CN1849103A - 可光调节的多焦点透镜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及新型的眼内透镜。该透镜能在术后调节其光学性能，其中包括从单焦点透镜转化成多焦点透 镜。

Description

可光调节的多焦点透镜

相关申请的交叉参考

[0001]本申请要求2003年8月13日提交的标题为“LIGHTADJUSTABLE MULTIFOCAL LENSES”的美国临时申请号60/494969的优先权，且它是2002年12月24日提交的标题为“LIGHT ADJUSTABLEMULTIFOCAL LENSES”的美国专利申请号10/328859的部分继续，其公开内容在此通过参考引入。

技术领域

[0002]本发明涉及光学元件，它可通过制造后改性，使得元件的不同形态具有不同的光学性能。在一个实施方案中，本发明涉及透镜，例如眼内透镜，它可通过制造后工艺转化成多焦点透镜。

发明背景

[0003]当本发明涉及人类视觉体系时，调节(accommodation)是指人类使用其独立的眼睛结构观看近距离(例如阅读)和远距离(例如驾驶)的物体的能力。人们调节眼睛的机理是藉助插入到绕自然透镜周围的囊袋内的睫状体的收缩与松弛。在施加睫状体应力的情况下，人的透镜将经历形状的变化，从而有效地改变透镜曲率的半径。这一作用产生透镜放大率的同步变化。然而，随着人们变老，他们调节眼睛的能力急剧下降。这一状况被称为老视，和目前在美国影响超过9千万人。Hemlmholtz提出了解释丧失眼睛调节功能的最广泛地被人们接受的理论，和认为随着患者年龄增加，人眼的晶状体逐渐变得不灵活，从而在睫状体所施加的力作用下抑制变形。

[0004]不需要眼镜校正可看见一定距离处的物体，但丧失看见靠拢的物体的能力的人们通常被嘱咐带上一对阅读眼镜或放大镜。对于因预先存在的散焦和/或散光导致要求先期眼镜校正的那些患者来说，患者被嘱咐带上一对双焦点透镜、三焦点透镜、可变透镜或焦点渐变性透镜，这使得人们既可看见近处，又可看见远处。这一状况复配的危险是随着患者变老形成白内障。实际上，白内障的摘除接着眼内透镜(IOL)的植入是在超过65岁的患者(参考)中最常见地进行的外科手术。

[0005]为了有效地治疗老视和白内障，患者可植入多透镜IOL。在眼睛和患者文献中以前描述过多透镜IOL的原则性概念和设计。多透镜IOL的最简单的设计通常被称为“靶心”结构和包括提供近处视野的小的、中心增加的区域(直径1.5mm-2.5mm)(“IntraocularLenses in Cataract and Refractive Surgery”，D.T.Azar等，W.B.Saunders Company(2001)；“Intraocular Lenses：Basics andClinical Applications”，R.L.Stamper，A Sugar，和D.J.Ripkin，American Academy of Ophthalmology(1993)，这两篇均在此通过参考引入)。中心增加区域的放大率典型地比IOL的基础放大率大3-4度屈光度(diopter)，对于整个眼睛体系来说，这转化成有效增加2.5-3.5度屈光度。在中心增加区域外部的透镜部分被称为基础放大率并用于远距离观察。理论上，当瞳孔因近距离观察收缩时，仅仅透镜的中心增加区域具有来自经过它的图像的光。然而，在明亮的观察条件下，瞳孔也将收缩，从而留给患者2-3度屈光度的近视。对于以太阳直照于其上的方向驾驶，例如在接近太阳下山时刻向西驾驶的人来说，这潜在地可能具有问题。为了抵消这一问题，提出了为远距离观察而设计具有透镜的中心和和外周部分的环形设计和用于近距离视野的近中心环(2.1-3.5mm)。即使瞳孔收缩，这一设计还将保持远距离观察(Intraocular Lenses in Cataract and RefractiveSurgery，D.T.Azar等，W.B.Saunders Company(2001)；“IntraocularLenses：Basics and Clinical Applications”，R.L.Stamper，A Sugar，和D.J.Ripkin，American Academy of Ophthalmology(1993)，在此通过参考将其引入)。目前在美国销售的最广泛采用的多焦点IOL公开于美国专利No.5225858中，在此通过参考将其引入。这一IOL被称为Array透镜，可包括5个同心的非球面环形透镜。每一区域是一个多焦点元件，因此瞳孔大小对决定最终的图像治疗应当很少或者不起作用。

[0006]然而，关于标准的眼内透镜，必须在植入之前估计透镜的放大率和焦点区域。估计所需的放大率以及因伤口愈合导致术后透镜偏移的误差常常导致欠佳的视力。对于靶心透镜情况来说，若在愈合过程中发生IOL横向偏移(垂直于视觉轴)，则后一影响尤其成问题。有效的是，移动外加部分离开眼睛的视觉轴，从而导致所需多焦点性的损失。Array和近中心的IOL设计可部分克服在伤口愈合过程中的错位问题，但使用这些多焦点的IOL设计不可能弥补任何IOL纵向移动(沿着视觉轴的方向)、预先存在的散光或因外壳手术工序诱导的散光。这导致患者必须在额外的外科手术以替换或再布置透镜或者使用额外的校正透镜之间作出选择。

