JP2009544059A - 制御された光学度数プロフィールを持つトーリックコンタクトレンズ - Google Patents

制御された光学度数プロフィールを持つトーリックコンタクトレンズ Download PDF

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Abstract

本発明は、制御された光学度数プロフィールを有するトーリックコンタクトレンズを提供する。加えて、本発明は、それぞれ、一連の異なる目標円柱光学度数および一連の異なる目標球面光学度数を有し、それぞれ、（１）レンズの光学度数偏差が実質的に定数である；（２）光学軸から３mmの距離における度数偏差が約−０．５ジオプトリ〜約−１．５ジオプトリである；（３）光学軸から３mmの距離における度数偏差が光学軸から２mmの距離における度数偏差よりも約０．２ジオプトリ〜約１．０ジオプトリ小さい；または（４）四次、六次、八次ゼルニケ球面収差様項の任意の一つもしくはその組み合わせによって記載され、光学軸から３mmの距離で−０．５ジオプトリ〜約−１．５ジオプトリの値を有する球面収差成分がある、球面収差プロフィールを有する、一連のトーリックコンタクトレンズを提供する。

Description

本発明は、コンタクトレンズに関するものである。とりわけ、本発明は、乱視視力異常を矯正するための円柱光学表面（または度数）と、改良された視力矯正を提供する制御された光学度数プロフィールとを有するトーリックコンタクトレンズに関する。
コンタクトレンズは、多くの異なる種類の視力障害を矯正するために広く使用されている。これらは、瑕疵、例えば、近視および遠視（各々、近眼および遠眼）、乱視視力異常ならびに、通例、加齢に関連する近領域視力の瑕疵（老眼）を包含する。
乱視は、眼における光学度数の経線依存性の屈折異常である。これは、通例、一つ以上の屈折表面、最も一般には、前部角膜がトロイダル形状を有することによる。一つ以上の表面が横方向に変位または傾斜していることによることもできる。乱視は、通例、正乱視であり、主（最大および最小度数）経線が互いに垂直であることを意味する。乱視の人は、すべての距離でぼやけた視力を有するが、これは、乱視の種類に依存し、遠近に応じて悪化することができる。これらの人は、厳しい視覚的作業に関連する眼の痛みおよび頭痛を訴えることができる。乱視は、通例、トーリックレンズの後部表面（後表面）または前部表面（前表面）のいずれかに形成することができる、一つの球面表面および一つのトロイダル（円柱）表面を有するトーリックコンタクトレンズで矯正することができる。視力矯正を要する乱視は、通例、他の屈折不全、例えば、近眼（近視）または遠眼（遠視）に関連することから、トーリックコンタクトレンズは、一般的に、近眼の乱視または遠眼の乱視を矯正するための球面度数矯正とともに処方される。
一つのトロイダル表面および一つの球面表面を持つ従来のトーリックコンタクトレンズは、通常、制御されていない光学度数プロフィールを有する。トーリックレンズの任意の所与の位置における光学度数は、光学軸（またはレンズ中心）からの距離だけでなく、トーリックレンズの主経線に対する角位置にも依存する。加えて、トーリックレンズの光学度数プロフィールは、その目標光学度数（すなわち、Ｒｘ）に依存性がある。トーリックレンズの光学度数は、レンズの球面光学度数および円柱光学度数に依存し、純粋に正の度数偏差（すなわち、レンズ中心から離れた位置の度数がレンズ中心の度数よりも大きい）、純粋に負の度数偏差（すなわち、レンズ中心から離れた位置の度数がレンズ中心の度数より小さい）または両方の組み合わせからなることができる。そのような制御されていない光学度数プロフィールでは、トーリックレンズは、とりわけ、より大きい瞳を持つ患者に最適な視力を提供することができない。
そのうえ、球面収差は、眼の先天的の高次収差成分であることができる。球面収差は、一般的に、光学軸を中心とした回転対称な収差である。通常の成人の人間の眼は、角膜および結晶レンズの光学特性の結果として、瞳の直径が拡大するにつれ、先天的に球面収差（正の球面収差）量の増加を呈する。通常、成人の球面収差は、直径６mmの瞳で約１ジオプトリである一方、８mmの瞳では、球面収差が２ジオプトリよりわずかに小さい。純粋に正の度数偏差を持つトーリックレンズは、眼の元からの球面収差を補正することができない代わりに強調することができ、それ自体では、相対的に大きい瞳を持つか、暗視野照明条件下にある（すなわち、瞳が散大した）患者に良好な視力を提供することができない。
そのため、好ましくは、通常の人間の眼の元からの球面収差を補正する能力がある、制御された光学度数プロフィールを有するようにトーリックレンズを設計し、改良された視力を患者に提供することが有利である。
本発明の目的は、制御された光学度数プロフィールを有するトーリックコンタクトレンズを提供することである。
本発明のもう一つの目的は、制御された光学度数プロフィールを有するトーリックコンタクトレンズを作製するための方法を提供することである。
本発明のさらなる目的は、一連の異なる円柱度数および一連の異なる球面度数を有するコンタクトレンズ群を提供することである。一連の各レンズは、制御された光学度数プロフィールを有する。
上記の実現において、本発明の一つの態様に従い、制御された度数プロフィールを有するトーリックコンタクトレンズを提供する。本発明のトーリックコンタクトレンズは、光学軸と、第一の光学ゾーンを有する前部表面と、第二の光学ゾーンを有する対向する後部表面とを有する。第一の光学ゾーンおよび第二の光学ゾーンが組み合わさり、目標円柱光学度数および目標球面光学度数を提供する。第一および第二の光学ゾーンの少なくとも一つが、他の光学ゾーンの表面との組み合わせで、光学軸に関して実質的に回転対称であるか、または四次、六次、八次ゼルニケ球面収差様項の任意の一つによって記載され、光学軸から３mmの距離で−０．５ジオプトリ〜約−１．５ジオプトリの値を有する球面収差成分が取り込まれた、制御された光学度数プロフィールを提供するように設計された非球面表面を有する。
