KR101495554B1 - 다초점 콘택트 렌즈 설계 방법 - Google Patents

다초점 콘택트 렌즈 설계 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 동공의 사이즈 및 이향운동을 고려한 콘택트 렌즈의 설계 방법을 제공한다. 본 발명의 렌즈는 눈의 원근 조절 이득을 증가시키고 또한 눈의 휴면 원근 조절 진폭의 장점을 취한다.
다초점 렌즈, 휴면 동공, 근위 물체, 동공 사이즈, 원시 교정, 근시 교정, 원근 물체, 파워

Description

다초점 콘택트 렌즈 설계 방법{Method for designing multifocal contact lenses}
본 발명은 다초점 안과 렌즈에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 노안을 위한 교정을 제공하고 또한 동공의 사이즈 및 이향운동(vergence)을 고려한 콘택트 렌즈의 설계 방법을 제공한다.
개별적 연령에 따라, 눈은 관측자에 상대적으로 근접한 물체들에 초점을 맞추기 위해 자연 수정체를 덜 (원근) 조절하거나 또는 덜 굴절시킬 수 있다. 이와 같은 상태가 노안으로 알려져 있다. 마찬가지로, 자연 수정체를 제거한 사람 및 삽입된 안구 내 렌즈(intraocular lens)를 갖는 사람에 대해서는 원근 조절(accommodate) 능력이 결여된다.
원근 조절을 위한 눈의 결핍을 교정하기 위해 사용되는 방법들 중에는 하나 이상의 광파워(optical power)를 갖는 콘택트 렌즈가 있다. 특히, 다초점 콘택트 및 안구 내 렌즈들은 원근 영역들(zones) 및 일부의 경우 중간 파워 영역들이 제공되도록 발전되어 왔다. 그러나, 어떠한 공지된 설계들도 렌즈 착용자에게 폭넓은 편의성을 제공하는 것으로 입증되지는 못했다.
본 발명의 상세한 설명 및 적합한 실시예로서, 본 발명은 콘택트 렌즈 설계 방법, 상기 설계 방법에 따른 렌즈, 및 설계에 있어서 동공의 사이즈 및 이향운동(vergence)을 고려하여 노안 교정을 제공하는 렌즈 생산 방법을 제공한다. 본 발명의 렌즈들은 그들의 설계가 눈의 원근 조절 이득을 증가시킨다는 장점을 가지며, 눈이 원근 조절 또는 눈모음(convergence) 자극에 반응할 때 디옵터 단위(diopters)로 측정된 플러스 파워를 증가시키는 장점을 가진다. 또한, 본 설계는 눈의 잔여(residual) 원근 조절 진폭, 또는 연령 및 개별적 안구 생리학에 기초한 눈의 전체 원근 조절 능력의 장점을 취한다.
본 발명은 a) 휴면(resting) 동공 사이즈를 선택하는 단계와; b) 근위 물체를 관측할 때 동공 사이즈를 산출하는 단계와; c) 다초점 콘텍트 렌즈를 위한 원위 시야 교정 면적(far vision correction area)에 대한 근위 시야(near vision) 교정 면적의 비율을 선택하는 단계와; d) 상기 휴면 동공 직경 및 근위 관측 동공 직경을 사용하여 원근 물체(near and far objects)를 관측하기 위한 추가 파워(add power)의 함수로서 상기 비율의 값을 산출하는 단계; 및 e) 광학적 눈모음(optical convergence)의 량을 상기 렌즈에 가하는 단계를 포함하는 다초점 콘텍트 렌즈의 설계 방법을 제공한다.