[0007]仍需要眼内透镜，其可在术后于体内调节，以形成多焦点的眼内透镜。可设计这类透镜体内校正到最初的正常视觉状态(来自无限远处的光在视网膜上形成理想的焦点)，然后可在第二次治疗过程中添加多焦点性。这种透镜将消除其中包括术前放大率选择在内的一些推测工作，克服IOL植入固有的伤口愈合应答，使得待定制的添加或减少区域的尺寸对应于在不同亮度条件下患者的(瞳孔)扩张的数量级和特征，并使得校正的区域沿着患者的视觉轴布置。

发明简述

[0008]提供一种新型的光学元件，其性能可在制造后调节，以产生具有不同性能的光学元件。具体地说，本发明涉及眼内透镜，它可在该透镜植入眼睛内之后转变成多焦点透镜。按照这一方式，可在对透镜进行任何术后迁移之后，更精确地调节透镜的眼内和/或焦点区域，并以来自患者的输入信息(input)和标准折射技术而不是术前估计为基础。

[0009]通过使用分散在整个元件中的改性组合物(“MC”)，实现光学元件的改变。当MC暴露于外部刺激，例如热或光下时，MC能聚合。可将该刺激导引到元件的一个或多个区域内，从而引起MC仅仅在暴露区域内聚合。MC的聚合改变具有暴露区域的元件的光学性能。

[0010]一旦聚合，在光学元件内发生数种变化。第一个变化是形成含聚合MC的第二聚合物网络。这一聚合物网络的形成可引起元件光学性能，亦即折射指数的改变。另外，当MC聚合时，招致在聚合和未聚合区域之间的化学电势差。这本身又引起未聚合的MC在元件内扩散，再建立光学元件的热动力学平衡。若光学元件拥有足够的弹性，则MC的这一迁移可引起元件在暴露于刺激下的区域内溶胀。这本身又使元件形状改变，从而引起光学性能的变化。取决于光学元件的性质、掺入到元件内的MC，可发生持续时间，和刺激的空间强度曲线这两种变化中的任何一种或这两种。

[0011]本发明的一个主要方面是，光学元件一旦被制造，则自包含在其内，或者没有添加材料或者没有从透镜中除去材料，以获得所需的光学性能。

[0012]已发现，通过将光学元件的不同区域暴露于变化的程度下或者在外部刺激的预定图案内，可改变不同区域内元件的光学性能。例如，可通过使用各种图案，产生被不同光学性能的同心环围绕的具有一组光学性能的中心区。按照这一方式，可生成多焦点透镜。在另一实施方案中，可在一种处理中在透镜上记录定制的双焦点、多焦点等图案，接着第二次处理，以锁定存在于全部透镜上的未反应的改性组合物。或者，可在透镜上记录定制图案的多次处理，以便在不需要眼镜的情况下提供患者视力。

[0013]前面相当宽泛地列出了本发明的特征和技术优点，为的是可更好地理解以下本发明的详细说明。下文将描述本发明额外的特征和优点，这些形成本发明权利要求的主题。熟练本领域的技术人员应当理解，为了实施与本发明相同的目的，作为改性或设计其它结构的基础，可容易地实现所披露的概念和具体实施方案。熟练本领域的技术人员还应当意识到，这种等价的结构没有脱离所附权利要求列出的本发明的精神和范围。根据下述说明，并结合附图考虑时，将更好地理解认为就其组织和操作方法来说，属于本发明特征的新型特点，以及进一步的目的和优点。然而，特别要理解，仅仅为了阐述和说明目的提供每一幅图且不打算作为本发明范围的定义。

附图简述

[0014]为了更全面地理解本发明，现结合附图参考下述说明，其中：

[0015]图1A和1B描述了根据本发明一个实施方案，眼内透镜的截面和显微照片。

[0016]图2A和2B描述了根据本发明一个实施方案，多焦点的眼内透镜的截面和显微照片。

[0017]图3A-3C描述了根据本发明一个实施方案，透镜的干扰边纹。

[0018]图4A-4C描述了根据本发明一个实施方案，透镜的可逆多焦点性的实例。

[0019]图5是根据本发明一个实施方案制造的透镜的实例。

[0020]图6A-6F描述了根据本发明一个实施方案，多焦点透镜的实例的顶视图和侧视图。

[0021]图7A-7F描述了根据本发明一个实施方案，多焦点透镜的实例的顶视图和侧视图。

[0022]图8描述了根据本发明一个实施方案，多焦点透镜的实例的顶视图。

[0023]图9描述了根据本发明一个实施方案，多焦点透镜的实例的侧视图。

[0024]图10A-10D描述了根据本发明一个实施方案，透镜的一系列的干扰图案。

发明详述

[0025]本发明的光学元件能在制造后改变光学性能。该元件被自包含，且不要求添加或除去材料来改变光学性能。相反，通过使光学元件的一部分或多个部分暴露于诱导MC在该元件内聚合的外部刺激下，从而改变光学性能。MC的聚合本身又引起光学性能的变化。

[0026]本发明的光学元件分散在MC内。这一MC能在该元件内扩散；可容易地通过暴露于合适的外部刺激下而聚合；且与制造光学元件所使用的材料相容。

[0027]该光学元件典型地由第一聚合物基体制造。合适的第一聚合物基体的例举实例包括：聚丙烯酸酯，例如聚丙烯酸烷酯和聚丙烯酸羟烷酯；聚甲基丙烯酸酯，例如聚甲基丙烯酸甲酯(“PMMA”)、聚甲基丙烯酸羟烷酯(“PHEMA”)，和聚甲基丙烯酸羟丙酯(“HPMA”)；聚乙烯基树脂，例如聚苯乙烯和聚乙烯基吡咯烷酮(“PNVP”)；聚硅氧烷如聚二甲基硅氧烷；聚磷腈，及其共聚物。美国专利No.4260725和其内援引的专利与参考文献(所有这些在此通过参考引入)提供形成第一聚合物基体可使用的合适聚合物的更具体实例。

