专利名称：制造隐形镜片的方法
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本发明概括地涉及制造隐形镜片的方法，更具体而言，涉及制造精加工的非球面的单焦隐形镜片或精加工的球面或非球面多焦隐形镜片的方法。
本文所用术语“多焦的”一般是指双焦隐形镜片、三焦隐形镜片、连续变焦隐形镜片等。
在美国所有的屈光参差者中，当10％以上的人配戴隐形镜片时，多焦隐形镜片只取得了部分的成功。70％以上适合个别设计的患者还不能成功地接受多焦隐形镜片。
目前可买到的多焦隐形镜片，是根据精确配合的设想设计的。本文定义的精确配合是指使隐形镜片的中心对准患者瞳孔的中心。然而，实际上由于所制造的隐形镜片的凹面曲率为数有限，所以就每个患者而言，几乎总是不能精确地配合。而隐形镜片本身在角膜上的位置是由角膜和隐形镜片之间的曲率差决定的。镜片和角膜之间的关系多少也受其它因素的影响，例如眼睑的拉力和眼泪流量等。
只要镜片是单焦型的，瞳孔和隐形镜片之间的偏心(accentricity)非常小，不会使镜片提供的屈光矫正发生任何明显的变化。然而，配戴其它类型的镜片例如双焦隐形镜片的患者，由于这种偏心，其视敏度或对比度可能受到明显的损失。尽管可以通过中心衍射的双焦设计将不同心性对随对比度而变化的视敏度的有害影响减少到一定程度，但在所有的双焦设计中，双焦隐形镜片部可能出现这种视觉性能的损失。因此，不论镜片是由软性亲水材料制成的，还是由刚性可透气性材料制成的，缺乏精确的配合导致镜片不同心是造成患者不适应双焦隐形镜片的主要原因。
本发明人认为，解决上述问题的一种方法是为患者提供一种精确配合的镜片。然而，精确的配合要求角膜曲率与隐形镜片的凹面曲率之间精确的匹配。每个人的角膜曲率部互不相同，往往还有一些明显的非球面区。因此，库存与所有可能的角膜外形相匹配的镜片是不实际的。此外，还有与根据角膜曲率定制的每一个隐形镜片凹形表面有关的问题，因为改变凹面的曲率会改变光学特性，即由镜片提供的球面屈光度(spherical power)或散光矫正。
附加屈光度区(add power zone)应在瞳孔内的原因是为了使多焦镜片正确地起作用，从而使视网膜能同时接收所有的影象。对于远处的物体，基本屈光度区(base power zone)所形成的影象被聚焦，附加屈光度区形成的影象却被散焦。对于近处的物体，基本屈光度区形成的影象被散焦，而附加屈光度区形成的影象却被聚焦。当给定一个聚焦的和一个或多个散焦的影象时，视网膜上处理影象的器官和视皮质排斥未聚焦的影象，而处理聚焦的影象。
具有正常调节机能不需要任何屈光矫正的人，也能同时在他们的视网膜上接受多个影象，当看近处物体时，具有忽略远处物体散焦影象的能力，反之亦然。与正常眼睛的这种相似之处表明，为使多焦隐形镜片正确地起作用，附加屈光度区应在瞳孔以内。由于视网膜上影象的强度与瞳孔所对的相应的屈光度区(即附加屈光度区或基本屈光度区)的面积成正比，所以可根据瞳孔尺寸计算出附加屈光度区的最佳面积。众所周知，人与人的瞳孔尺寸都不相同，而且还与环境照明度以及各人的物理化学状态有关。例如，年龄30岁人的瞳孔尺寸，可以由在阳光直射下的2.2mm变为夜晚在室外的5.7mm。关于瞳孔尺寸随年龄和照度级分布的数据在文献中可以查到。还可以假定，配戴隐形眼镜的人经受极度照明时一般是在室外，那里最需要的是远距离视力，而在室内，周围的照度是中等的，那里往往最需要的是近距离和中等距离的视力。基于这些考虑，如果需要，可以开发一种预示近视附加屈光度区、远视基本屈光度区和中等视力非球面区最佳尺寸的模型。这种模型已在美国专利5,112,351中公开。
当将一个多焦镜片的扇面(multifocal segment)放在患者眼睛上时，根据患者瞳孔的中心一般足以确定多焦镜片扇面的位置。然而，有时需要根据视线或根据所关心的其它光学特征(optical feature)来确定多焦镜片扇面的位置。例如，尽管眼睛的视线往往会与患者瞳孔的中心有关，然而在某些情况下，视线会偏离瞳孔中心。在视线偏离瞳孔中心的情况下，通常可以根据视线而不必根据瞳孔中心来确定隐形镜片多焦部分的位置。
在其它情况下，通常还要根据散光者瞳孔中心或视线确定隐形镜片复曲面的位置。例如，为了最好地匹配，优选使复曲面隐形镜片的散光矫正轴线与镜片在患者眼睛上的静止或平衡位置的角膜非球面成直角。另外希望，例如这些轴线在瞳孔中心或在视线上相交。与复曲面或非球面镜片有关的一个明显的问题是，必须在库存中保持可供顾客充分选择的镜片的绝对数量。例如，库存下列所有可能的镜片组合在-15.00D至+15.00D的球面范围内间隔为0.25D(121种球面屈光度(Sphericalpower))，在0.00D至-5.00D的园柱面范围内间隔为0.25D(21种屈光度(power))和在180°散光旋度(astigmatic rotation)范围内间隔为2°(90种旋度)，共需库存228,690个镜片。即使在散光范围内间隔为15°(12种旋度)，就象在制造镜片时通常所作的那样，必须库存30492个镜片。理想的是当以后矫正旋度(2541个镜片)时，经营者只备置一套具有所要求的球面和园柱面镜片、或当以后为园柱面镜片加复曲面和调节旋度(121个镜片)时，备置一套球面镜片、或当以后矫正球面或旋度(21个镜片)时，备置一套复曲面镜片、或当以后矫正球面、园柱面和旋度时，备置一套具有单屈光度(Single power)的预制件。
