專利名稱：具有穩(wěn)定化特征的接觸鏡片的制作方法
具有穩(wěn)定化特征的接觸鏡片
背景技術(shù)：
可通過對接觸鏡片的ー個或多個表面賦予非球形的校正方面，例如圓柱形、雙焦點(diǎn)或多焦點(diǎn)特性，來實現(xiàn)某些光學(xué)缺陷的校正。當(dāng)佩戴于眼睛上吋，這些鏡片必須大體上保持特定的取向才有效。通常通過改變鏡片的機(jī)械特性來實現(xiàn)鏡片在眼睛上取向的保持。棱鏡穩(wěn)定化是穩(wěn)定化方法的例子，其包括使鏡片的前表面相對于背表面偏心、加厚鏡片的下周邊、在鏡片表面上形成凹陷或凸起以及縮短鏡片邊緣。另外，已使用動態(tài)穩(wěn)定化，其中通過使用薄區(qū)或鏡片周邊厚度減小的區(qū)域來穩(wěn)定鏡片。通常，薄區(qū)位于兩個區(qū)域，從其在眼睛上放置的有利位置來看，這兩個區(qū)域關(guān)于鏡片的垂直軸線或水平軸線對稱。評價鏡片設(shè)計涉及對鏡片在眼睛上的性能作出判斷，然后在必要和可能時對設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化。此過程通常通過在患者中對測試設(shè)計進(jìn)行臨床評價而完成。然而，此過程是耗時且昂貴的，原因是其需要大量的患者來進(jìn)行測試，因為必須考慮患者與患者之間的差異。一直需要改進(jìn)某些接觸鏡片的穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為接觸鏡片，其設(shè)計具有相對于標(biāo)稱穩(wěn)定化設(shè)計而言改進(jìn)的穩(wěn)定性。在本發(fā)明的另一方面，穩(wěn)定接觸鏡片的方法包括提供具有標(biāo)稱穩(wěn)定區(qū)參數(shù)集的鏡片設(shè)計；評價該鏡片設(shè)計的佩戴性能；根據(jù)此性能計算價值函數(shù)；以及通過應(yīng)用該價值函數(shù)優(yōu)化穩(wěn)定區(qū)參數(shù)。此過程可通過虛擬模型(例如基于軟件的模型)迭代執(zhí)行，該模型模擬諸如眨眼的眼睛機(jī)能的影響并相應(yīng)地調(diào)整穩(wěn)定化方案。在本發(fā)明的另ー個方面，根據(jù)這樣的方案穩(wěn)定化接觸鏡片，其中對作用于眼睛上的鏡片的扭矩的動量矩進(jìn)行平衡。在本發(fā)明的另ー個方面，通過形成一個或多個區(qū)來穩(wěn)定化接觸鏡片，這些區(qū)具有與鏡片的其余部分不同的厚度，并且其中這些區(qū)在鏡片上的位置使得當(dāng)鏡片佩戴在眼睛上時作用于鏡片的扭矩的動量矩將得到平衡。在本發(fā)明的另ー個方面，接觸鏡片具有穩(wěn)定化區(qū)，其大部分長度位于鏡片的水平軸線之下。在本發(fā)明的另ー個方面，接觸鏡片具有穩(wěn)定化區(qū)，其在ー個方向相對于另ー個方向具有不同的斜度(相對于其峰)變化率。在本發(fā)明的另ー個方面，接觸鏡片在水平軸線之上與在水平軸線之下具有不同的高度輪廓。


圖I是穩(wěn)定化接觸鏡片的前視圖或?qū)ο笠晥D。圖2A-C是具有插入的鏡片的眼睛的示意圖，其標(biāo)出了旋轉(zhuǎn)軸線和作用于鏡片的多種扭矩。圖3是流程圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的穩(wěn)定化優(yōu)化過程。