[0028]在优选的实施方案中，当希望挠性时，第一聚合物基体通常拥有相对低的玻璃化转变温度(“Tg”)，以便所得IOL倾向于显示出流体状和/或弹性体行为，且典型地通过交联一种或多种聚合物起始材料而形成，其中每一聚合物材料包括至少一种可交联的基团。在眼内透镜的情况下，Tg应当小于25℃。这使得透镜可折叠，从而有助于植入。在其中希望刚性的情况下，Tg应当通常大于25℃。

[0029]合适的可交联基团的例举实例包括，但不限于，氢化物，乙酰氧基，烷氧基，氨基，酸酐，丙烯酰氧基，羧基，烯氧基，环氧基，卤化物，异氰基，烯烃和喔星。在更优选的实施方案中，这种聚合物起始材料包括端基单体(也称为封端剂)，所述端基单体与含聚合物起始材料的一种或多种单体相同或不同，但包括至少一种可交联基团。换句话说，聚合物起始材料以端基单体为开始并以端基单体封端聚合物起始材料，和端基单体包括至少一种可交联的基团作为其结构的一部分。尽管对于本发明的实践来说不是必须的，但交联聚合物起始材料的机理优选不同于含折射调制组合物的组分的刺激诱导聚合的机理。例如，若通过光诱导的聚合使折射调制组合物聚合，则优选聚合物起始材料具有通过光诱导聚合以外的任何机理聚合的可交联基团。

[0030]对于形成第一聚合物基体来说特别优选的一组聚合物起始材料是用端基单体封端的聚硅氧烷(也称为“硅氧烷”)，所述端基单体包括选自乙酰氧基，氨基，烷氧基，卤化物，羟基，和巯基中的可交联基团。由于硅氧烷IOL倾向于具有挠性和可折叠，因此在IOL植入工序过程中可使用通常较小的切口。特别优选的聚合物起始材料是乙烯基封端的二甲基硅氧烷二苯基硅氧烷共聚物，有机硅树脂，和藉助加聚通过铂催化剂交联以形成硅氧烷基体的硅氧烷氢化物交联剂。在US5236970、US5376694、US5278258、US5444106和其它类似描述的配方中可找到其它这种实例，在此通过参考将其引入。

[0031]在制造IOL中使用的MC如上所述，所不同的是，它具有额外的生物相容性要求。MC能刺激诱导聚合，和可以是单组分或多组分，只要：(i)它与第一聚合物基体的形成相容；(ii)在形成第一聚合物基体之后，它保持能刺激诱导的聚合；和(iii)它可在第一聚合物基体内自由地扩散。一般来说，形成第一聚合物基体所使用的相同类型的单体可用作折射调制组合物的组分。然而，由于要求MC单体必须可在第一聚合物基体内扩散，因此，MC单体通常倾向于小于第一聚合物基体(即具有较低的分子量)。除了一种或多种单体以外，MC还可包括有助于形成第二聚合物网络的其它组分，例如引发剂和敏化剂。

[0032]在优选的实施方案中，刺激诱导的聚合是光聚合。换句话说，包括折射调制组合物的一种或多种单体各自优选包括能光聚合的至少一种基团。这种可光聚合的基团的例举实例包括，但不限于，丙烯酸酯，烯丙基氧基，肉桂酰基，甲基丙烯酸酯，均二苯乙烯基(stibenyl)和乙烯基。在更优选的实施方案中，折射调制组合物包括或者在敏化剂存在下的光引发剂或者单独的光引发剂(生成自由基所使用的任何化合物)。合适的光引发剂的实例包括苯乙酮(例如，取代的卤代苯乙酮和二乙氧基苯乙酮)；2，4-二氯甲基-1，3，5-三嗪；苯偶姻甲醚；和o-苯甲酰基肟基酮。合适的敏化剂的实例包括p-(二烷基氨基)芳基醛；N-烷基二氢亚吲哚基；和双[p-(二烷基氨基)亚苄基]酮。

[0033]由于优选挠性和可折叠的IOL，因此特别优选的一组MC单体是用含可聚合基团的端基硅氧烷部分封端的聚硅氧烷。这种单体的例举实例是：

X-Y-X¹

其中Y是硅氧烷(它可以是单体，由任何数量的硅氧烷单元形成的均聚物或共聚物)，和X与X¹可以相同或不同，和各自独立地为含可光聚合基团的端基硅氧烷部分。Y的例举实例包括：

和

其中：m和n各自独立地为整数，和

R¹、R²、R³和R⁴各自独立地为氢、烷基(伯、仲、叔、环)、芳基或杂芳基。在优选的实施方案中，R¹、R²、R³和R⁴是C₁-C₁₀烷基或苯基。由于发现具有相对高芳基含量的MC单体产生本发明透镜折射指数的较大变化，因此通常优选R¹、R²、R³和R⁴中的至少一个是芳基，尤其苯基。在更优选的实施方案中，R¹、R²和R³相同且是甲基、乙基或丙基和R⁴是苯基。

