JP4216070B2 - 生体リズムによる変動を考慮に入れた眼の収差の補正 - Google Patents

Description

本発明は、眼の収差の補正に関する。より詳しくは、本発明は生体リズムによる波面収差の変動を考慮に入れた眼の波面収差の補正を提供する。

波面センサーを用いて眼の収差を測定する方法および装置が知られている。公知の装置は眼の光学的な波面を測定、推定、内挿、または算出する。次に、波面の測定値は、高度差に数学的に変換されて、光路差として知られる指定された球面の平均値の上および下の高度マップを提供する。収差の補正は、眼の収差による歪を相殺する光路差または波面逆フィルターを導入することによって行われてよい。これらの補正は視力を矯正するために眼科用レンズの設計に組み込まれてよい。

波面の測定値に基づく収差の補正の不都合な点は、生体リズムによる収差の時間的な変動が考慮されていないことである。したがって、生体リズムを考慮に入れた波面収差の測定値に基づく眼科用レンズの設計方法が必要されている。

本発明は、眼の波面収差に対する補正値を算出するときに生体リズムによる眼の波面収差の測定値の変動を考慮に入れた方法およびその方法によって製造される眼科用レンズを提供する。本発明の方法は、波面収差に対する正確な補正値を求めるのに用いるための再現性があり信頼性の高い測定値を提供する。

ある実施の形態では、本発明は装着者個々の視力の補正値を設計する方法を提供し、その方法は、（ａ）計算するのに十分な長さの時間に亘って装着者個々の眼の波面収差の測定値を得る過程と、（ｂ）眼の波面収差の測定値の周期的な変動の周波数成分および振幅成分を求める過程と、（ｃ）周期的な変動を考慮して装着者個々の眼のひとつまたは複数の波面収差に対する眼の波面収差の補正値を算出する過程とを有する（（ａ）計算するのに十分な長さの時間に亘って装着者個々の眼の波面収差の測定値を得る過程と、（ｂ）眼の波面収差の測定値の周期的な変動の周波数成分および振幅成分を求める過程と、（ｃ）周期的な変動を考慮して装着者個々の眼のひとつまたは複数の波面収差に対する眼の波面収差の補正値を算出する過程とから本質的になり、および、（ａ）計算するのに十分な長さの時間に亘って装着者個々の眼の波面収差の測定値を得る過程と、（ｂ）眼の波面収差の測定値の周期的な変動の周波数成分および振幅成分を求める過程と、（ｃ）周期的な変動を考慮して装着者個々の眼のひとつまたは複数の波面収差に対する眼の波面収差の補正値を算出する過程とからなる）。

「眼科用レンズ」は、眼鏡レンズ、コンタクトレンズ、眼内レンズ、アンレーレンズ、またはそれらの類似物を意味する。好ましくは、本発明のレンズはコンタクトレンズである。「眼の波面」は、眼から出射する波面を意味する。「眼の波面収差」は、眼から出射する波面と完全な波面との差を意味する。収差の測定を行なう装置には、限定を意図するものではないが、アベロスコープ（aberroscopes）、眼の変調伝達関数を点または線の広がりで測定する装置、または、眼の波面を測定、推定、内挿、または算出する任意の同様な装置がある。使用される装置は、生体リズムによる収差の変動を捕らえることのできる感度を有していなければならない。適切な装置は、例えば、ウエーブフロント・サイエンス社（Wavefront Sciences, Inc）からモデルＧ２００として市販されている。

本発明によって、周期的な変動または波動が装着者個々の眼の高次および低次の波面収差の測定値で生じそれらの変動が装着者の生体リズムである循環器系の周期および呼吸器系の周期に対応することが見出された。これらの変動は装着者個々の視覚に対する明らかな効果を有していないので、極端な変動を用いて収差の補正が行なわれるべきではない。むしろ、補正は波面収差の変動の中間の値を用いて行なわれなければならない。この中間の値は、周期的な変動が存在することを前提とし、かつその認識（前提）を用いて波面の測定値が外挿されて全体の変動が予測されるときに、容易に求めることができる。次に、装着者個々の最終的な補正値が、変動の周波数成分および振幅成分を臨床的に比較して導かれる重み付け法を用いて決定される。

