JP4954987B2 - 眼瞼運動およびコンタクトレンズ位置の評価方法 - Google Patents

Description

開示の内容

〔発明の分野〕
本発明は、眼科用レンズの設計方法に関する。詳細には、本発明は、眼瞼運動および眼上のコンタクトレンズ位置を考慮に入れたコンタクトレンズの設計方法を提供する。本発明はまた、個人に合わせてカスタマイズされたレンズの設計方法も提供する。

〔発明の背景〕
屈折異常矯正のためのコンタクトレンズなどの眼科用レンズの使用は周知である。多数のコンタクトレンズの設計方法も公知である。典型的には、これらの方法においては、レンズ設計のために、公知の設計のベンチマーキングと、光学的パラメータの制御のための理論的目標値の展開と、患者からの主観的フィードバックの入手と、客観的試験方法の利用とのうちの１つ以上が用いられる。これらの設計方法における不利点の１つとして、レンズの眼上運動による効果または眼瞼運動によるレンズ安定性への効果を正確に考慮していない点がある。

さらに、特定の光学的欠陥の矯正のためには、コンタクトレンズの１つ以上の表面中に、非球面矯正特性（例えば、円筒特性、二焦点特性、または多焦点特性）の設計を盛り込まなければならない。しかし、レンズは、眼上にあるときに特定の方位に素早く達し、その後当該方位を維持して効果的となるように設計されなければならない点において、これらレンズの設計は難しい問題である。非球面矯正を採用したレンズ設計の性能を評価するには、レンズの眼上での試験と、レンズ装着者からのフィードバックを用いたレンズ設計の最適化と、眼上でのレンズの再試験とを多数回反復しなければならず、その結果、レンズの設計および評価のサイクルが長期化する。

〔発明の説明およびその好適な実施形態〕
本発明において、円環状コンタクトレンズを含むコンタクトレンズの設計方法と、この方法によって製造されたレンズとが提供される。本発明の方法により、レンズ性能に関する個人の主観的評価と、眼上レンズ位置および眼瞼運動のうちの１つまたはこれら双方に関する客観的測定との直接的相関が可能になる。本方法により、向上した眼上安定性を持つレンズ設計を従来の設計方法よりも短時間で得ることが可能になる。さらに、本方法を用いて、個人に合せてカスタマイズされたレンズを設計することができる。

一実施形態において、本発明は、ａ．）第１の設計を含むコンタクトレンズを個人の眼上に置く工程と、ｂ．）個人の眼瞼運動およびコンタクトレンズ位置のうち１つまたはその両方を有効な期間にわたって記録する工程と、ｃ．）この記録を分析して、個人の眼瞼運動およびコンタクトレンズ位置のうち１つまたはその両方を評価する工程と、ｄ．）工程ｃ．）において得られた情報を用いて第１の設計を改変して、第２の設計を有する第２のレンズを提供する工程とを含み、本質的にこれらの工程からなり、かつ、これらの工程からなる方法を提供する。

本発明は、球面コンタクトレンズの設計に用いることができるが、非回転対称（non-rotationally symmetric）のコンタクトレンズ（例えば、円環状コンタクトレンズおよび多焦点コンタクトレンズ、回転対称であるが非球面であるコンタクトレンズ（ただし、これらに限定されない））の設計においてその有用性を最も発揮する。

本発明の方法の第１の工程において、第１のレンズ設計を有する第１のコンタクトレンズを個人の眼上に置く。レンズは、任意の従来から利用可能なコンタクトレンズ設計方法を用いて設計することができる。例えば、前記レンズを市販のソフトウェア（例えば、ＺＥＭＡＸ（商標）、ＣＯＤＥＶ（商標）、ＯＳＬＯ（商標）等（ただし、これらに限定されない））を用いて設計することができる。典型的には、レンズは、レンズの各表面を数学的に記述することにより、設計される。記述された表面が取り得る形状は、要素の密度または表面を記述するために用いられる係数のみによって限定される。好適には、レンズは、前面または対象物側面および背面または眼側面のうちの１つが非回転対称または非球面であるレンズである。

第１のレンズの設計の完了後、第１の設計に従ったレンズが任意の便利な方法によって製造される。コンタクトレンズの製造方法は周知であり、例えば、ラシング（ｌａｔｈｉｎｇ）、モールディング、または機械加工およびモールディングの組み合わせ（ただし、これらに限定されない）を含む。

前記レンズが眼上に置かれると、レンズが個人の眼上に置かれた状態でレンズの記録が行われる。この記録により、コンタクトレンズの眼上位置および個人の眼瞼運動のうちの１つまたはその両方に関する情報と、コンタクトレンズの眼上位置および個人の眼瞼運動のうちの１つまたはその両方がレンズ位置に経時的に与える効果とが得られる。この記録は、任意の便利な方法および機材を用いて実施することができる。好適には、高速ビデオカメラ（すなわち、約５００フレーム／秒以上記録可能なビデオカメラ）が用いられる。適切なビデオカメラが市販されており、例えば、ＰＨＡＮＴＯＭ Ｖ５（商標）（Ｖｉｓｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｉｎｃ．から販売）、ＰＨＯＴＲＯＮ ＦＡＳＴＣＡＭ ＰＣＩ（商標）（Ｐｈｏｔｒｏｎ，Ｉｎｃ．から販売）、ＭＯＴＩＯＮＰＲＯ（商標）５００（ＲｅｄｌａｋｅＭＡＳＤ，Ｉｎｃ．から販売）等（ただし、これらに限定されない）を含む。

