KR102057869B1 - 난시 교정을 위한 소프트 콘택트 렌즈 내의 증가된 강직도의 중심 광학부 - Google Patents

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Abstract

콘택트 렌즈의 주변 구역에 비해 더 강직성인 광학 구역을 포함하는 성형된 콘택트 렌즈가 회전 오정렬의 교정에 대한 필요성 없이 또는 그 필요성을 실질적으로 감소시키면서 난시를 교정하기 위한 광학 요소를 제공한다. 더 높은 탄성 계수의 광학 구역은 각막 위로 띄워져서 눈물 렌즈가 형성되는 것을 가능하게 한다. 눈물 렌즈는 콘택트 렌즈의 후방 표면의 형상을 따르거나 그러한 형상을 취한다. 눈물 렌즈와 광학 구역의 조합은 굴절 이상의 교정을 위한 광학 요소를 제공한다.

Description

난시 교정을 위한 소프트 콘택트 렌즈 내의 증가된 강직도의 중심 광학부{INCREASED STIFFNESS CENTER OPTIC IN SOFT CONTACT LENSES FOR ASTIGMATISM CORRECTION}
본 발명은 주변 구역에 비해 중심 광학 구역에서 더 높은 강직도(stiffness)를 갖는 콘택트 렌즈(contact lens)에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 각막의 기하학적 형상에 의해 유발되는 가능한 고위 수차(higher order aberration)뿐만 아니라 난시 굴절 이상의 교정을 위해 주변 구역에 비해 중심 광학 구역에서 더 높은 계수의 하이드로겔 물질(higher modulus hydrogel material)을 통합하는 소프트 콘택트 렌즈(soft contact lens)에 관한 것이다. 더 높은 계수의 하이드로겔 물질은 콘택트 렌즈의 주변 구역에 비해 더 강직성인 중심 광학 구역을 생성한다. 더 강직성인 중심 광학 구역을 생성하기 위해 다른 수단 및 방법이 또한 이용될 수 있다.
근시 또는 근시안은 이미지로부터의 광선이 망막에 도달하기 전의 점에 초점이 맞춰지는 눈의 광학 또는 굴절 결함이다. 근시는 일반적으로 안구 또는 눈알이 너무 길거나 각막의 형상 또는 윤곽이 너무 가파르기(steep) 때문에 발생한다. 마이너스 굴절력 구면 렌즈(minus powered spherical lens)가 근시를 교정하는 데 이용될 수 있다. 원시 또는 원시안은 이미지로부터의 광선이 망막에 도달한 후의 또는 망막 후방의 점에 초점이 맞춰지는 눈의 광학 또는 굴절 결함이다. 원시는 일반적으로 안구 또는 눈알이 너무 짧거나 각막의 형상 또는 윤곽이 너무 편평하기(flat) 때문에 발생한다. 플러스 굴절력(plus powered) 구면 렌즈가 원시를 교정하는 데 이용될 수 있다. 난시는 눈이 점 객체(point object)를 망막 상의 초점맞춰진 이미지로 초점을 맞출 수 없는 것으로 인해 사람의 시력이 흐릿해지는 광학 또는 굴절 결함이다. 근시 및/또는 원시와는 달리, 난시는 안구 크기 또는 각막의 가파름과 관련되는 것이 아니라, 오히려 비-회전적 대칭인 각막에 의해 또는 수정체의 오정렬 또는 위치설정으로부터 야기된다. 대부분의 난시는 비-회전적 대칭인 각막의 곡률로 인해 발생한다. 온전한 각막은 회전적 대칭인 반면, 난시를 가진 대부분의 사람의 각막은 회전적 대칭이 아니다. 달리 말하면, 각막이 실제로 다른 방향보다 하나의 방향으로 더 만곡되거나 가팔라서, 이미지가 점에 초점맞춰지기보다는 늘어지게 한다. 구면 렌즈보다는 원주 렌즈(cylindrical lens) 또는 원환체 콘택트 렌즈(toric contact lens)가 난시를 해소하는 데 이용될 수 있다.
각막의 난시는 하드(hard) 또는 강성 기체 투과성(rigid gas permeable) 콘택트 렌즈를 사용하여 교정될 수 있다. 이러한 경우에, 유체 또는 눈물 렌즈가 강성 콘택트 렌즈의 후방 표면과 각막 사이에 존재할 수 있다. 이러한 유체 또는 눈물 렌즈는 콘택트 렌즈의 후방 표면의 형상을 따르거나 그러한 형상을 취한다. 유체 또는 눈물 렌즈의 굴절률이 각막과 거의 일치하기 때문에, 각막의 원환성(toricity)은 광학적으로 상쇄되거나 감소된다. 이들 경우에, 원환체 렌즈는 필요하지 않을 것이다. 그러나, 강성 기체 투과성 콘택트 렌즈 및 하드 콘택트 렌즈는 일반적으로 소프트 또는 하이드로겔 콘택트 렌즈보다 덜 편안하다. 소프트 또는 하이드로겔 콘택트 렌즈가 각막 둘레를 감싸기 때문에, 유체 렌즈는 일반적으로 발견되지 않으며 누액은 박막과 아주 많이 유사하다. 이러한 경우에, 원환체 렌즈 설계가 요구된다.
원환체 렌즈는 서로 수직한 2개의 배향으로 2개의 상이한 굴절력을 갖는 광학 요소이다. 본질적으로, 원환체 렌즈는 단일 렌즈 내에 형성시킨, 근시 또는 원시를 교정하기 위한 하나의 구면 굴절력 및 난시를 교정하기 위한 하나의 원주 굴절력을 갖는다. 이들 굴절력은 눈에 대해 유지되는 것이 바람직한 상이한 각도에서의 곡률에 의해 생성된다. 원환체 렌즈는 안경, 안내 렌즈(intraocular lens) 및 콘택트 렌즈에 이용될 수 있다. 안경 및 안내 렌즈에 사용되는 원환체 렌즈는 눈에 대해 고정된 상태로 유지되어, 항상 최적의 시력 교정을 제공한다. 그러나, 원환체 콘택트 렌즈는 눈 상에서 회전하는 경향이 있어서, 일시적으로 차선적인 시력 교정을 제공할 수 있다. 따라서, 현재 이용되는 원환체 콘택트 렌즈는 또한 착용자가 깜박이거나 주위를 둘러볼 때 콘택트 렌즈를 눈 상에서 비교적 안정하게 유지하기 위한 메커니즘을 포함한다. 그 중 다수가 회전적 대칭이 아닌 많은 고위 수차에 대해, 최적의 시력 교정을 제공하기 위해 위치 안정성이 또한 요구된다.
