KR20110127706A - 계면 굴절 조절성 렌즈 - Google Patents

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KR20110127706A
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칼리드 멘탁
베다 스테이나체르
필리프 스턱클린
한스 플럭키게르
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어답틱스 아게
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Abstract

본 발명은 안내 렌즈에 관한 것으로, 더 상세하게는 본 발명은 안구의 모양근이나 모양체의 장력의 변화 또는 다른 조절력들에 반응하여 광 굴절력을 변화시킬 수 있는 안내 렌즈에 관한 것이다. 본 발명의 렌즈들은 일반적으로 서로 다른 굴절률을 가지는 두 액체들 사이의 계면으로 정의되는 렌즈 특성인 계면 굴절 조절성 렌즈(IRAL; interfacil refractive accommodating lenses)로 일컬어진다.

Description

계면 굴절 조절성 렌즈{Interfacial Refraction Accommodating Lens (IRAL)}
본 발명은 안내 렌즈에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 안구의 모양근 또는 모양체의 장력 변화 또는 다른 조정 힘들에 따라 광 굴절력을 변화시킬 수 있는 안내 렌즈에 관한 것이다. 본 발명의 렌즈는 일반적으로 조절성 렌즈(accommodating lens)라고 한다.
인간의 눈의 자연적 렌즈는 투명한 수정체이고, 이는 홍채 후면과, 후방 챔버라고 알려진 영역이 있는 유리체 동공(vitreous cavity)의 전면에 위치한 수정체낭(capsular bag) 내에 포함되어 있다. 수정체낭은 모양 소대(zonules)라고 불리는 섬유에 의해 근육이 발달한 모양체의 전면에 부착되어 있다. 이의 후방에 배치된 유리체 동공에는 겔(gel)이 채워져 있고, 렌즈를 통과한 광선이 집적되는(focused) 망막을 더 포함한다. 모양근의 수축과 이완은 수정체낭과 그 안의 자연적 렌즈의 모양을 변화시켜, 다양한 거리에 있는 물체로부터 기인하는 광선이 망막에 초점을 맺도록 한다.
백내장은 안구의 자연적 렌즈 또는 그 주위의 투명막이 시각 손상의 정도에 따라 혼탁해지고 광의 경로를 방해할 때 발생한다. 환자의 이러한 상태를 교정하기 위해, 혼탁해진 자연적 렌즈 또는 백내장을 제거하고 인공 안내 렌즈로 교체하는 외과적 수술이 행해진다. 백내장 수술 동안, 수정체낭의 전방 영역은 백내장과 함께 제거되고, 후방 캡슐(posterior capsule)이라고 불리는 수정체낭의 후방 영역은 때때로 안내 렌즈(IOL; intraocular lens)를 이식하기 위한 지지 영역으로서 온전하게 남아있게 된다. 그러나, 이러한 종래 IOL은, 고정된 굴절력을 가지며, 따라서 책을 읽거나 컴퓨터 작업을 하는 것과 같은 환자의 초점 거리 요구에 대하여 초점 거리를 변화시킬 수 없다는 단점을 갖는다.
굴절력을 변화시키는 능력을 가진 안내 렌즈의 다양한 유형들이 안구의 자연적 렌즈의 성능을 복제하려는 노력으로 제안되어 왔다. 문헌에 의해 알려진 것과 같이, 그러한 조절성 안내 렌즈는 환자가 초점을 잘 맞출 수 있고, 따라서 복수 개의 거리에 위치한 물체들을 선명하게 볼 수 있는 다양한 설계들을 가진다. 이와 관련된 예들이 미국 특허 번호 4,254,509; 미국 특허 번호 4,932,966; 미국 특허 번호 6,299,641; 미국 특허 번호 6,406,494; 및 미국 특허 번호 7,261,737와 같은 공개 문헌들에 개시되어 있다.
Garabet의 미국 특허 번호 5,443,506은 렌즈의 조절(accommodation)을 바꾸기 위해, 렌즈의 두 표면 사이의 매체를 바꾸는 다양한 초점 안구 렌즈를 개시한다. 506' 환자의 렌즈는 안내 렌즈의 제1 영역에 있는 채널을 연결하는 연속 흐름 루프(continuous flow loop)를 갖는다. 또한, 채널에 제공되는 연속 흐름 루프는 안내 렌즈가 눈에 배치되고 지지되는 수단을 제공한다. 일 실시예에서, 연속 흐름 루프는 렌즈 햅틱부(haptics), 즉 렌즈 본체 지지 구조를 구비하고, 이는 렌즈 초점을 변화시키기 위해 광학 영역내의 전하를 띤 용액이 고체 렌즈 표면들 사이에서 차례로 움직이게 한다.
미국 특허 번호 5,489,302는 눈의 후방 챔버에 이식하기 위한 조절식 안구 렌즈를 개시한다. 이러한 렌즈는 짧은 관 형태의 단단한 프레임과 이에 부착되어 있는 가요성 막을 구비한다. 프레임과 막은 가스를 포함하는 밀봉된 공간을 형성한다. 프레임은 햅틱부를 통해 후방 캡슐에 부착되는 가요성 영역을 포함한다. 안구의 모양근에 의해 캡슐이 이완됨에 따라, 가요성 영역들이 당겨지고, 따라서, 부피가 증가하고 밀봉된 영역내의 압력이 감소된다. 이에 의해 막의 곡률, 따라서 렌즈의 굴절력이 변화된다.
미국 특허 번호 6,117,171은 안내 환경의 변화에 실질적으로 둔감하게 하기 위하여, 내부에 밀봉된 단단한 셸(shell)을 포함하는 조절성 안내 렌즈를 개시한다. 상기 렌즈는 후방 캡슐 내에 이식되는 데에 적합하고, 안내 렌즈의 내부를 각각 다른 굴절률을 가지는 유체가 채워져 있는 전방 및 후방 공간으로 나누는 가요성 투명막을 포함한다. 후방 공간의 주변부는 차례로 후방 캡슐에 부착되어 있는 햅틱부에 부착되어 있다. 안구의 모양근에 의해 캡슐이 이완되면, 햅틱부, 따라서 주변부가 후방 공간의 부피가 증가되도록 비틀리고, 공간들 사이의 압력 차이가 변화한다. 결과적으로 막의 곡률, 따라서 렌즈의 굴절력이 변화한다.
IOL의 초점을 변화시키기 위한 또 다른 접근 방식은 실리콘과 같은 물질로 만들어진 가요성 외부 표면을 구비하는 통상의 단단한 안내 렌즈를 형성하는 것이다. 이때, 물이 렌즈의 통상의 단단한 영역과 렌즈의 가요성 외부 표면 사이에 주입된다. 상기 물은 안내 렌즈의 곡률 반경을 변화시키기 위해 외부 가요성 층을 늘리고, 따라서 렌즈의 조절력(accommodation)이 변화한다. 이러한 접근 방법의 단점은 유체 소스, 유체 펌프와 흐름 조절 밸브가 모두 렌즈의 매우 근접한 영역 내에 제공되어야 하고, 대부분의 유체 주입 구성 요소도 렌즈 상에 제공되어야 한다. 게다가, 에너지 소스도 유체를 펌프하기 위해 제공되어야 한다. 안내에 발생되는 기계적 힘이 없는 경우, 유체를 충분히 강하게 펌프하기 위해 외부 전원 공급 장치가 요구된다. 그러한 외부 전원 공급 장치는 보통 제한된 수명 주기를 갖는 건전지를 사용하여 이식된다.
