用于設計非圓形軟質接觸鏡片的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于使接觸鏡片的向心性、旋轉性和穩(wěn)定性最佳化的方法，所述方法利用所述上下眼瞼的幾何形狀以使所述眼睛上兩個不同接觸鏡片位置的所述鏡片-眼瞼相互作用最大化。所述接觸鏡片為非圓形鏡片以使與所述眼瞼的相互作用最大化。
【專利說明】用于設計非圓形軟質接觸鏡片的方法
【背景技術】
[0001]1.摶術領域
[0002]本發(fā)明涉及用于設計非圓形軟質接觸鏡片的方法，并且更具體地講，涉及用于設計非圓形軟質接觸鏡片的方法，該方法的目的為通過使鏡片-眼瞼接觸面積的變化最佳化來改善鏡片在眼睛上的穩(wěn)定性、旋轉性和向心性，所述鏡片-眼瞼接觸面積為佩戴者眼睛上向心/旋轉的鏡片位置的函數(shù)。
[0003]2.相關領域的討論
[0004]已知的是，可通過將非旋轉對稱性矯正特性(例如，柱面、雙焦點、多焦點、波前矯正特性或者光學區(qū)的偏心性)施加到接觸鏡片的一個或多個表面來實現(xiàn)某些視力缺陷的矯正。還已知的是，需要將某些美容特征(例如印刷圖案、標記物等)放置在相對于佩戴者的眼睛的特定方向上。接觸鏡片的使用為有問題的，因為每副接觸鏡片必須被有效地保持在特定取向處同時保持在眼睛上。當?shù)谝淮螌⒔佑|鏡片佩戴在眼睛上時，它必須自動定位或自定位并隨后一直保持該位置。然而，一旦接觸鏡片定位之后，其往往由于眼瞼在眨眼期間施加到接觸鏡片上的力而在眼睛上旋轉。
[0005]通常通過改變接觸鏡片的機械特性來保持接觸鏡片在眼睛上的取向。例如，棱鏡穩(wěn)定(包括接觸鏡片的前表面相對于后表面的偏心化)、下接觸鏡片周邊的增厚、在接觸鏡片表面上形成凹陷或凸起、以及截去接觸鏡片邊緣均為已使用的方法。
[0006]另外，已使用了動態(tài)穩(wěn)定，其中通過使用厚區(qū)域和薄區(qū)域，或接觸鏡片周邊厚度增大或減小的區(qū)域來穩(wěn)定接觸鏡片，具體視情況而定。通常，厚區(qū)域和薄區(qū)域位于接觸鏡片的周邊中且具有圍繞豎直和水平軸線的對稱性。例如，可將兩個厚區(qū)域中的每一個定位在光學區(qū)域的任一側上，并沿角膜接觸鏡片的0-180度軸居中。因此，例如，大部分人的上眼瞼會在其碰觸到另一個厚區(qū)域之前先碰觸到一個厚區(qū)域的上端。這會導致接觸鏡片傾斜，使其偏離試圖保持的取向。
[0007]迄今為止已使用接觸鏡片上的機械特性來保持接觸鏡片的取向和向心性，但目前尚無利用上下眼瞼的幾何形狀的設計以根據這些幾何形狀來調整接觸鏡片外部輪廓的形狀，這些設計可改善取向、旋轉和向心性的穩(wěn)定性。
[0008]美國專利N0.7，216，978中說明了上眼瞼和下眼瞼在眨眼期間上下輕觸時并非嚴格地沿豎直方向運動。上眼瞼基本上豎直地運動，且在眨眼期間具有小的鼻側分量，下眼瞼基本上水平地運動，由此在眨眼期間朝鼻部運動。此外，上眼瞼和下眼瞼相對于穿過豎直子午線的平面并不對稱。換句話講，個體并非相對于在上眼瞼和下眼瞼之間繪制出的水平軸線而對稱性地眨眼。此外，已知當觀看者向下注視以閱讀時，眼睛會聚。另外，其本身在眨眼時可能不會使接觸鏡片理想地平移。
[0009]因此，開發(fā)用于設計接觸鏡片以使接觸鏡片外部輪廓的形狀最佳化的方法將是有利的，從而使接觸鏡片取向不正確時的鏡片-眼瞼接觸面積與接觸鏡片取向正確時鏡片-眼瞼接觸面積之間的差值最大化。
【發(fā)明內容】

[0010]本發(fā)明中用于設計非圓形軟質接觸鏡片的方法可克服諸多與接觸鏡片在佩戴者眼睛上的取向相關的缺點。
[0011]本發(fā)明涉及用于設計非圓形軟質接觸鏡片的新方法，其目的為改善鏡片在眼睛上的穩(wěn)定性、旋轉性和向心性。該方法使鏡片-眼瞼接觸面積隨著佩戴者眼睛上向心/旋轉的接觸鏡片位置的變化最佳化。鏡片-眼瞼接觸面積定義為由上下眼瞼所重疊的接觸鏡片表面區(qū)域。該方法使接觸鏡片外部輪廓的形狀最佳化，從而使鏡片取向不正確時的鏡片-眼瞼接觸面積與接觸鏡片取向正確時的鏡片-眼瞼接觸面積之間的差值最大化。