本発明は、もう一つの態様において、一連の各コンタクトレンズが、光学軸と、第一の光学ゾーンを有する前部表面と、第二の光学ゾーンを有する対向する後部表面とを有し、第一および第二の光学ゾーンの一つがトロイダル表面であるのに対し、他の光学ゾーンが非トロイダル球面または非球面表面であり、第一および第二の光学ゾーンの少なくとも一つの表面が、他の光学ゾーンの表面との組み合わせで、（１）レンズの光学度数偏差が実質的に定数である；（２）光学軸から３mmの距離における度数偏差が約−０．５ジオプトリ〜約−１．５ジオプトリである；（３）光学軸から３mmの距離における度数偏差が光学軸から２mmの距離における度数偏差よりも約０．２ジオプトリ〜約１．０ジオプトリ小さい；または（４）四次、六次、八次ゼルニケ球面収差様項の任意の一つもしくはその組み合わせによって記載され、光学軸から３mmの距離で−０．５ジオプトリ〜約−１．５ジオプトリの値を有する球面収差成分がある、制御された光学度数プロフィールを提供するように設計された、一連の異なる目標円柱光学度数および一連の異なる目標球面光学度数を有するトーリックコンタクトレンズ群を提供する。
本発明は、他の態様において、本発明のトーリックコンタクトレンズまたは本発明の一連のトーリックコンタクトレンズを作製するための方法を提供する。
本発明のこれらおよび他の態様は、後記の図面と併せた後記の好ましい実施態様の記載から明らかとなる。当業者には自明であろうように、開示の新規の概念の本質および範囲を逸することなく、本発明の多くの変更および変形に作用することができる。
好ましい実施態様の詳細な記載
ここで、本発明の実施態様を詳細に参照する。当業者には、本発明の範囲および本質を逸することなく、本発明の種々の変形および変更を作れることが明らかである。例を挙げれば、一つの実施態様の一部として例証または記載するフィーチャをもう一つの実施態様で使用し、なおさらなる実施態様をもたらすことができる。したがって、本発明は、請求の範囲およびその均等物の範囲にあるような変形および変更を網羅することを意図する。本発明の他の目的、フィーチャおよび態様は、後記の詳細な記載に開示されるか、そこから自明である。本論が例示的な実施態様の記載のみであり、本発明のより広範な態様を限定することを意図するものではないことが当業者によって理解される。
他に画定されない限り、本明細書において使用するすべての技術的および科学的用語は、本発明が属する当技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。一般的に、本明細書において使用する術語および実験用手順は、周知であり、当技術分野で一般に採用されるものである。これらの手順、例えば、当技術分野で提供されるものおよび種々の一般的な参照については、従来の方法を使用する。用語を単数形で提供するとき、本発明者らは、その用語の複数形も考慮する。本明細書において使用する術語および下記に記載の実験用手順は、当技術分野で周知であり、一般に採用されるものである。
本明細書において使用するように、「非球面状表面」は、球面ではない表面を記載することを意図する。
「球面コンタクトレンズ」は、二つの対向する表面が球面である（すなわち、それぞれを数学的な球面関数によって画定することができる）光学ゾーンを有するコンタクトレンズを記載することを意図する。
光学軸は、コンタクトレンズの光学ゾーンの二つの対向する表面の両方の中心を通過する想像線である。
視線（line of sight、ＬＯＳ）は、当業者には公知であるように、固定点と入射瞳の中心および射出瞳の中心と窩とを接続する想像線である。ＬＯＳは、米国光学会が後援する作業部会により、眼の光学収差の測定および報告のための参照軸として使用することが推奨されている（全体を引用例として本明細書に取り込む、Ａpplegateら、Vision Science and Its Applications、OSA Technical Digest（米国光学会、ワシントンＤ．Ｃ．）、2000:146-149）。通例、ＬＯＳは、瞳の軸から測定される角度Ｋによって示される。瞳の軸は、直角度で隅部に当たり、入射瞳の中心を通過する軸である。
コンタクトレンズを参照した「目標球面光学度数」は、負または正の球面度数矯正を提供するため、眼のケアの医療従事者が処方する光学度数を意味する。伝統的に、目標球面光学度数は、コンタクトレンズの光学ゾーンの中心における光学度数に対応する。
コンタクトレンズを参照した「目標円柱光学度数」は、患者の乱視視力異常を矯正するため、眼のケアの医療従事者が処方する光学度数を意味する。
本明細書において使用するように、レンズを参照した「球面収差」は、レンズの光学度数が光学軸からの距離（半径または直径）に応じて変化し、理想的な光学度数（すなわち、光学ゾーンの中心）から逸脱することを意味する。負の球面収差は、その光学ゾーンの中心から逸脱した位置におけるレンズの光学度数が光学ゾーンの中心におけるレンズの光学度数よりも小さい（またはより負である）ことを記載することを意図する。正の球面収差は、その光学ゾーンの中心から逸脱した位置におけるレンズの光学度数が中心におけるレンズの光学度数よりも大きい（またはより正である）ことを記載することを意図する。