IOL의 조절을 다양하게 하기 위해 이용되는 또 다른 접근 방식은 종래의 IOL에 액정(liquid crystal) 물질로 코팅을 하는 것이다. 전압 소스가 크리스탈을 편광시키기 위해 크리스탈 물질에 인가된다. 크리스탈이 편광되면, 크리스탈 물질의 굴절률이 변화되고, 따라서 IOL의 조절력이 변화된다. 이러한 시스템 유형의 하나의 주요한 단점은 25 볼트 단위의 상대적으로 많은 양의 에너지가 액상 물질을 편광시키기 위해 요구된다는 것이다. 신체내에 이 정도의 볼트를 발생시킬 수 있는 것이 없으므로, 건전지와 같은 외부 전원 소스가 필요하다.
몇몇 종래 조절성 IOL은 굴절을 제공하기 위한 곡선을 가지는 고체 표면을 필요로 한다. 디옵터(diopter)와 조절력의 증가를 유도하기에 충분한 곡률의 변화를 위해 필요한 힘은 특히 노화된 렌즈의 모양근에 의해 제공되는 것보다 훨씬 크다. 다른 조절식 IOL들은 조절력을 생성하기 위해 광축을 따른 전체 IOL의 이동을 포함한다. 이는 상대적으로 더 큰 힘이 요구될 뿐만 아니라, 전방 챔버의 공간 부족으로 인하여 디옵터의 큰 변화를 일으킬 수 없다.
다양한 조절을 가지는 안내 렌즈를 제공하기 위한 상술한 시도와 다른 선행 시도들은 일반적으로 복잡한 시스템을 갖는다. 이러한 복잡한 시스템은 비용이 들고, 제조하기 어려우며 종종 인간의 눈에 이식하는 것이 불가능하다. 그러므로, 현재 조절식 렌즈는 작은 조절력(약 1 내지 2.5 디옵터(D))을 제공한다. 이러한 문헌의 목적을 위해서는, 참고로 미국 특허 번호 7,229,475와 같이, 다초점 렌즈가 반드시 조절성 렌즈일 필요는 없다는 것을 알 수 있다. 거의 자연적 렌즈에 가까운 조절성 렌즈는 최소 약 4D, 바람직하게는 약 6D 또는 그 이상의 조절력을 가져야 한다. 또한, 다초점 IOL은 제한된 개수의 시야에 적절한 거리들을 제공한다. 반대로, 조절성 IOL은 환자에게 착용하는 사람의 요구에 따라 연속적인 렌즈 초점 거리들을 제공하여 어떤 거리에서는 좋은 시야를 달성하도록 한다. 그러므로, 작동을 위해 인간 눈에 의해 제공되는 정도의 힘으로 더 높은 레벨의 조절력을 가지는 단순한 IOL이 요구된다.
본 발명은 (때때로, "I" 및 "II"로 지정된) 혼합되지 않는 제1 및 제2 유체 또는 액체들 사이에 자연적으로 생성되는 계면을 기초로 한 최신 굴절 시스템의 사용을 통해 선행 문헌의 렌즈들 및 렌즈 조립체들의 단점을 개선한다. 굴절력의 큰 변화가, IOL을 광축을 따라 움직일 필요 없이, 예를 들면 모양근 또는 모양체에 의한 작은 힘 및 힘 변화에 의해 본 발명에서 달성될 수 있다.
본 발명의 조절성 IOL은 일반적으로 두 개의 혼합되지 않는 액체들이 매니스커스(meniscus)를 형성하며 서로 접촉되어 있는 렌즈 모양의 챔버를 포함한다. 두 액체 사이의 계면은 망막상의 초점으로 광을 휘게 하는 굴절 표면을 제공한다. 매니스커스 곡률, 따라서 렌즈의 초점은 일반적으로 렌즈 햅틱부 수단에 의해 렌즈의 주변부에 압력을 인가함으로써 변화된다. 햅틱에 적용되는, 예를 들면 모양근 수축에 의한 매우 작은 힘이 매니스커스 곡률의 큰 변화을 일으키는데 요구되며, 다양한 거리에 있는 물체에 대하여 초점을 제공하도록 렌즈의 디옵터를 변화시킨다. 힘은 모양근으로부터 햅틱부를 통해 매니스커스에 전달된다. 햅틱부는 C-루프, 변형된 C-루프, 사각, 디스크 형태 등을 포함하는 몇몇의 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 햅틱부는 적어도 일부가 비어 있고, 빈 곳에 유체를 포함하는 햅틱 내부 챔버를 구비하며, 햅틱 챔버는 렌즈 모양의 챔버 또는 렌즈 본체와 유체적으로 연통되며, 예를 들면 후방으로의 햅틱의 변위는 렌즈 본체로 유체 I 또는 II가 흐르도록 하며 이는 획득된 조절력을 강화, 증가 또는 증폭시킨다. 본 발명의 관점에서, 렌즈 모양의 챔버를 형성하는 시각적으로 투명한 전방 또는 후방 벽 중 하나 또는 둘 모두는 유체들의 하나 또는 나머지에 의해 이동될 수 있도록 탄성이 있고, 늘어날 수 있다. 바람직한 실시예에서는, 유체가 햅틱 챔버로 흐를 때 후방으로 이동되도록, 오직 후방의 렌즈 모양의 챔버 벽만이 탄성이 있고, 늘어날 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 비어있는 렌즈 햅틱부는 바람직하게는 직사각 형태이고, 두 개이며, 광학 본체의 서로 반대되는 면에 배치된다.
다양한 액체들이 본 발명에 사용될 수 있다. 가장 중요한 파라미터는 순도, 표면 에너지, 밀도, 점성도 및 굴절률이다. 사실상, 어느 액체의 조합도 사용될 수 있다. 다양한 액체의 조합에 대한 조절력이 매니스커스 곡률의 변화에 기초하여 계산되었다. 하기 표 1은 이러한 결과 중 몇몇을 정리한 것이다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 각각의 액체들의 밀도는 실질적으로 동일하다.
본 발명의 다른 실시예에서, 액체들은 오직 선택적으로(optionally) 혼합되지 않을 수 있다(즉, 액체들은 혼합될 수도 있다). 상기 실시예에서, 액체들은 광학적으로 허용될 수 있는 막(membrane) 또는 박막(film)에 의해 분리될 수 있다. 박막은 유체 또는 액체가 분리되도록 유지시키고, 본 발명에 따라 다양한 디옵터 변화를 생성하도록 유체 I 및 II를 한정한다. 박막 또는 막은 서로 다른 굴절율(RI)을 갖는 혼합될 수 있는 액체들의 혼합을 방지하기 위하여 디스크의 가장자리에 결합된다. 바람직한 실시예에서, 액체들(또는 액체들 중 하나는 기체일 수 있으므로, 더 일반적으로 "유체들")은 실질적으로 동일한 밀도를 갖는다. "실질적으로 동일한 밀도"는 유체 또는 액체가 길고, 수직적으로 배치되어 있는 광학 챔버내에 여기서 기술한 것과 같이 혼합되지 않은 상태에서, 유체 또는 액체가 중력에 의해 거의 또는 전혀 챔버의 바닥에 "가라앉을" 수 있는 경향(또는 챔버의 바닥에 모이는 경향)을 가지지 않고, 착용자가 수평선에서 또는 먼 거리에서 봤을 때, 서로 분리되고 수직적으로 배치된 상태를 유지하는 정도의 유사성을 가지는 밀도를 의미한다.
