CN102821713A - 人工晶状体 - Google Patents

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Abstract

人工晶状体包括具有周缘的光学元件和至少两个触感元件。每个触感元件通过对应的触感元件整合区域而与光学元件的周缘整合。此外，每个触感元件包括远侧弓形弧区域和变形弓形弧区域。远侧弓形弧区域具有由触感元件外表面上的近侧端点和远侧端点界定的外侧远端长度，并且由20度～30度的远侧弧角α限定。远侧弧角具有处于由自光学中心起1.5毫米至1.9毫米的径向距离和自垂直轴线起30度～45度的弧角θ界定的径向段内的弓形弧圆心。垂直轴线延伸通过至少一个触感元件的远侧端点和光学中心。

Description

人工晶状体
技术领域
本发明涉及人工晶状体（intraocular lens），并且具体涉及一种具有设计用来赋予所述晶状体在晶状体囊袋内的位置稳定性的触感元件的人工晶状体。
背景技术
治疗眼睛白内障的一种常见且理想的方法是在称为白内障摘除的外科手术中去除变模糊的自然晶状体，并用人工晶状体（IOL）取代。在白内障摘除方法中，在将自然晶状体从晶状体囊袋去除时使囊袋的后房部分（以及优选至少部分的囊袋前房部分）在眼睛内保持在适当的位置。在这种情况下，晶状体囊袋通过小带纤维保持锚固到眼睛的睫状体。囊袋还继续发挥其在眼睛前部的房水和眼睛后部的玻璃体之间提供自然屏障的功能。
现代白内障手术的另一个趋势是减少角膜切口尺寸，因为较大的切口尺寸已被归为诸如切口诱导的散光之类不希望的手术后并发症的诱因。大多数白内障外科医生都期望能够通过2.5毫米的小切口成功插入IOL的人工晶状体和人工晶状体插入器。因为在IOL通过IOL插入器时受到压缩及其它力，所以IOL的尺寸（特别是横截面）必须相应地最小化。故此IOL设计师在制备人工晶状体过程中受到进一步的挑战，该IOL将具有保持在眼内中心的强度和稳定性，而又具有在接近室温下通过低于2.5毫米大小的切口的尺寸和机械柔韧性。应该理解的是，这些往往是对抗性设计目标，因为减小IOL的尺寸以适配于较小切口内可以导致IOL在眼内的强度和稳定性降低。
人工晶状体在眼内的强度和稳定性在获得并维持医师尤其是患者所预期的视力校正方面当然是关键。因此，仍然需要一种改进的人工晶状体设计，其具有适配于通过低于2.5毫米切口的尺寸，而又在手术后的多年内在囊袋内位置稳定。此外，对于医师而言重要的是IOL具有在囊袋内自动居中的能力，从而最小化在插入该晶状体后对该晶状体的物理操作量。
发明内容
人工晶状体包括具有周缘的光学元件和至少两个触感元件。每个触感元件通过对应的触感元件整合区域与该光学元件的周缘整合。此外，每个触感元件包括远侧弓形弧区域和变形弓形弧区域。远侧弓形弧区域具有由触感元件外表面上的近侧端点和远侧端点界定的外侧远端长度，并且由
Figure BDA00002217929200021
Figure BDA00002217929200022
的远侧弧角α限定（scribe）。远侧弧角具有处于由自光学中心起1.5毫米至1.9毫米的径向距离和自垂直轴线起
Figure BDA00002217929200023
的弧角θ界定的径向段内的弓形弧圆心。垂直轴线延伸通过至少一个触感元件的远侧端点和光学中心。
一个实施方案涉及人工晶状体，其包括光学元件和两个触感元件，并且每个触感元件通过触感元件整合区域而与光学元件的周缘整合。光学元件、两个触感元件和触感元件整合区域各自由正切弹性模量为2MPa至6MPa的疏水性聚合物材料形成。每个触感元件包括远侧弓形弧区域和变形弓形弧区域。远侧弓形弧区域具有由触感元件外表面上的近侧端点和远侧端点界定的外侧远端长度，并且由
Figure BDA00002217929200024
的远侧弧角α限定。远侧弧角具有从光学中心延伸1.5毫米至1.9毫米径向距离的弓形弧圆心和自垂直轴线起
Figure BDA00002217929200025
的弧角θ。垂直轴线延伸通过两个触感元件中至少一个的远侧端点和光学中心。变形弓形弧区域具有由外表面上的近侧变形端点和相应的远侧弓形弧区域的近侧端点界定的外侧变形长度，并且自弓形弧圆心起以
Figure BDA00002217929200026
的变形弧角β限定。
另一个实施方案涉及人工晶状体，其包括光学元件和至少两个触感元件。每个触感元件通过触感元件整合区域而与光学元件的周缘整合，并且每个触感元件包括远侧弓形弧区域和变形弓形弧区域。当根据ISO No.11979-3（2006）试验（其作为人眼的晶状体囊袋的模型），对触感元件沿着直径施压时，远侧弓形弧区域的一部分和变形弓形弧区域的一部分结合而与弓形钳夹形成不小于50度且不超过70度的接触角。
