CN103919630B - 仿生的人工水晶体 - Google Patents
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Abstract
一种仿生的人工水晶体。适用设置于一个藉由一个睫状体小带与一个睫状肌连接的水晶体囊内以取代已摘除的水晶体，包含一个前表面及一个后表面。该前表面与该后表面相配合形成一个柔软可折叠的凸透镜本体。该凸透镜本体的直径介于7.0mm至9.5mm。该凸透镜本体的折射率介于1.35至1.57。其中，该凸透镜本体设置于该水晶体囊内且该凸透镜本体的周缘部抵靠该水晶体囊连接该睫状体小带处的内表面，当该睫状肌的撑张收缩且藉由该睫状体小带带动该凸透镜本体变形，从而调整该凸透镜本体的屈光度。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学元件，特别是涉及一种仿生的人工水晶体。
背景技术
参阅图1及图2，水晶体11是眼球1内一个很重要的构造，水晶体11是一个具有双凸透镜形状的透明体，就像一个圆形的扁豆一般。水晶体11的外层包有一层无色透明膜，称为水晶体囊12。水晶体11的前表面较平而后表面较凸，前方直接连接于虹膜13的后面(也就是瞳孔的后面)，而后方接着玻璃体窝14，水晶体11的周缘称为赤道部且有许多睫状体小带15的纤维附着，而将该水晶体11固定于一定的位置上，不会随着眼球1的转动而飘移不定。然而水晶体11在眼球1中具有两个主要的功能，一个是调视功能(accommodation)，因其清澈透明且靠其厚度的改变而使得屈光力的改变，使得眼睛看远看近能够同样清晰。尤其是眼睛1在看近物时，睫状肌16收缩而睫状体小带15放松，水晶体11靠着自己的弹力撑张而增厚，增加了屈光力，看近物就可很清晰(如图2所示)。另一个功能就是水晶体11对于紫外线(尤其是紫外线A，波长300nm至400nm)的吸收力很强，可以阻止紫外线直接照射到视网膜17，造成视网膜17的伤害。
水晶体11本身有复杂的新陈代谢过程可维持其透明性，透过水晶体囊12的囊膜吸收房水中的养分并排出代谢产物，如果房水成分或水晶体囊12渗透性改变或有某种因素影响水晶体11的代谢过程，就会引起水晶体11混浊，形成白内障。
参阅图3及图4，然而，白内障患者通常都会进行手术将混浊的水晶体11取出而植入一个人工水晶体18于水晶体囊12内，以恢复眼球1正常调节视力功能。公知的一种人工水晶体18具有一个透镜本体181及二个分别相反设置于该透镜本体181的周缘且向外延伸的撑张翼182。该人工水晶体18就由这些撑张翼182撑张于水晶体囊12而将该透镜本体181定位。该人工水晶体18的本体相当于最大的视觉光区，因考量安装于该水晶体囊12，故于正常约直径约6mm，扣除掉瞳孔遮蔽的实际可视光区常态下直径约5mm。该透镜本体181具有一个位于中央处的折射区183及一个由该折射区183周缘向外延伸的绕射区184。该折射区183能在光线穿透透镜本体181时使光线曲折而距焦于视网膜17上，而该绕射区184具有由该折射区183外缘向外逐渐降低绕射阶变高度的结构，使得远距光线得以聚焦于视网膜17上。然而为了使该人工水晶体18能便利的装设到该水晶体囊12中，造成可视光区缩小，且该透镜本体181的变焦分区结构的设计，以上所述因素总合地使得光线经由该透镜本体181进入后到达视网膜17的总量降低，造成较昏暗的视觉感，然而易有夜盲情况产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具备较大光区且明亮的仿生的人工水晶体。
于是，本发明的仿生的人工水晶体，适用设置于一个藉由一个睫状体小带与一睫状肌连接的水晶体囊内以取代已摘除的水晶体，包含一个前表面及一个后表面。
该前表面与该后表面相配合形成一个柔软可折叠的凸透镜本体。该凸透镜本体的直径介于7.0mm至9.5mm。该凸透镜本体的折射率介于1.35至1.57。
其中，该凸透镜本体设置于该水晶体囊内且该凸透镜本体的周缘部抵靠该水晶体囊连接该睫状体小带处的内表面，当该睫状肌的撑张收缩且藉由该睫状体小带带动该凸透镜本体变形，从而调整该凸透镜本体的屈光度。