원환체 콘택트 렌즈가 눈에 처음으로 배치된 때, 원환체 콘택트 렌즈가 그 자신을 자동적으로 위치시키거나 자동-위치설정(auto-position)하여야 하고, 그 후 원환체 콘택트 렌즈는 시간 경과에 따라 그 위치를 유지한다. 그러나, 원환체 콘택트 렌즈가 위치되면, 원환체 콘택트 렌즈는 깜박임 동안의 안검들뿐만 아니라 안검 및 누액 이동에 의해 콘택트 렌즈에 가해지는 힘으로 인해 눈 상에서 회전하는 경향이 있다. 원환체 콘택트 렌즈의 눈 상의 배향의 유지는 일반적으로 원환체 콘택트 렌즈의 기계적 특성을 변경함으로써 달성된다. 예를 들어, 콘택트 렌즈의 후방 표면에 대한 전방 표면의 탈중심화, 하위 콘택트 렌즈 주변부의 후화(thickening), 콘택트 렌즈의 표면 상의 함몰부 또는 융기부의 형성, 및 콘택트 렌즈 에지의 절단(truncating)을 포함하는 프리즘 안정화(prism stabilization)가 모두 이용되었던 방법이다.
보다 통상적인 안정화 기술들 각각은 그와 연관된 이점들 및 단점들을 갖는다. 이들 유형의 설계의 주요 단점은 이들이 콘택트 렌즈를 착용자의 눈 상에서의 정확한 위치로 배향시키기 위해 콘택트 렌즈의 두께 차이와 안검들의 상호작용에 의존한다는 것이다. 문제는 원시용으로 의도된 플러스 굴절력 원환체 콘택트 렌즈에서 특히 심각하다.
따라서, 특정한 눈 상의 배향에 대한 의존성이 덜하고 그에 따라 안정화 수단을 거의 또는 전혀 갖지 않는 상태에서, 각막의 기하학적 형상에 의해 야기되는 가능한 고위 수차뿐만 아니라 난시를 교정하는, 원환체 콘택트 렌즈를 비롯한 콘택트 렌즈를 설계하는 것이 유리할 것이다.
본 발명의 더 높은 강직도의 중심 광학부 콘택트 렌즈 설계는 시력 교정을 제공하면서 착용자의 눈 상에서 원환체 콘택트 렌즈를 배향시키고 그 배향을 유지하는 것과 연관된 다수의 단점을 극복한다. 더 높은 강직도의 중심 광학 구역 콘택트 렌즈는 둘러싸는 물질보다 더 높은 탄성 계수(modulus of elasticity)를 갖는 중심 광학 구역 내의 물질의 부가를 비롯한 다수의 방식으로 달성될 수 있다. 중심 광학 영역 내에서의 그 위치를 유지하기 위해, 더 높은 계수의 물질은 바람직하게는 둘러싸는 물질과 비혼화성(immiscible)이거나 혼화성이 낮다.
일 태양에 따르면, 본 발명은 안과용 기구에 관한 것이다. 안과용 기구는, 중심 광학 구역 및 중심 광학 구역을 둘러싸는 주변 구역을 갖고 제1 탄성 계수를 갖는 제1 물질로부터 형성되는 콘택트 렌즈, 및 콘택트 렌즈의 중심 광학 구역 내로 통합되고 중심 광학 구역에서의 제1 탄성 계수를 제2 탄성 계수로 변화시키는 제2 물질을 포함하며, 제2 탄성 계수는 제1 탄성 계수보다 크고, 제1 물질과 제2 물질은 실질적으로 비혼화성이다.
다른 태양에 따르면, 본 발명은 안과용 기구를 제조하는 방법에 관한 것이다. 방법은, 제1 탄성 계수를 갖는 제1 물질을 콘택트 렌즈 전방 곡선 금형의 중심 부분 내로 투입하는 단계, 제2 탄성 계수를 갖는 제2 물질을 콘택트 렌즈 전방 곡선 금형 내로 제1 물질의 상부 상에 투입하는 단계로서, 제1 탄성 계수는 제2 탄성 계수보다 크고, 제1 물질과 제2 물질은 실질적으로 비혼화성인, 상기 투입하는 단계, 및 콘택트 렌즈 후방 곡선 금형을 제2 물질 상에 위치시키는 단계를 포함한다.
다른 태양에 따르면, 본 발명은 콘택트 렌즈에 관한 것이다. 콘택트 렌즈는, 제1 탄성 계수를 갖는 물질로부터 형성되는 광학 구역, 및 제2 탄성 계수를 갖는 물질로부터 형성되는 주변 구역을 포함하며, 제1 탄성 계수는 제2 탄성 계수보다 크다.
또 다른 태양에 따르면, 본 발명은 콘택트 렌즈에 관한 것이다. 콘택트 렌즈는, 제1 강직도를 갖는 광학 구역, 및 제2 강직도를 갖는 주변 구역을 포함하며, 제1 강직도는 제2 강직도보다 크다.
또 다른 태양에 따르면, 본 발명은 안과용 기구를 제조하는 방법에 관한 것이다. 방법은, 광학 등급 물질(optical grade material)을 콘택트 렌즈 전방 곡선 금형에 투입하는 단계, 콘택트 렌즈 후방 곡선 금형을 광학 등급 물질 상에 위치시키고 콘택트 렌즈 전방 곡선 금형을 콘택트 렌즈 후방 곡선에 밀봉하여 콘택트 렌즈 금형을 형성하는 단계, 및 콘택트 렌즈의 중심 부분이 콘택트 렌즈의 주변 부분보다 강직성이도록 콘택트 렌즈 금형에 걸친 경화 광(curing light)의 세기를 변화시킴으로써 콘택트 렌즈 금형 내의 광학 등급 물질을 선택적으로 경화시키는 단계를 포함한다.
