角膜塑形镜的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及角膜塑形镜。所述角膜塑形镜的内表面自中心向外连续地设置：基弧区、反转弧区、定位弧区和周边弧区。反转弧弧段的基础球面弧的圆心不在基弧弧段的基础球面弧的圆心与定位弧弧段的基础球面弧的圆心的连线上。本实用新型的角膜塑形镜能够控制反转弧与基弧的屈光力之差在一个稳定的值，从而保证泪液储存空间容量稳定，保证镜片佩戴的安全性与有效性；提高镜片匹配弧区与角膜形状的匹配度，并减少弧区衔接段数，提高表面光洁度；同时能够提高患者佩戴时的视觉质量。
【专利说明】角膜塑形镜
【技术领域】
[0001]本实用新型主要涉及眼视光学的设计领域。具体而言，本实用新型涉及一种具有全新设计的角膜塑形镜。
【背景技术】
[0002]角膜塑形术(Orthokeratology (Ortho-K))是通过特别设计的角膜塑形镜主动、有步骤、渐进、科学地改变角膜整体形态，以快速提高裸眼视力，控制青少年近视发展为目标的一门技术。
[0003]现代角膜塑形镜采用“反转几何”设计原理，将角膜塑形镜的内表面形状设计成与角膜前表面几何形状相反，在镜片与角膜之间制造一些间隙，利用泪液的力学作用达到“矫形”效果。角膜塑形镜是硬性眼镜，佩戴后镜片内表面与角膜外表面之间夹着一层分布不均匀的泪液，泪液的流体力学效应将角膜中央的上皮细胞向中周部(外围)拉；同时，闭眼和眨眼时，眼睑的作用使得镜片中央对下方角膜施以一定的压力。这两种效应导致角膜中央曲率变平，中央上皮层变薄，中周部变厚，视物成像点向靠近视网膜方向移动。佩戴一段时间后，角膜前表面形状趋于跟角膜塑形镜后表面一致，当摘除角膜塑形用硬性透气接触镜，角膜仍然保持角膜塑形镜后表面的形状，从而使近视度数降低甚至消除。这种形状的改变是短期的，当停戴角膜塑形镜后，角膜会回到以前的形态。
[0004]角膜塑形镜的“反转几何”设计是由Stoyan在1989年提出的(US 4952045)，最初的反转几何设计将角膜塑形镜分成三个弧区，包括基弧、反转弧和周边弧，由于这种设计的反转弧很宽，边缘翘起高度较大，容易引发镜片无规则移动，在临床上具有较大的局限性。现代“反转几何”设计的角膜塑形镜对反转几何区进行了改进，一般分为四个区域。图1是内表面为四弧区设计的现有技术角膜塑形镜的纵向中心剖面示意图。如图1中所示，基弧区I接触人眼角膜的中央区域，面形较为平坦，用于压平角膜表面；反转弧区2较为陡峭，用于稳固基弧的压平效果，并保证一定的泪液储存量；定位弧区3也可被叫作配适弧区，主要用于稳定镜片；周弧区4保证角膜与角膜塑形镜周边泪液的流通。
[0005]角膜塑形镜的内表面是塑形功能实现区域，大部分的设计针对这个区域进行，方法是针对四个弧区的曲率半径和宽度两个变量，根据患者角膜形状和屈光度的要求分别进行设计。
[0006]目前广泛应用于生产的设计一般采用4-7个或5-7个不同曲率半径的圆弧衔接而成，每个弧段的曲面均为球面。图2是现有技术角膜塑形镜的另一纵向中心剖面示意图，该图中清楚地示出了现有技术角膜塑形镜的设计特点。如图2中所示，四弧区是最基本的设计，四个弧区采用四个不同的曲率半径的球面，且各球面的球心(即基弧区I球面的球心Op反转弧区2球面的球心O2、定位弧区3球面的球心O3)共线，即在同一条中轴线Y上(如专利CN 1256908A，US 005963297A中所述)，在各弧区衔接处进行倒角，使各弧段自然衔接。5_7个圆弧衔接是指在反转弧和定位弧用多个圆弧(如反转弧包含两段圆弧，定位弧包含三段圆弧)，以使基弧与反转弧衔接更容易，并使定位弧与角膜形状更匹配(由于角膜是非球面，采用多个球面来拟合出“非球面”的形态)。目前市面上的产品信息尚未显示没有任何一款角膜塑形镜采用了非球面的设计。
[0007]不论角膜塑形镜内表面的设计如何，目前的角膜塑形镜外表面均采用简单的球面，用以达成正确的屈光。
[0008]然而，现有技术的角膜塑形镜主要存在缺陷和不足:
[0009](I)现有技术的角膜塑形镜的反转弧设计采用与基弧、定位弧圆心在同一中心线的圆弧，使二者自然平滑衔接，这种设计的缺点是，反转弧与基弧之间的屈光力差不稳定，公开报道的现有塑形镜反转弧区的屈光力比基弧区大3-15D，事实上差异可能要远远大于3-15D这个跨度，导致泪液储存空间容量不稳定，不同降度的塑形镜塑形效果也不稳定，降低治疗效果。
[0010](2)现有技术的角膜塑形镜将绝大部分精力放在内表面上的设计上，在设计方向上力求使角膜塑形镜佩戴更舒适，达到更好的塑形效果，而并未考虑角膜塑形镜光学性能的改进。角膜塑形镜一般为夜戴型，虽然在大部分情况下无需起到视物作用，但在特殊情况，如晚上起夜、喝水、应门等，佩戴者是需要视物的，并且这种情况基本为夜间暗视条件，人眼瞳孔较大，角膜塑形镜与人眼组成的光学系统中，角膜塑形镜起作用的光学区也较大，能达到6mm甚至更大。现有的角膜塑形镜光学区均未对球差进行限制，大通光孔径下，角膜塑形镜会给角膜塑形镜与人眼组成的光学系统带来额外的球差，影响佩戴者的视觉质量。
[0011]在光学区采用非球面能够有效限制光学透镜的球差大小，现有的角膜塑形镜产品绝大部分在光学区采用双球面设计。也有如前面提到的在角膜塑形镜产品的内表面上采用拟合出的“非球面”的设计，然而其目的是为了使角膜在塑形后的形状变为角膜塑形镜内表面的形状，并非为了改善患者戴镜时的光学质量。并且将拟合出的“非球面”设计放在角膜塑形镜的内表面，如果镜片在佩戴时发生倾斜或偏心，角膜前表面将被塑形为与人眼光学系统不同心的形状，导致病人产生光晕、眩光等现象，严重影响塑形后的人眼光学质量。非球面发生倾斜和偏心时对系统光学质量产生的影响可见专利CN2013/000057 (PCT专利申请号)。
[0012](3)角膜是非球面形态，用于稳定镜片的定位弧区与角膜表面直接接触，因此需要与角膜有很高的匹配度，且尽量减少需要倒角衔接的部位，防止内表面粗糙引起角膜不适的现象。现有定位弧区采用几个不同曲率半径的圆弧衔接模拟角膜周边形状，各圆弧的衔接处不平滑且需要多处倒角，并与角膜周边形状不能完全匹配。
实用新型内容
[0013]本实用新型鉴于现有技术中所存在的上述问题而提出。发明人通过创新性地采用反转弧弧段的基础球面弧的圆心不在基弧弧段的基础球面弧的圆心与定位弧弧段的基础球面弧的圆心的连线上的设计，并且可选择地在所述角膜塑形镜的外表面上应用全新光学设计，其目的在于控制反转弧与基弧的屈光力之差在一个稳定的值，从而保证泪液储存空间容量稳定，保证镜片佩戴的安全性与有效性；提高镜片匹配弧区与角膜形状的匹配度，并减少弧区衔接段数，提高表面光洁度；同时提高患者佩戴时的视觉质量。
[0014]术语定义
[0015]在本申请中使用的术语“角膜塑形镜的内表面”指的是佩戴时与人眼角膜直接接触的角膜塑形镜的那一个表面。
[0016]在本申请中使用的术语“角膜塑形镜的外表面”指的是与角膜塑形镜的内表面相对的那一个表面。
[0017]在本申请中使用的术语“基弧弧段”指的是基弧区在以角膜塑形镜的内表面的中心顶点为原点建立二维坐标系XY平面中(在角膜塑形镜的纵向中心剖面上)所呈现的弧段。
[0018]在本申请中使用的术语“反转弧弧段”指的是反转弧区在以角膜塑形镜的内表面的中心顶点为原点建立二维坐标系XY平面中(在角膜塑形镜的纵向中心剖面上)所呈现的弧段。
[0019]在本申请中使用的术语“定位弧弧段”指的是定位弧区在以角膜塑形镜的内表面的中心顶点为原点建立二维坐标系XY平面中(在角膜塑形镜的纵向中心剖面上)所呈现的弧段。
[0020]在本申请中使用的术语“周边弧弧段”指的是周边弧区在以角膜塑形镜的内表面的中心顶点为原点建立二维坐标系XY平面中(在角膜塑形镜的纵向中心剖面上)所呈现的弧段。
[0021]当本实用新型的角膜塑形镜的内表面/外表面采用非球面(例如高次非球面、复合环曲面等)设计时，这可以被视为在角膜塑形镜的内表面/外表面的假想的基础球面上增加非球面(例如高次非球面、复合环曲面)设计。例如，如果角膜塑形镜的内表面/外表面上的特定弧区采用球面设计的话，那么所谓的其基础球面与该球面所指代的对象是相同的。因此，在本申请中使用的术语“基础球面弧”指的是角膜塑形镜的内表面/外表面的(对应)假想基础球面中所包含的弧段，例如如图1、4、7中所示。
