CN102656506B - 稳定接触镜片的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种稳定接触镜片的方法，所述方法包括：提供具有标称稳定化区参数集的镜片设计，基于动量矩的平衡向所述镜片设计应用价值函数，以及基于将所述价值函数应用到具有标称稳定化区参数集的所述镜片设计形成具有改进的稳定化的接触镜片设计。

Description

稳定接触镜片的方法

背景技术

可通过对接触镜片的一个或多个表面赋予非球形的校正方面，例如圆柱形、双焦点或多焦点特性，来实现某些光学缺陷的校正。当佩戴于眼睛上时，这些镜片必须大体上保持具体的取向才有效。通常通过改变镜片的机械特性来实现镜片在眼睛上保持取向。棱镜稳定化是稳定化方法的例子，其包括使镜片的前表面相对于背表面偏心、加厚镜片的下周边、在镜片表面上形成凹陷或凸起以及缩短镜片边缘。另外，已使用动态稳定化，其中通过使用薄区或镜片周边厚度减小的区域来稳定镜片。通常，薄区位于两个区域，从其在眼睛上放置的有利位置来看，这两个区域关于镜片的垂直轴线或水平轴线对称。

评价镜片设计涉及对镜片在眼睛上的性能作出判断，然后在必要和可能时对设计进行优化。此过程通常通过在患者中对测试设计进行临床评价而完成。然而，此过程是耗时且昂贵的，原因是其需要大量的患者来进行测试，因为必须考虑患者与患者之间的差异。

一直需要改进某些接触镜片的稳定性。

发明内容

本发明为接触镜片，其设计成具有相对于标称稳定化设计而言改进的稳定性。

在本发明的另一方面，稳定接触镜片的方法包括：提供具有标称稳定区参数集的镜片设计；评价该镜片设计的佩戴性能；根据此性能计算价值函数；以及通过应用该价值函数优化稳定区参数。此过程可通过虚拟模型(例如基于软件的模型)迭代执行，该模型模拟诸如眨眼的眼睛机能的影响并相应地调整稳定化方案。

在本发明的另一个方面，根据这样的方案稳定接触镜片，其中对作用于眼睛上的镜片的扭矩的动量矩进行平衡。

在本发明的另一个方面，通过形成一个或多个区来稳定接触镜片，这些区具有与镜片的其余部分不同的厚度，并且其中这些区在镜片上的位置使得当镜片佩戴在眼睛上时作用于镜片的扭矩的动量矩将得到平衡。

