(57)【要約】【課題】凹状の曲面を有する薄型構造体の機械強度の測定法等を提供すること。【解決手段】仮チャック用固定具３１・３１を用い、弾性材料からなる支持部材１１・２１で、ソフトコンタクトレンズ（薄型構造体）５１の凹状の曲面の少なくとも一部を面支持しながら挟み込み、この仮チャック用固定具３１・３１を、機械強度測定装置のチャック（測定試料取り付け部）６１・６１に取り付けて機械強度の測定を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹状の曲面を有する薄型構造体の機械強度の測定方法であって、
弾性材料からなる第一の支持部材及び弾性材料からなる第二の支持部材を備えた把持具を用い、第一の支持部材が薄型構造体の上記曲面の少なくとも一部を面支持しながら、当該第一の支持部材と第二の支持部材とで薄型構造体を挟み込み、
上記薄型構造体を挟み込んでいる上記把持具を、機械強度測定装置の測定試料取り付け部に取り付けて、薄型構造体の機械強度の測定を行う、機械強度の測定方法。
【請求項２】
２つの上記把持具を用いて上記薄型構造体を２箇所で挟み込み、それぞれの把持具を異なる上記測定試料取り付け部に取り付ける、請求項１に記載の測定方法。
【請求項３】
上記薄型構造体はコンタクトレンズである、請求項１又は２に記載の測定方法。
【請求項４】
上記機械強度は、引張強度である、請求項１〜３の何れか１項に記載の測定方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の測定方法に用いる把持具であって、
弾性材料からなる第一の支持部材が形成された第一の基板と、
弾性材料からなる第二の支持部材が形成された第二の基板と、を備え、
上記第一の支持部材が、上記薄型構造体の上記曲面の少なくとも一部を面支持する凸状の曲面を有する、把持具。
【請求項６】
上記第一の支持部材は、凸状の上記曲面として球面の一部を含む、請求項５に記載の把持具。
【請求項７】
上記第一の支持部材は、半球状のドームをその底面に垂直な平面で切断した構造を含むように構成される、請求項５又は６に記載の把持具。
【請求項８】
上記第一の基板と第二の基板とは、連結部を介して折りたたみ可能に連結されており、折りたたんだ状態で第一の支持部材と第二の支持部材とが対向する、請求項５〜７の何れか１項に記載の把持具。
【請求項９】
上記弾性材料は、エラストマー又はゴムである、請求項５〜８の何れか１項に記載の把持具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凹状の曲面を有する薄型構造体の機械強度の測定方法、及び当該方法に用いる把持具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンタクトレンズは、承認基準を満たすために一定の機械強度の測定が義務付けられている（非特許文献１）。
【０００３】
例えば、ソフトコンタクトレンズであれば、飽和膨潤させたレンズ又はレンズと同一の原材料の平板に引張荷重をかけ、強度を測定し、評価すること、が記載されている。また、ハードコンタクトレンズであれば、レンズ又はレンズと同一の原材料の平板を用いて圧縮折り曲げ試験及び衝撃強度試験を行い、強度を評価すること、が記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】薬食発第０４２８００８号厚生労働省医薬食品局長通知「コンタクトレンズ承認基準」（平成２１年４月２８日通達）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、コンタクトレンズの機械強度の測定は、専らレンズと同一の原材料の平板、或いはレンズを切断した短冊状の試験片を用いて行われている。その理由は、レンズのような凹状の曲面を有する構造体をそのまま用いて機械強度を測定する方法が、未だ開発されていないからである。機械強度の測定装置が備えるチャッキング部位は、一般に、金属製平板の挟み板で構成されており、ここにコンタクトレンズを製品形状のままチャックすると、撓み、及び亀裂が発生して、その機械強度を適切に測定することができない。
【０００６】
しかし、同一の原材料から製造されるコンタクトレンズであっても、そのレンズ曲面の曲率等が異なれば、機械強度は無視できない程度以上に異なる。よって、レンズのような凹状の曲面を有する構造体をそのまま用いて機械強度を測定する方法が切望されている。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、凹状の曲面を有する薄型構造体の機械強度の測定方法、及び当該方法に用いる把持具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下に示す構成を採る。