本発明の方法の最初の過程では、装着者個々の眼の波面収差が計算するのに十分な長さの時間に亘って得られまたは測定される。「計算するのに十分な長さの時間」は、眼の波面収差の測定が、波動の周波数成分および振幅成分を計算するのに十分な量の生体リズムによる波面収差の変動を観測するために十分な長さの時間に亘って行なわれることを意味する。この長さの時間は、好ましくは、完全な呼吸器系の１周期および循環器系の１周期を含む周期を意味する少なくとも一つの完全な生体周期を捕獲するためにまたは少なくとも一つの完全な生体周期が完了するのに十分な長さである。

例えば、装着者個々の収差の測定は、波面収差に対する循環器系または脈拍の周期の効果をサンプリングするために５Ｈｚで１０個のイメージを捕らえ、さらに、呼吸器系の周期の効果をサンプリングするために０．３Ｈｚで１０個のイメージを捕らえることにより、全体として３５秒間で２０個のイメージを捕らえて実行される。大まかに言って、３５秒間で約２０個のイメージを捕らえることにより、波面収差の変動の周波数成分および振幅成分を算出するために必要な最小の量のデータが少なくとも提供される。しかし、望ましい特定のデータの量は、測定される装着者個々に応じて変わる。

代わりに、十分な標本数の装着者個々の母集団（個体群）に関する眼の波面収差の測定値が用いられて、波面収差の変動の動向を大まかに求める方法が決定されてもよい。この情報（母集団に関する測定値）を用いて、未知の装着者個人の眼の波面収差の測定のみが所定の時間に亘って行なわれて、その装着者個人が母集団の変動の曲線のいずれに当てはまるかを決定するために十分な量の波面のデータポイントが測定される。大まかに言って、呼吸器系の周期および循環器系の周期の各々に対して約５から約１０までの範囲内のデータポイントが十分な量のデータポイントである。必要とされる残りのデータは、母集団のサンプルに基づく予め求められた特徴付け（変動の曲線）から推定される。例えば、各周期の測定しそこなったデータポイントは内挿され、測定されなかった周期の部分は内挿されてよい。

波面収差を測定するために、測定される眼は目をみはったり、麻痺されたりすることはない。さらに、好ましくは波面のデータは、イメージの形態で記録される。波面のイメージを記録するときに適切な形態に変換して表の形態で表示するソフトウェアが用いられてよい。適切なソフトェアとして、限定を意図するものではないが、ウエーブフロント・サイエンス（Wavefront Sciences）から入手されるコンプリート・ライト・アナリシス・ソフトウェア−２Ｄ（Complete Light Analysis Software-2D）およびコンプリート・オフサルミック・アナリシス・ソフトウェア（Complete Ophthalmic Analysis Software）がある。適切な形態がデータの目的の用途に応じて選択される。例えば、未処理のデータが、テーラー多項式またはゼルニケ多項式に変換されて、臨床的な屈折率のデータが算出され、等屈折力グラフ、３次元擬似色グラフ、および光路差の標高グラフが生成される。

本発明の方法の次の過程では、眼の波面収差の測定値の周期的な変動の各々の周波数成分および振幅成分が任意の通常の方法によって求められる。例えば、収差は、ゼルニケ係数として表現されて各係数が高速フーリエ変換されて係数が時間と共に変化する様子が分析されてよい。次に、変換された係数はヒストグラムとして組立てられて、そのヒストグラムからの最も確からしい時間がその係数の主周期となっている。多くの場合、２つの周期が存在し、ひとつは速い循環器系のリズムに対する周期で、もうひとつは遅い呼吸器系のリズムに対する周期である。振幅成分は、未処理のデータの最大値および最小値から直接求められる。

