JP2793274B2 - 眼内レンズの製造方法 - Google Patents

眼内レンズの製造方法

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JP2793274B2 JP1193557A JP19355789A JP2793274B2 JP 2793274 B2 JP2793274 B2 JP 2793274B2 JP 1193557 A JP1193557 A JP 1193557A JP 19355789 A JP19355789 A JP 19355789A JP 2793274 B2 JP2793274 B2 JP 2793274B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は眼内レンズの製造方法に係り、特に紫外線の
透過率を減少させた眼内レンズの製造方法に関するもの
である。
[従来の技術] 白内障などの手術において、水晶体を取り除いた後、
双眼視力の回復を目的として眼内レンズが用いられる。
眼内レンズは生体内に埋め込まれるものであるから、そ
の光学的透明性に加えて生体適合性、無毒性も非常に重
要である。白内障は老人に多く発生し、かつ平均寿命の
延びと共に眼内レンズの装用期間も長期化する傾向にあ
るので、長期に亘って眼内レンズが人眼水晶体に近い光
学的特性を有するとともに、生体内での安全性を有する
ことは必須の条件となる。
ポリメチルメタアクリレート樹脂(以下、PMMA樹脂と
記す)を光学レンズの形に成形した従来の眼内レンズは
その光学的な透明性、生体内で安全性においてすぐれて
いる。
しかしながら、人眼水晶体は約400nmよりも短波長の
紫外線を遮蔽するのに対して、PMMA樹脂製の従来の眼内
レンズは300nm以下の短波長の光までも透過し、このた
めPMMA樹脂製の眼内レンズでは紫外線による網膜への損
傷が問題となる。また、短波長すなわち青色系が相対的
に強くなるため、物体が青みがかって見えるという点で
も問題であった。
上記の問題を解決する手段として、従来、PMMA樹脂製
の眼内レンズに紫外線吸収剤を含有させたものがある。
例えば特開昭60−232149号公報には、眼内レンズの光学
部(人工水晶体)を構成するPMMA樹脂に2−(ヒドロキ
シ低級アルキルフェニル)ベンゾトリアゾールを紫外線
吸収剤として含有させて、波長300nm〜約380nmの範囲の
紫外線を吸収するようにした眼内レンズが記載されてい
る。
また、眼内レンズ中に紫外線吸収剤を含有させること
なく、表面に紫外線吸収性を有する膜を被覆した眼内レ
ンズがある。例えば特開昭63−203163号公報には、眼内
レンズの光学部のPMMA樹脂の表面にダイヤモンド状炭素
膜を被覆し紫外線を吸収するようにした眼内レンズが記
載されている。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、前記特開昭60−232149号公報記載の眼
内レンズでは、紫外線吸収剤の溶出による毒性の問題が
ある。また紫外線吸収剤は、これをPMMA樹脂の製造に先
立ちモノマーであるメチルメタアクリレート(MMA)に
添加することにより、PMMA樹脂に含有せしめられるが、
紫外線吸収剤を添加することによるPMMA樹脂重合度の低
下による生体内での未重合物の遊離、溶出などの問題が
派生的に発生し、生体適合性を損うおそれがあり好まし
いものではない。
一方、前記特開昭63−203163号公報記載の眼内レンズ
では、表面を被覆した膜が剥離する危険があり、耐久性
と安全性の点で問題がある。さらに眼内レンズはそもそ
も光学素子であるから、その寸法精度は非常に重要であ
るが、表面に膜を被覆した眼内レンズではレンズとして
の寸法精度を維持することが必ずしも容易ではない。
したがって、本発明の目的はすぐれた可視光透過性を
有しながら、有害となる紫外線の透過率を減少させるこ
とができ、かつ生体内で安全に使用できる眼内レンズの
製造方法を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意検討の結果、