附图说明
参照附图通过实施例的方式描述本发明的解释说明性、非限制性的实施方案，其中：
图1是表示本发明人工晶状体的示意图；
图2A是表示现有技术中人工晶状体的示意图；
图2B是表示现有技术中人工晶状体的示意图；
图3A和图3B是表示现有技术中人工晶状体的示意图；
图4是植入到人眼晶状体囊袋内的本发明的IOL的照片；
图5是表示径向段的几何示意图；
图6是表示具有大接触角的本发明IOL的模型示意图；
图7A是表示位于弓形钳夹模型内的IOL的示意性顶视图，该模型用于确定触感元件与晶状体囊袋的接触角；
图7B是表示位于图7A所示的模型弓形钳夹内的IOL的示意性侧视图；
图8是表示位于囊袋内的图2A的现有技术人工晶状体和接触角的模型图；
图9是表示位于囊袋内的图2B的现有技术人工晶状体和接触角的模型图；
图10是表示位于囊袋内的图3A的现有技术人工晶状体和接触角的模型图；
图11是表示位于囊袋内的另一现有技术人工晶状体和接触角的模型图；
图12A是本发明人工晶状体的前视图；
图12B是图12A所示IOL的横断面视图；
图12C是图12A所示IOL的后视图；以及
图13是本发明人工晶状体的后视图。
具体实施方式
如图1中所示，人工晶状体10包括具有周缘14的光学元件12和至少两个触感元件16，并且每个触感元件16通过对应的触感元件整合区域18与光学元件的周缘整合。每个触感元件16包括远侧弓形弧区域20和变形弓形弧区域30。远侧弓形弧区域20具有由近侧端点22和远侧端点24界定的外侧远端长度。远侧弓形弧区域20由具有弓形弧圆心26的的远侧弧角α限定，该弓形弧圆心处于由自光学中心25起1.5毫米至1.9毫米的径向距离28和自垂直轴线起
Figure BDA00002217929200032
的弧角θ界定的径向段内。如图所示，垂直轴线Va延伸通过至少一个触感元件16的远侧端点24和光学中心25。正如所述，人工晶状体10还包括变形弓形弧区域30，其具有由近侧变形端点32和远侧弓形弧区域20的近侧端点22界定的外侧变形长度。变形弓形弧区域30由自弓形弧圆心26起以
Figure BDA00002217929200041
的变形弧角β限定。
正如所述，至少两个触感元件16与光学元件12的周缘14整合。术语“整合”是指触感元件16可与光学元件12一起形成整件IOL。作为一个实例，IOL可由聚合物纽扣状物形成。然后聚合物纽扣状物被车床加工成IOL的外部几何形状，该IOL包括由单种聚合物材料制成的光学元件和触感元件。术语“整合”还指触感元件16和光学元件12可由不同的聚合物材料形成，然后在光学元件12的周缘14处连接。作为一个实例，具有光学元件和随后会被连接的两个分别形成的触感元件的IOL在现有技术中被称为三件式IOL。因此，本领域的技术人员可将术语“整合”理解成是指由单种聚合物材料形成和成型的单件式IOL，或者是指多件式IOL，其中触感元件连接或附接至光学元件，例如，如刚刚描述的三件式IOL。
如果IOL不由单种聚合物材料形成或车床加工形成，那么触感元件可通过本领域中的已知方法例如授予Vanderbilt的美国专利5217491所述方法连接至光学元件。在一些情况下，三件式人工晶状体可提供附加功能的设计考虑。典型地，为了便于光学元件对眼内睫状肌体的松弛或收缩作出移动或弯曲的反应，因此，在原理上，提供晶状体调节度，可用不同的聚合物材料的设计IOL。设计选择往往包括，为触感元件选择相对硬的聚合物，例如聚酰亚胺，以及为光学元件选择相对软的或可压缩的聚合物。
目前可用于患者的疏水性丙烯酸人工晶状体的一个共同的缺点是触感元件与晶状体囊袋的接触角相对小。这导致外科医生在植入这种晶状体的过程中会遇到多种问题。首先，在结构设计的肘状处表现出相对局部弯曲的相对刚硬的触感元件，在IOL植入到囊袋内时可导致刺穿后囊。如图2A和2B中所示，触感元件40包括结构设计的肘状弯头42。在植入人工晶状体之后，由囊袋施加于触感元件远端44上的径向向内的力导致触感元件主要在所设计的肘状弯头42处弯曲。肘状弯头的结构设计限制触感元件40可与囊袋球形相符的机械自由度。其结果是触感元件40和囊袋之间的接触角相对较小，分别如图8和图9中所示。
外科医生所遇到的第二个问题是，囊袋的局部拉伸和扭曲被认为是因为图2A和2B的现有技术人工晶状体的刚性臂触感元件。这种局部拉伸和扭曲可导致后囊起皱，而折皱可能产生不期望的视觉影响。与此相反，本文中所述的IOL的触感元件被设计成与囊袋形状相符，赋予触感元件和囊袋内周面之间更大的接触面积。囊袋对触感元件的压缩足以稳定人工晶状体，而使囊袋的局部拉伸最小。另外，触感元件和囊袋之间非局部的接触使在现有技术IOL中观察到的囊袋不均匀拉伸量最小。
