КОНТАКТНЫЕ ЛИНЗЫ СО СТАБИЛИЗАЦИЕЙ ПРОТИВ СМЕЩЕНИЯ И СПОСОБЫ ИХ КОНСТРУИРОВАНИЯ
SHIFT STABILISED CONTACT LENSES AND METHODS FOR DESIGNING SAID LENSES

Область изобретения
Изобретение относится к контактным линзам. В частности, изобретение относится к контактным линзам с асимметричной вращательной устойчивостью.
Предпосылки создания изобретения
Известно, что для коррекции определенных дефектов зрения одной или нескольким поверхностям контактной линзы сообщают асферические корректирующие свойства, такие как цилиндрические, бифокальные, мультифокальные и волновые корректирующие характеристики. Кроме этого, известны линзы с неосесимметричными тонированными полями, задние поверхности которых по форме соответствуют топографии роговицы, и линзы со смещенными оптическими зонами. Использование таких линз связано с определенными трудностями, поскольку для улучшения остроты зрения линзы должны сохранять заданное положение. После изначального помещения линзы на глаз происходит автоматическое позиционирование или автопозиционирование линзы, после чего линза должна оставаться в этом положении в течение длительного времени. Однако после размещения линза имеет тенденцию к вращению на глазу под действием сил, прилагаемых веком при моргании.
Фиксация линзы в правильном положении на глазу обычно достигается путем изменения ее механических свойств. Например, применяется призматическая стабилизация, включая, помимо прочего, децентрирование передней поверхности линзы относительно задней поверхности, утолщение нижней периферической зоны линзы, формирование вогнутых и выпуклых участков на поверхности линзы и усечение края линзы.
Кроме того, применяется динамическая стабилизация, которая подразумевает стабилизацию линз при помощи утолщенных и утонченных зон, или областей, где толщина периферии линзы увеличена или уменьшена, в зависимости от конкретного случая. Как правило, утолщенные и утонченные зоны располагаются симметрично по периферии линзы. Например, каждая из двух утолщенных зон может располагаться по обе стороны от оптической зоны и может быть отцентрована вдоль поворотной оси (0-180 градусов) линзы. Недостаток симметричного расположения зон стабилизации состоит в том, что одно веко, например верхнее, будет касаться одного конца зоны стабилизации, прежде чем оно достигнет другой зоны стабилизации. В результате может возникнуть смещение линзы с требуемой позиции.
Краткое описание фигур
На фиг.1 представлено изопараметрическое изображение горизонтальной проекции поверхности контактной линзы с зонами стабилизации, расположенными симметрично, с двумя утолщенными зонами.
На фиг.2 представлен вид сверху на переднюю поверхность контактной линзы.
На фиг.3 показана линза, представленная на фиг.2, размещенная на глазу.
На фиг.4 представлен график максимального утолщения.
На фиг.5 представлен график, на котором отображены характеристики вращения образцов линз.
На фиг.6 представлен график, на котором отображены характеристики центрирования образцов линз.
На фиг.7 представлен вид сверху на поверхность линзы, составляющей предмет настоящего изобретения.
Подробное описание изобретения и предпочтительных примеров осуществления
Сущность изобретения состоит в том, что улучшение функциональных характеристик стабилизированной контактной линзы с двумя зонами стабилизации, в отличие от характеристик традиционных линз с двумя зонами стабилизации, достигается благодаря асимметричному расположению зон стабилизации. Конкретнее, сущность изобретения состоит в конструкции двух зон стабилизации, взаимодействующих с веками пользователя таким образом, что по меньшей мере верхнее веко соприкасается, а в предпочтительном варианте также и нижнее веко соприкасается с обеими зонами стабилизации линзы одновременно, стабилизированные линзы, составляющие предмет настоящего изобретения, лучше удерживаются в заданном положении на глазу, в отличие от традиционных стабилизированных линз.
