KR0129569Y1 - 콘택트렌즈 - Google Patents

Abstract

본 고안은, 콘택트렌즈에서 안구와 접촉하는 부위인 렌즈의 내면구조에 관한 것으로, 그의 주요구성은 렌즈(10) 내면의 곡률반경부(11)와 주변부(12) 사이에 형성되는 융기부를 곡면으로 처리된 원형돌기부(15)로 형성한 것을 특징으로 한다. 본 고안의 렌즈구조에 의하면, 이물감이 없어 착용감이 뛰어나고 또한 원형돌기부(15)와 렌즈가장자리사이에 눈물을 많이 보유하게 되어 렌즈의 상하운동시 눈물순환을 원활히 하여 각막의 보호와 각종 부작용을 해소할 수 있는 효과가 있다.

Description

콘택트렌즈

제1도는 종래의 콘택트렌즈의 단면 구조에 대한 도면.

제2도는 종래의 콘택트렌즈의 단면 구조에 대한 다른 예시도.

제3도는 본 고안에 따른 콘택트렌즈의 단면 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 10 : 렌즈 11 : 곡률반경부

12 : 주변부(bevel) 13 : 융기부

14 : 가공부 15 : 원형돌기부

16 : 오목변위부 17 : 원형

본 고안은 콘택트렌즈의 구조에 관한 것으로서, 특히 콘택트렌즈의 형상을 개선하여 눈물 순환을 원활히 하여 줌으로써 기존 콘택트렌즈 착용시의 불편함을 해결토록한 렌즈의 구조에 관한 것이다.

일반적으로 콘택트렌즈는 하드렌즈와 소프트렌즈외에 산소투과성렌즈등으로 분류된다.

하드콘택트렌즈는 일반 근시의 교정뿐 아니라 소프트콘택트렌즈가 교정하기 어려운 난시교정도 훌륭하게 해결하는 능력이 있기 때문에 많이 사용되어온 렌즈이지만, 경도나 함수율, 산소투과성등의 부족으로 인하여 착용감이 불편해서 각막의 신진대사에 좋지 않은 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.,

이러한 단점을 제거하기 위해 하드콘택트렌즈의 크기를 되도록 작게 제작하는 방법이 제시되었으며, 또 산소투과율을 높히기 위해 여러 가지 재료가 개발되기도 하였다.

기존의 하드콘택트렌즈의 형태는 구면이나 비구면으로 이루어져 있으며, 렌즈 내면의 곡률반경(base curve)과 가장자리의 베벨(bevel) 사이에 융기점(junction)이 돌출되어 있다. 이러한 융기점으로 인하여 착용시 상안검을 깜박임에 따라 각막에 자극을 주게되어 착용감이 좋지 않게 된다.

일반적으로 하드렌즈는 수분을 함유할 수 없는데 반하여 소프트렌즈는 수분을 함유하여 안구에 편안함을 제공하게 된다. 인체내 각막의 함수율은 약 78%이므로 렌즈의 착용시 수분이 부족해져서 각막이 건조해지는 일이 없어야 한다. 각막건조는 여러 가지 문제점을 초래하게 된다. 안구내 누액은 부눈물샘과 주눈물샘의 분비물, 결막과 각막투과 침출액으로 되어 있고 안구표면을 건조하지 않게 도와준다.

또한 각막상피에 산소를 운반하고, 아주 적은 양이지만 영양분(글루코오스)을 함께 운반하고 있다. 동시에 각막투명 보호 유지에도 관계가 있고, 신진대사에 의해 생긴 노폐물(탈락세포), 안지(眼脂), 티, 이물질등을 제거, 배출하고 있다. 또한 각막표면에 평활면을 만들고 각막의 창상치유에 있어 세포의 수송로가 된다.

각막은 대기중에 포함된 산소를 받아들이며, 동시에 글루코오스의 해당, 산화에 의해 에너지를 발생하여 각막의 대사가 정상으로 유지된다.

안구내에서 수분이 부족은 산소공급을 줄이게 되고, 산소공급이 부족하게 되면 각막의 신진대사에 영향을 미치게 된다. 또한 각막의 상피세포내에는 글리코겐이 저장되어 있어서 각막이 대기로부터 차단되면 글리코겐의 양지 감소하게 된다. 즉 생체내에는 글리코겐이 끊이지 않고 공급되지만 수분이 부족한 콘택트렌즈에 의하여 그 양이 감소한다. 산소가 부족하게 되면 글리코겐이 감소되어 상피는 팽윤하고 각막의 두께가 증가한다. 더욱 계속되면 각막의 부종, 궤양, 혈관신생등의 위험성이 있다.

