KR20150085025A - 친수성 변경 시스템 및 방법 - Google Patents

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KR20150085025A
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루스 살러
스테판 큐 주
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퍼펙트 아이피, 엘엘씨
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Abstract

고분자 재료(PM)의 친수성 변경을 허용하는 시스템/방법이 개시된다. PM의 친수성 변경은 PM의 굴절률을 변화시키고 PM의 전기 전도도를 증가시키며 그리고 PM의 무게를 증가시킴에 의하여 PM의 특성을 변화시킨다. PM의 특성의 이러한 변화에 영향을 미치기 위하여 시스템 /방법은 PM의 3차원 부분 내에 밀집적으로 집속된 레이저 펄스를 발생시키는 레이저 복사 소스를 포함한다. 시스템/방법은 재료(PLM)를 포함하는, 맞춤형 안내 렌즈의 형성에 적용될 수 있으며, 여기서 시스템/방법을 이용하여 생성된 렌즈는 환자의 눈 내에 수술을 통해 위치된다. 이식된 렌즈의 광학 특성을 변화시키기 위하여 그리고 따라서 최적의 교정된 환자 시력을 달성하기 위하여 이식된 렌즈 굴절률은 그 후 제자리에서 레이저 펄스로 선택적으로 변경될 수 있다. 나이가 들어 환자의 시력이 변함에 따라 시스템/방법은 이식된 렌즈의 제자리에서의 다양한 변경을 허용한다.

Description

친수성 변경 시스템 및 방법{HYDROPHILICITY ALTERATION SYSTEM AND METHOD}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 발명자 루스 살러, 스티븐 큐. 조우 그리고 조셉 에프. 빌이 2012년 11월 14일자로 미국특허청에 출원번호 61/726,383호(사건번호 AAARE.0105P, 이전 AAARE.0107P)로 출원한, 발명의 명칭이 친수성 변경 시스템 및 방법인 미국 가특허 출원을 우선권으로 주장하고 그리고 참고로 포함한다.
본 출원은 발명자 루스 살러, 스테판 큐. 조우 그리고 조셉 에프. 빌이 2013년 3월 15일자로 미국특허청에 출원번호 13/843,464호(사건번호 AAARE.0105)로 출원한, 발명의 명칭이 친수성 변경 시스템 및 방법인 미국특허출원을 우선권으로 주장하고 그리고 참고로 포함한다.
저작권의 부분적 포기
본 특허출원 내의 모든 내용은 미국 및 다른 국가의 저작권법 하에서 저작권 보호를 받는다. 본 특허출원의 제 1 유효출원일 이후로 이 내용은 비공개 자료로서 보호받는다.
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기술분야
본 발명은 재료의 친수성의 변경에 관한 것이다. 재료를 표적 레이저 펄스(targeted laser pulse)에 노출시키는 것에 의하여 재료의 친수성은 변화된다. 레이저 펄스는 흡수되며 그리고 재료 내의 분자의 화학적 결합을 변경시킨다. 상기 재료는, 변경된 분자 구조 때문에 (소수성이면) 물을 흡수하거나 (재료가 친수성이면) 물을 거부한다. 단지 일례로서, 본 발명은 렌즈 표면 상에서의 친수성 변화와 함께 또는 변화 없이 렌즈 벌크 본체 내의 미리 설정된 영역 내에서의 광학 렌즈의 친수성을 변경시키기 위한 레이저 시스템 및 방법을 교시한다. 본 발명에 적용된 바와 같이 본 명세서에서 설명된 실험에서 사용된 재료는 고분자 아크릴 렌즈 재료(polymeric acrylic lens material; PLM)이나, 재료 선택은 예시적이며 그리고 본 발명의 제한으로서 취급되지 않아야 한다.
