 처치 효능 둘 모두를 달성하도록 맞춰질 수 있다.
본 발명의 콘택트 렌즈 설계는 증가하는 비율로 전세계에 걸쳐 증가하고 있는 근시 진행을 예방하고/하거나 늦추기 위한 간단하고 비용 효과적이며 효능이 있는 수단 및 방법을 제공한다.
본 발명의 전술한 및 다른 특징과 이점은 첨부 도면에 예시된 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예의 하기의 보다 구체적인 설명으로부터 명백할 것이다.
<도 1>
도 1은 종래 기술에 따른 콘택트 렌즈 및 눈 광학 시스템의 개략도.
<도 2a 및 도 2b>
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 제1 대칭 설계 및 제1 비대칭 설계에 대한 굴절력 프로파일을 예시하는 도면.
<도 3a 및 도 3b>
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 제2 대칭 설계 및 제2 대칭 설계에 대한 굴절력 프로파일을 예시하는 도면.
<도 4>
도 4는 본 발명에 따른 제3 비대칭 설계에 대한 굴절력 프로파일을 예시하는 도면.
<도 5>
도 5는 본 발명에 따른 이러한 제4 비대칭 설계에 대한 굴절력 프로파일을 예시하는 도면.
<도 6a>
도 6a는 본 발명에 따른 제4 비대칭 설계에 대한 MTF 곡선을 예시하는 도면.
<도 6b>
도 6b는 본 발명에 따른 제5 비대칭 설계에 대한 MTF 곡선을 예시하는 도면.
<도 7>
도 7은 본 발명에 따른 예시적인 콘택트 렌즈의 개략도.
양의 구면 수차는 눈의 성장을 억제하는 경향이 있어서 근시안이 더 길게 성장하는 경향을 경감시키는 눈에 대한 생리학적 효과를 생성하는 것으로 나타났다. 도 1은 주변 영역에 양의 구면 수차를 도입하는 종래 기술의 렌즈(100)를 예시한다. 구면으로 형성된 그의 내부 표면(106) 및 렌즈(100)와 각막(102)의 축(101)으로부터 멀어지면서 증가하는 굴절력, 즉 감소하는 곡률 반경을 갖는 타원체, 즉 편원 타원체(oblate ellipsoid)의 일부로서 형성된 그의 외부 표면(108)을 갖는 렌즈(100)가 근시안(104)의 볼록한 각막(102)에 착용되었다. 렌즈(100)의 중심 부분(112)으로 입사하는 근축 광선(110)은 눈(104)의 망막(114)에 초점이 맞춰져 물체의 선명한 이미지를 생성한다. 렌즈(100)의 주변 부분(118)으로 입사하여 각막(102)으로 통과하는 가장자리 광선(116)은 각막(102)과 망막(114) 사이의 평면에 초점이 맞춰져 망막 상의 이미지의 양의 구면 수차를 생성한다. 이러한 양의 구면 수차는 눈의 성장을 억제하는 경향이 있어서 근시안의 더 길게 성장하는 경향을 경감시키는 눈에 대한 생리학적 효과를 생성한다.
본 발명은 종래 기술과 유사하거나 더 우수한 원거리 시력 교정을 제공하면서 근시 진행에 대하여 눈 생리학에 대한 가장 유의한 영향을 갖는 경향이 있을 렌즈의 영역 내에 더 큰 유효 추가 굴절력을 제공하는 렌즈 설계에 관한 것이다. 종래 기술의 렌즈는 실제로 근시 진행에 대한 효과를 갖는 대칭적인 양의 구면 수차를 이용한다. 또한, 더 높은 크기의 구면 수차는 근시 진행에 대한 효과를 증가시키지만, 더 높은 수준에서 시력에 부정적인 효과를 초래하는 것으로 알려져 있다. 본 발명은 시력이 비대칭 수차에 덜 민감하다는 사실로 인해 상당히 양호한 중심와 교정을 유지하면서 유효 추가 굴절력을 유의하게 증가시키기 위해 비대칭 수차를 이용한다.