在本发明的另一个方面，接触镜片具有稳定化区，其大部分长度位于镜片的水平轴线之下。

在本发明的另一个方面，接触镜片具有稳定化区，其在一个方向相对于另一个方向具有不同的斜度(相对于其峰)变化率。

在本发明的另一个方面，接触镜片在水平轴线之上与在水平轴线之下具有不同的高度轮廓。

附图说明

图1是稳定化接触镜片的前视图或对象视图。

图2A-C是具有插入的镜片的眼睛的示意图，其标出了旋转轴线和作用于镜片的多种扭矩。

图3是流程图，显示了根据本发明的稳定化优化过程。

图4A-C是对应于实例1的具有稳定化区的稳定化镜片的前视图以及周向和径向厚度坐标图。

图5A-C是对应于实例2的具有稳定化区的稳定化镜片的前视图以及周向和径向厚度坐标图。

图6A-C是对应于实例3的具有稳定化区的稳定化镜片的前视图以及周向和径向厚度坐标图。

图7A-C是对应于实例4的具有稳定化区的稳定化镜片的前视图以及周向和径向厚度坐标图。

图8是显示出旋转速度测量值的坐标图。

具体实施方式

本发明的接触镜片具有基于对作用于镜片上的多种力进行平衡而优化稳定化的设计。这涉及应用一种设计过程，该过程平衡作用于眼睛上、眼睛的组成部分上、以及最终地置于眼睛上的稳定化镜片上的扭矩。优选地，改进的稳定性通过用包括稳定化元件的标称设计开始改进过程来实现。例如，具有关于穿过中心的水平轴线和垂直轴线两者对称的两个稳定化区的镜片设计是一种便利的基准，通过它可根据本发明的方法优化镜片的稳定性。所谓“稳定化区”是指镜片周边区的区域，其厚度值大于周边区的其余区域的平均厚度。所谓“周边区”是指周边环绕镜片光学区并延伸直到镜片边缘但不包括镜片边缘的镜片表面的区域。作为有用起点的另一种稳定化设计在美国专利公布20050237482中有所描述，该专利以引用方式并入本文，但是任何稳定化设计均可用作标称设计，然后根据本发明对其进行优化。稳定化设计的改进过程还可以包括：用下述眼睛模型测试所述改进；评价测试的结果；以及以迭代方式继续实施改进过程，直到实现所需的稳定化水平。

图1示出了稳定化镜片的前表面或物侧表面。镜片10具有光学区11。镜片的周边围绕光学区11。两个厚区域12位于周边中且为稳定化区。

优选用于该过程以产生新设计的模型包括多种因素和假设，这些因素和假设模拟机械操作及其对镜片稳定性的影响。优选地，根据熟知的编程技术使用标准编程和编码技术将该模型简化为软件。概述之，通过模拟在规定次数的眨眼中下述力的施加而将该模型用于设计稳定化镜片的过程。相应地确定镜片旋转和偏心的程度。然后以旨在使旋转和/或向心达到更期望水平的方式改变设计。然后使模型再次经历该过程，以确定预定次数的眨眼后眨眼时的平移。通过应用下文更详细描述的价值函数完成设计的改变。

模型假定眼睛优选地由代表角膜和巩膜的至少两个球面部分组成，并且x-y-z坐标轴的原点位于代表角膜的球体的中心。也可以使用诸如非球面的更复杂表面。镜片的基部形状由球面部分组成，但允许镜片的基弧从镜片的中心向边缘变化。可使用不止一个基弧来描述背表面。假定置于眼睛上的镜片呈现出与眼睛相同的形状。镜片的厚度分布不一定旋转对称，并且实际上根据本发明镜片的一些优选实施例不对称。镜片边缘的厚区可用于控制镜片的位置和取向行为。在镜片和眼睛之间存在均匀的液体薄膜(泪膜)，其典型厚度为5μm。此泪膜被称为镜片后泪膜。在镜片边缘，镜片和眼睛之间的液膜的厚度要小得多，并且被称为粘蛋白泪膜。在镜片与下眼睑和上眼睑之间存在典型厚度为5.0μm的均匀液体薄膜(也为泪膜)，并且这些被称为镜片前泪膜。上下眼睑的边界均位于x-y平面内具有单位法向量的平面中。因此，这些边界在垂直于z轴的平面上的投影为直线。在眼睑运动过程中也作出此假设。上眼睑在接触镜片上施加均匀的压力。这种均匀的压力施加在由上眼睑覆盖的接触镜片的整个区域上或具有均匀宽度的上眼睑边界附近的该区域的一部分上，该宽度在垂直于通过沿眼睑边缘划出的曲线的平面的方向上测量。下眼睑在接触镜片上施加均匀的压力。此压力施加在由下眼睑覆盖的接触镜片的整个区域上。由眼睑施加在接触镜片上的压力通过接触镜片的非均匀厚度分布(厚区)而产生作用于镜片的扭矩，尤其是在边缘附近。此压力对作用于接触镜片的扭矩的影响被称为瓜籽效应。当镜片相对于眼睛移动时，在镜片后泪膜中存在粘滞摩擦。当镜片相对于眼睛移动时，在镜片边缘和眼睛之间的粘蛋白泪膜中也存在粘滞摩擦。另外，当镜片移动和/或眼睑运动时，在镜片前泪膜中存在粘滞摩擦。由于镜片的变形而在镜片中产生应变和应力。这些应变和应力导致镜片的弹性内能。当镜片相对于眼睛移动且镜片的变形变化时，弹性内能变化。镜片趋向于弹性内能最小的位置。