[0034]X和X¹的例举实例(或取决于如何描述MC聚合物，X¹和X)分别是：

和

其中：

R⁵和R⁶各自独立地为氢、烷基、芳基或杂芳基；和

Z是可光聚合的基团。

[0035]在优选的实施方案中，R⁵和R⁶各自独立地为C₁-C₁₀烷基或苯基，和Z是可光聚合的基团，其包括选自丙烯酸酯、烯丙基氧基、肉桂酰基、甲基丙烯酸酯、stibenyl和乙烯基中的部分。在更优选的实施方案中，R⁵和R⁶是甲基、乙基或丙基和Z是含丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯部分的可光聚合基团。

[0036]在特别优选的实施方案中，MC单体具有下述化学式：

其中X和X¹与前面所述的R¹、R²、R³和R⁴范围相同。这种MC单体的例举实例包括用乙烯基二甲基硅烷基封端的二甲基硅氧烷-二苯基硅氧烷共聚物；用甲基丙烯酰氧基丙基二甲基硅烷基封端的二甲基硅氧烷-甲基苯基硅氧烷共聚物；和用甲基丙烯酰氧基丙基二甲基硅烷基封端的二甲基硅氧烷。尽管可使用任何合适的方法，但发现在三氟甲磺酸存在下，一种或多种环状硅氧烷的开环反应是制造一组本发明的MC单体的特别有效的方法。简而言之，该方法包括在三氟甲磺酸存在下，使环状硅氧烷与下式的化合物接触：

其中R⁵和R⁶，和Z与前面所述的一样。环状硅氧烷可以是环状硅氧烷单体，均聚物或共聚物。或者，可使用大于一种或者硅氧烷。例如，在三氟甲磺酸存在下，使环状二甲基硅氧烷四聚体和环状甲基苯基硅氧烷三聚体与双甲基丙烯酰氧基丙基四甲基二硅氧烷接触，形成用甲基丙烯酰氧基丙基二甲基硅烷基封端的二甲基硅氧烷甲基苯基硅氧烷共聚物，一种特别优选的MC单体。

[0037]除了以上所述的硅氧烷基MC单体以外，在本发明的实践中还可使用丙烯酸酯基MC。本发明的丙烯酸酯基大分子具有下述通式结构：

X-A_n-Q-A_n-X¹

或

X-A_n-A¹ _m-Q-A¹ _m-A_n-X¹

其中Q是能充当引发剂以供原子转移自由基聚合(“ATRP”)的丙烯酸酯部分，和A与A¹具有下述通式结构：

其中R¹选自烷基、卤代烷基、芳基和卤代芳基，和X与X¹是含可光聚合部分的基团，和m与n是整数。

[0038]在一个实施方案中，丙烯酸酯基MC具有下述化学式：

[0039]其中R²选自烷基、卤代烷基，和R³与R⁴不同，且选自烷基、卤代烷基、芳基和卤代芳基。

[0040]当形成光学元件时，将其放置在它将要在其内使用的区域中。对于眼内透镜来说，这意味着使用已知的工序植入到眼睛内。一旦该元件放置在合适的位置上并使得调节到其环境中，则可通过暴露于外部刺激下来改性该元件的光学性能。

[0041]可改变外部刺激的性质，但它必须能减少MC的聚合且没有负面影响光学元件的性能。可在本发明的实践中使用的典型的外部刺激包括热和光，其中优选光。在眼内透镜的情况下，优选紫外或红外辐射，其中最优选紫外光。

[0042]当将元件暴露于外部刺激时，MC聚合形成用第一聚合物基体点缀(interspersed)的第二聚合物基体。当局部聚合时或者当仅仅一部分MC聚合时，在透镜的反应和未反应的区域之间存在化学电势差。然后MC在该元件内迁移，在光学元件内再建立热动力学平衡。

[0043]形成第二聚合物基体和MC的再分布可各自影响元件的光学性能。例如，形成第二聚合物基体可引起元件折射指数的变化。改性化合物的迁移可改变元件的总体形状，从而通过改变光学元件的曲率半径，进一步影响光学性能。

[0044]可以以使得在元件内产生具有不同光学性能的区域的方式使光学元件暴露于外部刺激下局限在一个区域内。在一个实施方案中，可产生眼内透镜，所述眼内透镜可在植入之后转变成多焦点透镜。这通过将透镜暴露于不同量的外部刺激下产生具有不同光学性能的区域而实现。

[0045]在多焦点眼内透镜的情况下，可使用各种方法产生透镜。最简单的形式可能是在透镜中心1-3mm内含增加或减少区域和所得透镜的基础放大率在这一区域以外的靶心结构。可将透镜分成独立的区域，交替的区域或重叠的区域。例如，独立的区域包括外部和内部区域。Fresnel透镜是交替区域的实例。

[0046]重叠区域尤其可用于光学元件，例如全息照片、二元光学元件，开诺全息照相和全息照相光学元件。

[0047]在眼内透镜的情况下，可形成透镜，植入它，然后在透镜内形成具有不同光学性能的不同区或区域。通过使透镜的不同区域暴露于外部刺激的不同数量级和空间曲线下，可生成不同的光学区域。例如，透镜体可分成中心区、内部和外部环形区，和较远的环形区。在这一实施方案中，中心区是圆形和环圆形区的周边是环形。环形区外接中心区和这些区是连续的。这些区是同心的并与透镜体共轴。

