KR102167234B1

KR102167234B1 - 콘택트 렌즈 안구 모델

Info

Publication number: KR102167234B1
Application number: KR1020127018543A
Authority: KR
Inventors: 윌렘 포체; 스티븐 에르네스트 플랑클린; 키즈 헨드릭스; 호세 엘. 페레츠
Original assignee: 존슨 앤드 존슨 비젼 케어, 인코포레이티드
Priority date: 2009-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2020-10-21
Also published as: CA2784350A1; JP2016180996A; EP2513708A1; US20110153287A1; JP6328692B2; KR20170070283A; KR20120105515A; CA2784350C; CA3034599A1; WO2011084684A1; RU2536324C2; AU2010339793A1; AR079516A1; TWI518397B; US8403479B2; AU2010339793B2; CN102656507B; TW201135308A; BR112012014864A2; JP2013515283A

Abstract

콘택트 렌즈 설계를 시험하기 위한 모델이, 렌즈 설계를 모델에 적용하고, 모델의 적용에 의해 렌즈가 그의 설계 목적을 충족하는지를 결정하며, 충족하는 경우 렌즈 설계를 유지하고, 충족하지 않은 경우 렌즈 설계를 수정하는, 콘택트 렌즈를 설계하기 위한 방법과 같은 응용에 사용된다.

Description

콘택트 렌즈 안구 모델{CONTACT LENS EYE MODEL}

콘택트 렌즈를 설계하기 위한 현재의 방법은 전형적으로 힘들고 시간 소모적이며 비용이 많이 든다. 이는 전형적으로 구매가능하거나 내부에서 개발된 소프트웨어를 사용하여 컴퓨터 상에서 렌즈 설계를 생성하는 것을 수반한다. 소프트웨어에 입력되는 파라미터들은 처방 정보, 안구 치수, 눈물막(tear film) 특성 및 재료 특성을 포함한다. 생성된 설계의 렌즈가 그에 따라 제조되어야 하고, 이어서 렌즈가 어떻게 환자의 안구 상에 맞춰지고 움직일지를 결정하기 위해 임상적으로 시험되어야 한다. 렌즈에서 부족한 점이 발견되는 경우, 허용가능한 안구상(on-eye) 성능이 달성될 때까지 전체 프로세스가 반복되어야 한다. 안구상 성능이 달리 예측될 수 없기 때문에, 이러한 설계, 제조, 시험 사이클은 필수적이다.

콘택트 렌즈의 설계, 제조, 처방 및 맞춤은 안구의 동역학(dynamics)을 이해함으로써 이득을 얻을 수 있다. 안구가 움직이는 방식, 그러한 움직임에서 상호작용하는 힘, 및 움직임과 힘에 의해 렌즈가 영향을 받는 방식이 중요할 수 있다. 예를 들어, 안구 상의 위치 또는 위치의 범위 내에 렌즈를 유지하기 위한 안정화 기법을 고안하는 것은 그러한 이해에 의해 향상될 수 있다.

안구와 렌즈에 관련된 힘과 상호작용이 제안된 설계에 대한 영향을 입증할 수 있는 모델에 포함될 경우 더욱 더 유용할 것이다. 이것이 본 발명의 주제이다.

본 발명은 콘택트 렌즈 설계를 시험하기 위한 모델이다. 본 발명의 다른 태양에서, 콘택트 렌즈를 설계하기 위한 방법은 설계를 제안하는 단계, 설계를 모델에 적용하는 단계, 렌즈가 그의 설계 목적을 충족하는지를 결정하는 단계, 충족하는 경우 렌즈 설계를 유지하는 단계, 및 충족하지 않은 경우 렌즈 설계를 수정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 태양에서, 렌즈 설계를 시험하기 위한 장치는 안구 모델로 프로그래밍되는 컴퓨터를 포함한다.

본 발명의 또 다른 태양에서, 안구 모델은 안구상 렌즈에 작용하는 토크의 운동량 모멘트(moment of momentum)를 균형화함으로써 동작한다.