可用于患者的第三种现有技术的疏水性IOL依赖于触感元件中的结构弯曲以便基本上模拟在图2A和2B的两种疏水性人工晶状体中存在的肘状结构弯头的机械行为。如图3A和图3B中所示，与光学元件52整合的触感元件50的连接部分54具有相对对称的顶部轮廓并且从光学元件的周缘53几乎垂直地突出。然后触感元件50形成一个急弯56并且绕光学元件弯曲。事实上，图3A的IOL的接触角与图2A的IOL非常相似。
申请人的IOL设计赋予触感元件显著不同的形状或曲线。该设计赋予触感元件和人眼的晶状体囊袋之间更大的接触角。正如所述，触感元件包括远侧弓形弧区域和变形弓形弧区域。在一个优选的实施例中，触感元件不包括图2A和2B中所示的肘状弯头结构设计。然而，本领域技术人员的确理解和认识到本发明的IOL可具有功能性肘状弯头，但肘状弯头的设计不提供图2A和2B中IOL的触感元件40所表现出的杠杆臂作用。通过使肘状结构弯头在触感元件设计中的功能重要性最小，申请人基本上可获得沿着触感元件更大接触长度的机械自由度，这是传统的现有技术设计所不能达到的。故此，所述IOL的触感元件可具有触感元件和囊袋之间相对大的接触角。如果不是在所有情况下，则在大多数情况下，所述IOL可具有不小于50度，或不小于52度且不大于70度的接触角。
就在触感元件和人眼内的晶状体囊袋的内周边区域之间建立接触角而言，与光学元件相关的触感元件的设计形状或曲线是重要的。通过使接触角最大化，可赋予被植入的IOL更大的位置稳定性以及植入后IOL在囊袋内自动居中的倾向。图4中示出植入到人眼的晶状体状囊袋内的本发明的IOL。如图所示，触感元件和囊袋之间的接触角基本上延伸过触感元件的远侧弓形弧区域的大部分和变形弓形弧区域的大部分。此外本领域的技术人员从图4可注意到与触感元件接触的囊袋很轻微地拉伸，并且囊袋的拉伸在整个较大的触感元件长度上均匀地延伸，上述特征在现有技术任一种人工晶状体中都没有观察到过。此外，通过使接触角在较大面积上沿着触感元件的长度最大化或延伸，申请人已设计出IOL，其具有更大的位置稳定性并且具有迄今在其它IOL中尚未发现的“自动居中”的特征。
参照图1，无应力的IOL 10可从触感元件16的远侧弓形弧区域20的设计开始。术语“无应力”IOL指代在IOL上不具有任何外部压缩或张力的IOL。无应力IOL基本上可描述为放置于工作台上或存储于IOL包装内的IOL。远侧弓形弧区域20由具有弓形弧圆心26的20度～30度的远侧弧角α限定。弧角α的一个向量从弓形弧圆心26延伸到远侧端点24，而相应的向量延伸到近侧端点22。因此，触感元件16的包括及在这两个端点之间的区域为远侧弓形弧区域。
弓形弧圆心26位于自光学中心起径向距离28为1.5毫米至1.9毫米的径向段内。光学中心25是无应力IOL的光学元件12的中心原点。参照图5，径向段由自垂直轴线Va起30度和45度的弧角θ1和θ2所界定。如图所示，垂直轴线延伸通过至少一个触感元件16的远侧弓形弧区域20的远侧端点24和光学中心25。所述的径向段也由径向距离r1和r2所界定。
人工晶状体10还包括变形弓形弧区域30，其由位于触感元件16外表面上的近侧变形端点32和远侧弓形弧区域20的近侧端点22所界定。变形弓形弧区域30由自弓形弧圆心26起20度至40度的变形弧角β限定。弧角β的一个向量从弓形弧圆心26延伸到远侧弓形弧的近侧端点24，而相应的向量延伸到近侧变形端点32。
在一个实施方案中，弓形弧圆心位于分别具有自光学中心起1.6毫米至1.8毫米的径向距离r1和r2的径向段内。径向段也由自垂直轴线起分别为33度到40度的弧角θ1和θ2所界定。此外，远侧弧角α为20度到30度，并且变形弧角β为20度到32度。
在另一实施方案中，弓形弧圆心位于具有自光学中心起分别为1.62毫米至1.74毫米的径向距离r1和r2的径向段内。径向段也由分别自垂直轴线起34度到39度的弧角θ1和θ2所界定。此外，远侧弧角α为22度到28度，并且变形弧角β为22度到30度。
在又一个实施方案中，弓形弧圆心位于具有自光学中心起分别为1.65毫米至1.72毫米的径向距离r1和r2的径向段内。径向段也由分别自垂直轴线起35度到38度的弧角θ1和θ2所界定。此外，远侧弧角α为24度到26度，并且变形弧角β为23度到27度。