설계 액체 I 액체 II 디옵터 변화
(D/변형각의 각도)
1 노말 살린(normal saline, 0.9%)
RI=1.331		 실리콘 유체(silicone fluid)
RI=1.433		 7.5
2 노말 살린(0.9%)
RI=1.331		 실리콘 유체
RI=1.454		 9
3 노말 살린(0.9%)
RI=1.331		 실리콘 유체
RI=1.501		 11
4 노말 살린(0.9%)
RI=1.331		 실리콘 유체
RI=1.520		 15
5 노말 살린(0.9%)
RI=1.331		 아크릴 유체(acylic fluid)
RI=1.512		 10.5
6 노말 살린(0.9%)
RI=1.331		 아크릴 유체
RI=1.536		 12.7
7 노말 살린(0.9%)
RI=1.331		 유기 오일(organic oil)
RI=1.467		 7.5
8 노말 살린(0.9%)
RI=1.331		 유기 오일
RI=1.502		 10.5
본 발명의 조절식 IOL 및 방법의 선행 문헌에 알려지지 않은 장점은 다음과 같다.
1. 두 개의 혼합되지 않은 액체들 사이의 계면이 자유 에너지 고려사항들에 의해 자연적으로 안정적이므로, 안정적 굴절률을 갖는다.
2. 계면은 아주 작은 힘에 의해 이동할 수 있다. 이는 모양근으로부터의 아주 작은 힘으로 곡률의 변화가 가능하고, 따라서 더 큰 디옵터 변화가 가능하다.
3. 설계가 종래의 IOL들과 유사하면서 상대적으로 간단하다. 특히, 사각 가장자리들이 후방 캡슐 불투명(PCO; posterior capsule opacification)을 방지하기 위해, 설계에 포함될 수 있다.
본 발명의 렌즈는 선행 문헌에 알려지지 않은 실질적으로 증가된 렌즈 디옵터 변화와 진정한 조절력을 제공한다.
일 관점에서, 본 발명은 조절성 IOL에 의해, IOL이 이식된 환자의 그러한 변화에 대한 생리적 요구에 따라 적어도 2 디옵터, 바람직하게는 적어도 4 디옵터, 더욱 바람직하게는 적어도 6 디옵터의 디옵터 변화를 얻을 수 있는 방법에 관한 것이다. 실제로, 본 조절 방법과 조절식 IOL은 젊고, 건강하며, 백내장 전의 눈의 렌즈 초점 조정 및 반응을 거의 그대로 모방한 것이다.
본 설명과 청구항에서 사용되는 "캡슐 모양의 유닛(capsular unit)"이라는 용어는 서로 결합되어 있고, 같이 행동하는 후방 캡슐, 모양 소대 및 모양체를 의미하며, 이는 본 발명에 따라 형성되고, 케이블의 한 종류로, 변화하는 장력은 조절을 실현하기 위해 본 발명의 렌즈 조립체에 의해 이용되고 인가되는 축 방향의 힘을 제공한다.
본 발명의 렌즈는 안구를 제거한 후에 자연적 렌즈를 대체한 것이며, 조립체의 이식 후에 눈이 더 잘 보이도록 할 뿐 아니라, 조절될 수 있고, 따라서 연속적인 거리에 위치한 물체들의 초점이 맞도록 한다. 조절을 달성하기 위해, 조립체는 후방 캡슐 또는 홈(sulcus)에 축 방향으로 인접하는 탄성이 있는 본체를 가지며, 후방 챔버, 수정체낭(capsular bag), 홈에 고정되도록 설계된다.
본 발명의 렌즈 조립체는, 렌즈의 곡률 반경, 그러므로 굴절력이 힘의 크기에 따라 변화되는 렌즈를 제공하기 위하여 탄성이 있는 본체에 축 방향의 힘을 인가하기 위해 캡슐 모양의 유닛 또는 홈의 압축과 이완을 이용한다. 이러한 방식에서, 렌즈 조립체는 눈이 다른 거리에 있는 물체를 더 선명하게 볼 수 있도록 하고, 조절하기 위해 눈의 자연적 작동과 서로 협력한다.
본 발명에 따른 조립체의 햅틱부 구성요소는 예를 들면, 굴곡이 있거나, 플레이트 형태의 선행 문헌에 알려진 다양한 설계 중에서 채용될 수 있다. 또한, 햅틱부 구성요소는 완전히 투명하거나 불투명할 수도 있다. 본 발명에 따른 렌즈 조립체의 햅틱부 구성요소는 침습성의 의학적 사용에 적합하고, 햅틱부의 형성에 사용되는 것으로 문헌에 알려져 있는 다양하고 단단한 가능한 물질들로 만들어질 수 있다. 상술한 것처럼, 바람직한 실시예에서, 햅틱부는 적어도 일부가 비어 있고, 유체 중 하나를 포함하며, 렌즈 모양의 챔버 또는 렌즈 본체와 채널을 통해 유체적으로 결합되어 있다.
본 발명의 조절식 렌즈 조립체에 의해 제공되는 장점은 많다. 렌즈 조립체는 캡슐의 모양이나 형태에 따를 필요가 없고, 따라서 더 다양한 설계가 가능하다. 게다가, 캡슐은 때때로 자연적 렌즈를 제거하기 위한 수술 과정에서 손상될 수 있지만, 본 발명의 렌즈 조립체는 캡슐이 낭(bag) 형태를 온전히 유지할 필요가 없고, 캡슐 모양의 유닛의 일부와 안정적으로 연결만 되면 된다. 후방 캡슐의 외곽에 위치하는 렌즈 조립체로부터 야기되는 다른 장점은, 렌즈 조립체가, 캡슐 섬유증이라고 일컬어지고, 모든 환자에게 다양한 정도로 발생하는, 자연적 렌즈의 제거를 위한 수술에 의한 상처로 인하여 캡슐이 어쩔 수 없이 겪게되는 지속적이고 예측할 수 없는 수축에 의해 영향을 받지 않는다는 것이다. 조절력을 제공하기 위해 렌즈 광학 요소의 앞쪽으로의 움직임에 의존하는 종래의 조절성 IOL들의 경우, 캡슐 섬유증은 IOL들을 고정시키고, 일정하지 않은 임상 출력에 의해 야기되는 광학 요소의 움직임을 제한하며, 조절 영역이 제한된다. 본 발명의 IOL은 광학 요소들이 앞쪽으로 움직일 필요가 없다.
또한, 일 실시예에서, 본 발명의 렌즈는 접힐 수 있다. 이 실시예에서 렌즈는 광학적으로 받아들여질 수 있고, 접힐 수 있는 물질들로 구성된다. 따라서, 본 기술에서 통상의 기술을 가진 자에게 알려진 접힐 수 있는 IOL이 가지는 모든 장점이 제공된다.
상술한 것에 더하여, 본 발명의 렌즈 조립체는 간단하고 저비용의 구조와 같은 장점들을 제공한다. 본 발명의 렌즈 조립체는 또한, 자연적 눈에 의해 제공되는 전체 영역 및 노인성 황반 퇴화(ADM; age-related macular degeneration)와 같은 다른 눈 질병들의 경우에 필요한 더 넓은 굴절력 영역 내에서 조절이 가능한 능력을 제공한다. 또한, 렌즈 조립체는 캡슐 모양의 유닛에 의해 가해지는 힘과 관련된 민감도를 다양하게 하기 위한 수단을 제공한다. 게다가, 렌즈 조립체는 종래 단초점 IOL의 설계와 유사하고, 기존의 외과적 기구와 기술을 사용하여 이식될 수 있다. 특별한 수술 기술이나 훈련은 요구되지 않는다.