[0012]該方法包括初始設定上下眼瞼的幾何形狀。這些幾何形狀可為代表例如高加索人、亞洲人、非洲人的種族的群體平均，或者這些幾何形狀可基于定制。一旦設定眼瞼幾何形狀后，下一步為設定眼幾何形狀，包括角膜形狀、角膜緣形狀和鞏膜形狀。下一步包括設定接觸鏡片幾何形狀(前后光學區(qū)、前后周邊、邊緣幾何形狀、中心厚度、材料等)。一旦設定完所有幾何形狀后，下一步包括估算接觸鏡片在眼睛上的向心性，必要時使用有限元素分析，以將該接觸鏡片包覆在先前所述的眼形狀上。接觸鏡片的向心性對應于最小應變能的位置。下一步包括選擇兩個極端的接觸鏡片取向，這些取向中的一個為接觸鏡片在眼睛上的最終位置/取向。最終步驟包括使接觸鏡片形狀最佳化，以使這兩個極端接觸鏡片取向之間的鏡片-眼瞼接觸面積差最大化。
[0013]用于設計非圓形軟質接觸鏡片的方法為眼睛上的接觸鏡片提供了改善的鏡片穩(wěn)定性、旋轉性和向心性。由于適當?shù)亩ㄎ?，這些接觸鏡片還提供清楚舒適的佩戴以及增強的視敏度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]下文是附圖所示的本發(fā)明優(yōu)選實施例的更為具體的說明，通過這些說明，本發(fā)明的上述及其他特征和優(yōu)點將顯而易見。
[0015]圖1示出了傳統(tǒng)圓形接觸鏡片與根據本發(fā)明的非圓形接觸鏡片之間的鏡片-眼瞼接觸面積差值。
[0016]圖2為根據本發(fā)明的用于設計非圓形軟質接觸鏡片的方法的流程圖。
[0017]圖3A和3B為根據本發(fā)明在眼睛上兩個不同位置中的非圓形接觸鏡片與對應的鏡片-眼瞼交叉點的示意圖。
[0018]圖4為根據本發(fā)明使用極坐標中的四個控制點得到的第一非圓形輪廓接觸鏡片的示意圖。
[0019]圖5A、5B和5C為圓形、橢圓形和非圓形接觸鏡片的正常厚度的等高線圖。
[0020]圖6為根據本發(fā)明使用極坐標中的四個控制點得到的第二非圓形輪廓接觸鏡片的示意圖。
[0021]圖7A和7B為根據本發(fā)明的鏡片-眼瞼接觸面積表面差值分別與橢圓形接觸鏡片和非圓形接觸鏡片的接觸鏡片取向的關系的圖示說明。
[0022]圖8為根據本發(fā)明的圓形、橢圓和非圓形接觸鏡片的接觸鏡片重新取向反應的示意圖。【具體實施方式】
[0023]本發(fā)明涉及用于設計非圓形軟質接觸鏡片的新方法，其目的為改善鏡片在眼睛上的穩(wěn)定性、旋轉性和向心性。該方法使鏡片-眼瞼接觸面積隨著佩戴者眼睛上向心/旋轉的接觸鏡片位置的變化最佳化。鏡片-眼瞼接觸面積定義為由上下眼瞼所重疊的接觸鏡片表面區(qū)域。該方法使接觸鏡片外部輪廓的形狀最佳化，從而使鏡片取向不正確時的鏡片-眼瞼接觸面積與接觸鏡片取向正確時的鏡片-眼瞼接觸面積之間的差值最大化。
[0024]就本發(fā)明的目的而言，接觸鏡片由至少三個不同區(qū)域限定。從其獲得視力矯正的內部區(qū)域、提供接觸鏡片在眼睛上的機械穩(wěn)定性的接觸鏡片的外部周邊、以及位于內部區(qū)域與外部區(qū)域之間的中間區(qū)域，所述中間區(qū)域用于以平滑方式融合上述兩個區(qū)域，使得不出現(xiàn)中斷部分。
[0025]內部區(qū)域或光學區(qū)提供了視力矯正并且經設計用于特定需求，例如單視力矯正、散光視力矯正、雙焦點視力矯正、多焦點視力矯正、定制矯正或者可提供視力矯正的任何其他設計。外部周邊或周邊區(qū)域提供了接觸鏡片在眼睛上的穩(wěn)定性(包括向心和取向)。當光學區(qū)包括非旋轉對稱特征(例如散光矯正和/或高階像差矯正)時，取向穩(wěn)定為基本要求。中間區(qū)域或中間區(qū)確保光學區(qū)和周邊區(qū)以正切曲線融合。重要的是應當指出，光學區(qū)和周邊區(qū)兩者可進行獨立地設計，但有時當特定需求為必要時它們的設計是極為相關的。例如，具有散光光學區(qū)的復曲面鏡片的設計可需要特定的周邊區(qū)以用于將接觸鏡片以預定取向保持在眼上。