[0022]具体而言，本实用新型涉及以下多个方面的内容:
[0023]1.一种角膜塑形镜，
[0024]以所述角膜塑形镜的内表面的中心顶点为原点建立二维坐标系XY，所述角膜塑形镜的内表面自所述原点向外连续地设置:包括基弧弧段的基弧区、包括反转弧弧段的反转弧区、包括定位弧弧段的定位弧区和包括周边弧弧段的周边弧区，以在所述原点处与所述基弧弧段相切的直线为所述二维坐标系的横坐标轴X，以经过所述原点、垂直于横坐标轴X且位于由横坐标轴X与所述基弧弧段构成的平面内的直线为纵坐标轴Y，
[0025]所述角膜塑形镜的内表面在所述二维坐标系平面XY上的曲线关于纵坐标轴Y对称，
[0026]在所述二维坐标系中，基弧弧段与反转弧弧段的连接点坐标是(a1;匕)，反转弧弧段与定位弧弧段的连接点坐标是(a2，b2)，反转弧弧段的基础球面弧的圆心坐标是(X，y)，
[0027]所述角膜塑形镜的内表面由所述曲线通过围绕纵坐标轴(Y)进行旋转对称变化而得到，
[0028]其特征在于，
[0029]y不为零；且
[0030]所述反转弧弧段的基础球面弧的圆心坐标(X，y)满足以下关系式:
[0031]
【权利要求】
1.一种角膜塑形镜， 以所述角膜塑形镜的内表面的中心顶点为原点建立二维坐标系XY，所述角膜塑形镜的内表面自所述原点向外连续地设置:包括基弧弧段的基弧区、包括反转弧弧段的反转弧区、包括定位弧弧段的定位弧区和包括周边弧弧段的周边弧区，以在所述原点处与所述基弧弧段相切的直线为所述二维坐标系的横坐标轴X，以经过所述原点、垂直于横坐标轴X且位于由横坐标轴X与所述基弧弧段构成的平面内的直线为纵坐标轴Y， 所述角膜塑形镜的内表面在所述二维坐标系平面XY上的曲线关于纵坐标轴Y对称， 在所述二维坐标系中，基弧弧段与反转弧弧段的连接点坐标是(a1; bi)，反转弧弧段与定位弧弧段的连接点坐标是(a2，b2)，反转弧弧段的基础球面弧的圆心坐标是(X，y)， 所述角膜塑形镜的内表面由所述曲线通过围绕纵坐标轴(Y)进行旋转对称变化而得到， 其特征在于， y不为零；且 所述反转弧弧段的基础球面弧的圆心坐标(X，y)满足以下关系式:
2.根据权利要求1所述的角膜塑形镜，其特征在于，所述反转弧弧段是一段球面弧段或者是一段非球面弧段。
3.根据权利要求1所述的角膜塑形镜，其特征在于，所述基弧弧段的曲率半径为7.50-9.93毫米，所述反转弧弧段相对于所述基弧弧段的附加光焦度为在3D-1?范围内的一恒定值，所述反转弧弧段的基础球面弧的曲率半径的范围是5.95-9.29毫米。
4.根据权利要求1所述的角膜塑形镜，其特征在于，所述角膜塑形镜内表面的定位弧区为与角膜形状相匹配的非球面。
5.根据前述权利要求1-4中任一项所述的角膜塑形镜，其特征在于，所述角膜塑形镜的外表面为包括球面、非球面、复合环曲面、多区折射设计的多焦面和多区衍射设计的多焦面的面形中的一种。
6.根据权利要求5所述的角膜塑形镜，其特征在于，所述角膜塑形镜的镜片厚度在0.18-0.25毫米的范围内。
7.根据权利要求5所述的角膜塑形镜，其特征在于，所述角膜塑形镜的外表面面形为使所述角膜塑形镜的镜片在6mm孔径下的球差为零的高次非球面。
8.根据权利要求7所述的角膜塑形镜，其特征在于， 以所述角膜塑形镜的外表面的中心顶点为原点建立二维坐标系ZR，以在所述原点处与所述外表面相切的直线为所述二维坐标系的横坐标轴Z ;以经过所述原点、垂直于横坐标轴Z的直线为纵坐标轴R， 所述高次非球面在所述二维坐标系平面ZR上的曲线满足以下关系式:
【文档编号】G02C7/04GK203745739SQ201420052583
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年1月27日 优先权日:2014年1月27日
【发明者】王曌, 解江冰, 甄彦杰 申请人:爱博诺德（北京）医疗科技有限公司