[0048]在描述透镜的视力校正放大率时使用这些区，和它们被任意地定义。因此，可视需要选择这些区的周边和这些区的数量。

[0049]以实施例的方式描述下述实施例，和无论如何不打算限制本发明的范围。

实施例1

[0050]使用熟练本领域的技术人员已知的标准的模塑技术，制备含有硅氧烷基MC的6mm直径的眼内直径。该透镜具有由硅氧烷氢化物交联的乙烯基封端的二苯基硅氧烷二甲基硅氧烷制备的第一聚合物基体。第一聚合物基体占透镜的约70wt％。该透镜还包括约30wt％的MC(甲基丙烯酸酯封端的聚二甲基硅氧烷)、1wt％(基于MC)的光引发剂(苯偶姻四硅氧烷苯偶姻)和0.04wt％(基于MC)的UV吸收剂。该透镜具有30度屈光度的起始标称放大率。然后使用由以下方程式为代表的强度图案：

$I=I_{0}e-\frac{{(r-r_c)}^2}{{2\mathrm{\σ}}^2}---\left(1\right)$

和4.12mW/cm²的平均强度，用365nm的光辐照透镜的中心60秒。3小时曝光之后，透镜在该透镜中心的2.5mm区域内具有+3.25D的变化，如图1A所示。在辐射前的最佳焦点位置处拍摄干扰边纹。在可光调节的透镜(LAL)的中心部分内任意地观察受影响的区域，且区别在于在IOL的中心部分内约6条干扰带的散焦(两次经过)。图1B描述了图1A的显微照片。

[0051]在另一实施方案中，第一聚合物基体占透镜的约75wt％。该透镜还包括约25wt％的MC(甲基丙烯酸酯封端的甲基苯基硅氧烷二甲基硅氧烷)、0.83wt％(基于MC)的光引发剂(苯偶姻-L4-苯偶姻)和0.04wt％(基于MC)UV吸收剂。该透镜具有+20.0度屈光度的起始标称放大率。然后使用由以下方程式所述的空间强度曲线，用365nm(±5nm)的光辐照透镜：

$I=I_0(0.65\underset{r_{\max }}{\frac{r^2}{2}}+0.35)---\left(2\right)$

[0052]使用三次间隔5秒经15秒的曝光，用6mW/cm²的平均强度辐照IOL。图2A和2B示出了在辐照之前和在辐照后24小时时透镜的干扰带(两次经过)。图2A描述了在最佳的焦点预辐照时+20.0 D LAL的干扰带(两次经过)，该LAL与在最初的最佳焦点位置处在辐照之后24小时时的LAL相同。图2B描述了图2A的LAL。两个干涉图之间最明显的特征是在透镜的中心区内存在3mm的反应区，这是引入变焦之处。该变化对应于在这一中心区域内-0.70度屈光度的变化。

[0053]这两个实施例说明了我们可从透镜的中心部分添加和减少放大率以及控制受影响的区域。

[0054]这两个多焦点设计类似于以上所述的靶心设计。我们的设计和在文献中已经列出的那些设计之间的差别在于我们能在发生伤口愈合之后进行术后改变，定制该区域尺寸以适合患者的扩张状况，取决于患者或医生的推荐，添加或减少不同量的放大率，和一旦完成术后愈合，沿着患者的视觉轴确定该区域的中心。

实施例2

[0055]以上所述的技术的独特方面之一是，我们首次能在其小孔的大部分上改变IOL的放大率，然后在小的区域(0-3mm)内再辐照透镜，产生如实施例1所述的双焦点透镜。这一实施方案的优点是首先在患者内植入可光调节的透镜，等待所要求的愈合时间，使眼睛折射稳定(典型地2-4周)，测量患者的折射，以确定所需的校正，如果有的话，使患者屈光正常，辐照该透镜，在小孔的大部分上改变透镜的放大率，然后沿着患者的视觉轴，再辐照透镜内的较小区域(1.5-3mm)，以提供近距离和远距离观看所需的多焦点性。

[0056]作为这一实施方案的一个实例，模塑+20.0 D LAL，其包括75wt％的硅氧烷基体，25wt％MC，0.83wt％PI和0.04wt％UV吸收剂。最初使用以上的方程式2所述的空间曲线，使用10mW/cm²的平均强度辐照透镜。使用7次15秒的曝光(在每一曝光之间5秒)给予透镜辐照剂量。这一处理诱导在小孔的5.5区域内透镜上-1.32度的屈光度变化。辐照后24小时时，使用方程式1为代表的强度曲线，在透镜的中心部分内再辐照透镜。降低射束的大小到直径3mm，平均强度为6mW/cm²，和给予3次30秒的剂量。辐照后24小时时，我们观察到在这一中心区域内1.94度的屈光度变化。

[0057]图3A描述了在最佳焦点预辐照时，+20.0 D LAL的Fizeau干扰带(两次经过)。图3B描述了通过最初辐照引入的约8个干扰带的变焦(两次经过)。这一工序从+20.0度屈光度的最初基础放大率引入-1.32度屈光度的变化。图3C描述了在最初辐照之后24小时时，在最佳焦点位置处相同的LAL。注意在透镜的中心部分处存在新的焦点区域。这一区域对应于+1.94度屈光度的变化。

实施例3

[0058]过去，双焦点或多焦点IOL的临床应用遇到患者的一些阻力，这是因为丧失收缩的灵敏度和眩光，这是这类透镜设计固有的。过去医生逆转以前植入的多焦点或双焦点IOL非所需效果的唯一方式是移出IOL并用标准的单焦点IOL再插入。然而，在这一披露内容和以前的Calhoun Vision出版的著作中所述的可光调节的透镜技术提供了逆转LAL多焦点性能的方式，从而有效地将其变为单焦点状况。这种能力在没有外科手术移出的情况下不具有引人注意的逆转优点。