圖4A-C是對應(yīng)于實例I的具有穩(wěn)定化區(qū)的穩(wěn)定化鏡片的前視圖以及厚度坐標(biāo)圖。圖5A-C是對應(yīng)于實例2的具有穩(wěn)定化區(qū)的穩(wěn)定化鏡片的前視圖以及厚度坐標(biāo)圖。圖6A-C是對應(yīng)于實例3的具有穩(wěn)定化區(qū)的穩(wěn)定化鏡片的前視圖以及厚度坐標(biāo)圖。圖7A-C是對應(yīng)于實例4的具有穩(wěn)定化區(qū)的穩(wěn)定化鏡片的前視圖以及厚度坐標(biāo)圖。圖8是顯示出旋轉(zhuǎn)速度測量值的坐標(biāo)圖。
具體實施例方式本發(fā)明的接觸鏡片具有基于對作用于鏡片上的多種カ進(jìn)行平衡而優(yōu)化穩(wěn)定化的設(shè)計。這涉及應(yīng)用ー種設(shè)計過程，該過程平衡作用于眼睛上、眼睛的組成部分上、以及最終地置于眼睛上的穩(wěn)定化鏡片上的扭矩。優(yōu)選地，改進(jìn)的穩(wěn)定性通過用包括穩(wěn)定化元件的標(biāo)稱設(shè)計開始改進(jìn)過程來實現(xiàn)。例如，具有關(guān)于穿過中心的水平軸線和垂直軸線兩者対稱的 兩個穩(wěn)定化區(qū)的鏡片設(shè)計是ー種便利的基準(zhǔn)，通過它可根據(jù)本發(fā)明的方法優(yōu)化鏡片的穩(wěn)定性。所謂“穩(wěn)定化區(qū)”是指鏡片周邊區(qū)的區(qū)域，其厚度值大于周邊區(qū)的其余區(qū)域的平均厚度。所謂“周邊區(qū)”是指環(huán)繞鏡片光學(xué)區(qū)并延伸直到鏡片邊緣但不包括鏡片邊緣的鏡片表面的區(qū)域。作為有用起點(diǎn)的另ー種穩(wěn)定化設(shè)計在美國專利公布20050237482中有所描述，該專利以引用方式并入本文，但是任何穩(wěn)定化設(shè)計均可用作標(biāo)稱設(shè)計，然后根據(jù)本發(fā)明對其進(jìn)行優(yōu)化。穩(wěn)定化設(shè)計的改進(jìn)過程還可以包括用下述眼睛模型測試所述改進(jìn)；評價測試的結(jié)果；以及以迭代方式繼續(xù)實施改進(jìn)過程，直到實現(xiàn)所需的穩(wěn)定化水平。圖I示出了穩(wěn)定化鏡片的前表面或物側(cè)表面。鏡片10具有光學(xué)區(qū)11。鏡片的周邊圍繞光學(xué)區(qū)11。兩個厚區(qū)域12位于周邊中且為穩(wěn)定化區(qū)。優(yōu)選用于該過程以產(chǎn)生新設(shè)計的模型包括多種因素和假設(shè)，這些因素和假設(shè)模擬機(jī)械操作及其對鏡片穩(wěn)定性的影響。優(yōu)選地，根據(jù)熟知的編程技術(shù)使用標(biāo)準(zhǔn)編程和編碼技術(shù)將該模型簡化為軟件。概述之，通過模擬在規(guī)定次數(shù)的眨眼中下述カ的施加而將該模型用于設(shè)計穩(wěn)定化鏡片的過程。相應(yīng)地確定鏡片旋轉(zhuǎn)和偏心的程度。然后以g在使旋轉(zhuǎn)和/或向心達(dá)到更期望水平的方式改變設(shè)計。然后使設(shè)計再次經(jīng)歷該模型，以確定預(yù)定次數(shù)的眨眼后的平移。通過應(yīng)用下文更詳細(xì)描述的價值函數(shù)完成設(shè)計的改變。