(57)【要約】【課題】  眼に装用するコンタクトレンズが角膜中央の球面領域若しくは角膜周辺部で涙液膜を破ることがないレンズ中央光学部内面形状とレンズ部周域形状を有するコンタクトレンズの提供。【解決手段】  角膜中央の球面領域とレンズ中央光学部内面との隙間及び角膜周辺部とレンズ外周内面との隙間にある涙液層を、瞼の瞬きによりコンタクトレンズが動いた時に、形成される楔形の涙液層にコンタクトレンズの保持持ち上げに必要な大きさの流体力学的動圧を発生させる条件を内面の最小隙間をパラメータとし、レンズ内面に形成される楔形の涙液層の楔角（涙膜勾配）をＡ．Ｇ．Ｍｉｃｈｅｌの流体軸受の理論式から求め、これらの演算結果に基づきレンズ中央光学部内面形状(楔角)と、レンズ外周域内面ベベル部の形状(楔角)を決める。【選択図】      図４
0003110619.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
コンタクトレンズは角膜球面領域を覆う中央光学部に続いてこの光学部外周にベベル部を形成した形状であって、瞼の瞬きに伴ってコンタクトレンズが移動するとき前記光学部の内面の形状は前記角膜球面領域とレンズとの間に介在する涙膜層が前記角膜球面領域上でコンタクトレンズを保持する涙膜圧力を発生する第１涙膜勾配を形成する第１曲率面であり、瞼の瞬きに伴って前記ベベル部が前記角膜球面領域を越えて移動するとき前記ベベル部の内面の形状は球面領域外の角膜とベベル部との間に介在する涙膜層が球面領域外の角膜上で前記第１曲率面内の涙膜圧力とでコンタクトレンズを保持する涙膜圧力を発生する第２涙膜勾配を形成する第２曲率面であることを特徴とするコンタクトレンズ。
【請求項２】
前記第１・第２涙膜勾配は、流体力学の動圧発生の理論式、涙膜圧力の総合計の力
【数１】
0003110619.tif 000006
において、η：涙の粘度ｃｓｔ、ｖ：レンズの運動速度ｃｍ／ｓｅｃ、ａ：レンズの直径（レンズの進行方向）ｃｍ、ｂ：レンズの進行方向に直角な方向の幅の値を規定して、ｈ１：最大隙間、ｈ２：最小隙間とするとき、縦軸を涙膜圧力の総合計の力Ｎにとり、横軸を涙膜勾配（ｈ１−ｈ２）にとって最小隙間ｈ２ をパラメータとしたときのグラフにおいて、パラメータの各線の最高点を順次結んだ線より軸基点側の値に対応する涙膜勾配であって、前記光学部内面は前記第１涙膜勾配で決定する曲率面であり、前記ベベル部は前記第２涙膜勾配で決定する曲率面又は平面である請求項１に記載のコンタクトレンズ。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、コンタクトレンズの形状に関するもので、詳しくはコンタクトレンズのレンズ部内面の光学部及び光学部の外側のベベル部の内面のレンズカーブの形状に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンタクトレンズ中央の光学部のレンズ形状は、角膜中央球面領域の形状をkeratometer 等で曲率半径を計測し、光学部の内面のレンズ半径を決定し、これに対応する外面カーブによって視力矯正を行う。
【０００３】
角膜表面の涙液は空気に触れることにより角膜への酸素の供給を行っている。
コンタクトレンズと角膜間に涙液があっても、空気に触れなければ酸素を供給することができず、単に角膜とレンズ面とを直接接触させていないというだけでは角膜への酸素供給の役割を果たせず、角膜を損傷する場合が起こり得る。
【０００４】
しかしながら、コンタクトレンズのレンズ周辺部は眼球上で移動する際に角膜と干渉しやすい。また、眼球上での位置が不安定な場合があり角膜や角膜より奥の強膜及び結膜を傷める場合がある。角膜とコンタクトレンズ間の隙間では涙液が還流して角膜への酸素供給ができる必要がある。従来のコンタクトレンズの外縁は、断面が小円で面取がされ、角膜周辺との干渉を緩和するとともに涙液が流入できるように形状を決めている。
【０００５】
コンタクトレンズの内面形状は角膜中央球面領域の形状に合わせる必要があるため角膜球面を測定器を用い正確に計ってレンズ内面半径を決めている。
例えば、角膜中央球面領域を６８３眼のサンプルについて計測し、曲率半径の分布を求め平均的な角膜像を求めたり（例えば非特許文献１）、他に１３８眼のサンプル測定から角膜中心付近の形状を求めて角膜中央球面領域の球面半径について例えば乱視等の要因があると、単純な形状でないものがあることを明らかにしている。（例えば非特許文献２）
【０００６】
コンタクトレンズのレンズ中央部の外面の前面形状は装用者の視力矯正上必要とする条件により決定されるものである。また、コンタクトレンズ周辺部の形状は角膜周辺との干渉により生ずる問題を解消するために周辺縁を円弧形状にしたり、レンズ周辺部の内面に傾斜面を形成させる等で商品に反映されている。
【非特許文献１】今道正次，宇高健一，丸山節郎他「角膜形状の統計的研究」日本コンタクトレンズ学会誌第２６巻第３号，２６９〜２７３頁、昭和５９年９月２８日発行