描述眼睛(角膜和巩膜)几何形状、镜片基部形状和眼睑运动的参数示于图2中。镜片的运动是作用于镜片的动量矩的平衡的结果。忽略惯性效应。那么，所有作用于镜片的力矩的总和为零。因此，

$\stackrel{\→}{0}={\stackrel{\→}{M}}_{l,\mathrm{cor}}+{\stackrel{\→}{M}}_{l,\mathrm{muc}}+{\stackrel{\→}{M}}_{l,\mathrm{low}}+{\stackrel{\→}{M}}_{l,\mathrm{upp}}+{\stackrel{\→}{M}}_{l,\mathrm{Ulow}}+{\stackrel{\→}{M}}_{l,\mathrm{Uupp}}$

$+{\stackrel{\→}{M}}_{l,\mathrm{Vupp}}+{\stackrel{\→}{M}}_{\mathrm{ms},\mathrm{low}}+{\stackrel{\→}{M}}_{\mathrm{ms},\mathrm{upp}}+{\stackrel{\→}{M}}_{\mathrm{elast}}+{\stackrel{\→}{M}}_{\mathrm{grav}}$

前4个力矩为抗扭矩，并且与镜片运动线性相关。其余的扭矩为驱动扭矩。此动量矩的平衡得到镜片位置β的非线性一阶微分方程

此方程用四阶Runge-Kutta积分法求解。接触镜片上点的位置随绕旋转向量β(t)的旋转而变化。将旧的点位置变换为当前位置的旋转矩阵R(t)符合罗德里格公式

其中

在数值积分方法中，使用时间离散化。这样，镜片的运动可被看作多个后续旋转，因此，在下一时间步t_n+1中，旋转矩阵为

R_n+1＝R_ΔtR_n

其中，R_Δt为在时间步Δt期间的旋转。

将该旋转矩阵分解为镜片的旋转R_α和偏心R_θ

R(t)＝R_θ(t)R_α(t)

镜片的旋转为绕镜片的中心线的旋转。偏心为绕(x，y)平面内的线的旋转。因此，镜片的位置被看作镜片绕其中心线的旋转

接着是偏心

在本发明的优选方法中，让基于这些关系的价值函数(MF)接受调整，并因此改进标称设计的稳定化方案。这些价值函数基于镜片的佩戴性能要求而限定。在优选的实施例中，价值函数被限定但不限于：a)镜片旋转和向心性能(方程1)，b)静止位置周围的镜片的稳定性(方程2)，或c)镜片旋转和向心性能以及静止位置周围的稳定性(方程3)。

${\mathrm{MF}}_1=\sqrt{W_R{\left(\frac{\mathrm{Rot}}{R_{\mathrm{REF}}}\right)}^2+W_C{\left(\frac{\mathrm{Cent}}{C_{\mathrm{REF}}}\right)}^2}$ (方程1)

所谓“镜片旋转”是指在眨眼期间和眨眼之间发生的镜片绕其z轴线的角向移动。根据镜片在眼睛上的初始位置或者在对眼睛建模时的镜片行为，旋转可以是顺时针或逆时针的。

所谓“镜片向心”是指镜片几何中心和角膜最高点之间的距离。向心记录在角膜最高点平面内的x-y坐标系中。

所谓“镜片稳定性”是指在水平方向(x轴)和垂直方向(y轴)的最大镜片移动量以及在眨眼期间的镜片旋转量。镜片稳定性优选地以镜片达到其最终位置后无镜片错向和偏心而记录。