또 다른 태양에 따르면, 본 발명은 안과용 기구를 제조하는 방법에 관한 것이다. 방법은, 제1 반응 억제제(reaction inhibitor)를 콘택트 렌즈 전방 곡선 금형의 표면 내로 도입하는 단계, 광학 등급 물질을 콘택트 렌즈 전방 곡선 금형에 투입하는 단계, 제2 반응 억제제를 콘택트 렌즈 후방 곡선 금형의 표면 내로 도입하는 단계, 콘택트 렌즈 후방 곡선 금형을 광학 등급 물질 상에 위치시키고 콘택트 렌즈 전방 곡선 금형을 콘택트 렌즈 후방 곡선에 밀봉하여 콘택트 렌즈 금형을 형성하는 단계로서, 제1 반응 억제제와 제2 반응 억제제는 조성과 농도 중 적어도 하나에서 상이한, 상기 형성하는 단계, 및 광학 등급 물질을 콘택트 렌즈 금형 내에서 경화시켜서 형성되는 콘택트 렌즈를 통한 사전결정된 장력 프로파일(tension profile)을 생성하는 단계를 포함한다.
명세서 전반에 걸쳐, 강직도라는 용어는 물질의 탄성 계수, 물질의 두께, 물질의 형상, 및 물질 내에 형성되는 임의의 장력 또는 응력의 함수인 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 주어진 형상 및 주어진 두께에 대해, 더 높은 탄성 계수를 가진 물질은 더 낮은 탄성 계수를 가진 물질보다 강직성일 것이다.
본 발명은 광학 구역 내에 증가된 강직도를 갖는 콘택트 렌즈에 관한 것이다. 이러한 증가된 강직도의 광학 구역은, 광학 구역 내에 콘택트 렌즈를 형성하는 대부분의 물질보다 높은 탄성 계수를 가진 단량체를 이용하는 것, 광학 구역에서의 탄성 계수를 상승시키기 위한 적합한 첨가제를 이용하는 것, 렌즈에 걸친 경화 광 세기를 변화시켜서 렌즈의 중심부의 강직도가 증가되게 하는 것과 같은 특정 공정에 의한 콘택트 렌즈의 제조에 의한 것, 또는 눈 상에 배치된 때 변형에 대한 저항력을 생성하기 위한 콘택트 렌즈의 사전-인장에 의한 것을 비롯한 다수의 방식으로 달성될 수 있다. 더 강직성인 광학 구역을 가짐으로써, 광학 구역은 각막의 난시 기하학적 형상 위로 띄워지거나 그에 정합하지 않지만, 콘택트 렌즈의 나머지 부분은 정합하게 된다. 이러한 띄움 또는 정합의 결여는 눈물 또는 유체 렌즈가 각막과 광학 구역 사이에 형성되는 것을 가능하게 한다. 이러한 눈물 또는 유체 렌즈는 콘택트 렌즈의 후방 표면의 형상을 따르거나 그러한 형상을 취하며, 이는 각막의 난시보다 작은 원주 교정을 포함하거나 회전적 대칭이다. 눈물이 각막의 굴절률과 실질적으로 동일한 굴절률을 갖기 때문에, 유체 렌즈 및 콘택트 렌즈 조합은 각막의 기하학적 형상에 의해 야기되는 시각 결손 또는 굴절 이상의 전부 또는 일부를 교정하는 광학 표면 또는 요소를 형성한다. 달리 말하면, 유체 또는 눈물 렌즈의 굴절률이 각막과 거의 일치하기 때문에, 각막의 원환성은 콘택트 렌즈 광학부와 조합된 때 광학적으로 상쇄되거나 감소된다.
본 발명의 콘택트 렌즈는 비용 또는 복잡성의 상당한 증가 없이 임의의 적합한 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 이러한 설계는 임의의 다수의 또는 유형의 소프트 콘택트 렌즈로 구현될 수 있다. 예시적인 일 실시예에서, 제조 공정은 간단히, 콘택트 렌즈를 형성하는 나머지 물질의 탄성 계수보다 높은 탄성 계수를 갖고 콘택트 렌즈를 형성하는 나머지 물질과 비혼화성이거나 혼화성이 낮아서 중심 영역 내에 고정된 상태로 유지되는 물질을 중심 광학 영역 내에서 금형에 부가하는 것을 수반한다. 예시적인 일 실시예에서, 증가된 강직도의 중심 광학 구역은 콘택트 렌즈에 걸친 경화 광 세기를 변화시키고 변형에 대한 저항력을 생성하도록 콘택트 렌즈를 사전-인장시킴으로써 제조된다.
본 발명의 전술한 및 다른 특징 및 이점은 첨부 도면에 예시된 바와 같은 하기의 본 발명의 바람직한 실시예의 더욱 특정한 설명으로부터 명백해질 것이다.
<도 1>
도 1은 본 발명에 따른 콘택트 렌즈의 평면도.
<도 2>
도 2는 본 발명에 따른 콘택트 렌즈를 제조하기 위한 단계들의 도식적 표현.
콘택트 렌즈 또는 콘택츠(contacts)는 간단히 눈 상에 배치되는 렌즈이다. 콘택트 렌즈는 의료 기구로 고려되며, 시력을 교정하고 및/또는 미용상 또는 다른 치료상의 이유로 착용될 수 있다. 콘택트 렌즈는 1950년대 이래로 시력을 개선하기 위해 상업적으로 이용되어 왔다. 초기 콘택트 렌즈는 경질 물질로부터 만들어지거나 제조되었고, 비교적 고가이며 부서지기 쉬웠다. 또한, 이들 초기 콘택트 렌즈는 콘택트 렌즈를 통한 결막 및 각막으로의 충분한 산소 투과를 허용하지 않는 물질로부터 제조되었고, 이로 인해 잠재적으로 많은 불리한 임상 효과를 초래할 수 있었다. 이들 콘택트 렌즈가 여전히 이용되지만, 이들은 그들의 부족한 초기 편안함으로 인해 모든 환자에게 적합하지는 않다. 해당 분야의 이후의 개발에 의해 하이드로겔에 기반한 소프트 콘택트 렌즈가 생겼으며, 이는 매우 인기가 있고 현재 널리 이용된다. 구체적으로, 현재 이용가능한 실리콘 하이드로겔 콘택트 렌즈는 매우 높은 산소 투과성을 갖는 실리콘의 이점을, 하이드로겔의 입증된 편안함 및 임상 성능과 조합한다. 본질적으로, 이들 실리콘 하이드로겔 기반의 콘택트 렌즈는 보다 높은 산소 투과성을 갖고, 일반적으로 초기의 경질 물질로 만들어진 콘택트 렌즈보다 착용하기에 더욱 편안하다. 그러나, 이들 새로운 콘택트 렌즈가 완전하게 제한이 없는 것은 아니다.