일반적으로, 광학적 등급 특성을 얻기 위해 텀블링(tumbling) 단계가 필요할 수 있는 중합체 기반 렌즈를 구성하기 위하여 안내 렌즈(intraocular lens)는 절단 또는 몰딩 기술을 이용하여 제조된다. 광학 렌즈는 물리적 방법 그리고 화학적 방법에 의하여 표면 변경될 수 있다.
제한되지는 않지만 물리적 방법은 플라즈마, 코로나 방전 그리고 마이크로 웨이브 공정을 포함한다. 이 처리는 렌즈 표면의 친수성을 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 1993년 11월 9일자로 허여된 이하브 카멜 그리고 데이비드 비. 소일의, 발명의 명칭인 생체에 적합한, 표면 변경된 재료의 제조 방법인 미국특허 제5,260,093호는 무선 주파수 플라즈마에 의하여 기재 재료의 표면을 영구적으로 변경시키는 방법을 개시하고 있다. 이 특허에 개시된 기재 중 하나는 안내 렌즈이다.
광학 렌즈의 화학적 변경도 또한 잘 알려져 있다. 광학 렌즈의 화학적 변경은 표면 상의 화학적 성분을 바꿀 수 있으며, 따라서 이는 렌즈 표면의 친수성을 변화시킬 뿐만 아니라 표면의 물리적 특성 그리고 화학적 특성을 또한 변화시킨다. 예를 들어, 2000년 1월 4일자로 야딩 왕, 로버튼 반 복스텔 그리고 스티븐 큐. 조우에게 허여된, 발명의 명칭이 표면 수식 폴리머 네트워크(surface interpreting polymer networks)를 갖는 탄성중합체의 변경을 위한 공정 및 그로부터 형성된 탄성중합체인 미국특허 제6,011,082호는 헤라핀 그리고 다른 친수성 물질(hydrophilic agents)에 의하여 고분자 실리콘 안내 렌즈가 친수성 표면으로 화학적으로 변경되는 것을 가능하게 하는 화학적 변경 방법을 개시한다.
그러나 위의 선행 기술의 방법은 단지 렌즈 표면을 처리하기 위해서만 사용될 수 있다. 표면 아래의 렌즈 벌크 몸체의 친수성을 변경하기 위하여 이 방법들이 사용될 수 없다. 즉, 렌즈 재료 내의 미리 결정된 영역을 처리하기 위하여 이 방법들은 사용될 수 없다.
반대로, 최근의 레이저 기술은 렌즈 표면을 변화시키지 않으면서 광학 렌즈 재료를 포함한 재료 내의 미리 설정된 영역을 선택적으로 표적으로 삼는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, 발명자가 시게루 카타야마 그리고 미카 호리이케인이고 발명의 명칭이 플라스틱 대상물인, 2002년 8월 29일자로 공개된 미국특허공개 US2002/0117624A는 10-12초 또는 그보다 짧은 초단파 펄스 지속 시간의 레이저 광에 의하여 내부 몸체의 한 부분 내에서 구조적으로 변경된 플라스틱 대상물을 구성하기 위하여 레이저를 이용한 일반적인 방법을 개시한다. 이 선행 기술을 이용하여 생성된 내부 구조체의 예가 도 1(0100) 및 도 2(0200)에 개괄적으로 도시되어 있다.
발명자가 웨인 에이취. 녹스, 리 딩, 제이 프레드릭 쿤즐러 그리고 다르멘드라 엠. 자니이고 발명의 명칭이 굴절률을 변경하기 위한 광학 재료 및 방법인, 2008년 1월 3일자로 공개된 미국특허출원공개 US2008/0001320A1에서의 보다 최근의 출원은 광학 고분자 재료의 굴절률을 변경시키기 위한 방법을 개시하며, 이 방법은 (도 3(0300)에 일반적으로 도시된 바와 같은 시스템 구조를 이용하여) 펨토초 레이저 펄스로 선택된 영역을 조사하여 굴절률의 긍정적인 변화를 특징으로 하는 레이저 처리된 영역의 굴절 광학 구조체의 형성을 야기하는 것을 포함한다. 이 특허출원공개는 또한 0.03 내지 0.06의 범위 내의 포지티브(positive) 굴절률 변화(Δn)를 계산하는 것을 개시한다. 이 선행 기술은 만일 선택된 처리 영역이 볼록-평면 형상이라면, 이는 정 렌즈(positive lens)를 생성하는 반면에, 처리된 영역이 양면이 오목한 형상이라면 이는 부 렌즈(negative lens)가 될 것이라는 것을 교시한다. 이는 미국특허공개 US2008/0001320A1의 도면 내에 도시되고 또한 본 명세서 내의 도 4(0400)로 재현된다.
