Сегментированная многофокальная контактная линза и способ ее изготовления (варианты) - RU2099760C1
Код документа: RU2099760C1
Чертежи
Описание
В последние несколько десятилетий контактные линзы, и в частности, мягкие гидрофильные контактные линзы получили широкое признание среди тех, кто нуждается в корректировке зрения. Причина этого признания состоит в высокой остроте зрения при пользовании линзами, отсутствии эффектов оптической аберрации, свойственных очкам (недостаточность периферийного зрения, вуалирование, смещение зрачка) и в улучшенном внешнем виде владельца линз.
Хорошо известно, что с возрастом глаз человека менее способен адаптироваться, т.е. изгибать природный хрусталик, чтобы сфокусировать объекты, которые находятся относительно близко от смотрящего. Это состояние именуется как пресбиопия (старческая дальнозоркость). Страдающие пресбиопией люди в прошлом полагались на очки или другие линзы, имеющие несколько разных зон с разным оптическим преломлением диоптриями, на которые пользователь мог переносить свой взгляд, чтобы найти соответствующую оптическую силу преломления в отношении объекта или объектов, на которых надо сфокусировать зрение.
В случае очков этот процесс включает в себя смещение поля зрения человека с дальнозоркого на близорукое поле зрение. Однако в случае контактных линз такой прием менее чем удовлетворителен. Контактные линзы совместно с природным хрусталиком образуют изображение на сетчатке глаза путем фокусирования света, падающего на каждую часть роговицы из разных углов поля зрения на каждую часть сетчатки, чтобы образовать изображение. Например, когда зрачок сжимается в ответ на более яркий свет, изображение на сетчатке не сжимается, а вместо этого используется свет, поступающий через меньшую часть линзы (хрусталика), чтобы составить полное изображение.
Из области техники известно, что при определенных обстоятельствах, конкурирующие изображения могут быть дискриминированы мозгом, принимающим изображение в фокусе и отсеивающем изображение не в фокусе.
Известен пример этого типа контактной линзы, использующей для коррекции пресбиопии путем образования одновременно близкого и дальнего зрения, описанный Эриксоном в патенте США N 4923296. В нем представлена система линз, которая содержит пару контактных линз: на один глаз с близоруким верхним участком и дальнозорким нижним участком, на другой глаз с дальнозорким верхним участком и близоруким нижним участком. Вместе они позволяют получить, по крайней мере, частично четкие изображения в обоих глазах, и через подавление мозгом размытых изображений дают возможность соосного выравнивания четкого изображения для получения изображения в фокусе. Однако эта система требует балластировки посредством периферии, призмы или груза, чтобы обеспечить правильную ориентацию линз на глазах для достижения вышеописанного эффекта.
Известно другое техническое решение по созданию бифокальной контактной линзы описанное в европейской патентной заявке N 0107444. В противоположность патенту N 4923296 в этой европейской заявке не требуется, чтобы линза была ориентирована. Линза, описанная в этой заявке выполнена из различных материалов, имеющих разные показатели преломления, с целью достижения разных оптических диоптрий или путем обеспечения разных зон зрения, образованных как профиль на задней поверхности линзы. Дополнительно эта линза дает разные отношения поверхностных зон близорукого и дальнозоркого зрения и обеспечивает недостаточное количество света либо для близорукого, либо для дальнозоркого поля зрения, когда зрачок проходит через разные диаметры.
Рассмотренные линзы, использующие разные преломляющие фокальной длины, были типично теоретическими проектами и не производились. Эта неудача реализовать фактическое изделие связана с невозможностью изготовить тип задуманной линзы. Изготовление контактных линз, а также внутриглазных хрусталиков производится посредством центробежного литья или прецизионной токарной обработки. Эти процессы дают радикально симметричные линзы, на которых очень трудно реализовать зоны, имеющие разные фокальные длины. Поэтому образование разных типов кривизны линзы путем механической обработки невозможно.