<도 1a 내지 도 1c>
도 1a 내지 도 1c는 회전축 및 렌즈에 작용하는 다양한 토크를 식별하는, 렌즈가 삽입된 안구의 개략도.
<도 2>
도 2는 컴퓨터 모델링에 사용될 수 있는 안구 치수를 나타내는 도면.
<도 3>
도 3은 컴퓨터 모델링에 사용될 수 있는 렌즈 설계 특징을 나타내는 도면.
<도 4a 및 도 4b>
도 4a 및 도 4b는 깜박임 및 깜박임 치수를 나타내는 도면.
<도 5>
도 5는 난시를 위한 -3.00D 실리콘 하이드로젤 렌즈의 회전 반응의 도면.
<도 6>
도 6은 난시를 위한 -3.00D 실리콘 하이드로젤 렌즈의 중심화 반응의 도면.
<도 7>
도 7은 난시를 위한 -3.00D 실리콘 하이드로젤 렌즈의 안구상 움직임의 도면.

본 발명의 안구 모델은 안구에 그리고 안구의 구성요소에 작용하는 토크를 균형화하는 설계 프로세스에서 특히 유용한 응용을 가진다. 이는 공칭 설계(nominal design)로 시작하는 설계 개선 프로세스를 포함할 수 있다. 안구 모델에 그 설계를 적용하고, 설계 목적이 충족되는지를 결정한다. 그러한 프로세스는, 제한 없이 구면(spherical), 원환체(toric), 다초점, 난시, 비구면(aspheric), 및 하이브리드(hybrid) 렌즈를 설계하는 것을 포함한다.

신규 설계를 생성하기 위해 프로세스에 바람직하게 사용되는 모델은 기계적 작용 및 렌즈 안정성에 대한 그 효과를 시뮬레이션하는 다양한 인자 및 가정을 포함한다. 바람직하게는, 이러한 모델은 잘 알려진 프로그래밍 기술에 따라 표준 프로그래밍 및 코딩 기술을 사용하는 소프트웨어로 변환된다. 넓은 개요에서, 모델은 규정된 수의 눈의 깜박임에서의 후술되는 힘의 인가를 시뮬레이션함으로써 안정화된 렌즈를 설계하기 위한 프로세스에 사용된다. 그에 따라, 렌즈가 회전하고 탈중심화(decenter)되는 정도가 결정된다. 이어서, 설계는 회전 및/또는 중심화(centration)가 보다 바람직한 수준으로 되게 하는 방식으로 변경된다. 이어서, 모델에 대해 다시, 미리설정된 수의 깜박임 후에 깜박일 때의 이동이 결정된다. 설계의 변경은 더욱 상세히 후술되는 메리트 함수(merit function)의 적용에 의해 달성된다.