次に、眼の波面収差の補正値が周期的な変動を考慮に入れて算出される。この過程では、個々の周波数成分の重み付けされた合計が用いられて、収差の補正値が求められる。補正値を求めるために任意の数の方法が用いられてよい。例えば、測定期間中の全ての測定値が平均されて、または積分されてよい。最も簡単な形態の平均では、イメージが重ね合わされて、例えば３５秒間に亘る２０個のイメージが重ね合わされる。焦点ぼけ、４５度および９０度非点収差（乱視）、コマｘ、コマｙ、三つ葉非点収差、および球面収差に関する３次の項のゼルニケ係数が計算されて、２０個のデータポイントの集合が７集合得られる。

装着者個々は、臨床的に眼の屈折力を測定されて、実際の焦点ぼけおよび非点収差（乱視）の値が求められ、視力に関する実際に測定されたそれらの値が波面の測定された値と比較される。これによって、装着者個々の視覚系が周期的な変動をどのように扱っているかを決定することができる。代わりに、装着者の母集団の眼の屈折力が測定されて、周期的な変動を扱う装着者個々の視覚系を予想するためのデータを生成してもよい。球面、非点収差、および角度のみが臨床的に測定される。しかし、より高次の収差は同じように視覚系によって扱われることが前提とされてよい。

眼の波面収差のデータが時間の関数として平均されたときに最良の相関関係が生ずることが、臨床的なデータおよび波面収差のデータの統計的な相関関係によって示される場合、算術平均が各集合について計算されて、平均値が波面収差の補正値として用いられてよい。代わりに、統計的な相関関係が、臨床的な試験を波面収差のデータと最良に結びつける他の関数を見出すために用いられてもよい。

波面収差の測定値は高さの差に数学的に変換されて、光路差として知られた指定された球面の平均値の上および下の高度マップが提供される。波面収差に対する補正値は、眼の収差による歪を相殺する光路差または収差逆フィルターを導入することによって提供される。

変換された高さの差は、装着者用の眼科用レンズの設計を提供するために用いられてよく、例えば、矯正用レンズの光学的効果を考慮に入れてレンズ設計用プログラムに入力することによって用いられてよい。収差の補正はレンズの前面および後面のいずれか一方または両方で行われてよい。「眼科用レンズ」は、眼鏡レンズ、コンタクトレンズ、眼内レンズ、角膜移植レンズ、アンレーレンズ、それらの類似物、およびそれらの組み合わせを意味する。好ましくは、本発明のレンズは、コンタクトレンズである。収差の補正は、眼科用レンズの前面および後面のいずれか一方たまは両方で行われてよい。本発明で有用なコンタクトレンズはハードコンタクトレンズおよびソフトコンタクトレンズのいずれでもよい。ソフトコンタクトレンズを製造するのに適切な任意の材料で作られたソフトコンタクトレンズが用いられるのが好ましい。収差の補正は、眼科用レンズの前面および後面のいずれか一方または両方で行われてよい。

コンタクトレンズは、前面または対象物側の面で、または後面または眼側の面で、レンズの装着者の角膜と逆の表面形状の高度マップを組み込んでいてよい。装着者個々の角膜の表面形状は、限定を意図するものではないが、角膜トポグラファーを含む公知の任意の方法で求められてよい。ソフトコンタクトレンズを製造するために、高さのデータは最初に撓んでいない状態のレンズモデルに与えられる。次に、高さのデータは、レンズが眼に装着されたときのソフトコンタクトレンズの撓みまたは湾曲を考慮に入れて変換される。したがって、角膜の高さおよび湾曲の両方が、角膜の表面形状のデータを用いたときに考慮に入れられる。撓みが考慮された変換されたデータは、次に、ＣＮＣグリッドパターン上に写し取られて、レンズまたは成形型の表面を製造するのに用いられる。