使用方程1作为示例性目的并应用价值函数，Rot和Cent分别描述待优化的镜片设计的镜片旋转和向心性能。R_REF和C_REF为描述初始镜片设计的镜片旋转和向心性能的变量。W_R和W_C为两个权重因子，允许调整一个因子相对于另一个因子的贡献率，并可采用0和1之间的值。当应用时，如下示例性所述，这些函数以数值最佳求解。应用权重因子使得所关注的分量被给予适当的考量。它们可以相等，或者一个分量可以比另一个更受关注。因此，例如，如果相对于向心更关注优化旋转时，他们会选择大于W_C的W_R。在此构造下，一种稳定化设计在其价值函数相对于其之前的设计而减小时，则得到了改进。另外，在这样的情况下，价值函数最小化时，设计被最优化。当然，一种镜片设计可出于稳定化之外的原因而优于另一种，因此，仍可根据本发明实现改进的稳定化，而不必优化该设计的稳定化方面。

(方程2)

在方程2中，X_范围、Y_范围和θ_范围描述待优化的镜片设计的水平方向、垂直方向和旋转中的镜片稳定性性能，X_REF、Y_REF和θ_REF描述初始镜片设计的水平方向、垂直方向和旋转中的镜片稳定性性能，而W_X、W_Y和W_θ则为允许调整因子相对于每个其他因子的贡献率的权重因子。

${\mathrm{MF}}_3=\sqrt{W_R{\left(\frac{\mathrm{Rot}}{R_{\mathrm{REF}}}\right)}^2+W_C{\left(\frac{\mathrm{Cent}}{C_{\mathrm{REF}}}\right)}^2+W_S{\left(\frac{\mathrm{Stab}}{S_{\mathrm{REF}}}\right)}^2}$ (方程3)

在方程3中，Rot、Cent和Stab描述待优化的镜片设计的镜片旋转、向心和稳定性性能，R_REF、C_REF和S_REF描述初始镜片设计的镜片旋转、向心和稳定性性能，而R_REF、C_REF和S_REF则为允许调整因子相对于每个其他因子的贡献率的权重因子。

在另一个实施例中，价值函数包括佩戴舒适性，并且还可以包括稳定化区体积、稳定化区表面积、接触镜片佩戴者对稳定化区的柔软感觉或任何其他相关的标准。

在进一步的优选实施方案中，按照与如上所述的那些相同的方式，由以下参数定义价值函数：

-旋转性能：

-低于旋转曲线响应的表面积

-在+/-5.0度内的旋转中达到静止位置的时间

-初始旋转速度

-向心性能：

-低于向心曲线响应的表面积

-向心时达到静止位置的时间

-达到最终静止位置的第一时间

-向心速度

-稳定性性能：

-水平方向的运动幅度

-垂直方向的运动幅度

-旋转幅度

-水平运动的持续时间

-垂直运动的持续时间

-旋转持续时间。

-佩戴舒适性：

-构造稳定化区过量的材料量

-稳定化区覆盖的表面积

-镜片佩戴者对稳定化区的感觉

对可由该方法产生的稳定化的类型并无限制。稳定化区可具有以下类型：

-相对于X和Y轴对称

-相对于X或Y轴对称

-相对于X和Y轴均不对称

-恒定的径向距离

-可变的径向距离

在优化过程中可以评价多种稳定化区参数，包括但不限于以下：区长度、峰厚度位置、在峰任一侧的坡度角、区的圆周倾斜以及区宽度。优化参数还可以包括镜片直径、基弧、厚度、光学区直径、周边区宽度、材料性质、描述镜片特征的其他参数。

在本发明的优选实施例中，公开了两种类型的改进方法。首先，进行完全优化，其中具有给定稳定化调整迭代(由MF引起)的眼睛上行为的模型需要多个眨眼周期，直到镜片达到其静止位置。在另一个实施例中，在预定的眨眼周期数中改进设计。要有效提供有意义的稳定化改进，通常至少需要三个眨眼周期。在任一种情况下，均通过对标称设计应用MF而迭代执行该方法。在其中使用三个眨眼周期的情况下，初始眨眼使镜片相对于水平方向以角度α取向，在中间眨眼中镜片相对于水平方向以角度β取向，而最终眨眼中，镜片被定位在静止位置。在最优选的实施例中，角度α被设为45度，而角度β被设为22度(但这两个角度都不限于这些值)。在另一个实施例中，优化过程是两种方法的组合，其中最初使用减少数量的眨眼周期以达到中间解决方案，然后使用多个眨眼周期以验证已将优化执行到可接受的程度。

