JP5642546B2 - 眼科レンズ前駆体を形成するための装置 - Google Patents
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Description
本願は、内容が根拠となり、参照することによって組み込まれる、2007年8月21日に出願された、「カスタマイズされた眼科レンズの製作(Customized Ophthalmic Lens Fabrication)」という名称の仮特許出願第S/N 60/957,069号の優先権を主張する。
本発明は、眼科レンズを製作するための、より具体的には、幾つかの実施形態では、カスタマイズされたコンタクト・レンズを形成するのに有用なレンズ前駆体を製作するための装置を記載する。
眼科レンズは多くの場合に、注型成型によって作られ、注型成型では、モノマー材料を、対向する鋳型部分の光学表面間に画定される空洞内に堆積させる。ヒドロゲルを有用な物品(例えば眼科レンズ)に作るために用いる多部分鋳型は、例えば、眼科レンズの後側湾曲部に対応する凸部部分を伴う第1の鋳型部分と、眼科レンズの前側湾曲部に対応する凹部部分を伴う第2の鋳型部分とを備えることができる。かかる鋳型部分を使用してレンズを調製するために、未硬化ヒドロゲルレンズ配合物が、プラスチック製の使い捨て前側湾曲部鋳型部分とプラスチック製の使い捨て後側湾曲部鋳型部分との間に置かれる。
本発明は、眼科レンズ前駆体を形成するための装置であって、幾つかの実施形態では、レンズ前駆体は、続いて眼科レンズを形成するために利用することができる、装置を目的とする。一般的に、反応性混合物は、弓状の表面を有する基材を介して化学放射線源に暴露される。弓状の表面の少なくとも一部は、光学品質表面を含むことができる。化学放射線は、所定のパターンで反応性混合物の一部を硬化させるように制御可能である。所定のパターンは、光学品質基材表面に沿って形成される1つの表面と、反応性混合物体積内に自由形成される第2の表面とを含むことができる。
本発明は、レンズを形成する、並びにレンズ前駆体、及び好ましくは眼科レンズ前駆体を形成する方法及び装置を提供する。以下の項において、本発明の実施形態がより詳細に説明される。好ましい実施形態及び代替の実施形態の両方の説明は、完全ではあるが、例示的な実施形態に過ぎず、変形、修正、及び改変が当業者にとって明白であり得ることが理解される。したがって、前記例示的な実施形態は、基礎となる発明の態様の幅を限定しないことが理解される。
本発明を目的とする本説明及び特許請求の範囲において、以下の定義が適用される、様々な用語が使用され得る。
本発明に開示される装置は、本明細書において、概して5つの主要なサブセクションで提示され、装置の実施形態の第1の記述は、サブセクションレベルで論理的記述に編成される。これらのサブセクションは、ボクセルに基づいたリソグラフィ光学装置、浸出装置、安定化及び固定化装置、計測装置、並びに水和装置である。そうは言うものの、また、サブセクションは、全装置としても機能し、これは、サブセクション実施形態の見地から熟考されるべきである。
ボクセルに基づいたリソグラフィ光学装置は、レンズ形態及びレンズ前駆体を生成するために化学放射線を使用する構成要素である。本発明では、装置は、極めて均一な強度の放射線をとり、本質的にボクセル単位で、形成光学機器表面にわたる数々の別個の点での形成光学機器の表面への照射を制御する。この制御は、この構成要素が、特定のボクセル位置の光路に沿って反応性混合物内で起こる反応の程度を制御できるようにし、最終的に、そこで反応した材料体積、したがってその上に形成されるレンズ前駆体の形状を決定する。
幾つかの実施形態では、前述されるボクセルに基づいたリソグラフィ光学システム500によって生成されたレンズ前駆体1700は、新規実体を画定する。流動性材料除去装置(浸出装置と称される場合もある)は、レンズ前駆体1700上で作用することができる一組の装置であり、以下に詳細に記載される。
レンズ前駆体1700は、眼科レンズのカスタマイズされた形成のための装置の追加の実施形態の原理を含む。一実施形態の描写に層1710として示される、レンズ前駆体の流動性層は、光学品質眼科レンズ表面を形成するための新規方式を提供する。レンズ前駆体が直立状態で定置される際、流動性媒体は、経時的に移動し得る。例えば、時間の長さ等の特定の条件下で、流動性層は、安定した実体を達成するために、重力及び表面力の両方の下で拡散し得る。安定化した流動性レンズ反応性混合物1710の表面は、1720で示すことができる。特定の実施形態の下で、結果として生じる表面1720は、レンズ前駆体形態1740の表面1730と比較して、光学的に優れた表面を含み得る。数々の装置は、流動性レンズ反応性混合物1710を安定化する機能的能力を提供し得る。
