KR20140074271A

KR20140074271A - 근시 진행을 치료하는 방법

Info

Publication number: KR20140074271A
Application number: KR1020147001055A
Authority: KR
Inventors: 리차드 에이. 그리핀
Original assignee: 비져니어링 테크놀로지스, 인크.
Priority date: 2011-06-15
Filing date: 2012-06-08
Publication date: 2014-06-17
Also published as: EP2721445A1; WO2012173891A1; CN104094165B; TWI587016B; JP2017064440A; CN104094165A; US10747023B2; AU2012270984A1; AU2012270984A2; US20140111763A1; AU2012270984B2; JP6346088B2; JP2014522672A; TW201303415A

Abstract

조절 래그 스트레스의 근시에서 대한 영향을 감소시키나 제거하여 눈의 축 길이 성장을 저지하는, 근시 진행 또는 근시로의 경향 (inclination)을 다루는 방법이 제공된다. 사용자 초점 심도가 증가되어 전반적인 조절 노력으로부터의 스트레스 및 조절 및 조절 래그로부터의 스트레스를 해소하여 근시 진행을 지연시키고, 사용자에 의한 연속적인 장기간 치료를 가능하게 한다.

Description

근시 진행을 치료하는 방법 {METHOD OF TREATING MYOPIA PROGRESSIONS}

본 발명은 근시 진행을 치료하는 방법에 관한 것이다.

근시 (myopia 또는 short sightedness)는 눈의 원점(far-point)이 눈으로부터 무한 거리 미만에 있는 상태이다. 따라서, 근시안은 단지 유한 거리 이내에서만 물체를 선명하게 볼 수 있으며, 근시의 수준이 증가함에 따라 그러한 원거리 이동의 한도가 눈에 더 가까워진다. 근시 발달은 안구 공막이 길어져 (축성 근시) 눈의 후방 내벽에 있는 망막이 눈의 상 초점 거리 뒤로 이동한 결과이다. 이러한 상태를 교정하려면, 광 발산(light diverging) 또는 "마이너스" 렌즈를 사용하여 광의 초점을 망막의 앞쪽으로부터 후방의 망막(retinal plane)면으로 이동시켜야만 한다. 마이너스 렌즈는, 안경 렌즈이든, 콘택트 렌즈이든, 또는 다른 광 발산 안과용 기구(ophthalmic appliance)이든, 근시안이 무한 거리에서 물체의 선명성을 되찾게 해준다.

정시화(emmetropization)는 태어나서부터 완전히 성숙할 때까지 눈이 계속 발달하고 성장하는 과정으로, 완전히 성숙되면 과정이 중단된다. 눈 크기가 성장함에 따라, 그의 광학 구성요소(optical component) 크기 및 그의 굴절 형상 둘 모두가 조정된다. 이러한 조정은 눈이 정시(emmetropia)로 알려진 균형잡힌 상태 - 모든 거리에서 선명하게 보기 위한 보조물이 필요하지 않음 - 를 향해 수렴하도록 눈 안에서의 화학적 프로세스에 의해 보통 코디네이팅된다. 완전히 이해되지는 않는 이유로 인해, 정시화는 항상 정석대로 진행되지는 않아서, 눈이 근시로 (그리고 보통 진행적으로 근시로) 되거나, 덜 흔하게는 원시로 된다.

눈 굴절 상태의 발달이 눈 모양, 망막 광 패턴, 및 경험된 시각 자극의 속성을 포함하는 다수의 상호작용하는 요인들에 의해 구동된다는 가설이 세워졌다. 추가로, 화학적 성장 신호를 개시하도록 통합되는, 눈 모양 및 그의 주변 굴절 상태의 개인차는 모두 정시화의 방향을 결정한다. 따라서, 소정의 임상적으로 관찰가능한 요인들을 평가할 수 있다.

(젊은 건간항 눈에서) 근거리 작업 및 읽기의 경우, 수정체 및 모양근의 메커니즘은 무한대보다 가까운 물체에 초점을 맞추도록 수정체 굴절력(power)을 증가시킨다. 용어 "조절"(accommodation)은 망막 상에 더욱 초점이 맞는 이미지를 생성하기 위한 눈의 내부 광학 요소들의 이러한 작용을 나타내는 데 사용된다. 조절은 안구 자체에 대한 스트레스를 추가로 증가시키는, 내부 모양근 및 외부 근육의 사용을 수반한다. 따라서, 조절 그 자체의 양상은 근시 발달의 위험성을 증가시키는 것으로 여겨진다. 조절 래그(accommodative lag)는 근시 대상자에서 보통 나타나는 안구 이상(ocular anomaly)으로, 이 경우에 눈은 읽고 있는 인쇄물과 같은 관심 물체의 근초점(near focus)보다 뒤처진다. 조절 래그는 근시 유발에 있어서 위험 요인인 것으로 나타났다.

근시는 전형적으로, 때때로 "근시의 전구 증상" 또는 "학교 근시"로 지칭되는, 어떤 알아차릴 수 있으나 흔히 막연한 증상으로 시작한다. 전두통(frontal headache), 가까운 곳 및 먼 곳 둘 모두에 대해 일시적으로 흐려진 시각, 및 읽기의 어려움이 어린 취학 아동에서의 조절 스트레스 및 근시 시작의 증상이다. 근거리 작업에 의해 유도되는 일시적인 근시 (Nearwork-induced transient myopia; NITM)는 보통 더 나이든 학생 및 어른에서 나타나지만, 유사하게 존재한다. 이러한 두 가지의 유사하나 개별적인 상태를 전반적으로 나타내는 단어는 용어 가성 근시 (pseudomyopia)이다. 가성 근시는 근시로의 눈의 굴절의 간헐적, 잠정적 이동인데, 망막 앞쪽에서 광이 초점을 맺는 것은 모양체 또는 근육 군의 일시적인 경직(spasm) 때문이다. 이는 결국 눈의 굴절력의 일시적인 증가를 야기한다. 사용자에 지각되는 결과는 손상된 원거리 시각이다. 대부분의 안과 의사에게 NITM은 근거리 작업과 관련된 증상을 영구적인 근시의 발현과 연계하는 다른 주된 위험 요소인 것으로 여겨진다.