【非特許文献２】長谷川滋，増田憲子他「フオトケラムトグラムよりの角膜形状−３」日本コンタクトレンズ学会誌、第２４巻第３号  ２２８〜２３２頁、昭和５９年９月２８日発行
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
背景技術で述べたコンタクトレンズは、角膜上をコンタクトレンズが往復動する際に涙液が浸入しやすいようにレンズ周辺部の内面に面取りが形成されている。この結果、外見上涙液は角膜とコンタクトレンズ間に浸入可能に思われる。しかし、角膜形状はコンタクトレンズの移動範囲内で半径一定の球面状ではない。また、人それぞれによってさまざまである。一般には角膜は中央部分の球面部領域で大雑把に言ってもほぼ等しい曲率半径と言えないが、この角膜中央球面領域を越えるとジャンクションを境にして次第に曲率半径は増加傾向になる。そのため前述の面取りをした縁が涙液層を浸すようになり角膜と直接接触するという問題があった。
【０００８】
その結果、涙液がコンタクトレンズの内面側へ流入せず、角膜に充分酸素が供給できなくなり涙液層が破断され角膜を傷つけるという問題を生じていた。
また、コンタクトレンズは角膜に装着した状態では瞬きの方向、即ち下方向に移動するように瞬きによる力が加えられ、瞬きと連動して上下に移動している。コンタクトレンズが瞼と連動して移動するだけで、角膜とコンタクトレンズ間に涙液が流入しているとは必ずしも言えない。即ち、コンタクトレンズを涙液層上に浮上させる隙間のあることが必要であるが、確実に涙液が流入していると言えない問題があった。
【０００９】
本考案は背景技術の有するこのような問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、コンタクトレンズのレンズ中央光学部の視力矯正用光学部の内面と角膜中央球面領域及びレンズ周辺ベベル部内面と角膜周辺部との隙間に涙液の流入を容易にするとともにコンタクトレンズの重さと瞼の移動時の押圧力に耐える涙膜圧力を形成するために楔形の涙膜形成の条件を流体力学の動圧軸受形成の理論式から求め、コンタクトレンズが瞼の瞬きと連動して移動する際に角膜中央球面領域上に形成される楔形涙液層に生ずる動圧でレンズを浮上させて移動を容易にし、また、レンズ周辺部が、角膜中央球面領域から曲率半径が大きい角膜周辺部の上面に移動した際に、レンズ周辺部を角膜周辺部上面から浮上させる楔形の涙液層を形成できるレンズ周辺部形状を有するコンタクトレンズを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために請求項１に記載のコンタクトレンズは、角膜球面領域を覆うレンズ光学部に続いてこの光学部外周にベベル部を形成した形状であって、瞼の瞬きに伴ってコンタクトレンズが移動するとき前記光学部の内面の形状は前記角膜球面領域とレンズとの間に介在する涙膜層が前記角膜球面領域上でコンタクトレンズを保持する涙膜圧力を発生する第１涙膜勾配を形成する第１曲率面であり、瞼の瞬きに伴って前記ベベル部が前記角膜球面領域を越えて移動するとき前記ベベル部の内面の形状は球面領域外の角膜とベベル部との間に介在する涙膜層が球面領域外の角膜上で前記第１曲率面内の涙膜圧力とでコンタクトレンズを保持する涙膜圧力を発生する第２涙膜勾配を形成する第２曲率面であることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項１の考案は、コンタクトレンズが瞼の瞬きによって下方に瞬時に移動するとレンズ内面に涙液が流入し、角膜球面領域の中心部を最小隙間とする安定状態から最小隙間がレンズ上方に移動して、レンズとの相対移動によって涙膜に動圧力が発生する。この圧力値がレンズの重さと瞼の押さえる力に抗してレンズを押し上げ保持する力を保つレンズ部の内面の涙膜勾配を有する曲率面とする。また、ベベル部も角膜球面領域を越えて角膜上に移動するときも同様にレンズを押し上げ保持する涙膜圧力が発生する涙膜勾配を有する曲率面とするものである。ベベル部が球面部領域から領域境のジャンクションを越えて外周の角膜に移行すると第１涙膜勾配の楔角が大きくなり涙膜圧力が小さくなるが、レンズ保持には寄与している。この保持力の不足分がベベル部内面の第２涙膜勾配によって補われるものである。
【００１２】
請求項２の記載のコンタクトレンズは、前記第１・第２涙膜勾配は、流体力学の動圧発生の理論式、涙膜圧力の総合計の力
【数１】
0003110619.tif 000003
において、η：涙の粘度ｃｓｔ、ｖ：レンズの運動速度ｃｍ／ｓｅｃ、ａ：レンズの直径（レンズの進行方向）ｃｍ、ｂ：レンズの進行方向に直角な方向の幅の値を規定して、ｈ１：最大隙間、ｈ２：最小隙間とするとき、縦軸を涙膜圧力の総合計の力Ｎにとり、横軸を涙膜勾配（ｈ１−ｈ２）にとって最小隙間ｈ２ をパラメータとしたときのグラフにおいて、パラメータの各線の最高点を順次結んだ線より軸基点側の値に対応する涙膜勾配であって、前記光学部内面は前記第１涙膜勾配で決定する曲率面であり、前記ベベル部は前記第２涙膜勾配で決定する曲率面又は平面である。