[0059]作为这一方法的实例，模塑+20.0 D LAL，其包括75wt％的硅氧烷基体，25wt％MC，0.83wt％PI和0.04wt％UV吸收剂。图4A示出了预辐照的Fizeau干扰带。然后使用两次连续的30秒6mW/cm²的曝光。辐照这一LAL。方程式2描述了这一起始辐照的空间强度曲线。正如图4B所示的，从这一透镜的中心光学区中减去-0.5D的放大率。在这一起始辐照之后24小时时，使用两次连续的30秒3mW/cm²的曝光，再次辐照LAL。在起始剂量之上有效地叠加第二次辐照。方程式1描述了第二次辐照的空间强度曲线。第二次辐照在最初辐照的区域上增加+0.5D的放大率，从而有效地从LAL中抵消最初放大率的减少，且示出了在Calhoun Vision LAL中多焦点的可逆性的一个实例。

[0060]图4A、4B和4C描述了可逆多焦点性的一个实例。图4A描述了在最佳焦点处+20.0度屈光度LAL的Fizeau干扰带。图4B描述了在起始辐照之后24小时时在预辐照的最佳焦点处的干扰带。注意从LAL的中心部分处减去-0.5度屈光度的球面放大率，这可通过在LAL的中心部分处变焦的干扰带观察到。图4C描述了在第二次辐照之后2小时时在预辐照的最佳焦点处的Fizeau干扰带，这表明变焦干扰带的除去。这说明了LAL有效地变回到其预辐照时的放大率。

[0061]图5描述了根据本发明实施方案形成的透镜500的一个实例。该透镜包括多个不同的焦点区501、502、503、504、505和506。注意各区的数字仅仅是例举，可使用更多或更少的区域。例如，可存在5个同心环形区域。不同区域优选同心地围绕中心区域501。不同区域可具有不同的径向宽度，例如区域504具有比区域503小的径向宽度。类似地，不同区域可具有不同的面积，例如区域501的面积小于区域503的面积。或者，一些或所有区域可具有与其它区域相同的径向宽度和/或面积。每一区域可具有与其它区域中的每一区域不同的焦长或屈光度，例如区域502相对于区域501具有+1.0度的屈光度，和区域503相对于区域502可具有+1.0度的屈光度，等等。或者，一些区域可具有相同的放大率，而其它区域具有不同的放大率。例如，区域501、503和505可具有相同的放大率，而区域502、504和506相对于区域501可具有+1.0度的屈光度。作为另一实例，区域501、503和505可具有相同的放大率，而区域502相对于区域501可具有+1.0度的屈光度，区域504相对于区域502可具有+1.0度的屈光度，和区域506相对于区域504可具有+1.0度的屈光度。注意，一些区域相对于其它区域可具有负的屈光度。进一步注意不同区域可校正以供近距离观察，而其它区域可校正以供远距离观察。不同区域可具有“靶心”以外的图案，例如可用于校正散光的圆柱形图案。可在透镜内形成任何图案区域。透镜501可以是眼镜透镜，在光学体系内使用的透镜，或者眼内透镜。注意，仅仅作为例举，使用透镜，因为可使用其它光学元件。进一步注意每一区域可以是球形或非球形。

[0062]图6A和6B描述了根据本发明的一个实施方案，多焦点透镜60的一个实例的顶视图和侧视图。透镜60包括提供使用者近距离观察的区域61和提供使用者远距离观察的区域62。

[0063]图6C-6F描述了形成图6A和6B的透镜的方法的一个实例。透镜60包括在基体64内的光敏大分子63。在图6A中，通过辐射线65，例如紫外光或近紫外光(365nm)选择性辐照透镜60的中心区域。图6D中，辐射引起大分子63在靶向区域(中心区域)内形成互穿网络，换句话说，大分子63形成聚合的大分子66。形成聚合的大分子66在透镜的辐照和未辐照区域之间产生化学电势的变化。为了再建立热动力学平衡，来自透镜中未辐照部分62的大分子63扩散到辐照部分内，在辐照部分61内产生溶胀，正如图6E所示。溶胀本身又改变透镜的曲率。

[0064]通过控制辐照剂量(例如，射束的位置，射束的强度)，空间强度曲线，和靶向面积，可实现透镜表面曲率半径的物理变化，从而改性透镜的折射放大率。可改性透镜的特征，使透镜的放大率、透镜的球形性质、透镜的非球形性质变化，减少或消除散光误差，或校正其它较高数量级的偏差。可反复施加辐射线65，直到发生所需量的变化。可改变辐照剂量，例如一次施加校正散光，而另一次施加可提供中心增加。或者，可控制辐射，以便单剂量诱导所有所需的效果。

[0065]在透镜具有所需的光学特征之后，如图6E所示，锁定透镜。在锁定过程中，通过辐射线67辐照透镜表面，使大多数残留的未反应的大分子63聚合。这防止因大分子扩散导致透镜特征的任何随后的显著变化。图6F示出了具有永久变化的放大率和/或其它特征的成品透镜。

[0066]注意希望在锁定过程中辐照透镜的全部表面，然而，由于透镜的位置和光学体系的原因，可能存在不可能被辐照的一部分透镜表面。例如，眼内透镜被植入到动物(例如，人、兔子等)的眼睛内，透镜的一部分可能被动物的特征部位阻挡。

[0067]注意在锁定之前，若患者不希望变化，则可逆转该过程，以便消除这种变化。通过辐照具有用于提供这种变化的互补图案的透镜，从而进行这种逆转。这会引起大分子扩散到透镜的周边部分并补偿起始的变化，例如中心增加61。