[0026]就本發(fā)明的目的而言，接觸鏡片也由前表面或表面焦度、后表面或基弧和邊緣限定。接觸鏡片的前表面和后表面由至少三個區(qū)域描述:從其獲得視力矯正的內部區(qū)域、提供接觸鏡片在眼睛上的機械穩(wěn)定性的接觸鏡片的外部區(qū)域或周邊、以及位于內部區(qū)域與外部區(qū)域之間的中間區(qū)域，所述中間區(qū)域用于以平滑方式融合上述兩個區(qū)域，使得不出現(xiàn)中斷部分。
[0027]已知目前的復曲面鏡片設計使用上下眼瞼的壓力以使接觸鏡片在眼睛上重新取向。復曲面鏡片為在兩個方向上具有兩種不同光焦度的鏡片，這兩個方向彼此垂直并且通常用來矯正散光。另一種控制眼瞼施加到接觸鏡片上的力的方法為控制鏡片與眼瞼之間的表面接觸面積。對于恒定的眼瞼壓力，增加(減少)鏡片-眼瞼接觸面積將增加(減少)眼瞼施加到接觸鏡片上的力。因此，對于給定的眼瞼縫隙和眼瞼形狀，可調整接觸鏡片的形狀以使得鏡片取向不正確時鏡片-眼瞼接觸面積最大化，并在鏡片取向正確時最小化。本發(fā)明的目的為提供設計接觸鏡片的方法，該方法可控制作為接觸鏡片在眼睛上的取向的函數(shù)的鏡片-眼瞼接觸面積。
[0028]大部分的眼瞼壓力沿著眼瞼刷分布，為沿著上下眼瞼邊緣的約0.40mm至0.60mm寬的壓力帶。另外已知眼瞼結膜(襯貼眼瞼的結膜)不會直接接觸眼球結膜(襯貼眼白的結膜)。在這兩個組織之間存在填充有薄淚膜的間隙。雖然大部分的壓力由眼瞼刷產生，但可假設眼瞼結膜也會通過該淚膜造成一定量的壓力。
[0029]如圖1所示，對于傳統(tǒng)的圓形鏡片，鏡片-眼瞼接觸面積與接觸鏡片取向無關。使作為接觸鏡片取向的函數(shù)的該鏡片-眼瞼接觸面積最大化可僅利用非圓形形狀來獲得，同樣如圖1所示。該非圓形形狀的最佳化可僅通過以下方式獲得，將上下眼瞼幾何形狀視為限定這些上部和下部接觸面積的邊界中的一個的這些幾何形狀。如圖所示，對于傳統(tǒng)的圓形接觸鏡片，上眼瞼在180度時的接觸面積與下眼瞼在180度時的接觸面積等于上眼瞼在90度時的接觸面積與下眼瞼在90度時的接觸面積，這對于非圓形邊緣形狀接觸鏡片而言則非如此。
[0030]本發(fā)明的方法包括使眼睛上的兩個或多個不同鏡片位置之間的鏡片-眼瞼接觸面積差值最佳化。這些位置對應于鏡片在眼睛上所需的最終位置，以及佩戴期間至少另一個較少所需的鏡片位置。
[0031]在根據本發(fā)明方法的一個示例性實施例中，上或上部鏡片-眼瞼接觸面積差值僅使用由上眼瞼的輪廓與由上眼瞼所重疊的接觸鏡片部分的接觸鏡片邊緣所限定的表面區(qū)域來計算。在根據本發(fā)明方法的另一個示例性實施例中，另外考慮由下眼瞼所重疊的下或下部鏡片-眼瞼接觸面積，無論是僅考慮其自身或與上部鏡片-眼瞼接觸面積的貢獻一起考慮。
[0032]在根據本發(fā)明方法的又一個示例性實施例中，上部鏡片-眼瞼壓力帶面積差值僅使用由上眼瞼的壓力帶與由上眼瞼所重疊的接觸鏡片部分的接觸鏡片邊緣所限定的表面區(qū)域來計算。在根據本發(fā)明方法的又一個示例性實施例中，另外考慮由下眼瞼所重疊的下部鏡片-眼瞼壓力帶面積，無論是僅考慮其自身或與上部鏡片-眼瞼壓力帶的貢獻一起考慮。
[0033]如果待計算的表面的邊界是已知的，則可使用任何合適的數(shù)學工具來進行表面區(qū)域計算。在本發(fā)明中，表面區(qū)域限定在上/下眼瞼輪廓與眼瞼在定義為垂直于眼睛光軸的平面的X-Y坐標平面中所重疊的上/下接觸鏡片邊緣之間。在本發(fā)明的另一個示例性實施例中，可使用真實形貌表面區(qū)域(其使用前述相同的邊界)來進行表面區(qū)域計算。該第二種方法會考慮添加到接觸鏡片前表面上的可能增加或減少接觸鏡片表面區(qū)域的任何結構(例如穩(wěn)定區(qū)域)或任何其他提供接觸鏡片在眼睛上的機械穩(wěn)定性的結構。