因此，从上述观点看，需要有一种根据与患者眼睛相关的光学特征准确确定附加屈光度区或复曲面位置的隐形镜片，以及一种制造这种镜片的方法。
发明概述本发明提供了一种制造新型多焦和/或非球面隐形镜片的新方法，满足了上述需要。
根据本发明的一个实施方案，确定患者眼睛上的光学特征如瞳孔中心或视线的位置。选择光学预制件，当光学预制件在患者眼睛角膜表面上稳定后，确定与该光学特征位置相应的光学预制件表面上的位置。
然后对隐形镜片提供光学修正，例如采用机械加工或铸塑进行修正。光学修正可以是例如多焦附加屈光度区或复曲面区。光学修正可以在光学预制件的凸面或凹面上进行铸塑或机械加工。
根据本发明的一个实施方案，通过给患者配戴光学预制件，且直接观测光学预制件表面上与光学特征相应的位置，来确定与该光学特征相应的光学预制件表面上的位置。根据另一个实施方案，通过测绘患者的角膜外形来确定与该光学特征相应的光学预制件表面上的位置。根据这些数据，可以预测光学预制件在眼睛上的位置，同时，确定与眼睛有关的重要的光学特征的位置。采用这些数据，勿需让患者真正配戴所配制的预制件就可以计算出与所配制的光学预制件相关的重要光学特征的位置。
根据本发明的另一个实施方案，为了配戴舒适，且得到最佳的远视力，首先将所选择的光学预制件放在患者的眼睛上，并使其在角膜上稳定。放在眼睛上之后，注意瞳孔中心相对于光学预制件的位置，然后加以适当的光学修正。修正可以是球面曲率、非球面曲率、或球面和非球面曲率的结合。这种光学修正可以是中心对称的。(即相对于瞳孔中心)，或相对于瞳孔中心可以是不对称的。而且，修正的部位可在瞳孔区的外侧、内侧、或同时在瞳孔区的内侧和外侧，也可在光学预制件的凸面或凹面上。
根据本发明的另一个实施方案，首先将具有基本屈光度的单焦镜片放在患者的眼睛上，并使它在角膜上稳定，以便使其吻合。然后，在镜片上作出表示瞳孔中心位置的标记，再加以适当的光学修正。根据在不同的环境照明度下，对同年龄典型患者所得到的瞳孔资料估计，修正可以是在瞳孔区外侧或内侧的球面和非球面曲率的结合。例如，这种光学修正例如附加区(add zone)，可以是中心对称的，且定心在瞳孔的中心上，也可以是对瞳孔中心不对称的。而且，修正可以对准瞳孔，但可位于瞳孔区之外，这种隐形镜片能为屈光参差者以及远视者提供令人满意的视力，并能避免目前正进行评价的已知双焦隐形镜片存在的问题。
在某些情况下，镜片在角膜上可能不稳定，有适度的转动。在许多情况下，包括复曲面镜片和非中心对称的多焦镜片在内，不希望镜片转动。因此，往往希望隐形镜片是稳定的，无论是将镜片放在患者眼睛上之前还是之后，都要观察患者角膜上的转动，一种优选的使转动稳定的方法，是借助在靠近光学预制件的周围铸塑或机械加工的楔形棱镜或配重。
本发明还涉及铸塑隐形镜片的方法，其操作按照上述修正方法进行(根据光学特征附加多焦和复曲面区或在预制件表面上附加重量或配重)。这种方法优选采用称作Surface CastingTM的方法，该方法是在整个或部分隐形镜片上铸塑配重树脂片、或者球形或非球形的光学表面。为了提供光滑舒适的新表面，可将增加的新表面沿周边减薄(或消散)，或者在新表面延伸到光学预制件的边缘时，将其精加工或融合为一体。对于患者的远距离屈光不正，可以不矫正光学预制件，也可以矫正。在美国专利5,219,497中公开了这种眼镜镜片铸塑方法的细节，该专利的公开内容引入本文作为参考。Surface CastingTM法优选采用光热固化法固化模具组合内的树脂层，该模具组合由包括最终光学几何形状的模具、树脂层和隐形镜片预制件组成。光学预制件最好这样选择，以使其具有适合患者要求的理想的经验凸面曲率。光学预制件原来的几何形状可以是球形的或非球形的，并可包括散光矫正。
根据本发明的实施方案，安排光学预制件、一定体积的聚合性树脂和包括铸塑区的模具，以使树脂至少充满模具和铸塑区表面内光学预制件之间的空隙。使模具上的铸塑区对准预定位置，即与所关心的光学特征相对应的位置。然后使树脂聚合以提供具有与铸塑区光学修正相符的隐形镜片。
根据本发明的另一个实施方案，如果需要，可通过机械加工对镜片预制件作上述修正，以形成远视屈光度区、附加屈光度区和/或复曲面区，并形成任选的楔形棱镜或配重。
根据下文对某些实施方案的详细叙述以及所附的权利要求，本发明的方法以及通过该方法所制造的镜片的各种其它实施方案和优点将会更加清楚。所附权利要求书在此引入作为详细叙述上述的和更优选的实施方案的参考。在本说明书中参考的所有专利申请、专利和其它公开的内容均全部引入本文作为参考。
附图简述
图1A用示意图说明了瞳孔上双焦附加屈光度区的位置，其中附加屈光度区与瞳孔中心同心。
