JPH06238682A - 眼科レンズ用型の処理方法および装置 - Google Patents

眼科レンズ用型の処理方法および装置

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JPH06238682A JP5344804A JP34480493A JPH06238682A JP H06238682 A JPH06238682 A JP H06238682A JP 5344804 A JP5344804 A JP 5344804A JP 34480493 A JP34480493 A JP 34480493A JP H06238682 A JPH06238682 A JP H06238682A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、眼科レンズを、これが収められて
いる型から、人手を介することなくレンズ周囲のはみ出
し屑を伴わずに取り出す方法および装置を提供すること
を目的とする。 【構成】 本発明の方法および装置においては、モノマ
ーを型に充填して重合させる前に、一方の型片の片側表
面の少なくとも一部に加速電子を照射する。コロナ放電
を発生する電極によってイオン化された酸素が発生する
と、この酸素に曝された型片にはポリマーがよく接着す
る。好ましい態様においては、雄の凸型の型片の周りの
フランジをコロナ放電処理する。こうすると、レンズを
成形した後、両型片を引き離したとき、レンズを成形す
る空隙の周りに溜った過剰のポリマー材料（はみ出し
屑）は雄の凸型型片のフランジに接着し、レンズは、は
み出し屑とは別に、雌の凹型の型片とともに取り外すこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、型取りによって製造す
る眼科レンズを、この製造に用いた型からきれいに分離
させることのできる方法および装置に関する。本発明
は、ソフト眼内レンズ等の小型の高精度眼科レンズにも
適するが、特にヒドロゲルレンズ等の型取りによって形
成される眼科レンズに適するものである。
【０００２】
【従来の技術】コンタクトレンズやソフト眼内レンズ等
の角膜上もしくは眼内に配置するソフト眼科レンズは、
種々の方法で製造することができる。コンタクトレンズ
は、回転する型中にスピンキャスト法でモノマー材料を
充填し、ついでこのモノマー材料をその型の形状通りに
重合させる。またコンタクトレンズとソフト眼内レンズ
の両方を製造できる方法として、材料片を精確に旋盤掛
けし、ついで研磨する方法もある。
【０００３】近年、ソフトコンタクトレンズやソフト眼
内レンズを型取りによって製造する方法が人気を博して
いる。この方法は、従来の方法に比べ、再現性と製造速
度において勝っており、ラーセン（Larsen）の米国特許
第4,495,313 号および同第4,640,489 号、ならびにLars
enらの米国特許第4,889,664 号、同第4,680,336 号およ
び同第5,039,459 号に記載されている。これらの特許に
おいては、型取りの最中は、水に代えて用い、型取りの
終了後は水によって代替される希釈剤を使用している。
この方法の利点は、レンズの光学特性、大きさおよび形
状が、希釈剤を用いない方法のように急激には変化しな
いという点にある。
【０００４】当業者にとっては、ポリスチレンまたはポ
リプロピレンから製造される型を用い、単一のモノマー
またはモノマーの混合物から、眼科レンズを成形する技
術はよく知られている。
【０００５】この技術の例としては、Larsenの米国特許
第4,565,348 号が挙げられる。この特許では、ポリスチ
レン製の型について、型片がレンズに接着したり、ある
いは型片とレンズが相互に接着して、型片とレンズを分
離するのに不必要な力を要しないよう、その材料、化学
的性質および処理を十分制御すべきことが述べられてい
る。