[0034]根據本發(fā)明的示例性方法可廣泛地如下所述。在第一步驟中，指定或描述上下眼瞼中的一者和/或兩者的幾何形狀。這些幾何形狀可用數(shù)學方式通過二階或更高階的多項式來描述；然而，可使用其他數(shù)學工具。在第二步驟中，指定或描述眼部表面的幾何形狀，所述眼部表面包括角膜(眼睛覆蓋虹膜、瞳孔和眼前房的前方透明部分)、鞏膜(眼白)和連接鞏膜與角膜的角膜緣區(qū)域(鞏膜結束而角膜開始的結合處)。在第三步驟中，選擇或描述稍后待最佳化的接觸鏡片的初始幾何形狀。接觸鏡片的幾何形狀包括中心厚度、前后表面幾何形狀、邊緣輪廓和材料特性。在第四步驟中，基于所指定的眼瞼幾何形狀和所指定的眼部表面幾何形狀來估算初始接觸鏡片的向心性。在第五步驟中，設定最佳化所需的不同限制條件。在最終步驟中，基于第五步驟中所設定的限制條件最佳化鏡片邊緣輪廓，以使眼睛上的兩個或多個不同接觸鏡片位置的鏡片-眼瞼接觸面積差值最大化。圖2為根據本發(fā)明的示例性方法的流程圖示，并在下文中進行詳細說明。
[0035]在根據本發(fā)明的示例性方法的第一步(由流程圖中的元素202、204和206表示)中，指定上下眼瞼的一者和/或兩者的幾何形狀。這些幾何形狀可為代表諸如高加索人、亞洲人或非洲人的種族的群體平均，或這些幾何形狀可與獨特的患者右和/或左眼相關。當這些幾何形狀相對簡單時，可用數(shù)學方式通過二階或更高階的多項式來描述這些幾何形狀。然而，可使用其他數(shù)學工具來描述這些幾何形狀。使用多項式的一個優(yōu)點是(例如)當以連續(xù)曲線描述眼瞼輪廓時可直接計算上/下眼瞼與水平X軸之間的表面區(qū)域。因此，積分方法不需要使用任何數(shù)值方法來確定該表面區(qū)域。從該多項式的積分可直接得到該面積。
[0036]對于給定的種族，存在可用數(shù)學方式以上述多項式來表示的可預測的或平均眼瞼幾何形狀?？赏ㄟ^拍攝受試者眼睛的數(shù)字圖像來確定定制的眼瞼幾何形狀，然后確定多項式擬合以得出最能代表該眼瞼幾何形狀的多項式。
[0037]在根據本發(fā)明的示例性方法的第二步(由流程圖中的元素208、210、212和214表示)中，指定眼部表面的幾何形狀，所述眼部表面包括角膜、鞏膜和連接鞏膜與角膜的角膜緣區(qū)域。在優(yōu)選的示例性實施例中，可通過由公式I描述的非球面表面來描述角膜:
[0038]Z = CS2/ (1+ (1- (1+k) C2S2)1/2)， (I)
[0039]其中Z為表面的矢狀深度，C為角膜的曲率(C= 1/R，其中R為曲率半徑)，k為圓錐常數(shù)，并且S為徑向位置。如果非球面表面的R和k值由臨床形貌數(shù)據來限定，則可對角膜進行最佳的描述。例如，一組描述高加索人眼睛的角膜的良好數(shù)據為(但不限于)R =
7.85mm并且k = -0.26。如果要描述含散光的角膜，可另外用復曲面非球面或雙錐表面來取代該非球面表面?？捎靡韵陆o定的公式2來描述復曲面非球面或雙錐表面
[0040]Z = (CxX2+CyY2) / (1+ (1- (l+kx) Cx2X2- (I+ky) Cy2Y2)1/2)， (2)
[0041]其中Z為表面在坐標位置(X，Y)處的矢狀深度，Cx = 1/RX，其中Rx為沿著X軸的曲率半徑，Cy = 1/Ry，其中Ry為沿著Y軸的曲率半徑，kx和ky為分別沿著X軸和Y軸的圓錐常數(shù)。公式(I)的S2項在公式(2)中被描述為或替換成X2+Y2。換句話講，S2 = X2+Y2，其中S為如上所定義的徑向位置。