본질적으로, 근시 제어(myopia control)는 상대적으로 젊은 눈과 관련되며, 콘택트 렌즈 또는 안경과 같은 광학 기구를 설계하거나 처방할 때, 근시를 성공적으로 방해할 수 있다면, 젊은이의 특정 이슈 및 요구가 다루어져야만 한다. 교정 렌즈의 젊은 사용자들은 임의의 형태의 시각적 오락(optical distraction)에 고도의 민감성을 나타내는 것으로 밝혀졌다. 이는 임의의 다량의 굴절력 변화를 갖는 누진 굴절력 안경 렌즈 (progressive power spectacle lens)의 사용을 유지하는 것에 있어서의 어려움으로 나타났다. 또한, 광학적 결함, 예를 들어, 전통적인 2초점 렌즈에서와 같은 광학적 불연속성으로부터의 회절이 특정 불편감의 원인이며 다수의 젊은 사용자에 의한 장기간 사용을 방해한다. 게다가, 다수의 취학 연령 젊은이에 의해 경험되는 장기간의 근거리 작업으로 인해, 조절 및 조절 스트레스는 젊은이에 의한 교정 렌즈의 사용을 때때로 제한하는 불편함의 원인이다.

종래 기술에서 근시 또는 근시 진행을 치료하기 위한 다수의 광학적 방법 및 장치가 제안되어 왔으나, 모두가 젊은이에 의한 장기간 사용을 방해하는 몇몇 양상으로 인한 문제를 겪는다. 치료 방법 또는 장치가 젊은 사람들에 의해 편안하고 신뢰할만하게 사용될 수 있지 않다면, 근시 제어는 실용적이지 않다. 그 결과, 어떠한 현재의 해결책도 근시를 다루는 데 유용하지 않다. 조절 스트레스, NITM, 및 관련 가성 근시를 포함하는, 근시 진행과 관련된 위험 요소를 없애는 동시에 젊은 사람들의 특정 요구를 다루어 성공적인 결과를 얻을 수 있는 광학 렌즈 및 치료 방법이 필요하다.

도 1은 본 발명과 관련하여 사용되는 "조절 래그"의 개념을 나타내는 도.
도 2는 본 발명과 관련하여 사용되는 초점 심도(depth of focus) 및 피사계 심도(depth of field) 개념을 나타내는 도.
도 3은 본 발명에 따른 렌즈로부터 야기되는 긴 화선(elongated caustic).
도 4는 통상적인 단일 굴절력의 종래 기술 렌즈의 화선으로부터 취한 일련의 스팟 다이어그램.
도 5는 본 발명에 따른 렌즈의 화선으로부터 취한 일련의 스팟 다이어그램.
도 6은 본 발명에 따른 렌즈를 통과하는 광의 분석으로부터 얻은 일련의 "E" 차트 이미지.
도 7은 종래 기술의 단일 굴절력의 통상적인 렌즈를 통과하는 광의 분석으로부터 얻은 일련의 "E" 차트 이미지.
도 8은 본 발명에 따른 렌즈의 실시 형태에 대한 방사상 굴절력 분포(radial power distribution)의 플롯.

발명의 개요

본 발명은 조절 및 조절 래그 스트레스의 근시에서 대한 영향을 감소시키나 제거하여 눈의 축 길이 성장을 저지하는, 근시 진행 또는 근시로의 경향 (inclination)을 다루는 방법을 제공한다. 결정적으로, 이러한 효과는 연속적인 장기간의 치료를 가능하게 하는 방식으로 사용자에게 허용가능한 형태로 제공된다.

본 발명은, 광학 시스템을 제공하여 망막의 중심와 영역(foveal area)에서 선명한 원거리 시각을 가능하게 하는, 근시의 진행을 지연시키거나 중지시키는 방법을 제공한다. 조절 및 조절 래그로부터의 스트레스를 해소하도록 초점 심도가 증가되어, 근시 진행을 지연시키며 사용자에 의한 연속적인 장기간 치료를 가능하게 한다.

본 발명에 따른 광학 장치는 선명한 시각(clear vision)의 작은 중심 구역을 포함하며, 여기서는 중심의 굴절력으로부터 선명한 시각의 한도까지 굴절력이 천천히 그러나 연속적으로 증가한다. 이러한 중심 구역은, 수반되는 유효 초점 심도 증가를 야기하는, 사용자에게 지각가능한 블러(blur)를 발생시키는 더욱 신속하게 증가하는 굴절력 분포에 의해 둘러싸인다. 초점 심도를 증가시킴으로써, 눈의 조절이 더욱 이완되고 조절 스트레스뿐만 아니라 근시 진행에 대한 임의의 영향이 감소된다. 동시에, 눈의 초점 메커니즘 내에서 근육 수축을 필요로 하지 않으면서 물체가 눈에 더 가깝게 위치될 수 있게 하는 피사계 심도(depth of field)의 증가가 있다. 본 발명에 의해 제공되는 증가된 초점 심도 및 피사계 심도는 선명한 편안한 시각을 허용할 뿐만 아니라 눈을 근시로 만드는 힘을 해소시킨다.