따라서, 본 발명은 렌즈의 광학 구역의 중심으로부터 가장자리로 증가하는 굴절력을 갖도록 그리고 상이한 자오선들을 따라 변화하는 그러한 굴절력 프로파일을 갖도록 설계된 렌즈에 관한 것이다. 특히, 소아 모집단에 대한 입사 동공 크기와 정합되도록, 예를 들어 전술된 광학 구역의 직경은 2 ㎜ 내지 11 ㎜이다. 근시 진행을 늦추기 위한 처치 효능을 최대화하기 위해 그리고 중심와 시력 교정을 최적화하기 위해, 광학 구역의 중심과 가장자리 사이의 굴절력 차이는 바람직하게는 상이한 자오선들에 대해 0.5 D 내지 25.0 D이다.
예시적인 일 실시예에 따르면, 비대칭 굴절력 프로파일은 다음에 의해 기술될 수 있다:
Figure 112014009285610-pat00001
여기서, r은 기하학적 렌즈 중심으로부터의 반경방향 거리를 나타내고, 2i는 다항식 항들의 차수를 나타내며, Ci(θ)는 특정 다항식 항들의 계수를 나타내고 θ의 함수이며, θ는 직교 좌표계에서 특정 자오선과 기준 축, 예를 들어 x-축(수평 축) 사이의 각도를 나타내고, P(r,θ)는 광학 설계의 반경방향 굴절력을 한정한다. 다른 굴절력 프로파일, 예를 들어 계단 함수, 램프(ramp) 함수 및/또는 임의의 다른 곡선이 이용될 수 있지만; 수학식 1에 있어서, Ci(θ)가 시력 교정을 만족시키고 근시의 진행을 늦추는 양호한 처치 효능을 제공하도록 조작되거나 변화된다는 것에 주목하는 것이 중요하다. 시력 교정을 측정하기 위해, 4.5 EP(입사 동공) 및 6.5 EP에서의 신경 선예도(neural sharpness)가 망막 이미지 품질의 결정자로서 이용된다. 한번 더, 망막 이미지 품질의 양호함을 측정하는 임의의 다른 적합한 수단 및/또는 방법, 예를 들어 MTF 곡선의 면적, 스트렐 비(strehl ratio)가 이용될 수 있다는 것에 주목하는 것이 중요하다. 신경 선예도는 다음에 의해 주어진다:
Figure 112014009285610-pat00002
여기서, psf 또는 점-확산 함수(point-spread function)는 점 객체의 이미지이고 동공 함수 P(X,Y)의 역 푸리에 변환(inverse Fourier transform)의 제곱 크기로서 계산되며, 여기서 P(X,Y)는 다음에 의해 주어진다:
Figure 112014009285610-pat00003
여기서, k는 파수(wave number)(2π/파장)이고, A(X,Y)는 동공 좌표 X,Y의 광학 아포다이제이션 함수(apodization function)이며, psfDL은 동일한 동공 직경에 대한 회절-한계(diffraction-limited) psf이고, gN(X,Y)는 이변수-가우시안(bivariate-Gaussian), 신경 가중 함수이다. 더욱 완전한 정의 및 신경 선예도의 계산은 파면 수차(wave front aberration)를 이용하여 눈의 최상의 교정을 결정하는 문제를 논의하는 문헌["Accuracy and precision of objective refraction from wave front aberrations," Larry N. Thibos et al., Journal of Vision (2004) 4, 329-351]을 참조한다. 콘택트 렌즈와 눈의 파면은 다음에 의해 주어지는 바와 같은 각각의 합이다:
Figure 112014009285610-pat00004
처치 효율을 예측하기 위해서는, 구면 수차의 크기의 계산이 필요하다. 저차 및 고차 구면 수차 둘 모두의 존재 시에, 유효 추가 굴절력은 구면 수차를 나타내는 더 우수한 측정치이다. 유효 추가 굴절력은 다음에 의해 주어진다:
Figure 112014009285610-pat00005
여기서, 내부 구역 및 외부 구역의 크기의 선택은 일반적이다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 콘택트 렌즈(700)의 개략도가 예시되어 있다. 콘택트 렌즈(700)는 광학 구역(702) 및 주변 구역(704)을 포함한다. 광학 구역(702)은 내부 구역(706) 및 외부 구역(708)을 포함한다. 하기 예에서, 광학 구역(702)의 직경은 8 ㎜이도록 선택되고, 실질적으로 원형인 내부 구역(706)의 직경은 4 ㎜이도록 선택되며, 환상 외부 구역(708)의 경계 직경들은 렌즈(700)의 기하학적 중심으로부터 측정될 때 5 ㎜ 및 6.5 mm이다. 도 7은 단지 본 발명의 예시적인 실시예를 예시한다는 것에 주목하는 것이 중요하다. 예를 들어, 예시적인 실시예에서, 외부 구역(708)의 외부 경계는 광학 구역(702)의 외부 가장자리와 반드시 일치할 필요는 없으며, 반면에 다른 예시적인 실시예에서, 이들은 일치할 수 있다. 주변 구역(704)은 광학 구역(702)을 둘러싸고, 렌즈 위치설정 및 중심화를 비롯한 표준적인 콘택트 렌즈 특징부를 제공한다. 예시적인 일 실시예에 따르면, 주변 구역(704)은 눈 상에 있을 때 렌즈 회전을 감소시키기 위한 하나 이상의 안정화 메커니즘(stabilization mechanism)을 포함할 수 있다.
도 7의 다양한 구역들은 동심 원들로서 예시되며, 구역들은 임의의 적합한 둥근 또는 둥글지 않은 형상, 예컨대 타원형 형상을 포함할 수 있다는 것에 주목하는 것이 중요하다. 예를 들어, 축으로부터 일정 거리에서 반경방향 굴절력 분포를 갖는 예시적인 실시예에서, 광학 영역은 아마도 타원형 형상을 가질 것이다.
아래의 표 1은 수학식 1의 입력 C0(θ), C1(θ), C2(θ), C3(θ) 및 C4(θ)와 함께 신경 선예도 및 유효 추가 굴절력에 대해, 제1 비대칭 설계 ASY100 대 제1 대칭 설계 SYM100에 대한 결과를 요약한다. 도 2a 및 도 2b는 각각 제1 대칭 설계 및 제1 비대칭 설계에 대한 굴절력 프로파일을 예시한다. 표의 데이터로부터 알 수 있는 바와 같이, 비대칭 설계에 대한 3.19 D의 유효 추가 굴절력 대 비대칭 설계에 대한 2.80 D의 유효 추가 굴절력이 C3(θ) = -0.02 + 1.42e -5θ일 때 신경 선예도 측정법에 대한 유사한 결과와 함께 달성될 수 있다. 따라서, 더 높은 유효 추가 굴절력이 시력에 대한 영향 없이 이러한 설계로 달성가능하다.
Figure 112014009285610-pat00006
아래의 표 2는 수학식 1의 입력 C0(θ), C1(θ), C2(θ), C3(θ) 및 C4(θ)와 함께 신경 선예도 및 유효 추가 굴절력에 대해, 제2 비대칭 설계 ASY101 대 대칭 설계 SYM101에 대한 결과를 요약한다. 도 3a 및 도 3b는 각각 제2 대칭 설계 및 제2 비대칭 설계에 대한 굴절력 프로파일을 예시한다. 표의 데이터로부터 알 수 있는 바와 같이, 비대칭 설계에 대한 3.54 D의 유효 추가 굴절력 대 비대칭 설계에 대한 3.15 D의 유효 추가 굴절력이 C0(θ) = -0.02 + 1.42e -5θ일 때 신경 선예도 측정법에 대한 유사한 결과와 함께 달성될 수 있다. 따라서, 더 높은 유효 추가 굴절력이 시력에 대한 영향 없이 이러한 설계로 달성가능하다.