[0042]可用半徑Rs的球形表面來描述鞏膜。如果Rs由臨床形貌數(shù)據限定，則可對該球形表面進行最佳的描述。在優(yōu)選的示例性實施例中，可用更復雜的表面(例如非球面表面)來描述鞏膜。技術人員已知的是沿著眼睛的上部和下部區(qū)域鞏膜的曲率不會有太大的差異，但顳區(qū)的曲率比鼻區(qū)更陡?？捎眠B接兩個相鄰區(qū)域的半徑&的圓角來描述角膜緣區(qū)域，以使得這些區(qū)域之間的過渡是平滑且連續(xù)的。對于角膜緣區(qū)域使用第三曲率的優(yōu)點是將能夠模擬從角膜至鞏膜的不同過渡輪廓。
[0043]在根據本發(fā)明的示例性方法的第三步(由流程圖中的元素216、218、220、222和224表示)中，指定稍后需最佳化的接觸鏡片的初始幾何形狀。接觸鏡片的幾何形狀選擇包括選擇中心厚度，其基于所描述的鏡片材料和鏡片類型(元素218)，光學區(qū)以及周邊內的前后表面幾何形狀，鏡片邊緣輪廓(元素225)，以及初始鏡片的外部輪廓形狀(元素224)。接觸鏡片的外部輪廓形狀可簡單地為常用于接觸鏡片的圓形，或為更復雜的形狀(例如橢圓形)或甚至更復雜的形狀，以使得初始鏡片邊緣輪廓為非圓形。用于制備接觸鏡片的材料的選擇也很重要，因為其是下一個程序步驟的重要參數(shù)。材料性能以及接觸鏡片幾何形狀將會在接觸鏡片包覆于眼睛的幾何形狀上之后控制該接觸鏡片中所含的應變能。
[0044]在根據本發(fā)明的示例性方法的第四步(由流程圖中的元素226、228、230和232表示)中，如果需要，使用有限元素方法(元素228)或任何其他合適的估算方法來估算初始鏡片的向心性。一旦完成鏡片包覆的有限元素分析，即可獲得最大角膜壓力和最大鞏膜壓力(元素230)。接觸鏡片的向心性對應于最小應變能的位置。根據接觸鏡片的初始幾何形狀的復雜性，優(yōu)選地對眼睛上不同接觸鏡片取向的接觸鏡片向心性進行估算。在該方法的優(yōu)選示例性實施例中，對每個選定的位置進行接觸鏡片向心性的估算，并將確定鏡片-眼瞼接觸面積。
[0045]在根據本發(fā)明的示例性方法的第五步(以流程圖中的元素234表示)中，定義最佳化限制條件。這些限制條件包括接觸鏡片沿著水平軸的水平直徑范圍、接觸鏡片沿著垂直軸的垂直直徑范圍、最大水平接觸鏡片半徑差值、最大垂直接觸鏡片半徑差值、在上下眼瞼處的最小與最大鏡片-眼瞼重疊以及接觸鏡片的向心性?？蓪⑷魏螖?shù)目的額外限制條件加入上述條件中。或者，可使用任何合適的設計限制條件集合。
[0046]在根據本發(fā)明的示例性方法的第六步(由流程圖中的元素236、238、240和242表示)中，進行接觸鏡片形狀的最佳化直至達到解決方案。將最佳化設定為對于接觸鏡片在眼睛上的至少兩個不同位置，使接觸鏡片的上部區(qū)域，或接觸鏡片的下部區(qū)域，或在接觸鏡片的兩個區(qū)域中的鏡片-眼瞼接觸面積最大化。在該方法的優(yōu)選示例性實施例中，這些位置對應于接觸鏡片在眼睛上所需的最終位置，以及在佩戴期間所出現(xiàn)的至少一個其他不太所需或最不所需的鏡片位置。當接觸鏡片的旋轉位置最遠地遠離其預期的最終位置時，該不太所需或最不所需的位置通常偏離所需最終位置九十(90)度。
[0047]本發(fā)明的目標或目的為確定或估算上部鏡片-眼瞼接觸面積，或下部鏡片-眼瞼接觸面積，或上部和下部鏡片-眼瞼接觸面積兩者，以最好地確定使至少兩個不同接觸鏡片取向的接觸面積差值最大化的接觸鏡片邊緣輪廓。下列示例性程序可用來使接觸面積差值最大化。
[0048]圖3A和3B示出了相同的任意非圓形接觸鏡片的兩個不同位置的鏡片-眼瞼取向的例子。在圖3A中，非圓形接觸鏡片302在眼睛上處于其最終靜止取向(在上眼瞼304與下眼瞼306之間)。在圖3B中，非圓形接觸鏡片302以逆時針方向偏離其在眼睛上的最終取向(在上眼瞼304與下眼瞼306之間)九十(90)度。出于描述該方法的目的，將該九十
(90)度取向錯誤假設為非圓形接觸鏡片可能在眼睛上所采用的最差或最不穩(wěn)定的位置。上眼瞼304和下眼瞼306之間的交叉點由圓形308、310、312、314、316、318、320和322表示。這些點將指定用來確定上部和下部鏡片-眼瞼接觸面積的界限。
