层状复合透镜的制作方法

专利名称：层状复合透镜的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及层状复合透镜，具体而言，涉及具有与前刚性透气层后表面结合的柔性材料环的层状复合透镜。
背景技术：
通过使用眼镜片、接触透镜、角膜屈光手术和眼内透镜植入实现屈光矫正。接触透镜已经从非透气刚性透镜——其与巩膜接触并使角膜成穹状，发展到由透气性产品制成的角膜接触透镜，然后发展到由水凝胶材料制成的角膜-巩膜接触透镜。产生了混合透镜，其提供了刚性透镜的改进的光学与柔性透镜(soft lens)的舒适性。常规混合透镜被配置成具有中央刚性区，其在径向接合处(radial junction)与外周水凝胶区连接。具有该构造的混合透镜享受到有限的商业成功，这是由于两种材料在其径向接合处分开，透镜弯曲和眼泪停滞(tear stagnation)——由于透镜对下面眼睛的外周密封。先进的制造方法和极其高的透气性材料已经刺激完全刚性巩膜透镜设计的复苏。这种设计的问题包括费时的透镜安装、透镜弯曲、巩膜撞击(impingement)、眼泪停滞、持久的中间-外周气泡和由于透镜粘附造成的透镜去除的困难。Shui Lai的美国专利公开号2007/0291224公开了这样ー种透镜，其具有与邻近刚性前表面结合的邻近柔性后表面。由于柔性材料与刚性材料在透镜光学区的结合引起的不规则(不平整，irregularities)，因为光学器件完整性的丧失，这种复合透镜呈现出困难。此外，已知在水合后柔性材料的少至1%的膨胀在表面产生应力，这刺激光学畸变和潜在的分离。另外，已知柔性材料与刚性材料相互滲透，同时导致折射率随机变化。关于刚性巩膜接触透镜的理想的透镜-眼睛关系的报告详细描述了在后透镜表面和前角膜表面之间具有10和100微米或更多之间的间隙的重要性。因此，在层状复合混合透镜的角膜部分中没有明确需要水凝胶材料。

发明内容
本发明解决对复合混合透镜的需要，其具有巩膜接触透镜的优势和柔性材料与覆盖巩膜的球结膜接触的另外优势。这种透镜需要眼泪交换(tear exchange)、避免巩膜撞击的自由、处理弯曲以及透镜和下面的眼睛之间过多的间隙引起的气泡的方法、以及由于粘附导致透镜难以去除的表面吸引(attraction)的解除。本发明的各个实施方式涉及这样ー种复合透镜，其包括前刚性透气层和与前刚性透气层的后表面结合的柔性材料环。复合透镜的中心区是刚性的，并且不含柔性层，而复合透镜的外周区通常在其前面(anterior aspect)是刚性的而在其后面是柔性的。在ー个实施方法中，复合透镜的中心区的直径为7mm至16_。在另ー个实施方法中，复合透镜的中心
4CN 102918446 A
书
明
说
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区的直径为IOmm至13_。柔性材料环包括非分段的环或分段的环。中心区可以是圆形的或非圆形的。在一个实施方法中，中心区可以是卵形的或椭圆形的。在另ー个实施方法中，中心区可以具有不规则的形状。对于分段的实施方式，环的分段用于减轻柔性材料在水合时不期望的膨胀，并防止由于膨胀造成的屈曲或表面畸变。分段的环包括多个区段，其由区段之间的空间分开，其·中，该空间使来自后透镜眼泪储存器(post lens tear reservoir)的流体得以交换,所述后透镜眼泪储存器在所述前刚性透气层下面形成。此外，空间减轻透镜-眼睛表面吸引，从而有助于透镜去除。在一些实施方式中，(i)每一区段包含所述透镜外周部分的扇区，其在15度到30度的范围内，(ii)每一空间的宽度为10微米至1000微米，和(iii)柔性环的径向宽度为2. 5mm至5_。柔性环的厚度可以改变以适应巩膜轮廓。