【００１３】
請求項２の考案によれば、コンタクトレンズが瞼の瞬きにより角膜中央球面領域上を下方に移動する際に、レンズ内面の涙液層が楔形を形成しコンタクトレンズを浮上させる方向に作用する動圧を発生させるための楔角の条件を、Ｍｉｃｈｅｌの理論式に入れ、軸受における最小隙間ｈ２をパラメータとして涙膜圧総合計の力Ｎと涙膜勾配Ａとの関係グラフにおいて涙膜勾配並びにレンズ部内面、ベベル部内面の曲率面を求めるものである。
この関係グラフを百人十色の人々の角膜に対応し易いように近くの数値に対して作成しておくことによりコンタクトレンズの設計が容易になる。
【考案の効果】
【００１４】
本考案は上述の手段により課題を解決するようにした結果、次に記載する効果を奏する。
コンタクトレンズの移動に伴ってレンズ中央部及びベベル部の内面に楔形の涙液層による動圧効果で角膜中央の球面領域及びベベル部がジャンクションを越えた角膜上において、涙液の交換・移動が確実になり、レンズを常に浮上させて角膜への酸素の供給が確保できるので目の疲れが少なくなるという効果を有する。
また、涙液の供給量が比較的少ない人（ドライアイの人）の場合にコンタクトレンズのはりつきが解消できるという効果を有する。
また、涙液の流入が適度に保たれるので瞬き時の眼瞼の動きに抵抗感がなく、コンタクトレンズの装用感が向上する効果を有する。
また、コンタクトレンズの動きが滑らかなので、コンタクトレンズ本来の目的である視力矯正の機能が充分発揮できるという効果を有する。
また、レンズ周辺部と角膜周辺部との干渉が緩和されるので、角膜が損傷されにくい効果を有する。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に本考案の実施の形態を図面にもとづいて説明する。
図１は、名称を説明するためのコンタクトレンズの断面図。図２は、レンズ部の外周域に第２楔角を形成するベベル部を形成した本考案のコンタクトレンズが角膜中央の球面領域上に涙液層を介し載置され瞼が開いている状態の上下方向の断面図。図３は、瞬きが生じ瞼がコンタクトレンズを降下させる当初に角膜上に動圧のある楔形の涙液層を生じ始めた状態の上下方向の断面図。図４は、コンタクトレンズの下側の周辺部が角膜中央の球面領域をこえた位置で動圧のある楔形の涙液層を形成している状態の上下方向の断面図。図５は、角膜中央の球面領域半径とコンタクトレンズ内面半径の中心位置を示す関連図。図６は、角膜中央の球面領域を固定面，コンタクトレンズを移動面，涙液を潤滑油とし動圧軸受の理論を適用するための模式図。
【００１６】
図７，図８は、中央光学部の横軸をレンズ速度ｃｍ／ｓ、縦軸を涙膜圧力の総合計の力Ｎとして最小隙間ｈ２μｍをパラメータとした特性線図。図９，図１０は、中央光学部の涙膜圧力の総合計の力Ｎと最小隙間ｈ２μｍに対しレンズ速度ｃｍ／ｓをパラメータとした特性曲線図。図１１は、中央光学部の涙膜圧力の総合計の力Ｎと涙膜勾配（ｈ１−ｈ２）μｍに対し最小隙間ｈ２μｍをパラメータとしたときの特性曲線図。図１２は、図１１の縦軸の拡大図。図１３，図１４は、ベベル部の涙膜圧力の総合計の力Ｎとレンズ速度ｃｍ／ｓに対して最小隙間ｈ２μｍをパラメータとした特性曲線図。図１５，図１６は、ベベル部の涙膜圧力の総合計の力Ｎと最小隙間ｈ２μｍに対しレンズ速度Ｖをパラメータとした特性曲線図。図１７は、ベベル部の涙膜圧力の総合計の力Ｎと涙膜勾配（ｈ１−ｈ２）μｍに対し最小隙間ｈ２μｍをパラメータとした特性曲線図。図１８は、角膜球面部の半径とレンズ内面の半径に対し、涙膜勾配（ｈ１−ｈ２）μｍをパラメータとしたときの特性曲線図である。
【００１７】
図１に、コンタクトレンズ本体２、光学部内面２ａ、光学部外面２ｂ、レンズ周辺ベベル部内面ＢＰ、レンズ周辺部外面２ｃ、レンズエッジＥ、レンズ内面域ＬＩＲとレンズのベベル内面との継ぎ部分のジャンクションＢを示している。コンタクトレンズは涙液層を介し角膜上に載せて使用するので、レンズ内面域ＬＩＲと接する装用者の角膜中央の球面領域半径Ｒ１（図２）の立体的計測が必須条件である。
本考案は、光学部ＬＯＰの外面２ｂの形状を除くコンタクトレンズ２のレンズ内面域ＬＩＲの楔角及びレンズ内面曲率半径Ｒ２，ジャンクションＢより外側のレンズのベベル内面ＢＰの楔角及び曲率半径の算出に関するものである。
【００１８】
図２、図３、図４にもとづき本考案によるレンズ内面及び外周域に形成したベベルＢＰの形状算出の説明に必要な事項を説明する。
図２は、コンタクトレンズ本体２が涙液層を介して角膜中央の球面領域１ａ上にとどまった場合の関係位置を示す（通常時一定の位置に停止したときは事故となる）。
瞼の瞬きによりコンタクトレンズ２を下方に押し下げるとき、角膜中央の球面領域１ａの曲率半径Ｒ１は角膜中央の球面外周部の半径Ｒ０より小さいので、両者のジャンクションＪは凹み形状でありレンズ光学部内径面半径Ｒ２  は角膜中央の球面領域１ａの曲率半径Ｒ１より大きいのでレンズ内面に形成している涙液層の中心部厚さ、即ち最小隙間ｈ１は中心から周辺へ離れるほど微増する。即ち、角膜中央の球面領域とレンズ中心部との隙間は中央部が最小である。