본 발명을 이해하고, 실제로 어떻게 수행될 수 있는지 살펴보기 위해, 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참고로 제한되는 않는 예들의 방식에 의해 설명될 것이다.
도 1은 향상된 시력을 제공하기 위하여 조절 IOL(intraocular lens)과 환자의 광학적 감각 메커니즘 사이의 상호 작용을 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 계면 굴절 조절성 렌즈 또는 렌즈 조립체(IRAL; interfacial refraction accommodating lens)의 전면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 IRAL의 단면도이다.
도 4는 모양근에 의해 햅틱부에 인가되는 힘의 방향이 화살표(11)에 의해 도시되어 있는 본 발명의 제2 실시예에 관한 사시도이다. 도 4의 조절성 렌즈는 또한, 도 1 및 2의 렌즈와 다른 햅틱 형태를 갖는다.
도 5는 본 발명의 압전식 또는 전자식 조절성 렌즈 실시예에 관한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내고, 6a는 조절된 상태에 있는 본 발명의 IOL을 나타내고, 6b는 조절되지 않은 상태에 있는 도 6a에 도시된 것과 같은 IOL을 나타낸다.
도 7은 도 7a 및 7b, 본 발명의 IOL의 또 다른 버전에서 조절된 상태 및 조절되지 않은 상태를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 제3 조절성 IOL의 단면을 나타낸다.
도 9는 조절되지 않은 상태, 즉 햅틱부가 후방에 배치되지 않은 상태에 있는 도 8에 도시된 IOL을 나타낸다.
도 10은 도 9의 오른쪽 방향(후방)으로 10A-10A 선을 따라 취한 도 9의 렌즈의 단면을 나타낸다.
도 11 내지 13은 본 발명의 또 다른 조절식 IOL의 측면도, 상면도, 및 도 12의 13-13선을 따라 취한 단면을 각각 나타낸다.
도 14는 도 13의 IOL이 조절되는 상태, 즉 햅틱부가 약간 휘고, 함몰되거나 도면의 아래 쪽으로 화살표 방향으로 이동된 상태를 나타낸다.
도 15는 IOL이 조절된 상태에 있을 때, 본 발명의 IOL의 이식 영역을 나타낸다.
도 16은 조절되지 않은 상태에서, 이식되어 있는 도 15의 IOL을 나타낸다.
도 17, 18 및 19는 본 발명의 IOL의 또 다른 실시예의 측면도, 상면도 및 단면도를 각각 나타낸다.
도 20 및 21은 각각 조절된 상태 및 조절되지 않은 상태에 있는 도 17 내지 19의 IOL의 이식 영역을 나타낸다.
도 22, 23 및 24는 본 발명의 또 다른 실시예의 측면도, 상면도 및 도 23의 24-24 선을 따라 취한 단면도를 나타낸다.
도 25, 26 및 27 A 내지 D는 렌즈 햅틱 유체 챔버들이 렌즈 본체에 결합되어 있고, 후방(또는 전방)으로 이동하여 렌즈 초점을 변화시키는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸다.
물론, 조정 렌즈의 기본 원리는 상기 문헌들에 기술된 것과 같이 잘 알려져 있다. 이러한 원리들은 여기에 참고 문헌으로 포함되어 개시되어 있는 미국 특허 문헌 5,489,302의 도 1 및 2(이와 관련된 상세한 설명의 문단 4의 라인 20 내지 라인 52)에 도시되어 있다.
일반적으로, 일 관점에 있어서, 본 발명은 렌즈의 사용자(예를 들면, 렌즈가 이식되는 환자)의 생리적 필요의 변화에 따라 초점 거리를 조절하는 이식 가능한 계면 굴절 안구 렌즈 조립체 또는 장치에 관한 것이다. 상기 렌즈는 가요성 광학 챔버, 렌즈 본체, 또는 광학 및 관련 햅틱부(cooperating haptics)로 구성된다. 광학 챔버는 서로 대향되고, 실질적으로 평행이며, 투명하고, 일반적으로 원형이며, 탄성이 있거나 이완이 가능한 디스크(disc) 또는 벽(wall)에 의해 형성되고, 디스크 또는 벽의 가장자리 영역은 탄성적으로 결합되고, 폐쇄된 유체 챔버를 형성하기 위해 이격되어 있다. 유체 챔버는 서로 다른 굴절률(굴절률 차이는 ΔRI)을 갖는 제1 및 제2 액체를 포함하고, 일 실시예에 의하면, 두 유체는 변화 가능하거나 변화하는 구면의 또는 수정체의 계면을 형성하기 위해 서로 혼합되지 않으며 실질적으로 동일한 밀도를 갖는다. 햅틱부는 햅틱부에 인가되는 힘이 유체 챔버를 변형시키도록 광학 챔버의 가장자리와 유체 챔버에 결합되어 있고, 광학 챔버 내의 유체를 이동시켜, 액체 계면의 구면성(sphericity)을 변화시킨다. 따라서, 렌즈 조립체의 초점 거리가 사용자들의 가시 초점을 변화시키기 위해 햅틱부에 적용되는 힘에 따라 변화된다. 햅틱부에 인가되는 모양근 힘이 이완됨에 따라, 인가되는 힘에 저항하는 자연적 바이어스를 가지는 햅틱부는 미리 인가된 힘 형태 또는 배열로 되돌아가고, 그러므로 렌즈 디옵터는 감소하며 I, II 유체 계면의 형태가 변화한다.
일 실시예에서, 유체들은 선택적으로 혼합되지 않으며, 연성 유체 챔버를 형성하기 위하여 디스크의 가장자리에 밀봉되어 있고, 유체들이 혼합되는 것을 방지하는 가용성 막에 의해 분리되어 있다.
또한, 본 발명은 조절성 IRAL을 사용하여 시력을 보정하는 방법을 포함하고, 상기 방법은 하기 단계들로 구성된다.
교체 필요가 있는 환자의 결함이 있는 자연적 렌즈를 조절성 IRAL로 교체하는 단계;
상기 IRAL가, 디옵터 세기, 따라서 IRAL의 초점을 변화시킴으로써, 눈의 초점, 즉 망막의 초점을 변화시키려는 환자의 요구를 조절하는 단계; 여기서, IRAL의 디옵터 세기 변화는 적어도 2 디옵터이다.
또한, 상기 IRAL은 디옵터 세기, 따라서 계면을 변화시키기 위해 형성되는 서로 다른 굴절률을 갖는 액체를 이용한다.
도 1은 렌즈의 사용자에게 더 좋은 근거리 시력 및 원거리 시력을 제공하기 위하여, 조절식 렌즈, 즉 조절 IOL이 생리적, 광학적 신호와 상호 작용하는 광기구적(optomechanical) 원리를 나타내는 순서도이다. 요컨대, 뇌는 근육이 발달한 모양체(눈 근육)가 수축하도록 지시한다. 상기 근육의 수축은 모양 소대의 섬유들(zonular fibers)을 통해 렌즈 햅틱부(후술함)에 미약하며 일반적으로 후방으로 가해지는 힘을 인가한다. 햅틱에 인가된 그러한 힘은 더 큰 정확도와 증가된 선명도를 가지고 망막상에 입사광이 초점을 맺게 변화하도록 조절식 렌즈의 광학력을 야기한다. 박스(100)는 일반적으로 상기 단계에서, 본 발명의 렌즈와 같은 조절식 또는 조절 IOL의 햅틱부와, 결합된 옵토메카닉스(coupled optomechanics)의 기능을 나타낸다. 햅틱부는 IOL이 눈의 초점 영역 또는 초점축에 오도록 조절하고, 모양근의 힘을 받아들여, 광학 챔버 또는 렌즈 본체에 전달한다(이에 관해서는 이하에서 더 자세히 기술한다). 햅틱부는 조절 IOL이 홈(sulcus)에 이식되는 경우, 눈 근육에 직접 접촉될 수 있다. 본 발명의 조절식 IOL의 옵토메카닉스는 모양근의 힘을 렌즈의 디옵터 변화로 전환한다.