トーリックコンタクトレンズを参照した「球面収差成分」は、ゼルニケ多項式の球面収差様ゼルニケ項により、トーリックレンズの波面収差の成分を画定できることを記載することを意図する。
ゼルニケ多項式は、単位円にわたって直交する一組の関数である。それらは、収差が生じた波面の形状を記載するのに有効である。これらの多項式のため、複数の異なる正規化および番号付け方式が存在する。ゼルニケ多項式は、通例、極座標（ρ，θ）で画定され、ここで、ρが０〜１の領域にわたる動径座標であり、θが０〜２πの領域にわたる方位角成分である。ゼルニケ多項式は、それぞれ三つの成分：正規化因子、動径依存性成分および方位角依存性成分からなる。動径成分が多項式であるのに対し、方位角成分が正弦関数である。二重指数付け方式は、関数を明確に記載するのに有効であり、指数ｎが動径多項式の最も高い度数または次数を記載し、指数ｍが方位角成分の方位角周波数を記載する。
ゼルニケ多項式が直交であることから、収差は、以下のように切り離し可能であり、処理することができる。一次ゼルニケモードは、一次の項である。二次ゼルニケモードは、二次の項であり、度数および乱視に対応する。三次ゼルニケモードは、三次の項であり、コマおよび三つ葉型に対応する。四次ゼルニケモードは、球面収差、二次的乱視および四つ葉型である。五次ゼルニケモードは、より高い次数であり、不正収差である。瞳内の波面の局所的な不正は、これらのより高い次数のゼルニケによって表される。
提唱されている、六次次数までのＯＳＡ規格（米国光学会）ゼルニケ多項式の表を下記に表示する（ゼルニケ多項式の詳しい情報は、http://color.eri.harvard.edu/standardization/standards_TOPS4.pdfで入手可能である）。
Figure 2009544059
「球面収差様項」は、提唱されているＯＳＡ規格（米国光学会）ゼルニケ多項式におけるＺO 4，ＺO 6，ＺO 8，ＺO 10の任意の一つまたはこれらのゼルニケ項の組み合わせに言及する。
度数領域にわたり、波面をゼルニケベースの一組に分解する能力があるレンズ測定計システムでレンズを測定することにより、球面収差成分の分離を実現することができる。これらの装置の例は、Wavefront Sciencesのシャック−ハルトマン法に基づくシステムおよびRotlexの横シアリング干渉法に基づくシステムである。これらのシステムは、眼科用波面センサーに類似したかたちで波面の度数プロフィールを出力することができる。眼の自覚的屈折を測定するために使用されるフォロプタ（phoropter）は、軸対称の項が平均化されるが、円柱レンズの使用を介し、乱視の成分を分離することができる。同様に、レンズ測定計、例えば、Marcoは、波面の軸対称項が平均化されるが、トーリック成分を分離することができる。
「度数偏差」は、所与のレンズ位置（ρ，θ）とレンズの光学軸が通過する光学中心（０，０）との間の度数の差分、すなわち、Δｐ＝ｐx−ｐ0に言及し、ここで、Δｐが光学中心に対するレンズ位置（ρ，θ）における度数偏差であり、ｐρ，θがレンズ位置（ρ，θ）における光学であり、ｐ0,0が光学中心における光学度数である。
コンタクトレンズを参照した「実質的に定数の度数プロフィール」は、直径６mmの光学ゾーン内の（光学ゾーンの中心から逸脱した）任意の位置における光学度数偏差が約−０．１ジオプトリ〜約０．１ジオプトリの間である度数プロフィールを記載することを意図する。
「光学モデルレンズ」は、コンピュータシステムで設計され、一般的に、コンタクトレンズの一部である他の非光学システムを含有しない眼科用レンズに言及する。
「ベベル（bevel）」は、コンタクトレンズの後部表面の端部に配置された非光学表面ゾーンに言及する。一般的に、ベベルは、有意によりフラットなカーブであり、通例、コンタクトレンズのベースカーブ（光学後部表面）と複合し、端部の近くでは上向きテーパとして見える。これにより、より急峻なベースカーブ半径で眼が把持され、端部がわずかに浮き上がることができる。この端部の浮き上がりは、角膜にわたる涙の適切な流動にとって重要であり、レンズをより快適にフィットさせる。
「レンチキュラー（lenticular）」は、コンタクトレンズの前部表面のうち、光学ゾーンと端部との間の非光学表面ゾーンに言及する。レンチキュラーの主要な機能は、レンズ端部の厚さを制御することである。
一つの態様では、本発明は、制御された光学度数プロフィールを有するトーリックコンタクトレンズを提供する。本発明のトーリックコンタクトレンズは、光学軸と、第一の光学ゾーンを有する前部表面と、第二の光学ゾーンを有する対向する後部表面とを有する。第一の光学ゾーンおよび第二の光学ゾーンが組み合わさり、目標円柱光学度数および目標球面光学度数を提供する。第一および第二の光学ゾーンの少なくとも一つが、他の光学ゾーンの表面との組み合わせで、光学軸に関して実質的に回転対称であるか、または四次、六次、八次ゼルニケ球面収差様項の任意の一つによって記載され、光学軸から３mmの距離で−０．５ジオプトリ〜約−１．５ジオプトリの値を有する球面収差成分が取り込まれた、制御された光学度数プロフィールを提供するように設計された非球面表面を有する。本発明に従い、トーリックコンタクトレンズを参照した「実質的に回転対称」という用語は、レンズの光学ゾーン内の光学軸から所与の半径における光学度数が実質的に定数である、すなわち、光学度数の最大差分が光学軸から３mmで測定して約０．０５ジオプトリより小さいことを記載することを意図する。
本発明に従い、第一の光学ゾーンまたは第二の光学ゾーンの一つがトロイダル表面であり、他のゾーンが球面表面であるか、好ましくは、非球面状表面である。