为了最佳适配晶状体囊袋的内周面，远侧弓形弧区域的外表面优选为曲率半径为4.3毫米至5.7毫米的弧形。类似的，变形弓形弧区域的外表面优选为曲率半径为4.3毫米至5.7毫米的弧形。此外，为了维持足以与囊袋内周面相符的挠性，至少80％的远侧弓形弧区域和至少70％的变形弓形弧区域优选具有0.25毫米至0.65毫米、0.30毫米至0.55毫米、或0.35毫米至0.50毫米的恒定宽度Wh。此外，构成触感元件的聚合物材料优选具有2MPa至6MPa的正切弹性模量。触感元件16的横截面轮廓可以是任何形状，但是矩形形状是优选的，其中Wh具有较短尺寸。
术语“正切弹性模量”是指在10％应变时应力-应变图中的斜率。另外，用于确定特定材料特别是聚合物材料的正切弹性模量的方法和仪器是本领域内的那些技术人员所公知和理解的。
如上所述，设计触感元件以最大化触感元件（特别是远侧弓形弧区域和变形弓形弧区域的远侧部分）和晶状体囊袋之间的接触角。如图6中所示，当将所述晶状体植入到囊袋内之后触感元件受到应力时，远侧弓形弧区域和变形弓形弧区域的相应部分结合以形成与人眼的晶状体囊袋成不小于50度的接触角AC的接触区域。在一个实施方案中，接触角AC不小于52度且不大于70度。
可根据ISO 11979-3中提供的说明来直接从晶状体测量接触角。图7A和图7B是表示用于给人眼晶状体囊袋建模的机械模型的示意图。如果不可获得物理晶状体，则可通过使用基于相同ISO标准的压缩有限元模型来计算出接触角。有限元法是为了求偏微分方程近似解的数字技术，若干可商购的软件包（ANSYSTM，AbaqusTM，NastranTM等）利用有限元法来求得由于所施加载荷和约束而在固体中所产生的应变。
为了确定现有技术IOL的接触角，软件包AbaqusTM已经利用有限元来近似计算人工晶状体的实体模型，根据ISO 11979-3将晶状体的外径压缩至10毫米。将受压后晶状体的图像从AbaqusTM导出，并随后用单独的软件包SolidWorksTM进行标度和分析。将触感元件的外边缘和从外部10毫米压缩固定器起偏移0.05毫米的弧形的交点定位。然后测量这两个点之间的角距离，该值表示晶状体的接触角。为了建立特定的人工晶状体例如现有技术的人工晶状体的有限元模型，可从包含图形和尺寸细节的公布专利或通过从晶状体直接测量来获得晶状体的几何形状。
使用所述模型来确定本文所述的每个现有技术IOL的接触角。每个所述的现有技术IOL中的接触角小于约48度。如图9、10和11中所示，使用上述数学软件程序来确定图2A、2B和4的现有技术IOL的接触角。三种所述的现有技术IOL均为由单种疏水性共聚物形成的单件式IOL。术语“疏水性共聚物”定义为平衡水含量小于5重量％的共聚物。图11中所示的第四种现有技术IOL由水含量约28重量％的亲水性共聚物形成。每种现有技术IOL的接触角在下表1中列出。
表1、现有技术IOL：接触角
  图2A／8   图2B／9   图4／10   图11
  44.6度   38.1度   42.8度   48.3度
正如人们可能预期，在植入本发明的IOL之后触感元件和囊袋内周面之间的物理接触导致触感元件（特别是触感元件的远侧弓形弧区域）朝向IOL的光学中心向内移动。事实上，一旦植入到人眼囊袋内，弓形弧圆心就平移到自光学中心起0.3毫米或更小的径向距离内的点。在理想的情况下，弓形弧圆心可实际上平移到光学中心。在任何情况下，在植入IOL之后弓形弧圆心向内朝向光学中心移动到自光学中心起0.3毫米或更小、0.2毫米或更小、或0.1毫米或更小的径向距离。
参照用于确定接触角的模型，当弓形钳夹接近IOL，触感元件的远侧弓形弧区域向内朝向光学中心移动时，IOL弓形弧圆心平移到自光学中心起0.3毫米或更小的径向距离内的点。在理想的情况下，弓形弧圆心可实际上平移到光学中心。在任何情况下，根据ISO试验11979-3（2006），在植入IOL之后弓形弧圆心向内朝向光学中心移动到自光学中心起0.3毫米或更小、0.2毫米或更小、或0.1毫米或更小的径向距离。
在一个实施方案中，如图12A中所示，人工晶状体60的光学元件包括：具有中央光学区域63的前面，完全包围光学区域的周边区域64，设置于周边区域64后面的凹入环形区域65以及光学周缘69。图12A中所示的IOL还包括触感元件66的整合区域，其具有开孔75，从而形成外侧整合部件76和内侧整合部件78。当将晶状体植入到囊袋内之后触感元件受到应力时，IOL 60的触感元件66可表现出与人眼晶状体囊袋成不小于50度、或不小于52度且不大于70度的接触角。图12B是图12A所示的IOL光学元件的剖视图，显示具有中央光学区域63、周边区域64和凹入环形区域65的前面。还显示后面的光学区域68。图12C是图12A所示IOL的后视图，显示后部光学区域68。