【０００６】一方、シェファード（Shepherd）の米国特
許第4,121,896 号には、上述のポリスチレン製の型に代
えて、ポリプロピレンあるいはポリエチレン製の型が紹
介されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、主な問題は、
むしろモノマーあるいはモノマーの混合物が過剰に凹型
の型片に充填されたときのものである。すなわち、雄雌
二つの型片を組み合わせてレンズを型取りする際、過剰
のモノマーもしくはモノマー混合物は、組み合わせた型
に生じる空隙からあふれ、一方もしくは両方の型片のフ
ランジ上あるいはフランジ間にとどまり、成形されたレ
ンズの周囲に環またははみ出し屑を形成する。
【０００８】このため、モノマーの重合後二つの型片を
分け離す際、前述のレンズを取り巻く過剰の材料は、重
合の結果、レンズを保持する側の雌の型片にとどまって
しまう。よって、レンズを、この後水和、検査、梱包、
殺菌等の処理にかけるには、この雌の型片にこびりつい
た重合はみ出し屑を除去する必要がある。そこで、この
はみ出し屑がレンズと一緒に雌の型片側に残っていると
きは、これまでは指でむしり取っていた。
【０００９】本発明の目的は、このような事情に鑑み、
眼科レンズをこれが収められている型から、人手を介す
ることなく、レンズ周囲のはみ出し屑を伴わずに取り出
す手段を提供することである。本発明は、レンズ製造プ
ロセスにおいて、コストを低減し、歩留りを増加させ、
さらに自動化を可能にして、この工程を大いに簡略化す
るものである。
【００１０】より詳しく言うと、本発明は、雌雄二つの
型片を分け離す際に眼科レンズをはみ出し屑から分離す
る方法と装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段および作用】上述の目的
は、モノマーの型への充填と重合によるレンズの成形に
先立って、好ましくは加速電子を、一方の型片の片側表
面の少なくとも一部に照射して表面エネルギーを増大さ
せる本発明の方法と装置によって達成される。二つの型
片のうちの一方は、両型片を合わせたとき、両者の間に
レンズを形成するための空隙を確保できるよう、他の型
片と線状に接触するための縁を有する。本発明者は、コ
ロナ電極により酸素をイオン化すると、レンズを構成す
るポリマーは、この酸素によって処理した型片表面によ
く接着することを見出した。好ましい態様においては、
レンズの重合・成形後型片を互いに分け放つ際、レンズ
は雌の凹型型片とともに取り外され、レンズ形成用の空
隙の周囲における過剰の重合はみ出し屑は凸型・雄の型
片のフランジに接着するよう、凸型・雄の型片のフラン
ジをコロナ放電処理する。
【００１２】本発明者によれば、レンズ形成のため重合
させたモノマーの、その重合・成形が行われた型片への
接着は、型片材料の表面エネルギーに関係することが分
った。液体の表面張力に当る物質特性である表面エネル
ギーは、その材料の濡れ性を決定するもので、dyn/cmの
単位で測定される。
【００１３】材料の表面エネルギーは、接触角を測定す
ることによって求められる。すなわち、固体表面上にお
ける液体滴の接触角をゴニオメータ（測角器）で測定す
ると、その固体材料の表面エネルギーが分る。接触角が
小さければ小さいほど、その固体表面の濡れ性は大きい
ことになる。
【００１４】図１ａに、液体滴１４について接触角１２
を指示している典型的なゴニオメータ１０を示す。図１
ｂの基板１６は、この上の液体滴１４に対して９０°よ
りずっと大きい接触角１２を示し、この液体に対して小
さな濡れ性しかもたないことを表している。図１ｃに
は、今度は良好な濡れ性を示す基板１６と液体滴１４の
組を示す。この図１ｃにおいては、図１ｂと違い、接触
角１２は６０°より小さく、この材料１６は、この上の
液体滴１４の表面張力より少なくとも１０dyn/cmは大き
い表面エネルギーを有することを示している。