Ｚ軸が法線方向にカーブの頂点を通過するＹ−Ｚ平面においてカーブを画定し、その後、距離ｒからＹ軸に平行な軸を中心としてこのカーブを回転させることにより、トロイダル表面を形成する。距離ｒの値は、装用者の乱視を矯正するため、コンタクトレンズの望ましい円柱光学度数に基づいて選択する。カーブは、任意の数学関数、好ましくは、円錐関数（式１）または多項式関数（式２）
Figure 2009544059
によって画定することができ、ここで、ｃが曲率（半径の逆数）、ｋが円錐定数およびα１〜α７が係数である。眼の乱視異常を矯正するため、望ましい円柱光学度数をコンタクトレンズに付与するために距離ｒの値を選択できる。
トロイダル表面が式３：
Figure 2009544059
によって画定される双円錐表面であることもでき、ここで、ｃxおよびｃyがｘおよびｙ経線の曲率、ｋxおよびｋyが円錐定数であり、Ｚ軸が表面の頂点を通過する。
本発明に従い、好ましくは、Ｚ軸を中心として式１または２のカーブを回転させることにより、非トロイダル非球面状表面を画定する。
本発明に従い、コンタクトレンズの光学軸が前部および後部表面の幾何学的中心を通過する中央軸であることができる。
好ましい実施態様では、光学軸が眼の視線（ＬＯＳ）と実質的に一致する。より高いレベルの収差では、レンズの中心ではなく、眼の視線にわたって屈折矯正を調整することがより重大になると考えられる。
本発明に従い、眼の視線は、個人の眼の測定データであるか、好ましくは、集団の個人の眼の視線を統計的に表す特性データであることができる。
任意の好適な方法を使用し、眼の視線を得ることができる。例として、主要な注視で固定された眼の波面データおよび角膜のトポグラフィーを通じ、眼のＬＯＳを得ることができる。
窩（通常、側部および下部）の分散および眼の収差により、眼の視線は、通常、眼の幾何学的または機械的な軸に整列されない。そのような場合、コンタクトレンズは、装用者の眼に伝達される像に最適な視覚調節を提供しない。
好ましい実施態様では、光学軸から３mmの距離におけるレンズ度数偏差は、約−０．５ジオプトリ〜約−１．５ジオプトリ、好ましくは、約−０．８ジオプトリ〜約−１．１ジオプトリである。位置におけるレンズ度数偏差は、光学軸が通過する点とその位置との間の度数の差分（Ｐo−Ｐｉ）を記載することを意図する。
もう一つの好ましい実施態様では、レンズの制御された光学度数プロフィールは、提唱されているＯＳＡ規格（米国光学会）ゼルニケ多項式におけるＺO 4，ＺO 6，ＺO 8，ＺO 10の任意の一つまたはこれらのゼルニケ項の組み合わせによって記載され、光学軸から３mmの距離で−０．５ジオプトリ〜約−１．５ジオプトリ、好ましくは、約−０．８ジオプトリ〜約−１．１ジオプトリの値を有する球面収差成分を含む。好ましくは、球面収差成分をＺO 4によって記載する。ＲＭＳのＺ（４，０）項の値のみを計算するときは、約−０．０３４μm（−０．２Ｄの球面収差値に対応する）〜約−０．１６８μm（−１．０Ｄの球面収差値に対応する）である。
もう一つの好ましい実施態様では、本発明のトーリックコンタクトレンズは、トーリック多焦点コンタクトレンズである。第一および第二の光学ゾーンの一つがトロイダル表面であり、他の光学ゾーンが約２．０mm〜約３．５０mmの直径を有する中央円形区域と、中央円形区域を包囲する環状域とを含む。中央円形区域および環状域は、光学軸と同心である。第一および第二の光学ゾーンが共に組み合わさり、乱視視力異常を矯正するための目標円柱光学度数および老眼を補正するための多焦点球面光学度数を提供する。
中央円形区域を包囲する環状域は、遠視力矯正のため、内周端部から外周端部まで実質的に定数の度数（ベース度数または目標度数）を提供するための表面を有する。表面は、球面または非球面であることができる。
中央円形区域は、近視力矯正および場合により中間視力矯正のための累進度数付加ゾーンである。それは、実質的に光学軸と同心である。累進度数付加ゾーンは、好ましくは、約２．０〜約３．５、より好ましくは、約２．２mm〜３．０mmの直径を有する。
好ましくは、前部表面の第一の光学ゾーンがトロイダル表面または双円錐表面であり、後部表面が累進度数付加ゾーンを含む。
トロイダルまたは双円錐表面である光学ゾーンは、任意の従来のトーリックレンズの形状を有することができる。それは、好ましくは、円形である。より好ましくは、それは、光学軸と実質的に同心である。
一連のコンタクトレンズの各レンズは、光学ゾーンを包囲する一つ以上の非光学ゾーンを有することができることが理解される。当業者は、いかに一般の非光学ゾーン群をレンズ設計に取り込むかをよく承知する。
本発明のトーリックコンタクトレンズは、さらに、眼上で所定の配向を提供する一つ以上の配向フィーチャを含むことができる。例示的な配向フィーチャは、二つの薄いゾーン、輪郭二重スラブオフ、プリズムバラストキャリアなどを非限定的に包含する。好ましくは、本発明のトーリックコンタクトレンズは、米国特許第７，０５２，１３３号に開示されている配向フィーチャを有する。
本発明は、もう一つの態様において、一連の各コンタクトレンズが、光学軸と、第一の光学ゾーンを有する前部表面と、第二の光学ゾーンを有する対向する後部表面とを有し、第一および第二の光学ゾーンの一つがトロイダル表面であるのに対し、他の光学ゾーンが非トロイダル球面または非球面表面であり、第一および第二の光学ゾーンの少なくとも一つの表面が、他の光学ゾーンの表面との組み合わせで、（１）レンズの光学度数偏差が実質的に定数である；（２）光学軸から３mmの距離における度数偏差が約−０．５ジオプトリ〜約−１．５ジオプトリである；（３）光学軸から３mmの距離における度数偏差が光学軸から２mmの距離における度数偏差よりも約０．２ジオプトリ〜約１．０ジオプトリ小さい；または（４）四次、六次、八次ゼルニケ球面収差様項の任意の一つもしくはその組み合わせによって記載され、光学軸から３mmの距離で−０．５ジオプトリ〜約−１．５ジオプトリの値を有する球面収差成分がある、制御された光学度数プロフィールを提供するように設計された、一連の異なる目標円柱光学度数および一連の異なる目標球面光学度数を有するトーリックコンタクトレンズ群を提供する。