현재 이용가능한 콘택트 렌즈는 여전히 시력 교정을 위한 비용 효과적인 수단이다. 얇은 플라스틱 렌즈는 근시 또는 근시안, 원시 또는 원시안, 난시, 즉 각막의 비구면성(asphericity), 및 노안, 즉 수정체의 조절 능력의 상실을 비롯한 시력 결함을 교정하기 위해 눈의 각막 위에 착용한다. 콘택트 렌즈는 다양한 형태로 이용가능하고, 상이한 기능성을 제공하기 위해 다양한 물질로 제조된다. 매일 착용 소프트 콘택트 렌즈는 전형적으로 산소 투과성을 위해 물과 조합된 연질 중합체-플라스틱 물질로부터 제조된다. 매일 착용 소프트 콘택트 렌즈는 일일 착용 일회용(daily disposable) 또는 연속 착용 일회용(extended wear disposable)일 수 있다. 일일 착용 일회용 콘택트 렌즈는 보통 하루 동안 착용되고 그 후 버려지지만, 연속 착용 일회용 콘택트 렌즈는 보통 최대 30일의 기간 동안 착용된다. 컬러 소프트 콘택트 렌즈는 상이한 기능성을 제공하기 위해 상이한 물질을 사용한다. 예를 들어, 가시성 색조(visibility tint) 콘택트 렌즈는 착용자가 떨어뜨린 콘택트 렌즈를 찾아내는 것을 돕기 위해 약한 색조를 사용하고, 강화 색조(enhancement tint) 콘택트 렌즈는 착용자의 본래 눈 색상을 향상시키도록 의도된 반투명한 색조를 가지며, 컬러 색조(color tint) 콘택트 렌즈는 착용자의 눈 색상을 변화시키도록 의도된 더 어두운 불투명한 색조를 포함하고, 광 여과 색조(light filtering tint) 콘택트 렌즈는 다른 색상을 약화시키면서 소정의 색상을 향상시키는 기능을 한다. 강성 기체 투과성 하드 콘택트 렌즈는 실리콘 중합체로부터 제조되지만 소프트 콘택트 렌즈보다 강성이고, 물을 함유하지 않으며, 따라서 그의 형상을 유지하고 더욱 내구성이 있지만, 일반적으로 덜 편안하다. 이중 초점 콘택트 렌즈는 특히 노안을 가진 환자를 위해 설계되고, 소프트 및 강성 종류 둘 모두로 이용가능하다. 원환체 콘택트 렌즈는 특히 난시를 가진 환자를 위해 설계되고, 역시 소프트 및 강성 종류 둘 모두로 이용가능하다. 상기의 상이한 양태들을 조합하는 조합 렌즈, 예를 들어 하이브리드(hybrid) 콘택트 렌즈가 또한 이용가능하다.
본 발명의 목적을 위해, 콘택트 렌즈는 적어도 2개의 별개의 영역에 의해 한정된다. 내부 영역 또는 광학 구역으로부터 시력 교정이 얻어지며, 콘택트 렌즈의 외부 주변 구역은 눈 상에서의 콘택트 렌즈의 기계적 안정성을 제공한다. 일부 경우에, 내부 광학 구역과 외부 주변 구역 사이에 위치된 선택적인 중간 구역 또는 영역이 2개의 전술된 구역을 불연속성이 발생하지 않도록 매끄러운 방식으로 혼합하기 위해 사용될 수 있다. 콘택트 렌즈는 또한 전방 표면 또는 표면 굴절력, 후방 곡선 또는 기부 곡선 및 에지에 의해 한정된다.
내부 영역 또는 광학 구역은 시력 교정을 제공하며, 근시 또는 원시의 단일 시력 교정, 난시 시력 교정, 이중 초점 시력 교정, 다초점 시력 교정, 맞춤 교정 또는 시력 교정을 제공할 수 있는 임의의 다른 설계와 같은 특정 요구에 대해 설계된다. 외부 주변부 또는 주변 구역은 중심화 및 배향을 포함하는 눈 상에서의 콘택트 렌즈의 안정화 및 위치설정에 영향을 주는 기계적 특징부를 제공한다. 배향 안정화는 광학 구역이 난시 교정 및/또는 고위 수차 교정과 같은 비-회전적 대칭 특징부를 포함할 때 필수적이다. 선택적인 중간 영역 또는 구역은 광학 구역과 주변 구역이 매끄럽게 혼합되는 것을 보장한다. 광학 구역 및 주변 구역 둘 모두는, 비록 때때로 이들의 설계가 특정 요건이 필요할 때 깊게 관련되기는 하지만, 독립적으로 설계될 수도 있다는 것에 주목하는 것이 중요하다. 예를 들어, 난시 광학 구역을 가진 원환체 렌즈의 설계는 콘택트 렌즈를 눈 상의 사전결정된 배향으로 유지하기 위한 특정 주변 구역을 필요로 할 수도 있다.
원환체 콘택트 렌즈는 구면 콘택트 렌즈와 상이한 설계를 갖는다. 원환체 콘택트 렌즈의 광학 구역 부분은 일반적으로 서로 직각인 곡률로 생성된 구면 및 원주의 2가지 굴절력을 갖는다. 굴절력들은 요구되는 난시 시력 교정을 제공하기 위해 눈 상에서 원주 축의 특정 각도에서의 위치를 유지하는 것을 필요로 한다. 원환체 콘택트 렌즈의 기계적 또는 외부 주변 구역은 전형적으로 눈 상에 착용된 상태에서 원주 또는 난시 축을 제위치로 적절하게 회전 및 배향시키기 위한 안정화 수단을 포함한다. 콘택트 렌즈가 이동할 때 또는 콘택트 렌즈가 삽입될 때 콘택트 렌즈를 그의 적절한 위치로 회전시키는 것은 원환체 콘택트 렌즈를 생성함에 있어서 중요하다.