이러한 점으로부터 콘택트렌즈 착용시 각막에 산소를 공급하여 주는 문제가 중요하게 대두되어 오고 있다. 일반 하드콘택트렌즈는 산소를 투과시키기 어려우므로 렌즈의 주변부위를 통하여 산소를 공급하게 된다. 그 결과 렌즈의 직경이 크면 각막의 피복 면적이 많아져서 산소의 공급이 어려워지므로, 가능하면 렌즈의 직경은 작도록 노출면적은 많도록 제작되어 왔다. 또한 산소공급의 또 다른 방법으로 렌즈가 각막위에 상하, 회전 운동을 하도록 하여 누액이 렌즈 아래로 흘러들어가도록 하였으나, 렌즈의 움직임이 착용감을 좋지않게 할 뿐 아니라 이러한 방법으로 누액을 충분히 공급하지 못하므로 완벽한 해결책이 되기 어렵다.

제1도는 종래의 일반적인 하드콘택트렌즈(1)의 단면을 나타낸 것으로서, 내면의 곡률반경부(11)와, 내면 끝단이 주변부(12)가 형성되고 곡률반경부(11)와 주변부(12) 사이에는 융기부(13)가 형성된다. 이와같은 융기부(13)는 눈을 깜박일때마다 렌즈가 상안검에 의하여 상하운동을 하도록 하는데 이때 각막에 자극을 주어 착용감을 좋지않게 할 뿐 아니라 눈을 깜박이지 않을때에도 눈물층을 짓눌려 눈물층을 파괴한다.

눈을 깜박일때마다의 렌즈의 상하운동에 따른 자극을 줄이기 위해서는 가능한 렌즈가 움직이지 못하도록 안구에 고정시키는 것이 바람직하다. 그러나 이럴 경우엔 렌즈내면으로의 눈물의 순환이 불가능하게 되어 각종 부작용을 유발하게 된다.

한편 이와 같은 단점을 해소하기 위한 방법으로서, 융기부(13)를 절삭연마하게 되면 제2도에 예시한 바와 같이 또 다른 가공부(14)가 형성되어 광학 부위의 차이등으로 인해 시력 장애의 원인이 될 가능성이 매우크다.

상기한 제2도의 문제점을 해결하기 위해 융기부(13)에 제2도와 같은 가공부(14)가 형성되지 않도록 매끄럽게 처리하면 렌즈의 착용시 렌즈가 각막에 고정되지 못하고 흘러내리는 문제점이 있다.

상기한 폐단으로 인하여 착용감이 다소 불편하더라도 각막의 적당한 위치에 착용되도록 렌즈의 내면에 곡률반경부(11)와 주변부(12)를 가공하여 융기부(13)가 형성되도록 제작하고 있다.

즉 기존의 하드콘택트렌즈는 상술한 단점을 해결하기 보다는 환자가 렌즈를 착용한 후에 그 불편함을 감수하도록 하여 각막이 렌즈에 적응되도록 하는 방법을 채택하여 왔다.

본 고안은 상기한 종래의 콘택트렌즈의 단점을 해결하고자 오랜기간 연구한 결과 눈물 순환이 완벽하게 이루어지면서 항상 편안한 착용감을 갖도록 하는 렌즈를 개발하게 되었다.

본 고안에서는 렌즈의 내외면을 구면이나 비구면으로 처리하고, 내면의 곡률반경부(11)와 가장자리의 주변부(12)가 만나는 지점에 돌출되는 융기부로 원형의 곡부로 처리하고 가장자리에서부터 융기부의 경계면의 형상까지를 파도형으로 제작하여 안구에 자극이 없는 우수한 착용감을 갖도록 하였다.

즉, 본 고안의 렌즈는 내면의 형태에 있어서, 곡률반경부(11)와 경계면과 가장자리의 주변부(12)의 연결이 오목면(concave)-볼록면(convex)-오목면(concave)의 연결된 형상을 이루게 된다.

이렇게 제작된 렌즈는 착용 후 눈을 깜박임에 따라 상안검에 의하여 윗쪽으로 올라갔다가 다시 각막의 중심부로 돌아오는 동작을 반복하게 된다. 이때 렌즈가 윗쪽으로 올라가면 렌즈와 안구의 형태가 달라지므로 공간사이로 눈물이 들어갔다가 렌즈가 각막의 중심부 위로 돌아오면 눈물이 빠져 나가게 되어 렌즈와 각막사이에는 항상 새로운 눈물이 차 있게 된다.