본 발명의 장치는 물리적 핀홀(pinhole)이 아니며 핀홀과 비슷하지도 않지만, 유사한 초점 심도 증가 효과를 사용자에게 제공한다. 그러나, 본 발명은 물리적 핀홀에서 고유하게 발생하는 빛의 손실 및 증가된 회절을 겪지 않는다. 본 발명의 장치는, 유리한 굴절력 분포를 사용하여, 들어오는 "광선속"(pencil of light)의 크기를 감소시킴으로써 피사계 심도 및 초점 심도를 증가시키면서도, 영상면 (image plane) 또는 망막에 도달하는 빛을 차단하지 않는다. 추가로, 더 커진 초점 심도 및 피사계 심도 덕분에, 대부분의 전구증상 근시 케이스에서 나타나는 조절의 래그가 본 발명에 의해 교정된다.

잠재적 사용자에서의 조절 래그는 보통 0.25 내지 2.00 디옵터 사이인 것으로 나타나며, 이는 본 발명의 처리능력 이내이다.

증가된 초점 심도, 즉, 초점 굴절력(focal power)의 매끄럽고 연속적인 큰 증가의 원인이 렌즈 착용자의 시각 피질(visual cortex)에 의해서는 발견되지 않는다는 것이 본 발명의 효능에 있어 중요하다. 갑작스런 표면 또는 굴절력 변화는 착용자가 렌즈에 적응하기 어렵게 만든다.

본 명세서에 제공된 본 방법 및 설계는, 콘택트 렌즈, 안내 렌즈, 및 안경 렌즈를 포함하는, 인간에서의 시각의 치료에 사용되는 모든 통상적인 렌즈에 적용가능하다.

본 발명의 추가의 신규한 태양 및 이점을 특정 실시 형태의 하기 설명 및 첨부 도면으로부터 알 수 있을 것이다. 본 발명의 범주는 상기 개요나 하기 실시예에 제한하고자 의도되지 않으며, 청구된 것과 동일한 본 발명의 태양을 포함하는 실시 형태 및 구성을 포함한다.

발명의 상세한 설명

본 발명에 따른 렌즈와 같은 광학 기구는 다중 코디네이팅된 기능을 제공하는 연속적인 축-대칭 굴절력 분포를 포함한다. 렌즈의 중심 부분은 바람직하게는 사용자의 원거리 시각을 교정하기 위해 선택되는 굴절력 분포를 갖는다. 원거리 교정 굴절력을 둘러싸고 있는 굴절력 분포는 짧은 방사상 디멘션(radial dimension)에 걸쳐 굴절력이 빠르게 증가하여 사용자의 시각에 블러 효과를 제공한다. 굴절력이 빠르게 증가하는 이러한 방사상 영역을 본 명세서에서는 통상적으로 "블러" 구역으로 칭한다. 본 발명에서, 선명한 구역을 둘러싸는 블러 구역에서의 블러의 정도는, 눈이 선택된 수준의 디테일을 원거리에서 해상할 수 없도록 선택된다. 작은 홀의 이러한 시뮬레이션은, 부분적으로는 블러 억제에 대한 사용자의 피질의 반응으로 인해, 증가된 초점 심도를 발생시키며, "동시 블러 콘트라스트"(simultaneous blur contrast)로 알려져 있는 현상으로 인해 일정 수준의 시각 향상을 발생시키는 것으로 여겨진다. 관련된 증가된 초점 심도를 갖는 눈의 구경(aperture)은 효과적으로 감소된다. 특정 사용자에 대해 원거리 시각 굴절력을 적절히 특정함으로써, 렌즈의 관련된 증가된 초점 심도는 사용자가 근거리 시각을 시도할 때 발생하는 조절 래그를, 적어도 부분적으로, 보충할 것이다. 이러한 보충 또는 "유사"(pseudo) 조절은 더 선명한 시각을 제공하며, 근시 진행과 관련되는 것으로 여겨지는 조절 스트레스 및 조절 래그 스트레스의 감소를 제공한다.

도 1은 관찰자로부터 무한대 미만인 거리에서 물체 평면 P1에서 물체에 대해 초점을 맞추고자 시도하는 관찰자의 눈(10)에 관하여, 관심 광학 평면(optical plane regard) P2와 물체 평면 P1 (의도되거나 요구되는 관심 평면)의 관계를 나타낸다. 관찰자는 물체에 대해 양쪽 눈의 초점을 맞추고자 시도한다. 그렇게 하기 위하여, 각각의 눈은 그의 광학 (신경-근육) 메커니즘을 변경 -조절 - 하여 눈의 광학 특성을 적절하게 변경하여야만 한다. 그러나, 눈이 완전한 조절에 실패하면 눈은 (실제) 관심 광학 평면 P2 상에 초점을 맞추게 된다. 의도된 물체 평면 P1과 더 먼 관심 광학 평면 P2 사이의 차이인 디멘션 LA는 조절의 래그로서 알려져 있다. 이러한 차이는 또한 두 평면에서의 물체가 망막에 초점을 맞추게 하는 데 필요한 광학 굴절력의 차이의 관점에서 나타내어질 수 있다. 명료하게 나타내기 위해 관찰자의 양쪽 눈이 도시되어 있지만, 조절의 래그는 각각의 눈에서 독립적으로 존재한다.

조절의 래그가 존재하는 한, 관찰자는 조절하고자 하는 계속된 노력에 의해 생성되는, 그리고 망막에서 지각된, 초점이 벗어난 이미지로 인해 피질 신호로부터 생성되는 다양한 형태의 스트레스를 경험할 것이다.