图1B用示意图说明了瞳孔上连续变焦附加屈光度区(Progressiveaddition power zone)的位置，其中，附加屈光度区与瞳孔中心不同心。
图1C用示意图说明了瞳孔下面弯月形双焦附加屈光度区的位置。
图1D用示意图说明了具有Fresnel区平面的隐形镜片。
图2用示意图说明了瞳孔上半园形双焦区的位置，该位置是根据视轴确定的。
图3用示意图说明了衍射附加屈光度区(diffraction add powerzone)的位置，该位置是根据视轴确定的。
图4A-4D说明了制造图1A、1B、2和3中的镜片所用模具的平面图。
图5A-5D说明了在制造具有附加屈光度区(半园形的和连续变焦的)的隐形镜片时，模具组合中树脂层的横截面图，对于具有基本上相同和基本上不同的基本曲率的模具和预制件而言，附加屈光度区是在模具主体和预制件之间形成的。
图6是用于制造隐形镜片的模具组的部分横截面图。在镜片的凹面上包括了连续变焦附加屈光度区。
图7是一个处在患者角膜上的球形、刚性、可透气性镜片的平面图。
图8是图7镜片的平面图，具有衍射区，其位置是根据患者瞳孔中心确定的。
图9是固定在机械加工芯轴上的隐形镜片的侧视图。
图10是图9隐形镜片的侧视图，该镜片上具有机械加工的折射双焦区。
图11A是图7镜片的平面图，该镜片已经过机械加工，形成散光矫正、双焦矫正和楔形棱镜。
图11B是根据本发明的一个实施方案修正的镜片预制件的平面图，其中修正过的镜片预制件包括园柱面的轴线，确定园柱面轴线位置的定位标记以及防止预制件转动使其稳定的配重部分。
图11C是根据本发明修正的镜片预制件的平面图，其中镜片预制件包括园柱面的轴线、确定园柱面轴线位置的定位标记、配重部分及位移的衍射双焦区。
图12表示本发明的一个实施方案，其中当树脂固化时，使光学预制件旋转而模具保持静止。
图13是一个模具组的横截面图，根据本发明的实施方案，该模具组合在靠近镜片预制件的边缘提供一个消散或减薄区。该模具组包括镜片预制件、在镜片预制件上面的树脂层以及树脂上的模具。
发明详述根据本发明的一个实施方案，以下列方法提供隐形镜片。选择适宜的光学预制件和根据患者的眼睛确定光学特征(例如患者瞳孔中心、患者视线等)的位置。当光学预制件在患者眼睛表面上稳定下来时，还要确定与光学特征相应的光学预制件表面上的位置。此外，在与光学预制件吻合之后，就要通过镜片给患者验光(全面验光)，以确保光学预制件有正确的距离配方，以及如果有的话，还要确定需要提供的附加屈光度。如果预制件没有正确的距离配方，应当更换另一个预制件或者进行修正。然后，根据与光学特征相应的光学预制件表面上的位置，在光学预制件上提供光学修正，例如多焦区或复曲面区。
如果要增加多焦区，优选在相应于利用镜片多焦特征的光线条件下设计，使多焦区在瞳孔内。
由含水量从低到高的亲水性聚合物或由透氧性高的(例如DK/l＞45)、刚性、疏水性、可透气性材料制造预制件是理想的。由能透过波长320-400nm的紫外线、透射率至少80％的材料制造光学预制件也是理想的。
本发明的方法可以采用由含水量为37％-75％的交联亲水网络组成的预制件，该网络由丙烯酸酯类、甲基丙烯酸酯类和乙烯基咔唑类的混合物组成，其中至少有一些具有羟基或氨基取代基，例如羟乙基甲基丙烯酸酯、或N-或C-甲基乙烯基咔唑、N，N-甲基丙烯酸二甲氨基乙酯，以及疏水性的丙烯酸酯类、甲基丙烯酸酯或乙烯系化合物类，例如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、取代的苯乙烯和常用于制造隐形镜片的其它单体，不受限制。
可以采用的另一类预制件，是由刚性、透气性材料例如交联的硅氧烷制成的。该网络优选含有适宜的交联剂，例如N，N-二甲基二丙烯酰胺、乙二醇二丙烯酸酯、三羟丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯及其它类似的多官能丙烯酸酯类或甲基丙烯酸酯类、或乙烯系化合物，例如N-甲胺基二乙烯基咔唑。
因此，虽然从亲水性聚合物优良的生物相容性考虑，可以推荐使用它们，但本文所述的本发明制造隐形镜片的方法也完全适用于任何其它类型的光学预制件，例如由丙烯酸封端的硅氧烷制造的刚性透气性隐形镜片或刚性PMMA隐形镜片。
如果要提供多焦区，例如双焦、三焦或连续变焦区，则可选择没有矫正、有距离矫正、散光矫正以及距离和散光两种矫正等的光学预制件。如果要提供复曲面区，则可选择没有矫正、有距离矫正、多焦矫正以及距离和多焦两种矫正等的光学预制件。如果要提供散光和多焦两种矫正，则可选择没有任何矫正的、有距离矫正等的光学预制件。
在市场上买到的光学预制件的球面屈光度范围一般为30屈光度，以0.25D递增，从+15.00D至-15.00D。这种光学预制件也可以包括园柱面矫正，从0.00D至-5.00D，以0.25D递增。如果是在光学预制件上加标记的话，优选在光学预制件直径上相对的两端做标记表示方向或园柱的轴线。