角膜中央の球面領域１ａの中心からコンタクトレンズ本体２の中心がずれた場合、瞼でレンズを押す力が弱まると容積の広い部分の負圧よって、コンタクトレンズ本体２は角膜中央の球面領域の中心へ戻されて、所謂センタリングが行われ、コンタクトレンズ本体２が当初の装用位置に復帰するようになる。
【００１９】
コンタクトレンズ本体２のレンズ光学部内面２ａの形状を装用者の角膜形状に対応するように形成しても、角膜上で瞼の動きに対応して角膜上を繰り返し進退移動するので動的な状態で整合しているとは言い難い。動的な状態で正常な状態を保つためには、コンタクトレンズと角膜間に涙液層が常時形成されていることが必要である。そのためには、コンタクトレンズが角膜上を浮動する際に涙液層を切断しないようコンタクトレンズ本体２の内面半径Ｒ２やレンズ外周域ベベル内面ＢＰの形状が形成されるべきである。
【００２０】
図２は、コンタクトレンズ本体２のレンズ光学部内面２ａと角膜中央の球面領域１ａの表面とのレンズ中心部の隙間には涙液層が形成されている。この最小隙間ｈ２はレンズの周辺部に向かうに従って微増するが、コンタクトレンズ本体２の光学部内面半径Ｒ２が角膜中央の球面領域半径Ｒ１より僅かに大きい値に定められ、光学部内面半径Ｒ２と角膜中央の球面領域半径Ｒ１、偏心量ｅ、最小隙間ｈ２との間には、Ｒ２＝Ｒ１＋ｈ２＋ｅの関係が成立する。（図５）
涙液層は角膜中央の球面領域１ａ上で円弧状の楔形の涙液による潤滑層に形成されている。
【００２１】
図３において、コンタクトレンズ本体２を瞼３がレンズ外周域外面２ｃを押さえて下方に動くとき、その動きに同期して角膜上を移動する。
移動前は下方側外周域の隙間と上方側（瞼側）の周辺部の隙間の間にはほぼ等しい関係が成立している。（図２）
瞼３がコンタクトレンズ本体２の外周域２ｃの表面を押さえて下方へ押し始めると、下側の隙間に涙液が流入し、上方側（移動方向元瞼側）が最小隙間ｈ２に、下方側（移動方向前進側）が最大隙間ｈ１となり、ｈ１＞ｈ２の関係にある。このとき涙液層には一定の条件が成立すると動圧が発生し動圧のある涙液層の状態となる。楔形の涙液層の楔角はα１である。
【００２２】
図４において、コンタクトレンズ本体２を瞼３がレンズ外周域外面２ｃを押さえて、下方に動くとき、その動きに同期し角膜上を更に押し下げられる。コンタクトレンズ本体２のレンズ外周ベベル内面ＢＰが角膜中央の球面領域１ａ（半径Ｒ１）と角膜１ｂ（半径Ｒｏ）との継ぎ点であるジャンクションＪを越えて押し下げられる。
【００２３】
レンズ外周ベベル内面ＢＰとレンズ光学部との継ぎ面のジャンクションＢは涙液層を介し相対する角膜１の周辺部１ｂの表面との間に最小隙間Ｇ２を形成しベベルのエッヂＥの手前の隙間は最大隙間Ｇ１を形成してＧ１−Ｇ２の涙膜勾配によりジャンクションＢを滑らかにすべるようにする必要がある。更に、ジャンクションＢが角膜周辺部１ｂの表面を押圧する力を支えることができる負荷能力が全体の涙液層にも求められる。レンズ外周ベベル内面ＢＰと角膜周辺部１ｂとの間の涙液層の楔角はα２となる。
【００２４】
なお、ここで、レンズ外周ベベル内面ＢＰの帯域幅Ｗは後述の〔数２〕におけるレンズ部直径ａに相当するものであるが、単純には決められない。ベベル部が角膜１ｂ上に乗り上げることにより光学部の涙膜勾配は大きくなり涙膜圧力は低下するもののレンズ保持には寄与しているので、この点が考慮された幅Ｗとレンズの大きさとから決定される。レンズ外周ベベル内面ＢＰと角膜周辺部１ｂの表面との間の涙液層について後述のＡ．Ｇ．Ｍichelの理論式を適用する場合には、レンズ直径ａ→Ｗ、最小隙間ｈ２→Ｇ２、最大隙間ｈ１→Ｇ１、涙膜勾配ｈ１−ｈ２→Ｇ１−Ｇ２と置き換えて計算する。ベベル部に関するグラフ図１３から図１７のｈ１，ｈ２，ｈ１−ｈ２は Ｇ１，Ｇ２，Ｇ１−Ｇ２に読み替えるものである。この部分に対しても楔形の涙膜勾配Ｇ１−Ｇ２、最小隙間Ｇ２で形成される涙液層の動圧が所定値のレベルに達する条件を選定する。なお、角膜中央球面領域１ａとレンズ中央光学部内面２ａとの間で形成される涙液層の楔角はα２となり角膜１の表面形状によりα１とは異なる値となる。
【００２５】
動圧を発生する一定の条件が成立するための要件は流体潤滑軸受に関する動圧発生の理論を引用して求めることができる。
図３に示すように、コンタクトレンズ２の移動方向の断面でコンタクトレンズ本体２と角膜中央の球面領域１ａとの対向面は互いに円弧面であるが、ここでは潤滑理論の適用を容易にするため図５，図６を参照してＡ．Ｇ．Ｍichel;The Lubrication of Plane Surfaces,Zuitschrift fur angewandte Mathematic und Physic,52(1950)123. の論文から、軸受の単位幅あたりの負荷容量Ｐａを求める次の式〔数２〕の適用を検討することにより動圧発生の条件を求める。ここで負荷容量Ｐａ（Ｎ）は楔形涙液層中に生ずる動圧に相当するものである。
【００２６】
【数２】
0003110619.tif 000004