【００１５】ところで、基板表面上の液体の濡れ性は、
厳密に基板の表面エネルギーの関数とはならず、表面エ
ネルギー単独というよりは、むしろ基板と液体の間の表
面エネルギーの差に依存する。もっとも、すべての液体
について接触角の最終的な指標として、濡れ性の値が単
独で用いられることはない。
【００１６】エタフィルコン（etafilcon ）Ａ（５８％
の水分を含むヒドロゲルコンタクトレンズ）を形成する
のにポリスチレン製の型を用いる本発明の好ましい態様
においては、ポリスチレン製型片は４０dyn/cmの表面エ
ネルギーを有する。実験によれば、ポリスチレン製型片
の表面と接触するetafilcon Ａの材料のプレポリマー
（前述の各特許で述べた、型取り工程の最中に水に取っ
て代わるホウ酸エステル希釈剤とともに用いる）は、２
８〜３０°の接触角を有することが示された。
【００１７】ポリスチレンおよび他のプラスチックの表
面エネルギーを増大させる方法には、火炎処理、プラズ
マおよび化学エッチング、ならびに電気的な表面処理が
ある。本発明の好ましい態様で用いるのは、別名コロナ
放電処理と呼ばれる電気表面処理である。加速電子を照
射した基板表面で重合するモノマーは、このコロナ放電
処理された表面によく結合する。特に、ヒドロキシエチ
ル・メタクリレート（ＨＥＭＡ）、メタクリル酸（ＭＡ
Ａ）、エチレングリコール・メタクリレート（ＥＧＤＭ
Ａ）およびトリメチロールプロパン・トリメタクリレー
ト（ＴＭＰＴＭＡ）を含むモノマーは、重合してイオン
性の、水分を５８％含む第４グループのヒドロゲルポリ
マー（「etafilcon Ａ」として知られる）を形成したと
きは、コロナ放電処理によって表面に加速電子を照射し
た高品質ポリスチレン製型片の表面によく接着する。こ
の効果は、まず加速電子によって酸素がイオン化され、
ついでこの酸素がポリマー製の型片と相互作用を起こす
という間接的な過程を経て引き起こされる。
【００１８】本発明の方法を実施するための装置は、コ
ロナ放電処理を行う型片表面に適合する電極、高電圧変
圧器、およびインピーダンスのマッチング回路を備えた
高周波発生器を具備する。作動周波数は、インピーダン
スに合わせて、１４〜５０ｋＶで作動するよう、２５kH
z に調整される。本発明の装置は、この高周波と高電圧
の組合せにより、電極間のプラズマをかなり強くするこ
とによって、電極間の距離を約１．５インチに保ち、比
較的短い処理時間を達成することができる。
【００１９】このコロナ放電処理の後は、上述のetafil
con Ａモノマーとポリスチレン製型片の間の接触角は６
〜１２°になる。これは、ポリスチレン製型片の表面エ
ネルギーが６５〜７０dyn/cmに増加したためである。
【００２０】図２は、先に挙げた各特許に従って製造し
たポリスチレン製型片について本発明を実行した特別の
態様を示す図である。この図においては、本発明による
処理のために製造した雄の凸型型片２０が示されてい
る。この雄の凸型型片２０は、型片支持台２２によって
所定の位置に保持される。この型片支持台２２は、ポリ
（エチレンテレフタレート）などの電気絶縁体から形成
され、通常は円筒形である。型片支持台２２の外周囲に
は、型片２０に近接してはいるが、接触はしていない電
極２４が設置される。
【００２１】雄の凸型型片２０の電極２４と反対側に
は、通常、対向電極２６が配置される。この対向電極２
６も、型片支持台２２および電極２４と同様円筒形であ
るが、対向電極２６は中空である。対向電極２６は、雄
の型片２０のフランジに接し、さらに型片２０の凸型ん
お内面（通常電極２４の反対側に当る凸型型片の裏面）
の最も近い位置にまで延びるが、接触はしない。
【００２２】コロナ放電処理領域は、符号２８で示す。
【００２３】電極２４と放電処理領域２８の間の空間
は、その距離が０〜０．０５インチであり、他方対向電
極２６と雄の型片２０の裏面の間の距離は、この放電処