В одном осуществлении изобретение относится к контактной линзе, включающей в себя, главным образом, содержащей оптическую зону, периферию линзы и первую и вторую утолщенные зоны, лежащие на периферии линзы, причем первая и вторая утолщенные зоны расположены асимметрично.
В рамках настоящего изобретения термин «утолщенная зона» используется для обозначения области, лежащей в пределах периферии линзы, где периферия линзы имеет большую толщину по сравнению с другими областями периферии линзы. Толщина в любой заданной точке на линзе измеряется как расстояние между передней, т.е. обращенной к объекту, поверхностью и задней, т.е. обращенной к глазу, поверхностью линзы по направлению, перпендикулярному задней поверхности.
Термин «периферия линзы» используется для обозначения неоптической части линзы, примыкающей к оптической зоне и окружающей ее. В рамках настоящего изобретения периферия линзы включает в себя край линзы или наиболее удаленную от геометрического центра часть линзы. Обычно ширина края составляет приблизительно 0,02-0,2 мм.
Термин «асимметричный» означает, что зоны стабилизации расположены несимметрично относительно горизонтальной, или 0-180 градусов, и вертикальной, или 90-270 градусов, осей линзы.
Две зоны стабилизации расположены симметрично относительно вертикальной оси, если одна зона стабилизации на одной стороне поверхности линзы относительно вертикальной оси представляет собой зеркальное отображение (в отношении расположения, размера и формы) второй зоны стабилизации, расположенной на другой стороне поверхности линзы. Две зоны стабилизации расположены симметрично относительно горизонтальной оси, если часть зоны стабилизации, лежащая ниже горизонтальной оси, представляет собой зеркальное отображение (в отношении расположения, размера и формы) части этой же зоны стабилизации, лежащей выше горизонтальной оси. Например, на фиг.1 представлено изопараметрическое изображение горизонтальной проекции поверхности контактной линзы с двумя утолщенными зонами стабилизации, расположенными симметрично. Конкретнее, каждая из утолщенных зон 11 и 12, как показано, отцентрована относительно каждого конца горизонтальной оси. Как показано, зоны 11 и 12 также вертикально симметричны.
В конструировании линз в соответствии с принципами настоящего изобретения дизайнер, в первую очередь, выбирает определенные параметры линзы, которыми должен обладать конечный продукт - линза, и офтальмологические параметры. Данные параметры линзы и офтальмологические параметры включают диаметр линзы, угол верхнего века («ULA»); положение верхнего века или расстояние от геометрического центра линзы до верхнего века («ULP»); угол нижнего века («LLA»); положение нижнего века относительно геометрического центра линзы («LLP»). Кроме этого, дизайнер подбирает характеристики зоны стабилизации для каждой зоны стабилизации, а именно: профиль толщины пикового меридиана, подразумевается меридиан, вдоль которого локализована часть зоны стабилизации с наибольшей толщиной; периферическое радиальное расстояние, подразумевается расстояние от геометрического центра линзы до точки, в которой зона стабилизации имеет наибольшую толщину; функциональное изменение толщины относительно радиального расстояния («r») от геометрического центра линзы и меридианного угла («q»).
Для иллюстративных целей на фиг.2 представлен вид сверху на переднюю поверхность контактной линзы 20 с оптической зоной 21, периферией линзы 22 и краем линзы 23. В рамках изобретения верхней частью линзы является часть линзы, лежащая над горизонтальным меридианом в положении под углом 90 градусов (или приближенном к нему), а нижней частью линзы является часть линзы, лежащая под горизонтальным меридианом в положении под углом 270 градусов (или приближенном к нему). Точка A является геометрическим центром линзы. Линия 25 проходит радиально наружу к наиболее близкой к геометрическому центру границе 28 периферии линзы, а линия 24 проходит к наиболее удаленной от центра границе 29 периферии линзы. Линия 26 представляет собой периферийное радиальное расстояние. Этим расстоянием может быть любое расстояние между линиями 24 и 25. Пунктирный круг 27 определяет окружность, вдоль которой могут быть сосредоточены участки зон стабилизации конечной линзы с максимальной толщиной.