如图13中所示，除了在图12A、12B和12C中所示和所述的前部光学特征之外，IOL 80包括后部光学区域82，并且至少两个触感元件86可包括远侧后部表面87、近侧后部表面88、和设置于两者之间边界处的台阶面85。远侧后部表面88可基本上垂直于光轴，或设置于相对于垂直于光轴的平面成角度处。当将晶状体植入到囊袋内之后触感元件受到应力时，IOL 80的触感元件86可表现出与人眼晶状体囊袋成不小于50度、或不小于52度且不大于70度的接触角。
在一个实施方案中，各晶状体的光学元件可具有从5.7毫米到4.5毫米的光学直径。当然IOL的光学直径取决于晶状体的屈光力（optical power）。屈光力较小的IOL（例如15屈光度的晶状体）通常具有与屈光力较大的IOL（例如30屈光度的晶状体）相比更大的光学直径。表2中提供适于IOL的示例性光学直径的特定范围。
表2
Figure BDA00002217929200091
在一个实施方案中，每个IOL的光学元件具有的中心厚度与在从18至23屈光度的屈光力范围内平均中心厚度的偏差不超过15％。此外，任何一个光学元件的横截面面积与在从18至23屈光度的屈光力范围内平均横截面面积的偏差不超过6％，或不超过4％。具有19屈光度到22屈光度的屈光力的IOL的示例性尺寸的光学元件可具有0.50毫米至0.60毫米的光学中心厚度以及2.1平方毫米至2.7平方毫米的标称横截面面积。
人工晶状体的光学元件还可包括环面光学区域（通常称为“环面IOL”）。环面IOL可提供晶状体的功能要求以及矫正与角膜散光相关的眼睛屈光异常。环面光学区域提供柱面矫正以弥补散光。此外，由于散光通常与其它屈光异常诸如近视或远视相关，环面IOL可被处方为球面矫正以便矫正近视散光或远视散光。环面光学表面在晶状体后表面（为了获得“后表面环面IOL”）或晶状体前表面（以便形成“前表面环面IOL”）上形成。
所述IOL的位置稳定性和自动居中特性在环面IOL的设计中变得非常重要。如上所述，由触感元件提供的独特稳定特征防止晶状体在植入之后在囊袋内旋转。换言之，由外科医生将环面IOL进行适当的轴向对准之后，在植入后数年环面区域的柱面轴线通常保持与散光轴线对准。
环面IOL的处方通常明确说明屈光力，以及与基轴相关的球面矫正和柱面矫正。通常从0度到180度范围内以5度或10度的增量提供环面IOL处方。利用在光学领域中公知的方法可容易地将环面光学区域加工成IOL的光学元件的后部表面或前部表面。此外，本技术领域的那些普通技术人员可知晓如何根据每个患者所需的特定视觉矫正来诊断和处方环面IOL。
图8中所示的至少一个触感元件77中具有开孔75的一个优点是在植入晶状体之后外科医生可通过将旋转工具置于开孔内并且将晶状体在囊袋内旋转到适当的轴取向来容易地旋转IOL。此外，所述IOL的位置稳定性和自动居中的特性使其成为可能并且相当可行。
一个实施方案涉及人工晶状体，其包括光学元件和两个触感元件，并且每个触感元件通过触感元件整合区域而与光学元件的周缘整合。光学元件、两个触感元件和触感元件整合区域各由正切弹性模量为2MPa至6MPa的疏水性聚合物材料形成。每个触感元件包括远侧弓形弧区域和变形弓形弧区域。远侧弓形弧区域具有由触感元件的外表面上的近侧端点和远侧端点界定的外侧远端长度，并且由20度～30度的远侧弧角α限定。远侧弧角具有从光学中心延伸1.5毫米至1.9毫米径向距离的弓形弧圆心和自垂直轴线起34度～40度的弧角θ。垂直轴线延伸通过两个触感元件中至少一个的远侧端点和光学中心。变形弓形弧区域具有由外表面上的近侧变形端点和相应的远侧弓形弧区域的近侧端点界定的外侧变形长度，并且从弓形弧圆心起以20度～40度的变形弧角β限定。
光学聚合物材料
上述触感元件的设计原则可适用于各种光学聚合物材料。这种材料的非限制性实例包括在IOL中使用的那些公知材料。例如，本发明的方法可适用于含硅氧基的共聚物、丙烯酸共聚物、亲水性共聚物或疏水性共聚物。术语聚合物和共聚物可以互换使用，并且本领域的那些技术人员可以很容易地理解共聚物由多于一种的单体组分制备。
在一个实施方案中，可用于制备本文所述IOL的共聚物材料足够硬以便在室温下加工，且通过受控的水合过程是可折叠的。IOL可被水合到具有最小吸水率的合适挠性状态。相对低的吸水率允许有效地水合而不影响机械或光学性质，导致晶状体的尺寸或折射率若有变化，也变化很小。具有上述特征或属性的一种示例性共聚物可包括：a）选自丙烯酸芳基酯或甲基丙烯酸芳基酯的第一单体组分；b）具有芳香环的第二单体组分，该芳香环具有含有至少一个烯属不饱和位点的取代基；和c）第三单体组分，其是高水含量的形成水凝胶的单体。该共聚物还可包括交联剂。