（１）凹状の曲面を有する薄型構造体の機械強度の測定方法であって、弾性材料からなる第一の支持部材及び弾性材料からなる第二の支持部材を備えた把持具を用い、第一の支持部材が薄型構造体の上記曲面の少なくとも一部を面支持しながら、当該第一の支持部材と第二の支持部材とで薄型構造体を挟み込み、上記薄型構造体を挟み込んでいる上記把持具を、機械強度測定装置の測定試料取り付け部に取り付けて、薄型構造体の機械強度の測定を行う、機械強度の測定方法。
（２）２つの上記把持具を用いて上記薄型構造体を２箇所で挟み込み、それぞれの把持具を異なる上記測定試料取り付け部に取り付ける、（１）に記載の測定方法。
（３）上記薄型構造体はコンタクトレンズである、（１）又は（２）に記載の測定方法。
（４）上記機械強度は、引張強度である、（１）〜（３）の何れかに記載の測定方法。
（５）上記（１）〜（４）の何れかに記載の測定方法に用いる把持具であって、弾性材料からなる第一の支持部材が形成された第一の基板と、弾性材料からなる第二の支持部材が形成された第二の基板と、を備え、上記第一の支持部材が、上記薄型構造体の上記曲面の少なくとも一部を面支持する凸状の曲面を有する、把持具。
（６）上記第一の支持部材は、凸状の上記曲面として球面の一部を含む、（５）に記載の把持具。
（７）上記第一の支持部材は、半球状のドームをその底面に垂直な平面で切断した構造を含むように構成される、（５）又は（６）に記載の把持具。
（８）上記第一の基板と第二の基板とは、連結部を介して折りたたみ可能に連結されており、折りたたんだ状態で第一の支持部材と第二の支持部材とが対向する、（５）〜（７）の何れかに記載の把持具。
（９）上記弾性材料は、エラストマー又はゴムである、（５）〜（８）の何れかに記載の把持具。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、凹状の曲面を有する薄型構造体の機械強度を、元来の形状のまま測定することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る測定方法に用いられる仮チャック用固定具（把持具）の構成を示す概略図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、図１に示す仮チャック用固定具を用いて、コンタクトレンズの機械強度を測定する一例を示す図である。
【図３】図１に示す仮チャック用固定具の変形的態様の構成を示す概略図である。
【図４】本発明の一実施例に関し、（ａ）は参照方法で引張強度を測定した結果を、（ｂ）は本発明に係る方法でソフトコンタクトレンズの引張強度を測定した結果を、それぞれ示すグラフである。
【図５】ソフトコンタクトレンズの概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
〔実施の形態１〕
以下、本発明の一実施形態について、図１及び図２を用いて詳細に説明する。
【００１２】
（仮チャック用固定具）
薄型構造体の機械強度の測定方法に用いる仮チャック用固定具（把持具）３１は、薄型構造体が搭載される搭載側スペーサ基板（第一の基板）３１ｂと、対極側スペーサ基板（第二の基板）３１ａとが一組になって構成されている。なお、図１中の（ａ）は、仮チャック用固定具３１を上方から見た平面図であり、図１中の（ｂ）は搭載側スペーサ基板３１ｂを側方から見た側面図である。
【００１３】
搭載側スペーサ基板３１ｂは、長方形状の上面及び下面を有する平板状の金属基板２２の上面に、弾性材料からなる支持部材（第一の支持部材）２１と、弾性材料からなる緩衝部材２３とが形成された構造である。
【００１４】
支持部材２１は、金属基板２２の上面の長手方向における略中央部に形成されている。支持部材２１は、凸状の曲面を有する突起部２１ｂと、突起部２１ｂを取り囲む平坦な膜として形成された平面部２１ａとを備える。
【００１５】
突起部２１ｂが有する凸状の曲面（convex surface）は、測定対象である薄型構造体（図２に示すソフトコンタクトレンズ５１）が有する凹状の曲面（concave surface）の一部領域に当接する形状に形成されている。より具体的には、突起部２１ｂが有する凸状の曲面は、薄型構造体が有する凹状の曲面の湾曲にあわせた形状である。これにより、ソフトコンタクトレンズ５１が支持部材２１上に搭載された場合に、凸状の上記曲面が、ソフトコンタクトレンズの凹上の曲面（眼球に当たる側の側面）の一部領域を面支持する。
【００１６】