В отношении фиг.3, как показано, номер позиции 31 относится к верхнему веку, а номер 37 относится к нижнему веку. Точка, в которой верхнее веко 31 пересекает наиболее удаленную от центра границу роговой оболочки по обе стороны глаза, - точки B и C, соответственно, как показано, - определяется при помощи геометрического построения с использованием исходных данных о веке. Например, допустим
ULA - угол верхнего века;
ULP - расстояние от геометрического центра линзы до верхнего века (линия 32 на фиг.3);
LDI - диаметр контактной линзы;
2
aa = 1 +Tan(ULA);
bb = - ULP; и
2
2/4
2
cc = ULP - LDI * TAN (ULA) .
Если точка C лежит на осях координат (x, y), то
и
На фиг.3 линия 33 - линия, соединяющая точки B и C. Таким образом, угол верхнего века («ULA») определяется как угол, образуемый линией 33 по отношению к горизонтальной оси линзы.
В способе, составляющем предмет настоящего изобретения, предпочтительно использование параметров верхнего века, так как это веко всегда будет пересекать обе стороны контактной линзы. Однако возможно использование параметров нижнего века в приведенных выше расчетах, при условии, что оно пересекает обе стороны контактной линзы.
В тех случаях, когда нижнее веко не пересекает обе стороны контактной линзы, следует приблизительно вычислить величину угла нижнего века («LLA»). Для этого следует провести касательную линию к нижнему веку с центром в геометрическом центре роговой оболочки. Относительно фиг.3 линия 34 - вертикальная линия с центром в геометрическом центре роговой оболочки, проходящая к нижнему веку 37 и пересекающая его. При выполнении расчетов, изложенных здесь, значения ULA, LLA, ULP и LLP могут основываться на статистических данных измерений или, что является более предпочтительным, могут быть специфичными для конкретного пользователя.
Затем от каждой из точек В и С к нижнему веку 37 проводят линии 35 и 36. Точка, в которой каждая из этих линий пересекает нижнее веко 34, обозначена как D и E, соответственно, на фиг.3. Определяют срединные точки F и G каждой из линий 35 и 36, соответственно, и соединяют точки прямой линией 38, проходящей через эти точки и выходящей за пределы наиболее удаленной от центра границы края линзы 23.
Точки H и I, в которых каждая из линий 36 и 35 пересекает периферийное радиальное расстояние и определяет положение участка с наибольшей толщиной, являются центром наиболее толстой части зоны стабилизации. Затем для каждой из точек H и I рассчитывается меридианный угол от центра линзы А. Например, если координаты точки G - Gx и Gy, а точки F - Fx и Fy, то угол линии 38, соединяющей эти точки, равен
Затем определяют самую верхнюю, т.е. расположенную наиболее близко от верхнего края линзы, границу и самую нижнюю, т.е. расположенную наиболее близко от нижнего края линзы, границу зоны стабилизации с каждой стороны линзы. Самая верхняя и самая нижняя границы могут располагаться в точке пересечения века и наиболее удаленного от центра края периферийного радиального отрезка. В предпочтительном варианте каждая из границ заканчивается на 5-10 градусов ниже верхнего века или выше нижнего века от этой точки пересечения. В случае, если нижнее веко не пересекает край линзы, нижняя граница может располагаться симметрично верхней границе или параллельно нижнему веку, верхнему веку или горизонтальной оси.
Толщина для каждого из 360 меридианов поверхности линзы с шагом в 1 градус рассчитывается любым подходящим способом. Например, для вычисления толщины («THK») на радиальном отрезке («R») используется матрица или функция пиковой толщины, как показано на фиг.4. Зоны стабилизации внутри линзы могут иметь различные профили толщины, состоящие из пиковой толщины, радиального расстояния пиковой толщины от геометрического центра линзы, радиального расстояния между пиком толщины и краем линзы, радиального колебания толщины с обеих сторон от пика толщины, длины зоны стабилизации и углового колебания толщины с обеих сторон от пика толщины.