이제 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 예시적인 콘택트 렌즈 설계 또는 구조의 평면도가 예시되어 있다. 콘택트 렌즈(100)는 광학 구역(102) 및 광학 구역(102)을 둘러싸는 주변 구역(104)을 포함한다. 이러한 배열 또는 구성은 표준 콘택트 렌즈 설계이다. 그러나, 본 발명에 따르면, 광학 구역(102)은 이후 상술되는 바와 같이 둘러싸는 영역, 즉 주변 구역(104)보다 강직성이도록 변형된다. 광학 구역(102)은 이후 논의되는 바와 같은 다수의 방법 및 수단을 통해 주변 구역(104)보다 강직성으로 제조될 수 있다. 예시적인 일 실시예에서, 더 강직성인 광학 구역(102)은 주변 구역(104) 내의 물질보다 높은 계수의 탄성 또는 높은 탄성 계수를 갖는 물질을 광학 구역(102)에 이용하여 달성될 수 있다. 더 높은 탄성 계수인 것에 더하여, 광학 구역(102) 내의 물질은 바람직하게는 둘러싸는 물질과 비혼화성이거나 혼화성이 낮아서 위치가 고정된 상태로 유지된다. 더 높은 탄성 계수를 가진 물질이 더 낮은 탄성 계수를 가진 물질보다 강직성이다. 구성요소, 요소 및/또는 부분의 강직도는 주어진 하중 하에서 얼마나 많이 편향될지를 결정한다. 물질이 더 강직성일수록, 이를 탄성적으로 변형하는 데 요구되는 하중이 더 크지만, 요소의 강직도는 또한 물질 두께 및 요소의 형상의 함수인 것에 주목하는 것이 중요하다. 따라서, 주어진 형상 및 두께에 대해, 탄성 계수가 더 높을수록, 강직도가 더 크다. 이러한 유형의 설계에 있어서, 난시 교정은 각막의 난시 기하학적 형상 위로 띄워지는 콘택트 렌즈(100)의 중심 광학부 또는 광학 구역(102)을 제공함으로써, 각막의 난시의 효과를 광학적으로 상쇄시키거나 감소시키기 위해, 회전적 또는 비-회전적 대칭 광학 구역을 위한 콘택트 렌즈 강직도의 증가를 통해 달성될 수 있다. 달리 말하면, 광학 구역(102)은 주변 구역(104)이 눈과 접촉하는 상태에서 각막의 난시 기하학적 형상 위로 띄워지거나 그에 정합하지 않아서, 더 두꺼운 누액 렌즈가 각막과 광학 구역(102) 사이에 형성되게 한다. 눈물이 각막의 굴절률과 실질적으로 동일한 굴절률을 갖기 때문에, 누액 렌즈 및 콘택트 렌즈 조합은 각막의 기하학적 형상에 의해 야기되는 시각 결손 또는 굴절 이상을 교정하는 광학 표면 또는 요소를 형성한다. 달리 말하면, 유체 또는 눈물 렌즈의 굴절률이 각막과 거의 일치하게 되면, 각막의 원환성은 콘택트 렌즈 광학부와 조합된 때 광학적으로 상쇄되거나 감소된다. 본 발명의 이점은, 콘택트 렌즈가 비-회전적 대칭 광학 교정을 포함할 필요성을 감소시키거나 제거함에 있어서, 안정화 특징부가 크기가 감소되거나 제거되어 더욱 편안한 렌즈를 제공할 수 있다는 것이다.
이러한 개념을 통해 달성되는 특정 강직도 및 난시 각막의 기하학적 형상 위에서의, 특정 렌즈 기하학적 형상, 예를 들어 구면, 비구면 및/또는 원환체와 조합되는 높은 계수의 하이드로겔 콘택트 렌즈 광학 구역의 만곡에 기초하여, 이러한 방식으로 설계된 콘택트 렌즈는 낮은 수준의 난시의 교정에 대해 이용될 수 있으며, 또한 각막의 기하학적 형상에 의해 유발되는 임의의 가능한 고위 수차뿐만 아니라 더 높은 정도의 난시에 대해 시력을 향상시키는 데 선택적으로 이용될 수 있다. 따라서, 본 발명은, 특정 처방을 갖지만, 회전 정렬이 통상적으로 요구될 경우에 렌즈를 회전적으로 정렬된 상태로 유지할 필요성이 감소되거나 전혀 없이 광학 결함을 교정하기 위해 더 높은 탄성 계수의 하이드로겔 물질로부터 형성된 광학 구역이 형성되는 콘택트 렌즈를 이용한다.
이러한 설계를 실현하기 위해, 광학 구역(102)은 바람직하게는 더 높은 탄성 계수를 갖고 나머지 물질과 비혼화성이거나 혼화성이 낮은 물질을 포함한다. 예시적인 일 실시예에서, 둘러싸는 렌즈보다 높은 탄성 계수를 가진 광학 구역(102)을 갖는 콘택트 렌즈(100)를 제작 또는 제조하기 위해 미소-투입(micro-dosing) 기술이 이용될 수 있다. 도 2a 내지 도 2d는 미소-투입 기술을 이용하는 예시적인 공정을 예시한다. 제1 단계에서, 주어진 처방을 위한 표준 전방 곡선(202)이 콘택트 렌즈를 형성하기 위한 물질을 수용하도록 위치된다. 제2 단계에서, 탄성 계수를 증가시키기 위한 높은 탄성 계수의 투명 단량체 또는 투명 첨가제의 작은 방울이 콘택트 렌즈 전방 곡선 금형(202)의 중심 부분 내로 투입된다. 제3 단계에서, 제2의 더 낮은 계수의 단량체(206), 예를 들어 에타필콘(etafilcon), 갈리필콘(galyfilcon), 세노필콘(senofilcon) 또는 나라필콘(narafilcon)이 높은 계수의 단량체 또는 첨가제(204) 위에 투입된다. 소프트 콘택트 렌즈를 형성하기 위한 임의의 적합한 물질이 본 발명에 따라 이용될 수 있다는 것에 주목하는 것이 중요하다. 또한, 높은 탄성 계수의 물질(204) 및 낮은 탄성 계수의 물질(206)은 비혼화성이거나 혼화성이 낮다는 것에 주목하는 것이 중요하다. 제4 단계에서, 콘택트 렌즈 금형이 기부 곡선 금형(208)의 적층에 의해 폐쇄된다. 이어서, 폐쇄된 금형은 단량체들이 위에서 기재된 바와 같이 더 높은 탄성 계수를 갖는 중심 광학부 또는 광학 구역을 가진 최종 콘택트 렌즈로 경화될 수 있도록 위치된다.