Figure 112014009285610-pat00007
아래의 표 3은 수학식 1의 입력 C0(θ), C1(θ), C2(θ), C3(θ) 및 C4(θ)와 함께 신경 선예도 및 유효 추가 굴절력에 대해, 제3 비대칭 설계 ASY102 대 제1 및 제2 대칭 설계 SYM100 및 SYM101에 대한 결과를 요약한다. 도 4는 제3 비대칭 설계에 대한 굴절력 프로파일을 예시한다. 표의 데이터로부터 알 수 있는 바와 같이, 6.00 D의 유효 추가 굴절력이 C0(θ) - C4(θ)가 표에 기재된 바와 같이 변화될 때 신경 선예도 측정법에 대한 더 우수한 결과와 함께 이러한 비대칭 설계로 달성될 수 있다. 따라서, 유의하게 더 높은 유효 추가 굴절력이 시력의 개선과 함께 이러한 설계로 달성가능하다.
Figure 112014009285610-pat00008
아래의 표 4는 수학식 1의 입력 C0(θ), C1(θ), C2(θ), C3(θ) 및 C4(θ)와 함께 신경 선예도 및 유효 추가 굴절력에 대해, 제4 비대칭 설계 ASY103 대 제1 및 제2 대칭 설계 SYM100 및 SYM101에 대한 결과를 요약한다. 도 5는 제4 비대칭 설계에 대한 굴절력 프로파일을 예시한다. 표의 데이터로부터 알 수 있는 바와 같이, 6.00 D의 유효 추가 굴절력이 C0(θ) - C4(θ)가 표에 기재된 바와 같이 변화될 때 제3 비대칭 설계와 비교하여 신경 선예도 측정법에 대한 유사한 결과와 함께 이러한 비대칭 설계로 달성될 수 있다. 따라서, 유의하게 더 높은 유효 추가 굴절력이 시력의 개선과 함께 이러한 설계로 달성가능하다.
Figure 112014009285610-pat00009
변조 전달 함수(modulation transfer function, MTF)는 광학 시스템, 예를 들어 눈의 이미지 형성 능력의 객관적인 평가를 위한 도구이다. MTF 곡선이 높을수록, 광학 시스템이 수행할 이미지 교정이 우수해진다. 또한, 사람 눈이 보는 모든 자연적으로 발생하는 장면이 상이한 방향들 및 주파수들에서 격자(grating)들의 선형 조합으로 분해(푸리에 분석)될 수 있기 때문에, MTF는 또한 상이한 방향들에서 시각 신호들에 대한 이미지 품질 교정을 나타내는 데 이용될 수 있다. 따라서, 수평 격자들에 대한 이미지 교정의 품질을 특징짓는 접선 또는 수평 MTF, 및 수직 격자들에 대한 이미지 교정의 품질을 특징짓는 시상(sagittal) 또는 수직 MTF를 갖는다. 제4 비대칭 설계 ASY103과 아래에 기재된 제5 비대칭 설계 사이의 비교에서 그래픽 표현이 예시되고 후속하여 논의된다.
아래의 표 5는 수학식 1의 입력 C0(θ), C1(θ), C2(θ), C3(θ) 및 C4(θ)와 함께 신경 선예도 측정법 및 유효 추가 굴절력에 대해, 제5 비대칭 설계 ASY104 대 제4 비대칭 설계에 대한 결과를 요약한다. 표의 데이터로부터 알 수 있는 바와 같이, 6.00 D의 유효 추가 굴절력이 C0(θ) - C4(θ)가 표에 기재된 바와 같이 변화될 때 신경 선예도 측정법에 대한 동일한 결과와 함께 이러한 비대칭 설계로 달성될 수 있다. 2가지 설계에서 상이한 것은 도 6a 및 도 6b의 MTF 곡선으로부터 알 수 있다.