可視光に対して透明な高分子材料によりなる眼内レンズ
にイオン注入法によりイオンを注入し、人工水晶体内部
にイオン注入により変性された表層を形成することによ
り、すぐれた可視光透過性を有しながら、有害となる紫
外線の透過率を減少させることができ、かつ生体内で安
全に使用できる眼内レンズが得られることを発見し、本
発明に至ったものである。
すなわち、本発明の眼内レンズの製造方法は、可視光
に対して透明な高分子材料よりなる人工水晶体にイオン
注入法によりイオンを注入することにより、人工水晶体
内部にイオン注入により変性された表層を形成すること
を特徴とするものである。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の眼内レンズの製造方法において、イオン注入
法によりイオンが注入される人工水晶体は可視光に対し
て透明な高分子材料よりなり、この高分子材料として
は、PMMA樹脂を用いるのが特に好ましい。その理由は、
PMMA樹脂は、光学的透明性にすぐれ、かつ生体に対する
無毒性が実証されている高分子材料であるからである。
しかし、PMMA樹脂と同様に眼内レンズ材料として好適な
他の高分子材料を用いることもできる。これらの高分子
材料としては、ヒドロキシエチルメタアクリレート(HE
MA)樹脂、ブチルアクリレート樹脂等のアクリル系樹
脂、アクリルゴム、ポリスルホン、ポリカーボネート等
の高分子材料及びこれらの高分子材料の混合物が挙げら
れる。また上記高分子材料を構成する、2種以上のモノ
マーを共重合することにより得られる共重合体を用いる
こともできる。さらに近年柔軟性を有する眼内レンズと
して注目されているシリコーン樹脂も好ましく用いるこ
とができる。
本発明の眼内レンズの製造方法は、上記の人工水晶体
にイオン注入法によりイオンを注入することにより、人
工水晶体内部にイオン注入により変性された表層を形成
することを特徴とするものである。本発明において用い
られるイオン注入法とは、真空中で熱電子衝撃、高周波
放電などの手段によって生成されたイオンを電場によっ
て高速に加速し、加速されたイオンを固体の表層に注入
し固体の表層を変性する技術である。このイオン注入法
について更に説明すると以下に通りである。イオン注入
装置のイオン源から生成されたイオンは一定の電場によ
って引き出されたのち質量分析電磁石によって、注入さ
れるべき目的のイオン種のみが選択される。こののちイ
オンビームは再び電場によって高速に加速され、対象物
である高分子材料からなる人工水晶体(母材)に注入さ
れる。そのとき通常、対象物を均一に処理するためにイ
オンビームを電界によって縦、横に掃引してイオンを注
入する方法、あるいは対象物をイオンビームに対して運
動させる方法などが用いられる。そして母材に注入され
たイオンは表層内で母材原子と衝突を繰り返しながら徐
々にエネルギーを失って遅くなり、最後には母材内で停
止する。この過程でイオンは母材表層にエネルギーを与
えて、母材表層を変性する。本発明の眼内レンズの製造
方法において人工水晶体の表層に注入されるイオンとし
ては、生体に対する毒性が懸念される元素以外のイオン
であればすべて用いることができるが、特に水素イオ
ン、炭素イオン、窒素イオン、酸素イオン、ヘリウムイ
オン、ネオンイオン、アルゴンイオン、クリプトンイオ
ン、キセノンイオン等が好ましく用いられる。これらは
単独でイオン注入させてもよいし、複数種のイオンを注
入させてもよい。あるいは上記のうち1種以上の元素に
よりなる分子イオン、例えばO2 +,N2 +,H2O+,CO2 +などを
注入させても良く、またそれらのうちの2種以上を含む
混合物を注入させても良い。
上記のイオンの種類およびイオンの加速エネルギーを
変えることにより、人工水晶体(母材)に侵入するイオ
ンの深さを制御することができる。
人工水晶体の表層に付与されるエネルギーは、イオン
の加速エネルギーと、表面の単位面積あたりの注入量と
の積で与えられる。本発明の眼内レンズの製造方法にお
いて好適なイオン注入の条件としては、単位面積(c