模型假定眼睛優(yōu)選地由代表角膜和鞏膜的至少兩個球面部分組成，并且x-y-z坐標(biāo)軸的原點(diǎn)位于代表角膜的球形的中心。也可以使用諸如非球面的更復(fù)雜表面。鏡片的基部形狀由球面部分組成，但允許鏡片的基弧從鏡片的中心向邊緣變化。可使用不止ー個基弧來描述背表面。假定置于眼睛上的鏡片呈現(xiàn)出與眼睛相同的形狀。鏡片的厚度分布不一定旋轉(zhuǎn)對稱，并且實際上根據(jù)本發(fā)明鏡片的ー些優(yōu)選實施例不對稱。鏡片邊緣的厚區(qū)可用于控制鏡片的位置和取向行為。在鏡片和眼睛之間存在均勻的液體薄膜(淚膜)，其典型厚度為5pm。此淚膜被稱為鏡片后淚膜。在鏡片邊緣，鏡片和眼睛之間的液膜的厚度要小得多，并且被稱為粘蛋白淚膜。在鏡片與下眼瞼和上眼瞼之間存在典型厚度為5. Oiim的均勻液體薄膜(也為淚膜)，這些被稱為鏡片前淚膜。上下眼瞼的邊界均位于x_y平面內(nèi)具有單位法向量的平面中。因此，這些邊界在垂直于z軸的平面上的投影為直線。在眼瞼運(yùn)動過程中也作出此假設(shè)。上眼瞼在接觸鏡片上施加均勻的壓力。這種均勻的壓力施加在由上眼瞼覆蓋的接觸鏡片的整個區(qū)域上或具有均勻?qū)挾鹊纳涎鄄€邊界附近的該區(qū)域的一部分上，該寬度在垂直于通過沿眼瞼邊緣劃出的曲線的平面的方向上測量。下眼瞼在接觸鏡片上施加均勻的壓力。此壓カ施加在由下眼瞼覆蓋的接觸鏡片的整個區(qū)域上。由眼瞼施加在接觸鏡片上的壓カ通過接觸鏡片的非均勻厚度分布(厚區(qū))而產(chǎn)生作用于鏡片的扭矩，尤其是在邊緣附近。此壓カ對作用于接觸鏡片的扭矩的影響被稱為瓜籽效應(yīng)。當(dāng)鏡片相對于眼睛移動時，在鏡片后淚膜中存在粘滯摩擦。當(dāng)鏡片相對于眼睛移動時，在鏡片邊緣和眼睛之間的粘蛋白淚膜中也存在粘滯摩擦。另外，當(dāng)鏡片移動和/或眼瞼運(yùn)動時，在鏡片前淚膜中存在粘滯摩擦。由于鏡片的變形而在鏡片中產(chǎn)生應(yīng)變和應(yīng)力。這些應(yīng)變和應(yīng)力導(dǎo)致鏡片的彈性內(nèi)能。當(dāng)鏡片相對于眼睛移動且鏡片的變形變化時，弾性內(nèi)能變化。鏡片趨向于彈性內(nèi)能最小的位置。描述眼睛(角膜和鞏膜)幾何形狀、鏡片基部形狀和眼瞼運(yùn)動的參數(shù)示于圖2中。鏡片的運(yùn)動是作用于鏡片的動量矩的平衡的結(jié)果。忽略慣性效應(yīng)。那么，所有作用于鏡片的カ矩的總和為零。因此，5=Mlcor +Ui細(xì)+包.雨+Mwio^Mwupp — —*■ —— —* +JV/fr,,
LVupp msjow mxupp elast grav前4個カ矩為抗扭矩，并且與鏡片運(yùn)動線性相關(guān)。其余的扭矩為驅(qū)動扭矩。此動量矩的平衡得到鏡片位置P的非線性ー階微分方程此方程用四階Runge-Kutta積分法求解。接觸鏡片上點(diǎn)的位置隨著繞旋轉(zhuǎn)向量^ (t)的旋轉(zhuǎn)而變化。將舊的點(diǎn)位置變換為當(dāng)前位置的旋轉(zhuǎn)矩陣R(t)符合羅德里格公式
- ニ ；! + Sii抑 X xj -I- (I - COS麻 X in X xj