이 선행 기술은 재료의 내부 영역의 친수성의 변경은 다루지 않는다.
선행 기술 내의 결점
광학 렌즈를 형성하기 위하여 위에서 설명된 바와 같은 선행 기술이 이론적으로 사용될 수 있는 반면에, 하기의 결점을 갖는다.
● 선행 기술은 렌즈 재료 내에 형성된 렌즈를 200 마이크론 두께 그리고 6mm 직경을 갖는 렌즈에 대하여 2.62 디옵터 변화로 제한하는 반면에, 본 발명은 동일 렌즈 직경을 갖는 20 디옵터 렌즈까지 생성한다.
● 선행 기술은 2.62 디옵터 렌즈를 생성하기 위하여 수 시간을 필요로 하는 반면에, 본 발명은 수 분 내에 동일한 렌즈를 제조할 것이다. 선행 기술 공보는 큰굴절률 변화를 위하여 0.4 um/초의 성형 속도를 보여준다. XY 방향으로 1 um 그리고 Z 방향으로 2.5 um의 스폿 치수(spot size) 그리고 6mm 볼록 렌즈 직경과 200 um의 렌즈 깊이의 매개 변수가 사용되었다. 출처: 리 딩, 리차드 블랙웰, 제이 에프. 키인즐러 및 웨인 에이취. 크녹스의 "펨토초 레이저 마이크로 가공으로 야기된 실리콘 기반의 그리고 비실리콘 기반의 하이드로겔 폴리머의 큰 굴절률 변화".
● 선행 기술은 볼록 렌즈에서 가정된 포지티브 디옵터 변화만을 생성할 수 있는 반면에, 본 발명은 볼록 렌즈를 이용하여 네거티브 디옵터 변화만을 생성할 수 있다.
● 선행 기술은 재료 내의 하나의 렌즈에 대하여 제한되는 반면에, 디옵터 변화를 증가시키기 위하여 또는 비구면계수, 토릭시티(toricity) 또는 다른 렌즈 특성을 변경하기 위하여 본 발명은 다수의 렌즈를 적층할 수 있다.
● 선행 기술은 친수성 변화와 자외선 흡수 사이의 관계를 개시하지 않는 반면에, 친수성 변화를 가져오기 위하여 본 발명은 자외선 흡수에 의존한다.
● 선행 기술은 친수성을 변화시키지 않으나, 본 발명은 재료 변화를 가져오기 위하여 친수성 변화에 의존한다.
지금까지 선행 기술은 이 결점들을 완전하게 해소하지 못하고 있다.
따라서 본 발명의 목적은 (다른 문제점들 중) 선행 기술 내의 결점을 피하고 그리고 하기의 목적을 달성하는 것이다.
(1) 재료 표면의 친수성 변화와 함께 또는 변화 없이 재료 내부의 친수성의 변경을 가능하게 하는 시스템 및 방법 제공;
(2) 고분자 재료 내의 미리 설정된 전체 3차원 영역의 친수성을 변경시키는 시스템 및 방법 제공;
(3) 광학 렌즈 제조 시스템 및 방법 제공; 그리고
(4) 이식된 안내 렌즈의 미리 설정된 내부 영역의 친수성을 변경하고 그에 따라 원하는 시력 성과를 위하여 개별 환자의 요구에 따라 이식된 안내 렌즈의 굴절 특성을 변경시키는 시스템 및 방법 제공.