本发明的有益效果在于：该仿生的人工水晶体具备较大光区且为一柔软可变形的凸透镜本体，因此置入于该水晶体囊内，可受该睫状体小带的带动而变形，从而调整该凸透镜本体的屈光度，达到可看近看远的调视功能，同时还兼具有较大光区取得明亮效果的优点。
附图说明
图1是说明一个眼球的构造且一个睫状肌在一放松状态的示意图；
图2是说明该眼球的构造且该睫状肌在一收缩状态的示意图；
图3是公知人工水晶体的正视图；
图4是说明该人工水晶体植入于该眼球内的示意图；
图5是本发明仿生的人工水晶体的较佳实施例的侧视图；
图6是该较佳实施例的局部放大图；
图7是说明该较佳实施例植入于该眼球内且该睫状肌在该放松状态的示意图；
图8是说明该较佳实施例植入于该眼球内且该睫状肌在该收缩状态的示意图；
图9是说明图7的该较佳实施例的屈光状态的示意图；
图10是说明图8的该较佳实施例的屈光状态的示意图。
具体实施方式
下面结合附图及一个实施例对本发明进行详细说明：
参阅图5、图6及图7，本发明仿生的人工水晶体的较佳实施例，适用设置于一个藉由一个睫状体小带15与一个睫状肌16连接的水晶体囊12内以取代已摘除的水晶体，包含一个前表面2、一个后表面3及一个两相反端缘分别与该前表面2的端缘及该后表面3的端缘连接的周面4。
该前表面2、该后表面3及该周面4相配合形成一个柔软可折叠的凸透镜本体5。该凸透镜本体5的直径介于7.0mm至9.5mm。该凸透镜本体5的折射率介于1.35至1.57。该周面4与该后表面3连接处形成一个锐角6，且该锐角6的曲率小于1.00mm，较佳地，该锐角6的曲率小于0.10mm。该锐角6是靠抵于该水晶体囊12连接该睫状体小带15的内表面。
较佳地，该仿生的人工水晶体为一种由甲基丙烯酸羟基乙酯(HEMA)所构成的水胶(hydrogel)材料所制作而成，该水胶材料的含水量介于35％至55％及其折射率介于1.47至1.57。另外，该仿生的人工水晶体也可为一种由丙烯酸酯(acrylate)及丙烯酸甲酯(methacrylate)组成的共聚物所构成的疏水性压克力(hydrophobic acrylic)材料所制作而成，且其含水量小于5％及其折射率介于1.47至1.57。另外该仿生的人工水晶体还可添加一种紫外线吸收剂及一种染料，该紫外线吸收剂为一乙基酯及一二苯甲酮其中一者所构成，该染料选自[2-萘磺酸,7-(乙酰氨基)-4-羟基-3-((4-((2-(磺酰氧基)乙基)磺酰基)苯基)偶氮)-](Reactive Orange 78 [2-naphthalenesulfonic acid,7-(acetylamino)-4-hydroxy-3-((4-((2-(sulfooxy)ethyl)sulfonyl)phenyl)azo)-]CAS Reg.No.68189-39-9)、[苯磺酸,4-(4,5-二氢-4-((2-甲氧-5-甲基-4-((2-(磺酰氧基)乙基)磺酰基)苯基)偶氮)-3-甲基-5-氧基-1氢-吡唑-1-基-](Reactive Yellow 15 [2-benzensulfonic acid,4-(4,5-dihydro-4-((2-methoxy-5-methyl-4-((2-(sulfooxy)ethyl)sulfonyl)phenyl)azo)-3-methyl-5-oxo-1H-pyrazol-1-yl-]CAS Reg.No.60958-41-0)、[1,3-苯二磺酸,4-((5-胺羰基-1-乙基-1,6-二氢-2-氢氧基-4-甲基-6-氧基-3-啶基)偶氮)-6-(4,6-二氯-1,3,5-三次偶氮基-2-基)氨基]-,二钠盐](C.I.Reactive Yellow 86 [1,3-benzendisulfonic acid,4-((5-aminocarbonyl-1-ethyl-1,6-dihydro-2-hydroxy-4-methyl-6-oxo-3-pyridinyl)azo)-6-(4,6-dichloro-1,3,5-triazin-2-yl)amino]-,disodium salt]CAS Reg.No.61951-86-8)、[铜,(29氢,31氢-酞菁(2-)-氮29,氮30,氮31,氮32)-磺基((4-((2-磺酰氧基)乙基)磺酰基)苯基)氨基)磺酰基衍生物](Reactive