본 발명의 렌즈 설계 방법의 제 1 단계에서, 동공 사이즈는 다음과 같은 방식을 고려한다. 휴면 동공 직경 또는 눈으로부터 약 500cm 이상의 물체를 관측하기 위한 동공 직경은 개별 동공의 측정에 기초하여 또는 모집단의 평균에 기초하여 선택된다. 이때, 근위 물체 또는 눈으로부터 약 100cm 이하의 물체를 관측할 때의 동공 직경은 규정된 추가 파워의 함수로서, 규정된 추가 파워, 잔여 원근 조절 및 휴면 동공 직경에 기초하여 산출된다. 이와 같은 산출을 수행하기 위해, 렌즈 착용자에 의해 요구되는 전체 추가 파워가 결정되어야만 한다. 이 추가 파워의 일부는 상기 렌즈의 규정된 추가 파워에 의해 얻어지고, 다른 일부는 렌즈 착용자의 눈의 잔여 원근 조절에 의해 얻어진다.
상기 잔여 추가 파워는 요구되는 전체 추가 파워로부터 규정된 추가 파워를 공제함으로써 산출될 수 있다. 요구되는 추가 파워의 전체량의 결정은 파워들이 1.00 내지 3.00D 범위에서 일반적으로 이용할 수 있는 제품을 위한 추가 파워를 결정하는 광학적(optics) 임상 경험, 및 연령의 함수로서 노안 모집단의 원근 조절 욕구에 대한 공지된 연구에 기초한다. 잔여 원근 조절은 대부분 나이에 따른 생리학적으로 결정된 양일 수 있으며, 일반적으로 약 15세 이하의 경우 10 + D로부터 약 65세 이상에서 0.5D 이하로 변한다. 설명의 목적을 위해, 사람은 눈으로부터 35cm에서 명확하게 판독하기 위해, 2.85D의 전체 추가 파워를 필요로 하는 것으로 가정할 수 있다. 규정된 추가 파워는 1.00D가 되며, 잔여 추가 파워는 1.65D가 될 것이다.
일정한 휘도에서 측정된 동공 사이즈와 원근 조절 사이에 함수 의존성이 존재하는 것을 알 수 있다. 이에 기초하여, 상기 원근 조절 반응은 물체 거리의 역(inverse)을 얻음으로써 계산되며, 폭넓은 범위의 광 감도에 걸쳐 측정되었다. 예를 들어, 이와 같은 데이터는 Glen Myers, Shirin Berez, William Krenz and Lawrence Stark, Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol., 258: 813-819 (1990)에 보고되어 있다. 이와 같은 데이터는 원근 조절 자극들 및 휘도의 증가 사이에서 독립적인 선형 상호 작용을 가정하는 동공 수축 모델을 위한 기초이며, 다음의 방정식으로 도시된다:
A = A0 - B - C (Ⅰ)
여기서, A는 동공 사이즈;
A0는 휴면 동공 사이즈
B는 1/물체 거리(미터)
C는 로그(log) FL.
임상적으로 측정된 결과에 의하면, B는 0.27이고, C는 0.19이다. 휘도를 1.0 FL로 가정하면, 식 Ⅰ은 다음과 같이 표시될 수 있다:
A = A0 - 0.27D (Ⅱ)
여기서, D는 렌즈 착용자 눈의 잔여 원근 조절이다. 요구되는 전체 추가 파워가 2.85D인 상기 예에 식 Ⅱ를 적용하고 휴면 동공 직경이 7.5mm라 가정하면, 식 Ⅱ의 적용으로부터 얻은 동공 직경과 휴면 동공 직경 사이의 차이에 대한 산출값이 아래의 표 1에 기재된다.
표 1
규정된 추가 파워 잔여 원근 조절 동공 사이즈 감소 근위 물체를 관측 때의 동공 사이즈
1.0D 1.85D 0.50mm 7.0mm
1.5D 1.35D 0.36mm 7.14mm
2.0D 0.85D 0.23mm 7.27mm
2.5D 0.35D 0.09mm 7.41mm
렌즈 설계에 의해 제공되는 비율(AF/AN), 즉 착용자의 원거리 시야(distance vision) 또는 렌즈의 원위 영역(far zone)을 교정하기 위해 사용되는 렌즈의 면적(area) 대 근위 시야(near vision) 또는 근위 시야 영역을 교정하기 위해 사용되는 렌즈의 면적의 비율(AF/AN)은 원근 시력(near and far vision optics)에 할당되도록 렌즈의 면적을 산출하기 위해 선택 및 사용된다. 이와 같은 선택은 측정된 시력 명료도 및 개별 또는 개별 모집단의 평균 중 어느 하나를 위한 원근 휘도 범위에서의 대비 감도에 기초한다. 굴절 광학(refractive optics)에 대한 적합한 비율은 근위 물체를 관측할 때 원위 시야 영역을 유리하게 하는 70/30이다. 회절 광학을 위한 적합한 비율은 50/50이다.