Figure 112014009285610-pat00010
도 6a는 수직 격자들에 대한 곡선(602)이 수평 격자들에 대한 곡선(604)보다 큰, 제4 비대칭 설계에 대한 MTF 곡선들을 예시한다. 도 6b는 수평 격자들에 대한 곡선(606)이 수직 격자들에 대한 곡선(608)보다 큰, 제5 비대칭 설계에 대한 MTF 곡선들을 예시한다. 이것이 의미하는 것은 제4 비대칭 설계의 경우 수직 신호들에 대한 것보다 수평 시각 신호들에 대한 이미지 품질이 더 나쁘고, 반면에 제5 비대칭 설계의 경우 수평 신호들에 대한 것보다 수직 시각 신호들에 대한 이미지 품질이 더 나쁘다는 것이다. 근시 제어 목적을 위해, 더 나쁜 이미지 품질 교정은 더 우수한 처치 효능을 암시한다. 따라서, 수평 신호들이 우세한 영자 책을 읽는 것과 같은 상황의 경우, 제4 비대칭 설계가 더욱 효과적이다. 유사하게, 수직 신호들이 우세한 소정의 아시아 문자를 읽을 때와 같은 상황의 경우, 제5 비대칭 설계가 더욱 효과적이다. 제5 설계는 단순히 제4 설계를 90도만큼 회전시킨 것이고, 다음 수학식에 의해 주어진다:
Figure 112014009285610-pat00011
여기서, 모든 변수는 수학식 1과 동일하며,
Figure 112014009285610-pat00012
는 직교 좌표계에서 기준 축과 x-축(수평 축) 사이의 각도이다.
Figure 112014009285610-pat00013
의 선택은 일상적인 시각적 경험 및 시각 시스템의 아미스트로피(amistrophy)에 좌우된다. 달리 말하면, 굴절력 프로파일은 시각적 장면의 방향적 우세성에 대응하는 임의의 각도만큼 회전될 수 있다.
눈의 입사 동공 크기는 소아 부분 모집단 간에 변화하기 때문에, 소정의 예시적인 실시예에서, 렌즈 설계는 환자의 눈들의 평균 동공 크기에 기초하여 양호한 중심와 시력 교정 및 큰 처치 효능 둘 모두를 달성하도록 맞춰질 수 있다는 것에 주목하는 것이 중요하다. 더욱이, 동공 크기는 소아 환자들에 대해 굴절 및 연령과 상관되기 때문에, 소정의 예시적인 실시예에서, 렌즈는 소아 부분 모집단의 하위 집단에 대해 그들의 공동 크기에 기초한 특정 연령 및/또는 굴절에 의해 추가로 최적화될 수 있다. 본질적으로, 굴절력 프로파일은 중심와 시력 교정과 유효 추가 굴절력 사이의 최적 균형을 달성하도록 동공 크기에 대해 조절 또는 맞춤될 수 있다.