理領域２８が位置する部分において０（つまり接触）〜
約０．０７５インチである。
【００２４】図３は、複数の型片の処理に適した、複数
の電極２４と対向電極２６のアセンブリを示す。ここに
は、図２に示したような型片支持台２２、電極２４およ
び対向電極２６が示されているが、処理対象である型片
は示していない。
【００２５】この図３の装置は、さらに架台板３４に取
り付けられた絶縁支持台３２と、電極２４に通常の電圧
を供給する電極板３０を有する。対向電極２６は、架台
３６によって支持され、また電極のアセンブリは、ガイ
ドロッド３８によって支持される。この装置において
は、ガイドロッド３８が移動すると、架台３６は、対向
電極２６を電極２４と型片支持台２２から引き離すた
め、対向電極２６に対する型片の脱着を容易に行うこと
ができる。
【００２６】この装置で実際にコロナ放電処理をする場
合には、電極２４は処理対象たる型片の表面から０．２
５〜０．５mmの距離におかれる。
【００２７】ポリマーがコロナ放電処理したポリスチレ
ン型片に接着する正確なメカニズムはよく分らないが、
この電気表面処理の有効性は、これまでは理論的には、
研磨（表面の分解）、ポリマーの架橋、酸化、水素結合
およびエレクトレットの形成等の現象に関係していると
されてきた。メカニズムは明らかではないが、ポリスチ
レン製型片とレンズポリマーの接着の強度に関係するパ
ラメータの一つは、型片表面処理の前および最中におけ
る酸素の量であることが分った。一般的にいって、酸素
の量が少ないほど、型片表面に結合する酸素の量は少な
くなり、ポリスチレン型片とレンズポリマーの接着強度
は弱くなる。このため、表面処理の前にはポリスチレン
型片に接する酸素の量を最小にするのが最善である。
【００２８】接着の強度に完成する他のパラメータは、
電極の強度と処理時間、処理時の周波数および電圧であ
る。
【００２９】本発明においては、型片の表面処理は、電
圧１０ｋＶ、周波数２０〜３０kHz、電力１０〜８０Ｗ
（好ましくは３０Ｗ）、処理時間は少なくとも約０．２
秒で行うのが最もよい結果を生むことが分った。好まし
い態様においては、電極の径は０．７９インチ、電力は
２２Ｗ、処理時間は大気圧下において０．３秒であり、
このときは１００％のはみ出し屑が雄の凸型型片２０と
ともに除去され、レンズの０．５％に当るポリマー材料
だけが雄の凸型型片２０にくっついてきた。
【００３０】図４は、雌の凹型型片４０を含む型片の組
合せ対を示す図である。二つの型片の間には、レンズ４
２があり、レンズ４２の周縁部における型片２０と４０
の間には、はみ出し屑４４がある。レンズ４２とはみ出
し屑４４に対するコロナ放電処理領域２８の相対的な位
置が、これで明らかになった。
【００３１】当業者ならば、上述のパラメータのいずれ
かを過大にすると、表面処理作用の雄型型片へのマイグ
レーションが起こり、雄型型片にレンズが接着するとい
う事態が起こることは理解できるであろう。
【００３２】電極から型片表面への放電の最中に酸素が
存在しない場合には、処理時間が長くても、また電力が
高くても、凸型型片表面へのはみ出し屑の接着は起こら
なかった。すなわち、コロナ放電処理は、酸素をイオン
化させ、凸型型片の特定の領域に結合させて、型片表面
の化学的性質を変化させると考えられる。
【００３３】モノマーは、この処理の後型片に充填し、
化学的手段、熱的手段、あるいは紫外線によって重合を
開始させる。重合が完了したら、雄の型片と雌の型片を
引き離してレンズを取り出す。
【００３４】本発明の具体的な実施態様は次の通りであ
る。 １）型片表面における表面エネルギーの増加は、いずれ
かの型片へ加速電子を照射することによって達成される
特許請求の範囲第１項記載の方法。 ２）前記加速電子の型片表面への照射は型片の一方へコ
ロナ電場を与えることによって達成される特許請求の範
囲第１項記載の方法。 ３）前記コロナ電場の付与は型片表面をイオン化された