[0068]图6A-6F描述了具有中心增加的透镜，例如其中与周围区域相比，中心区域在放大率上具有更大的屈光度。可使用类似的工艺产生中心减少，例如通过辐照外部周边(不是中心区域)，这将引起外部周边的溶胀(和因此在中心区域内下凹或凹形的曲率)并导致透镜的透镜放大率下降。

[0069]在明亮的环境光条件下，例如在太阳下驾驶汽车时，眼睛的瞳孔可闭合，以便透镜60的远视区62完全关闭，从而留给使用者仅仅近距离视野。在这一情况下，可优选诸如图7A和7B的透镜70之类的透镜。图7A和7B描述了根据本发明一个实施方案的多焦点透镜70的一个实例的顶视图和侧视图。透镜70包括提供使用者远距离视野的区域71和73，而环形区域72提供使用者近距离视野。

[0070]图7C-7F描述了形成图7A和7B的透镜的方法的一个实例。透镜70包括在基体74内的光敏大分子73。在图7A中，围绕透镜70的中心区域71的环形区域72通过辐射线75，例如紫外光或近紫外光(365nm)选择性辐照。在图7D中，辐照引起大分子73在靶向区域(环形区域)内形成互穿网络，换句话说，大分子73形成聚合的大分子76。形成聚合的大分子76在透镜的辐照和未辐照区域之间产生化学电势的变化。为了再建立热动力学平衡，来自透镜中未辐照部分71的大分子73扩散到辐照部分内，在辐照部分72内产生溶胀，正如图7E所示。溶胀本身又改变透镜的曲率。

[0071]通过控制辐照剂量(例如，射束的位置，射束的强度)，空间强度曲线，和靶向面积，可实现透镜表面曲率半径的物理变化，从而改性透镜的折射放大率。可改性透镜的特征，使透镜的放大率、透镜的球形性质、透镜的非球形性质变化，减少或消除散光误差，或校正其它较高数量级的偏差。可反复施加辐射线75，直到发生所需量的变化。可改变辐照剂量，例如一次施加校正散光，而另一次施加可提供环形增加。或者，可控制辐射，以便单剂量诱导所有所需的效果。

[0072]在透镜具有所需的光学特征之后，如图7E所示，锁定透镜。在锁定过程中，通过辐射线77辐照透镜表面，使大多数残留的未反应的大分子73聚合。这防止因大分子扩散导致透镜特征的任何随后的显著变化。图7F示出了具有永久变化的放大率和/或其它特征的成品透镜。

[0073]注意希望在锁定过程中辐照透镜的全部表面，然而，由于透镜的位置和光学体系的原因，可能存在不可能被辐照的一部分透镜表面。例如，眼内透镜被植入到动物(例如，人、兔子等)的眼睛内，透镜的一部分可能被动物的特征部位阻挡。

[0074]注意在锁定之前，若患者不希望变化，则可逆转该过程，以便消除这种变化。通过辐照具有用于提供这种变化的互补图案的透镜，从而进行这种逆转。这会引起大分子扩散到透镜的周边部分并补偿起始的变化，例如环形增加72。

[0075]图7A-7F描述了具有环形增加的透镜，例如其中与周围区域和中心区域相比，环形区域在放大率上具有更大的屈光度。可使用类似的工艺产生环形减少，例如通过辐照外部周边和中心区域(不是环形区域)，这将引起外部周边和中心区域的溶胀(和因此在环形区域内下凹或凹形的曲率)并导致透镜的透镜放大率下降。

[0076]如上所述，在植入IOL之后，由于患者愈合，因此透镜可能偏移。偏移可以是与光学轴垂直的方向上的横向偏移。在这种情况下，可调节基础放大率和/或可在愈合之后添加多焦点放大率以补偿这一偏移。图8描述了根据本发明的一个实施方案的多焦点透镜80的一个实例的顶视图。透镜80包括具有第一放大率的区域81和具有第二放大率的区域82。区域81位于远离透镜80的中心处，以校正透镜80植入其内的患者的光学轴的中心。类似地，区域82也可偏移，以与患者的光学轴相适应。

[0077]偏移也可以是倾斜偏移，换句话说，透镜可恰当地位于中心，但可相对于患者的光学轴倾斜。在这一情况下，在愈合之后，基础放大率可偏移和/或可添加多焦点放大率，以补偿这一偏移。图9描述了根据本发明的一个实施方案的多焦点透镜90的侧视图。透镜90包括具有第一放大率的区域91和具有第二放大率的区域92。(在添加区域91和/或调节区域92之前)区域91相对于透镜的光学轴以角度ψ93倾斜，以适应透镜90植入其内的患者的光学轴。偏移也可包括横向偏移和/或倾斜这二者。在任何一种情况下，优选包括图8和9特性的透镜。此外，透镜可包括图8和/或9，以及图6A或图7A的特性。

[0078]注意可基于透镜植入其内的患者的瞳孔扩张，选择多焦点区域的尺寸和放大率。换句话说，可基于瞳孔扩张的应答选择近距离和远距离视野的位置和大小。因此，对于特定的患者来说，可选择大小和位置，以便当瞳孔最大扩张时，提供近距离和远距离视野之一或这二者。也可基于患者的习惯选择大小和放大率。例如，保持阅读材料靠近其脸部(或眼睛)以供阅读的人优选的大小和/或放大率可不同于保持阅读材料远离其脸部(或眼睛)的人。作为另一实例，大多数阅读在计算机屏幕上进行的人可能喜欢24英寸的阅读距离，而主要阅读书本或报纸的人可能喜欢12-18英寸的阅读距离。