図15へ続くと、光学及び材料特性を測定することができる計測装置の実施形態の描写が示される。計測は、前述の固定化装置1400を用いる処理の後にもたらされ得る「乾燥」レンズと、水和レンズとの両方に可能であり得ることが明らかであり得る。しかしながら、本実施形態は、好ましくは、依然として形成光学機器に取り付けられたままである、乾燥レンズの計測に焦点を当てる。図15を参照すると、乾燥レンズ1520は、依然として、形成光学機器1530及びその適切な保持構成要素1540に取り付けられたままである。一実施例では、この保持構成要素1540は、共に、レンズの中心軸を中心とする制御された回転運動を可能にする、一対のマウント1550及び1560に取り付けられる。
眼科レンズを生成する装置の別のサブセクションは、レンズ又はレンズ前駆体をその形成光学機器から取り出し、それをクレンジングし、それを水和させる工程を含む。幾つかの実施形態では、これらの工程は、本質的に同時に実施され得る。図16の1600に進み、簡略化のために水和装置と称される、これらの工程を実施するための装置の実施形態が示される。装置には、水和用流体1610を収容するための容器、レンズ1630及び形成光学機器ホルダ1640が浸漬される流体浴1620、並びに浴を一定の温度に維持するための熱制御ユニット1650が含まれる。
本発明に開示される手順は、本質的に、5つの主要なサブセクションを含み得、したがって、方法の幾つかの実施形態の記述は、サブセクションレベルで、論理的な記述に編成される。サブセクションは、ボクセルに基づいたリソグラフィレンズ前駆体の生成に関する手順、レンズ前駆体を生成するより一般的な手順、レンズ前駆体を処理する様々な手順、レンズ及びレンズ前駆体の後処理、並びに計測及び様々なセクション間でのフィードバックの手順である。手順の以下の工程及び説明は、例示に過ぎず、本明細書に添付される特許請求の範囲において提示又は言及されない限り、本発明の範囲を限定する意図はないことに留意されたい。
ボクセルに基づいたリソグラフィ装置からレンズ前駆体を生成する方法は、数々の装置の実施形態、並びにレンズ前駆体の処理にこれらの装置の実施形態を使用するための数々の方法に関連する、数々の実施形態を含む。図1のアイテム110、つまりボクセルに基づいたリソグラフィ方法を参照すると、このシステムからのレンズの作製における初期工程を含み得る、ボックス115で示される開始工程が存在する。所望のレンズパラメーターが、アルゴリズム演算に入力されてもよい。幾つかの実施形態では、これらのパラメーターは、眼科患者の光学表面上で光学収差を測定することによって得られてもよい。これらの測定値は、作製されるレンズに要求される波面特性に変えることができる。他の実施形態では、レンズ生成パラメーターを決定するために、アルゴリズムに入力され得る理論上のレンズ波面特性が存在し得る。所望の産出レンズ特性を定める初期工程に関連する数々の方法の実施形態が存在し得ることが、当業者にとって明らかであり得る。
本発明の様々な実施形態が実施され、本明細書に記載される形態のレンズ生成物及びレンズ前駆体が生成された。この項では、一組の実施形態からの結果の記述を、一実施例として記載する。
ベールの法則は、化学放射線の強度が、材料内で、減衰係数α(λ)に依存して指数関数的に減少することを予測する。
I(x)/I0=exp(−α(λ)cx) 等式1
距離に伴う強度減少速度は、
dI/dx=−α(λ)cI0exp(−α(λ)cx) 等式2
であり、
式中、I(x)は、照射される表面からの距離xの関数としての強度であり、I0は、表面での入射強度であり、α(λ)は、波長(λ)の関数としての吸収成分の吸収係数であり、cは、そうでなければ比較的透明な媒体中の吸収成分の濃度である。したがって、放射線の波長を選択することによって、プロセスは、強度勾配(すなわち、αが大きくなると、特性の変化がより速くなり、したがってレンズが薄くなる)を選択するように調整することができる。
Rp=k[C=C][・] 等式3
d[・]/dt=Ri−kt[・]2 等式3
[・]=(Ri/kt)1/2 等式4
Rp=k[C=C](Ri/kt)1/2 等式5
Rp=k0e−E/RT[C=C](Ri/kt)β 等式6
光化学反応開始速度は、次の式:
Ri=k’I 等式7