도 2는 "피사계 심도" 및 "초점 심도"의 개념을 나타내며 본 발명의 개념의 적용을 명확하게 하기 위해 본 명세서에 도시된다. 초점 심도 D1 및 피사계 심도 D2가 눈(12) 및 그의 망막(14)의 광학 시스템과 관련하여 나타나있다. 초점 심도 D1는 초점이 맞는 이미지가 지각되는 디멘션이다. 즉, 초점 심도 D1 내에서는, 이미지의 지각되는 선명도가 유효하게 동일하다. (초점 심도 밖으로) 광학 시스템으로부터 더 가깝거나 더 먼 거리에서는, 어떠한 이미지도 유효하게 초점이 맞지 않는다. 피사계 심도 D2는, 관찰되는 물체와 관련하여, 물체가 초점 심도의 피사계 내에서 이미지를 생성하며 따라서 초점이 맞는 디멘션을 지칭한다. 임의의 광학 시스템에 대한 초점 심도 D1 및 피사계 심도 D2는 다양한 광학 시스템 특성에 따라 좌우된다.

그로부터, 원거리 물체가 눈의 망막(14)에 초점을 맞출 수 있는 임의의 특정 상태의 눈(12)에 대해서, 관찰자에게 물체가 동등하게 초점이 맞게 될, (피사계 심도 D2로 정의되는) 눈으로부터의 다른 거리 범위가 있는 것으로 이해될 수 있다

물체(20)가 망막(14)에 초점이 맞고, 이어서 눈(12)을 향해 이동되는 상황에, 물체(20)가 피사계 심도 D2 내에 유지되는 한, 눈의 조절 메커니즘은 이완된 채로 남아있다. 일단 물체가 피사계 심도를 벗어나서, 망막(14) 상의 이미지(22)가 흐려진 것으로 지각되기 시작하면, 조절 시스템이 반응하고 눈의 모양체가 그의 평활근 클러스터를 수축시켜서 수정체가 눈 안에서 수축하게 한다. 피사계 심도 D2 (및 초점 심도 D1)가 증가될 수 있는 경우, 조절 메커니즘이 이완된 채로 유지되는 거리의 범위가 또한 증가된다. 이러한 현상은, 초점이 맞는 이미지를 유지하기 위해 눈이 제공할 필요가 없는 물체 거리 변화에 대한 조절을 나타내기 때문에 자유 조절 또는 "유사-조절"로 여겨질 수 있다.

도 3 및 도 5는 본 발명의 블러 구역 및 굴절력 분포의 광학 효과를 나타낸다. 도 3은 본 발명에 따른 렌즈로부터 기인한 긴 화선이다. 표시된 광선 (30)은 렌즈(40)를 통과하여 망막(14)에 닿는 것으로 나타나있다. 렌즈 굴절력 분포의 영향으로 인해, 중심와(fovea)에서, 망막(14)의 중심에 조밀한 중심 초점이 발생한다. 블러 굴절력 및 렌즈 주변 굴절력 분포의 결과는 화선의 조밀한 중심 밖의 빈약한 광선 팬(sparse light ray fan) 34이다. 이는 중심 망막으로부터 주변에서 망막(14)에 닿는다. 이러한 초점이 맞지 않는 광은 사용자의 시각 피질에 의한 지각 또는 인식이 억제되며; 그 결과 중심와에 의해 인지되는 이미지의 선명성이 증가된다. 이러한 억제 양상은 추가로 증가된 유효 초점 심도를 야기한다.

도 5는 도 3의 화선에 관한 일련의 스팟 다이어그램이다. 도 4는 비교를 위해 제공되는 통상적인 구면 단일 굴절력 렌즈에 대한 화선에 관한 스팟 다이어그램 시리즈이다. 각각의 시리즈에서, 좌로부터 우로, 렌즈로부터의 망막을 향한 거리가 증가한다. 도 5에서 본 발명의 렌즈에 대한 증가된 초점 심도는, 본 발명의 렌즈의 모든 다이어그램에 있어서, 중심에서 상대적으로 높은 밀도로 나타난다. 도 4의 구면 렌즈의 경우 망막에서 중심 초점을 둘러싼 얇게 이격된 스팟의 외부 영역은 불완전한 렌즈 구성으로 인한 구면 수차 (spherical aberration) 때문이다.

증가된 초점 심도 및 주변 광선 팬의 결과가 도 6 및 도 7에 나타난 "E" 차트에 부분적으로 나타나있다. 차트는 잘 알려진 제맥스 (Zemax (TM)) 광학 시스템 컴퓨터 프로그램을 사용한 분석에 의해 제공된다. 도 6은 다양한 동공 크기를 갖는 눈에 대한 그리고 눈으로부터 일정 범위: 25 센티미터 (좌)로부터 무한대(우)까지의 물체 거리에서의 본 발명에 따른 렌즈의 분석을 나타낸다. 도 7은 도 6의 결과를 제공하는 렌즈에서와 동일한 정점 굴절력을 가지며 동일한 동공 크기 및 거리를 갖는 구면 렌즈의 유사한 분석의 결과이다. 검사는 본 발명의 렌즈가 증가된 범위의 거리 (피사계 심도)에 걸쳐 식별가능한 이미지를 제공함을 나타낸다. 대조적으로, 도 7의 결과를 제공하는 데 사용된 구면 렌즈는 무한대 및 비교적 먼 거리 (시리즈의 최우측)를 제외하고는 식별가능한 이미지를 제공하지 않는다. 그 결과는 구면 렌즈에 대한 다른 거리에서의 사용자의 시각 시스템에 의한 해상도가 불충분한 이미지 디테일이다. 해상가능한 이미지는 구면 단일 굴절력 렌즈를 사용한 경우보다 본 발명의 렌즈를 사용한 경우에 더 큰 범위의 거리에서 이용가능하다. 이러한 이유로, 적절한 원거리 교정 굴절력을 갖는 본 발명의 렌즈는, 근거리 물체를 유효하게 초점이 맞게 하는데 있어서, 사용자의 눈에 의한 더 적은 조절을 필요로 할 것이다. 렌즈의 상대적인 성능 또는 효과는, 관련 "E" 차트 또는 광학 장치에 의해 제공되는 이미지의 유사한 표시의 경험적 비교에 의해, 이러한 방식으로 평가할 수 있다. 대안적으로, 특정 초점 심도 데이터는 본 명세서에서의 비교 및 평가 목적을 위한 다른 알려진 분석 방법 및 장치에 의해 대상 렌즈에 대해 얻을 수 있다.