在实施本发明的方法时，需要确定光学预制件在患者眼睛上稳定之后，它在角膜表面上的位置。例如，这一位置可以这样确定，简单地将光学预制件放在患者的眼睛上，使隐形镜片稳定，并处在正常的静止位置，然后确定所关心的光学特征的位置。如果要提供的光学修正对光学预制件不是中心对称的，则应当确定附加的参考位置。例如，可以确定镜片底部边缘的位置(即经线270°)为参考位置。
虽然如上述配戴光学预制件之后，可以根据其表面上所做的标记确定光学修正的位置，但也可以采用常规光学预制件进行试戴，以确定所关心的光学特征的位置，该常规光学预制件的曲率与要配制的镜片的曲率相同。
确定镜片位置的另一种方法，是采用角膜测绘仪测绘患者角膜的表面形状。一种这样的仪器，Corneal Analysis System 3型可以从德克萨斯州休斯顿的Eyesys Technologies购买。根据这种角膜图，可以预测配戴时预制件的位置。将其它因素例如患者眼睑的拉力、眼泪流量和眼睑的张开宽度(即两睑之间的开度)及其对角膜的方位考虑进去，可以更精确地预测在配戴时光学预制件在角膜上的位置。
除了确定光学预制件在患者眼睛上的位置以外，还要确定所关心的光学特征相对于光学预制件表面的位置。所关心的光学特征包括上下眼睑、患者瞳孔中心和患者眼睛的视线(在瞳孔范围之内，但不必在瞳孔的中心)。
根据本发明的实施方案，光学特征例如瞳孔中心的位置和选择的任何其它参考位置。实际上随后都可以标记在镜片的前面或凸面一侧。当然不必做实体标记。例如可以通过一个透明的坐标方格观测镜片，坐标方格被用作测定光学预制件表面上与所关心的光学特征相应的位置以及选择的其它参考位置的位置的尺度(例如在笛卡儿坐标或极坐标上)。
将患者的视线定义为从一个固定点(焦点)至入射光瞳中心和从出射光瞳中心到黄斑中心的直线。确定视线之后，就可以确定视线进入角膜的这个点。由于视线代表从固定点通过眼睛的晶体进入黄斑中心的光束的中心光线或主光线，所以视线是一个相关的光轴。视线进入角膜的位置可以用仪器确定，这种仪器可以买到。Nikon NRK-8000 Auto Ref-Kerotometer就是一种这样的仪器。先将患者的视力矫正到最好的视敏度。然后采用该仪器的偏心固定方式，确定固定点与瞳孔中心之间偏离的程度(例如在笛卡儿坐标上)。用该仪器测定的固定点相当于视线进入角膜的位置。确定视线的其它方法对于本领域的技术人员是很清楚的。
在上述的实施方案中，将瞳孔中心或视线作为参考点，以确定与所关心的光学特征相应的光学预制件表面上的位置。当然也可利用其它的参考点，本领域的技术人员对此很快就清楚。此外，确定光学预制件在角膜表面上的位置和确定光学特征在光学预制件上的位置的其它实施方案，本领域的技术人员也是很清楚的。
在已知光学特征相对于光学预制件表面的位置之后，就对镜片提供适当的光学修正，例如光学修正可以是远距离区(distance zone)、复曲面区、附加屈光度区和/或稳定区。如果要使用多焦附加屈光度区，根据患者的需要和生活方式，既可以选择双焦型的附加区(例如衍射双焦区、球面弯月状或平顶状)，也可以选择连续变焦附加型附加屈光度区。优选的光学修正方法是铸塑、机械加工或二者相结合的方法。
当合适时，经上述修正的任何光学预制件都可以是稳定不转动的。例如，如上所述，所配戴的镜片在患者角膜上可能有适度的不稳定。在这样的情况下，可能需要使隐形镜片稳定，可在将镜片放到患者眼睛上之前或之后，观测患者角膜的转动。可借助标记来加强对患者角膜转动的观测，采用任选的标记来标明光学特征相对预制件的位置，或如果有散光的话，可借助在镜片270°经线下部边缘所做的标记标明散光矫正的轴线。在使镜片预制件稳定不转动时，可将光学特征相对于镜片预制件的位置考虑进去。使隐形镜片稳定的方法在本领域是已知的，这些方法包括配重、切削、棱镜平衡及在镜片的前部或后部的复曲面设计等。也可以使角膜的外形与隐形镜片的凹面外形精密匹配而达到稳定。
如上所述，可以将各种光学的和防转动-稳定的修正铸塑到镜片预制件的表面上。根据本发明的实施方案，这样安排光学预制件、一定体积的聚合性树脂和具有铸塑区的模具，以使树脂充满模具和相应铸塑区内的光学预制件之间的空隙。使模具上的铸塑区对准预定的位置，即与光学特征相应的光学预制件表面上的位置，然后使树脂聚合以提供光学修正与铸塑区相符的隐形镜片。优选的树脂包含例如制造上述光学预制件所使用的一些单体。
引发剂可以是热活化的游离基聚合引发剂，例如偶氮异丁腈、过氧化苯甲酰、其它过氧化物、过碳酸酯类或制造隐形镜片常用的过乙酸酯类、或一些光化学引发剂，例如市场上买到的取代的二苯甲酮类或苯乙酮类，例如Ciba Geigy销售的Iragacure 184、Iragacure 650和BAPO，Sartomer销售的Kip 100F，或Radcure Corp.销售的Darocure 1173。
Surface CastingTM法所用的模具可以包括玻璃模具、塑料模具和金属模具，优选玻璃模具是由退火的玻璃制造的，该玻璃能够透过波长350-420nm的紫外线，最小穿透率为80％。优选的塑料模具材料是聚烯烃，它也能透过波长为350-420nm的紫外线。优选的聚烯烃材料是聚〔1-戊烯〕或聚〔降冰片烯〕。