Известно техническое решение, состоящее в создании способа компенсации при пресбиопии без изготовления сложных линз. Это "монозрение". В случае системы монозрения пациенту устанавливают одну контактную линзу для дальнозоркого зрения в одном глазу и вторую контактную линзу для близорукого зрения в другом глазу. Установлено, что при монозрении пациент может приемлемо различать близкие и дальние объекты, хотя имеет место значительная потеря восприятия глубины.
По этим причинам, хотя простые системы, как монозрение, достаточно понятны, более сложные схемы в отношении многофокальных преломляющих линз являются главным образом теоретическими.
Известно другое техническое решение по созданию многофокальной корректирующей глаз линзы, включающее в себя использование дифракционной оптики. Одним из недостатков этого технического решения, как в случае ранее описанных типов многофокальных линз, использующих радиально симметричные концентрические зоны для близкого и дальнего расстояния, является недостаточность близорукого зрения, в частности, при низких уровнях света. В дифракционной конструкции только около 40% света, падающего на линзу, используются для близорукого зрения, другие 40% используются для дальнозоркого зрения. Остальные 20% не используются, ни близоруким, ни дальнозорким зрением, а просто утрачиваются на более высокие порядки дифракции и эффекта рассеяния. Это техническое решение представляется наилучшим теоретически и практически более доступным по причинам реальности производства. Трудность изготовления вообще представляет другой недостаток дифракционных линз, так как дифракционная поверхность должна быть с допусками на порядок выше длины волны света.
Цель настоящего изобретения состоит в создании бифокальной контактной линзы, которая нечувствительна к ориентации, и поэтому не требует любого типа балластировки или регулирования веса, но обеспечивает адекватное восприятие глубины.
Следующая цель изобретения состоит в создании линзы, которая имеет управляемое отношение площадей в отношении разных фокальных длин безотносительно к диаметру зрачка.
Целью изобретения является также создание многофокальной рефракционной линзы для фокусирования света на глаза, которая содержит по крайней мере одну оптическую силу преломления, имеющей поверхностную кривизну, которая является асферической и образует плавную границу со своими смежными сегментами.
Целью изобретения является также создание способа изготовления многофокальных линз с использованием формовочных форм для образования поверхности линз с многофокальной оптической силой преломления. Формовочные формы поверхности линз делятся на взаимозаменяемые сегменты, которые могут собираться вместе для образования сегментированной многофокальной линзы и использоваться для формования линзы при помощи формовочной формы поверхности линзы.
Вышеназванные цели достигаются с помощью неориентируемой многофокальной преломляющей линзы, выполненной из множества сегментов, имеющих по крайней мере две разных оптических силы преломления, чтобы эффективно фокусировать свет на сетчатке глаза и создавать близорукое и дальнозоркое зрение. Первая оптическая сила преломления образуется из набора сегментов для получения дальнозоркого зрения, тогда как второй набор сегментов обеспечивает вторую оптическую силу преломления для получения близорукого зрения. Оптические силы преломления могут создаются путем изменения толщины или кривизны материала преломляющей линзы. Сегменты могут быть выполнены таким образом, что отношение площадей каждой оптической силы преломления остается постоянным несмотря на изменение диаметра зрачка. Границами могут быть либо отрезки прямой, либо дугообразные траектории.
Установлено, что ориентация многофокальных преломляющих контактных линз не требуется. При множестве сегментов каждой силы преломления каждая фокальная длина эффективно существует вокруг всей линзы, так что ориентирование линзы не является критическим.
Другой отличительный признак настоящего изобретения состоит в том, что по крайней мере один набор сегментов с общей оптической силой преломления имеет кривизну асферической поверхности. Эта асферическая линзовая поверхность дает возможность иметь кривизны сегментов, сопрягаемых вдоль их границ, так чтобы быть плавными и по существу непрерывными.