によって与えられ、
式中、Iは、放射線の強度であり、k’は、量子収量に関する定数である。全てのパラメーター及び反応開始剤の濃度が反応を通して一定のままであると仮定すると、式は、定数である全てのパラメーターがkにまとめられるように、簡略化することができる。
Rp=ke−E/RT[C=C](I)β 等式8
−d[C=C]/dt=ke−E/RT[C=C](I)β 等式9
微分式を解き、X=1−[C=C]/[C=C]0で表される変換に代入すると、
X=1−exp[−ke−E/RT(I)βt] 等式10
となり、
式中、tは秒単位の暴露時間である。
X(x)=1−exp[−ke−E/RT(I0e−αcx)βt] 等式11
この項では、形成光学機器構成要素580の具体的な別の実施形態の説明が、図18の1800に与えられる。この場合も同様に、形成光学機器は、その上にレンズ前駆体又はレンズが作られ得る支持体である。図10の1000の描写は、この記述の最も直接的なものであり得る。既に記載された一実施形態では、図10は、その上に形成された光学等級の表面1011を有する、大きな質量の固体光学機器1010を示し得る。ここに記載される別の実施形態1800は、巨大な要素1010を、一般的に現行の製造標準による標準眼科レンズの大量生産で使用される鋳型部品と酷似し得る、鋳型部品1810で置換した。かかる場合では、鋳型部品は、標準的な光学形態に射出成形することによって形成されていてもよい。
上述され、以下の特許請求の範囲によって更に定義される本発明は、レンズ前駆体及び眼科レンズを形成する方法、及びかかる方法を実践するための装置、並びにそれによって形成されるレンズ前駆体及び眼科レンズを提供する。
(1) 眼科レンズ前駆体を形成するための装置において、
弓状の表面を備える基材であって、前記基材の少なくとも一部が、光学品質表面を含む、基材と、
所定のパターンで前記光学品質表面からの反応性混合物の一部を硬化させるように制御可能な化学放射線源と、を備える、装置。
(2) 反応性混合物の体積を保持するための容器を更に備え、前記反応性混合物の体積が、前記容器に収容されている間、前記光学品質表面と接触し、前記眼科レンズ前駆体の体積を超過する、実施態様1に記載の装置。
(3) 前記化学放射線源が、光源を含み、前記装置が、
前記光源からの光を受信するように配置され、受信した前記光より均一な強度を有する光を提供するホモジナイザーを更に含み、より均一な強度を有する前記光が、前記化学放射線を含む、実施態様1に記載の眼科レンズ前駆体を形成するための装置。
(4) 前記装置が、前記ホモジナイザーによって提供される前記光の少なくとも一部を反射する空間光変調器を更に含む、実施態様1に記載の眼科レンズ前駆体を形成するための装置。
(5) 前記装置が、前記空間光変調器によって反射される光を収束させるための光学機器を更に含む、実施態様4に記載の眼科レンズ前駆体を形成するための装置。
(6) 前記基材が、前記化学放射線に対して少なくとも部分的に透過性のレンズ形成表面を備える鋳型部分を含み、前記鋳型部分が、前記収束レンズ系からの前記化学放射線を受信するように配置される、実施態様4に記載の眼科レンズ前駆体を形成するための装置。
(7) 固定化放射線源を更に備える、実施態様2に記載の眼科レンズ前駆体を形成するための装置。
(8) 前記空間光変調器が、デジタルミラーデバイスを含む、実施態様3に記載の装置。
(9) 前記ホモジナイザーが、コリメータホモジナイザーを含む、実施態様3に記載の装置。
(10) 眼科レンズ前駆体を処理するための装置において、
前記眼科レンズ前駆体を支持する基材と、
前記基材によって支持される前記眼科レンズ前駆体から流動性材料を除去するように配置することができる、流動性材料除去デバイスと、を備える、装置。
(12) 前記流動性材料除去デバイスが、毛管具を含み、前記流動性材料の除去が、前記眼科レンズ前駆体からの前記流動性材料の引き離しを含む、実施態様10に記載の装置。
(13) 前記前駆体支持体が、レンズ形成表面を備える鋳型部分を含み、前記装置が、
前記鋳型部分を配置することができる滞留位置であって、流動性化学物質残留物が、前記レンズ前駆体の表面近くの領域全体に流れ得る、滞留位置を更に含む、実施態様10に記載の装置。
(14) 前記滞留位置の大気条件を調節するための環境制御装置を更に備える、実施態様13に記載の装置。
(15) 前記環境制御装置が、温度、湿度、微粒子、光、及び気体の環境のうちの1つ以上を調節するための機構を備える、実施態様14に記載の装置。