为了控制最终镜片的屈光度(基本和附加)和附加层的厚度，光学预制件的外形应当与模具的外形有一种特殊的关系。
由于隐形镜片光学预制件非常薄的特性，因此，通常可以，但不是必须遵循的，使紫外线穿透隐形镜片预制件，对树脂进行光固化。在预制件的树脂侧采用金属或反光的模具可以加强固化作用。然而，一般优选能透过上述波长范围的紫外线的材料。模具既可以是可重复使用的(例如玻璃制造的模具)也可以是一次性使用的(例如由聚丙烯、聚烯烃或某种其它类似的聚合材料制造的模具，这些材料是可注塑的，且形成表面光洁度高、尺寸准确的形状)。就本发明的实施而言，优选聚烯烃模具，因为它们能产生光洁度高的表面。
当铸塑薄的表面层时，在固化期间也可能需要转动全部或一部分树脂材料。因此，可以在以下几种情况下使树脂材料固化在没有模具的情况下转动镜片预制件、同时转动镜片预制件和模具、保持模具静止而转动镜片预制件及保持镜片预制件静止而转动模具等。在这些情况下，既可将镜片预制件，也可将模具固定在可旋转的芯轴上。如果选择光固化作为总固化的一部分，或构成整个固化，或者镜片预制件、模具或者两者均可以用基本上能透过波长有固化作用的光的材料制成。当使用模具时，树脂可在旋转之前提供，或在旋转期间注入。模具可以在镜片预制件的下面、上面或侧面。树脂可以放在镜片预制件的凸面或凹面。
现在参看附图(未按比例绘制)，根据本发明的一个实施方案，图1A绘出了一个光学预制件20，在瞳孔10的中心上有一个衍射双焦扇面22。附加屈光度(双焦)区22与瞳孔11的中心同心，是球形的，它在本设计中具有的面积约为6.3mm2。图4A所示的相应模具40的中央有一个双焦铸塑区42，它被一个有与前述光学预制件曲率相同的区域(也在瞳孔范围内)包围着，以便能在瞳孔范围内提供远距离视力。
图1B示出一个具有连续双焦扇面22的光学预制件20，该扇面对瞳孔10是中心非对称的。附加屈光度区22偏离瞳孔11的中心，以便在瞳孔中心或在瞳孔中心周围提供远视屈光度区(distance power zone)。在这个实施例中，连续变焦附加区22的面积约为7.5mm2，且包括用于中距离视力的面积约为1.2mm2。图1B还示出了防止转动的配重区25。在图4B中，示出了用于生产这种扇面的中心不对称连续变焦附加区(progressive addition)模具40的平面图。模具40包括一个附加屈光度扇面的铸塑区42。模具40还包括一个提供防止转动的稳定铸塑区45。
在图1C所示的本发明的另一个实施方案中，隐形镜片20包括位于瞳孔10下方的弯月形双焦区22，当向下凝视时，它就向上转换而位于瞳孔10之内，以供近视之用。
本发明也可用于制造任何类型的衍射隐形镜片20，例如(但不限于)图1D所示的具有Fresnel区平面22的镜片。根据本发明的一个实施方案，先确定瞳孔中心与光学预制件的相对关系(例如，在预制件上做出实际标记)，然后利用这种关系确定附加扇面的位置(在这种情况下，是一套同心区平面或Fresnel镜片扇面)。
在图2和图3中示出了其它镜片的设计，在这些实施方案中，附加屈光度区22放在与视线12而不是与瞳孔中心11相对的位置上。图2中的附加屈光度区22是一个半园形双焦扇面。图3的附加屈光度区22是一个衍射区。一般优选附加屈光度区22复盖瞳孔开孔10的面积不超过瞳孔总面积的60％，且优选不少于瞳孔面积的30％。在图4C和图4D中，分别示出了用于生产图2和图3中镜片的模具40的平面图。模具40包括用来加进附加屈光度扇面的铸塑区42。该模具还包括提供稳定转动的铸塑区45。
在本发明的另一个实施方案中，将水合的或无水状态的光学预制件固定在框架上，例如使其前面的一侧向上。然后将预定量的聚合性树脂放在预制件的顶上，且立即将模具放到树脂上面，使树脂展开并充满模具和光学预制件之间的空间。使模具和镜片彼此相对移动，以确保预制件上与光学特征(例如，瞳孔中心或视线)相应的位置正好相对于模具的铸塑区。模具也可以相对于预制件旋转，直到光学预制件上所包括的园柱面的轴线(如果有的话)准确地对准模具的铸塑区。如果需要，可加入树脂片作为配重，以使预制件稳定而防止转动。这可以与光学修正同时进行，也可以不同时进行。然后按照预定的固化程序使模具组合固化(固化时间一般为2秒至18分钟，视固化流程而定)。在固化过程中，模具组合的温度优选控制在+/-1℃之内。既可以采用热、光、也可以采用二者相结合的方法实现固化，这取决于在树脂配方中所用的聚合引发剂(或几种引发剂)。
在本发明的另一个实施方案中，例如在图5A-5D所看到的，将规定体积的聚合性树脂30放在光学模具40的槽中，该光学模具具有成品镜片的最终光学设计(例如模具40中的双焦或连续变焦附加镜片区42)。光学预制件和模具可以有基本上相同或基本上不同的曲率。例如在图5A和5C中，预制件20和模具40基本上具有相同的基本曲率，而在图5B和5D中却有基本上不同的基本曲率。将光学预制件20放在树脂30上，使树脂30向外展开，并充满预制件20和模具40之间的空隙。然后按上述方法将新形成的模具组合固化。