상기한 효과는 광학 구멍(optical aperture)에 의해 생성되는 것과 유사하지만, 불분명한 경계를 갖는 물리적 구멍이 본 발명에는 포함되지 않는다.

도 8은 본 발명에 따른 렌즈의 정점으로부터 방사상 디멘션 (x)의 함수로서의 광학 굴절력 라이즈(rise)의 분포(50)의 그래프를 나타낸다. 굴절력 라이즈는 원거리 교정 굴절력 (정점 굴절력)을 초과하는 굴절력이다. 중심에 위치된 원거리 시각 영역(60)은 원거리 시각 교정을 위한 정점 굴절력에 효과적인 굴절력 범위 내에서 변하는 굴절력 분포를 갖는다. 원거리 교정 굴절력은 사용자로부터 무한대로 멀리에서 물체를 관찰할 때 선명한 시각을 제공하는 굴절력이다. 필요한 원거리 교정 굴절력은 사용자의 특정 필요에 따라 변할 수 있다. 분포 굴절력 라이즈는 초기에는 연속적으로 증가하나, 반경이 증가함에 따라 천천히 증가하여 필요한 원거리 굴절력에 대한 유효 영역을 제공한다. 이는 정점으로부터 약 0.5 내지 1.5 밀리미터 범위의 방사상 디멘션에서의 설계 포인트(design poin) DP까지 계속된다. 충분한 광 상태 및 낮은 광 상태에서 대부분의 사용자에게 충분히 선명한 원거리 시각을 제공하기 위해서는 방사상 위치를 최소로 또는 그 밖으로 유지하는 것이 바람직하다. 방사상 디멘션을 범위의 상한으로 또는 그 미만으로 억제하여 초점 심도의 필요한 증가를 제공하는 것이 필요하다. 설계 포인트에서의 굴절력 라이즈는 바람직하게는 +0.5 내지 +0.75 디옵터의 범위이나, 동일 설계에 대해 +1 디옵터만큼 높을 수 있다. 이를 초과하는 굴절력에서는, 대부분의 사용자가 원거리 시각에서 블러를 지각하기 쉬우며, 뿐만 아니라, 낮은 광 상태에서 원거리 시각이 불충분한 콘트라스트를 가질 수 있다.

설계 포인트 DP를 넘어서면, 최대 굴절력 값(62)에 도달할 때까지 굴절력이 더욱 빠르고 연속적으로 증가한다. 설계 포인트 DP와 피크 굴절력(62) 사이의 렌즈 및 굴절력 분포 50의 부분은 블러 구역(64)을 한정하거나 생성한다. 블러 구역(64)에서의 빠르게 증가하는 굴절력은, 상기에 논의된 바와 같이, 망막에서 주변에 닿는 초점이 맞지 않는 광을 사용자에서 제공한다. 설계 포인트 DP 바로 밖에서는, 굴절력 분포가 충분히 빠르게 증가하여, 원거리 시각 동안 사용자에서 유도되는 블러 시각의 효과를 보장하며, 동공 디멘션의 억제 내에서 요구되며 필요한 최대치에 도달한다는 것이 중요하다. 최대치는 굴절력 분포 관계 자체에 의해 한정될 수 있거나, 또는 렌즈의 구성에 의해 한계를 이루는 굴절력 분포의 효과일 수 있다. 예를 들어, 피크 굴절력의 방사상 디멘션을 넘어서면, 콘택트 렌즈는 통상적인 렌즈 캐리어 부분에서의 일관된 굴절력으로 블렌딩될 수 있다. 도 8에서, 굴절력 분포 50은 피크 굴절력을 넘어서 계속되는 것으로 나타나있으며, 굴절력 분포 50이 연속적인 굴절력 관계의 부분으로서 정의될 수 있음을 예시한다. 이러한 도 및 하기 방정식에서, 논의된 광학 굴절력은 특히 접선(tangential) 굴절력이며, 이는 렌즈 상의 임의의 지점에서 시상(sagittal) 굴절력 또는 평균 굴절력과 다소 상이할 수 있다. 이러한 관계는 이해될 것이며 특히 렌즈 설계는 본 명세서에 정의된 접선 굴절력을 사용하여 완전하게 접근될 수 있다. 동시에, 렌즈의 검사는 시상 굴절력, 또는 접선 및 시상 굴절력의 평균의 측정을 수반할 수 있다. 광학 시스템이, 예를 들어, (눈 상의, 또는 공기 또는 다른 매질 중의) 콘택트 렌즈의 후방 표면과 같은 다른 광학적으로 유효한 요소를 포함하는 경우, 이러한 요소의 광학 굴절력을 사용하여, 요구되는 굴절력을 조정하여 본 명세서의 방정식에 따른 전방 표면을 한정하기 위한 표면 굴절력 분포를 얻어야 한다.

도 6에 관하여 논의된 바와 같이, 생성되는 블러는 사용자의 광학 피질 시스템에 의해 실제로 억제되거나 저해되며, 블러는 사용자에 의해 인지되지 않는다. 그러나, 이는 앞서 논의된 바와 같은 광학 시스템에서의 임의의 분산되는 회절 양상(distracting diffractive aspect)의 결여에 따라 좌우된다.