在一个实施方式中，区段的形状是一致的。在另ー实施方式中，区段是不规则和不一致的，并且，区段之间的空间是不规则的，其从柔性环的中心区到最外周部分的宽度发生变化。本发明的另ー实施方式涉及制备复合透镜的方法，包括(i)形成刚性扣状体(button) ； (ii)在刚性扣状体的后部分上金刚石车削(diamond turning)外周半径同时不损害(sparing)中心部分；(iii)将扣状体安装在杯(cup)中；(iv)处理刚性扣状体的外表面；和(V)将选择的柔性透镜材料浇注在杯中，以便柔性透镜材料与刚性透镜材料的弯曲后表面結合。在一些实施方式中，刚性部分可以被模铸成期望的形状。形成刚性扣状体的步骤可以通过常规浇注在杯中进行或者通过将聚合材料棒材切片进行。该方法还可以使复合透镜的后表面进行金刚石车削，以产生期望的后几何形状(posterior geometry)。此外，该方法可以包括去除柔性透镜材料的部分，以形成具有多个区段的柔性外周环。所述部分可以通过金刚石车削、碾磨、喷水切割或激光蚀刻而去除。
附图简介根据ー个或多个各种实施方式，通过參考以下附图详细地描述本发明。附图仅为了说明的目的而被提供，其仅仅描述本发明的典型实施方式或实例实施方式。这些附图被提供，以帮助读者理解本发明，而不应该被认为限制本发明的宽度、范围或实用性。应该注意，为了简单清楚的说明，这些附图不一定是按比例绘制的。图I是根据本发明ー个实施方式的层状复合透镜的横截面图。图2是根据本发明ー个实施方式的图I的层状复合透镜的侧面图。图3A-3F图解根据本发明原理的图I的柔性后外周环的各种区段构造的横截面图。图4是预先形成的扣状体的横截面图，其用于制造根据本发明一个实施方式的层状复合透镜。图5是根据本发明ー个实施方式的扣状体的横截面图，其用于制造混合透镜，该混合透镜在刚性材料目镜表面上具有柔性环510。图6是根据本发明ー个实施方式的由图5的扣状体制成的成品透镜的横截面图。附图并不意图是穷尽性的或意图将本发明限制到公开的具体形式。应该理解，本发明可以通过修改和改变而实施，并且，本发明仅由权利要求书及其等同物所限制。发明详述
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在以下段落中，将通过參考附图进行举例的方式详细地描述本发明。在该说明书中，显示的优选实施方式和实施例应该被视为范例，而不是被视为对本发明的限制。如本文中所使用的，“本发明”是指本文所述的本发明实施方式的任意之ー以及任意等同物。此外，在该文件中引用“本发明”的各种特征(ー种或多种)并不意味着所有要求保护的实施方式或方法必需包括所引用的特征(ー种或多种)。图I和2分别图解根据本发明原理的层状复合透镜100的横截面图和侧面图。具体地，复合透镜100包括前刚性透气层105和柔性材料环110，其与前刚性透气层105的后表面115结合。因此，复合透镜100的中心区120是刚性的，并且不含柔性层，而复合透镜100的外周区125通常在其前面是刚性的而在其后面是柔性的。复合透镜100的中心区120的直径约为3mm至20mm,优选直径约为7mm至16mm,更优选直径约为IOmm至13mm。在使用过程中，中心区120可以接近于施用复合透镜100的人或动物角膜的水平直径。根据本发明的各个实施方式，柔性后外周环110可以是完整的、未破损的环，或者，它可以是分段的环。在图解的实施方式中，环110被分段，其包括形状和尺寸基本上相等的12个区段130。可以使用任何数目的区段而不背离本发明的范围。该分段用于减轻柔性材料在水合时不期望的膨胀，并防止由于膨胀造成的屈曲或表面畸变。区段130之间的空间135也使来自后透镜眼泪储存器的流体得以交换，所述后透镜眼泪储存器在佩戴者的角膜和透镜100的中心区120之间形成。