同样，图6表明模具组合的横截面图，其中树脂30被放在模具40的凸面和镜片预制件20的凹面之间。模具40的表面形状由镜片预制件20的最终光学设计决定，在这种情况下，由加进的连续变焦附加镜片区42决定。
在图12中说明了本发明的一个实施方案，图中示出了一个固定在旋转芯轴50上的镜片预制件20。模具40具有一个分光的多焦设计42(例如衍射区)。当紫外线穿过保持静止的模具40时，镜片预制件20和模具40之间的树脂30被固化。
在上述和其它实施方案中，可使树脂层展延到光学预制件的边缘(例如，呈很薄的非处方载体层或呈处方区的部分，例如复曲面区或球面区)。在这种情况下，为了配戴舒适，需要对镜片边缘进行机械加工或精加工。另一方面，在树脂层达到镜片预制件边缘之前，可以使树脂层的厚度设计成逐渐减小，直至消失(本文称作“消散”或“减薄”)。减薄可以在紧靠近所关心的铸塑特征处，或可以在载体层的边缘，优选依次展延到镜片的边缘。减薄受许多因素控制，其中包括树脂体积、树脂粘度和模具设计的形状。一种优选的提供减薄的方法是在固化时旋转或转动模具组合(包括光学预制件、树脂和模具)。现在参看图13，另一种产生薄边31的优选的方法，是在预制件20靠树脂30的表面张力固定在一定位置上，且模具40位于该镜片预制件20之上的情况下固化模具组合60。控制减薄位置和减薄程度的其它手段，本领域的技术人员是了解的。
在本发明的另一个实施方案中，光学预制件的粘结表面(或凹面，或凸面)是在铸塑新表面铸塑区之前修整过的表面，以便在光学预制件表面和附加层之间产生更牢固、更持久的粘结。这种表面修整可以包括但不限于以下几种方式表面机械糙化、利用能源例如热、紫外线、X-射线或γ射线进行处理、产生表面化学浸蚀的处理或增加为提高粘结性能而设计的新化学薄层。
Surface CastingTM法使用的树脂配方，优选由亲水性的丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和乙烯基咔唑的混合物组成，它们在固化时产生交联的亲水网络，对水的吸收与光学预制件的材料相同。实际上，Surface CastingTM可以采用与光学预制件相同的树脂配方。如果Surface CastingTM选择不同的配方，为了避免镜片不均匀的膨胀和产生变形，Surface CastingTM吸收的水分(如果有)应当与预制件吸收的水分适应，相差不超出1％。
如果Surface CastingTM所用的配方材料是容易与水混溶的，在光学预制件处在水合状态时，就可对其进行Surface CastingTM操作。如果对水合的光学预制件进行Surface CastingTM加工，则固化过程应当迅速完成，一般不到2分钟，以避免单体混合物过多地扩散到预制件中。为此，光化学固化法是特别有利的。另一方面，在Surface CastingTM之前，可使预制件在95℃和具有干燥的氮气流环境的干燥炉中干燥脱水，或采用另一种方法，在真空下脱水20分钟。这种方法虽然不能使预制件完全脱水，但可以除去镜片所吸附水分的75％以上。对于吸收水分大于50％的光学预制件，不推荐脱水，因为脱水可能引起镜片产生微小的裂纹。
如果光学预制件是由疏水性材料组成的，或者如果Surface CastingTM所用的配方材料不能完全与水混溶，Surface CastingTM的操作应当用脱水状态的光学预制件进行。如果希望镜片具有较高的折光指数，可以采用不吸水的疏水镜片，因为目前所用的亲水镜片的折光指数很少超过1.42。
根据本发明的另一个实施方案，光学修正(例如，附加屈光度区和/或复曲面区)和防止转动的特征部分是在光学预制件所需要的位置上通过机械加工的。可以采用常规机械加工的方法对光学预制件进行修正。
例如，刚性、透气性的镜片可在精密的CNC车床或隐形镜片铣床上加工。可以用适宜的石腊将光学预制件固定在一个精密的芯轴上，然后用车床卡盘的夹头将其固定到合适的位置上。另一种方法，可以借助真空将镜片固定在适当的位置上。镜片的中心位置可以用作机械加工的定位基准。
软性亲水隐形镜片也可以进行机械加工。例如，部分脱水状态的软性隐形镜片可以在室温下进行机械加工。或可以在冷冻以后将其进行机械加工。冷冻镜片的机械加工是一种非常成熟的技术。冷冻的镜片既可以在部分脱水状态下也可以在完全水合的状态下进行机械加工。为了进行机械加工，将镜片安装到夹头上(例如用双面胶带)。然后将软性镜片曝露在低温的、干燥的氮气流中。在镜片冷冻之后，将氮气流维持在降低的水平上，然而仍足以除去机械加工过程所产生的热量。通过在恒定的低温下保存镜片，使镜片的光学变形减少到最小。
再参看附图，图7示出了球形、刚性、透气性镜片120的平面图，该镜片安放在患者瞳孔110上面的角膜上。在镜片的凸面上已标出瞳孔中心111的位置和270°经线123。数字126表示镜片的几何中心，数字112表示视线。图8是在图7镜片120的凸面上机械加工出衍射双焦附加区121之后的镜片平面图。附加区121以标示图7视线位置的点112为中心。