[0049]接觸面積可按如下方式計算。首先，對于第一接觸鏡片取向，以數(shù)學方式確定上部和下部區(qū)域的交叉點308、310、312和314。然后，計算包含介于上眼瞼304與水平軸之間的區(qū)域且受到交叉點308和310在水平軸上的投影限制的表面區(qū)域。該表面區(qū)域在將交叉點308和310作為界限或積分邊界的情況下僅通過積分即可計算。然后，計算包括介于上部接觸鏡片302邊緣與水平軸之間的區(qū)域且受到交叉點308和310在水平軸上的投影限制的表面區(qū)域。再次，該表面區(qū)域可在將交叉點308和310作為邊界的情況下通過積分計算，或利用任何其他合適的方法來計算。然后，計算這兩個表面區(qū)域之間的差值?？墒褂媒徊纥c312和314對下眼瞼306重復所有這些步驟，以確定接觸鏡片的下部區(qū)域中的表面區(qū)域差值。一旦上述步驟完成后，接著對不同的接觸鏡片位置重復全部流程，例如圖3B中所示，以使得可以確定鏡片-眼瞼接觸面積差值。
[0050]對于技術人員來說，可使用多種數(shù)學工具來定義限定接觸鏡片邊緣的非圓形輪廓。在一個示例性實施例中，接觸鏡片邊緣輪廓可由一系列控制點來簡單地表示，其中每個控制APn(Rn，θη)由徑向距離Rn和角度θ η限定在極坐標系中。如果(Rn，θη)和(Rn+1，θη+1)為極坐標系中描述接觸鏡片的邊緣的一部分的兩個連續(xù)控制點，則在該部分中從鏡片中心至邊緣的徑向距離R由公式3定義，其中[0051 ] R = Rn+ (Rn+1-Rn) sin (90 (( θ - θ n) / θ η+「θ η))， (3)
[0052]其中θη〈θ ( θη+1。
[0053]需要至少兩個控制點來確定輪廓，但優(yōu)選地使用至少四個控制點以使得每個象限可含有至少一個控制點。對于更復雜的接觸鏡片邊緣輪廓，可使用的點的數(shù)目不受限制。現(xiàn)在參見圖4，示出了由四個具有各自的半徑和角度的控制點402、404、406和408限定的接觸鏡片邊緣輪廓。
[0054]雖然上述【具體實施方式】提出了發(fā)明構思的示例性實施例，但下文給出的例子將能夠使人們更好地理解具體實施例和與其相關的優(yōu)點。首先將提供下文給出的例子的設定和參數(shù)，然后討論結果。
[0055]利用如提交于2009年12月17日的美國專利申請序列號12/641，089中所述的模擬模型來獲得下列三個例子中的接觸鏡片的旋轉和向心性能，該專利申請以引用方式并入本文中在該模擬模型中，接觸鏡片可在眼睛上自由運動和旋轉，從而可確定其向心和旋轉行為。在該模擬模型中，假設淚膜(水層)存在于接觸鏡片和眼睛(角膜和鞏膜)之間，接觸鏡片和眼瞼之間，并且眼瞼對接觸鏡片施加壓力。當眼瞼運動時，例如在眨眼期間，在淚膜中發(fā)生剪切，并因此剪切應力作用于接觸鏡片。考慮接觸鏡片的厚度分布對接觸鏡片與眼瞼之間相互作用(眼瞼壓力)的影響。當佩戴到眼睛上時，接觸鏡片會變形，并呈現(xiàn)與眼睛形狀相同的形狀。與位置相關的接觸鏡片變形會影響接觸鏡片的彈性能量含量，并從而對位置產生影響。
[0056]實例I
[0057]用于散光患者的 圓形的先前技術接觸鏡片502示于圖5Α中，并使用常規(guī)的接觸鏡
片設計軟件和以下輸入設計參數(shù)來設計:
[0058]
球鏡度: -3,OOD
柱鏡度: -0.75D
柱鏡軸: 180度
鏡片直徑: 14.50mm
前光學區(qū)直徑:8,50mm
后光學區(qū)直徑:11.35mm
鏡片基孤: 8.55mm
穩(wěn)定區(qū)內的最大厚度差值:0.270mim
[0059]穩(wěn)定區(qū)是添加到該接觸鏡片的厚度輪廓的超厚區(qū)。該接觸鏡片502為基本上圓形的復曲面鏡片的典型例子。當接觸鏡片邊緣幾何形狀為圓形時，鏡片-眼瞼接觸面積差值保持為0，與接觸鏡片502在眼睛上的取向無關。呈現(xiàn)該設計是因為其為可在商購獲得的用于矯正散光的接觸鏡片中找到的良好代表。圖5A示出了正常厚度的接觸鏡片502的等高線圖。