所述的IOL可包括共聚物，其包括：a）至少约20重量％的选自乙二醇苯基醚丙烯酸酯和聚乙二醇苯基醚丙烯酸酯的第一单体组分；b）至少约10重量％的选自取代的苯乙烯和未取代的苯乙烯的第二单体组分；c）至少约10重量％的选自甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙氧基乙基酯以及甲基丙烯酸的第三单体组分；d）小于约10重量％的选自二丙烯酸酯和二(甲基丙烯酸酯)的交联剂。此外，该共聚物具有大于约1.50的折射率，当水合时在正常室温下是可折叠的，并且在干燥时在约室温下是可加工的。
在另一实施方案中，人工晶状体包含，由阳离子可聚合的支链烯烃单体制得的固化的共聚物，以及含有苯并环丁烯侧基（本文中称为“BCB基团”）的单体。阳离子可聚合的支链烯烃单体优选地在烯烃中的乙烯基团上包含叔碳。正如本领域技术人员所知，由于周围碳原子的电子密度使阳离子的正电荷稳定，叔碳阳离子相对稳定。如上所述，聚异丁烯，优选支链烯烃单体，是通过包含叔碳的阳离子化学方式可聚合的烯烃单体的实例。正如本领域技术人员所知，诸如在乙烯基上包含仲碳的丙烯之类的分子不进行阳离子聚合。
由于有张力的四元环，BCP基团在高于180摄氏度的温度下转化为邻二亚甲基苯。在如此高温下，BCB基团与亲二烯体进行Diels-Alder反应而形成六元环，或与其自身反应而形成八元环。每个分子链包含多个BCB侧基的聚合物可在存在或不存在亲二烯体的情况下热交联。每次交联构成碳-碳键的环结构，其热稳定性比硫化聚合物中的硫桥更高，并且比聚硅氧烷共聚物中的Si-O键更强。BCB交联只与热相关。只要该聚合物在交联温度下是稳定的，则没有毒性化学品从固化的交联共聚物释放。
具有BCB基团的单体可以是包含至少一个BCB-官能团的任何单体。优选地，该单体是阳离子可聚合的，并且与支链的烯烃单体相容。在一个实施方案中，含有BCB基团的单体具有下式：
Figure BDA00002217929200121
其中R是氢或烷基，并且n是选自0、1、2或3的整数。合适的具有BCB基团的单体包括4-乙烯基苯并环丁烯；4-（α-烷基乙烯基）苯并环丁烯如2-（4-苯并环丁烯基）-丙烯和2-（4-苯并环丁烯基）-1-丁烯；以及4-（2-甲基-烯基）-苯并环丁烯如2-甲基-3-（4-苯并环丁烯基）-1-丙烯和2-甲基-4-（4-苯并环丁烯基）-1-丁烯。
类似于支链烯烃，具有苯并环丁烯（BCB）侧基的单体还应该是阳离子可聚合的。在与乙烯基相邻的芳香环的负电性可稳定碳正离子的情况中，在乙烯基上具有仲碳的烯烃是阳离子可聚合的。因此，诸如4-乙烯基苯并环丁烯之类的单体烯烃可阳离子聚合，并且在其聚合期间简单地通过将其滴定到反应中而很容易结合到聚合物中。这不同于例如烯丙基-BCB，其不能被加入到阳离子聚合中，部分原因是BCB中的芳香环与乙烯基不相邻。
即使乙烯基与BCB的芳香环不相邻，在乙烯基上具有叔碳的BCB-型单体也适合于阳离子聚合。通过周围碳原子的负电性而使在聚合过程中变成季碳的叔碳稳定。因此，在乙烯基碳上具有叔碳的单体可以以在很大程度上与加入具有叔碳的烯烃相同的方式加入到阳离子聚合反应中。2-甲基-3-（4-苯并环丁烯基）-丙烯是这种化合物的一个实例。还优选吸引周围碳原子和芳香环的负电性的单体，例如2-（4-苯并环丁烯基）-丙烯。这些类型的单体可进行阳离子聚合，因为甲基（在2-（4-苯并环丁烯基）-丙烯）的情况中）和芳香环使它们稳定。
在另一实施方案中，光学聚合物材料可由至少三种单体组分制备成共聚物。第一单体组分在共聚物中的含量为至少70重量％，并且其均聚物的折射率为至少为1.50，优选至少1.52或至少1.54。第二单体组分在共聚物中的含量为3％至20％，或3％至10重量％，并且其均聚物的玻璃化转变温度为小于约300摄氏度、优选小于约220摄氏度。第一单体组分和第二单体组分一起占共聚物的至少80重量％。术语“均聚物”是指基本完全由各自的单体组分衍生的聚合物。正如常规情况，为了便于形成均聚物，可包含少量的催化剂、引发剂等。