모델은 안구가 바람직하게는 각막 및 공막을 나타내는 적어도 2개의 구면 표면 부분으로 이루어지고 x-y-z 좌표축의 원점이 각막을 나타내는 구면의 중심에 있는 것으로 가정한다. 비구면 표면과 같은 더욱 복잡한 표면이 또한 사용될 수 있다. 렌즈의 기본 형상은 구면 표면 부분들로 이루어지지만, 렌즈의 기본 곡선 반경은 렌즈의 중심으로부터 에지를 향해 변경되게 된다. 하나 초과의 기본 곡선이 후방 표면을 기술하기 위해 사용될 수 있다. 안구 상에 위치된 렌즈는 안구의 형상과 동일한 형상을 취하는 것으로 가정된다. 렌즈의 두께 분포가 반드시 회전 대칭일 필요는 없다. 렌즈의 에지에서의 두꺼운 구역은 렌즈의 위치 및 배향 거동을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 액체의 균일한 박막(눈물막)이 렌즈와 안구 사이에 존재하는데, 전형적인 두께는 1 내지 7 ㎛, 바람직하게는 5 ㎛이다. 이러한 눈물막은 후-렌즈(post-lens) 눈물막으로 지칭된다. 렌즈 에지에서 렌즈와 안구 사이의 액체막의 두께는 훨씬 더 작고, 무친(mucin) 눈물막으로 지칭된다. 1 내지 10 ㎛, 바람직하게는 5.0 ㎛의 전형적인 두께를 갖는 액체의 균일한 박막(또한, 눈물막)이 렌즈와 하안검 및 상안검 사이에 존재하고, 이들은 전-렌즈(pre-lens) 눈물막으로 지칭된다. 하안검 및 상안검 둘 모두의 경계는 x-y 평면에서 단위 법선 벡터를 갖는 평면들 내에 놓인다. 따라서, z-축에 수직한 평면 상의 이들 경계의 투영은 직선이다. 이러한 가정은 안검들의 움직임 동안에 또한 이루어진다. 상안검은 콘택트 렌즈에 균일한 압력을 가한다. 이러한 균일한 압력은 상안검에 의해 덮인 콘택트 렌즈의 전체 영역에 또는 (안검의 에지를 기술하는 곡선을 통한 평면에 수직한 방향으로 측정되는) 균일한 폭을 갖는 상안검의 경계 부근의 이러한 영역의 일부에 가해진다. 하안검은 콘택트 렌즈에 균일한 압력을 가한다. 이러한 압력은 하안검에 의해 덮인 콘택트 렌즈의 전체 영역에 가해진다. 안검들에 의해 콘택트 렌즈에 가해지는 압력은 특히 에지 부근의 콘택트 렌즈의 불균일한 두께 분포(두꺼운 구역)를 통해 렌즈에 작용하는 토크에 기여한다. 콘택트 렌즈에 작용하는 토크에 대한 이러한 압력의 효과는 멜론 씨(melon seed) 효과로 지칭된다. 렌즈가 안구에 관하여 움직이는 경우, 후-렌즈 눈물막에 점성 마찰이 존재한다. 렌즈가 안구에 관하여 움직이는 경우, 렌즈 에지와 안구 사이의 무친 눈물막에 또한 점성 마찰이 존재한다. 또한, 렌즈가 움직이고 및/또는 안검들이 움직이는 경우, 전-렌즈 눈물막에 점성 마찰이 존재한다. 렌즈의 변형으로 인해 렌즈 내에 스트레인(strain) 및 응력이 발생한다. 이들 스트레인 및 응력은 렌즈의 탄성 에너지 함량을 생성한다. 렌즈가 안구에 관하여 움직이고 렌즈의 변형이 변화함에 따라, 탄성 에너지 함량이 변화한다. 렌즈는 탄성 에너지 함량이 최소인 위치로 향하는 경향이 있다.

안구 상에서의 렌즈의 움직임은 렌즈의 "중심선" 둘레의 회전 및 x-y 평면 내의 선 둘레의 회전으로 분해된다. "중심선" 둘레의 회전이 렌즈의 회전으로 불린다. x-y 평면 내의 선 둘레의 회전은 렌즈의 탈중심화를 일으킨다. 렌즈의 "상부 지점"의 움직임은 렌즈의 탈중심화 움직임이다. 예를 들어 깜박임 동안 안검들이 움직일 때, 눈물막 내의 전단이 발생하고, 그에 따라 전단 응력이 렌즈에 작용한다. 렌즈의 3 자유도(three degrees of freedom)는 운동량 모멘트(moment of momentum)의 균형에 의해 결정된다. 운동량 모멘트의 균형이 만족되도록 렌즈가 자신을 위치 및 배향시킨다. 전술된 메커니즘이 렌즈에 작용하는 총 토크에 대한 기여도(contribution)의 원인이 된다. 렌즈에 작용하는 토크는 렌즈의 움직임을 구동하는 토크로 그리고 렌즈의 움직임에 저항하는 토크로 나뉘어질 수 있다. 렌즈의 (회전) 속도에 비례하는 토크는 렌즈의 움직임에 저항하는 토크로서 분류된다. 모든 그 밖의 토크는 렌즈의 움직임을 구동하는 토크로서 분류된다. 렌즈에 작용하는 총 토크에 대한 기여도는 깜박임 동안 시간-종속적이고; 또한 깜박임 동안 렌즈의 위치 및 배향이 시간-종속적일 것이다. 콘택트 렌즈의 기하학적 형상의 효과, 및 안구, 안검들의 기하학적 형상 및 콘택트 렌즈의 일시적 위치와 일시적 배향에서의 콘택트 렌즈와의 안구의 상호작용을 기술하는 파라미터들의 효과가 본 명세서에 설명된 수학적 모델로 조사될 수 있다. 예를 들어, 렌즈에 작용하는 힘과 렌즈의 움직임이 어떻게 발생할지를 결정하기 위해 제안된 설계가 모델링될 수 있다. 이러한 이해를 염두에 두고, 이와 관련한 바람직한 성능이 얻어질 수 있는지를 결정하기 위해 설계 수정이 고려되어 재모델링될 수 있다. 이는 특히 안정화되어야 하는 렌즈를 설계하는 프로세스에 유용하다. 렌즈의 최종 위치에서의 두꺼운 구역 또는 안정화 구역의 영향, 배향 및 정주(settling) 속도가 반복하여 또는 제조 계획으로의 진행에 앞선 가상 시험(in silico test)으로서 조사될 수 있다.