현재 이용가능한 콘택트 렌즈는 여전히 시력 교정을 위한 비용 효과적인 수단이다. 얇은 플라스틱 렌즈는 근시 또는 근시안, 원시 또는 원시안, 난시, 즉 각막의 비구면성(asphericity), 및 노안, 즉 수정체의 조절 능력의 상실을 비롯한 시력 결함을 교정하기 위해 눈의 각막 위에 착용한다. 콘택트 렌즈는 다양한 형태로 이용가능하고, 상이한 기능성을 제공하기 위해 다양한 재료로 제조된다. 매일 착용 소프트 콘택트 렌즈는 전형적으로 산소 투과성을 위해 물과 조합된 연질 중합체 재료로부터 제조된다. 매일 착용 소프트 콘택트 렌즈는 일일 착용 일회용(daily disposable) 또는 연속 착용 일회용(extended wear disposable)일 수 있다. 일일 착용 일회용 콘택트 렌즈는 보통 하루 동안 착용되고 그 후 버려지지만, 연속 착용 일회용 콘택트 렌즈는 보통 최대 30일의 기간 동안 착용된다. 컬러 소프트 콘택트 렌즈는 상이한 기능성을 제공하기 위해 상이한 재료를 사용한다. 예를 들어, 가시성 색조(visibility tint) 콘택트 렌즈는 착용자가 떨어뜨린 콘택트 렌즈를 찾아내는 것을 돕기 위해 약한 색조를 사용하고, 강화 색조(enhancement tint) 콘택트 렌즈는 착용자의 본래 눈 색상을 향상시키도록 의도된 반투명한 색조를 가지며, 컬러 색조(color tint) 콘택트 렌즈는 착용자의 눈 색상을 변화시키도록 의도된 더 어두운 불투명한 색조를 포함하고, 광 여과 색조(light filtering tint) 콘택트 렌즈는 다른 색상을 약화시키면서 소정의 색상을 향상시키는 기능을 한다. 강성 기체 투과성(rigid gas permeable) 하드 콘택트 렌즈는 실록산-함유 중합체로부터 제조되지만, 소프트 콘택트 렌즈보다 강성이고 따라서 그의 형상을 유지하고 더욱 내구성이 있다. 이중 초점(bifocal) 콘택트 렌즈는 특히 노안을 가진 환자를 위해 설계되고, 소프트 및 강성 종류 둘 모두로 이용가능하다. 원환체(toric) 콘택트 렌즈는 특히 난시를 가진 환자를 위해 설계되고, 역시 소프트 및 강성 종류 둘 모두로 이용가능하다. 상기의 상이한 양태들을 조합하는 조합 렌즈, 예를 들어 하이브리드(hybrid) 콘택트 렌즈가 또한 이용가능하다.
본 발명의 비대칭 렌즈 설계는 임의의 많은 재료로부터 형성되는 임의의 많은 상이한 콘택트 렌즈에 통합될 수 있다는 것에 주목하는 것이 중요하다. 특히, 본 발명의 비대칭 렌즈 설계는 매일 착용 소프트 콘택트 렌즈, 강성 기체 투과성 콘택트 렌즈, 이중 초점 콘택트 렌즈, 원환체 콘택트 렌즈 및 하이브리드 콘택트 렌즈를 비롯한 본 명세서에 기술된 콘택트 렌즈들 중 임의의 것에 이용될 수 있다. 또한, 본 발명이 콘택트 렌즈에 관하여 기술되지만, 본 발명의 개념은 안경 렌즈, 안내 렌즈(intraocular lens), 각막 인레이(inlay) 및 온레이(onlay)에 이용될 수 있다는 것에 주목하는 것이 중요하다.
가장 실현가능하고 바람직한 실시예로 여겨지는 것이 도시되고 기술되지만, 기술되고 도시된 특정 설계 및 방법으로부터 벗어나는 것이 당업자에게 떠오를 것이고 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 사용될 수 있다는 것은 명백하다. 본 발명은 기술되고 예시된 특정 구성으로 제한되는 것이 아니라, 첨부된 특허청구범위의 범주 내에 포함될 수 있는 모든 변형과 합쳐지도록 구성될 것이다.