本発明の眼科用レンズは、眼科用レンズを製造する任意の公知の手段によって作られてよい。例えば、本発明のコンタクトレンズは、限定を意図するものではないが、本発明のレンズを形成するために用いられる成形型のダイヤモンド旋削を含めた任意の通常の方法によって形成される。次に、成形型の間に適切な液体樹脂が配置されて、圧縮され、樹脂が硬化して、本発明のレンズが形成される。代わりに、コンタクトレンズの表面が、レンズボタンにダイヤモンド旋削されてもよい。

眼科用レンズを製造するのに適した任意の公知の材料が、本発明のレンズを製造するために用いられてよい。好ましいコンタクトレンズからなる実施の形態に対しては、本発明のレンズを形成するために有用な材料は、ハードコンタクトレンズまたはソフトコンタクトレンズの製造に用いられる任意の公知の材料である。好ましくは、本発明のレンズを形成するために選択される材料は、ソフトコンタクトレンズを形成するのに適した材料からなる。本発明の方法を用いてそのようなコンタクトレンズを形成するために適した材料として、限定を意図するものではないが、シリコーン・エラストマー、限定を意図するものではないが米国特許第５，３７１，１４７号、同第５，３１４，９６０号、および同第５，０５７，５７８号に開示された材料（これらの米国特許は、参照文献として引用される）を含むシリコーン含有マクロマー（macromers）、ヒドロゲル、シリコーン含有ヒドロゲル、それらの類似物、およびそれらの組み合わせがある。より好ましくは、表面は、限定を意図するものではないが、ポリジメチル・シロキサン・マクロマー、メタクリロキシプロピル・ポリアルキル・シロキサン、それらの混合物、シリコーンヒドロゲル、またはエタフィルコンＡ（etafilcon A）のようなヒドロゲルを含めたシロキサンからなるか、シロキサン官能性を含む。

Claims (14)

1. 装着者個々の視力を矯正するように眼科用レンズを設計する方法であって、
   （ａ）計算するのに十分な量の時間に亘って、装着者個々の眼の波面収差の測定値を得る過程と、
   （ｂ）上記眼の波面収差の測定値の周期的な変動の周波数成分および振幅成分を求める過程と、
   （ｃ）上記周期的な変動を考慮に入れて上記装着者個々の眼のひとつまたは複数の波面収差に対する眼の波面収差の補正値を算出し、該補正値に基づいて眼科用レンズを設計する過程と
   を有する、装着者個々の視力を矯正するように眼科用レンズを設計する方法。
2. 計算するのに十分な量の時間が、ひとつの生体周期が完了するのに要する時間である、請求項１記載の方法。
3. 過程（ｂ）が、
   （ｉ）眼の波面収差をゼルニケ係数として表す過程と、
   （ｉｉ）上記ゼルニケ係数を高速フーリエ変換する過程と、
   （ｉｉｉ）変換された値をヒストグラムに組立てる過程と
   によって行なわれる、請求項１記載の方法。
4. 過程（ｃ）が、
   眼科用レンズの前面、後面、または、上記前面および後面の高さの変化を組み込んで、眼の波面収差の補正値を得る過程をさらに有する、請求項１記載の方法。
5. （ｄ）眼科用レンズの後面を装着者個々の角膜の表面形状に整合させる過程をさらに有する、請求項１記載の方法。
6. （ｄ）眼科用レンズの前面を装着者個々の角膜の表面形状に整合させる過程をさらに有する、請求項１記載の方法。
7. 眼科用レンズの前面の高さの変化を組み込んで、眼の波面収差の補正値を得る過程をさらに有する、請求項５記載の方法。
8. 眼科用レンズの前面の高さの変化を組み込んで、眼の波面収差の補正値を得る過程をさらに有する、請求項６記載の方法。
9. 請求項１記載の方法で製造された眼科用レンズ。
10. 請求項１記載の方法で製造されたコンタクトレンズ。
11. 請求項５記載の方法で製造されたコンタクトレンズ。
12. 請求項６記載の方法で製造されたコンタクトレンズ。
13. 請求項７記載の方法で製造されたコンタクトレンズ。
14. 請求項８記載の方法で製造されたコンタクトレンズ。