이 목적들이 본 발명의 기술을 제한하는 것으로 이해되어서는 안 되는 반면에, 일반적으로 하기 부분에서 설명된 개시된 본 발명에 의하여 이 목적들이 부분적으로 또는 전체적으로 이루어진다. 위에서 설명된 목적의 어떠한 조합을 달성하기 위하여 본 기술 분야의 숙련된 자는 틀림없이 개시된 바와 같은 본 발명의 양태를 선택할 수 있을 것이다.
본 발명은 시스템, 방법 그리고 제법 한정 물건에 관련되며, 여기서 펄스 레이저 시스템은 고분자 재료[모든 참고적인 실험에서 사용된 재료는 고분자 아크릴 폴리머(polymeric acrylic polymer; PLM)이나, 이 재료는 예로서 사용되며 본 발명 범위의 제한은 아님]의 친수성을 변경시키기 위하여 사용된다. 친수성 변화는,
● 미리 설정된 굴절 특성을 갖는 광학 렌즈를 형성하기 위하여;
● 다양한 소수성 재료 내의 친수성 영역을 생성하기 위하여; 또는
● 다양한 친수성 재료 내의 친수성 영역을 생성하기 위하여
사용될 수 있다.
본 발명은 배타적이지는 않지만 특히 PLM 내에 매우 얇은, 다층의, 미세 구조화된, 맞춤형 안내 렌즈를 생성하는 공정을 설명하는 것으로서 유용하다. 이 기술은 사람의 눈 내에 현재 이식된 기존 렌즈의 변경에 대하여 사용될 수 있지만, 이로써 제한되지 않는다. 변경은 디옵터를 조정할 수 있고 그리고/또는 토릭시티와 비구면계수와 같은 부가적인 특성을 추가할 수 있다. 본 발명은 기존 제품보다 얇고 그리고 작은 절개부를 통하여 주입될 수 있는 새로운 렌즈를 생성할 수 있다. 특히 재료의 친수성의 변경에 기초한 렌즈 내 굴절률의 성형을 위한 시스템 및 방법이 개시된다.
본 발명은 광학 렌즈로서 사용될 수 있는 PLM의 미리 설정된 내부 영역에 대하여 친수성을 변경시키기 위한 레이저 시스템 및 방법을 설명한다. 본 발명은 광출력을 부가(또는 감소)시킴에 의하여 또는 비구면계수, 다중 집점성(multifocalilty), 토릭시티 그리고 다른 광학 특성을 변경시킴에 의하여 광학 렌즈의 광학 특성을 변경시키기 위하여 이용될 수 있다. 본 발명에 대한 전형적인 용례는 환자의 눈 내에 이미 이식되어 있는 안내 렌즈의 수술 후 잔여 굴절 이상을 교정하는 것을 포함할 수 있다.
집도의의 최선의 노력에도 불구하고, 렌즈 굴절력 선정의 편차, 라식(LASIK) 수술과 같은 과거 눈 수술의 환자의 이력, 수술로 야기된 난시 그리고 환자의 시력의 점진적인 변화로 인하여 많은 경우에서 잔여 굴절 이상은 불가피하다. 현재 백내장 수술 후 잔여 굴절 이상을 교정하기 위하여 외과 전문의는 레이저 빔에 의하여 각막의 일부를 파괴함에 의하여 환자의 각막을 재성형하는 수술인 라식을 이용한다. 대안으로, 수술 후 굴절 이상을 교정하기 위하여 환자는 안경을 착용할 필요가 있을 수 있다. 본 발명은 백내장 수술이 종료된 후 현장에서 이 광학적 비이상성(non-idealities)이 교정될 수 있는 시나리오를 가능하게 한다.