m2)あたり2×1019eV以上、2×1020eV以下のエネルギ
ーを人工水晶体の表層に付与するような条件である。2
×1019eVより小さいエネルギーでは紫外線遮蔽効果が充
分でなく、2×1020eVより多いエネルギーを与えた場合
は可視光の透過率が大きく減少するため好ましくない。
より好ましい条件は2.5×1019eV以上、1.5×1020eV以下
のエネルギーを付与するような条件である。なお、上記
の数値範囲でイオン注入の条件を変えることにより人工
水晶体の表層の変性の程度を制御することができる。
なおイオンビームの電流密度が大きいほどイオン注入
に要する時間は短くなるため、生産性は高くなり有利で
ある。しかしイオンビームの電流密度が大きすぎるとイ
オン注入中に人工水晶体の表面で単位時間に発生する熱
量が多くなるので、人工水晶体の表面の温度も上昇する
ことになる。人工水晶体の表面の温度が上がりすぎると
高分子材料は損傷を受け、表面平滑性を損い、甚だしい
場合は眼内レンズ自身が変形をうけることも起る。その
ような事態を避けるためにはイオンビームの電流密度を
一定限度以下に保つことが必要である。すなわちイオン
ビームが単位時間あたりに表層にあたえるエネルギー密
度は、好ましくは0.3W/cm2以下、より好ましくは0.1W/c
m2以下である。
本発明の眼内レンズの製造方法によりイオン注入され
た人工水晶体の表層は、母材高分子材料を基本として、
炭素質の結合を含むものである。但し、この炭素質の結
合は、純粋な炭素あるいはダイヤモンドによって構成さ
れるものではなく、母材である高分子材料のもともとの
化学結合の一部が切断されて、炭素原子同志によって形
成された二重結合や、6個の炭素原子によって形成され
た六員環構造によって構成されているので、電子が非局
在化して移動し易くなった状態が新たに作られ、その結
果、得られた眼内レンズの紫外域における吸収が増大す
るものと考えられる。
この変性された表層は、上記の炭素質の結合の占める
割合が、表面から所定の深さまで実質的に一定あるいは
表面から所定の深さまで上昇して最大となり、その後母
材の非変性部分との界面に向うに従って連続的に減少す
るような構造を有している。イオン注入において高分子
材料からなる母材の表面に照射されたイオンは高分子材
料を構成する原子との相互作用によって徐々にエネルギ
ーを失いながら最後には母材中に停止する。この過程で
イオンから母材に付与されるエネルギーによって母材の
表層が変性される。この過程はランダムであるため、停
止したイオンの深さ方向の分布は、最大のイオン分布を
示す所定の深さのまわりにある幅をもっている。第3図
はコンピュータシュミレーションにより、注入されたイ
オンが母材原子に与えるエネルギーの深さ方向の変化を
計算したものである。これは表層の変性の程度に対応し
ている。これにより明らかなとおり、変性は母材表面か
ら一定の深さまで及んでいるがその終端はなだらかに連
続的に母材と接続している。すなわち、本発明により得
られた眼内レンズは、高分子材料の表面に全く異種の物
質を被覆したものではなく、表面から内部へと連続的な
組成変化を有する表層を有するものである。このため異
種の物質を被覆した場合と異なり、表層が母材である高
分子材料から剥離することがなく、眼内レンズとして安
全に使用できる。
変性された表層の厚さは100nm以上であることが好ま
しい。100nm以下の場合は表層と非変性の内部との界面
が実質的に急峻となり、目的とする連続的な組成変化の
構造が実現できない。また、変性された表層があまりに
薄すぎるとごくわずかの摩擦によってその機能が失われ
るからである。
人眼水晶体は加齢とともにその透過スペクトルが変化
する。すなわち、年齢の増加と共に青色光の透過率が低
下して黄色味を帯び、かつ透過率も低下する。したがっ
て人工水晶体も年齢に応じた透過スペクトルを有するも
のを使用することが望ましい。この点においても本発明
の眼内レンズの製造方法はすぐれた特長を有する。すな
わち、本発明によればイオンが人工水晶体の表層に与え
るエネルギーを変えることによって透過スペクトルを広