前記カメラと眼との間の正確な距離は重要ではなく、カメラレンズの焦点調節能力によって異なる。好適には、眼および眼瞼の８００×６００画素の画像が適切である。また、レンズ中心から眼中心へと延びる線に沿ってレンズ装着者の眼から約１〜約２フィート離れた位置にカメラを設けると好適である。照明は、アンビエント照明（ambient lighting）によって提供されてよい。あるいは、適切な光学的リンク（例えば、鏡、ビームスプリッタ等（ただし、これらに限定されない））を通じてカメラを細隙灯に取り付けてもよい。細隙灯を用いる場合、細隙灯からの明るい光線がまばたきを誘発することがあるので、不利である。そのため、さらに別の代替例として、および好適には、カメラの片側に赤外線ランプを位置させ眼を照射するために使用するか、または、細隙灯内に赤外線照明を組み込むこともできる。赤外光の使用量は好適には、使用されるカメラのサンプリング周波数に比例させるとよい。例えば、毎秒５００フレームにおいて、２５ワットの電球をＷｒａｔｔｅｎ８９Ｂフィルタと共に用いれば十分である。

個人の頭部は好適には、任意の便利な手段（例えば、前頭部用台、顎部用台の使用など（ただし、これらに限定されない））により、安定化させるとよい。必要に応じた工程として、頭部が安定しているかまたはしていないかに関わらず、個人の顔面にマークを付与して、頭部運動を追跡し、その後、この頭部運動を眼瞼運動から減算してもよい。

記録を実施する期間は、所望の分析を実施するのに十分なデータを収集するために有効な期間である。この期間は、使用されるカメラのメモリ容量およびサンプリングレートならびに個人の瞬目率によって異なる。ヒトの瞬目率は典型的には毎分約６〜約１５瞬目であり、各瞬目は約１／４秒間継続する。好適には、記録実施期間は、少なくとも５瞬目を記録できれば十分である。照明条件に起因して発生する瞬目ではなく自然瞬目を記録すべきであるため、個人を複数回記録する必要があり得る。

典型的には、眼瞼およびレンズの運動は、記録時において容易に視認可能である。しかし、運動の特定を容易化するために、好適にはレンズおよび眼瞼のうち１つまたはその両方に、容易に視認可能なマークを付与するとよい。これらのマークは眼瞼の任意の領域に位置されてよいが、便宜上、眼瞼の最外側部位から約１ｍｍ〜約５ｍｍの位置（すなわち、眼瞼のうち眼に最も近接する部位）に設けると好適である。レンズが非回転対称のレンズ（例えば、円環状レンズ）である場合、当該レンズは、このようなレンズ上に典型的に用いられる方位マークと共に製造されうる。これらのマークが容易に視認できない場合、またはレンズの可視性をさらに増加させたい場合、当該レンズを任意の適切なマーク付け材料でマーク付けしてもよい。

本発明の方法において、記録完了後、眼瞼運動およびレンズ位置のうちの１つまたはその両方を分析するが、その際、記録された画像の線分析を実行することが可能なソフトウェアを用いてその運動を追跡することにより、分析を行うことができる。任意の適切な市販のソフトウェア（例えば、ＭＡＸＴＲＡＱ（商標）、ＦＡＣＥＬＡＢ（商標）等（ただし、これらに限定されない））を用いてよい。ソフトウェアは、任意の適切なコンピュータ（例えば、ＷＩＮＤＯＷＳ（商標）ベースのパーソナルコンピュータ（例えば、ＩＢＭ ＴＨＩＮＫＰＡＤ（商標）Ｔ４０）（ただし、これらに限定されない））に搭載される。任意の便利なリンクにより、カメラをコンピュータに接続することができる。このような任意の便利なリンクは、カメラのメモリ中に保存されている画像をリンク先のコンピュータに転送することが可能であり、例えば、ＦＩＲＥＷＩＲＥ（商標）リンク（ただし、これに限定されない）を用いてよい。市販のソフトウェアを用いて、記録された画像を所望のフォーマット（例えば、ＴＩＦＦファイル、ＪＰＥＧファイル等、（ただし、これらに限定されない））に変換することができる。

図１において、本発明の方法を実施する際に有用なデバイス１０が図示されている。デバイス１０は、高速カメラ１４と、高速カメラ１４に取り外し可能な様態で取り付けられた赤外光１７とで構成されている。カメラ１４は、眼１１ならびに眼瞼１２および１３の前方に位置されている。カメラ１４はコンピュータ１５へとリンクされ、コンピュータ１５はモニタ１６へとリンクされている。