도 2는 본 발명의 계면 굴절 조절식 렌즈(IRAL; interfacial refraction accommodating lens)의 전면도이다. 도 2에는 광학 챔버 또는 렌즈 본체(12)와 햅틱부(14)를 구비하는 렌즈 조립체(10)가 도시되어 있다. 도 2에 도시된 햅틱부(14)는 하나의 가능한 햅틱 형태일 뿐이며, 여러가지 다른 형태도 본 명세서의 관점 내에서 본 기술의 통상의 기술자에게 쉽게 도출될 수 있을 것이다. 또한, 광학 챔버(12) 내에 점선의 원(16, 16')으로 도시된 것은 모양근에 의해 가해지는 힘에 따른 굴절 표면(즉, 두 유체 사이의 계면)의 위치를 나타낸 것이다.
도 3은 햅틱 변형 또는 변위각과 아주 작은 햅틱 변형 각도 변화에 의해 달성되는 계면 곡률 반경의 변화 사이의 관계를 나타내는, 도 2에 도시된 IRAL의 단면도이다. 도 2에 도시된 계면(16)의 형태 변화는 햅틱 압력의 변화에 따라 굴절 표면의 곡률 반경의 증가를 나타낸다. 햅틱 압력의 변화는 모양근 또는 수정체낭(capsular bag)의 증가된 압력으로부터 기인하는 햅틱부 변형의 변화에 의해 얻어진다. 도시된 것과 같이, 내부 피막의 곡률 반경(16, 16')은 햅틱 변형 각도 변화에 반응하여 변화한다. (하기에 기술되는 굴절률 특성을 가지는) 액체 I과 II에 의한 곡률 반경의 그러한 변화는 실질적으로 아주 작은 모양근 이동에 따른 디옵터의 변화를 생성한다. 다양한 액체 I과 II에서 변형각에 따른 각도 변화당 디옵터의 변화가 표 1에 도시되어 있다. 분명하게, 본 발명은 실질적으로 선행 문헌에 개시된 어떤 것보다 큰 디옵터 변화를 제공한다. 따라서, 예를 들면, 4 디옵터, 바람직하게는 6 디옵터 및 더 바람직하게는 약 7.5 디옵터 이상의 값을 갖는 디옵터 변화가 본 발명의 실시예에서 얻어진다.
도 4는, 예를 들면 모양근에 의한 힘의 적용 방향이 화살표(11)로 도시되어 있는 본 발명의 다른 실시예에 관한 사시도이다. 햅틱부(14)는 본 발명의 교시(teaching)에 따르는 부분 루프 변형(partial loop variation) 형태를 갖는다. 광학 챔버, 유체 챔버 또는 렌즈 본체(12)의 다른 실시예는 후술한다.
도 5는 본 발명에서 전기적 또는 압전적 설계 또는 접근을 나타낸다. 잘 알려진 것처럼, 변환기 요소 또는 원형의 햅틱(40)은 연결 또는 커플링 요소(42)에 의해 유체 챔버(44)와 결합되거나 연결되어 있다. 이러한 접근에 따르면, 사용자의 모양근에 의한 변환기 요소-햅틱(40)의 이동은 전기적 신호가 전도성 요소(42)를 통해 유체 챔버(44)에 전송되도록 한다. 안구의 조절은 모양근(미도시) 및 수정체낭(미도시)의 수축에 의해 유도된다. 이러한 발명의 방법은 변화 요소(40)가 모양근의 힘을 감지하는 단계 및 렌즈 챔버(44)를 통해 전류 또는 전압을 발생하는 단계를 포함한다. 전압은 챔버(44) 표면을 따라 표면 에너지의 변화를 유도하고, 두 액체 사이의 계면의 곡률의 가팔라짐을 야기한다. 이때, 일 관점에 있어서 본 발명은 수축 동안, 계면 곡률의 변화가 모양근에 의해 발생되는 전기적 자극에 의해 직접적으로 유도되는 조절식 IOL에 관한 것이다. 본 실시예에서, 햅틱은 전도성 물질로 구성된다. 또한, 전도성 요소가 햅틱에 끼워질 수도 있다.
모양근 또는 수정체낭의 이동을 전기적 신호로 변환할 수 있는 변환기는 매니스커스 형태를 효율적으로 변화시키고, 조절을 가능하게 하는 데에 이용된다. 변환기는 압전 소자(piezoelectric device), 힘 센서(force sensor) 및 액츄에이터(actuator) 또는 힘을 전기적 신호로 변화시킬 수 있는 다른 구성 요소일 수 있다. 햅틱부는 힘 감지 요소로 구성될 수 있다. 햅틱부는 C-루프, 변형된 C-루프, 직사각 형태, 디스크 형태, 플레이트 등을 포함하는 몇몇 형태로 형성될 수 있다.
본 발명에 사용되기 위해 선택되는 물질들은 본 문헌의 통상의 기술자에게 자명할 것이다. 일 실시예에서, 햅틱 물질은 PMMA, PVDF, PP 또는 다른 중합체들을 포함할 수 있다. 광학 챔버(12) 물질은 소수성 아크릴 중합체 또는 혼성중합체(HAC), 친수성 아크릴 중합체 또는 혼성 중합체, 실리콘 중합체 또는 혼성 중합체(PDMS) 또는 다른 중합체들을 포함할 수 있다. 선호되는 중합체는 PDMS 또는 HAC를 포함한다(12 및 16은 동일 물질로 이루어진다). 알려진 바와 같이, 액체 I과 II의 굴절률 사이의 관계는 본 발명의 이점을 획득하기 위하여 요구된다.
도 6 내지 14는 본 발명의 몇몇 다른 실시예들에 관하여 도시한다. 도 6에서, 이식되는 렌즈 본체 또는 렌즈 조립체(20)의 전방 쪽은 일반적으로 왼쪽에 있고, 후방(22)은 일반적으로 오른쪽에 있다. 상기 렌즈 본체 또는 광학 챔버는 일반적으로 가장자리(28)가 가용적으로 결합되어 있는 디스크들(24, 26)을 포함한다. 도시된 것과 같이 가용성 커플러 또는 측벽(28)은 압축될 수 있고, 디스크들(24, 26), 커플러(28) 사이에 고리 모양의 접속부를 제공한다.
디스크들(24, 26)은 (이식됐을 때) 눈의 초점 축을 따라 이격되어 있기 때문에, 폐쇄된 유체 챔버(30)가 형성된다. 챔버(30)는 본 발명에 따라 서로 다른 굴절률을 가지는 혼합되지 않는 액체들(32, 34)를 포함한다. 일반적으로 고굴절률 액체는 렌즈 본체(34)의 후방에 배치되고, 저굴절률 액체(32)는 전방에 배치되지만, 몇몇 실시예에서는 반대로 배치될 수도 있다.