안구(각막 및 공막)의 기하학적 형상, 렌즈의 기본 형상 및 안검들의 움직임을 기술하는 파라미터들이 도 1에 도시되어 있다. 렌즈의 움직임은 렌즈에 작용하는 운동량 모멘트의 균형에 따른다. 관성 효과는 무시된다. 그러면, 렌즈에 작용하는 모든 모멘트의 합계는 0이다. 따라서,

처음 4개의 모멘트는 저항 토크(resisting torque)이고, 렌즈 움직임에 선형으로 종속된다. 나머지 토크는 구동 토크(driving torque)이다. 운동량 모멘트의 이러한 균형은 렌즈의 위치 β에 대한 비선형 1차 미분 방정식을 생성한다.

본 발명의 프로세스에 사용되는 가장 바람직한 알고리즘에서, 이러한 방정식은 4차 룽게-쿠타(Runge-Kutta) 적분 기법으로 해석된다. 콘택트 렌즈 상의 지점들의 위치는 회전 벡터 β(t) 둘레의 회전에 따른다. 지점들의 이전(old) 위치를 현재 위치로 변환하는 회전 행렬 R(t)는 로드리게스의 식(Rodrigues's formula)에 따른다.

여기서,

및

.

이러한 수치 적분 방법은 시간-이산화(time-discretization)를 사용하고, 렌즈의 움직임은 후속 회전의 수로서 보여질 수 있으며, 따라서 다음 시간 단계

에서 회전 행렬은

이고, 여기서,

는 시간 단계

동안의 회전이다.

회전 행렬은 렌즈의 회전

및 탈중심화

로 분해된다.

렌즈의 회전은 렌즈의 중심선 둘레의 회전이다. 탈중심화는 (x, y) 평면 내의 선 둘레의 회전이다. 따라서, 렌즈의 위치는 그의 중심선 둘레의 렌즈의 회전

에 이은 탈중심화

로서 보여진다.

렌즈 회전이라는 것은 깜박임 동안 및 깜박임들 사이에 발생하는 그의 z-축 둘레의 렌즈의 각도 움직임을 의미한다. 회전은 안구 상에 모델링될 때 안구 상의 렌즈의 초기 위치 또는 렌즈 거동에 따라 시계 방향 또는 반시계 방향일 수 있다.

렌즈 중심화라는 것은 렌즈의 기하학적 중심과 각막 정점 사이의 거리를 의미한다. 중심화는 각막 정점의 평면에서 x-y 좌표계로 기록된다.

이러한 모델은, 그로부터의 명령이 범용 컴퓨터를 포함하는 컴퓨터에서 실행될 수 있는 컴퓨터 코드, 예컨대 매틀랩(MatLab), 베이직(BASIC), 포트란(FORTRAN), C++, 또는 임의의 다른 언어로 가장 잘 실시될 수 있다. 바람직하게는, 모델은 매틀랩 컴퓨터 코드로 구현된다. 코드는 개별 매틀랩 (*.m) 파일들에서 몇몇 서브루틴들로 가장 잘 변환된다. 입력 파라미터들은 콤마 분리 (*.csv) 파일에 제공된다. 프로그램은 인터액티브(interactive) 또는 배치(batch) 모드로 실행되도록 작성될 수 있다. 출력은 ASCII 텍스트 및 콤마 분리 (*.csv) 출력 파일들에 가장 잘 기록된다.

물론, 프로그램은 적절한 이름으로 주어지고, 메인 프로그램의 이름의 입력으로 실행이 시작된다. 예를 들어, 명령, 예컨대 run _ lens _ pos _ BEP _ csv 가 매틀랩 윈도우에 입력될 수 있거나, 실행 파일, 예컨대 run _ lens _ pos _ BEP _ csv _ exec . exe이 주어질 수 있다. 인터액티브 및 배치 처리와 같은 상이한 처리 모드를 구성하는 것이 가능하며, 적절한 윈도우가 사용자에게 모드의 선택을 제공하도록 구성될 수 있다.