图3显示了此改进方法的流程图。初始稳定化区设计可以为现已存在的设计或新的设计。确定这些设计中的稳定化区参数。通过在相对于初始值改变参数时计算设计性能而获得这些参数。优选地选择对镜片性能产生最大变化的参数，以用于优化方法。在步骤1中，选择稳定化区参数以供考虑。这些参数可以包括例如稳定化区的大小(Z₀)、沿0-180度子午线的峰位置(r₀)、在角度上绕0-180度子午线的峰位置(θ₀)、峰位置之上和之下的斜度、稳定区的角长(σθ)、绕峰位置旋转的稳定化区以及稳定化区的宽度(σ_R)，等等。

在步骤2中，以稳定化区参数在数学上定义镜片，以达到初始或标称设计。对描述稳定化区的数学函数的类型并无限制。还可使用计算机生成的软件诸如CAD应用程序来描述稳定化区。在步骤3中，把在数学上描述的设计(具有定义的参数)输入眼睛模型，并生成旋转、向心和稳定性数据，如表1)所示。然后，在任选的步骤4中，可将此数据用于修改稳定化参数中的一个或多个。

表1.通过应用到方程(1)和方程(2)定义的价值函数的静止位置周围设计获得的性能指标。

通过再成形、缩放、旋转、偏移或使用任何其他修改当前设计的技术来修改稳定化区。在步骤5a-5d中，修改后的稳定化参数再次进入眼睛模型，以生成每个现已修改的设计的旋转、向心和稳定性数据。在相应步骤6a-6d的每一情况下，创建价值函数，并将其应用到每个新的设计，以在操纵镜片时(优选通过旋转)在步骤7和步骤8中生成新的旋转、向心和稳定性数据。再次，在每个迭代中，在步骤9计算价值函数，并查看它们在步骤10中是否减小。减小表示在前一迭代中得到了改进。如果价值函数未减小，则可在任选步骤11中再次修改稳定化参数，然后将所得的修改后的镜片设计放回选择及数据生成步骤7和步骤8。如果价值函数确实减小，则表明稳定化得到改进，并将该镜片设计确定为最终设计(步骤12)或在任选步骤13中对其他区再次改进。

本发明可以发现它在用于复曲面和多焦点镜片时具有最大效用。另外，该设计可以用于根据具体个人的角膜地形所定制的镜片，结合高阶波前像差校正的镜片，或两者。优选地，将本发明用于稳定化如例如美国专利No.5,652,638、5,805,260和6,183,082中所公开的复曲面镜片或复曲面多焦点镜片，这些专利全文以引用方式并入本文中。

作为另外一种选择，本发明的镜片可以结合高阶眼像差校正、角膜地形数据校正，或两者。此类镜片的例子可见于美国专利No.6,305,802和6,554,425，这些专利全文以引用方式并入本文中。

本发明的镜片可由任何合适的用于制造眼用镜片的镜片形成材料制成，包括但不限于眼镜镜片、接触镜片和眼内镜片。形成软质接触镜片的示例性材料包括但不限于有机硅弹性体、含有机硅的大分子单体、水凝胶、含有机硅的水凝胶等以及它们的组合，所述含有机硅的大分子单体包括但不限于美国专利No.5,371,147、5,314,960和5,057,578中所公开的那些，这些专利全文以引用方式并入本文。更优选地，表面为硅氧烷或含有硅氧烷官能度，包括但不限于聚二甲基硅氧烷大分子单体、异丁烯酰氧基丙基聚烷基硅氧烷、以及它们的混合物、硅氧烷水凝胶或水凝胶，例如依他菲康A。