Следующий отличительный признак изобретения состоит в способе изготовления многофокальной линзы с помощью множества сегментов, как сказано выше. Этот тип линзы может быть выполнен путем использования формовочных форм поверхностей линз для разных оптических сил преломления и разделения этих линзовых поверхностей на сегменты вдоль траектории от центра формовочной формы поверхности до периферийной кромки, так что сегменты имеют одинаковые размеры и могут взаимозаменяться. Формовочная форма многофокальной линзы может затем быть собрана из сегментов первой и второй формовочных форм поверхности линз, смонтированных вместе из составной формовочной формы поверхностей линз. Сегментированная многофокальная линза может затем быть сформована, и после формования линзовые сегменты разделяются для последующего повторного использования.
Следующий отличительный признак изобретения состоит в использовании конкретной дугообразной траектории для разделения сегментов, так что ступенчатая высота между сегментами сводится до минимума.
Изобретение поясняется описанием конкретных примеров выполнения со ссылками на чертежи, где на фиг. I представлен вид в плане варианта реализации изобретения; на фиг. 2 вид в плане другого варианта реализации варианта на фиг. I; на фиг. 3 вид в плане еще одного варианта реализации изобретения; на фиг. 4 вид в плане другого варианта реализации варианта на фиг. 3; на фиг. 5 альтернативный вариант реализации настоящего изобретения; на фиг. 6 - график, показывающий сравнение между положением высоты поверхности линзы сегментов с оптической силой преломления бифокальной контактной линзы, одной асферической и другой сферической для контактной линзы, выполненной в соответствии с настоящим изобретением; на фиг. 7 график, показывающий модифицированную разницу между двумя группами на фиг. 6; на фиг. 8 вид в плане альтернативного варианта реализации изобретения, где отношение площадей поверхности между близоруким и дальнозорким полями зрения является неодинаковым, как и консистентное отношение концентрически от центра к периферии линзы; на фиг. 9 вид в плане альтернативного варианта реализации линзы, имеющей по существу равные площади ближней и дальней фокальной длины вблизи центра линзы и неравное отношение площадей ближней и дальней фокальных длин в направлении периферии линзы.
На фиг. 1 показано изобретение в своей простейшей форме, состоящей из чередующихся близоруких и дальнозорких частей. Фундаментальное преимущество этого изобретения в том, что показанная линза не имеет утяжеления, балластировки или призмы, используемых для ориентирования линзы в конкретной ориентации. Другой отличительный признак этого варианта реализации в том, что площади близорукой и дальнозоркой фокальных длин являются равными и не зависящими от размера зрачка. Эта независимость от размера зрачка может быть реализована путем признания, что отношение площадей относительно близорукого и дальнозоркого зрений остается одним и тем же относительно любого круга в линзе, концентрического с линзой (хрусталиком).
На фиг. 2 показана линза, аналогичная линзе на фиг. 1, имеющая равные площади близорукой и дальнозоркой фокальной длин. Снова здесь нет утяжеления, призматирования или балластировки линзы, но большее количество сегментов, которое потенциально более трудно выполнить, дает улучшенное зрение по причине более однородного распределения близоруких и дальнозорких фокальных точек по всей линзе.
Специалист в этой области техники может видеть, что фундаментально аналогичная, но грубая аппроксимация этих сегментированных линз, описанных здесь, является способом компенсации пресбиопии, известный как "монозрение". В системе монозрения пациенту устанавливают контактную линзу для дальнозоркого зрения в одном глазу, и вторую контактную линзу для близорукого зрения в другом глазу. Хотя установлено, что в случае монозрения пациент может приемлемо различать дальние и близкие объекты, имеет место значительная потеря восприятия глубины.
Располагая обеими дальнозоркой и близорукой фокальными длинами в обоих глазах пользователь линзы согласно настоящему изобретению может иметь не только приемлемое зрение на обеих дальнозоркой и близорукой фокальных длинах, но также достигает достаточной степени стереоскопического зрения, в котором присутствует восприятие глубины.