第一单体组分和第二单体组分的非限制性实例包括聚合物，其包含下述单元：甲基丙烯酸C1-C10烷基酯（例如，甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸辛酯，或甲基丙烯酸(2-乙基己基)酯；优选甲基丙烯酸甲酯以便控制机械性质）；丙烯酸C1-C10烷基酯（例如，丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯或丙烯酸己酯；优选丙烯酸丁酯以便控制机械性质）；丙烯酸C6-C40芳烷基酯（例如，丙烯酸(2-苯基乙基)酯、丙烯酸苄基酯、丙烯酸(3-苯基丙基)酯、丙烯酸(4-苯基丁基)酯、丙烯酸(5-苯基戊基)酯、丙烯酸(8-苯基辛基)酯，或丙烯酸(2–苯基乙氧基)酯；优选丙烯酸(2-苯基乙基)酯以便增加折射率）；以及甲基丙烯酸(C6-C24芳烷基)酯（例如，甲基丙烯酸(2-苯基乙基)酯、甲基丙烯酸(3-苯基丙基)酯、甲基丙烯酸(4-苯基丁基)酯、甲基丙烯酸(2-苯氧基乙基)酯、甲基丙烯酸(3,3–二苯基丙基)酯、甲基丙烯酸(2-(1-萘乙基))酯、甲基丙烯酸苄基酯，或甲基丙烯酸(2-(2-萘乙基))酯。
特别有用的第一单体组分包括苯乙烯、乙烯基咔唑、乙烯基萘、丙烯酸苄酯、丙烯酸苯酯、丙烯酸(2-苯氧基乙基)酯、甲基丙烯酸(2-苯氧基乙基)酯及其混合物。特别有用的第二单体组分包括丙烯酸正丁基酯、丙烯酸正己基酯、丙烯酸(2-乙基己基)酯、丙烯酸(2-乙氧基乙基)酯及其混合物。第三单体组分最好描述为可与所述第一单体组分或所述第二单体组分交联的交联单体组分。优选地，交联单体组分是多官能的，并可以与所述第一单体组分和第二单体组分均发生化学反应。优选地，第三组分在共聚物中的含量占共聚物的小于约3重量％。有用的交联单体组分的实例包括：乙二醇二甲基丙烯酸酯，丙二醇二甲基丙烯酸酯，乙二醇二丙烯酸酯等及其混合物。
该共聚物还可包括由亲水性单体组分衍生的第四组分。该第四组分的含量占共聚物的2重量％至10重量％。有时，取决于疏水性晶状体材料，加入亲水性的单体组分可以减少水液泡的形成，其可散射光线并导致本领域中所谓的“反光”。
在另一个实施方案中，光学聚合物材料也可由具有下式的单体制备：
Figure BDA00002217929200141
其中：R是H或CH3，m是0-10；
Y不存在，或是O，S，或NR，其中R是H、CH3、CnH2n+1（n=1-10）、异OC3H7、苯基或苄基；Ar是任何芳香环，诸如苯环，其可以是未被取代的或被H、CH3、C2H5、正-C3H7、异-C3H7、OCH3、C6H11、Cl、Br、苯基或苄基取代；以及具有多个可聚合的烯属不饱和基团的交联单体。光学材料的玻璃化转变温度为不大于37摄氏度并且其伸长率为至少150％。
示例性的单体包括但不限于：甲基丙烯酸(2-乙基苯氧基)酯、丙烯酸(2-乙基苯氧基)酯、甲基丙烯酸(2-乙硫基苯基)酯、丙烯酸(2-乙硫基苯基)酯、甲基丙烯酸(2–乙胺基苯基)酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸(2-苯基乙基)酯、甲基丙烯酸(3-苯基丙基)酯、甲基丙烯酸(4-苯基丁基)酯、甲基丙烯酸(4-甲基苯基)酯、甲基丙烯酸(4-甲基苄基)酯、甲基丙烯酸(2-2-甲基苯乙基)酯、甲基丙烯酸(2-3-甲基苯乙基)酯、甲基丙烯酸(2-4-甲基苯乙基)酯、甲基丙烯酸(2-（4-丙基苯基）乙基)酯等，包括相应的甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯。
基于丙烯酸芳基酯/甲基丙烯酸芳基酯的光学材料通常可包含与甲基丙烯酸酯残基相比更大摩尔百分比的丙烯酸酯残基。优选地，丙烯酸芳基酯单体构成约60摩尔%至约95摩尔%的聚合物，而甲基丙烯酸芳基酯单体构成约5摩尔%至约40摩尔%的聚合物。最优选地，聚合物包含约60摩尔%-70摩尔%的丙烯酸(2-苯基乙基)酯和约30摩尔%-40摩尔%的甲丙烯酸(2-苯基乙基)酯。
在又一实施方案中，光学聚合物材料还可通过以下单体组分聚合来制备：（A）5重量％-25重量％的由通式表示的丙烯酸酯：
Figure BDA00002217929200142
其中Ar表示氢原子可被取代基取代的芳族环，X表示氧原子或键，并且m表示1至5的整数；（B）50重量％～90重量％的（甲基）丙烯酸(2-羟乙基)酯；以及（C）5重量％～45重量％的（甲基）丙烯酸酯单体，但其不具有表示单体（A）的通式也不是（甲基）丙烯酸(2-羟乙基)酯。另外，单体（C）的均聚物的吸水系数不超过30重量％。
在本发明中，吸水系数由下述方程式定义：吸水率（重量％）=（W-WO）WO×100，其中，该值通过使用具有1毫米切削厚度的试样在25摄氏度下计算，W表示试样在水平衡状态下的重量，以及WO表示试样在干燥状态下的重量。
在上述每个实施方案中，光学聚合物材料通常通过常规的聚合方法由各自的单体组分来制备。

Claims (16)