又韶=尺(0-そ舊其中5= @ 且# = |彡。在數(shù)值積分方法中，使用時間離散化。這樣，鏡片的運(yùn)動可被看作多個后續(xù)旋轉(zhuǎn)，因此，在下一時間步tn+1中，旋轉(zhuǎn)矩陣為Rn+1 = R AtRn其中RAt為在時間步At期間的旋轉(zhuǎn)。將該旋轉(zhuǎn)矩陣分解為鏡片的旋轉(zhuǎn)Ra和偏心Re。R(t) = R0 (t)Ra (t)鏡片的旋轉(zhuǎn)為繞鏡片的中心線的旋轉(zhuǎn)。偏心為繞(X，y)平面內(nèi)的線的旋轉(zhuǎn)。因此，鏡片的位置被看作鏡片繞其中心線的旋轉(zhuǎn)5，接著是偏心g。在本發(fā)明的優(yōu)選方法中，讓基于這些關(guān)系的價值函數(shù)(MF)接受調(diào)整，并因此改進(jìn)標(biāo)稱設(shè)計的穩(wěn)定化方案。這些價值函數(shù)基于鏡片的佩戴性能要求而限定。在優(yōu)選的實施例中，價值函數(shù)被限定但不限于a)鏡片旋轉(zhuǎn)和向心性能(方程1)，b)靜止位置周圍的鏡片穩(wěn)定性(方程2)，或c)鏡片旋轉(zhuǎn)和向心性能以及靜止位置周圍的穩(wěn)定性(方程3)。
權(quán)利要求
1.ー種接觸鏡片，所述接觸鏡片設(shè)計成具有相對于標(biāo)稱穩(wěn)定化設(shè)計而言改進(jìn)的穩(wěn)定化，其中對動量矩進(jìn)行平衡。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的接觸鏡片，其中穩(wěn)定化區(qū)的大部分長度位于所述鏡片的水平軸線之下。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的接觸鏡片，其中穩(wěn)定化區(qū)在ー個方向相對于另ー個方向具有不同的斜度(相對于其峰)變化率。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的接觸鏡片，其中穩(wěn)定化區(qū)在水平軸線之上與在所述水平軸線之下相比具有不同的高度輪廓。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的接觸鏡片，其中鏡片中心與沿著穩(wěn)定化區(qū)最大厚度的輪廓的點(diǎn)之間的距離不同于所述鏡片中心與沿著相同穩(wěn)定化區(qū)最大厚度的輪廓的另ー個點(diǎn)之間的距離。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的接觸鏡片，其中沿著子午線的鏡片邊緣與沿著穩(wěn)定化區(qū)最大厚度的輪廓的點(diǎn)之間的距離不同于沿著子午線的鏡片邊緣與沿著相同穩(wěn)定化區(qū)最大厚度的輪廓的另ー個點(diǎn)之間的距離。
全文摘要
本發(fā)明提供了穩(wěn)定化接觸鏡片，所述鏡片具有非常規(guī)的穩(wěn)定化區(qū)，諸如其大部分長度位于所述鏡片的水平軸線之下；在一個方向相對于另一個方向不同的斜度(相對于峰)變化率；以及所述水平軸線之上與所述水平軸線之下相比不同的高度輪廓。
文檔編號G02C7/04GK102656504SQ201080057125
公開日2012年9月5日 申請日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者V. 梅內(nèi)澤斯 E., 熱利蘭 P. 申請人:莊臣及莊臣視力保護(hù)公司