可以通过任何简便的方法固化镜片材料。例如，可以将材料放入模具中，通过热、照射、化学、电磁辐射固化等以及它们的组合固化。对于接触镜片实施例而言，优选地用紫外光或可见光全光谱进行模制。更具体地讲，适于固化镜片材料的精确条件将取决于所选材料和要形成的镜片。合适的方法在美国专利No.5,540,410中有所公开，该专利全文以引用方式并入本文。

本发明的接触镜片可以用任何简便的方法制备。一种这样的方法使用具有OPTOFORM.TM.附件的OPTOFORM.TM.车床制备模具插件。继而用模具插件形成模具。随后，将合适的液态树脂置于模具之间，接着通过压缩和固化树脂来形成本发明的镜片。本领域的普通技术人员将会认识到，可以用多种已知的方法制备本发明的镜片。

现在将相对于以下非限制性实例进一步描述本发明。

实例1

具有已知设计的用于矫正散光患者视力的接触镜片示于图6中。其通过常规镜片设计软件用以下输入设计参数而设计：

球镜度：-3.00D

柱镜度：-0.75D

柱镜轴：180度

镜片直径：14.50mm

8.50mm的前光学区直径

11.35mm的后光学区直径

镜片基弧：8.50mm

中心厚度：0.08mm

所用的眼睛模型参数列于表2A和2B中。

稳定化区是添加到该镜片的厚度轮廓的超厚区。初始稳定化区使用描述厚度的径向变化和角变化的归一化高斯函数组合而构造。描述极坐标中稳定化区的Sag的数学表达式为：

$Z(R,\mathrm{\θ})=Z_0.\mathrm{Exp}(-0.5.{\left(\frac{r-r_0}{{\mathrm{\σ}}_R}\right)}^2).\mathrm{Exp}(-0.5.{\left(\frac{\mathrm{\θ}-{\mathrm{\θ}}_0}{{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\θ}}}\right)}^2)$

其中Z₀为稳定化区大小的最大值，r₀和θ₀为峰的径向和角位置，而σ_R和σ_θ为控制径向和角向厚度变化轮廓的参数。

沿着径向和角向的斜度变化通过使用对数正态高斯分布而获得。方程变为：

$Z(R,\mathrm{\θ})=Z_0.\mathrm{Exp}(-0.5.{\left(\frac{\mathrm{Log}\left(r\right)-r_0}{{\mathrm{\σ}}_R}\right)}^2).\mathrm{Exp}(-0.5.{\left(\frac{\mathrm{Log}\left(\mathrm{\θ}\right){-\mathrm{\θ}}_0}{{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\θ}}}\right)}^2)$

控制稳定化区的设计参数为：

稳定化区大小的变化(Z₀)。

沿0-180度子午线的峰位置(r₀)。

在角度上绕0-180度子午线的峰位置变化(θ₀)。

峰位置之上和之下的斜度变化。

稳定化区角长的变化(σ_θ)。

绕峰位置旋转的稳定化区。

沿0-180度子午线的稳定化区宽度变化σ_R)。

由其构建初始稳定化区的值为：

Z₀＝0.25mm

r₀＝5.75mm

σ_R＝0.50mm

θ₀＝180度和0度(分别针对左右稳定化区)

σ_θ＝25.0度

然后将稳定化区添加到原始镜片厚度轮廓。最终的最大镜片厚度为0.38mm。该轮廓的图例示于图4中。稳定化区关于水平和垂直轴线均对称，其具有从峰高均匀下降的斜度

表2A.提供给眼睛模型的初始参数。

表2B.提供给眼睛模型的初始参数。

表2B.提供给眼睛模型的初始参数。

使用上述具有表2中提供的初始参数的眼睛模型，确定接触镜片的旋转和向心特性。随着建模的眨眼次数从0变到20，镜片的旋转从约45度稳定降低到10度以下。在1-20次眨眼过程中，向心保持相对稳定，从约0.06mm到略高于0.08mm。通过应用于现有技术镜片的方程1所定义的价值函数的所得值为1.414，其中W_R＝W_C＝1.0。此实例显示了通过具有这些参数的镜片获得的旋转、向心和稳定性，其中眼睛上的取向的维持通过使用前表面周边上的凹陷或凸起而实现。