Как можно видеть на фиг. 1 и 2 в противоположность рассмотренным конструкциям линз, которые устраняют необходимость балластировки благодаря наличию радиально симметричной линзы (линзы с концентрическими дальнозорким и близоруким участками линзы), настоящая конструкция не требует ориентации, потому что состоит из радиальных сегментов. Эти сегменты сохраняют равные площади близорукой и дальнозоркой фокальных длин в отношении площади в круге, концентричным с линзой, независимо от размера кругов, аналогично зрачку глаза, когда он расширяется и сжимается в соответствие с величиной света, падающего на глаз.
В результате этого линза согласно настоящему изобретению имеет преимущество в том, что отношение между дальнозоркой и близорукой участками линзы может быть установлено при каждом радиусе, а также может быть управляемой функцией размера зрачка.
Преимущества использования асферической поверхности либо близорукой, либо дальнозоркой части, либо обеих частей линзы состоит в том, что асферические формы дают возможность изготавливать конструкцию, которая имеет однородные или одинаковые чечевицеообразные соединения и толщину кромки. Это невозможно в случае сферических секций. Хотя можно сконструировать линзу согласно настоящему изобретению со сферическими секциями, которые будут удовлетворять оптическим требованиям, использование асферических поверхностей в любой одной или в обеих зонах фокальных длин сводит до минимума ступенчатую высоту, имеющуюся между поверхностями и раздражающую глаза.
Далее, размещение оптической поверхности на фронтальной части хрусталика устраняет инсульт роговицы, повреждение и захватывание осколков.
Как сказано выше, использование сферической поверхности вполне приемлемо с оптической точки зрения и может использоваться в некоторых вариантах реализации, в частности, при размещении оптической поверхности на фронтальной части хрусталика против века, а не против роговицы.
Соответствующая конструкция оптических асферических поверхностей для искусственных глазных хрусталиков описана в моей заявке США N 557261, поданной 24 июля 1990 г. Другие преимущества использования асферической линзы по сравнению с обычными сферическими оптическими поверхностями описаны в этой заявке.
Другие способы конструирования могут использоваться для снижения различия ступенчатой высоты между близоруким и дальнозорким сегментами в случае либо асферической, либо сферической поверхности сегментов в конструкции линзы. На фиг. З, дугообразная граница между близоруким и дальнозорким сегментами линзы может использоваться для снижения высотной разницы, в частности в промежуточных точках.
Использование дугообразной границы между сегментами снижает различие в ступенчатой высоте благодаря образованию траектории, которая расположена под углом к градиенту между высотами двух сегментов. Практически дуга располагается одним концом в центре линзы, другим на кромке оптической зоны с центром кривизны, расположенном вдоль перпендикуляра Fg линии, соединяющей две концевые точки хорды дуги СВ. Хорда дуги СВ является частью круга, имеющего точку центра вдоль линейного сегмента Fg и радиус r, как показано на фиг. 3. Типичный дуговой сегмент будет тогда, когда радиус длиннее, чем хорда дуги, например отношение два к одному между радиусом дуги и биссектрисой хорды. Отношение два к одному или больше дает, как считается, хорошие результаты, хотя отношение меньше, чем два к одному может использоваться, с ограниченном случае, которым является полукруг, имеющий свою среднюю точку вдоль отрезка прямой СВ.
Дуги, образующие границы, располагаются на линзе, как показано на фиг. 3, имеют симметричный образец.
На фиг. 4 показан другой вариант реализации, использующий дугообразные границы в этом варианте реализации с преимуществом наличия дополнительных близорукого и дальнозоркого сегментов.
На фиг. 5 показан вариант реализации изобретения, сохраняющий по существу постоянное отношение дальнозоркой и близорукой зон линзы независимо от размера зрачка. Вместо использования сегментов с границами от центра до периферии, линза делится линиями хорд сегментов поперек линзы.