本発明に従い、一連のレンズは、それぞれ、約−１５〜約１０ジオプトリ（Ｄ）、好ましくは、約−１０ジオプトリ〜６ジオプトリの目標球面光学度数および目標円柱光学度数、例えば、約０．７５ジオプトリ〜約４．０ジオプトリの等級を有するレンズ群に言及する。
記載したトロイダル表面、非トロイダル表面、配向フィーチャおよび光学軸の種々の実施態様を本発明のこの態様に取り込み、使用することができる。
好ましい実施態様では、一連の各レンズに実質的に光学度数偏差がない。
もう一つの好ましい実施態様では、一連の各レンズの光学度数偏差プロフィールは、実質的に回転対称である。より好ましくは、０〜約１５ジオプトリの目標球面光学度数を有する各レンズに実質的に度数偏差がなく；約−１．０ジオプトリ〜約−６．０ジオプトリの目標球面光学度数を有する各レンズが、同一の目標球面光学度数を持つ球面レンズのそれを模した度数偏差プロフィールを有し；約−６．０ジオプトリ〜約−１５．０ジオプトリの目標球面光学度数を有する各レンズが、光学軸から３mmの距離における度数偏差が光学軸から２mmの距離における度数偏差より約０．２ジオプトリ〜約１．０ジオプトリ小さい、制御された光学度数プロフィールを有する。
もう一つの好ましい実施態様では、一連のすべてのレンズは、光学軸から３mmの距離で−０．５ジオプトリ〜約−１．５ジオプトリ、好ましくは、約−０．８ジオプトリ〜約−１．１ジオプトリの球面収差値を有する、実質的に同一の球面収差成分を有する。
もう一つの好ましい実施態様では、一連のすべてのレンズは、光学軸から３mmの距離における球面収差値が光学軸から２mmの距離におけるそれよりも約０．２ジオプトリ〜約１．０ジオプトリ小さい、実質的に同一の球面収差成分を有する。
もう一つの好ましい実施態様では、非トロイダル表面が約１．０mm〜約４．０mmの直径を有する中央円形区域と、中央円形区域を包囲する環状域とを含む。中央円形区域および環状域は、光学軸と同心である。非トロイダル表面およびトロイダル表面が共に組み合わさり、乱視視力異常を矯正するための目標円柱光学度数および老眼を補正するための多焦点球面度数を提供する。
中央円形区域を包囲する環状域は、遠視力矯正のため、内周端部から外周端部まで実質的に定数の度数（ベース度数または目標度数）を提供するための表面を有する。表面は、球面または非球面であることができる。
中央円形区域は、近視力矯正および場合により中間視力矯正のための累進度数付加ゾーンである。それは、光学軸と実質的に同心である。累進度数付加ゾーンは、好ましくは、約２．０〜約３．５、より好ましくは、約２．２mm〜３．０mmの直径を有する。
先に記載した累進度数付加ゾーンの種々の実施態様をこの好ましい実施態様に取り込むことができる。
一連のコンタクトレンズの各レンズは、光学ゾーンを包囲する一つ以上の非光学ゾーンを有することができることが理解される。当業者は、いかに一般の非光学ゾーン群をレンズ設計に取り込むかをよく承知する。
光学コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）システムおよび機械的ＣＡＤシステムを使用することにより、本発明のトーリックコンタクトレンズを設計することができる。光学ＣＡＤシステムを使用し、光学モデルレンズを設計する。任意の公知の好適な光学コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）システムを使用し、光学モデルレンズを設計することができる。例示的な光学コンピュータ支援設計システムは、Breault Research Organizationの高度システム分析プログラム（Advanced System Analysis program、ＡＳＡＰ）およびＺＥＭＡＸ（Focus Software,Inc.）を非限定的に包含する。好ましくは、Breault Research Organizationの高度システム分析プログラム（ＡＳＡＰ）をＺＥＭＡＸ（Focus Software,Inc.）からの入力とともに使用し、光学設計を行う。
光学モデルレンズの設計は、例として、機械的ＣＡＤシステムにより、光学ゾーン、非光学ゾーンおよび非光学フィーチャを包含する機械的レンズ設計に変換することができる。コンタクトレンズの例示的な非光学ゾーンおよびフィーチャは、ベベル、レンチキュラー、コンタクトレンズの前部および後部表面を連結する端部、配向フィーチャなどを非限定的に包含する。例示的な配向フィーチャは、変化する厚さプロフィールを使用し、レンズ配向を制御するプリズムバラストなど、レンズ形状寸法の一部を除去し、レンズ配向を制御するファセット表面（例えば、リッジオフゾーン）、瞼と相互作用することにより、レンズを配向させるリッジフィーチャを非限定的に包含する。好ましくは、最適化された光学モデルレンズの設計を機械的レンズ設計に変換するときに、コンタクトレンズ群のいくつかの一般のフィーチャを取り込むことができる。
本発明では、任意の公知の好適な機械的ＣＡＤシステムを使用することができる。好ましくは、精密かつ数学的に高次表面を表す能力がある機械的ＣＡＤシステムを使用し、コンタクトレンズを設計する。そのような機械的ＣＡＤシステムの例は、Pro/Engineerである。