요구되는 증가된 초점 심도를 생성하기 위해서는 설계 포인트를 초과하는 굴절력 라이즈가 실질적으로 정점 굴절력을 초과하여야 한다. 바람직하게는 피크 굴절력 라이즈 62는 콘택트 렌즈에 대해 +1 내지 +10 디옵터의 범위이다. 그러나, 일부 사용자의 경우에는, 더 낮은 피크 굴절력에 의해 초점 심도의 유효한 증가가 제공될 수 있다. 범위의 상한은 장기간 사용시 블러 효과에 대한 사용자의 주관적인 순응성(sugjective tolerance)에 의해 실제로 제어된다. 적절한 피크 굴절력 값은 사용자의 특정 요건, 예를 들어, 사용자의 연령 및 그의 필요한 원거리 교정뿐만 아니라 다른 요인들에 따라 좌우될 수 있다. 상기한 파라미터를 사용하는 콘택트 렌즈의 경우, +0.25 내지 +2 디옵터 범위의, 증가된 초점 심도로 인한, 조절 래그의 감소가 가능하다. 다른 형태의 굴절 렌즈를 위해 적절한 피크 굴절력은 그의 속성에 따라 더 크거나 더 작을 수 있다. 일부 응용에서, 피크 굴절력은 100만큼 크거나 그 이상일 수 있다.

평균적인 인간의 눈은 초점 심도가 약 +0.5 디옵터 이하이다. 전형적으로, +0.25의 증가된 초점 심도가 전형적인 사용자에서 조절 래그를 저지하는 데 효과적일 것이다. 초점 심도의 +0.25 내지 +1.0 디옵터의 증가가, 예상되는 조절 래그를 치료하는 데, 또한 진행 중인 근시 진행을 치료하거나 또는 근시의 발생을 방지하거나 늦추기에 충분한 추가적인 "유사" 조절을 제공하는 데 효과적인 것으로 제안된다.

유효 전방 표면 굴절력 분포는, 회전 대칭 렌즈 시스템을 위한 굴절력 라이즈 (구면, 비구면, 또는 원환체(toric) 베이스 커브가 총 굴절력에 부가되어야만 함)에 대한 하기 전형적인 굴절력 방정식에 의해 생성될 수 있다.

[방정식 1]

여기서, 굴절력(x)은 정점 굴절력 초과의 굴절력 라이즈이고,

x는 중심으로부터의 방사상 거리이고,

n은 광학 장치 재료의 굴절률이고,

r은 정점 (중심)에서의 곡률 반경이고,

R(x)는 방정식 2에서 하기에 제공되는 바와 같은 함수 x로서의 곡률 반경이다:

[방정식 2]

여기서, z'(x) 및 z"(x)는, 각각, 굴절력 함수의 형태로 하기에 방정식 3에 제공된 함수 z(x)의 제1 및 제2 도함수이다:

[방정식 3]

여기서, Z는 1 내지 100 범위의 값을 갖는 폼 팩터(form factor)이다.

방정식 3은 콘택트 렌즈의 전방 표면과 같은 광학 표면의 시상 심도 디멘션인 z(x)를 정의한다. z(x)에 의해 정의되는 형상은 관련된 요구되는 굴절력 분포를 제공하기 위한 정점에 대한 회전면(surface of revolution)으로서 적용된다. 정점의 곡률 반경 (r)은 특정 목표 사용자 눈의 기하학(geometry), 렌즈 재료 특성, 및 필요한 원거리 시각 교정에 의해 통상적인 방식으로 정의될 수 있다.

폼 팩터 Z는 특정 요건을 충족시키도록 굴절력 분포의 형상 및 최대 굴절력 피크를 조정하는 수단을 제공한다. 요구되는 굴절력 폼 및 피크 굴절력을 야기하는, Z의 가장 적절한 값의 선택은, 경험을 원하는 결과에 빠르게 수렴하는, 시행착오 반복에 의해 달성될 수 있다. 많은 경우에, 1 내지 100 범위의 값이 바람직할 것이지만, Z는 임의의 양수의 값을 가질 수 있다.

상기에 나타낸 바와 같이, 특정 광학 시스템의 초점 심도는 "E" 차트 이미지 형태의 광학 분석 출력과 같은 그래프적 표시로 나타내어질 수 있다. 개선된 초점 심도는, "E" 차트 또는 각각의 굴절력 분포에 대한 초점 심도의 유사한 표시의 조사, 및 그 후의 적절한 선택에 의한, 상이한 굴절력 분포의 상호 및, 또는 비교 분석에 의해 달성될 수 있다. 그러한 분석은 바람직하게는, 사용자의 눈 및 임의의 적용된 렌즈를 포함하는 전체 광학 시스템을 통과하는 광 경로에 기초하여 수행된다.

콘택트 렌즈에서, 굴절력 분포 (및 표면 형상)는 필요한 어떠한 방사상 범위(radial extent)에든 적용될 수 있으며, 그 후에 주변 교정 영역 또는 둘러싸는 캐리어 내에 매끄럽게 블렌딩될 수 있다. 상기 방정식은 수치적 방법을 사용하여 적용될 수 있으며 디지털 형태로 변형되거나 표로 만들어질 수 있다. 다른 수학적 형태 및 관계와 방정식이 존재하며, 본 명세서에 명시된 필요한 특성을 갖는 유사한 굴절력 분포를 제공하도록 계획된다. 상기 방정식 1 내지 방정식 3은 오직 한 가지 그러한 대안을 제공하며 제한적인 것은 아니다. 예를 들어, 보편적 광학 방정식으로 알려진 것의 변형에 의해 대안적인 형태의 유효 광학 표면이 제공될 수 있다.