Пропорция («α») имеет следующий вид:
{меридианный угол - начальный угол в квадранте} + общий угол в квадранте
Для расчета толщины в определенном местоположении определяют следующие углы:
меридианный угол - угол между горизонтальной осью и местоположением;
начальный угол в квадранте - угол между горизонтальной осью и пиковым меридианом; и
общий угол в квадранте - угол между пиковым меридианом и меридианом, где заканчивается утолщение зоны стабилизации.
В предпочтительном варианте пропорция затем используется в функции колебания толщины, как следует ниже. Сначала значение общего угла в квадранте необходимо умножить на 90.
Полученная толщина («T») рассчитывается согласно следующему уравнению для всех квадрантов:
n
T = t * cosine (α),
где значение n лежит в диапазоне приблизительно 1-5, а предпочтительно приблизительно 1,50-3,00.
Специалисту в данной области будет понятно, что для расчета толщины «T» могут использоваться и другие методы приращения функции, включая, без ограничений, линейную, полиномиальную и сплайн-функцию. Значение толщины T сохраняют в виде функции радиального расстояния r и меридианного угла.
Каждая из зон стабилизации линз, составляющих предмет настоящего изобретения, может принимать любую желаемую форму. Например, толщина зоны может линейно возрастать, начиная с верхней части зоны, затем, достигнув максимума, уменьшаться по направлению к нижней части зоны. В альтернативном варианте колебания толщины могут быть форсированными или нелинейными.
В предпочтительном варианте радиальная толщина каждой из зон стабилизации, выполненных в соответствии с принципами настоящего изобретения, составляет приблизительно 3-4 мм, более предпочтительно - приблизительно 2-3 мм в самой широкой ее части. Длина окружности каждой из зон стабилизации образует угол приблизительно 30-120 градусов, более предпочтительно 50-90 градусов. Максимальная разница толщины между самой толстой частью зоны стабилизации и самыми тонкими частями составляет приблизительно 0,1-0,4 мм, а более предпочтительно - приблизительно 0,2-0,3 мм. Участок максимальной толщины в каждой зоне может располагаться на расстоянии приблизительно 5-7 мм, в более предпочтительном варианте - приблизительно 6-6,5 мм, от геометрического центра линзы.
Изобретение может использоваться для стабилизации любых линз, однако наиболее эффективно для линз, требующих стабилизации на глазу для обеспечения оптической коррекции. Таким образом, наиболее эффективным является применение изобретения в торических и мультифокальных линзах. Кроме этого, данная конструкция может использоваться в линзах, изготавливаемых в соответствии с индивидуальной топографией роговицы пользователя, или в линзах для коррекции аберрации волнового фронта высокой степени, или в обоих типах линз. В предпочтительном варианте изобретение используется для стабилизации торических линз или торических мультифокальных линз, таких как, например, описанные в патентах США № 5652638, 5805260 и 6183082, включенных в настоящий документ во всем объеме путем ссылки.
Мультифокальные линзы включают, помимо прочего, следующие: бифокальные и прогрессивные линзы. Первый тип бифокальной линзы включает оптическую зону с круговыми кольцами, где чередуются кольца с отрицательной и положительной оптической силой. Термин «отрицательная оптическая сила» используется для обозначения величины силы рефракции, требуемой для коррекции близорукости пользователя в необходимой степени. Термин «положительная оптическая сила» используется для обозначения величины силы рефракции, требуемой для коррекции дальнозоркости пользователя в необходимой степени.
Круговые кольца могут располагаться на передней, т.е. обращенной к объекту, поверхности, на задней, т.е. обращенной к глазу, поверхности или на обеих поверхностях линзы. В предпочтительном примере осуществления представлены первая и вторая офтальмологические линзы. Первая линза имеет выпуклую поверхность с оптической зоной, которая обеспечивает преимущественно положительную оптическую силу, и вогнутую поверхность, которая содержит оптическую зону, состоящую по меньшей мере из двух концентрических, круговых частей, при этом сила каждой из по меньшей мере двух круговых частей преимущественно равна положительной оптической силе. Вторая линза имеет выпуклую поверхность с оптической зоной, обеспечивающей преимущественно отрицательную оптическую силу, и вогнутую поверхность, которая содержит оптическую зону, состоящую по меньшей мере из двух концентрических, круговых частей, при этом сила каждой из по меньшей мере двух круговых частей преимущественно равна отрицательной оптической силе.