[0060]實例 2
[0061]用于散光患者的橢圓形接觸鏡片504示于圖5B中，并使用常規(guī)的接觸鏡片設計軟件和以下輸入設計參數(shù)來設計:
[0062]
【權利要求】
1.一種用于設計非圓形接觸鏡片以改善鏡片在眼睛上的穩(wěn)定性、旋轉性和向心性的方法，所述方法包括: 確定患者至少一個眼睛的上眼瞼的幾何形狀； 確定所述患者至少一個眼睛的眼部表面的表面幾何形狀； 設定非圓形接觸鏡片的外部輪廓的初始幾何形狀； 當所述非圓形接觸鏡片在所述眼睛上處于其最佳的最終位置時，基于所述眼部表面的所述幾何形狀計算在所述上眼瞼與所述非圓形接觸鏡片的上部之間的第一表面區(qū)域重置; 當所述非圓形接觸鏡片在所述眼睛上處于其最不佳的位置時，基于所述眼部表面的所述幾何形狀計算所述上眼瞼與所述非圓形接觸鏡片的上部之間的第二表面區(qū)域重疊；以及通過改變所述非圓形接觸鏡片的外部輪廓的所述幾何形狀，使在所述第一表面區(qū)域重疊和所述第二表面區(qū)域重疊之間的差值最大化。
2.根據權利要求1所述的用于設計非圓形接觸鏡片的方法，還包括: 確定患者至少一個眼睛的下眼瞼的幾何形狀； 當所述非圓形接觸鏡片在所述眼睛上處于其最佳的最終位置時，基于所述眼部表面的所述幾何形狀計算在所述下眼瞼與所述非圓形接觸鏡片的下部之間的第一表面區(qū)域重置; 當所述非圓形接觸鏡片在所述眼睛上處于其最不佳的位置時，基于所述眼部表面的所述幾何形狀計算在所述下眼瞼與所述非圓形接觸鏡片的下部之間的第二表面區(qū)域重疊；以及 通過改變所述非圓形接觸鏡片的外部輪廓的所述幾何形狀，使在所述第一表面區(qū)域重疊和所述第二表面區(qū)域重疊之間的差值最大化。
3.根據權利要求1所述的用于設計非圓形接觸鏡片的方法，其中所述外部輪廓通過單獨的患者的眼睛和眼瞼幾何形狀來確定。
4.根據權利要求1所述的用于設計非圓形接觸鏡片的方法，其中所述外部輪廓通過具體群體子組眼睛和眼瞼幾何形狀的平均幾何形狀來確定。
5.根據權利要求1所述的用于設計非圓形接觸鏡片的方法，其中所述外部輪廓通過單獨的患者用于不同注視的眼睛和眼瞼幾何形狀來確定。
6.根據權利要求1所述的用于設計非圓形接觸鏡片的方法，其中所述外部輪廓為平面的。
7.根據權利要求1所述的用于設計非圓形接觸鏡片的方法，其中所述外部輪廓為非平面的。
8.根據權利要求1所述的用于設計非圓形接觸鏡片的方法，其中所述外部輪廓關于所述非圓形接觸鏡片的垂直軸是對稱的。
9.根據權利要求1所述的用于設計非圓形接觸鏡片的方法，其中所述外部輪廓關于所述非圓形接觸鏡片的垂直軸是非對稱的。
10.一種用于設計非圓形接觸鏡片以改善鏡片在眼睛上的穩(wěn)定性、旋轉性和向心性的方法，所述方法包括: 確定患者至少一個眼睛的下眼瞼的幾何形狀；確定所述患者至少一個眼睛的眼部表面的表面幾何形狀； 設定非圓形接觸鏡片的外部輪廓的初始幾何形狀； 當所述非圓形接觸鏡片在所述眼睛上處于其最佳的最終位置時，基于所述眼部表面的所述幾何形狀計算在所述下眼瞼與所述非圓形接觸鏡片的下上部之間的第一表面區(qū)域重置; 當所述非圓形接觸鏡片在所述眼睛上處于其最不佳的位置時，基于所述眼部表面的所述幾何形狀計算在所述下眼瞼與所述非圓形接觸鏡片的下部之間的第二表面區(qū)域重疊；以及 通過改變所述非圓形接觸鏡片的外部輪廓的所述幾何形狀，使在所述第一表面區(qū)域重疊和所述第二表面區(qū)域重疊之間的差值最大化。
11.根據權利要求1所述的用于設計非圓形接觸鏡片的方法，還包括: 確定患者至少一個眼睛的上眼瞼的幾何形狀； 當所述非圓形接觸鏡片在所述眼睛上處于其最佳的最終位置時，基于所述眼部表面的所述幾何形狀計算在所述上眼瞼與所述非圓形接觸鏡片的上部之間的第一表面區(qū)域重置; 當所述非圓形接觸鏡片在所述眼睛上處于其最不佳的位置時，基于所述眼部表面的所述幾何形狀計算在所述上眼瞼與所述非圓形接觸鏡片的上部之間的第二表面區(qū)域重疊；以及 通過改變所述非圓形接觸鏡片的外部輪廓的所述幾何形狀，使在所述第一表面區(qū)域重疊和所述第二表面區(qū)域重疊之間的差值最大化。