그 이유는 가장자리의 형태가 기존 렌즈의 형상과는 상이하게 파도형을 이룸으로써 눈물의 보유력이 우수하며 눈물순환시 렌즈의 움직임이 원활해지기 때문이다.

또한, 원활한 눈물순환으로 인하여 산소투과율이 높아짐은 물론 각종 부작용을 방지하여 주고 우수한 착용감을 제공하게 된다.

본 고안을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

제3도는 본 고안에 따른 렌즈의 구성도로서, 도시한 바와 같이 렌즈 내면의 곡률반경부(11)와 주변부(12) 사이에 원혈돌기부(15)를 형성시켰다. 즉 종래의 뾰족한 형상의 융기부(13) 구조대신 원형으로 처리된 원형돌기부(15)가 형성되도록 하였다. 원형돌기부(15)의 형성은 제3도에서 점선으로 원형 표기한 부분과 같이, 렌즈(10)의 두께 단면에서 원형(17)이 형성되는 외주의 1/3정도의 외주면이 렌즈의 내면을 형성하도록 한다. 즉 곡률이 각기 다른 렌즈내면의 곡률반경부(11)와 주변부(12) 사이의 만나는 지점을 곡률처리하되 원형(17)에 의해 이루어지는 외주표면의 개략 1/3정도가 그 원형돌기부(15)를 형성하도록 한 것이다.

원형돌기부(15)와 곡률반경부(11)는 거의 완만한 곡면을 이루며 원형돌기부(15)와 주변부(12) 사이에는 오목한 오목변위부(16)가 형성된다. 그러나, 이 오목한 각이 형성되는 오목변위부(16)는 안구의 각막과 직접적인 접촉이 없다. 따라서, 본 고안에 따른 렌즈의 내면구조에 의하면 각막과 접촉하는 면의 전부가 완만한 곡면 또는 구면을 이루므로 착용감이 매우 뛰어나다. 그리고 착용시 눈을 깜박일때마나 상하운동을 원활히 하여 눈물이 렌즈와 각막사이로 들어왔다가 완전히 배출되는 과정을 반복하므로서 기존 렌즈에서는 볼 수 없는 탁월한 눈물순환 효과를 나타낸다.

이러한 눈물순환은 눈물순환계수를 측정하여 보면 확실히 알 수 있는데, 그 공식은 다음과 같다.

* 착용후 각막의 중심에 렌즈가 안착된 상태에서 렌즈와 안구 사이에 존재하는 눈물의 양 : a

* 상안검을 깜박인 후 렌즈가 안구의 윗부분으로 올라간 상태에서 렌즈와 안구사이에 존재하는 눈물의 양 : b

라고 하면 눈물순환계수는,

이 된다.

본 고안의 콘택트렌즈(10)는 내면의 가장자리가 파도형으로 둥글게되어 있으므로 눈물순환계수가 커진다. 눈물순환계수가 커지면 눈물순환이 잘되어 하드렌즈인 경우도 소프트렌즈와 같은 착용감을 느끼게 된다.

안구의 각막과 착용렌즈 사이에서 눈물층의 윤활역할과 표면장력으로 인하여 각막이 이물감을 느끼지 않게 된다. 이상적인 눈물층은 약 0.1mm의 두께를 가지면, 이 상태가 유지되지 않으면 상기에 기술한 바와 같이 산소 결핍은 물론 그로 인한 또 다른 문제점을 일으키는 것으로 알려져 있다.

또한, 본 고안에 따라 융기부를 곡부로 처리하여 제작하면 렌즈의 움직임이 원활히 이루어진다.

원형돌기부(15)의 크기는 콘택트렌즈의 형상에 맞게 제작하되 렌즈 재료의 종류나 렌즈의 지름에 따라 달라진다. 통상 융기부(13)에 위치하는 원형돌기부(15)의 크기는 그 원형(17)의 반지름(r)이 약 0.01~0.4mm, 바람직하게는 약 0.1~0.4mm 사이에서 제작된다.

렌즈의 움직임을 많이 필요로 하는 경우에는 원형(17)의 크기를 크게 제작하고, 렌즈가 각막위에서 고정될 필요가 있을때에는 원형(17)의 크기를 작게 만들면 된다.

소프트렌즈인 경우에는 함수율이 렌즈의 움직임을 좌우한다.