В альтернативном варианте также могут присутствовать кольца, обладающие промежуточной силой или силой, лежащей между отрицательной и положительной оптическими силами. В другом альтернативном варианте линзы способны обеспечить прогрессивную мультифокальную коррекцию. Соответствующие бифокальные, мультифокальные и прогрессивные конструкции описаны в патентах США № 5448312, 5485228, 5715031, 5929969, 6179420, 6511178 и 6520638, включенных в настоящий документ во всем объеме путем ссылки.
В другом альтернативном варианте линзы, составляющие предмет настоящего изобретения, также могут обеспечивать коррекцию аберрации глаза высокой степени, корнеальной топографии или и то, и другое. Примеры подобных линз представлены в патентах США № 6305802 и 6554425, включенных в настоящий документ во всем объеме путем ссылки.
Линзы, составляющие предмет настоящего изобретения, могут быть изготовлены из любого подходящего линзового материала для изготовления офтальмологических линз, включая, помимо прочего, следующее: очковые, контактные и интраокулярные линзы. Иллюстративные материалы для выполнения мягких контактных линз включают, но не ограничиваются этим, нижеследующее: силиконовые эластомеры, силиконсодержащие макромеры, включая, помимо прочего, примеры, приведенные в патентах США № 5371147, 5314960 и 5057578, включенных в настоящий документ во всем объеме путем ссылки, гидрогели, силиконсодержащие гидрогели и т.п., а также комбинации этих материалов. В наиболее предпочтительном варианте поверхность состоит из силоксана или содержит функциональную группу силоксана, включая, кроме прочего, полидиметилсилоксановые макромеры, метакрилоксипропил полиалкилсилоксаны и их смеси, силиконовый гидрогель или гидрогель, такой как этафилкон А.
Предпочтительным материалом для изготовления контактных линз являются те полимеры поли-2-гидроксиэтилметакрилата, максимальная молекулярная масса которых составляет приблизительно 25000-80000, а полидисперсность от менее 1,5 до менее 3,5, соответственно, ковалентно связанные по меньшей мере с одной поперечно сшитой функциональной группой. Этот материал описан в патенте США № 60/363630, включенном в настоящий документ в полном объеме путем ссылки.
Затвердевание линзового материала может быть выполнено любым традиционным способом. Например, материал может быть помещен в форму и отвержден путем термической обработки, облучения, химической обработки, при помощи электромагнитного облучения или путем комбинации этих способов. В предпочтительных примерах осуществления контактных линз затвердевание выполняется при помощи ультрафиолетового излучения или полного спектра видимого излучения. Конкретнее, точные условия, подходящие для затвердевания линзового материала, будут зависеть от выбранного материала и требуемой линзы. Подходящие процессы рассмотрены в патенте США № 5540410, включенном в настоящий документ в полном объеме путем ссылки.
Контактные линзы, составляющие предмет настоящего изобретения, могут быть изготовлены любым из общепринятых способов. В одном из таких способов для производства вкладышей формы используется станок OPTOFORMÔ с креплением VARIFORMÔ. Вкладыши формы, в свою очередь, используются для создания форм. Далее подходящая жидкая смола помещается между формами для литья и сжимается, а после отверждения получаются линзы, составляющие предмет настоящего изобретения. Специалисту в данной области будет понятно, что для производства линз, составляющих предмет настоящего изобретения, может применяться множество известных способов.
Для подробного разъяснения сути изобретения приведены следующие неограничивающие примеры.