본 발명의 범위 내에서, 렌즈의 두께 그리고 필요한 절개 크기를 줄이기 위하여 모든 광학적 가공 또는 광학적 가공이 조합된 전형적인 제조 방법의 조합을 이용하여, 맞춤형 안내 렌즈가 제조될 수 있다. 0.17 내지 500 나노줄의 펄스 에너지 그리고 1 내지 100 메가헤르츠의 반복률을 갖는 펨토초 레이저를 이용함에 의하여 광학적 가공이 전형적으로 이용된다.
재료 변화의 패턴을 생성하기 위하여 레이저 빔의 초점 스폿(focus spot)은 렌즈 재료 내로 이동되며 3차원 렌즈를 생성한다. 다른 패턴은 다른 렌즈 특성, 예를 들어 토릭 렌즈 또는 비구면 렌즈를 제공할 것이다.
본 발명에 의하여 제공된 이점의 더 완전한 이해를 위하여, 첨부된 도면과 함께 하기의 상세한 설명이 참고되어야 한다.
도 1은 미국특허출원공개 US2002/0117624A에 의하여 교시된 바와 같은 내부 플라스틱 변경의 선행 기술 방법론을 도시한 도면.
도 2는 미국특허출원공개 US2002/0117624A에 의하여 교시된 바와 같은 내부 플라스틱 변경의 선행 기술 방법론을 도시한 도면.
도 3은 미국특허출원공개 US2008/0001320A1에 의하여 교시된 바와 같은 렌즈 형성을 위한 선행 기술의 시스템을 도시한 도면.
도 4는 미국특허출원공개 US2008/0001320A1에 의하여 교시된 바와 같은 선행 기술의 렌즈 형태를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 바람직한 예시적인 시스템 실시예를 도시한 예시적인 시스템 블록도.
도 6은 전형적인 발명 용례 장비 상황을 나타내는, 본 발명의 바람직한 예시적인 시스템 실시예의 예시적인 시스템 블록도.
도 7은 일부 바람직한 발명의 실시예를 실행하기 위하여 사용될 수 있는 시스템 요소를 도시하는 세부적인 시스템 블록도.
도 8은 광학적 수렴(convergence)을 위하여 볼록 렌즈를 이용한 선행 기술 렌즈 구조와 광학적 수렴을 위하여 오목 렌즈를 이용한 본 발명 렌즈 구조의 비교를 도시한 도면.
도 9는 단일층 구조 그리고 다층 구조 내에서 고분자 아크릴 렌즈 재료(polymeric acrylic lens material; PLM)의 친수성을 변경하기 위한 본 발명의 사용을 도시한 도면.
도 10은 본 발명에 의하여 교시된 바와 같은 예시적인 볼록/양볼록 렌즈 구조체를 도시한 도면.
도 11은 본 발명에 의하여 교시된 바와 같은 예시적인 오목/양오목 렌즈 구조체를 도시한 도면.
도 12는 본 발명의 교시를 이용하여 형성될 수 있는 예시적인 위상 랩핑 렌즈 구조체를 도시한 도면.
도 13은 본 발명의 교시를 이용하여 형성될 수 있는 예시적인 위상 랩핑 렌즈 구조체와 관련된 굴절률 패턴을 도시한 도면.
도 14는 본 발명의 일부 바람직한 실시예에서 사용된 예시적인 PLM 친수성 변경 방법의 플로우 차트.
도 15는 본 발명의 일부 바람직한 실시예에서 사용된 예시적인 렌즈 성형/형성 방법의 플로우 차트.
도 16은 본 발명의 일부 바람직한 실시예에서 사용된 예시적인 렌즈 계산 방법의 플로우 차트.
도 17은 본 발명에 의하여 교시된 예시적인 실험적 예의 PLM 구조체를 도시한 도면.
도 18은 실험적으로 측정된 PLM 물 흡수 측정 결과의 그래프.
도 19는 본 발명에 의하여 교시된 바와 같은 예시적인 회절 그리드 패턴을 도시한 도면.