图9表示用双面胶带140固定在芯轴130上的软性隐形镜片120的侧视图。芯轴130的表面曲率基本上与隐形镜片120的凹面曲率相同，以避免它在冷却时，镜片120出现任何弯曲或变形。图10是图9所示镜片120的侧视图，该镜片的固定方式与图9相同，在镜片120的凸面上有机械加工的折射双焦区121。在270°经线上可以看到有楔形棱镜122。
图11A是图7中刚性、透气性镜片120的平面图，该镜片已经过机械加工，在45-135°经线处形成园柱面矫正，以致园柱面矫正的轴线124投影到镜片表面上时，将瞳孔二等分。双焦扇面121和楔形棱镜122也已经被机械加工。
在图11B和11C中还示出了其它实施方案，图中绘出了修正过的光学预制件220，它具有园柱轴线224、确定园柱轴线224方位的定位标记226和使光学预制件稳定的配重部分225。图11B还绘有衍射双焦222，它相对于光学预制件的中心发生了位移。
以上是对本发明某些实施方案的详细讨论。但不应认为这些实施方案是对本申请人的发明范围的限制，本发明的范围已明确规定在所附权利要求书中。
权利要求
1.一种为患者制作隐形镜片的方法，该方法包括确定患者眼睛上的光学特征位置；选择一种光学预制件；当所述光学预制件在患者的眼睛上稳定时，测定光学预制件的静止位置以便确定与患者眼睛上的光学特征相吻合的光学预制件表面上的参考位置；和在根据光学预制件上的参考位置的位置上，对所述光学预制件提供光学修正。
2.权利要求1的方法，其中所述隐形镜片是一种具有多焦附加屈光度区的单焦隐形镜片。
3.权利要求1的方法，其中所述隐形镜片是一种具有复曲面区的单焦镜片。
4.权利要求1的方法，其中所述隐形镜片是一种具有多焦附加屈光度区的复曲面或散光镜片。
5.权利要求1的方法，其中在所述光学预制件上增加一片物料以防止光学预制件转动而使其稳定。
6.权利要求1的方法，其中从光学预制件上除去一片物料以防止光学预制件转动而使其稳定。
7.权利要求1的方法，其中所述的光学修正是通过在所述光学预制件上铸塑聚合性树脂提供的。
8.权利要求7的方法，其中所述树脂被铸塑在光学预制件的凸面侧。
9.权利要求7的方法，其中所述树脂被铸塑在光学预制件的凹面侧。
10.权利要求7的方法，其中聚合性树脂被铸塑在所述光学预制件上以防止光学预制件转动使其稳定。
11.权利要求1的方法，其中所述光学特征是患者眼睛瞳孔的中心。
12.权利要求1的方法，其中所述光学特征是患者眼睛的视线。
13.权利要求1的方法，其中所述确定光学预制件静止位置的步骤包括给患者配戴光学预制件；和观测与光学特征相应的光学预制件表面上的位置。
14.权利要求1的方法，其中所述测定光学预制件静止位置的步骤，是在不需要患者配戴试验镜片的情况下进行测定。
15.权利要求1的方法，其中所述光学修正是通过对所述光学预制件进行机械加工提供的。
16.权利要求1的方法，其中所述光学修正是通过铸塑聚合性树脂和机械加工提供的。
17.权利要求15的方法，其中对所述光学预制件进行进一步机械加工，以防止光学预制件转动使其稳定。
18.一种经光学修正的隐形镜片，所述光学修正是当镜片在患者眼睛上稳定时，根据患者眼睛上的光学特征相对于隐形镜片的位置定位的。
19.权利要求18的隐形镜片，其中所述隐形镜片是一种具有多焦附加屈光度区的单焦隐形镜片。
20.权利要求18的隐形镜片，其中所述隐形镜片是具有复曲面区的单焦镜片。
21.权利要求18的隐形镜片，其中所述隐形镜片是一种具有多焦附加屈光度区的复曲面或散光镜片。
22.权利要求18的隐形镜片，其中已经在隐形镜片上提供了使其稳定的物料。
23.权利要求18的隐形镜片，其中所述光学特征是在隐形镜片凸面侧提供的。
24.权利要求18的隐形镜片，其中所述光学特征是在隐形镜片凹面侧提供的。
25.权利要求18的隐形镜片，其中所述光学特征是患者眼睛瞳孔的中心。
26.权利要求18的隐形镜片，其中所述光学特征是患者眼睛的视线。
27.一种修正光学预制件的方法，该方法包括旋转光学预制件；使所述光学预制件与聚合性树脂接触；和在旋转过程中使所述聚合性树脂固化。
28.权利要求7的方法，其中所述光学修正，是在固化过程中使至少一部分树脂旋转提供的。
29.一种制作隐形镜片的方法，该方法包括给患者配戴光学预制件；确定与患者瞳孔中心位置相应的光学预制件表面上的位置；安排光学预制件、一定量的聚合性树脂和包括铸塑区的模具，以使树脂至少充满模具和铸塑区内光学预制件之间的空隙；使模具上的铸塑区对准预定位置，该预定位置是与患者瞳孔中心相应的光学预制件表面上的位置；和使树脂聚合以提供一种具有相应于所述铸塑区的光学修正的隐形镜片。
30.权利要求29的方法，其中所述光学预制件是一种单焦隐形镜片，且所述光学修正是双焦、多焦或连续变焦的附加屈光度部分。
31.权利要求29的方法，其中所述光学预制件是一种单焦镜片，且所述光学修正区是一个复曲面区。
32.权利要求29的方法，其中所述光学预制件是一种复曲面或散光镜片，且所述光学修正是双焦、多焦或连续变焦附加屈光度部分。
33.权利要求29的方法，其中所述光学预制件是单焦镜片，且所述光学修正改变了光学预制件的远视屈光度。