此外，这些空间减轻透镜眼睛表面吸引，这另外是透镜去除困难的主要原因。通过进一歩參考图I和2，柔性材料的分段的环110的每一区段130均包含复合透镜100的外周部分125的楔区(wedge)或扇区。如所图解的，这些楔区或扇区在I度到180度，优选5度到90度，更优选15度到30度的范围内。每个扇区之间的空间135在约I微米到25000微米，优选约5微米至12500微米，更优选约10微米至1000微米的范围内。后外周环110的厚度在约2微米和1000微米，优选约10微米和500微米，更优选约40微米和200微米之间。另外，环110的厚度相比环110的宽度可以是不一致的，或者可以改变以适应巩膜轮廓。柔性外周环110的相对标高可以用于补偿巩膜标高差。复合透镜100的中心区120 (仅含透气层105)可以在需要的时候形成，以满足特殊的規定。因此，透气层105的厚度可以在光学区上变化。本发明的一些实施方式以这样的复合透镜为特征，其具有与刚性透气前层105结合的柔性后环110，该刚性透气前层105的总直径为大约7毫米至35毫米，优选大约10毫米至22毫米，更优选大约13毫米至19毫米。柔性环110的径向宽度约为O. 25毫米至10毫米，优选约O. 5毫米至6毫米，更优选约Imm至5毫米。柔性环110被配置成宽度基本上等于在佩戴者眼睛的巩膜前面的复合透镜100的部分。在一些实施方式中，柔性环110也在角膜-巩膜接合处的部分和角膜前面。本发明的另外的实施方式以这样的透镜为特征，其具有在接合处结合的中心刚性部分和柔性外周部分，但也具有层状复合材料特征，其中在刚性部分后为柔性环。在这种实施方式中，柔性环适于在角膜上方提起刚性部分。这是常规混合透镜不可能具有的功能。图3A-3F图解根据本发明原理的图I的柔性后外周环110的各个区段构造的横截面图。具体地，图3A描述这样的柔性环110，其具有以空间135分开的基本上半圆形的区段130。另外，图3B图解矩形构造的柔性环110，其具有矩形区段130和空间135，而图2C图解以空间135分开的半八角形区段130。在图3D中，柔性环110的区段130在拐角处是圆角的，而空间135包括尖角，然而，在图3E中，区段130和空间135均是圆角的。最后，在图3F中，柔性环110的交互的区段130和空间135形成基本上正弦曲线的图案。如将被本领域的普通技术人员所理解的，许多其它的柔性后外周环110构造在不背离本发明范围的情况下也是可能的。制备方法參考图4，本文描述的复合透镜可以从预先形成的扣状体300——包括柔性透镜材料310和刚性透镜材料320——被模铸或金刚石车削。一个示例性方法包括(i)通过常规浇注在杯中形成刚性扣状体或者通过将聚合材料棒材切片形成刚性扣状体，( )在扣状体后部分上金刚石车削外周半径同时不损害中心部分，(iii)将扣状体安装在杯中，(iv)处理刚性扣状体的表面，和(V)在杯中浇注期望的柔性透镜材料310，以便柔性透镜材料310在扣状体300的周边与刚性透镜材料320弯曲的后表面结合。因为中心刚性透镜材料320稍后将通过金刚石车削被去除，所以不需要使柔性透镜材料310在径向接合处与中心刚性材料320结合。參考