혼합되지 않는 액체들(32, 34)에 의해, 구 모양의 굴곡된 계면(36)이 형성된다. 그 주위에서, 계면은 이식된 측벽(28)과의 경계에서 고정된 접촉각(40A)을 갖는다. 액체 표면의 곡률은 이식되는 물질과 액체들의 성질(표면 장력)에 의해 결정된다. 이는 에너지 최저점에 대응된다. 안구 근육으로부터의 힘은 화살표(42) 방향으로 개략적으로 도시되어 있는 햅틱부에 의해 이식물(implant)에 전송된다. 굵은 화살표는 더 큰 힘을 나타낸다. 이렇게 인가된 힘은 측벽(28)을 변형시킨다. 고정된 접촉각(40)때문에, 측벽 기울기의 변화는 액체 계면(36)의 반경을 변화시킬 것이다(에너지 최저점이 얻어진다). 반경의 변화는 굴절력, 장치(10)의 디옵터 등급의 변화를 야기할 것이다. 이러한 방식으로, IOL의 초점 거리는 입사되는 광이 망막(미도시)에 더 잘 초점을 맺도록 변화될 것이다.
도 7은 안구 근육으로부터의 힘이 이동가능한 고리 형태의 측벽(50)에 있는 햅틱부에 의해 이식물에 전송됐을 때의 변형 상태를 나타낸다. 화살표(52)에 의해 도시된 인가된 힘은 다양하게 굴곡진 측벽(50)을 따라 액체 계면을 민다. 이는 이식물에 통합되어 있는 힌지 형태의 구조물(hinge-like structure, 56)을 변형시킴으로써 수행된다. 구조화된 측벽(50)을 따라 액체 계면의 이동을 달성하기 위한 다른 가능한 기계적 해결법도 생각할 수 있다. 측벽의 경사(54)가 변화됨에 따라, 액체 계면은 고정 접촉각을 달성하기 위해 곡률을 조정할 것이다. 이는 에너지 최저점에 대응된다. 반경의 변화는 장치의 광학적 출력의 변화를 야기할 것이다.
혼합되지 않는 액체에 의해, 구면의 굴곡된 계면(36)이 형성된다. 이의 주변부(54)에서 계면은 이식물(10)내에 있는 이동 가능한 링 구조에 고정된 접촉각을 갖는다. 이러한 액체 계면의 곡률은 액체의 특성(표면 장력) 및 이식 물질에 의해 결정된다. 눈 근육으로부터의 힘은 햅틱부에 의해 이식물에 전송된다. 도 8, 9 및 10은 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸다. 이 실시예에서, 햅틱스(80)는 이동 가능한 내부의 링(81)에 결합된다. 화살표(82) 방향으로 인가된 힘은 이식물 내의 링 구조물(81)을 이동시킨다. 이동 가능한 링 구조물은 이식물과 다른 (예를 들면, 높은 강성을 가지는) 물질들로 만들어질 수 있다. 링 구조물이 액체 계면을 휩쓸고 지나갈 때, 액체 계면의 특정 반경이 에너지 최소점에 대응되도록 형성될 것이다. 반경의 변화는 이식물의 광학력의 변화를 야기할 것이다.
도 11 내지 14는 정적력(static power) 및 조절력(accommodative power)이 두 액체 사이의 계면에 의해 발생되는 렌즈를 나타낸다. 이식물은 햅틱부가 홈(sulcus)에 접하도록 설계된다. 이식물이 렌즈낭에 배치되는 설계 또한 실현 가능하다. 상기 설계에서, 홈에 접하고 있는 네 개의 햅틱(90)이 도시되어 있다. 이보다 적거나 많은 햅틱를 가지는 설계도 생각할 수 있다. 조절된 상태에서 수축된 모양근은 햅틱부를 유리체 방향으로 민다. 이는 반대 방향에 있는 이식물 내의 링의 이동을 야기할 것이다. 액체 계면은 (링 구조의 설계와 포함되어 있는 물질에 따라 결정되는) 에너지 최저점에 대응되는 특정 반경을 형성할 것이다. 화살표(98)는 일반적으로 조절된 또는 조절 상태를 달성하기 위한 햅틱(90) 변형의 이동 방향을 나타낸다. 도 14에서, 액체 계면의 곡률은 조절되지 않은 상태(96)(도 11, 12 및 13)에 비하여 증가되어 있고, 이식물의 광학력이 증가한다.
렌즈 파라미터들의 계산
결과들은 하기 공식을 사용하여 얻어진다(근축 근사).
액체 계면 반경 = ΔRI/정적력(static power)
결과들은 하기 공식들을 사용하여 얻어진다(근축 근사).
조절되지 않은 상태에서 액체 계면의 반경
R1 = ΔRI/정적력
조절된 상태에서 액체 개면의 반경
R2 = ΔRI/(정적력+조절력)
측면 변형각
변형각=arcussin(Dlens/2R1)-arcussin(Dlens/2R2)
테일러 근사를 이용하여, 이러한 공식은 더 간단해질 수 있다.
변형각=Dlens·조절력·180°/(ΔRI·1000·π)
여기서, Dlens 의 단위는 mm이고, 조절력(Accomodation)의 단위는 D이다.
정지력[D] ΔRI=0.1
액체 계면 반경[mm]		 ΔRI=0.23
액체 계면 반경[mm]
10 10.0 23.0
12 8.3 19.2
14 7.1 16.4
16 6.3 14.4
18 5.6 12.8
20 5.0 11.5
22 4.5 10.5
24 4.2 9.6
26 3.8 8.8
28 3.6 8.2
조절력[D] ΔRI=0.1
측면 변형각[°]		 ΔRI=0.23
측면 변형각[°]
6 14.4 4.7
10 27.3 7.9
20 불가능 16.3
정지력[D] ΔRI=0.13
이식물 반경[mm]
10 13.0
12 10.8
14 9.3
16 8.1
18 7.2
20 6.5
22 5.9
24 5.4
26 5.0
28 4.6
조절력[D] ΔRI=0.1
측면 변형각[°]		 ΔRI=0.23
측면 변형각[°]
6 10.4 4.5
10 17.5 7.5
20 36.9 15.1
정지력[D] ΔRI=0.13
양면 볼록(biconvex) 이식물 반경[mm]
10 26.0
12 21.7
14 18.6
16 16.3
18 14.4
20 13.0
22 11.8
24 10.8
26 10.0
28 9.3
조절[D] ΔRI=0.1
측면 변형각[°]		 ΔRI=0.23
측면 변형각[°]
6 10.4 4.5
10 17.5 7.5
20 36.9 15.1
도 15 및 16은 본 발명의 렌즈가 위치하는 눈의 이식 영역을 일반적으로 나타낸다. 전방은 왼쪽에, 후방은 오른쪽에 있다. 유발된 광은 왼쪽으로부터 들어오고, 망막(미도시) 상에 초점을 맺는다. 도 15는, 렌즈의 광학적 특성을 변화, 즉 이식 환자의 광학적 필요를 조절하기 위해 렌즈 본체(10)의 혼합되지 않는 액체의 표면을 변형시키기 위하여 햅틱부(90)에 힘을 인가하는 수축된 모양근(110)을 가지는 예를 들면 도 9 내지 14의 렌즈를 나타낸다. 홈(112), 유리체(114), 각막(116), 홍채(118), 접히는 렌즈낭(120), 및 모양 소대(122) 눈 구조체가 도시되어 있다. 도 16은 동일 이식 위치와 모양근이 이완되어 있는(조절되지 않은 상태에 있는) IOL를 나타낸다.
도 17 내지 19는 전방의 일면이 볼록한 렌즈(140)가 사용된 변형예를 나타낸다. 다른 구성 요소들은 모두 동일하다.