【００２７】
上記式において、ａはレンズ部直径、ここではｈ２は最小隙間、ｈ１−ｈ２は涙膜勾配である。涙液の粘性係数は水とほぼ同値と仮定すると、Ｐａ；角膜の単位幅あたりの負荷容量であるため、本願ではレンズ部内面の楔の涙膜圧力の総合計〔Ｎ＝ニュートン〕に置き換える。
η；涙液の粘度係数〔ｋｇｆ・ｓ・ｃｍ−２〕
ｖ；レンズ速度〔ｃｍ・Ｓ−１〕
ａ；レンズ部直径（進行方向に測った直径）〔ｃｍ〕
ｈ２；レンズ部内面最小隙間〔ｃｍ〕
ｈ１；レンズ部内面最大隙間〔ｃｍ〕（レンズ瞼側と角膜中央の球面領域cornerl capが離れる位置の隙間）
ｂ；Ｍｉｃｈｅｌの理論式は軸受け断面上での計算式である。本願は発生圧力の総合計（Ｎ：ニュートン）として算出するため軸受方向の長さに相当するレンズ進行方向に直角な方向の幅をｂとして付加した。レンズの場合レンズ外径（ベベル部外周の直径）を考え半円周長とする。
【００２８】
コンタクトレンズ本体２の移動に伴って涙膜層中に発生する適量の動圧条件を採るために、コンタクトレンズ本体２の具体的な質量、瞼の速さＶ（角膜上のレンズ速度と同じ）、涙液の粘度等について以下に示すほぼ実際に近い数値を入れて求めたブラフを図７乃至図１７に示している。
・角膜球面領域球面部（corneral cap）の半径  ――  Ｒ１：７.９３３ｍｍ
・レンズ光学部内面半径                      ――  Ｒ２：８.００ｍｍ
・レンズ外径                                ――  ａ：８.００ｍｍ
・レンズの速度                              ――  ｖ：５ｃｍ・ｓ１
・涙膜勾配（tan Δ＝（ｈ１−ｈ２）／ａ＝１２×１０−５）：ｈ１−ｈ２＝３μｍ
・涙膜勾配（tan Δ＝（ｈ１−ｈ２）／ａ＝２３×１０−５）：ｈ１−ｈ２＝６μｍ
・涙の粘度                                  ――  η：１ｃｓｔ（３６℃）
【００２９】
◎〔中央レンズ部について〕
・レンズ断面のレンズ光学部（φ６ｍｍ）の長さ  ――  ａ１：６.００ｍｍ
・レンズ断面のレンズ光学部の半円周長          ――  ｂ：９.００ｍｍ
このグラフを参照して、瞼がコンタクトレンズ本体２のレンズ光学部外面２ｂを押さえる力の大きさが把握されている場合には、この数値を基準にして瞼に対し無理がなく装用性の良いコンタクトレンズの内面のレンズカーブを採っていくことができる。
【００３０】
コンタクトレンズの装用感の良否には、視力矯正に直接的には寄与しない部分であるレンズ外周域のレンズベベル内面ＢＰの形状の如何が大いに関係する。即ち、レンズ外周域の内面は角膜中央の球面領域１ａの曲面と角膜周辺部１ｂの表面との継ぎ部分（ジャンクションＪ）と接触するために、レンズベベル内面ＢＰの形状決定は慎重に行われるべきことがわかる。
【００３１】
図７は、縦軸に瞼３に押さえられ瞬きにより涙液層に発生する涙膜圧力総合計の力Ｎを、横軸にレンズ速度Ｖをとり涙膜勾配ｈ１−ｈ２＝３μｍとしてレンズ光学部内面２ａと角膜表面との間の最小隙間ｈ２をパラメータとする特性線図である。
図８は、涙膜勾配ｈ１−ｈ２＝６μｍとした特性線図である。
図において、涙膜圧力総合計の力はレンズ内面隙間ｈ２ が小さいほど、及びレンズの運動速度（瞬目の速度）の早いほど高くなることを示している。また、一般的な瞬目の速さの平均値は約５ｃｍ／ｓ前後であり、横軸は実際の瞬目の速さの範囲の付近を表す。縦軸も同様実際にレンズを支える涙膜圧力の近傍を表している。
【００３２】
図９は、縦軸に涙膜圧力総合計の力Ｎを、横軸に最小隙間ｈ２ μｍ をとり涙膜勾配ｈ１−ｈ２＝３μｍとしてレンズ速度Ｖｃｍ／ｓをパラメータとする特性曲線図である。
図１０は、涙膜勾配ｈ１−ｈ２＝６μｍとした特性線図である。
同様にレンズの最小隙間が小さく、レンズの速度（瞬目の速さ）が早い速度ほど楔形涙膜圧力が高いことを示している。例えば、図７，図８において、横軸のレンズ速度Ｖと、縦軸に予想できる涙膜圧力の総合計の力Ｎを入れると、その時の最小隙間ｈ２が得られる。得た最小隙間ｈ２を図９，図１０の横軸に入れると図７，図８で示されたレンズ速度Ｖと涙膜圧力Ｎの関係が得られる。
【００３３】
図１１，図１２は縦軸に涙膜圧力総合計の力Ｎを、横軸に涙膜勾配ｈ１−ｈ２をとりレンズ速度Ｖ＝５ｃｍ・Ｓ−１ として最小隙間ｈ２をパラメータとする特性曲線図である。
図１２は、縦軸を拡大したもので実情に近い値をみることができる。
【００３４】
涙膜圧力総合計の力Ｎは涙膜勾配ｈ１−ｈ２の増加に対し、始めは上昇し、最高点から下降に転ずる。最小隙間ｈ２に対し涙膜圧力総合計の力Ｎの値は最小隙間ｈ２の値が小さいほど高く、大きくなるにつれて低い値を示しており、最高の力Ｎの○印の横軸上の位置は涙膜勾配ｈ１−ｈ２の増加とともに正の方向にづれて移行し、これに伴い涙膜圧力総合計の力Ｎは低下する。
これは楔の勾配及び最小隙間ｈ２の拡大が涙液の絞りの効果を減少させることによる。  以上を纏めると、レンズ後端（瞼側）における角膜との隙間即ちレンズ内面の最小隙間を極力小さくとると涙膜圧力総合計の力Ｎが大きくなることを示している。コンタクトレンズの設計に重要な要素である。