상기 방정식 1 내지 방정식 3은 오직 한 가지 그러한 대안을 제공하며 제한적인 것은 아니다. 예를 들어, 보편적 광학 방정식으로 알려진 것의 변형에 의해 대안적인 형태의 유효 광학 표면이 제공될 수 있다. 다른 형태의 보편적인 광학 방정식은 방정식 4로 표시될 수 있다:

[방정식 4]

여기서, S는 형상 팩터(shape factor)이고 r은 정점 반경인데, 계수 a, b, c 등은, 상기에 논의된 바와 같이, 요구되는 본 발명의 기능을 수행하는 렌즈 형상 및 상응하는 굴절력 분포를 제공하도록 경험적으로 결정될 수 있다. 이어서, 방정식 4를 상기 방정식 1 및 방정식 2에 적용하여 즉각적인 굴절력 프로파일을 얻을 수 있다.

실험적 시험. 근시 및 근시 진행을 치료하는 데 있어서 본 발명의 방법 및 장치의 효능을, 어린 살아있는 닭 대상을 이용한 실험에 의해 시험하였다. 다양한 알려진 이유로, 병아리 연구는 과거 다른 이들에 의해 광학 기구 및 방법을 시험 및 연구하는 데 사용되어 왔으며 결과는 인간에서의 결과 예측과 관련되는 것으로 받아들여져 왔다.

증거는, 마이너스 굴절력 렌즈가 끼워진, 새로 부화된 닭이 렌즈 굴절력과 대략 동일한 근시 이동을 나타냄을 표시하였다. 병아리 연구를 완료하여, 닭에서의 렌즈-유도된 근시가 본 발명의 증가된 초점 심도 굴절력 분포와 함께 중심 마이너스 굴절력을 갖는 본 발명의 설계의 렌즈에 의해 억제될 수 있는 지를 결정하였다.

방법: 15마리의 어린 병아리를 시험에 이용하였다. 각각에, PMMA에서 제조된 렌즈를 일측에 끼웠고, 벨크로 (Velcro ™)에 의해 병아리의 눈에 근접하여 부착하였다. 15마리 중 8마리의 병아리에는 본 발명에 따른 -10.00 D의 중심 굴절력을 갖는 시험 렌즈를 끼웠다. 병아리 눈의 광학 크기에 대한 스케일링(scaling)의 결과로서 상대적으로 높은 굴절력 수준을 사용하였고, 이는 인간에 대해 사용되는 더 낮은 굴절력에 대한 효과에 비례한다. 나머지 7마리의 병아리 (대조군)에는 시험 렌즈와 정확히 동일한 물리적 파라미터 및 또한 -10.00 D 중심 굴절력을 갖는 통상적인 구면 렌즈를 끼웠다. 각각의 병아리에 대해, 렌즈를 끼운 눈을 처리된 눈으로 간주한다.

병아리에 먹이 및 물을 임의 제공하였고, 14/10 시간 명/암(light/dark) 사이클에서 키웠다. 적용된 렌즈는 측정 및 렌지 세척을 위해 단지 짧은 기간 동안만 제거하였다. 렌즈 적용 전 (0일)에 그리고 3일 및 7일 (적용 후)에 망막검시법(retinoscopy)에 의해 각각의 병아리의 양측 눈의 굴절 오차(refractive error)를 측정하였다. 처리된 눈과 비처리된 눈 사이의 굴절 오차의 평균 차이 (Mdiff)를 계산하였다.

결과: 처리된 눈 및 비처리된 눈의 굴절 오차 사이의 차이는 두 그룹 모두에서 0일에는 유의하지 않았다 (p=1.00). 시험 그룹에서 MDiff는 -0.06 D (±0.50)이었지만, 오차 절대값은 +1.00 내지 -0.50 D의 범위였다. 대조군의 경우, MDiff는 +0.29 D ±0.76이었고, 값 범위는 +1.00 내지 -1.00 D였다.

7일의 연구에 의하면, 시험 렌즈로 처리된 병아리는 비처리된 눈과 비교하여 처리된 눈에서 MDiff +2.17 D ±2.71 (p=0.32) 및 +6.00 내지 -1.00 D의 범위로 다소 원시로 되었다. 이러한 시점에, 통상적인 구면 대조군 렌즈로 처리된 것들은 비처리된 눈과 비교하여 처리된 눈에서 유의하게 더욱 근시 (p<0.0007, 터키(Tukey))로 되었다(MDiff -8.10 D ±3.07; 범위 -5.00 내지 -12.00 D). 시험 그룹 및 대조군 그룹에 대한 MDiff는 7일에 유의하게 상이하였다 (p=0.0002, 터키).

이러한 단기간 연구의 결과는 닭에서의 렌즈 유도된 근시가 본 발명의 렌즈설계에 의해 그리고 본 치료 방법에 의해 영향을 받을 수 있음을 나타낸다. 단지 중심 영역의 주변에서의 굴절력 분포만 상이하고, 시험 렌즈의 중심 영역은 대조군 렌즈 (단일의 균일한 굴절력)와 동일한 굴절력을 갖는다는 것을 주지하는 것이 중요하다. 결과적으로, 시험 렌즈를 착용한 시험 병아리의 눈은 착용된 렌즈의 중심 부분으로부터의 광학 자극을 대조군 병아리에서와 동일하게 경험하였다고 말할 수 있다. 눈의 성장 반응 차이로 인해 야기되는 차이는 중심 굴절력의 주변의 렌즈 형태로 인한 것이라 말할 수 있다.

특히 젊은 사람에 의해 연속 사용되는 임의의 렌즈가 사용자에게 회절 광학 효과를 제공하지 않으며 바람직하게는 극도의 굴절률 변화를 포함하지 않는다는 것이 중요하다. 이는 이러한 광학 양상에 대한 젊은이의 관찰되는 고도의 감도 (sensitivity)때문이다. 시각 동안 치료 렌즈를 연속해서 사용하는 것이 근시 및 근시 진행을 다루는 데 있어서의 효능에 중요하다. 결과적으로, 본 발명의 렌즈는 광학적으로 매끄러운 표면 및 굴절력 분포를 제공하여야 한다.