В качестве специфического примера рассмотрим теперь фиг. 6, показывающую сравнение между положением поверхности сегмента дальнозоркого фокального участка линзы и близорукого фокального участка для сегментированной асферической бифокальной линзы, выполненной согласно варианту реализации на фиг. 1. В этом примере представлена линза с дальнозорким предписанием 5,25 диоптрий с участком близорукого зрения, добавляющего +1,50 диоптрий, что приводит в целом к близорукому участку зрения, имеющего абсолютную оптическую силу преломления -3,75 диоптрий.
В числовой форме можно видеть, что различие в ступенчатой высоте между сегментами меньше для асферической поверхности, чем для сферической поверхности линзы. Исходными являются высота дальнозоркой, фокальной поверхности, близорукой фокальной поверхности и разность между ними двумя на границе в конструкции асферической и сферической линзы, как функция положения от центра линзы.
Как может видеть специалист в этой области техники, исходя из моей вышеупомянутой заявки на патент, описывающей использование асферических поверхностей в глазной линзе, постоянная k, связанная с конкретной кривизной поверхности линзы, является важным параметром. В вышеприведенном примере величина k, использованная для определения асферической кривой для близорукой и дальнозоркой поверхностей в конструкции асферической линзы является разной. Для дальнозоркого участка она составляет 0,2, для близорукого 1,06. Эти значения определяются для настоящего изобретения путем проб и ошибок конструкции, но с учетом того, что для близорукого участка она должна быть примерно 1,00, а для дальнозоркого участка для поддержания разницы чечевицеобразного соединения нуль или близко к нулю.
На фиг. 7 показано в графической форме различие ступенчатой высоты между сегментами при асферической поверхности линзы. Есть небольшое улучшение по сравнению с использованием сферических поверхностей линзы вблизи центра линзы, ступенчатая высота небольшая в любом случае.
Однако на полпути между центром и кромкой, около 3 мм от центра линзы есть ступень около 0,008 мм, с улучшением около 0,01 мм. У кромки улучшение составляет 0,034 мм.
Отмечается меньшая раздражительность роговицы и века. Уменьшенная ступенчатая разность и уменьшенная толщина в центре обеспечивают повышенную оксигенацию роговицы.
Дугообразная граница между сегментами многофокальной линзы снижает ступенчатую высоту между сегментами в результате пересечения траектории под значительным углом к градиенту, образованному двумя разными высотами линзового материала, вместо наличия границы, которая по существу следует по градиенту между двумя высотами линзовых сегментов.
Технология формования, которая обеспечивает прецизионное формование корректировочных глазных линз высокого качества с повторяемыми оптическими поверхностями, делает возможными линзы со сложными типами кривизны и поверхностей. После того как изготовлена формовочная форма, потенциально любой тип формы линзы безотносительно ее сложности может быть изготовлен неоднократно повторяющимся образом с очень небольшим увеличением производственных затрат по сравнению с более простыми формами.
Линза вышеназванного типа предпочтительно изготавливается формованием. Вообще, предпочтительный способ формования тот, который описан в патентах США N 4495313 и 4889664. В этом способе изготавливаемая формовочная форма поверхности линзы не изготавливается на поверхности, которая будет сразу формовать линзу, но изготавливается одна ступень, перемещенная на металлическую поверхность, которая используется для изготовления формовочной формы из пластика стирола, которая затем используется для изготовления линзы. В этом описании термин "формовочная форма" используется также для обозначения любого образования формовочной формы, используемой в изготовлении линз, т.е. не только поверхности, используемой для изготовления самой линзы, но также поверхности, используемой для образования формовочных форм, которые безоговорочно формуют линзы.
Металлические формовочные формы, содержащие многофокальные сегментированные поверхности, изготавливаются путем выбора соответствующих сил преломления линз из традиционных сферических и асферических формовочных форм. В вышеприведенном примере это будут поверхности, соответствующие -5,25 диоптриям, и поверхности, соответствующие -3,75 диоптриям.