【００３５】
◎〔レンズ外周ベベル部について〕
・レンズ断面の有効長さ  ――  ａ２：３.００ｍｍ
（中央の光学部領域より半径が飛躍的に大きいのでベベル幅Ｗは有効面積を考慮してベベル部１ｍｍ、レンズ光学部の機能も関与するので２ｍｍを加算してａ２：３.００ｍｍとする）
・レンズ断面の外径の半円周長  ――  ｂ：１２.５ｍｍ
図１３は先のレンズ中心部の図７に対応するものである。
図１４は先のレンズ中心部の図８に対応するものである。
図１５は先のレンズ中心部の図９に対応するものである。
図１６は先のレンズ中心部の図１０に対応するものである。
図１７は先のレンズ中心部の図１１に対応するものである。
すべて同じ傾向にある。
【００３６】
次に、瞼がコンタクトレンズを外から押さえる力について検討すると、
（１）コンタクトレンズの質量：約０.０１ｇｒ
（２）レンズと角膜との摩擦係数：０.１
（３）瞼がレンズを押さえるのに必要な力：約０.００１ｇｒｆ
（４）瞼の下の涙膜圧力が支える力：０.００１ｇｒｆ
（５）上記を“Ｎ”で表すと：０.００１ｇｒｆ＝０.００００１Ｎ
すなわち０.００００１Ｎの力で押せば良い。
【００３７】
Ａ．Ｇ．Ｍｉｃｈｅｌの理論式の楔形の涙膜圧力の効率７０％とすると、実質０.００００１Ｎを得るには計算上では０.００００１Ｎ／０.７＝０.００００１４Ｎが必要となる。
Ａ．Ｇ．Ｍｉｃｈｅｌの理論式は当然ながら、軸受の一断面についてであり、軸受の側面及び円周上の軸受作用面の前後の端の発生圧力の漏れの影響を除き且つ、発生圧力による軸受の膨張による軸受隙間の拡大などを除外した考えでの計算であること、及び角膜上のコンタクトレンズに於けるコンタクトレンズ端での発生圧力の漏れ、及び角膜もコンタクトレンズも剛体ではない、などを考慮すれば、実際はこの計算通りの結果にはならない。出願人の５０数年来の多くの非真円平軸受（動圧軸受）を手がけた経緯では、Ａ．Ｇ．Ｍｉｃｈｅｌの理論式に対し実際の動圧の実測値が約７０％を得ていることにもとづくものである。
【００３８】
図９，図１０において、パラメータのレンズ速度Ｖが５ｃｍ．Ｓ−１の場合に縦軸の涙膜圧力総合計の力Ｎがコンタクトレンズを保持する力０.００００１４Ｎ（★の位置）とが交叉する点を通る横軸の最小隙間ｈ２は◎印を付した所で約１５.１７μｍである。
図１５，図１６では、５.２μｍ，５.６μｍである。
【００３９】
図１２，図１７においては、涙膜圧力総合計の力Ｎ＝０.００００１４Ｎのラインと交わる最小隙間ｈ２のラインは約１０μｍと５μｍを示している。即ち、レンズと角膜の間に発生する涙膜圧力総合計の力Ｎの効率を約７０％としたことは妥当性のあることを示している。
なお、図１１，図１２，図１７において、図中に○印を付したポイントはパラメータの最小隙間ｈ２を５から４０までの間で変化させたときの涙膜圧力総合計の力Ｎの最高圧力を示している。
【００４０】
静止時のコンタクトレンズ本体２は角膜中央の球面領域１ａのほぼ中央にあり最小隙間はｈ２である。
瞬きによりコンタクトレンズ本体２が下方に移動し始めるとコンタクトレンズ本体の下方の涙液層全体が厚くなり始め、楔角α、涙膜勾配ｈ１−ｈ２が変化し上方のジャンクションＢの下で最小隙間ｈ２、下方のジャンクションの手前で最大隙間ｈ１となっている。（図３）
コンタクトレンズの移動中変化する涙膜勾配ｈ１−ｈ２が図１２，図１７におけるパラメータ曲線の最高点に向かう上昇側の範囲内に常に納まることがコンタクトレンズを押し上げる力を安定して発生できる条件であり、レンズ設計に最もたいせつなことである。
【００４１】
コンタクトレンズの形状決定には、本来の目的である視力矯正のほかに角膜に装着して使用可能であるという条件が課せられる。
角膜にとってはコンタクトレンズは異物ではあるが、異物感なく装用可能であるためには、まず角膜上で瞼とともに滑らかに移動し、移動後も角膜周辺部との接触が適度に和らげられる形状に形成されていることが重要である。そして、コンタクトレンズを持ち上げるに充分な涙膜圧力が必要である。
【００４２】
本考案ではコンタクトレンズのレンズ光学部内面２ａに形成される涙膜勾配を図１１，図１２より求めることによりレンズ内面半径Ｒ２を決定すること、即ち、角膜レンズ球面の曲率半径を実際の計測値７.９３３よりして計算上Ｒ１＝８ｍｍと設定する。レンズ断面の光学部の長さａ１＝６ｍｍとし、涙膜勾配ｈ１−ｈ２＝Ａとおく。楔角α１とするとｔａｎα１＝（ｈ１−ｈ２）／ａ１＝Ａ／ａ１とし、Ｒ１×ｔａｎα１＝ＨとしＨ＋Ｒ１＝Ｒ２ を種々の涙膜勾配に対する光学部内面の曲率半径Ｒ２ を求めたものが表１である。レンズベベル内面ＢＰの曲率半径Ｒ３も図１７より涙膜勾配を求めて同様に計算して求めることができる。
【表１】
0003110619.tif 000005
【００４３】