ソフトコンタクトレンズ５１の機械強度を測定する場合、突起部２１ｂが有する凸状の曲面は、例えば、図１に示すように、球面の一部を切り取った形状である。ここで球面とは球体の外面を広く指し、例えば、略真球の外面の他、略扁球の外面等を含む概念で用いている。図１に示す場合、突起部２１ｂは、より具体的には半球状のドーム（ここでは、球体を、当該球体に交差する１平面で切り取ったドーム）をその底面に垂直な平面で切断した形状（ここでは球体に交差する前記１平面に垂直な平面で、ドームを略均等分割した形状）に構成されている。そして、半球状のドームの切断面が、金属基板２２の上面の長辺の一つに沿うように、突起部２１ｂが配置されている。
【００１７】
突起部２１ｂの形状及びサイズは、測定対象となる薄型構造体の凹状の曲面に応じて適宜決定すればよい。薄型構造体がソフトコンタクトレンズ５１の場合は、突起部２１ｂの高さが、例えば、０．５ｍｍ以上で３ｍｍ以下の範囲内であり、突起部２１ｂの半円状の底面の半径が、例えば、５ｍｍ以上で１０ｍｍ以下の範囲内である。
【００１８】
金属基板２２の上面側から見て、平面部２１ａは、半円状に見える突起部２１ｂの中心を基点として、突起部２１ｂと同心円状に広がる半円形状に形成されている。なお、平面部２１ａは、ソフトコンタクトレンズ５１の外縁部を支持できればよいので、その形状は特に半円形状に限定されない。また、平面部２１ａの厚さも、ソフトコンタクトレンズ５１の外縁部を破損することなく支持できる厚みがある限り、特に限定されないが、例えば、０．５ｍｍ以上で２ｍｍ以下の範囲内とすることが好ましい。
【００１９】
平面部２１ａと突起部２１ｂとは、図１中の（ｂ）に示すように、同一の弾性材料で一体的に形成することが好ましいが、同一又は異なる弾性材料を用いて別々に形成してもよい。
【００２０】
緩衝部材２３は、金属基板２２の上面の長手方向における一端側に形成された平坦な膜である。緩衝部材２３は、仮チャック用固定具３１がソフトコンタクトレンズ５１を把持しているときに、後述する緩衝部材１３と当接する。
【００２１】
対極側スペーサ基板３１ａは、長方形状の上面及び下面を有する平板状の金属基板１２の上面に、弾性材料からなる支持部材（第二の支持部材）１１と、弾性材料からなる緩衝部材１３とが形成された構造である。なお、金属基板１２は、金属基板２２と実質的に同一の金属基板である。
【００２２】
支持部材１１は、金属基板１２の上面の長手方向における略中央部に、平坦な膜として形成されている。すなわち、金属基板１２上の支持部材１１の位置と、金属基板２２上の支持部材２１の位置とは互いに対応する関係にある。したがって、仮チャック用固定具３１がソフトコンタクトレンズ５１を把持しているときに、支持部材１１と支持部材２１（特に突起部２１ｂ）とでソフトコンタクトレンズ５１を挟み込んでいる。
【００２３】
緩衝部材１３は、金属基板１２の上面の長手方向における一端側に形成された平坦な膜である。金属基板１２上の緩衝部材１３の位置と、金属基板２２上の緩衝部材２３の位置とは互いに対応する関係にある。したがって、仮チャック用固定具３１がソフトコンタクトレンズ５１を把持しているときに、緩衝部材１３は、緩衝部材２３と当接する。
【００２４】
なお、支持部材１１・２１、及び緩衝部材１３・２３を構成する弾性材料は、例えば、エラストマー又はゴムである。エラストマー又はゴムの種類は特に限定されないが、例えば、シリコーンゴム、ブチルゴム、エチレン・プロピレンゴム等が挙げられる。
【００２５】
また、支持部材１１・２１、及び緩衝部材１３・２３を、金属基板１２・２２に取り付ける方法は特に限定されないが、例えば、両面テープ、又は接着剤を用いて取り付ける。
【００２６】
（機械強度の測定方法）
次に、図１及び図２に基づき、仮チャック用固定具３１を用いた機械強度の測定方法について説明する。なお、図２中の（ａ）は、仮チャック用固定具３１の配置の一例を上方から見た平面図であり、図２中の（ｂ）は、機械強度測定装置に、仮チャック用固定具３１を取り付ける様子を上方から見た平面図である。
【００２７】
ここでは、薄型構造体としてのソフトコンタクトレンズ５１の把持のため、２つの仮チャック用固定具３１・３１を用いる。
【００２８】
まず、図２中の（ａ）に示すように、２つの搭載側スペーサ基板３１ｂ・３１ｂを、所定の間隔をおいて、平面ステージ（図示せず）上に配置する。このとき、搭載側スペーサ基板３１ｂ・３１ｂ間に、必要に応じてスペーサ（図示せず）を噛ませる。搭載側スペーサ基板３１ｂ・３１ｂ同士の間隔は、特に限定されないが、ソフトコンタクトレンズの場合、例えば、３ｍｍ以上で１０ｍｍ以下の範囲内であり、機械強度の測定対象となる薄型構造体の長さの１割以上で１０割未満が挟み込まれることが好ましい。