12.根據權利要求10所述的用于設計非圓形接觸鏡片的方法，其中所述外部輪廓通過單獨的患者的眼睛和眼瞼幾何形狀來確定。
13.根據權利要求10所述的用于設計非圓形接觸鏡片的方法，其中所述外部輪廓通過具體群體子組眼睛和眼瞼幾何形狀的平均幾何形狀來確定。
14.根據權利要求10所述的用于設計非圓形接觸鏡片的方法，其中所述外部輪廓通過單獨的患者用于不同注視的眼睛和眼瞼幾何形狀來確定。
15.根據權利要求10所述的用于設計非圓形接觸鏡片的方法，其中所述外部輪廓為平面的。
16.根據權利要求10所述的用于設計非圓形接觸鏡片的方法，其中所述外部輪廓為非平面的。
17.根據權利要求10所述的用于設計非圓形接觸鏡片的方法，其中所述外部輪廓關于所述非圓形接觸鏡片的垂直軸是對稱的。
18.根據權利要求10所述的用于設計非圓形接觸鏡片的方法，其中所述外部輪廓關于所述非圓形接觸鏡片的垂直軸是非對稱的。
19.一種用于設計非圓形接觸鏡片以改善鏡片在眼睛上的穩(wěn)定性、旋轉性和向心性的方法，所述方法包括: 確定患者至少一個眼睛的上眼瞼的幾何形狀； 確定所述患者至少一個眼睛的眼部表面的表面幾何形狀； 設定非圓形接觸鏡片的外部輪廓的初始幾何形狀；當所述非圓形接觸鏡片在所述眼睛上處于其最佳的最終位置時，基于所述眼部表面的所述幾何形狀計算在所述上眼瞼與所述非圓形接觸鏡片的上部之間的第一表面區(qū)域重置; 當所述非圓形接觸鏡片在所述眼睛上處于其最不佳的位置時，基于所述眼部表面的所述幾何形狀計算在所述上眼瞼與所述非圓形接觸鏡片的上部之間的第二表面區(qū)域重疊； 通過改變所述非圓形接觸鏡片的外部輪廓的所述幾何形狀，使在所述第一表面區(qū)域重疊和所述第二表面區(qū)域重疊之間的差值最大化； 確定患者至少一個眼睛的下眼瞼的幾何形狀； 當所述非圓形接觸鏡片在所述眼睛上處于其最佳的最終位置時，基于所述眼部表面的所述幾何形狀計算在所述下眼瞼與所述非圓形接觸鏡片的下部之間的第三表面區(qū)域重置; 當所述非圓形接觸鏡片在所述眼睛上處于其最不佳的位置時，基于所述眼部表面的所述幾何形狀計算在所述下眼瞼與所述非圓形接觸鏡片的下部之間的第四表面區(qū)域重疊；以及 通過改變所述非圓形接觸鏡片的外部輪廓的所述幾何形狀，使在所述第三表面區(qū)域重疊和所述第四表面區(qū)域重疊之間的差值最大化。
20.根據權利要求19所述的用于設計非圓形接觸鏡片的方法，其中所述外部輪廓通過單獨的患者的眼睛和眼瞼幾何形狀來確定。
21.根據權利要求19所述的用于設計非圓形接觸鏡片的方法，其中所述外部輪廓通過具體群體子組眼睛和眼瞼幾何形狀的平均幾何形狀來確定。
22.根據權利要求19所述的用于設計非圓形接觸鏡片的方法，其中所述外部輪廓通過單獨的患者用于不同注視的眼睛和眼瞼幾何形狀來確定。
23.根據權利要求19所述的用于設計非圓形接觸鏡片的方法，其中所述外部輪廓為平面的。
24.根據權利要求19所述的用于設計非圓形接觸鏡片的方法，其中所述外部輪廓為非平面的。
25.根據權利要求19所述的用于設計非圓形接觸鏡片的方法，其中所述外部輪廓關于所述非圓形接觸鏡片的垂直軸是對稱的。
26.根據權利要求19所述的用于設計非圓形接觸鏡片的方法，其中所述外部輪廓關于所述非圓形接觸鏡片的垂直軸是非對稱的。
【文檔編號】G02C7/04GK103959139SQ201280058247
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2012年9月21日 優(yōu)先權日:2011年9月27日
【發(fā)明者】P-Y.格里岡德, P.F.朱賓, T.A.克魯特布克, R.達莫德哈安 申請人:莊臣及莊臣視力保護公司