このコンピュータを用いて、眼瞼運動およびレンズ位置のうちの１つまたはその両方の値を追跡ソフトウェアによってプロットする。分析をさらに行いたい場合、データポイントのファイルを任意の便利な形式（例えば、ＥＸＣＥＬ（商標）スプレッドシート）でエクスポートしてもよい。

図２において、眼ならびにその上眼瞼２１および下眼瞼２２が図示されている。図示のように、複数の点２３が、上眼瞼および下眼瞼それぞれの上にマークされ、プロットされている。図３は、１瞬目サイクルの過程の間における上眼瞼上の点の運動のプロットＡ、および下眼瞼のプロットＢの一例の拡大図である。このプロットは、ＭａｘＴｒａｑデータをＥＸＣＥＬにエクスポートして得たものであり、上眼瞼は上下方向に動く一方、下眼瞼は横方向に動くことを示している。

プロット値は視覚的に分析され得、またそうすると好適であり、誤取得された点、または平滑なプロファイルを描かない点は、周囲の点からの情報を用いることにより、除去されうる。任意の数の数学関数（例えば、スプライン関数、多項式、補間等（ただし、これらに限定されない））をこれらの点を通じて用いることにより、このプロットをさらに平滑化することができる。平滑化により、使用される数値追跡アルゴリズムのアーチファクトである揺れが低減するかまたは排除される。平滑化完了後、各瞬目によって発生したレンズ回転量を測定することにより、眼瞼とレンズとの間の相互関係を定量化することができ、測定されたレンズ回転および眼瞼運動を時系列チャート中でプロットして、レンズ回転（度）と瞬目回数とを相関付ける。

本発明の方法の最終工程において、第１のコンタクトレンズ設計を、眼瞼−レンズ運動分析から得た情報を用いて改変する。例えば、眼瞼縁部がレンズの安定ゾーンに近づく様態を知ることにより、レンズが眼上に存在する間にレンズの静止位置および最大レンズ安定性のいずれかまたは両方が得られるまで、安定ゾーンの移動、再形成またはその両方を行うことができる。レンズの再設計は、レンズの各表面を数学的に記述する市販のソフトウェアを用いて実施することができる。第２の設計が所望の性能を達成しているか否かについての確認を、本発明の方法を用いて評価することができる。

〔実施の態様〕
（１） コンタクトレンズの設計方法において、
ａ．）第１の設計を含むコンタクトレンズを個人の眼上に置く工程と、
ｂ．）前記個人の眼瞼運動および前記コンタクトレンズ位置のうち１つまたはその両方をある期間において記録する工程と、
ｃ．）前記記録を分析して、前記個人の眼瞼運動および前記コンタクトレンズ位置のうち１つまたはその両方を評価する工程と、
ｄ．）工程ｃ．）において得られた情報を用いて前記第１の設計を改変して、第２の設計を有する第２のレンズを提供する工程と、
を含む、方法。
（２） 実施態様１に記載の方法において、
工程ｂ．）は、高速ビデオカメラを用いて個人の眼を記録することにより、実行される、方法。
（３） 実施態様１に記載の方法において、
工程ｂ．）は、前記眼を赤外線ランプで照射することをさらに含む、方法。
（４） 実施態様１に記載の方法において、
前記眼瞼およびレンズのうちの１つまたはその両方にマーク付けする工程、
をさらに含む、方法。
（５） コンタクトレンズにおいて、
実施態様１に記載の方法を用いて提供される、コンタクトレンズ。

図１は、本発明の方法を実施する際に用いられる装置の一実施形態の模式図である。 図２は、ヒトの眼瞼の模式図であり、眼瞼の運動を追跡およびプロットするための点が図示されている。 図３は、上眼瞼および下眼瞼の運動プロファイルを示すグラフである。

Claims (4)

1. コンタクトレンズの設計方法において、
   ａ．）第１の設計を含むコンタクトレンズを個人の眼上に置く工程と、
   ｂ．）前記個人の眼瞼運動および前記コンタクトレンズ位置の両方をある期間において記録する工程と、
   ｃ．）前記記録を分析して、前記個人の眼瞼運動および前記コンタクトレンズ位置の両方を評価する工程と、
   ｄ．）工程ｃ．）において得られた情報を用いて前記第１の設計を改変して、第２の設計を有する第２のレンズを提供する工程と、
   を含む、方法であって、
   前記眼瞼およびレンズの両方にマーク付けする工程、
   をさらに含む、方法。
2. 請求項１に記載の方法において、
   顔面にマーク付けする工程、
   をさらに含む、方法。
3. 請求項１に記載の方法において、
   工程ｂ．）は、高速ビデオカメラを用いて個人の眼を記録することにより、実行される、方法。
4. 請求項１に記載の方法において、
   工程ｂ．）は、前記眼を赤外線ランプで照射することをさらに含む、方法。

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