상기 AF/AN에 대한 값은 원근 물체를 관측하기 위한 추가 파워의 함수로서 산출될 수 있으며, 표 2에는 70/30의 비에 대한 결과들이 표시되어 있다. 이와 같은 산출에서의 면적 비는 지름 비의 제곱으로 주어진다.
표 2
규정된 추가 파워 AF/AN(근위 물체) AF/AN(원위 물체)
1.0D 1.89(65:35) 2.33(70/30)
1.5D 2.02(67:33) 2.33(70/30)
2.0D 2.13(68:32) 2.33(70/30)
2.5D 2.25(69:31) 2.33(70/30)
예를 들어, 원위 물체를 관측할 때 7.5mm의 동공 사이즈 및 근위 물체를 관측할 때 7.0mm의 동공 사이즈에 기초하여, 원위 시야(far vision)를 위해 제공되는 광학 면적은 π(7.5/2)2 x 0.70 mm2이고, 근위 시야를 위해 제공되는 면적은 π(7.5/2)2 x 0.30 mm2이다. 근위 물체를 관측할 때, 상기 면적은 π(7.0/2)2로 감소된다. 전체 광학 면적에 대한 근위 시야 면적의 비는 π(7.5/2)2 x 0.30/π(7.0/2)2 또는 (7.5/7.0)2 x 0.30 = 1.072 x 0.30 = 1.145 x 0.3 = 0.343 또는 34.3%이다. 따라서, 잔여 65.7%가 원위 시야 영역이다.
따라서, 본 발명의 방법은 렌즈 설계자가 근위 물체 이미지의 휘도를 저하시키지 않고 원위 물체 이미지의 망막(retinal) 이미지에 대해 동공 구멍의 많은 부분을 제공할 수 있게 한다. 이는, 상기 근위 시야 영역이 수축된 동공의 동공 면적 내에 위치되며, 상기 원위 시야 영역이 동공의 비수축된 동공 구멍 내에 배치되거나, 또는 원근 조절되지 않은 동공 및 원근 조절된 동공 수축이 원위 시야 영역의 일부를 배제한다는 사실에 기인한다.
본 발명의 방법의 다른 단계에서, 개체의 양쪽 눈을 관측된 물체상의 공통 초점에 가져가는데 효과적인 광학적 눈모음 또는 이향운동의 양이 렌즈 내에 합체된다. 추가된 광학적 눈모음의 량은 렌즈 내에 설계된 추가 파워에 기초하며, 광학적 눈모음의 량은 추가 파워의 양이 증가함에 따라 증가한다. 일반적으로, 약 2.0D까지의 양이 추가될 수 있다.
광학적 눈모음은, 적합하게는 렌즈의 코 방향(nasal direction)으로 배향된 베이스를 갖는 수평 프리즘을 의미하는 베이스-인 프리즘(base-in prism)을 추가함으로써 렌즈에 합체된다. 모노비전(monovision) 설계에서, 광학적 눈모음은 전체 원근 조절 필요성을 감소시키도록 렌즈에 충분한 플러스 파워를 추가함으로써 합체될 수 있다. 또한, 눈모음은 근위 시야 영역의 중심을 렌즈의 기하학적 중심으로부터 벗어나게 함으로써 추가될 수 있다.