コンタクトレンズ重量、瞼の押さえ力に抗してレンズを持ち上げる力は０.００００１４Ｎとし、瞼の瞬き速度は５ｃｍ／ｓを採用して図１２より最小隙間ｈ２＝１０μｍのカーブの交点における涙膜勾配Ａ＝ｈ１−ｈ２＝２を選択し、表１よりＡ＝１.９の場合のレンズ内面曲率半径Ｒ２＝８.００００５８４を決定することができる。
また、Ｒ２を求める他の例として〔ｈ１−ｈ２〕／ａ＝ｔａｎα、涙膜勾配ｈ１−ｈ２＝Ａ、レンズ外径ａ＝８ｍｍとして計算し横軸を角膜球面部の半径Ｒ１μｍ、縦軸をレンズ部内面の半径Ｒ２μｍとしてパラメータＡ＝ｈ１−ｈ２として表したのが図１８である。これより涙膜勾配が選択されれば球面部半径に対するレンズ部内径を決定することができる。
【００４４】
光学部内面をこの曲率にすればコンタクトレンズ装着時に瞼の瞬きによって移動するとき涙液が流入して酸素を供給するとともに楔角α１の涙液層が形成され所望の涙膜圧力により涙液層を切断することなくコンタクトレンズを確実に保持することができる。
【００４５】
前述のように流体軸受の理論を応用し、コンタクトレンズ中央光学部内面及びレンズ周辺部内面ベベル部のレンズの形状を持ったコンタクトレンズの機能について。
コンタクトレンズの装用者にとって重要なことは視力矯正が重要な目的であることは明白なことである。
しかし、コンタクトレンズは角膜上に直接装用して使用するので、視力を矯正する光学系の補正だけでコンタクトレンズの形状を決定することはできない。即ち、生体の角膜１には涙液から酸素を供給する必要があること、コンタクトレンズ本体のレンズ中央光学部内面２ａには瞼３の瞬きの機会に新しい涙液を供給する必要がある。コンタクトレンズ本体２は涙液層の上に浮上してコンタクトレンズが瞬きに連動して移動するときに涙液層を切断して角膜１に直接接触して損なうことがないこと等が要求される。
【００４６】
従って、コンタクトレンズには装用性、換言すれば角膜の周辺を痛めず。装用感の良いことが求められる。これを纏めると、コンタクトレンズに視力矯正以外の部分の形状即ち、コンタクトレンズ特に外周域内面の形状も重要な課題である。
コンタクトレンズ本体２のレンズ中央光学部内面２ａと角膜中央の球面領域１ａとの隙間の涙液層及びコンタクトレンズ外周域ベベル内面ＢＰと角膜周辺部１ｂの表面との隙間の涙液層について、単に涙液が流入する若しくは存在することだけでは角膜中央の球面領域１ａや角膜周辺部１ｂの表面を保護することはできない。
【００４７】
本考案では、瞬きごとに瞼３で押圧され移動するコンタクトレンズ本体２の内面２ａのレンズ内面半径Ｒ２と角膜中央球面領域半径Ｒ１の間に形成される楔形涙液層中に、また、コンタクトレンズのレンズ外周ベベル内面ＢＰと角膜周辺部１ｂの表面間に形成される楔形の涙液層中にコンタクトレンズを支える動圧が発生するようにコンタクトレンズ本体の内面形状を動圧軸受の考えを導入したものである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】コンタクトレンズの断面図で，各部の名称説明図である。
【図２】コンタクトレンズが角膜中央の球面領域上に涙液層を介し載置され瞼が開いている状態上下方向の断面図である。
【図３】瞬きが生じ瞼がコンタクトレンズを降下させる当初に角膜上に動圧のある楔形の涙液層を生じ始めた状態上下方向の断面図である。
【図４】コンタクトレンズの下側の外周域部が角膜中央の球面領域をこえた位置で動圧のある楔形の涙液層を形成している状態上下方向の断面図である。
【図５】角膜中央の球面領域半径とコンタクトレンズ光学部内面半径の中心位置を示す関連図である。
【図６】角膜中央の球面領域を固定面，コンタクトレンズを移動面、涙液を潤滑油とし動圧軸受の理論を適用するための模式図である。
【図７】涙膜圧力の総合計の力とレンズ速度に対し涙膜勾配３μｍとし最小隙間をパラメータとなしたときの特性線図である。
【図８】涙膜勾配６μｍとしたときの図７と同条件の特性曲線図である。
【図９】涙膜圧力の総合計の力と最小隙間について涙層勾配３μｍとして速度をパラメータとしたときの特性曲線図である。
【図１０】涙膜勾配６μｍとしたときの図９と同条件の特性曲線図である。
【図１１】中央光学部の涙膜圧力の総合計の力と涙層勾配に対し最小隙間をパラメータとなしたときの特性曲線図である
【図１２】図１１の縦軸の拡大図である。
【図１３】ベベル部の涙膜圧力総合計の力とレンズ速度に対して最小隙間をパラメータとし涙膜勾配３μｍとしたときの特性曲線図である。
【図１４】涙膜勾配６μｍとしたときの図１３と同条件の特性曲線図である。
【図１５】ベベル部の涙膜圧力の総合計の力と最小隙間に対しレンズ速度をパラメータとし涙膜勾配３μｍとしたときの特性曲線図である。
【図１６】涙膜勾配６μｍとしたときの図１５と同条件の特性曲線図である。
【図１７】ベベル部の涙膜圧力の総合計の力と涙膜勾配に対し最小隙間をパラメータとしたときの特性曲線図である。
【図１８】角膜球面部の半径とレンズ内面の半径に対し、涙膜勾配をパラメータとしたときの特性曲線図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  角膜
１ａ  角膜中央の球面領域