즉, 렌즈의 함수율이 높을수록 움직임은 적어지며, 함수율이 낮으면 렌즈의 움직임이 원활하므로 눈물순환이 되도록 하기 위해서는 원형(17)의 크기를 크게 제작하여야 한다.

즉, 렌즈(10)의 지름이 경계면의 원형돌기부(15)의 크기를 좌우하는데, 지름이 작은 렌즈인 경우에는 렌즈가 각막의 중심에서 벗어나지 말아야 하므로 움직임이 적어야 한다. 그러므로, 융기부(13)를 둥글게 만들어 주는 원형돌기부(15)의 크기는 작아야 한다. 또한, 렌즈의 지름이 큰 경우에는 움직임이 커져도 무방하므로 원형돌기부(15)의 크기가 커지게 된다.

예를 들면, 하드렌즈인 경우, 지름이 약 8.0mm인 경우에는 움직임이 없도록 원형(17)의 지름을 작게 제작하여야 하며, 약 9.8mm인 경우에는 큰 원형을 사용한다. 소프트렌즈인 경우에는 함수율에 따라서 지름이 약 12.5~14.5mm 사이에서 원형의 크기를 조절하여 제작할 수 있다.

현재 많이 사용되고 있는 미용을 위한 색상렌즈등을 특히 인구의 중심에 렌즈가 안착되어야만 홍채의 색상을 변경시킬 수 있으므로 특히 렌즈의 움직임이 없어야 한다. 이와 같은 렌즈의 경우에는 융기부의 원형을 아주작게 제작하면 렌즈의 움직임이 적으면서 돌기부의 이물감이 제거되어 착용감이 좋아진다.

렌즈의 곡률반경부(11) 커브와 가장자리가 주변부(12) 커브와의 관계는 곡률반경부(11) 커브에 약 3mm정도를 가산한 것이 가장자리 주변부(12) 커브의 크기가 된다. 여기에 융기부를 둥글게 하기 위해 사용된 원형(17)과 함께 가장자리의 형태는 파도형으로 제작되므로 눈물을 그만큼 많이 보유하게 되고, 상하운동시 렌즈와 각막사이로 눈물을 원활히 순환시킨다.

본 고안에 따른 렌즈(10)의 곡률 형상에 대한 설명은 비록 구면으로 하여 설명하였지만, 이것의 표면곡률 형상을 비구면으로 처리하여 제작할 수 있다. 여기에 사용되는 비구면 방정식은 하기와 같다.

여기서, X는 비구면축으로부터의 수평거리를 나타내며, Z는 렌즈의 축으로부터의 동위수직거리, S는 ±1, R은 렌즈의 곡률반경부(11)의 곡률반경, k는 이심률 상수를 나타낸다. 본 고안에 사용되고 있는 이심률 상수는 그 값이 1보다 큰 것을 사용하므로 비구면의 형태는 주로 프로우레이트 일립스(Prolate ellipse),의 타원채가 된다.

비구면으로 처리된 렌즈는 착용시 나타날 수 있는 이중으로 보이는 현상(double vision)이 없으며, 수차(收差) 현상이 생겨나지 않고 선명한 시력을 제공할 수 있는 잇점이 있다.

기존렌즈의 가장자리는 경계면이 뚜렷하고 내면에는 돌출된 융기부(13)의 경계면으로 인하여 순목운동시 각막에 자극을 주어 착용감을 불편하게 만드는 원인이 되었다. 그러므로, 눈물순환을 위하여 렌즈의 움직임을 크게 제작하려 해도 융기부(13)의 자극으로 인하여 제작이 어려웠다. 특히 눈물이 적은 사람에게는 렌즈사용을 더욱 불편하게 만드는 원인이 되었다.

렌즈를 착용한 후 착용자는 렌즈의 가장자리와 경계면에서 이물감을 가장 많이 느끼게 된다. 그러므로 기존의 렌즈는 융기점의 단점을 해결하고자 렌즈의 움직임을 최소화 하도록 제작하지만 움직임이 적은 렌즈는 눈물순환이 원활치 못하여 착용감이 좋지 않을뿐 아니라 각막에 치명적인 손상을 일으킨다.

본 고안에 의한 렌즈는 착용시, 융기부가 곡부로되어 있어 각 막에 부드럽게 닿아 순목운동시 렌즈가 상하로 원활히 움직여도 안구에 자극을 주지 않는다.

기존 렌즈는 크기를 너무 크게 제작하면 움직임이 어렵게되어 눈물순환이 거의 이루어지지가 않았다.