본 발명의 방법으로부터 얻어지는 적합한 렌즈는 광학 영역이 2개의 방사상으로 대칭적인 영역: 중심 영역인 제 1 영역과 상기 중심 영역을 둘러싸는 환상 영역인 제 2 영역을 포함하는 2중 초점이다. 상기 원근 시야 영역은 비수축시의 눈의 동공 구멍 내에 위치한다. 상기 근위 시야 영역은 눈이 완전히 원근 조절될 때 동공 구멍 내에 위치되며, 근위 시야를 위한 동공 구멍 내부의 광학 영역의 면적의 약 30 내지 약 50%의 면적을 가지는 한편, 상기 광학 영역의 반경은 원위 시야를 위한 동공 구멍과 일치하거나 또는 그를 초과한다. 원위 시야에 대한 근위 시야의 면적 비율은 상술한 바와 같이 산출되며, 이 비율은 눈이 원근 조절되지 않았을 때에 원위 시야에 유리하고, 눈이 원근 조절된 때에 근위 시야에 유리하다. 또한, 상기 근위 시야 영역에는 코 방향으로 배향된 베이스를 갖는 수평 프리즘 교정이 제공된다. 적합한 실시예에 있어서, 상기 근위 시야 영역의 위치는 원근 조절된 눈의 동공 구멍 내에 있도록 규정되나, 동공 중심과 관련된 위치에 대해서 어떠한 제한도 갖지 않는다.
본 발명의 렌즈들에서, 광학 영역, 및 내부의 원근 시야 영역은 전면 또는 물체측 측면, 후면 또는 렌즈의 눈 측면, 또는 상기 전면과 후면 사이의 틈 부분에 위치될 수 있다. 실린더 파워(power)가 착용자의 비점수차(astigmatism)를 교정하기 위하여 상기 렌즈의 오목면 또는 후면상에 제공될 수 있다. 대안적으로, 상기 실린더 파워는 상기 전면 또는 후면 상의 원근 시야 파워들 중 하나 또는 모두와 조합될 수 있다. 본 발명에 따른 모든 렌즈들에 있어서, 상기 원위, 중간 및 근위 광학 파워들은 구면 또는 비구면 파워들일 수 있다.
본 발명에서 사용 가능한 콘택트 렌즈는 적합하게는 소프트 콘택트 렌즈들이다. 이와 같은 렌즈들을 생산하기 위해 임의의 적합한 물질로 제조된 소프트 콘택트 렌즈들이 적합하게 사용된다. 소프트 콘택트 렌즈의 형성을 위한 예시적 물질들로는 제한없이 실리콘 엘라스토머, 본 발명에 참고를 위해 전체로서 합체된 미국특허 제5,371,137호, 제5,314,960호 및 제5,057,578호에 공개되고 제한없이 포함하는 실리콘-함유 매크로머, 하이드로겔, 실리콘-함유 하이드로겔, 및 그들의 합성물을 포함한다. 특히 적합하게는, 상기 표면은 실록산이거나, 또는 제한없이 포함하는 폴리디메틸 실록산 매크로머, 메타크릴록시프로필 폴리아킬 실록산, 및 그들의 혼합물, 에타필콘 A(etafilcon A)와 같은 실리콘 하이드로겔 또는 하이드로겔을 포함하는 실록산 기능성를 포함한다.
적합한 렌즈 형성 물질로는 약 25,000 내지 약 80,000 사이의 피크 분자 중량을 가지고, 약 1.5 이하 내지 약 3.5 이하의 다분산지수(polydispersity)를 가지며, 이에 공유 결합되고, 적어도 하나의 교차 결합 가능한 기능성 그룹들인 폴리 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트 폴리머가 있다. 이와 같은 물질은 본원에 참고를 위해 전체로서 합체된 미국특허 제6,846,892호에 공개되어 있다. 안구 내 렌즈를 형성하기 위한 적합한 물질은 제한없이 폴리메틸 메타크릴레이트, 하이드록시에틸 메타클릴레이트, 불활성 세정 플라스틱, 실리콘계 폴리머 등, 및 그들의 합성물을 포함한다.