【００２９】
２つの搭載側スペーサ基板３１ｂ・３１ｂの配置は、その突起部２１ｂ・２１ｂ同士が近接し（対向し）、かつ搭載側スペーサ基板３１ｂ・３１ｂ同士が、その長手方向に沿って基板３１ｂ・３１ｂ間に延びる線を基準にして線対称な関係となるような配置である。
【００３０】
次に、近接する２つの突起部２１ｂ・２１ｂを跨ぐように、ソフトコンタクトレンズ５１をその凹状の曲面を下にして配置する。
【００３１】
次に、緩衝部材１３・２３同士、並びに支持部材１１・２１同士が対向するように、対極側スペーサ基板３１ａを、各搭載側スペーサ基板３１ｂ上に配置する（図２中の（ｂ）を参照）。
【００３２】
次に、必要に応じて、対極側スペーサ基板３１ａ・３１ａ及び搭載側スペーサ基板３１ｂ・３１ｂの端部を合せて挟み込むクリップ７１・７１等を用い、仮チャック用固定具３１・３１同士の位置関係を固定する。このとき、ソフトコンタクトレンズ５１は、その外縁部が平面部２１ａ・２１ａによって支持され、かつ、その曲面部が突起部２１ｂ・２１ｂと支持部材１１・１１とで挟み込まれるように支持される。なお、緩衝部材１３・２３は必須ではないが、クリップ７１、又は後述するチャック６１で固定するに際して、ソフトコンタクトレンズ５１にかかる負荷をより一層低減する。
【００３３】
次に、仮チャック用固定具３１・３１同士の位置関係を固定したままで、仮チャック用固定具３１・３１を機械強度測定装置に取り付ける。具体的には、図２中の（ｂ）に示すように、クリップ７１・７１で固定された状態の仮チャック用固定具３１・３１を、対向して配置されたチャック６１・６１間に取り付ける。
【００３４】
チャック６１は、機械強度測定装置の測定試料取り付け部に相当する。各チャック６１は、例えば、金属製の一対の平板で構成されており、当該平板間に仮チャック用固定具３１を挟みこむ。各チャック６１は、突起部２１ｂが配置されていない側の長辺の中央部で仮チャック用固定具３１を把持する。すなわち、上方から見た場合、チャック６１・６１同士が、ソフトコンタクトレンズ５１を挟んで対向する位置に配置される。
【００３５】
なお、チャック６１・６１への取り付けが終了すると、必要に応じて用いたクリップ７１・７１は取り外される。
【００３６】
ソフトコンタクトレンズ５１の機械強度の測定は、機械強度測定装置をその動作マニュアルに沿って動かせばよい。例えば、機械強度として引張強度を測定する場合、それぞれのチャック６１・６１を、互いに離れる方向に所定の速度で動かす。また、曲げ強度を測定する場合には、仮チャック用固定具３１のソフトコンタクトレンズ５１を把持する側の長辺を回転の軸として、チャック６１をやや回転させる。
【００３７】
機械強度の測定対象となる薄型構造体はソフトコンタクトレンズが好ましいが、特にこれに限定されない。薄型構造体として、他には例えば、ハードコンタクトレンズ、眼内レンズ、カテーテル、人工血管等が挙げられる。また、薄型構造体の材質は、例えば、プラスチック、ゴム、ガラス等が好ましいものとして挙げられる。また、薄型構造体の厚みは特に限定されないが、例えば、１ｍｍ以下であり、０．５ｍｍ以下であることが好ましく、０．２５ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００３８】
また、測定対象となる機械強度の種類も特に、引張強度、及び曲げ強度に限定されるものではない。
【００３９】
〔実施の形態２〕
以下、実施の形態１の変形的な形態について、図３を用いて詳細に説明する。なお、実施の形態１で説明したものと同一の部材については同一の部材番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４０】
本実施の形態に係る仮チャック用固定具３１’は、搭載側スペーサ基板３１ｂと、対極側スペーサ基板３１ａとが、二つの蝶番（連結部）４１・４１を介して折りたたみ可能に連結された構成である。この例では、蝶番４１・４１は、搭載側スペーサ基板３１ｂにおける突起部２１bが形成されない側の長辺と、対極側スペーサ基板３１ａの長辺とを連結している。
【００４１】
仮チャック用固定具３１’では、搭載側スペーサ基板３１ｂと対極側スペーサ基板３１ａとを折りたたむと、支持部材１１・２１が対向して、間にソフトコンタクトレンズ５１を把持することができる。
【００４２】
なお、搭載側スペーサ基板３１ｂの短辺と、対極側スペーサ基板３１ａの短辺とを、蝶番等の連結部で折りたたみ可能に連結してもよい。また、連結部として、蝶番に代えて、可撓性フィルムで両基板を連結したり、金属基板１２・２２と同じ材料で形成された薄肉部で両基板を折り曲げ可能に連結してもよい。