입력 파라미터들의 디폴트 값(default value)을 포함하는 입력 파일들은 바람직하게는 처리 또는 편집을 위해 팝-업(pop-up) 윈도우에 제시된다. 디폴트 입력 파일의 경로는 " input "과 같이 적절히 이름붙여진 서브디렉토리로 설정될 수 있다. 이러한 기능에 관련된 적절한 확장자를 갖는 파일들은 바람직하게는 예를 들어 *. csv 로 디스플레이되는 것들 뿐이다. Input file과 같은 필드 옆의 버튼이 이용가능한 *. csv 입력 파일들의 리스트가 디스플레이되도록 설정될 수 있다. 입력 파일은 파일을 클릭함으로써 선택될 수 있다. 예를 들어 " ok "와 같은 명령이 입력값의 확정적인 선택을 가능하게 하도록 나타내어질 수 있고, " reset "과 같은 명령이 원래의 디폴트 입력값으로 복귀하게 할 수 있다.

입력 파라미터들은 디폴트 파라미터들을 포함하는 입력 파일을 선택한 후에 변경될 수 있으며; 따라서 이들 입력 파라미터들이 변경될 수 있는 3개의 윈도우가 팝업된다. 제1 윈도우에서, 버튼 ok 및 reset 이 나타나게 구성될 수 있다. 이들 버튼에 따른 동작들은 상기 논의된 바와 같다. 바람직하게는, 제1 윈도우에서, 입력 파라미터들의 값을 변경하기 위해, 눈물막 특성, 안구 치수 및 렌즈 특성이 디스플레이되고 변경될 수 있다. 제2 윈도우에서, 입력 파라미터들의 값을 변경하기 위해, 안검 및 깜박임 특성, 시선 방향, 초기 위치 및 중력 가속도가 디스플레이되고 변경될 수 있는 것이 바람직하다. 제3 윈도우에서, 입력 파라미터들의 값을 변경하기 위해, 수치 파라미터들 및 출력 파일이 디스플레이되고 변경될 수 있는 것이 바람직하다.

값들이 입력 파라미터들에 할당된 때, 이들은 당업계에 공지된 프로그래밍 기술에 따라 적절하게 코딩되는 전술된 바와 같은 알고리즘을 통해 처리된다. 계산이 알고리즘에 따라 수행된다. 모든 계산이 수행된 후에, 후 처리가 활성화될 수 있다. 추가의 명령, 예컨대 Start post - processing of results 및 End of program and close all figures 가, 데이터 출력을 준비하기 위해 서브루틴들을 결합시키고 이어서 추가의 계산을 중단시켜서 ASCII (*.txt) 파일 및 콤마 분리 (*.csv) 파일과 같은 적절한 파일에 기록된 출력을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 선택적으로, 후 처리 서브루틴들은 하기와 같이 설정될 수 있다:

Lens decentration + orientation : 렌즈의 탈중심화 및 회전을 디스플레이하도록 그래프가 그려진다,

Torques around x- axis : 렌즈에 작용하는 x-축 둘레의 구동 및 저항 토크의 그래프가 그려진다

Torques around y- axis : 렌즈에 작용하는 y-축 둘레의 구동 및 저항 토크의 그래프가 그려진다

Torques around z- axis : 렌즈에 작용하는 z-축 둘레의 구동 및 저항 토크의 그래프가 그려진다

Lens thickness : 렌즈 두께의 2D 컬러 맵(color map) 및 3D 높이 플롯(height plot)이 그려진다

Elastic restoring Torque : 안구 상의 렌즈의 상이한 위치에 대한 탄성 복원 토크 및 렌즈의 탄성 에너지 함량의 그래프가 그려진다

Create lens design summary : 렌즈 설계의 요약이 작성된다. 두께 분포의 플롯이 그려지고, 렌즈의 전역 기하학적 형상을 기술하는 데이터가 디스플레이된다.

Create PDF analysis summary ( Vert .) : 분석 결과의 요약이 디스플레이되고, PDF 파일로 저장된다. 렌즈의 움직임에 대한 정보 및 회전과 탈중심화의 플롯이 주어진다. 모든 정보는 수직으로 적층된다(stacked vertically).