34.权利要求29的方法，其中所述隐形镜片经过进一步的机械加工步骤。
35.权利要求29的方法，该方法还包括防止所述隐形镜片转动使其稳定的步骤。
36.权利要求29的方法，其中所述树脂只接触光学预制件的凸面侧。
37.权利要求29的方法，其中所述树脂只接触光学预制件的凹面则。
38.权利要求29的方法，其中所述铸塑区包括配重或稳定区以在光学预制件上提供足以防止光学预制件转动使其稳定的树脂片。
39.权利要求29的方法，其中所述铸塑区包括配重或稳定区以及附加屈光度区。
40.权利要求29的方法，其中在聚合步骤中使模具位于光学预制件之上，以使树脂在铸塑区边缘或靠近铸塑区边缘处消散。
41.权利要求29的方法，其中在聚合步骤中使模具、聚合性树脂和光学预制件旋转，以使树脂在铸塑区边缘或靠近铸塑区边缘处消散。
42.权利要求29的方法，其中在聚合步骤中使模具位于光学预制件之上，以使树脂在光学预制件的边缘或靠近预制件边缘处消散。
43.权利要求29的方法，其中在聚合步骤中使模具、聚合性树脂和光学预制件旋转，以使树脂在光学预制件边缘或靠近光学预制件边缘处消散。
44.一种制作复曲面隐形镜片的方法，该方法包括选择具有指定园柱面的复曲面光学预制件；提供一种具有配重或稳定区的模具，在所述复曲面光学预制件上提供足以防止复曲面光学预制件转动使其稳定的树脂片；安排光学预制件、模具和预定体积的聚合性树脂，以使园柱面的轴线固定在相对于模具的预定旋转位置上，且使所述树脂至少充满模具和在配重或稳定区内的光学预制件之间的空隙；和使树脂聚合，提供稳定防止转动的复曲面镜片。
45.权利要求44的方法，其中除了所述配重或稳定区以外，该模具还包含双焦、多焦和连续变焦附加区。
46.权利要求44的方法，其中在聚合步骤中使模具位于光学预制件之上，以使树脂在铸塑区边缘或靠近铸塑区边缘处消散。
47.权利要求44的方法，其中在聚合步骤中使模具、聚合性树脂和光学预制件旋转，以使树脂在铸塑区边缘或靠近铸塑区边缘处消散。
48.权利要求44的方法，其中在聚合步骤中使模具位于光学预制件之上，以使树脂在光学预制件的边缘或靠近光学预制件的边缘处消散。
49.权利要求44的方法，其中在聚合步骤中使模具、聚合性树脂和光学预制件旋转，以使树脂在光学预制件的边缘或靠近光学预制件边缘处消散。
50.一种制作双焦、多焦或连续变焦隐形镜片的方法，该方法包括选择具有双焦、多焦或连续变焦附加区的光学预制件；提供具有配重或稳定区的模具，以在所述光学预制件上提供足以防止光学预制件转动使其稳定的树脂片；安排光学预制件、模具和预定体积的聚合性树脂，以使双焦、多焦或连续变焦附加区固定在相对于模具的预定旋转位置上，且使所述树脂至少充满模具和在配重或稳定区内的光学预制件之间的空隙；和使树脂聚合，提供稳定防止转动的双焦、多焦或连续变焦的镜片。
51.权利要求50的方法，其中在聚合步骤中使模具位于光学预制件之上，以使树脂在铸塑区的边缘或靠近铸塑区边缘处消散。
52.权利要求50的方法，其中在聚合步骤中，使模具、聚合性树脂和光学预制件旋转，以使树脂在铸塑区边缘或靠近铸塑区边缘处消散。
53.权利要求50的方法，其中在聚合步骤中，使模具位于光学预制件之上，以使树脂在光学预制件边缘或靠近预制件边缘处消散。
54.权利要求50的方法，其中在聚合步骤中，使模具、聚合性树脂和光学预制件旋转，以使树脂在光学预制件边缘或靠近光学预制件边缘处消散。
55.一种用于在光学预制件上铸塑树脂表面的包含聚烯烃树脂的模具。
56.权利要求55的模具，其中聚烯烃树脂包含聚〔1-戊烯〕。
57.权利要求55的模具，其中聚烯烃树脂包含聚〔降冰片烯〕。
58.一种消散光学预制件表面上铸塑树脂层的方法，该方法包括提供模具组合，该模具组合包括光学预制件、模具以及在所述光学预制件和所述模具之间提供的、并与它们接触的聚合性树脂；和在所述模具组合旋转时，固化聚合性树脂。
59.一种制作具有铸塑的表面树脂层且不转动、不横向移动、稳定的隐形镜片的方法，该方法包括选择具有基本上与患者角膜的凸形表面匹配的凹形表面的光学预制件；和在所述光学预制件上提供铸塑层。
60.权利要求1的方法，其中所述光学预制件是复曲面或散光镜片，所述光学修正是双焦、多焦或连续变焦附加屈光度部分。
61.根据权利要求1-17、27-54、58-60中任一项的方法制造的隐形镜片。
全文摘要
提供一种用于患者的隐形镜片(20)的制造方法。根据这种方法，选择光学预制件(20)，并确定光学预制件(20)在患者眼睛上的静止位置。还要确定患者眼睛上的光学特征(11)位置。然后，当光学预制件(20)处在静止位置时，再确定与患者眼睛上光学特征(11)相吻合的光学预制件(20)表面上的参考位置(12)。最后，以光学预制件(20)上的参考位置(12)处为基础，对光学预制件(20)提供光学修正。
文档编号B29D11/00GK1144565SQ95192227
公开日1997年3月5日 申请日期1995年3月23日 优先权日1994年3月23日
发明者R·D·布卢姆, A·古普塔 申请人:英诺特公司