1.一种人工晶状体，其包括具有周缘的光学元件和至少两个触感元件，每个触感元件通过对应的触感元件整合区域而与所述光学元件的周缘整合，每个触感元件包括远侧弓形弧区域和变形弓形弧区域，其中所述远侧弓形弧区域具有由所述触感元件外表面上的近侧端点和远侧端点界定的外侧远端长度，所述远侧弓形弧区域由20度～30度的远侧弧角α限定，所述远侧弧角具有处于由自光学中心起1.5毫米至1.9毫米的径向距离和自垂直轴线起30度～45度的弧角θ界定的径向段内的弓形弧圆心，所述垂直轴线延伸通过至少一个触感元件的远侧端点和所述光学中心。
2.根据权利要求1所述的人工晶状体，其中所述变形弓形弧区域具有由外表面上的近侧变形端点和所述远侧弓形弧区域的近侧端点界定的外侧变形长度，所述变形弓形弧区域由自弓形弧圆心起20度～40度的变形弧角β限定。
3.根据权利要求2所述的人工晶状体，其中至少80％的所述远侧弓形弧区域和至少70％的所述变形弓形弧区域具有0.25毫米至0.65毫米的恒定宽度WH。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的人工晶状体，其中所述整合区域包括开孔，从而形成外侧整合部件和内侧整合部件。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的人工晶状体，其中径向段由自所述光学中心起1.6毫米至1.8毫米的径向距离以及自垂直轴线起34度到40度的弧角θ来界定。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的人工晶状体，其中所述远侧弧角为22度到28度，所述弓形弧圆心自所述光学中心起延伸1.62毫米至1.72毫米的径向距离，并且所述远侧弓形弧区域的外表面为具有4.3毫米至5.7毫米曲率半径的弧形。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的人工晶状体，其中当将所述晶状体植入到人眼的晶状体囊袋内之后所述触感元件受到应力时，所述远侧弓形弧区域和变形弓形弧区域的外表面的相应部分结合而与所述晶状体囊袋形成不小于50度的接触角。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的人工晶状体，其中当根据ISO试验11979-3（2006）对所述触感元件沿着直径施压时，所述远侧弓形弧区域和变形弓形弧区域的外表面的相应部分结合而与弓形钳夹形成不小于50度的接触角。
9.根据权利要求7或8所述的人工晶状体，其中所述接触角不小于52度且不大于70度。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的人工晶状体，其中当根据ISO试验11979-3（2006）对所述触感元件沿着直径施压时，所述弓形弧圆心平移到自所述光学中心起0.3毫米或更小的植入径向距离。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的人工晶状体，其为正切弹性模量为2MPa至6MPa的聚合物材料的单件形式。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的人工晶状体，其中所述光学元件包括前面和基本上相对的后面，其中所述前面包括中央面、周面和环面，所述环面在所述中央面和所述周面之间向后方凹入。
13.一种人工晶状体，其包括光学元件和至少两个触感元件，每个触感元件通过触感元件整合区域而与所述光学元件的周缘整合，并且每个所述触感元件包括远侧弓形弧区域和变形弓形弧区域，其中：
当根据ISO试验11979-3（2006）对所述至少两个触感元件沿着直径施压时，所述远侧弓形弧区域的一部分和所述变形弓形弧区域的一部分结合而与弓形钳夹形成不小于52度且不大于70度的接触角。
14.根据权利要求13所述的人工晶状体，其中所述光学元件包括前面和基本上相对的后面，其中所述前面包括中央面、周面和环面，所述环面在所述中央面和所述周面之间向后方凹入。
15.根据权利要求13或14所述的人工晶状体，其中所述光学元件和所述至少两个触感元件包含正切弹性模量为2MPa至6MPa的聚合物材料。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的人工晶状体，其中所述光学元件具有19屈光度到22屈光度的屈光力、0.50毫米至0.60毫米的光学中心厚度以及2.1平方毫米至2.7平方毫米的标称截面面积。
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