Create PDF analysis summary ( Hor .) : 분석 결과의 요약이 디스플레이되고, PDF 파일로 저장된다. 렌즈의 움직임에 대한 정보 및 회전과 탈중심화의 플롯이 주어진다. 정보는 나란히 배열되고 그리고/또는 수직으로 적층된다.

Create movie of lens movement on eye : 안구 상의 렌즈 움직임의 동영상이 생성된다. 각각의 시간 단계에서 렌즈가 디스플레이되고, 폴더 C:\ Temporary에 *.avi 파일로 저장된다. 사용자는 avi 파일이 원하는 폴더로 이동되거나 파일이 파일의 원하지 않은 덮어쓰기를 방지하기 위해 이름이 변경되는 것에 주의하여야 한다.

Eye geometry summary : 안구 기하학적 형상의 요약이 디스플레이된다. 안구의 플롯 및 기타 정보가 주어진다. 디스플레이되는 정보는 컴퓨터에 사용되는 메모리에 따라 PDF 또는 png 파일로 저장된다.

Variable [ Time / cycle number ] : 시간 종속 플롯의 x-축을 따른 변수가 시간으로부터 사이클 수로 또는 역으로 토글된다(toggled).

시뮬레이션 모델 파라미터들은 파라미터들의 7개 그룹으로 그룹화될 수 있다. 각각의 그룹에서, 하기의 파라미터들이 바람직하게는 하기와 같이 할당될 것이다:

눈물막 특성:

a. 수성층 (눈물막) 점도

b. 무친층 점도

c. 무친층 두께

d. 전-렌즈 눈물막 두께

e. 후-렌즈 눈물막 두께

안구 치수 (도 2)

a. 각막의 반경

b. 공막의 반경

c. 각막의 가시 영역의 반경

렌즈 설계 (도 3)

a. 렌즈 기본 곡선 반경 (r3)

b. 렌즈 기본 곡선 반경의 천이(transition) 반경 (r2)

c. 렌즈 후방 기하학적 형상 (변형되지 않은 렌즈 기하학적 형상에 대한 정보를 포함함) (r1)

d. 무친 전단층의 영역을 정의하는 각도 (에지 접촉 각도)

e. 무친 전단층의 접촉 면적 크기 (렌즈 에지 접촉 면적)

f. (포인트 클라우드(point cloud)에 의해 주어지는 분포로서의) 렌즈 두께

렌즈 재료 특성

a. 밀도

b. 영률(Young's modulus)

c. 푸아송 비(Poisson's ratio)

안검 및 깜박임 특성

a. 하안검 측방향 변위

b. 상안검 측방향 변위

c. 상안검 하향 움직임 완료 시간

d. 깜박임 완료 시간

e. 1회 깜박임과 다음 깜박임 사이의 시간

f. 안검 압력 p [N/m^2]

g. 깜박임의 시작 시의 하안검 위치

h. 깜박임의 시작 시의 상안검 위치

i. 상안검 에지에서의 압력 대역 폭

j. 깜박임의 시작 시의 하안검 각도

k. 깜박임의 시작 시의 상안검 각도

l. 일정/일치 실험의 안검 속도

시선 방향

a. 미리정의된 일시적 시선 방향에서 선택

b. 시선 방향의 변화 없음

c. 수평

d. 수직 움직임

e. 원형 움직임

f. 수평 방향으로 일정한 시선

g. 수직 방향으로 일정한 시선

h. 주기적 시선 움직임 진폭

i. 주기적 시선 움직임 빈도

초기값

a. 렌즈 초기 회전 각도

b. x-방향으로의 초기 탈중심화

c. y-방향으로의 초기 탈중심화

중력 가속도

중력 가속도 (m2/s)