範囲に制御することができるからである。すなわち比較
的に若齢者の眼内レンズを得る場合には表層に与えるエ
ネルギーを少なく、比較的に高齢者の眼内レンズを得る
場合には表層に与えるエネルギーを多くすることによ
り、年齢に応じて人眼水晶体と類似した機能を有する眼
内レンズを得ることが可能である。
[実施例] 実施例1 架橋したPMMA(ポリメチルメタアクリレート)樹脂製
の眼内レンズを約50cm2の試料ホルダに50枚ならべ50keV
の窒素イオン(N+)をそれぞれ5×1014/cm2(2.5×1
019eV/cm2),1×1015/cm2(5×1019eV/cm2),
2×1015/cm2(1×1020eV/cm2)注入した。イオン注入
機の試料室の真空度は2×10-6Torr、イオンビーム電流
は50μAとした。イオンビームの照射面積は50cm2であ
るので単位面積あたりのイオンビームの電流密度は1μ
A/cm2である。この注入に要した時間は160秒であり、こ
れを1枚あたりに換算すると3.2秒となり、本発明の眼
内レンズの製造方法は非常に生産性が高いことも判っ
た。
イオン注入後に得られた眼内レンズの透過スペクトル
を、PMMA樹脂製の眼内レンズの透過スペクトルと共に第
1図に示す。第1図より、5×1014/cm2の注入で400n
mにおける透過率が65%、1×1015/cm2の注入で500nm
における透過率が65%、2×1015/cm2の注入で600nm
における透過率が70%となり、イオンが注入により紫外
線透過率が減少した眼内レンズが得られた。さらに注入
量を変えることにより〜に示されるように種々の透
過スペクトルが得られ、年齢に合せた紫外線吸収を有す
る眼内レンズで作製できた。
実施例2 PMMA樹脂製の眼内レンズに100keVの酸素イオン(O+
を1μA/cm2の電流密度で5×1014/cm2(5×1019eV/
cm2)および1×1015/cm2(1×1020eV/cm2)注入し
た。イオン注入後に得られた眼内レンズの透過スペクト
ルを、PMMA樹脂製の眼内レンズの透過スペクトルと共に
第2図に示す。およびのどちらの場合も可視光透過
率を実用的に減ずることなく400nm以下の紫外線の透過
率を減少させた眼内レンズが得られた。
[発明の効果] 以上説明したとおり、本発明によれば人工水晶体用高
分子材料にイオン注入法によりイオンを注入することに
より、可視光の透過性を悪化することなく紫外線を遮蔽
し得る眼内レンズを得ることができため、紫外線による
眼球障害、青みが強まることによる異常視覚を抑制する
ことができる。また本発明により得られた眼内レンズ
は、変性された表層が母材の非変性部と連続的に接続し
ているため剥離することがなく生体内で安全に使用する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は窒素イオンを注入して得られた眼内レンズの透
過スペクトル図、第2図は酸素イオンを注入して得られ
た眼内レンズの透過スペクトル図、第3図は注入された
イオンが母材原子に与えるエネルギーの深さ方向分布を
コンピューターシミュレーションによって求めた図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−295457(JP,A) 特開 昭63−203163(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B29D 11/00 A61L 27/00 G02C 7/04 G02B 3/00 C08T 7/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】可視光に対して透明な高分子材料よりなる
    人工水晶体にイオン注入法によりイオンを注入すること
    により、人工水晶体内部にイオン注入により変性された
    表層を形成することを特徴とする紫外線の透過率を減少
    させた眼内レンズの製造方法。
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