Claims (12)

  1. 근시 진행을 늦추거나, 지연시키거나, 예방하는 것 중 적어도 하나를 위한 안과용 렌즈(ophthalmic lens)로서,
    눈에 대한 생리학적 효과를 생성하기 위한 양의 비대칭 수차(positive asymmetric aberration)를 갖도록 구성되는 광학 구역으로서, 상기 양의 비대칭 수차는 상기 광학 구역의 중심으로부터 가장자리로 굴절력(dioptric power)이 증가하는 비대칭 반경방향 굴절력 프로파일을 포함하고, 상기 비대칭 반경방향 굴절력 프로파일은 상이한 반경방향 자오선들을 따라 가변적이고 중심와 시력 교정(foveal vision correction)과 유효 추가 굴절력(effective add power) 사이의 균형을 달성하기 위해 동공 크기에 기초하여 조절가능한, 상기 광학 구역; 및
    상기 광학 구역을 둘러싸는 주변 구역을 포함하는, 근시 진행을 늦추거나, 지연시키거나, 예방하는 것 중 적어도 하나를 위한 안과용 렌즈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 안과용 렌즈는 콘택트 렌즈(contact lens)를 포함하는, 근시 진행을 늦추거나, 지연시키거나, 예방하는 것 중 적어도 하나를 위한 안과용 렌즈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 안과용 렌즈는 안경 렌즈를 포함하는, 근시 진행을 늦추거나, 지연시키거나, 예방하는 것 중 적어도 하나를 위한 안과용 렌즈.
  4. 제1항에 있어서, 상기 주변 구역은 하나 이상의 안정화 메커니즘(stabilization mechanism)을 포함하는, 근시 진행을 늦추거나, 지연시키거나, 예방하는 것 중 적어도 하나를 위한 안과용 렌즈.
  5. 제1항에 있어서, 상기 비대칭 반경방향 굴절력 프로파일은 시각적 장면의 원하는 방향적 우세성에 대응하는 각도만큼 회전될 수 있는, 근시 진행을 늦추거나, 지연시키거나, 예방하는 것 중 적어도 하나를 위한 안과용 렌즈.
  6. 제1항에 있어서, 상기 광학 구역은 2 ㎜ 내지 11 ㎜ 범위 내의 직경을 포함하는, 근시 진행을 늦추거나, 지연시키거나, 예방하는 것 중 적어도 하나를 위한 안과용 렌즈.
  7. 제1항에 있어서, 상기 광학 구역의 중심으로부터 가장자리로의 굴절력은 0.5 D 내지 25 D의 범위 내인, 근시 진행을 늦추거나, 지연시키거나, 예방하는 것 중 적어도 하나를 위한 안과용 렌즈.
  8. 눈의 성장을 변경시키는 방향 및 정도에 의해 눈의 초점을 변경시킴으로써 근시 진행을 늦추거나, 지연시키거나, 예방하는 것 중 적어도 하나를 위한 방법으로서,
    안과용 렌즈의 광학 구역의 중심으로부터 가장자리로 굴절력이 증가하는 비대칭 반경방향 굴절력 프로파일을 도입하는 단계, 및 상이한 반경방향 자오선들을 따라 상기 비대칭 반경방향 굴절력 프로파일을 변화시키는 단계를 포함하고,
    상기 비대칭 반경방향 굴절력 프로파일은 중심와 시력 교정과 유효 추가 굴절력 사이의 균형을 달성하기 위해 동공 크기에 기초하여 조절가능한, 눈의 성장을 변경시키는 방향 및 정도에 의해 눈의 초점을 변경시킴으로써 근시 진행을 늦추거나, 지연시키거나, 예방하는 것 중 적어도 하나를 위한 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 비대칭 반경방향 굴절력 프로파일은 시각적 장면의 원하는 방향적 우세성에 대응하는 각도만큼 회전가능한, 눈의 성장을 변경시키는 방향 및 정도에 의해 눈의 초점을 변경시킴으로써 근시 진행을 늦추거나, 지연시키거나, 예방하는 것 중 적어도 하나를 위한 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 안과용 렌즈의 주변 구역 내에 하나 이상의 안정화 구역을 부가하는 단계를 추가로 포함하는, 눈의 성장을 변경시키는 방향 및 정도에 의해 눈의 초점을 변경시킴으로써 근시 진행을 늦추거나, 지연시키거나, 예방하는 것 중 적어도 하나를 위한 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
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