１ｂ  角膜周辺部
２  コンタクトレンズ本体
２ａ  レンズ中央光学部内面
２ｂ  レンズ中央光学部外面
２ｃ  レンズ外周域外面
３  瞼
ＬＩＲ  レンズ内面域
ＬＯＰ  レンズ光学部
ＢＰ  レンズ外周域ベベル内面
Ｅ  レンズエッジ
Ｂ  ジャンクション
Ｒ１  角膜中央の球面領域半径
Ｒ２  レンズ光学部内面半径
Ｊ  ジャンクション
α１，α２  楔角
ｈ１，Ｇ１  最大隙間
ｈ２，Ｇ２  最小隙間
【図１】
0003110619.tif 000007
【図２】
0003110619.tif 000008
【図３】
0003110619.tif 000009
【図４】
0003110619.tif 000010
【図５】
0003110619.tif 000011
【図６】
0003110619.tif 000012
【図７】
0003110619.tif 000013
【図８】
0003110619.tif 000014
【図９】
0003110619.tif 000015
【図１０】
0003110619.tif 000016
【図１１】
0003110619.tif 000017
【図１２】
0003110619.tif 000018
【図１３】
0003110619.tif 000019
【図１４】
0003110619.tif 000020
【図１５】
0003110619.tif 000021
【図１６】
0003110619.tif 000022
【図１７】
0003110619.tif 000023
【図１８】
0003110619.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成17年3月4日(2005.3.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
図１に、コンタクトレンズ本体２、光学部内面２ａ、光学部外面２ｂ、レンズ周辺ベベル部内面ＢＰ、レンズ周辺部外面２ｃ、レンズエッジＥ、レンズ内面域ＬＩＰとレンズのベベル内面との継ぎ部分のジャンクションＢを示している。コンタクトレンズは涙液層を介し角膜上に載せて使用するので、レンズ内面域ＬＩＰと接する装用者の角膜中央の球面領域半径Ｒ１（図２）の立体的計測が必須条件である。
本考案は、光学部ＬＯＰの外面２ｂの形状を除くコンタクトレンズ２のレンズ内面域ＬＩＰの楔角及びレンズ内面曲率半径Ｒ２，ジャンクションＢより外側のレンズのベベル内面ＢＰの楔角及び曲率半径の算出に関するものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
動圧を発生する一定の条件が成立するための要件は流体潤滑軸受に関する動圧発生の理論を引用して求めることができる。
図３に示すように、コンタクトレンズ２の移動方向の断面でコンタクトレンズ本体２と角膜中央の球面領域１ａとの対向面は互いに円弧面であるが、ここでは潤滑理論の適用を容易にするため図５，図６を参照してＡ．Ｇ．Ｍichel;The Lubrication of Plane Surfaces,Zuitschrift fur angewandte Mathematic und Physic,52(1950)123. の論文から、軸受の単位幅あたりの負荷容量Ｐａを求める次の式〔数１〕の適用を検討することにより動圧発生の条件を求める。ここで負荷容量Ｐａ（Ｎ）は楔形涙液層中に生ずる動圧の総合計に相当するものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
図９は、縦軸に涙膜圧力総合計の力Ｎを、横軸に最小隙間ｈ２μｍをとり、涙膜勾配  ｈ１−ｈ２＝３μｍとしてレンズ速度Ｖｃｍ／ｓをパラメータとする特性曲線図である。
図１０は、涙膜勾配ｈ１−ｈ２＝６μｍとした特性線図である。
同様にレンズの最小隙間が小さく、レンズの速度（瞬目の速さ）が早い速度ほど楔形涙膜圧力が高いことを示している。例えば、図７，図８において、横軸のレンズ速度Ｖと、縦軸に予想できる涙膜圧力の総合計の力Ｎを入れると、その時の最小隙間ｈ２が得られる。得た最小隙間ｈ２を図９，図１０の横軸に入れると図７，図８で示されたレンズ速度Ｖと涙膜圧力Ｎの関係が得られる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
本考案ではコンタクトレンズの光学部内面２ａに形成される涙膜勾配を図１１，図１２より求めることによりレンズ内面半径Ｒ２を決定すること、即ち、角膜レンズ球面の曲率半径を実際の計測値７.９３３よりして計算上Ｒ１＝８ｍｍと設定する。レンズ断面の光学部の長さａ１＝６ｍｍとし、涙膜勾配ｈ１−ｈ２＝Ａとおく。楔角α１とするとｔａｎα１＝（ｈ１−ｈ２）／ａ１＝Ａ／ａ１とし、Ｒ１×ｔａｎα１＝ＨとしＨ＋Ｒ１＝Ｒ２を種々の涙膜勾配に対する光学部内面の曲率半径Ｒ２を求めたものが表１である。レンズベベル内面ＢＰの曲率半径Ｒ３も図１７より涙膜勾配を求めて同様に計算して求めることができる。
【表１】
0003110619.tif 000025