그러나, 본 고안의 렌즈는 가장자리로 크게 제작하여 착용하여도 가장자리와 각막사이, 즉 융기부를 형성하는 원형과 가장자리의 형태가 눈물을 많이 보유하도록 공간을 형성하고 있어 렌즈의 상하운동시 눈물순환을 원활히 하여 항상 편안한 착용감을 제공한다. 또한, 순목운동시 상안검을 깜박거릴 때, 마찰력이 적어지는 것을 알 수 있었다. 마찰력이 적어지면 렌즈가 무리없이 상하운동을 빨리할 수가 있으며 렌즈가 안구의 윗부분으로 올라가 있을때에는 부드럽게 닿으므로 자극이 없는 장점이 있다. 그러므로, 렌즈를 크기에 관계없이 제작하여 착용하여도 움직임이 자유롭게 이루어져서 안구에 무리를 주지않고 편안함을 제공한다.

또한, 본 고안의 렌즈는 기존의 렌즈제작 방법인 선반절삭(lathe cutting) 제작방식과 달리, 하드렌즈의 재료를 사용하여 모울딩(molding)으로 렌즈를 제작한다. 모울딩의 제작방법은 일률적인 생산이 가능하고, 렌즈제작상의 오차를 없애고, 대량생산을 할 수 있는 잇점을 제공한다.

이하, 본 고안의 실시예를 설명한다.

[실시예 1]

콘택트렌즈의 직경을 9.3mm로 제작하고, 내면의 원형돌기부(15)를 곡부로 형성하기 위한 원형의 반지름 크기를 각각 다르게 제작하였을 경우에 착용시 나타나는 렌즈의 움직임과 눈물층의 관계를 알아본다.

[결과]

[실시예 2]

콘택트렌즈의 지름을 각각 다르게 제작한 다음, 원형돌기부(15)를 적당한 원형(17)으로 각각 제작한 후 렌즈의 움직임과 눈물층의 관계를 알아본다.

[결과]

상기의 실시예에 대한 결과에서 알 수 있듯이 원형돌기부(15)에 사용되는 원의 크기를 적절하게 형성시키면 렌즈의 움직임이 적절해지고 각막과 렌즈사이의 눈물층도 이상적으로 유지된다는 것을 알 수 있다.

또한, 렌즈의 지름이 작을수록 원형돌기부(15)에 사용되는 원형(17)의 크기도 작아지고, 렌즈의 지름이 커지면 원형돌기부(15)의 원형(17)의 크기도 커지는 것을 알 수 있다.

[실시예 3]

본 고안과 렌즈와 기존의 하드렌즈 10명의 환자에게 2주일간 착용시켜 본 결과 하기와 같은 임상 결과를 얻었다.

상기의 실시예 3에서 알 수 있듯이, 본 고안은 기존 렌즈의 문제점인 내면의 융기부를 부드럽게 둥글게 처리해 줌으로써 착용시 렌즈의 상하운동을 마찰력없이 부드럽게 하여 주는 것으로 나타난다. 또, 본 고안에 따른 렌즈구조에 의하면, 눈물순환이 원활해지고, 눈물의 보유능력이 탁월하여 착용감을 편안하게 하여줌으로써 기존렌즈에서 나타나는 각막의 질병 등 여러 가지 문제점을 해결할 수 있는 것으로 입증되었다.

기존렌즈의 융기부를 선반 절삭하면 착용감은 물론, 광학부위의 오차등 오히려 더 큰 문제점을 유발하게 된다.

또, 기존의 하드렌즈는 선반절삭으로 제작하여 왔으나, 본 고안은 그 형상을 선반절삭 보다는 모울딩으로 제작하는 것이 여러 가지로 유리하며, 특히 본 고안은 하드렌즈도 모울딩으로 제작할 수 있는 점에 특징이 있다. 이에 따라, 생산성이 향상되고 렌즈의 오차등이 없으며, 그 결과 저가로 대량생산이 가능한 장점이 있다.

Claims (1)

1. 안구의 각막과 접촉하는 콘택트렌즈의 내면 구조에 있어서, 렌즈(10) 내면의 곡률반경부(11)와 주변부(12) 사이에 형성되고, 표면 곡률(반지름 : r)이 0.01 내지 0.4mm인 원형돌기부(15)와, 상기 원형돌기부(15)와 주변부(12) 사이에 오목변위부(16)가 형성된 것을 특징으로 하는 콘택트렌즈.