도 20 및 21은 도 17 내지 19의 렌즈가 이식되어 있는 것을 나타낸다.
도 22 내지 24는 본 발명의 양면이 볼록(biconvex)하거나, 볼록한 양면의 곡률 반경이 동일한(equiconvex) IOL(160) 설계를 나타낸다. 이식 도면은 도 15 및 16에 도시된 것과 유사하다.
도 25, 26 및 27 A 내지 D는 유체 I, II 중 어느 하나가 빈 렌즈 햅틱부 안에 포함되어 있고, 예를 들어 모양근 수축에 의해 광학 본체안으로 이동하는 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸다. 도시된 렌즈들은 일반적으로 페이지(page)의 하부 쪽에서 도시된 것이다. 도 25는 투명한 전방(204) 및 후방(206) 렌즈 벽들에 의해 형성된 광학 챔버 또는 렌즈 본체(202)를 구비하는 조절되지 않은 렌즈(200)의 단면을 나타낸다. 소수성 및 친수성 액체들(208)(210)은 광학 챔버(202) 내에 포함되어 있고, 본 발명의 계면(212)을 형성한다. 햅틱부(214)는 적어도 부분적으로 비어있고, 채널(218)에 의해 광학 챔버(202)에 유체적으로 결합되어 있는 햅틱 챔버(216)를 형성한다.
도 26은 햅틱부(214)의 후방의 변위에 의해 조절이 이루어진 조절된 상태에 있는 도 25의 렌즈(200)를 나타낸다. 도시된 것과 같이, 후방 렌즈 벽(206)은 후방으로 볼록해질 수 있도록 탄성적이며, 이는 계면(212)에 의해 형성되는 곡률의 증가된 변화에 의해 조절력을 증가시킬 수 있도록 한다. 화살표(218)는 햅틱 변위의 방향을 나타내고, 화살표(220)은 햅틱 변위에 따른 유체 흐름의 방향을 나타낸다. 비록 도시되지는 않았지만, 도 26의 햅틱부가 도 25에 도시된 형태로 되돌아갈 때, 반대 방향 유체 흐름(예를 들면, 햅틱 챔버(216) 안쪽으로)이 발생한다. 따라서, 조절과 조절의 완화가 얻어질 수 있다.
도 27 A 내지 D는 도 25 및 도 26에 도시된 렌즈의 또 다른 실시예들의 일부 평면 및 일부 단면을 나타낸다. 도시된 것과 같이, 사각의, 반대로 배치된 빈 광학 소자들이 사용된다. 다른 렌즈 본체/햅틱 형태는 본 기술의 통상의 기술자로부터 도출될 것이다.
조절력 측정
선택된 설계들은 안구의 조절력을 시뮬레이션하는 특별히 제작된 측정 장치에서 테스트되었다. IRAL 렌즈의 출력의 변화는 안구에서 자연적 조절 과정을 시뮬레이션하는 햅틱부에 가해지는 힘에 따라 측정되었다. 10D를 넘는 조절력이 관찰되었다(도 28). 또한, 굴절력의 증가는 즉각적이고, 햅틱부에 가해지는 힘에 거의 비례하는 것이 발견되었다. 이는 젊은 사람들의 자연적 수정체 렌즈에 유사한 행동을 나타낸다.
참고값이 상기한 표 2 내지 7에 제시되어 있다. 본 발명의 조절식 렌즈를 설계하기 위하여 통상의 기술자에게 허용되는 상기 표들에 포함된 정보와 결합된 상기 수학적 구성은 특정 환자의 시각 요구에 유일하게 적용될 수 있다. "정적력(static power)"는 운전을 하거나, 스포츠를 관람하는 것과 같은 거리에서 정확한 시력을 제공하기 위해 요구되는 렌즈력의 측정값이다. 본 발명의 렌즈에 의해 제공되는 조절력은, 동일 렌즈가, 예를 들면 독서를 하는데 요구되는 근시 교정 또한 제공하는 것에 관한 것이다. 따라서, 환자에서 결정된 주어진 정적력에 대하여, 표들은 상술한 렌즈 본체의 광학 챔버에 포함되어 있는 액체 I 및 II(또한 32, 34)의 굴절률 차이(ΔRI)에서 얻어지는 곡률 반경은 나타낸다. 명확히, 굴절률 차이(ΔRI)가 커질 수록 액체 계면 반경은 더 커지고, 허용된 렌즈 조절력도 더 커진다. 측면 변형각이 다양한 렌즈 조절력에 대하여 도시되어 있다. 표들에 사용된 0.1 및 0.23의 ΔRI는 예시로 이해되어야하며, 다른 차이값도 본 발명의 관점내에서 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 다른 굴절률을 가진 유체들이 사용되지만, 유체들은 혼합가능하다. 이러한 구조에서, 두 액체들은 광학적으로 허용가능하며, 가요성의 막, 박막 또는 칸막이에 의해 분리되어 있다. 이때, 상기 막은 유체들 사이의 계면 또는 매니스커스(예를 들면, 도 3의 16, 16', 도 13의 96, 도 6 내지 9의 36, 36'), 따라서, 조절력의 정도를 결정하는 곡률 반경을 형성할 것이다. 유체 I 및 II를 분리하는 막은, 어느 하나의 유체에 의해 투과되지 않으며, 화학적으로 영향을 받지 않고, 액체들의 혼합을 막기 위해 광학 챔버 또는 렌즈 본체의 가장자리에 내부적으로 결합될 것이다.
본 발명의 IRAL은 완전히 밀봉된 구조인 것으로 기재되어 있다. 본 IRAL은 단단하고, 오랫동안 이식되며, 환자에게 오랜 세월동안 자연적 렌즈와 가까운 조절력을 제공하도록 의도된다.
본 발명의 IRAL은 접힐 수 있는 것이 바람직하다. IRAL의 접힐 수 있는 실시예에서, 렌즈는 작은 절개 이식 및 접힐 수 있는 IOL이 제공하는 다른 의료적 이익을 얻을 수 있다. 접힐 수 있도록 하기 위해, 다양한 렌즈 구조들에 선택되는 물질들은, 의도된 광학적 기능을 수행하고 구조적으로 완전한 상태를 제공하는 반면, 전체 구조가 접혀진 상태로 저장되고 이식 과정 동안 작은 절개 영역을 통해 접힌 또는 말린 상태로 삽입됐을 때 펴지도록 충분히 소프트하거나 탄성을 가지도록, 상대적 가요성 또는 강성을 가져야 한다.
상술한 구조적, 의학적 기능들과, 수학적 구성을 염두에 두고, 다양한 렌즈 구조물을 위한 물질들이 본 기술의 통상의 기술자에게 제안될 것이다. 광학적으로 허용되는 물질들은 필수적으로 기능에 따라 결정되는 광 투과성을 제공하고, 오랜 기간동안 안구에 이식될 수 있다. 면역 반응, 생물 분해성(또는 그것의 결핍), 및 다양한 다른 생리적 요소들이 모두 그러한 물질들을 선택하는데 고려되어야 한다. 아크릴 계열의 중합체 및 고분자 화학이 본 발명의 많은 구조에 제안된다.
하기 특허들과 공개 특허 출원들은 여기에 참고 문헌으로 포함된다.
US2004/0181279
US 7,025,783
US 5,443,506
단락 0004-0007에 언급된 특허들도 또한 여기에 참고 문헌으로 포함된다.