시뮬레이션 파라미터

a. 시뮬레이션되어야 하는 사이클의 수

b. [0, Tdownblink]에서의 시간 단계의 수

c. 특정 시간 단계

d. 반경 방향으로의 렌즈 이산화

e. 원주 방향으로의 렌즈 이산화

출력 파일들(예컨대, *.txt 및 *.csv 포맷 둘 모두)은 각각의 구성에 대한 처리 동안 및 처리 후에 생성된다. 즉, 중간 및 최종 결과 둘 모두가 준비된다. 중간 결과는 바람직하게는 아래를 포함한다:

a. 사이클의 지속 시간: 깜박임 + 깜박임들 사이의 일시 멈춤

b. 렌즈 반부 직경

c. 렌즈의 질량

d. 질량 중심의 x-좌표

e. 질량 중심의 y-좌표

e. 질량 중심의 z-좌표

f. 무친 전단층의 폭

g. 탈중심화 각도의 x-성분의 함수로서 탄성 복원 토크의 x-성분의 맞춤 계수(fit coefficient)

h. 탈중심화 각도의 y-성분의 함수로서 탄성 복원 토크의 x-성분의 맞춤 계수

최종 결과는 바람직하게는 아래를 포함한다:

a. 마지막 사이클의 시작 및 종료 모두에서의 위치, 회전 각도 및 x-y 오프셋

b. 종료 위치에 관한 x-y 오프셋 및 회전 각도, 그에 따른 마지막 사이클의 시작 및 종료에서의 값들 사이의, 각각의 회전 각도에서의 x-y 오프셋 차이

c. 종료 위치에 관한 x-y 위치, 회전 각도 및 x-y 오프셋의 최대 및 최소값

d. x-y 오프셋 렌즈가 극단값에 도달한 때의 렌즈의 위치 및 회전 각도

e. 각각의 사이클(깜박임)의 시작 및 마지막 사이클의 종료에서의 시간, (x, y, z)-위치, 회전 각도, x-y 오프셋, 종료 위치에 관한 x-y 오프셋, 종료값에 관한 회전 각도 및 회전 속도의 값들

본 발명의 바람직한 실시 형태에서, 출력은 마이크로소프트 엑셀(Microsoft Excel) 파일과 같은 스프레드 시트 파일에 채워진다(렌즈의 위치 및 회전 속도의 요약이 모든 구성에 대해 배치 파일에 기록됨). 각각의 사이클에 대해, 렌즈의 정점의 x, y 위치, 회전 각도, 오프셋, 회전 속도가 깜박임의 시작 및 종료에서 파일에 기록된다. 또한, 마지막 사이클 동안의 처음 4개의 양의 최소 및 최대값이 파일에 기록된다. 오프셋이 양(positive)의 y 평면 내에 있는 경우, 음(negative)의 부호가 오프셋에 부가된다. 오프셋이 음의 y 평면 내에 있는 경우, 양의 부호가 사용된다.

MS - Excel 요약 출력 파일의 예 :

본 발명의 렌즈는 안경, 콘택트, 및 안내 렌즈(intraocular lens)를 제한 없이 포함하는 안과용 렌즈를 제조하기에 적합한 임의의 렌즈 형성 재료로부터 제조될 수 있다. 소프트 콘택트 렌즈의 형성을 위한 예시적인 재료는 제한 없이 실리콘 탄성중합체, 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제5,371,147호, 제5,314,960호, 및 제5,057,578호에 개시된 것들을 제한 없이 포함하는 실리콘-함유 거대단량체, 하이드로젤, 실리콘-함유 하이드로젤 등 및 이들의 조합을 포함한다. 더 바람직하게는, 표면은 실록산이거나, 폴리다이메틸 실록산 거대단량체, 메타크릴옥시프로필 폴리알킬 실록산, 및 이들의 혼합물을 제한 없이 포함하는 실록산 작용기, 실리콘 하이드로젤 또는 하이드로젤, 예를 들어 에타필콘(etafilcon) A를 함유한다.

렌즈 재료의 경화는 임의의 편리한 방법에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 재료는 금형 내에 침착되고, 열, 조사, 화학, 전자기 방사선 경화 등 및 이들의 조합에 의해 경화될 수 있다. 바람직하게는, 콘택트 렌즈 실시 형태의 경우, 성형은 자외광을 사용하여 또는 가시광의 전체 스펙트럼을 사용하여 수행된다. 보다 구체적으로, 렌즈 재료를 경화시키기에 적합한 정확한 조건은 선택된 재료 및 형성되는 렌즈에 좌우될 것이다. 적합한 공정은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제5,540,410호에 개시되어 있다.