Blue21[copper,(29H,31H-phthalocyaninato(2-)-N29,N30,N31,N32)-sulfo((4-((2-(sulfooxy)ethyl)sulfonyl)phenyl)amino)sulfonyl derivs]CAS Reg.No.73049-92-0)及[2-葱-磺酸,1-氨基-9,10-二氢-9,10-二氧-4-((3-((2-(磺酰氧基)乙基)磺酰基)苯基)氨基)-,二钠盐](Reactive Blue No.19[2-anthracene-sufonic acid,1-amino-9,10-dihydro-9,10-dioxo-4-((3-((2-(sulfooxy)ethyl)sulfonyl)phenyl)amino)-,disodiumsalt]CAS Reg.No2580-78-1)，及前述其中一组合。
更佳地，该凸透镜本体5可为一个凹凸透镜、一个平凸透镜及一个双凸透镜其中任一者，且该凸透镜本体5的前表面2及后表面3分别为一个可弯曲的自由曲面。该前表面2与该后表面3的曲率变化相配合使得该凸透镜本体5的屈光度介于+5D至+35D，并同时具有消除周边球面相差功能。。
其中，当该睫状肌16的撑张收缩且藉由该睫状体小带15带动该凸透镜本体5变形，从而调整该凸透镜本体5的屈光度(如图7及图8所示)。
图9及图10分别说明图7及图8中的该凸透镜本体5受该睫状体小带15带动变形，使得其焦距改变，也就是屈光度改变，而达到看近看远的调视功能。
以下为三种仿生的人工水晶体的加工制造方法，且选用不同的材料。
1.使用美国BENZ公司生产的HF-1.2UVX universal规格的毛胚进行车削加工，该毛胚的直径为12.7mm、厚度为3.0mm、折射率为1.483、含水量小于4％及透光度大于99％。该毛胚在温度于-20℃及湿度介于32％至42％的环境下使用美国optoform的CNC加工机进行车削，所使用的钻石刀具的刀尖曲率为0.02mm，转速设定在8000rpm至10000rpm，进刀粗加工的速度为18mm/min，进刀细加工的速度为10mm/min，而粗加工的进刀量为0.12mm，细加工的进刀量为0.03mm，然后经由50000rpm高转速的抛光后，可得到屈光度为+20.0D的仿生的人工水晶体。该仿生的人工水晶体的直径为8.60mm，其光区直径大于7.00mm，其厚度为1.05mm，其MTF值介于0.52至0.58，其锐角的曲率小于0.05mm，所述的光区是指当瞳孔些微的遮蔽水晶体的周边区域外，光线可透过该人工水晶体的区域。
2.利用旋模成型的生产方式制作该仿生的人工水晶体。准备一模浆，该模浆的组成成分如以下表格一所示。将该模浆倒入一个塑胶模具进行旋模成型，该塑胶模具的具有一个容置该模浆且具有圆形的开口、弧形的底面及连接于该开口与该底面周缘间的垂直周面的凹槽，该开口的直径为7.95mm，该凹槽最大深度(sagittal depth)为1.20mm，该底面的中央处的曲率半径为3.70mm，该底面周缘处的曲率半径渐变为9.20mm，该垂直周面的高度为0.05mm。接着在以下工序条件下将该模浆旋模成型，在一个充满氮气的环境，倒入体积为37ml的模浆，且旋转该塑胶模具于15rpm的转速，同时以强度为20mw/cm2至30mw/cm2的紫外线进行为时30分钟的照射。将旋模成型后的镜片毛胚进行24小时于温度为90℃的纯水中的萃取，接着取出浸泡于重量百分比为0.9％的氯化钠(NaCl)溶液中，可得到一个含水量为45％、直径为8.9mm、中心厚度为1.3mm、锐角的曲率为0.02mm及折射率为1.423的仿生的人工水晶体。该仿生的人工水晶体经由NIKON PL2度量测量仪测量，且测量范围为位于中心的直径为3mm的圆形区域，量得的屈光度为+16D。