ПРИМЕРЫ
Пример 1
-1
-1
Контактная линза известного уровня техники, представленная на фиг.1, имеет сферическую силу -3,00 м (-3,00 диоптрии), цилиндрическую силу -0,75 м (-0,75 диоптрий) и ось цилиндра 180 градусов. Размерные параметры конструкции линзы и зон стабилизации приведены в таблице 2 в качестве примера 1. Помимо этого, как показано на фиг.1, линза имеет две, вертикально и горизонтально симметричные, утолщенные зоны, расположенные на периферии линзы. На фиг.5 показано, что при смещении линзы с оси на 45 градусов она возвращается в устойчивое положение 0 с точностью до 5 градусов в течение 33 секунд. На фиг.6 показано, что линза в процессе возвращения в устойчивое положение сохраняет центрированную позицию (с точностью до 0,2 мм) и достигает устойчивого значения в течение 26 секунд. Значение с точностью до 0,2 мм является клинически приемлемой величиной децентрирования с точки зрения эффективности зрительного восприятия. Таким образом, в процессе возвращения в устойчивое положение децентрирование линзы не должно превышать 0,2 мм от нуля, в противном случае пострадает острота зрения.
Таблица 1
ULA
LLA
ULP
LLP
-4,41 градуса
1,06 градуса
3,74 мм
-6,25 мм
Пример 2
-1
-1
Линза со сферической силой -3,00 м (-3,00 диоптрии), цилиндрической силой -0,75 м (-0,75 диоптрий) и осью цилиндра 180 градусов, с зоной стабилизации, адаптированной к требованиям пользователя, изготовлена способом, составляющим предмет настоящего изобретения, в соответствии с параметрами офтальмологических измерений, приведенными в таблице 1, и размерными параметрами линзы, представленными в примере 2 в нижеследующей таблице 2. Термины «назальный» и «височный» в таблице 2 используются для обозначения стороны линзы, т.е. назальной и височной сторон, соответственно. На фиг.7 изображена передняя поверхность линзы, на которой зоны стабилизации 71 и 72 расположены асимметрично.
На фиг.5 показано, что при смещении линзы с оси на 45 градусов она возвращается в устойчивое положение (с точностью до 5 градусов) в течение 16 секунд. На фиг.6 показано, что линза сохраняет приемлемое центрированное положение (с точностью до 0,2 мм) в процессе возвращения в устойчивое положение и достигает устойчивого значения в течение 15 секунд. Отмечается значительное улучшение этих значений по сравнению с линзой из примера 1.
Таблица 2
Пример 1
Пример 2
Диаметр линзы
14,50 мм
14,50 мм
Диаметр оптической зоны передней поверхности
8,50 мм
8,50 мм
Диаметр оптической зоны задней поверхности
12,50 мм
12,50 мм
Диаметр периферийной зоны
14,40 мм
14,40 мм
Радиус передней поверхности
8,604 мм
8,618 мм
Радиус задней поверхности (оптич.)
8,300 мм
8,310 мм
Максимальная толщина зоны стабилизации
378 мкм
378 мкм
Минимальная толщина зоны стабилизации на расстоянии 6,25 мм от геометрического центра линзы
127 мкм
137 мкм
Максимальный уровень назального местоположения зоны стабилизации
0 градусов
-15 градусов
Максимальный уровень височного местоположения зоны стабилизации
180 градусов
192 градуса
Верхний угол назального схода зоны стабилизации
2,24 градуса
3,17 градуса
Нижний угол назального схода зоны стабилизации
2,24 градуса
3,25 градуса
Верхний угол височного схода зоны стабилизации
2,24 градуса
2,75 градуса
Нижний угол височного схода зоны стабилизации
2,24 градуса
2,68 градуса
Угол назального схода зоны стабилизации от геометрического центра линзы, образующийся между верхним и нижним краями зоны стабилизации
Дискретное начальное и конечное положение не заданы
104 градуса
Угол височного схода зоны стабилизации от геометрического центра линзы, образующийся между верхним и нижним краями зоны стабилизации
Дискретное начальное и конечное положение не заданы
120 градусов