에타필콘, 갈리필콘, 세노필콘 및 나라필콘을 비롯한 콘택트 렌즈의 대부분을 위한 위에서 기재된 물질은 소프트 콘택트 렌즈의 제조에 현재 이용되는 실리콘 하이드로겔이다. 다른 실리콘 하이드로겔은 로트라필콘(lotrafilcon), 발라필콘(balafilcon), 비필콘(vifilcon) 및 오마필콘(omafilcon)을 포함한다. 이들 물질은 전형적으로 낮은 탄성 계수를 갖는데, 예를 들어 에타필콘 A는 약 0.3 × 106 Pa의 영률(Young's modulus)을 갖고, 갈리필콘 A는 약 0.43 × 106 Pa의 영률을 가지며, 세노필콘 A는 약 0.72 × 106 Pa의 영률을 갖고, 발라필콘 A는 약 1.1 × 106 Pa의 영률을 가지며, 로트라필콘 A는 약 1.4 × 106 Pa의 영률을 갖는다. 중심 광학부를 위한 물질은 바람직하게는 더 높은 탄성 계수를 갖고 주변 구역 내의 물질과 비혼화성이거나 혼화성이 낮아서, 2-물질 콘택트 렌즈로 유지되는 것을 가능하게 한다. 예시적인 물질은 혼화성이 낮게 제조되어 분리된 상태로 유지될 수 있는, 중심부 내의 실리콘계 하이드로겔 및 주변부 내의 HEMA계 하이드로겔을 포함한다. 대안의 예시적인 실시예에서, TEGDMA와 같은 가교결합제를 비롯한 하나 이상의 첨가제가 중심 광학 영역 내의 콘택트 렌즈를 형성하는 대부분의 물질에, 이 영역에서의 탄성 계수를 상승시키기 위해 첨가될 수 있다.
더 강성 또는 더 강직성인 광학 구역(102) 물질과 덜 강직성인 주변부(104) 렌즈 물질은, 조립 동안 2가지 물질의 약간의 혼합이 있을 수도 있기 때문에, 반드시 뚜렷한 전이부를 갖지는 않는다. 이는 렌즈(100)의 강직도가 콘택트 렌즈의 중심으로부터의 위치의 함수로서 광학 구역 외측에서 점진적으로 변화할 수 있다는 것을 의미할 것이다. 또한, 강직성 광학 구역(102) 물질은 콘택트 렌즈의 중심 광학부의 전방 표면으로부터 중심 광학부의 후방 표면까지 연속될 것이다. 이것은 연질 렌즈 물질 쉘(shell)의 내측에 강성 렌즈 삽입물을 캡슐화하고 강직성 광학 구역으로부터 더 연질의 주변부까지 뚜렷한 전이부를 갖는 하이브리드 콘택트 렌즈와 상이한 것이다. 이것은 또한 스커트형(skirted) 강성 기체 투과성 콘택트 렌즈(RGP)와 상이한 것인데, 그 이유는 콘택트 렌즈의 주변부가 강성 중심 광학부 상으로 성형되는 것이 아니라 오히려 2가지의 물질이 함께 성형되어 하나의 불-균질한 소프트 콘택트 렌즈를 생성하기 때문이다.
임의의 적합한 생체적합성 물질들이 더 높은 탄성 계수의 광학 구역을 생성하는 데 이용될 수 있다는 것에 주목하는 것이 중요하다. 물질들은 바람직하게는 투명하고, 콘택트 렌즈의 대부분을 구성하는 단량체와 상용성이며, 동일한 굴절률을 갖는다. 콘택트 렌즈를 형성하기 위한 기존의 공정이 본 발명에 따른 콘택트 렌즈를 제조하기 위해 용이하게 변형될 수 있다. 광학 구역 및 주변부 단량체들에서의 점도 차이가, 렌즈 금형이 폐쇄된 때 주변부로 외향으로 유동하지 않는 더 높은 점도의 중심 단량체를 사용하는 것과 같이, 렌즈 제조 공정 동안 분리를 유지하는 데 사용될 수 있다. 허용가능한 렌즈를 형성하기 위해 두 물질의 수축률 및 팽창률에 대한 고려가 이루어져야 한다.
다른 예시적인 실시예에 따르면, 더 강직성인 광학 구역은 제어된, 하지만 변화하는 경화 공정을 통해 달성될 수 있다. 예를 들어, 콘택트 렌즈에 걸친 경화 광 세기를 변화시킴으로써, 변화하는 강직도가 상이한 영역들에 실현될 수 있다. 따라서, 선택적인 경화에 의해, 주변 구역에 비해 더 강직성인 광학 구역이 달성될 수 있다.
전술된 바와 같은 선택적 경화 또는 중심부와 주변부에서의 영률의 차이를 갖는 2-물질 콘택트 렌즈를 사용하는 것에 더하여, 렌즈의 사전-인장이 또한 눈 상에 배치된 때 변형에 대한 저항력을 생성할 수 있다. 사전-인장된 렌즈는 내부 장력이 계수, 렌즈 형상, 및 렌즈 두께로부터의 탄성력과 함께 극복되어야 하기 때문에 변형하는 데 더 큰 힘을 필요로 할 것이다. 사전-인장된 렌즈를 제조하는 방법은 상이한 수준의 산소 또는 다른 반응 억제제를 렌즈 금형의 전방 및 후방 표면에 도입하는 것에 의한 것과 같이 반응 속도를 변화시키는 것을 포함한다. 결과는, 손상되지 않으면 "돔(dome)" 형상을 유지하지만 횡-절개된 경우 말리거나 편평해지는 경향을 가질 렌즈이다. 전체 전방 및 후방 금형 표면들을 상이한 산소 수준에 노출시키는 것에 더하여, 산소 또는 다른 억제제의 농도가 전방 및 후방 표면 둘 모두에 걸쳐 변화되어, 렌즈를 통한 맞춤 장력 또는 응력 프로파일을 생성할 수 있다.