好ましくは、光学ＣＡＤまたは機械的ＣＡＤのいずれかである受け側システムにより、意図する設計のＮＵＲＢｓまたはＢｅｉｚｉｅｒ表面を構成することができる変換形式を使用し、光学ＣＡＤおよび機械的ＣＡＤシステム間で両方向にコンタクトレンズの設計を変換することができる。例示的な変換形式は、ＶＤＡ（verband der automobilindustrie、ドイツ自動車工業会）およびＩＧＥＳ（Initial Graphics Exchange Specification、初期グラフィックス交換仕様）を非限定的に包含する。そのような変換形式を使用することにより、レンズの全表面は、半径方向に非対称な形状を有するレンズの作製を容易にする連続した形態であることができる。ＢｅｉｚｉｅｒおよびＮＵＲＢｓ表面は、ことさら、多数のゾーンを複合、分析および最適化することができるため、老眼向けの設計に有利である。
そのレンズの設計を最適化することができる十分な動的領域を有する限り、任意の数学的関数を使用し、眼科用レンズの前部表面、後部表面、周端部を記載することができる。例示的な数学的関数は、円錐および二次形式の関数、任意の次数の多項式、ゼルニケ多項式、指数型関数、三角関数、双曲線関数、有理関数、フーリエ級数ならびにウェーブレットを包含する。好ましくは、二つ以上の数学的関数の組み合わせを使用し、眼科用レンズの前（前部）表面およびベース（後部）表面を記載する。より好ましくは、ゼルニケ多項式を使用し、眼科用レンズの前（前部）表面およびベース（後部）表面を記載する。より一層好ましくは、ゼルニケ多項式およびスプラインに基づく数学的関数を共に使用し、眼科用レンズの前（前部）表面およびベース（後部）表面を記載する。
本発明のトーリックコンタクトレンズは、ハードまたはソフトレンズのいずれかであることができる。本発明のソフトコンタクトレンズは、好ましくは、ソフトコンタクトレンズ材料、例えば、ヒドロゲルから作られる。本発明では、任意の公知の好適なヒドロゲルを使用することができる。本発明では、好ましくは、シリコーン含有ヒドロゲルを使用する。任意のソフトコンタクトレンズ材料を含む、先に記載した任意のレンズが本発明の範囲に入るであろうことが理解される。
望ましい設計を完成した後、コンピュータ制御された製造システムでトーリックコンタクトレンズを作製することができる。レンズ設計は、コンピュータ制御された製造装置によって解釈可能な制御信号を含有するデータファイルに転換することができる。コンピュータ制御された製造装置は、コンピュータシステムによって制御することができ、直接的に眼科用レンズを、または眼科用レンズを作製するための光学ツールを作製する能力がある装置である。本発明では、任意の公知の好適なコンピュータ制御可能な製造装置を使用することができる。好ましくは、コンピュータ制御可能な製造装置は、数値制御された旋盤、好ましくは、４５°圧電カッタを持つ二軸旋盤または全体を引用例として本明細書に取り込む米国特許第６，１２２，９９９号でDurazoおよびMorganによって開示されている旋盤機器、より好ましくは、Precitech,Inc.の数値制御された旋盤、例として、例えば、Variform圧電セラミック高速ツールサーボアタッチメントを有するOptoform超精密旋盤（モデル３０、４０、５０および８０）である。
本発明のトーリックコンタクトレンズを設計および製造するための好ましい方法は、全体を引用例として本明細書に取り込む、同時係属中の米国特許出願公開公報第２００６／００５５８７６Ａ１号に記載されているものである。
ここで、本発明のトーリックコンタクトレンズは、それぞれ、乱視視力異常を矯正するための目標円柱光学度数および近眼、遠眼または老眼を補正するための目標球面光学度数を有するものとして製造することができる。本発明のトーリックコンタクトレンズは、任意の好都合な手段、例として、例えば、旋削および成形によって作製することができる。好ましくは、トーリックコンタクトレンズは、レンズをモールドで鋳造するときにコンタクトレンズ表面を複製する成形表面を包含するコンタクトレンズモールドで成形する。例として、数値制御された旋盤を持つ光学切削ツールを使用し、金属光学ツールを形成することができる。その後、ツールを使用し、互いに併せて使用される凹凸表面モールドを作り、その後、モールド間に設置された好適な液体レンズ形成材料を使用し、続いて、レンズ形成材料を圧縮および硬化させ、本発明のレンズを形成する。
それゆえに、コンタクトレンズモールドに第一の成形表面および第二の成形表面の二つの成形表面を付与することにより、本発明によるコンタクトレンズを製造することができる。第一の成形表面または第二の成形表面を有するモールドは、互いに併せて本発明のトーリックコンタクトレンズを形成する。
さらなる態様では、本発明は、制御された光学プロフィールを有するトーリックコンタクトレンズを作製するための方法を提供する。方法は、製造手段により、光学軸と、第一の光学ゾーンを有する前部表面と、第二の光学ゾーンを有する対向する後部表面とを有するようにコンタクトレンズを形状化する工程を含み、第一の光学ゾーンおよび第二の光学ゾーンが組み合わさり、目標円柱光学度数および目標球面光学度数を提供し、第一および第二の光学ゾーンの少なくとも一つが、他の光学ゾーンの表面との組み合わせで、光学軸に関して実質的に回転対称であるか、または四次、六次、八次ゼルニケ球面収差様項の任意の一つによって記載され、光学軸から３mmの距離で−０．５ジオプトリ〜約−１．５ジオプトリの値を有する球面収差成分が取り込まれた、制御された光学度数プロフィールを提供するように設計された非球面表面を有する。