(16) 前記レンズ前駆体から流動性材料を除去することができるウォッシングシステムを更に備える、実施態様10に記載の装置。
(17) 固定化放射線源を更に備える、実施態様11に記載の装置。
(18) 前記基材に付着するレンズ前駆体及び眼科レンズのうちの1つに水和用流体を提供するための水和機構を更に備える、実施態様11に記載の装置。
(19) 前記水和機構が、レンズ前駆体及び眼科レンズのうちの前記1つを膨張させることができる水和用流体を提供する、実施態様18に記載の装置。
(20) レンズ前駆体に基づいて眼科レンズを形成するための装置において、
化学放射線を放出することができる光源と、
前記光源からの光を受信し、受信される前記光より均一な強度の光を提供するように配置される、ホモジナイザーと、
前記ホモジナイザーによって提供される前記光の少なくとも一部を反射する空間光変調器と、
前記空間光変調器によって反射される光を収束させる収束レンズ系と、
化学放射線を含むために、前記空間光変調器によって反射される十分な収束光が透過するレンズ形成表面を備える、鋳型部分と、
前記レンズ前駆体を形成するために必要とされる量を超過する量の反応性混合物を、前記レンズ形成表面の周囲に収容するための容器と、
流動性反応性混合物を除去するために使用できる材料除去デバイスと、
流動性化学物質残留物が前記レンズ前駆体の表面近くの領域全体に流れ得るように、前記鋳型部分を配置することができる、滞留位置と、
前記レンズ前駆体に基づいて前記眼科レンズを形成するために、前記レンズ前駆体を含む、未反応の、及び部分的に反応したモノマーを固定するのに十分な固定化放射線源と、を備える、装置。
(22) 不用光トラップを更に備える、実施態様20に記載の装置。
(23) 前記滞留位置のための環境制御装置を更に備え、前記環境制御装置が、温度、湿度、微粒子、光、及び気体の環境のうちの1つ以上を増加又は減少させることができる、実施態様20に記載の装置。
(24) 前記眼科レンズ前駆体から流動性材料を除去することができる毛管具を更に含む、実施態様20に記載の装置。
Claims (8)
- 反応性混合物から眼科レンズ前駆体を形成するための装置において、
弓状の表面を備える基材であって、前記基材の少なくとも一部が、光学品質表面を含む、基材と、
前記反応性混合物の一部を硬化させるように制御可能な化学放射線源であって、化学放射線を発生する光ビーム源、およびデジタルミラーデバイスを含む、化学放射線源と、
を備え、
前記デジタルミラーデバイスは、光ビームを複数ピクセルの光に分割することができ、
別々のピクセルが、オン経路およびオフ経路に向けられることができ、
前記オン経路は、ボクセル単位の所定のパターンで前記光学品質表面を通るように向けられ、
それぞれのオン経路の方向のボクセル単位の前記光ビームの持続時間は、対応するボクセルの前記反応性混合物の重合を生じさせる点までの前記光学品質表面からの距離を制御するために制御可能であり、前記距離は、前記持続時間と前記化学放射線の強度との関数に基づいて推定される、装置。 - 反応性混合物の体積を保持するための容器を更に備え、前記反応性混合物の体積が、前記容器に収容されている間、前記光学品質表面と接触し、前記眼科レンズ前駆体の体積を超過する、請求項1に記載の装置。
- 前記化学放射線源が、光源を含み、前記装置が、
前記光源からの光を受信するように配置され、受信した前記光より均一な強度を有する光を提供するホモジナイザーを更に含み、より均一な強度を有する前記光が、前記化学放射線を含む、請求項1に記載の眼科レンズ前駆体を形成するための装置。 - 前記装置が、前記ホモジナイザーによって提供される前記光の少なくとも一部を反射する空間光変調器を更に含む、請求項3に記載の眼科レンズ前駆体を形成するための装置。
- 前記装置が、前記空間光変調器によって反射される光を収束させるための光学機器を更に含む、請求項4に記載の眼科レンズ前駆体を形成するための装置。
- 前記基材が、前記化学放射線に対して少なくとも部分的に透過性のレンズ形成表面を備える鋳型部分を含み、前記鋳型部分が、前記光学機器からの前記化学放射線を受信するように配置される、請求項5に記載の眼科レンズ前駆体を形成するための装置。
- 固定化放射線源を更に備える、請求項2に記載の眼科レンズ前駆体を形成するための装置。
- 前記ホモジナイザーが、コリメータホモジナイザーを含む、請求項3に記載の装置。
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