图1-4，复合透镜100的后表面115被金刚石车削，以产生期望的后几何形状，同时，柔性外周环110的内侧面(medial aspect)向前(anterior-ward)过渡成预先选择的弦向直径，其中所有柔性透镜材料310均被消除。以这种方式，柔性外周环的外周面(peripheral aspect)向前过渡成预先选择的弦向直径,其中复合透镜100的边缘被形成并且所有的柔性透镜材料310均被消除。根据本发明的一些实施方式，柔性透镜材料310也被去除，以形成外周环110的区段130，如在图2中所描述的。在其它实施方式中，完整的、未破损的(即，非区段的)环被应用而未进行区段化。在分段的环实施方式中，材料可以通过金刚石车削、碾磨、喷水切割或激光蚀刻而被去除。然后，复合透镜100被遮蔽(blocked)，而前表面以常规方式被金刚石车削。本领域的技术人员会理解，在刚性层的后表面经车床加工成最終的规格后，柔性材料在其结合过程中可以被模鋳。这种模铸可以将分段的扇区构造给予柔性外周环。參考图5，描述了扣状体500，其用于制造在刚性材料520的目镜表面上具有柔性材料环510的混合透镜。不同于常规的混合扣状体，图5的扣状体500并不要求在扣状体500的侧面上的部分(feature)在径向接合处内，也不要求曲线接合处或成角的接合处。相反地，图5的接合处可以是直的，因为覆盖透镜背部的柔性材料510为柔性/刚性接合处提供強度和増加的表面积。图6图解成品透镜600，其由图5的扣状体500制成。具体地，透镜包括柔性环部分610和刚性部分620，其中，在两个柔性延伸部分610之间的一些刚性材料620被去除。该空间允许后透镜眼泪层(tear layer)，其是防止刚性材料620与角膜接触和粘附的部分。在图解的实施方式中，柔性环610被提供给透镜600的刚性部分620背部的外周部分。本领域的技术人员将理解，本发明可以通过除了为说明而不是限制目的呈现在本说明书中的各个实施方式和优选实施方式之外的实施方式被实施，并且，本发明仅由下面的权利要求书限定。注意到，在本说明书中论述的具体实施方式
的等同物也可以实施本发明。
虽然本发明的各个实施方式已经在上面被描述，但应该理解，它们仅通过举例方式呈现，而不是限制性的。同样地，各种图表可以描述本发明的实例结构(architectural)或其它构造，这是为了帮助理解可能包括在本发明中的特征和功能性而进行的。本发明并不局限于图解的实例结构或构造，利用各种可选结构和构造可以实现期望的特征。实际上，可以如何实施可选实施方式以实现本发明的期望特征，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。同样地，除了本文所描述的那些之外，许多不同组成部件的名称可以用于装置的各个部件。另外，关于操作描述和方法权利要求，步骤在本文中被介绍的顺序不会要求各个实施方式以相同顺序被实施以完成所述功能，除非上下文另有说明。尽管本发明根据各个示例性实施方式和实施方法在上面被描述，但应该理解，在ー个或多个单ー实施方式中描述的各种特征、方面和功能不限于它们在描述它们的具体实施方式
中的应用，相反地，它们可以单独地或以各种组合应用于本发明的一个或多个其它实施方式，无论这种实施方式是否被描述，以及无论这种特征是否作为所描述的实施方式的部分被呈现。因此，本发明的宽度和范围不应该局限于任何上述示例性实施方式。在该文件中使用的术语和短语及其变体应该被理解为开放性的而不是限制性的，除非另有明确说明。作为前述的实例术语“包括”应该被理解为意为“包括、但不限干”或类似意思；术语“实例”被用于提供所论述项目的示例性实例，而不是其穷尽性或限制性的列举；术语“一(a或an)”应该被理解为意为“至少ー个”、“ー个或多个”、或类似意思；以及，形容词，如“常规的”、“传统的”、“正常的”、“标准的”、“已知的”和具有类似含义的术语不应该被理解为将所述项目限制在给定的时间段或将所述项目限制为在给定时间内可得的项目，相反地，应该被理解为包括现在可得或已知的或在将来的任何时间可得或已知的常规的、传统的、正常的或标准的技木。同样的，当该文件提及对于本领域普通技术人员来说显而易见的或已知的技术时，这种技术包括现在或在将来的任何时间对于本领域的技术人员显而易见的或已知的那些技术。