なおさらなる態様では、本発明は、一連の異なる目標円柱光学度数および一連の異なる目標球面光学度数を有する一連のトーリックコンタクトレンズを作製するための方法を提供する。方法は、製造手段により、光学軸と、第一の光学ゾーンを有する前部表面と、第二の光学ゾーンを有する対向する後部表面と、光学軸と、第一の光学ゾーンを有する前部表面と、第二の光学ゾーンを有する対向する後部表面とを有するように各トーリックコンタクトレンズを形状化する工程を含み、第一および第二の光学ゾーンの一つがトロイダル表面であるのに対し、他の光学ゾーンが非トロイダル球面または非球面表面であり、第一および第二の光学ゾーンの少なくとも一つの表面が、他の光学ゾーンの表面との組み合わせで、（１）レンズの光学度数偏差が実質的に定数である；（２）光学軸から３mmの距離における度数偏差が約−０．５ジオプトリ〜約−１．５ジオプトリである；（３）光学軸から３mmの距離における度数偏差が光学軸から２mmの距離における度数偏差よりも約０．２ジオプトリ〜約１．０ジオプトリ小さい；または（４）四次、六次、八次ゼルニケ球面収差様項の任意の一つもしくはその組み合わせによって記載され、光学軸から３mmの距離で−０．５ジオプトリ〜約−１．５ジオプトリの値を有する球面収差成分がある、制御された光学度数プロフィールを提供するように設計される。
好ましくは、数値制御された旋盤、例として、例えば、Precitech,Inc.のVariform圧電セラミック高速ツールサーボアタッチメントを有するOptoform超精密旋盤（モデル３０、４０、５０および８０）を使用することにより、本発明のトーリックコンタクトレンズを製作する。
読者が過度の実験なく本発明を実施することを可能にするため、一定の好ましい実施態様を具体的に参照しながら、本発明を詳細に記載した。当業者は、本発明の範囲および本質を逸することなく、これまでの成分、組成および／またはパラメータの多くを合理的な程度で変化または変形させることができることを簡単に認識する。さらにまた、名称、見出し、例材料などは、この文献の読者の了解を増進するために提供されるものであり、本発明の範囲を限定するものとして読まれるべきではない。それゆえに、本発明は、後記の請求の範囲ならびにその合理的な拡張および均等物によって画定される。

Claims (27)

  1. 光学軸と、第一の光学ゾーンを有する前部表面と、第二の光学ゾーンを有する対向する後部表面とを含み、第一の光学ゾーンまたは第二の光学ゾーンの一つがトロイダル表面であるのに対し、他のゾーンが球面表面または非球面表面である非トロイダル表面であり、トロイダルおよび非トロイダル表面が組み合わさり、目標円柱光学度数および目標球面光学度数を提供し、第一および第二の光学ゾーンの少なくとも一つが、他の光学ゾーンの表面との組み合わせで、光学軸に関して実質的に回転対称であるか、または四次、六次、八次ゼルニケ球面収差様項の任意の一つによって記載され、光学軸から３mmの距離で約−０．５ジオプトリ〜約−１．５ジオプトリの球面収差値を有する球面収差成分を取り込む、制御された光学度数プロフィールを提供するように設計された非球面表面を有する、トーリックコンタクトレンズ。
  2. 制御された光学度数プロフィールが光学軸に関して実質的に回転対称である、請求項１記載のトーリックコンタクトレンズ。
  3. 制御された光学度数プロフィールが、四次、六次、八次ゼルニケ球面収差様項の任意の一つによって記載され、約−０．５ジオプトリ〜約−１．５ジオプトリの球面収差値を有する球面収差成分を取り込む、請求項１記載のトーリックコンタクトレンズ。
  4. レンズが光学軸から３mmの距離で約−０．８ジオプトリ〜約−１．１ジオプトリの光学度数偏差を有する、請求項１記載のトーリックコンタクトレンズ。
  5. Ｙ−Ｚ平面においてカーブを画定し、その後、距離ｒからＹ軸に平行な軸を中心としてこのカーブを回転することによりトロイダル表面を形成し、Ｚ軸が法線方向にカーブの頂点を通過し、距離ｒの値が目標円柱光学度数に基づいて選択され、カーブが目標球面光学度数を提供するために任意の数学関数によって画定される、請求項１記載のトーリックコンタクトレンズ。
  6. カーブが式１または２
    Figure 2009544059
    によって画定され、ｃが曲率（半径の逆数）、ｋが円錐定数およびα１〜α７が係数である、請求項５記載のトーリックコンタクトレンズ。眼の乱視異常を矯正するため、望ましい円柱光学度数をコンタクトレンズに付与するために距離ｒの値を選択できる。
  7. トロイダル表面が式３
    Figure 2009544059
    によって画定され、ｃxおよびｃyがｘおよびｙ経線の曲率、ｋxおよびｋyが円錐定数であり、Ｚ軸が表面の頂点を通過する、請求項１記載のトーリックコンタクトレンズ。
  8. コンタクトレンズの光学軸が前部および後部表面の幾何学的中心を通過する中央軸と一致する、請求項１記載のトーリックコンタクトレンズ。
  9. 光学軸が眼の視線（ＬＯＳ）と実質的に一致する、請求項１記載のトーリックコンタクトレンズ。
  10. 非トロイダル表面が約２．０mm〜約３．５mmの直径を有する中央円形区域と、中央円形区域を包囲する環状域とを含み、中央円形区域および環状域が光学軸と同心であり、トロイダルおよび非トロイダル表面が共に組み合わさり、乱視視力異常を矯正するための目標円柱光学度数および老眼を補正するための多焦点球面光学度数を提供する、請求項１記載のトーリックコンタクトレンズ。
  11. 中央円形区域が近視力矯正および場合により中間視力矯正のための累進度数付加ゾーンであり、中央円形区域を包囲する環状域が遠視力ゾーンである、請求項１０記載のトーリックコンタクトレンズ。