实例2：

使用上述眼睛模型和优化方法以及实例中所述的初始设计，设计新的稳定化区。价值函数使用以下而定义

-低于旋转响应的表面积。

-低于向心响应的表面积。

-旋转和向心的权重一样，W_R＝W_C＝1.0。

由其构建初始稳定化区的值为：

-Z₀＝0.25mm

-r₀＝5.75mm

-σ_R＝0.50mm

-θ₀＝180度和0度(分别针对左右稳定化区)

-σ_θ＝25.0度

然后将稳定化区添加到原始镜片厚度轮廓。

绕峰位置旋转稳定化区，直到镜片的性能特征表现出相对于初始设计的明显改进。通过对原始稳定化区坐标应用坐标转换(绕峰值位置的旋转)获得旋转：

$(x,y)=\left[\begin{array}{cc}\mathrm{Cos}\left(\mathrm{\α}\right)& \mathrm{Sin}\left(\mathrm{\α}\right)\\ \mathrm{Sin}\left(\mathrm{\α}\right)& \mathrm{Cos}\left(\mathrm{\α}\right)\end{array}\right](x_0,y_0)$

其中(x₀，y₀)为原始坐标，(x，y)为新坐标，而α为旋转角。

获得了改进的稳定化设计，其中稳定化区的最终取向为偏离垂直方向10.0度，而稳定化的上部朝向镜片中心，如图5所示。另外，稳定化区不关于水平轴线对称。在此情况下，每个区的大部分长度维度均位于水平轴线之上。价值函数的最终值为0.58。对价值函数的改进为约59％。旋转相对于初始稳定化设计锐减。在第4次眨眼开始时，观察到小于30度的旋转，从第12次眨眼之后无旋转，相比之下，在初始设计中，在相同的眨眼次数范围内观察到约40-25度的旋转。在改进的设计中，向心保持稳定，在第1次眨眼时小于0.04mm，之后小于0.03，相对而言，在相同的眨眼周期数中，初始设计为0.06至大于0.08。此实例表明与实例1的镜片相比改进的旋转、向心和稳定性。

实例3：

使用上述眼睛模型和优化方法以及实例1中所述的初始设计，设计新的稳定化区。价值函数使用以下而定义

-低于旋转响应的表面积。

-低于向心响应的表面积。

-旋转和向心的权重一样，W_R＝W_C＝1.0。

由其构建初始稳定化区的值为：

-Z₀＝0.25mm

-r₀＝5.75mm

-σ_R＝0.50mm

-θ₀＝180度和0度(分别针对左右稳定化区)

-σ_θ＝25.0度

将稳定化区添加到原始镜片厚度轮廓。

获得了改进的稳定化设计，其中稳定化区的最终取向使得稳定化区的峰位置从镜片的几何中心在角度上绕0-180度子午线变化，如图6所示。稳定化区不再关于水平轴线对称，那些区的斜度变化率在离开0-180度子午线的方向不同。价值函数的最终值为0.64。对价值函数的改进为约55％。旋转相对于初始稳定化设计锐减。在第4次眨眼开始时，观察到小于30度的旋转，在第10次眨眼时观察到约10度的旋转，并且从第16次眨眼之后无旋转，相比之下，在初始设计中，在相同的眨眼次数范围内观察到约40-30-15度的旋转。在第1次眨眼时，向心小于0.06mm，并且在第4次眨眼时小于0.04。之后，其急剧下降，在第8次眨眼时小于0.02，并且在第16次眨眼时为0，相对而言，在相同的眨眼周期数内，初始设计大于0.06至大于0.07以及大于0.08。此实例表明与实例1的镜片相比改进的旋转、向心和稳定性。

实例4：

使用上述眼睛模型和优化方法以及实例1中所述的初始设计，设计新的稳定化区。价值函数使用以下而定义

-低于旋转响应的表面积。

-低于向心响应的表面积。

-旋转权重W_R＝0.84，向心权重W_C＝1.14.