Эти формованные поверхности будут затем разрезаться на сегменты, которые идентичны и взаимозаменяемы. Предпочтительно нарезаются сегменты, которые соответствуют диаметру поверхности линзы, проходящему через центральную точку линзы. Эти металлические формовочные формы прецизионно разрезаются с помощью электродинамических обрабатывающих устройств для получения сегментов с очень небольшими потерями материала и очень плотно подогнанными путем оптического полирования разрезанных стенок.
Формовочные формы, полученные таким образом, могут быть смонтированы вместе для образования сегментированной многофокальной линзы и соединенной для образования поверхности, которая может использоваться для образования формовочной формы, которая безоговорочно изготавливает контрактную линзу. Эти сегменты могут быть соединены вместе при производстве формовочной формы контактной линзы, и затем разделены для последующего повторного использования.
На фиг. 8 можно видеть, что хотя преимущество этого изобретения состоит в том, что равные поверхностные площади для близорукой и дальнозоркой фокальной длины могут поддерживаться независимо от диаметра зрачка, что можно изготавливать линзы согласно настоящему изобретению, имеющие заданное отношение площадей близорукой и дальнозоркой фокальной длины. Это иногда выгодно, потому что близорукое зрение, в частности, затрудняется при низком уровне освещения. В случае показанной линзы отношение дальнозоркой к близорукой фокальной длине не зависит от диаметра зрачка.
На фиг. 9 дан другой вариант реализации изобретения, в котором отношения между площадями близорукой и дальнозоркой фокальной длины может быть сделано функцией диаметра зрачка. В этом случае, когда диаметр зрачка небольшой, имеется равная площадь близорукой и дальнозоркой фокальной длины. Однако когда диаметр зрачка увеличивается, как, например, при низком уровне освещения, отношение близорукой к дальнозоркой фокальной длине увеличивается, как можно легко видеть и должно быть понятно специалисту в этой области техники. Легко подогнать не только отношение площадей между близорукой и дальнозоркой фокальной длиной, но также и точку, в которой происходит переход, и любая из этих конфигураций легко изготавливается путем формования после конструирования первой формовочной формы линзы, как описано выше.
При использовании линзы согласно настоящему изобретению получены результаты, которые предполагались. Линза, сконструированная согласно фиг. 1, была выполнена для дальнозоркого пациента с силой преломления дальнозоркого сегмента, соответствующей его дистанционному восприятию, и с добавлением оптической силы +2,00 диоптрий. Конструкция фактической линзы была -5,50 диоптрий/минус -3,50 диоптрий альтернативных сферических сегментов.
Клинические результаты этого пациента показали дальнозоркую и близорукую остроту зрения 20/20. Бинокулярное зрение измерялось в отношении небольшой дуги около 40 с (здесь составляют доли градуса прим. переводчика). Эта величина представляет клинически нормальный уровень бинокулярного зрения, установленного в аметропии, а также скорректированной аметропии, включая корректировочные очки на убыль пресбиопии.
Вышеприведенное описание дано только в качестве примера, и измерение в нем может иметь место в рамках объема прилагаемой формулы изобретения.
Реферат
Сегментированная многофокальная рефракционная линза и способ ее изготовления (варианты). Линза состоит из множества сегментов. Чередующиеся сегменты имеют разные оптические силы преломления: по крайней мере один для дальнозоркого зрения, другой для близорукого зрения. Линза согласно изобретению не требует ориентации для образования адекватного дальнозоркого и близорукого зрения и нормального стереоскопического эффекта. Один или оба сегмента, имеющие оптическую силу преломления, могут иметь асферическую поверхность линзы. Предпочтительно линза имеет по крайней мере одну асферическую поверхность, сегменты разделяются дугообразной траекторией, идущей от центра линзы к кромке. Такая линза изготавливается с помощью формовочных форм линзы и разрезания формовочных форм от кромки через центр до противоположной кромки вдоль заданной траектории. Формовочные формы разрезаются таким образом, что образованные сегменты являются взаимозаменяемыми и могут собираться вместе для образования формовочной формы, которая может формовать многофокальную рефракционную контактную линзу. 4с. и 16 з.п. ф-лы, 9 ил.