【実施例】
【００４３】
以下、実施例に基づき、本発明をより具体的に説明する。
【００４４】
本実施例では、図１及び図２に示す２つの仮チャック用固定具３１・３１を用い、図２中の（ｂ）に示すようにソフトコンタクトレンズ５１を把持して、引張強度の測定を行った。
【００４５】
ソフトコンタクトレンズ５１は、市販品（イノバビジョン製、Calaview）を用いた。また、突起部２１ｂの凸状の曲面は、ソフトコンタクトレンズ５１が有する凹状の曲面（裏側面の特に周縁部分）の湾曲に合せた形状及びサイズに形成した。突起部２１ｂの凡そのサイズは、高さが約１ｍｍで、半円状の底面の半径が約７ｍｍであった。なお、支持部材１１・２１は何れもシリコーンゴム製とした。
【００４６】
測定に際して、格納容器中の保存液からソフトコンタクトレンズ５１を取り出し、付着している保存液を除去してから、図２中の（ｂ）に示すように、仮チャック用固定具３１・３１を介して、引張試験機（島津製作所製、EZGraph）のチャック６１・６１に取り付けた。なお、引張開始前の仮チャック用固定具３１・３１間の距離（チャック間距離）は５ｍｍとした。
【００４７】
そして、付着している保存液を除去してから約２分後に、１０ｍｍ／分の引張速度でチャック６１・６１を引っ張ることにより引張強度の測定を行った。なお、試験は３度行っている（ｎ＝１、２、３）。
【００４８】
また、参照実験として、ソフトコンタクトレンズ５１（イノバビジョン製、Calaview）から切り出した短冊状の試験片について、引張強度の測定を行った。短冊状の試験片は、図５の断面図に四角囲みで示すように、ソフトコンタクトレンズの中央部分を含む約５ｍｍ幅（四角囲みの長辺の長さ）で、当該レンズの直径に相当する長さである。
【００４９】
なお、参照実験では、仮チャック用固定具として、図１に示す対極側スペーサ基板３１ａを二枚対向させたものを用い、平面状のシリコーンゴム製の支持部材１１・１１で、試験片を把持するようにした。この点以外は、実施例１と同様にして、仮チャック用固定具を介して、試験片をチャック６１・６１に取り付け、１０ｍｍ／分の引張速度でチャック６１・６１を引っ張ることにより引張強度の測定を行った。なお、試験は３度行っている（ｎ＝１、２、３）。
【００５０】
実施例及び参照実験で得られた結果を、表１及び図４に示す。なお、図４中の（ａ）は参照実験で得られた測定結果であり、（ｂ）は実施例で得られた測定結果である。
【００５１】
【表１】
2013127382.tif 000003
【００５２】
図４に示すように、参照実験及び実施例ともに、降伏点などは見られず、測定対象物が一定の伸びを示した後に一気に破断する挙動を示していた。すなわち、実施例においても、参照実験の場合と同様に、材料特性として引張破壊強度のみが得られていることが確認された。
【００５３】
また、繰り返し再現性の指標となるＣＶに関して、実施例の方が参照実験より低い数値となっており、より良好な再現性を示した（表１）。
【００５４】
以上の結果から、実施例の方法は、再現性に優れた引張破壊強度の測定法として利用可能なことが示された。
【００５５】
なお、参照実験の結果と実施例の結果とを比較すると、実施例の方が、引張破壊強度が大きく出ている。この理由は、実施例の方法では、最も厚みのあるベベル部（図５中に丸囲みで示す）に対して、引張応力が最も負荷されるためと考えられる。すなわち、実施例の方法では、ソフトコンタクトレンズの製品形状に特有なベベル部を含めた強度の測定ができることから、特に、ソフトコンタクトレンズの製品評価として有用な試験法となりうる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、凹状の曲面を有する薄型構造体の機械強度の測定に利用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１１    支持部材（第二の支持部材）
２１    支持部材（第一の支持部材）
２１ａ  平面部（第一の支持部材）
２１ｂ  突起部（第一の支持部材）
３１    仮チャック用固定具（把持具）
３１’  仮チャック用固定具（把持具）
３１ａ  対極側スペーサ基板（第二の基板）
３１ｂ  搭載側スペーサ基板（第一の基板）
４１    蝶番（連結部）
５１    ソフトコンタクトレンズ（薄型構造体）
６１    チャック（測定試料取り付け部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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