상술한 실시예들은 본 발명에 따른 안구에 이식되기 위한 조절식 렌즈 조립체의 예시일 뿐이며, 본 발명의 범위는 본 기술의 통상의 기술자들에게 자명한 다른 실시예들을 완전히 포함한다. 예를 들어, 인간에 상기 렌즈 조립체가 이식된다고 기술되어 있지만, 상기 조립체는 다른 동물들에도 적용될 수 있다. 분명하게, 본 발명의 범위에서, 상술한 것과 다른 특징들과의 치환 및/또는 조합이 모두 가능하다.

Claims (18)

  1. 사용자의 생리적 요구의 변화에 따라 초점 거리를 조정하는 이식가능한 계면 굴절 안구 렌즈 조립체에 있어서,
    상기 렌즈는 가요성 광학 챔버와, 관련 햅틱부를 포함하며;
    상기 광학 챔버는 대향되고, 실질적으로 평행하고 시각적으로 투명한 원형의 디스크들에 의해 형성되고, 상기 디스크들은 가장자리에서 가요적으로 결합되고, 폐쇄된 유체 챔버를 형성하기 위해 이격되어 있으며, 상기 유체 챔버는 제1 및 제2 액체를 포함하고, 상기 액체들은 서로 다른 굴절률을 가지며, 그들 사이에 구면의 또는 렌즈 모양의 계면을 형성하기 위해 혼합되지 않으며;
    상기 햅틱부는 광학 챔버의 가장자리와 유체 챔버에 결합되고, 상기 햅틱부에 인가된 힘은 유체 챔버를 변형시키고, 액체 계면의 구면성을 변화시키며;
    따라서, 사용자의 초점을 변화시키기 위해 햅틱부에 인가된 힘에 따라 렌즈의 초점 거리가 변하는 계면 굴절 안구 렌즈 조립체.
  2. 조절성 IRAL(interfacial refraction accommodating lens)의 사용에 의한 시력을 교정하는 방법에 있어서,
    교체 필요가 있는 환자의 결함이 있는 자연적 렌즈를 조절성 IRAL로 교체하는 단계; 및
    상기 IRAL가, 디옵터 세기, 따라서 IRAL의 초점을 변화시킴으로써, 눈의 초점, 즉 망막의 초점을 변화시키려는 환자의 요구를 조절하는 단계; 를 포함하고,
    여기서, IRAL의 디옵터 세기 변화는 적어도 2 디옵터인 시력 교정 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 디옵터 변화는 적어도 3 디옵터인 시력 교정 방법.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 디옵터 변화는 적어도 6 디옵터인 시력 교정 방법.
  5. 사용자의 생리적 요구의 변화에 따라 초점 거리를 조정하는 이식가능한 계면 굴절 안구 렌즈 조립체에 있어서,
    상기 렌즈는 가요성 광학 챔버와, 관련 햅틱부를 포함하며;
    상기 광학 챔버는 대향되고, 실질적으로 평행하고 시각적으로 투명한 원형의 디스크들에 의해 형성되고, 상기 디스크들은 가장자리에서 가요적으로 결합되고, 폐쇄된 유체 챔버를 형성하기 위해 이격되어 있으며, 상기 유체 챔버는 서로 다른 굴절률을 가진 제1 및 제2 액체를 포함하고, 상기 액체는 광학적으로 허용가능한 막에 의해 분리되어 있고, 상기 막은 상기 액체들 사이에 구면의 또는 렌즈 모양의 계면을 형성하기 위해 상기 원형의 디스크 가장자리에 결합되어 있으며;
    상기 햅틱부는 광학 챔버의 가장자리와 유체 챔버에 결합되고, 상기 햅틱부에 인가된 힘은 유체 챔버를 변형시키고, 액체 계면의 구면성을 변화시키며;
    따라서, 사용자의 초점을 변화시키기 위해 햅틱부에 인가된 힘에 따라 렌즈의 초점 거리가 변하는 계면 굴절 안구 렌즈 조립체.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 렌즈 조립체는 접힐 수 있는 계면 굴절 안구 렌즈 조립체.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 렌즈는 IOL(intraocular lens) 인젝터를 이용하여 안구에 이식될 수 있는 계면 굴절 안구 렌즈 조립체.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 액체들의 굴절률 차이(ΔRI)는 적어도 약 0.1인 계면 굴절 안구 렌즈 조립체.
  9. 제5 항에 있어서,
    상기 굴절률 차이는 적어도 약 0.2인 계면 굴절 안구 렌즈 조립체.
  10. 조절성 IRAL의 사용에 의한 시력을 교정하는 방법에 있어서,
    교체 필요가 있는 환자의 결함이 있는 자연적 렌즈를 조절성 IRAL로 교체하는 단계; 및
    상기 IRAL가, 디옵터 세기, 따라서 IRAL의 초점을 변화시킴으로써, 눈의 초점, 즉 망막의 초점을 변화시키려는 환자의 요구를 조절하는 단계;를 포함하고,
    여기서, IRAL의 디옵터 세기 변화는 적어도 2 디옵터이고,
    여기서 상기 IRAL은 계면을 형성하기 위해 서로 다른 굴절률을 가지는 액체들을 이용하는 시력 교정 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 IRAL 디옵터 세기 변화는 모양근 수축에 따라 발생되는 시력 교정 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 IRAL은 계면을 변화시키기 위해 압전식 반응을 사용하는 시력 교정 방법.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 IRAL은 계면을 변화시키기 위해 기계적 힘의 적용을 사용하는 시력 교정 방법.
  14. 사용자의 생리적 요구의 변화에 따라 초점 거리를 조정하는 이식가능한 계면 굴절 안구 조절식 렌즈 조립체에 있어서,
    상기 렌즈는 가요성 광학 챔버와, 관련 햅틱부를 포함하며;
    상기 광학 챔버는 대향되고, 실질적으로 평행하고 시각적으로 투명한 원형의 디스크들에 의해 형성되고, 상기 디스크들은 가장자리에서 가요적으로 결합되고, 폐쇄된 유체 챔버를 형성하기 위해 이격되어 있으며, 상기 유체 챔버는 제1 및 제2 액체를 포함하고, 상기 액체들은 서로 다른 굴절률을 가지며, 그들 사이에 구면의 또는 렌즈 모양의 계면을 형성하기 위해 혼합되지 않으며;
    상기 햅틱부는 광학 챔버의 가장자리와 유체 챔버에 결합되고, 상기 햅틱부에 인가된 힘은 유체 챔버를 변형시키고, 액체 계면의 구면성을 변화시키며;
    여기서, 햅틱부는 내부 챔버를 형성하고, 상기 햅틱부의 후방으로의 변위가 유체를 광학 챔버로 흐르도록 하기 위해, 상기 햅틱부는 광학 챔버와 유체 연통되며,
    따라서, 사용자의 초점을 변화시키기 위해 햅틱부에 인가된 힘에 따라 렌즈의 초점 거리가 변하는 계면 굴절 안구 조절식 렌즈 조립체.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 액체는 시각적으로 투명하고, 탄력이 있는 막에 의해 분리되어 있는 계면 굴절 안구 조절식 렌즈 조립체.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 막은, 막의 주변부가 디스크로부터 적어도 일 부분이 분리되도록 폐쇄된 유체 챔버를 형성하는 원형의 디스크의 가장자리에 부착되어 있는 계면 굴절 안구 조절식 렌즈 조립체.
  17. 제14 항에 있어서,
    상기 막은 다양한 두께를 가지는 계면 굴절 안구 조절식 렌즈 조립체.
  18. 제14 항에 있어서,
    상기 막은 상기 원형의 디스크 사이에 배치되는 계면 굴절 안구 조절식 렌즈 조립체.
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