이러한 사전-인장 공정 이면의 기본 전체는 상이한 플라스틱 금형 물질들이 산소 또는 다른 반응 억제제를 상이한 속도로 흡수하고 산소 또는 다른 반응 억제제를 상이한 친화력으로 보유한다는 것이다. 전방 및 후방 곡선 금형들을 형성하기 위해 상이한 물질을 이용하거나 전방 및/또는 후방 곡선 금형들을 산소 또는 다른 반응 억제제에 선택적으로 노출시킴으로써, 반응 속도가 변화되어 콘택트 렌즈 내에 응력을 유도할 수 있다. 예를 들어, 폴리프로필렌은 산소를 용이하게 흡수하는 반면, 제오노아(zeonor) 및 폴리스티렌은 훨씬 적게 흡수한다. 따라서, 산소에 대한 동일한 접근성으로, 전방 곡선 금형을 위해 폴리스티렌을 그리고 후방 곡선 금형을 위해 폴리프로필렌을 이용함으로써, 후방 곡선 금형은 전방 곡선 금형보다 많은 산소를 흡수할 것이고, 그에 따라 이러한 표면과 접촉하는 단량체는 상이한 특성을 가져서, 콘택트 렌즈의 전방 표면과 후방 표면 간에 차등적인 응력을 생성할 것이다. 산소 또는 다른 반응 억제제의 농도는 전방 및 후방 곡선 금형 표면들을 둘러싸는 매질(환경)의 시간, 온도, 농도 및 압력 중 적어도 하나, 이들 전부, 또는 이들의 임의의 조합을 제어함으로써 추가로 조작될 수 있다. 또한, 흡수되는 산소 또는 다른 반응 억제제의 농도는 노출 전에 부품을 차폐시키거나 흡수된 기체를 선택적으로 제거하는 것에 의한 것과 같이 표면에 걸쳐 변동될 수 있다.
본 명세서에 상세히 기술된 바와 같이 중심 광학부 또는 광학 구역 내의 증가된 탄성 계수에 의한 또는 경화 광 세기의 변화 및 콘택트 렌즈의 사전-인장과 같은 임의의 다른 적합한 수단에 의한 소프트 콘택트 렌즈의 증가된 강직도로 인해 회전적 대칭 광학부를 가진 이러한 설계에 따라 각막의 난시가 효과적으로 감소된다면, 콘택트 렌즈는 임의의 특정한 눈 상의 배향을 필요로 하지 않을 것이고 그에 따라 콘택트 렌즈를 위한 기계적 안정화를 거의 또는 전혀 필요로 하지 않을 것이다. 각막의 난시 및/또는 고위 수차가 감소되지만 무시할 정도가 되지 않은 경우, 기계적 안정화가 여전히 필요할 수 있지만, 렌즈 위치의 변동은 시각 품질에 더 작은 영향을 줄 것이다. 위에서 기재된 바와 같이, 본 발명의 이점은 안정화 특징부가 크기가 감소되거나 실질적으로 제거되어, 더욱 편안한 콘택트 렌즈를 제공할 수 있다는 것이다. 본 발명은 난시의 교정을 위한 간단하고 훌륭한 해결책을 제공한다.
가장 실현가능하고 바람직한 실시예로 여겨지는 것이 도시되고 기술되지만, 기술되고 도시된 특정 설계 및 방법으로부터 벗어나는 것이 당업자에게 떠오를 것이고 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남 없이 사용될 수 있다는 것은 명백하다. 본 발명은 기술되고 예시된 특정 구성으로 제한되는 것이 아니라, 첨부된 특허청구범위의 범주 내에 포함될 수 있는 모든 변형과 합쳐지도록 구성될 것이다.

Claims (19)

  1. 전방 곡선 표면 및 후방 곡선 표면을 갖는 중심 광학 구역 및 상기 중심 광학 구역을 둘러싸는 주변 구역을 갖는 콘택트 렌즈로서, 상기 중심 광학 구역은 제1 탄성 계수(modulus of elasticity)를 갖는 제1 물질로부터 형성되는, 상기 콘택트 렌즈; 및
    상기 콘택트 렌즈의 중심 광학 구역 내로 통합되고, 상기 중심 광학 구역에서의 상기 제1 탄성 계수를 제2 탄성 계수로 변화시키는 제2 물질을 포함하며,
    상기 제2 탄성 계수는 상기 제1 탄성 계수보다 크고, 상기 제1 물질과 제2 물질은 실질적으로 비혼화성(immiscible)이고,
    상기 전방 곡선 표면은 제 1 반응 억제제를 포함하고, 상기 후방 곡선 표면은 제 2 반응 억제제를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 반응 억제제들은 조성과 농도 중 적어도 하나에서 상이하고, 상기 제 1 및 제 2 반응 억제제들의 농도는 상기 전방 곡선 표면 및 후방 곡선 표면 둘 모두에 걸쳐 변화되어, 상기 렌즈를 통한 맞춤 장력 또는 응력 프로파일을 생성할 수 있는, 안과용 기구.
  2. 제1항에 있어서, 상기 콘택트 렌즈는 소프트 콘택트 렌즈를 포함하는, 안과용 기구.
  3. 제1항에 있어서, 상기 콘택트 렌즈는 원환체(toric) 콘택트 렌즈를 포함하는, 안과용 기구.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 물질은 상기 제1 탄성 계수를 갖는 단량체를 포함하는, 안과용 기구.
  5. 제4항에 있어서, 상기 단량체는 에타필콘(etafilcon)을 포함하는, 안과용 기구.
  6. 제4항에 있어서, 상기 단량체는 갈리필콘(galyfilcon)을 포함하는, 안과용 기구.
  7. 제4항에 있어서, 상기 단량체는 세노필콘(senofilcon)을 포함하는, 안과용 기구.
  8. 제4항에 있어서, 상기 단량체는 나라필콘(narafilcon)을 포함하는, 안과용 기구.