렌즈 형성 물질의 경화는 제한없이 열적, 방사적, 화학적, 전자기적 방사 경화 등 및 이들의 혼합을 포함하는 임의의 공지된 수단에 의해서 수행될 수 있다. 적합하게는, 상기 렌즈는 가시광의 전체 스펙트럼을 사용하거나 또는 자외선을 사용하여 성형된다. 특히, 렌즈 물질을 경화시키기에 적합한 정확한 상태는 선택된 재료와 형성될 렌즈에 기초한다. 제한없이 콘택트 렌즈를 포함하는 안과용 렌즈를 위한 중합 공정은 널리 공지되어 있다. 적합한 공정이 본원에 참고를 위해 전체로서 합체된 미국특허 제5,540,410호에 공개되어 있다.
본 발명에 따른 콘택트 렌즈는 임의의 종래의 방법에 의해서 형성될 수 있다. 예를 들어, 광학 영역은 다이아몬드 선반 가공(diamond-turning 또는 diamond-turned)에 의해 본 발명의 렌즈를 형성하기 위해 사용되는 주형(molds)으로 생산될 수 있다. 이어서, 적합한 액체 수지가 주형들 사이에 위치된 후에 수지의 압축 및 경화에 의해 본 발명의 렌즈를 형성한다. 선택적으로, 상기 영역은 렌즈 버튼으로 다이아몬드 선반 가공될 수 있다.

Claims (12)

  1. 다초점 콘텍트 렌즈 설계 방법으로서,
    a) 눈으로부터 500cm 이상의 원위 물체를 관측할 때 휴면(resting) 동공 사이즈를 결정하는 단계와;
    b) 눈으로부터 100cm 이하의 근위 물체를 관측할 때 동공 사이즈를 산출하는 단계와;
    c) 상기 원위 물체를 관측할 때 상기 다초점 콘텍트 렌즈를 위한 원위 시야 교정 면적(far vision correction area) 대 근위 시야(near vision) 교정 면적의 비율을 선택하는 단계와;
    d) 상기 근위 시야 교정 면적이 상기 근위 물체를 관측할 때 동공(pupil) 영역 내에 위치되고 그리고 상기 원위 시야 교정 면적이 상기 원위 물체를 관측할 때 동공 영역 내에 위치되도록 상기 근위 시야 교정 면적 및 상기 원위 시야 교정 면적을 규정하는 단계; 및
    e) 광학적 눈모음(optical convergence)의 량을 상기 다초점 콘텍트 렌즈에 가하는 단계를 포함하고;
    상기 b) 단계는 (ⅰ) 렌즈 착용자에 의해 요구되는 전체 추가 파워를 결정하는 단계 및 (ⅱ) 잔여(residual) 추가 파워를 산출하는 단계를 추가로 포함하며;
    상기 전체 추가 파워는 상기 잔여 추가 파워와 상기 다초점 콘텍트 렌즈의 규정된 추가 파워의 합이고,
    상기 잔여 추가 파워는 상기 렌즈 착용자의 연령의 함수로서 결정되며,
    근위 물체를 관측할 때 상기 동공 사이즈(A)는
    A = A0 - 0.27D
    여기서, A는 동공 사이즈, A0는 휴면 동공 사이즈, D는 렌즈 착용자 눈의 잔여 추가 파워인, 방정식에 기초하여 산출되는, 다초점 콘텍트 렌즈 설계 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 원위 시야 교정 면적 대 상기 근위 시야 교정 면적의 비율은 70:30인 다초점 콘텍트 렌즈 설계 방법.
  4. 삭제
  5. 제 3 항의 방법에 따른 렌즈.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 5 항에 있어서, 제 1 영역(zone) 및 상기 제 1 영역을 둘러싸는 제 2 환상 영역(annular zone)을 갖는 광학 영역(optic zone)과, 코 방향(nasal direction)으로 배향된 베이스를 갖는 수평 프리즘을 포함하는 렌즈.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
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