  12. それぞれ、約−１５ジオプトリ〜約１０ジオプトリの目標球面光学度数および目標円柱光学度数を有し、一連の各コンタクトレンズが、光学軸と、第一の光学ゾーンを有する前部表面と、第二の光学ゾーンを有する対向する後部表面とを有し、第一および第二の光学ゾーンの一つがトロイダル表面であるのに対し、他の光学ゾーンが非トロイダル球面または非球面表面であり、第一および第二の光学ゾーンの少なくとも一つの表面が、他の光学ゾーンの表面との組み合わせで、（１）レンズの光学度数偏差が実質的に定数である；（２）光学軸から３mmの距離における度数偏差が約−０．５ジオプトリ〜約−１．５ジオプトリである；（３）光学軸から３mmの距離における度数偏差が光学軸から２mmの距離における度数偏差よりも約０．２ジオプトリ〜約１．０ジオプトリ小さい；または（４）四次、六次、八次ゼルニケ球面収差様項の任意の一つもしくはその組み合わせによって記載され、光学軸から３mmの距離で−０．５ジオプトリ〜約−１．５ジオプトリの値を有する球面収差成分がある、制御された光学度数プロフィールを提供するように設計される、一連のトーリックコンタクトレンズ。
  13. 一連の各レンズに実質的に光学度数偏差がない、請求項１２記載の一連のトーリックコンタクトレンズ。
  14. 一連の各レンズが光学軸から３mmの距離で約−０．５ジオプトリ〜約−１．５ジオプトリの度数偏差を有する、請求項１２記載の一連のトーリックコンタクトレンズ。
  15. 各レンズについて、光学軸から３mmの距離における度数偏差が光学軸から２mmの距離における度数偏差よりも約０．２ジオプトリ〜約１．０ジオプトリ小さい、請求項１２記載の一連のトーリックコンタクトレンズ。
  16. 制御された光学度数プロフィールが、四次、六次、八次ゼルニケ球面収差様項の任意の一つまたはその組み合わせによって記載され、光学軸から３mmの距離で−０．５ジオプトリ〜約−１．５ジオプトリの値を有する球面収差成分を取り込む、請求項１２記載の一連のトーリックコンタクトレンズ。
  17. 一連の各レンズの光学度数偏差プロフィールが実質的に回転対称であり、０〜約１５ジオプトリの目標球面光学度数を有する各レンズに実質的に度数偏差がなく；約−１．０ジオプトリ〜約−６．０ジオプトリの目標球面光学度数を有する各レンズが、同一の目標球面光学度数を持つ球面レンズのそれを模した度数偏差プロフィールを有し；約−６．０ジオプトリ〜約−１５．０ジオプトリの目標球面光学度数を有する各レンズが、光学軸から３mmの距離における度数偏差が光学軸から２mmの距離における光学度数偏差より約０．２ジオプトリ〜約１．０ジオプトリ小さい、制御された光学度数プロフィールを有する、請求項１２記載の一連のトーリックコンタクトレンズ。
  18. 一連のすべてのレンズが、光学軸から３mmの距離における度数偏差が約−０．５ジオプトリ〜約−１．５ジオプトリである、一つの実質的に同一の度数偏差プロフィールを有する、請求項１２記載の一連のトーリックコンタクトレンズ。
  19. 一連のすべてのレンズが、光学軸から３mmの距離における度数偏差が光学軸から２mmの距離における度数偏差より約０．２ジオプトリ〜約１．０ジオプトリ小さい、実質的に同一の度数偏差プロフィールを有する、請求項１２記載の一連のトーリックコンタクトレンズ。
  20. 一連のすべてのレンズが、光学軸から３mmの距離で−０．５ジオプトリ〜約−１．５ジオプトリ、好ましくは、約−０．８ジオプトリ〜約−１．１ジオプトリの球面収差値を有する、実質的に同一の球面収差成分を有する、請求項１２記載の一連のトーリックコンタクトレンズ。
  21. 一連のすべてのレンズが、光学軸から３mmの距離における球面収差値が光学軸から２mmの距離におけるそれよりも約０．２ジオプトリ〜約１．０ジオプトリ小さい、実質的に同一の球面収差成分を有する、請求項１２記載の一連のトーリックコンタクトレンズ。
  22. 非トロイダル表面が約２．０mm〜約３．５mmの直径を有する中央円形区域と、中央円形区域を包囲する環状域とを含み、中央円形区域および環状域が光学軸と同心であり、非トロイダル表面およびトロイダル表面が共に組み合わさり、乱視視力異常を矯正するための目標円柱光学度数および老眼を補正するための多焦点球面度数を提供する、請求項１２記載の一連のトーリックコンタクトレンズ。
  23. Ｙ−Ｚ平面においてカーブを画定し、その後、距離ｒからＹ軸に平行な軸を中心としてこのカーブを回転することによりトロイダル表面を形成し、Ｚ軸が法線方向にカーブの頂点を通過し、距離ｒの値が目標円柱光学度数に基づいて選択され、カーブが目標球面光学度数を提供するために任意の数学関数によって画定される、請求項１２記載の一連のトーリックコンタクトレンズ。
  24. カーブが式１または式２
    Figure 2009544059
    によって画定され、ｃが曲率（半径の逆数）、ｋが円錐定数およびα１〜α７が係数である、請求項２３記載の一連のトーリックコンタクトレンズ。眼の乱視異常を矯正するため、望ましい円柱光学度数をコンタクトレンズに付与するために距離ｒの値を選択できる。
  25. トロイダル表面が式３：
    Figure 2009544059
    によって画定され、ｃxおよびｃyがｘおよびｙ経線の曲率、ｋxおよびｋyが円錐定数であり、Ｚ軸が表面の頂点を通過する、請求項１２記載の一連のトーリックコンタクトレンズ。
  26. コンタクトレンズの光学軸が前部および後部表面の幾何学的中心を通過する中央軸である、請求項１２記載の一連のトーリックコンタクトレンズ。
  27. 光学軸が眼の視線（ＬＯＳ）と実質的に一致する、請求項１２記載の一連のトーリックコンタクトレンズ。
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