3.利用模压成型的生产方式制作该仿生的人工水晶体。准备一模浆，该模浆的组成成分如以下表格二所示。将该模浆倒入一个塑胶模具进行模压成型。该塑胶模具具有一个上模件及一个下模件。该上模件具有一个容置该模浆且具有圆形的开口、弧形的底面及连接于该开口与该底面周缘间的垂直周面的凹槽，该开口的直径为8.60mm，该凹槽最大深度为0.10mm，该底面的中央处的曲率半径为30.15mm，该底面周缘处的曲率半径为35.32mm。该下模件具有一个容置该模浆且具有圆形的开口、弧形的底面及连接于该开口与该底面周缘间的垂直周面的凹槽，该开口的直径为8.60mm，该凹槽最大深度为1.02mm，该底面的中央处的曲率半径为4.08mm，该底面周缘处的曲率半径渐变为10.12mm。接着在以下工序条件下将该模浆模压成型，在一个充满氮气的环境，倒入体积为26ml的模浆，且以强度为20mw/cm2至30mw/cm2的紫外线进行为时30分钟的照射。将该模浆模压成型后的镜片毛胚先经过6小时的异丙醇(IPA)溶液萃取，再于温度为90℃的纯水中的进行24小时的萃取后，可得到一含水量小于3％、直径为8.6mm、中心厚度为1.05mm、锐角的曲率为0.06mm及折射率为1.512的仿生的人工水晶体。该仿生的人工水晶体经由NIKON PL2度量测量仪测量，且测量范围为位于中心的直径为3mm的圆形区域，量得的屈光度为+18D。
综上所述，本发明的仿生的人工水晶体为一个柔软可变形的凸透镜本体5，因此置入于该水晶体囊12内，可受该睫状体小带15的带动而变形，从而调整该凸透镜本体5的屈光度，达到可看近看远的调视功能，且其只受虹膜的遮蔽而具有较大的可视光区，不影响到达视网膜上的进光量，以仿生达到与原水晶体相近的功效，故确实能达成本发明的目的。
以上仅就本发明的具体构造实施例加予说明，在无违本发明的构造与精神下，凡精于本技术领域的人士，尚可做种种的变化与修饰，诸此变化与修饰尚视为涵盖在本案下列申请专利范围内。
Claims (8)
1.一种仿生的人工水晶体，适用置入于一个藉由一个睫状体小带与一个睫状肌连接的水晶体囊内以取代已摘除的水晶体，其特征在于：包含一个前表面、一个后表面及一个连接于该前表面与该后表面间的周面，该前表面与该后表面及该周面三者相配合形成一个柔软可折叠的凸透镜本体，该凸透镜本体的直径介于7.0mm至9.5mm，该凸透镜本体的折射率介于1.35至1.57，其中，该周面与该后表面连接处形成一个锐角，且该锐角的曲率小于1.00mm-1，该凸透镜本体设置于该水晶体囊内且该凸透镜本体的该锐角抵靠该水晶体囊连接该睫状体小带处的内表面，当该睫状肌的撑张收缩且藉由该睫状体小带带动该锐角使该凸透镜本体变形，从而调整该凸透镜本体的屈光度。
2.如权利要求1所述的仿生的人工水晶体，其特征在于：该前表面及该后表面其中至少一者为一个可弯曲的自由曲面，该前表面与该后表面的曲率变化相配合使得该凸透镜本体的屈光度介于+5D至+35D，并同时具有消除周边球面相差功能。
3.如权利要求2所述的仿生的人工水晶体，其特征在于：该人工水晶体为一种水胶材料所构成，该水胶材料为甲基丙烯酸羟基乙酯所组成，该水胶材料的含水量介于35％至55％且其折射率介于1.35至1.45。
4.如权利要求2所述的仿生的人工水晶体，其特征在于：该人工水晶体为一种疏水性压克力材料所构成，该疏水性压克力材料为由丙烯酸酯及丙烯酸甲酯组成的共聚物，且其含水量小于5％及其折射率介于1.47至1.57。
5.如权利要求2所述的仿生的人工水晶体，其特征在于：该凸透镜本体为一个凹凸透镜、一个平凸透镜及一个双凸透镜其中任一者。
6.如权利要求2所述的仿生的人工水晶体，其特征在于：该锐角的曲率小于0.10mm-1。
7.如权利要求2或3所述的仿生的人工水晶体，其特征在于：还添加有一种紫外线吸收剂，该紫外线吸收剂为一乙基酯及一二苯甲酮其中一者所构成。
8.如权利要求2或3所述的仿生的人工水晶体，其特征在于：还添加有一种染料，该染料选自[2-萘磺酸,7-(乙酰氨基)-4-羟基-3-((4-((2-(磺酰氧基)乙基)磺酰基)苯基)偶氮)-]、[苯磺酸,4-(4,5-二氢-4-((2-甲氧-5-甲基-4-((2-(磺酰氧基)乙基)磺酰基)苯基)偶氮)-3-甲基-5-氧基-1氢-吡唑-1-基-]、[1,3-苯二磺酸,4-((5-胺羰基-1-乙基-1,6-二氢-2-氢氧基-4-甲基-6-氧基-3-啶基)偶氮)-6-(4,6-二氯-1,3,5-三次偶氮基-2-基)氨基]-,二钠盐]、[铜,(29氢,31氢-酞菁(2-)-氮29,氮30,氮31,氮32)-磺基((4-((2-磺酰氧基)乙基)磺酰基)苯基)氨基)磺酰基衍生物]、[2-葱-磺酸,1-氨基-9,10-二氢-9,10-二氧-4-((3-((2-(磺酰氧基)乙基)磺酰基)苯基)氨基)-,二钠盐]其中至少一者。
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