본 발명의 콘택트 렌즈는 임의의 편리한 방법에 의해 제조될 수 있다. 한 가지 그러한 방법은 금형 삽입물(mold insert)을 제조하기 위해 베어리폼(VARIFORM.TM.) 부착물을 구비한 옵토폼(OPTOFORM.TM.) 선반을 사용한다. 다음으로, 금형 삽입물은 금형을 형성하도록 사용된다. 후속적으로, 적합한 액체 수지가 금형들 사이에 배치되고, 이어서 수지가 압축 및 경화되어 본 발명의 렌즈를 형성한다. 당업자는 본 발명의 렌즈를 제조하기 위해 임의의 많은 공지된 방법이 사용될 수 있음을 이해할 것이다.

본 발명이 이제 하기의 비제한적인 실시예에 관하여 추가로 설명될 것이다.

실시예 1

실시예 1에 설명된 렌즈 설계는 -3.00D 처방의 난시를 위한 구매가능한 실리콘 하이드로젤 렌즈(아큐브 오아시스(ACCUVUE OASYS), 존슨 앤드 존슨 비젼 케어, 인크.(Johnson & Johnson Vision Care, Inc.))이다. 렌즈를 20회 깜박임 사이클을 사용하여 전술된 안구 모델로 모델링하였다. 렌즈는 시작 위치에 대해 반시계 방향으로 45도만큼 의도적으로 오정렬시켰다.

도 5는 안구 모델로부터 얻어진 렌즈의 회전 반응을 나타낸다. 회전 반응은 그의 휴지 위치를 향해 다시 회전하는 렌즈를 보여준다. 휴지 위치는 약 16회 깜박임 후에 도달되는데, 여기서 렌즈의 회전은 0.0도로 가정된 최종 위치로부터 5.0도 이내이다.

도 6은 실시예 1로부터의 렌즈의 중심화 반응을 나타낸다. 렌즈는 각각의 깜박임 내에서 최대 1.00 ㎜까지 탈중심화된다. 더욱 상세한 렌즈 중심화가 도 7에 제공되는데, 여기서 렌즈 움직임은 3가지의 구별되는 움직임으로 구분된다:

- 안검의 폐쇄 동안 발생하는 하향 움직임

- 안검의 개방 동안 발생하는 상향 움직임

- 2회의 연속적인 깜박임 동안 발생하는 나머지 렌즈 움직임

Claims

가상 안구 모델(virtual eye model)이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체로서, 상기 가상 안구 모델은,
a) 각막 및 안검에 영향을 주는 기계적 힘의 표현,
b) 컴퓨터에 프로그래밍될 때 상기 각막 상에 배치된 콘택트 렌즈에 가해지는 운동량 모멘트(moments of momentum)를 계산하는 명령어,
c) 컴퓨터에 프로그래밍될 때 시뮬레이션된 깜박임 동작에 의해 유도된 상기 각막 상에 배치된 콘택트 렌즈의 회전 및 탈중심화 데이터를 계산하는 명령어, 및
d) 컴퓨터에 프로그래밍될 때 상기 각막 상에 배치된 콘택트 렌즈의 회전 및 탈중심화 데이터에 기초하여, 깜박임 동안 및 깜박임 사이에 상기 모멘트를 균형화하고 상기 콘택트 렌즈 위치의 매핑(mapping)을 출력하는 알고리즘을 최적화하는 명령어를 구비하는, 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
콘택트 렌즈를 설계하기 위한 방법으로서,
a) 설계 파라미터들의 공칭 세트(nominal set)를 갖는 렌즈 설계를 제공하는 단계,
b) 상기 설계를 제1항의 가상 안구 모델에 적용하는 단계, 및
c) 상기 모델의 적용에 기초하여 개선된 콘택트 렌즈 설계를 생성하는 단계를 구비하는, 방법.
제2항에 있어서, 상기 적용하는 단계 b) 및 상기 생성하는 단계 c)는 반복하여 수행되는, 방법.
제2항에 있어서, 안구 역학(eye mechanics)의 효과를 시뮬레이션하는 상기 가상 안구 모델은 콘택트 렌즈 설계를 입증하는 데 사용되는, 방법.
제4항에 있어서, 깜박임이 상기 안구 역학 중 하나이고, 그에 따라 안정화 기법을 조정하는, 방법.
제5항에 있어서, 상기 역학은 깜박임을 포함하는, 방법.