[0079]以下是临床方案的一个实例，以阐述根据本发明的一个实施方案生产多焦点LAL。白内障患者植入LAL，且在术后愈合之后，明显的折射表明患者要求LAL放大率-2.0D的变化，以获得屈光正常。图10A说明了沿着干涉仪的光学轴在其预辐照的最佳焦点位置处未辐照的LAL的干涉图案100。在白内障手术中最常见的做法是，在至少一只眼睛内留给患者轻微的近视，以便最初从LAL中减去仅仅-1.4D的放大率，正如图10B中的干涉图案101所示。然后提供给患者一定的时间段，例如数小时或数天，观察如何充分地微调这种校正。为了这一实施例的目的，假设患者现在希望屈光正常。额外剂量的辐照将调节透镜的基础放大率。图10C示出了在第二次球形辐照校正之后24小时时在最初的预辐照的最佳焦点位置处LAL的干涉图案102。比较图10B和10C表明，变焦的干扰带，即OPD的数量增加，这对应于额外-0.6D的校正或者整个放大率-2.0D的改变。在使患者屈光正常以后，眼科医生可通过第三次辐照，赋予LAL多焦点性。在这一实例中，辐照LAL的中心部分(靶心结构)内2mm的区域，给LAL增加回+2.0D的放大率。图10D示出了这一情况，这表明使LAL的中心部分104变回到其起始的折射放大率。当完成调节透镜时，可辐照LAL以供锁定，这将防止环境辐射改变LAL。锁定辐照消耗在LAL内的大多数残留的光反应性材料。

[0080]注意在上述实施例中，一个或多个多焦点区域在性质上是球形(例如图6B的61)或圆形(例如图6A的61)。然而，可使用非圆形和/或非球形的区域。例如，可通过透镜，沿着轴(例如在图6B视图内垂直地)使多焦点区域非球形地成型。可通过透镜，沿着轴(例如在图6A视图内水平地)使透镜椭圆形地成型，圆柱形地成型或者矩形地成型。

[0081]尽管详细地描述了本发明及其优点，但应当理解，此处可在没有脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围的情况下，作出各种变化、替代和改变。此外，本发明的范围不打算限制到说明书所述的工艺、仪器、制造、物质组成、设备、方法和步骤的特定实施方案上。熟练本领域的技术人员根据说明书公开内容容易理解，可根据本发明利用行使与此处所述的相应实施方案基本上相同功能或实现基本上相同结果的目前已有或随后将开发的工艺、仪器、制造、物质组成、设备、方法或步骤。因此，所附的权利要求打算包括在其范围内的这种工艺、仪器、制造、物质组成、设备、方法或步骤。

Claims (8)

1.一种多焦点透镜，其包括：

透镜的第一部分，所述透镜的第一部分具有提供远距离视野的第一焦长；和

透镜的第二部分，所述透镜的第二部分包括对外部刺激具有光学反应性的材料，且具有通过施加刺激来调节第二焦长并提供近距离视野的焦长；

其中第二部分具有基本上圆形的形状且位于透镜的中心，和第一部分具有基本上环形的形状且围绕第二部分布置。

2.一种多焦点透镜，其包括：

透镜的第一部分，所述透镜的第一部分具有提供近距离视野的第一焦长；和

透镜的第二部分，所述透镜的第二部分包括对外部刺激具有光学反应性的材料，且具有通过施加刺激来调节第二焦长并提供远距离视野的焦长；

透镜的第三部分，所述透镜的第三部分具有第一焦长；

其中第一部分具有基本上圆形形状且位于透镜中心，和第二部分具有基本上环形形状且围绕第一部分布置，和第三部分具有基本上环形形状且围绕第二部分布置。

3.一种多焦点透镜，其包括：

透镜的第一部分，所述透镜的第一部分具有第一焦长；

透镜的第二部分，所述透镜的第二部分包括对外部刺激具有光学反应性的材料，且具有通过施加刺激来调节第二焦长的焦长；

其中第一焦长不同于第二焦长，和第二部分具有基本上圆形形状且位于透镜的非中心部分处，和第一部分围绕第二部分布置。

4.一种多焦点透镜，其包括：

透镜的第一部分，所述透镜的第一部分位于透镜的第一侧上；和

透镜的第二部分，所述透镜的第二部分包括对外部刺激具有光学反应性的材料，且具有通过施加刺激来调节第二焦长的焦长；

其中第一焦长不同于第二焦长，和第二部分具有相对于透镜的第二侧的光学轴成一定角度的光学轴。

5.使用透镜的方法，该方法包括：

制备具有改性组合物(MC)分散在其内的透镜，其中该改性组合物能刺激诱导聚合；

将透镜植入动物体内；

将透镜的一部分暴露于引起光学性能改变的外部刺激下，这种暴露将改变透镜的这部分的焦长到第一焦长，以降低因动物愈合应答引起的误差；

将透镜的另一部分暴露于光学性能改变的外部刺激下，这种暴露将改变透镜的这部分的焦长到不同于第一焦长的第二焦长。

6.权利要求5的方法，进一步包括：

基于动物习惯，选择第一焦长和第二焦长中的至少一种。

7.权利要求5的方法，进一步包括：

基于动物习惯，选择这部分和另一部分中至少一种的尺寸。

8.权利要求5的方法，进一步包括：

基于动物的瞳孔扩张应答，选择这部分和另一部分中至少一种的尺寸。

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