由其构建初始稳定化区的值为：

-Z₀＝0.25mm

-r₀＝5.75mm

-σ_R＝0.50mm

-θ₀＝1.954

-σ_θ＝0.14

将稳定化区添加到原始镜片厚度轮廓。对稳定化区进行调整，以改变围绕峰位置的斜度。峰位置保持在0-180度子午线上，如图7所示。稳定化区不关于水平轴线对称，那些区的斜度变化率在离开峰高的方向不同。在此情况下尤为突出，其中朝向镜片底部，斜度出现大得多的渐降。使用描述角度上的厚度变化的对数正态高斯分布，获得了斜度变化。价值函数的最终值为0.86。价值函数的改进为约30％。旋转相对于初始稳定化设计而适度下降。在第6次眨眼开始时，观察到小于30度的旋转，在第12次眨眼时观察到约10度的旋转，并且从第16次眨眼之后无旋转，相比之下，在初始设计中，在相同的眨眼次数范围内观察到约38-30-15度的旋转。在第1次眨眼时，向心小于0.08mm，并且在第4次眨眼时小于0.07。之后，其急剧下降，在第8次眨眼时小于0.05，并且在第16次眨眼时为0.04，相对而言，在相同的眨眼周期数内，初始设计为0.06至大于0.07以及0.08。此实例表明与实例1的镜片相比改进的旋转、向心和稳定性。

图8汇总了实例1、实例2、实例3和实例4的的眼睛上旋转速度与镜片取向的关系。实例1中所述的初始设计在45°-0°的错向范围内具有约-0.55°/秒的平均旋转速度，而实例2、实例3和实例4中给出的设计在相同的错向范围内具有-0.70°/秒以上的平均旋转速度。实例2和实例4对于15°以下的错向具有较高的旋转速度。两种设计都更适合需要在眼睛上单一取向的镜片，诸如设计用于高阶象差校正的软质接触镜片。这些设计可能需要在前表面上要求特殊基准的不同拟合方法，以帮助患者插入镜片。由于在眼睛上的镜片取向是唯一的，原因是稳定化的对称性，以及前表面上的标记，因此在插入过程中镜片的取向应当非常接近镜片达到其静止位置后的最终取向。插入时小错向的高旋转速度将提供更快的全视力矫正。那些设计还表现出相比于实例3的设计更佳的向心性能。镜片向心在较少的眨眼次数中达到稳定。

Claims (6)

1. 一种用于设计带有稳定化区的接触镜片的方法，其包括：a)提供具有初始稳定化区参数集的镜片设计，b)选择表征平衡所述接触镜片的动量矩的价值函数，以及c)基于所述价值函数的值形成具有改进的稳定化的接触镜片设计，其中通过在预定范围中改变来自所述初始稳定化区参数集的稳定化区参数的至少之一来计算所述价值函数的所述值。

2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述价值函数包括以下方程之一：

,

, 以及

。

3.根据权利要求2所述的方法，其中使用模拟眨眼的影响的虚拟模型来确定所述接触镜片设计。

4. 一种接触镜片，所述接触镜片包括：

光学区；以及

围绕所述光学区的周边，

其中所述周边包括稳定化区并且根据以下步骤来设计具有所述稳定化区的所述接触镜片：

a)提供具有初始稳定化区参数集的镜片设计，b)选择表征平衡所述接触镜片的动量矩的价值函数，以及c)基于所述价值函数的值形成具有改进的稳定化的接触镜片设计，其中通过在预定范围中改变来自所述初始稳定化区参数集的稳定化区参数的至少之一来计算所述价值函数的所述值。

5. 一种根据权利要求4所述的接触镜片，其中所述价值函数包括以下方程之一：

,

, 以及

。

6. 一种根据权利要求5所述的接触镜片，其中使用模拟眨眼的影响的虚拟模型来确定所述接触镜片设计。

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