상기한 예시적인 실시 형태는 콘택트 렌즈에 관한 것이지만, 동일한 개념 및 방법이 IOL과 같은 다른 굴절 광학 장치, 및 외과적 방법과 같은 사람의 광학 조직 변경 방법뿐만 아니라, 동일한 목적을 위한 다른 유사한 장치 및 방법에 적용될 수 있다. 다른 렌즈 형태에서, 설계 포인트 위치와 굴절력 및 피크 굴절력 크기 둘 모두는 본 명세서에 제공된 예와 상이할 것이다. 그러나, 동일한 형태 및 특성의 굴절률 분포로부터 동일한 결과가 제공될 수 있다. 본 발명을 사용하여 설계되고 눈 전방에 착용되는 안경 및 렌즈의 직경은 약 20 내지 100 mm의 적합한 직경 치수로 크기가 상향 조정되어야 하며 정점 굴절력 변화에 대해서는 눈의 전방에서 10 내지 20 밀리미터 밖으로 조정되어야 한다.

본 발명의 렌즈가 방정식 형태로 정의되는 경우, 굴절력 분포의 제1 및 제2 도함수는 매끄러운 분포의 요건을 충족시키도록 연속적이어야 한다. 렌즈는 다른 수단에 의해, 예를 들어, 디지털화된 표면 컨투어(contour)에 의해 정의될 수 있으며, 얻어지는 렌즈 굴절력이 연속적인 제1 및 제2 도함수를 갖는 하나 이상의 굴절력 분포 관계에 의해 설명될 수 있다면 또는 굴절력 분포가 동일한 기능적 결과를 달리 제공할 수 있다면 매끄러운 요건을 충족시킬 수 있다.

전술한 논의는 단지 예시를 위해 제공된다. 청구된 본 발명의 개념의 다른 변형이 당업자에게 명백할 것이다. 현재 또는 미래에, 공지된 대안적 장치 및 재료의 적용 또는 포함이 또한 고려된다. 본 발명의 의도된 범주는 하기 특허청구범위에 의해 한정된다.

Claims

인간에서 근시를 억제하거나 되돌리는 방법으로서,
선명한 원거리 시각(clear distance vision)을 가능하게 하는 단계; 및
선명한 원거리 시각을 유지하면서, 그리고 회절 효과(diffractive effect)를 유도하지 않으면서, 인간의 눈에서 초점 심도(depth of focus)를 증가시켜 근거리 시각(near vision) 동안의 조절 스트레스 (accommodative stress)의 해소를 가능하게 하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 초점 심도를 증가시키는 단계는 인간의 중심와(fovea) 상의 이미지를 둘러싸는 초점이 맞지 않는 광학 블러(unfocused optical blur)를 생성하는 것을 포함하는 방법.
제2항에 있어서, 초점 심도의 증가를 가능하게 하는 광학 표면을 제공하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
제3항에 있어서, 초점 심도 증가는 +0.25 디옵터 이상인 방법.
제1항에 있어서, 선명한 시각을 가능하게 하는 단계는 원거리 교정 굴절력 (distance correction power) 및 원거리 교정 굴절력보다 +1 내지 +100 디옵터 더큰 범위의 피크 굴절력을 제공하는 것을 포함하는 방법.
근시 진행을 치료하기 위한 굴절 렌즈를 설계하는 방법으로서,
인간의 맨눈의 초점 심도를 결정하는 단계;
사용 시에 인간의 초점 심도를 증가시키도록 구성된 연속 굴절력 분포를 갖는 치료 렌즈를 한정하는 단계를 포함하는 방법.
안과용 렌즈로서,
원거리 시각 교정 굴절력을 갖는 정점;
정점으로부터 원거리 시각 교정 굴절력보다 더 포지티브인 피크 굴절력 라이즈(peak power rise)까지, 매끄럽게 방사상으로 밖으로 향해 증가하는 굴절력 분포(power distribution)를 포함하며;
굴절력 분포는 시각 교정 굴절력과 피크 굴절력 라이즈 사이의 설계 포인트(design point)에서 제1 굴절력을 갖고, 정점과 설계 포인트 사이의 분포의 굴절력은 원거리 교정에 기여하는 원거리 시각 교정 굴절력과, 굴절력에 있어서, 충분히 유사하며;
제1 굴절력은 설계 포인트 밖의 블러를 생성하기에 충분하고;
설계 포인트 밖의 굴절력 분포 굴절력은 사용자의 중심와 상의 이미지를 둘러싸는 블러를 생성하기에 충분한 안과용 렌즈.
제7항에 있어서, 피크 굴절력 라이즈는 +1 내지 +100 디옵터의 범위인 안과용 렌즈.
제7항에 있어서, 설계 포인트는 0.5 밀리미터 내지 1.5 밀리미터 범위의, 정점으로부터의 방사상 거리에 있는 안과용 렌즈.
제7항에 있어서, 사용자의 조절 래그 (lag of accommodation)를 0.25 디옵터 이상 감소시키도록 설계된 안과용 렌즈.
제7항에 있어서, 안내 렌즈인 안과용 렌즈.
제7항에 있어서, 인간의 광학 조직 내에 형성되는 안과용 렌즈.
인간에서 근시를 억제하거나 되돌리는 방법으로서,
눈에 사용하기 위해 제6항의 렌즈를 인간에게 제공하는 단계를 포함하는 방법.
인간에서 근시를 억제하거나 되돌리는 방법으로서,
인간의 눈에서 광학 표면을 형성하는 단계를 포함하며;
광학 표면은 사용 동안 인간의 초점 심도를 증가시키도록 구성되는 방법.