与连接词“和”有关的ー组项目不应该被理解为要求这些项目中的每ー个均存在于该分组中，而应该被理解为“和/或”，除非另有明确说明。类似地，与连接词“或”有关的一组项目不应该被理解为要求在该组中相互排斥，而应该被理解为“和/或”，除非另有明确说明。此外，尽管本发明的项目、元件或组件可以以単数形式被描述或要求保护，但考虑复数形式包含在其范围中，除非明确叙述对单数形式的限制。宽泛的用语和短语，如“ー个或多个”、“至少”、“但不限干”或其它类似短语在ー些实例中的存在不应该被理解成意味着在这种宽泛短语可能不存在的实例中意图或要求较窄的例子。
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权利要求
1.复合透镜，包括 前刚性透气层；和 与所述前刚性透气层的后表面结合的柔性材料环。
2.权利要求I所述的复合透镜，其中所述复合透镜的中心区是刚性的，并且不含柔性层，而所述复合透镜的外周区通常在其前面是刚性的而在其后面是柔性的。
3.权利要求2所述的复合透镜，其中所述所述复合透镜的中心区的直径为7mm至16mm。
4.权利要求2所述的复合透镜，其中所述所述复合透镜的中心区的直径为IOmm至Ijmm0
5.权利要求I所述的复合透镜，其中所述柔性材料环包括非分段的环。
6.权利要求I所述的复合透镜，其中所述柔性材料环包括分段的环。
7.权利要求6所述的复合透镜，其中所述环的分段用于减轻所述柔性材料在水合时不期望的膨胀，并防止由于膨胀造成的屈曲或表面畸变。
8.权利要求6所述的复合透镜，其中所述分段的环包括多个区段，其由区段之间的空间分开。
9.权利要求8所述的复合透镜，其中所述空间使来自后透镜眼泪储存器的流体得以交换，所述后透镜眼泪储存器在所述前刚性透气层下面形成。
10.权利要求8所述的复合透镜，其中所述空间减轻透镜-眼睛表面吸引，从而有助于透镜去除。
11.权利要求8所述的复合透镜，其中每一区段包含所述透镜外周部分的扇区，其在15度到30度的范围内。
12.权利要求8所述的复合透镜，其中每一空间的宽度为10微米至1000微米。
13.权利要求6所述的复合透镜，其中所述柔性环的厚度改变以适应巩膜轮廓。
14.权利要求I所述的复合透镜，其中所述柔性环的径向宽度为Imm至5mm。
15.制备复合透镜的方法，包括 形成刚性扣状体； 在所述刚性扣状体的后部分上金刚石车削外周半径同时不损害中心部分； 将所述扣状体安装在杯中； 处理所述刚性扣状体的外表面；和 将选择的柔性透镜材料鋳造在所述杯中，以便所述柔性透镜材料与所述刚性透镜材料的弯曲后表面结合。
16.权利要求15所述的方法，其中形成刚性扣状体通过在杯中常规浇注进行或者通过将聚合材料棒材切片进行。
17.权利要求15所述的方法，进ー步包括金刚石车削所述复合透镜的后表面，以产生期望的后几何形状。
18.权利要求15所述的方法，进ー步包括去除所述柔性透镜材料的部分，以形成具有多个区段的柔性外周环。
19.权利要求18所述的方法，其中所述部分通过金刚石车削、碾磨、喷水切割或激光蚀刻而被去除。
20.复合透镜，包括 前刚性透气层；和 与所述前刚性透气层的后表面结合的柔性材料环； 其中所述复合透镜的中心区是刚性的，并且不含柔性层，其中所述复合透镜的外周区通常在其前面是刚性的而在其后面是柔性的。
全文摘要
本发明涉及复合透镜，其包括前刚性透气层和与前刚性透气层的后表面结合的柔性材料环，其中所述复合透镜的中心区是刚性的，并且不含柔性层，其中所述复合透镜的外周区通常在其前面是刚性的而在其后面是柔性的。
文档编号G02C7/04GK102918446SQ201180013768
公开日2013年2月6日 申请日期2011年3月16日 优先权日2010年3月18日
发明者J·A·勒格彤 申请人:利果瑞管理公司