  9. 제4항에 있어서, 상기 제2 물질은 상기 제1 탄성 계수보다 높은 탄성 계수를 갖는 단량체를 포함하는, 안과용 기구.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 안과용 기구를 제조하는 방법에 있어서, 상기 방법은,
    제1 탄성 계수를 갖는 제1 물질을 콘택트 렌즈 전방 곡선 금형의 중심 부분 내로 투입하는 단계;
    제2 탄성 계수를 갖는 제2 물질을 상기 콘택트 렌즈 전방 곡선 금형 내로 상기 제1 물질의 상부 상에 투입하는 단계로서, 상기 제1 탄성 계수는 상기 제2 탄성 계수보다 크고, 상기 제1 물질과 제2 물질은 실질적으로 비혼화성인, 상기 투입하는 단계; 및
    콘택트 렌즈 후방 곡선 금형을 상기 제2 물질 상에 위치시키는 단계;를 포함하는, 안과용 기구를 제조하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 물질과 제2 물질을 경화시켜서 콘택트 렌즈의 주변 구역보다 높은 탄성 계수를 가진 중심 광학 구역을 갖는 콘택트 렌즈를 형성하는 단계를 추가로 포함하는, 안과용 기구를 제조하는 방법.
  12. 콘택트 렌즈로서,
    제1 탄성 계수를 갖는 물질로부터 형성되고 전방 곡선 표면 및 후방 곡선 표면을 갖는 광학 구역; 및
    제2 탄성 계수를 갖는 물질로부터 형성되는 주변 구역을 포함하며,
    상기 제1 탄성 계수는 상기 제2 탄성 계수보다 크고,
    상기 전방 곡선 표면은 제 1 반응 억제제를 포함하고, 상기 후방 곡선 표면은 제 2 반응 억제제를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 반응 억제제들은 조성과 농도 중 적어도 하나에서 상이하고, 상기 제 1 및 제 2 반응 억제제들의 농도는 상기 전방 곡선 표면 및 후방 곡선 표면 둘 모두에 걸쳐 변화되어, 상기 렌즈를 통한 맞춤 장력 또는 응력 프로파일을 생성할 수 있는, 콘택트 렌즈.
  13. 콘택트 렌즈로서,
    제1 강직도(stiffness)를 갖고 전방 곡선 표면 및 후방 곡선 표면을 갖는 광학 구역; 및
    제2 강직도를 갖는 주변 구역을 포함하며,
    상기 제1 강직도는 상기 제2 강직도보다 크고,
    상기 전방 곡선 표면은 제 1 반응 억제제를 포함하고, 상기 후방 곡선 표면은 제 2 반응 억제제를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 반응 억제제들은 조성과 농도 중 적어도 하나에서 상이하고, 상기 제 1 및 제 2 반응 억제제들의 농도는 상기 전방 곡선 표면 및 후방 곡선 표면 둘 모두에 걸쳐 변화되어, 상기 렌즈를 통한 맞춤 장력 또는 응력 프로파일을 생성할 수 있는, 콘택트 렌즈.
  14. 제13항에 따른 콘택트 렌즈를 제조하는 방법에 있어서,
    광학 등급 물질(optical grade material)을 콘택트 렌즈 전방 곡선 금형에 투입하는 단계;
    콘택트 렌즈 후방 곡선 금형을 상기 광학 등급 물질 상에 위치시키고 상기 콘택트 렌즈 전방 곡선 금형을 상기 콘택트 렌즈 후방 곡선 금형에 밀봉하여 콘택트 렌즈 금형을 형성하는 단계; 및
    상기 콘택트 렌즈의 중심 부분이 상기 콘택트 렌즈의 주변 부분보다 강직성이도록, 상기 콘택트 렌즈 금형에 걸친 경화 광(curing light)의 세기를 변화시킴으로써 상기 콘택트 렌즈 금형 내의 상기 광학 등급 물질을 선택적으로 경화시키는 단계를 포함하는, 콘택트 렌즈를 제조하는 방법.
  15. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 안과용 기구를 제조하는 방법에 있어서,
    제1 반응 억제제(reaction inhibitor)를 콘택트 렌즈 전방 곡선 금형의 표면 내로 도입하는 단계;
    광학 등급 물질을 상기 콘택트 렌즈 전방 곡선 금형에 투입하는 단계;
    제2 반응 억제제를 콘택트 렌즈 후방 곡선 금형의 표면 내로 도입하는 단계;
    상기 콘택트 렌즈 후방 곡선 금형을 상기 광학 등급 물질 상에 위치시키고 상기 콘택트 렌즈 전방 곡선 금형을 상기 콘택트 렌즈 후방 곡선 금형에 밀봉하여 콘택트 렌즈 금형을 형성하는 단계로서, 상기 제1 반응 억제제와 제2 반응 억제제는 조성과 농도 중 적어도 하나에서 상이한, 상기 형성하는 단계; 및
    상기 광학 등급 물질을 상기 콘택트 렌즈 금형 내에서 경화시켜서 형성되는 콘택트 렌즈를 통한 사전결정된 장력 프로파일(tension profile)을 생성하는 단계를 포함하는, 안과용 기구를 제조하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1 반응 억제제와 제2 반응 억제제는 기체를 포함하는, 안과용 기구를 제조하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 기체는 산소인, 안과용 기구를 제조하는 방법.
  18. 제15항에 있어서, 상기 전방 곡선 금형 및 후방 곡선 금형을 형성하는 물질들을 상기 제1 반응 억제제와 제2 반응 억제제를 각각 흡수 및 배출하는 상기 물질들의 경향에 의해 변동시킴으로써, 상기 제1 반응 억제제와 제2 반응 억제제의 농도를 제어하는 단계를 추가로 포함하는, 안과용 기구를 제조하는 방법.
  19. 제15항에 있어서, 상기 전방 곡선 금형 및 후방 곡선 금형을 둘러싸는 매질의 시간, 온도, 농도 및 압력을 제어하여 상기 제1 반응 억제제와 상기 제2 반응 억제제에 대한 노출을 변동시킴으로써, 상기 제1 반응 억제제와 제2 반응 억제제의 농도를 제어하는 단계를 추가로 포함하는, 안과용 기구를 제조하는 방법.
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