酸素に曝すものである前記実施態様２）記載の方法。 ４）前記一方の型片へのコロナ電場の付与は二つの電極
間の放電によってなされる前記実施態様３）記載の方
法。 ５）前記コロナ電場は少なくとも１０ワットである前記
実施態様４）記載の方法。 ６）前記雌の凹型の型片を充填するモノマーは、ヒドロ
キシエチル・メタクリレート（ＨＥＭＡ）、メタクリル
酸（ＭＡＡ）、エチレングリコール・メタクリレート
（ＥＧＤＭＡ）およびトリメチロールプロパン・トリメ
タクリレート（ＴＭＰＴＭＡ）の混合物である特許請求
の範囲第１項記載の方法。 ７）前記コロナ電場は少なくとも０．２秒間適用される
前記実施態様５）記載の方法。 ８）前記加速電子をつくり出す手段と加速電子を偏向さ
せる手段は、処理する型片表面に最も近く位置する電極
と、前記処理する型片表面の反対側の面上もしくはこの
面の近くに位置する対向電極と、約１０ｋＶ以上の電圧
および約２０kHz以上の周波数を供給し、前記電極およ
び対向電極と電気的に接続された電力源を含む特許請求
の範囲第９項記載の装置。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
眼科レンズを、これが収められている型から、人手を介
することなくレンズ周囲のはみ出し屑を伴わずに取り出
す方法および装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１ａ〜図１ｃは本発明によって変性された液
体／固体界面における相互作用特性およびその測定手段
を示す説明図。
【図２】本発明に係る電極および雄の型片の拡大断面
図。
【図３】図２の電極を含む、本発明の多重雄型型片処理
装置の断面図。
【図４】型片の組合せ対の断面図。
【符号の説明】 ２０ 凸型の型片 ２４ 電極 ２６ 対向電極 ４０ 凹型の型片 ４２ レンズ ４４ はみ出し屑
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョナサン・パトリック・アダムス アメリカ合衆国、32258 フロリダ州、ジ ャクソンビル、モーニング・ダブ・ドライ ブ 4345 (72)発明者 エドマンド・シー・ラストレリ アメリカ合衆国、32233 フロリダ州、ア トランティック・ビーチ、セルバ・マリー ナ・ブールバード 1999 (72)発明者 ジョン・シー・ヒートン アメリカ合衆国、32233 フロリダ州、ア トランティック・ビーチ、ティエラ・ベル デ・ドライブ 1863

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 雌の凹型の型片と雄の凸型の型片の少な
    くとも二つの型片からなり、両型片を合わせたときに両
    型片の間に空隙が形成される型からの型取りと重合によ
    り形成される眼科レンズを、前記型の空隙からはみ出
    た、レンズを取り囲む過剰の材料から分離する方法であ
    って、前記一つの型片の表面の少なくとも一部の表面エ
    ネルギーを増加させる工程と、前記雌の凹型の型片をモ
    ノマーで充填する工程と、前記雄の凸型の型片を、モノ
    マーを充填した雌の凹型の型片と合わせて型の空隙から
    過剰のモノマーを押し出し、電子を加速衝突させた型片
    部分と接触させる工程と、前記モノマーを重合させる工
    程と、前記型片を分離する工程を含む方法。
  2. 【請求項２】 型取りによって形成する眼科レンズに付
    随するはみ出し屑を主に表面処理を施した型片に残留さ
    せることにより、眼科レンズを前記はみ出し屑から分離
    する、眼科レンズ用型の処理装置であって、加速電子を
    つくり出す手段と、前記加速電子を前記少なくとも一個
    の型片の表面の一部に向けて偏向させる手段を有する装
    置。
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