도 20은 본 발명에 의하여 교시된 바와 같은 예시적인 실험적 굴절률 측정 장비를 도시한 도면.
도 21은 본 발명에 의하여 교시된 바와 같은 예시적인 실험적 굴절률 패턴을 도시한 도면.
도 22는 본 발명에 의하여 교시된 바와 같은 실험적으로 측정된, 시간 경과에 따른 예시적인 회절 격자 파워 측정 결과를 도시한 도면.
도 23은 본 발명에 의하여 교시된 바와 같은 실험적으로 측정된 예시적인 회절 격자 0차 파워 측정 결과를 도시한 도면.
도 24는 본 발명에 의하여 교시된 바와 같은 실험적으로 측정된 예시적인 탈수 곡선을 도시한 도면.
도 25는 본 발명에 의하여 교시된 바와 같은 실험적으로 구성된 예시적인 볼록 위상 랩핑 DIC 그리고 이론적인 측면도를 도시한 도면.
도 26은 본 발명에 의하여 교시된 바와 같은 실험적으로 구성된 예시적인 볼록 위상 랩핑 DIC의 NIMO 디옵터 판독 그리고 이론적인 측면도를 도시한 도면.
도 27은 본 발명에 의하여 교시된 바와 같은 실험적으로 구성된 예시적인 오목 위상 랩핑 DIC 그리고 이론적인 측면도를 도시한 도면.
도 28은 본 발명에 의하여 교시된 바와 같은 실험적으로 구성된 예시적인 오목 위상 램핑 DIC의 NIMO 디옵터 판독 그리고 이론적인 측면도를 도시한 도면.
도 29는 구성된 바와 같은 예시적인 실험적 3mm 볼록 위상 랩핑 렌즈의 평면도.
도 30은 본 발명에 의하여 교시된 바와 같은, 물 흡수 비교와 관련하여 실험적으로 측정된 예시적인 디옵터 판독을 도시한 도면으로서, 측정된 렌즈 디옵터 판독 상에서의 공기 건조와 물 수화 간의 차이를 도시하는 도면.
도 31은 본 발명에 의하여 교시된 바와 같은, 물에 대한 실험적으로 측정된 예시적인 물 흡수 곡선 그리고 시간과 주변 온도에 기초한 그 변화를 도시한 도면.
도 32는 본 발명에 의하여 교시된 바와 같은 실험적으로 측정된 예시적인 물 흡수 디옵터 의존성 그래프.
도 33은 본 발명의 바람직한 실시예에 의하여 실행된 바와 같은 전반적인 체내 렌즈 성형 방법을 도시한 예시적인 방법 플로우 차트.
도 34는 본 발명의 바람직한 실시예에 의하여 실행된 바와 같은 체내 렌즈 성형 방법의 세부 준비 사항을 도시한 예시적인 방법 플로우 차트.
도 35는 본 발명의 바람직한 실시예에 의하여 실행된 바와 같은 체내 렌즈 성형 방법의 렌즈 데이터 생성의 세부 사항을 도시한 예시적인 방법 플로우 차트.
도 36은 본 발명의 바람직한 실시예에 의하여 실행된 바와 같은 생체 내 렌즈 성형 방법의 환자 인터페이스의 세부 사항을 도시한 예시적인 방법의 플로우 차트.
도 37은 본 발명의 바람직한 실시예에 의하여 실행된 바와 같은 생체 내 렌즈 성형 방법의 시작 초기화의 세부 사항을 도시한 예시적인 방법의 플로우 차트.
도 38은 본 발명의 바람직한 실시예에 의하여 실행된 바와 같은 생체 내 렌즈 성형 방법의 세부 진단 사항을 도시한 예시적인 방법의 플로우 차트.
도 39는 본 발명의 바람직한 실시예에 의하여 실행된 바와 같은 생체 내 렌즈 성형 방법의 렌즈 성형의 세부 사항을 도시한 예시적인 방법의 플로우 차트.
도 40은 본 발명의 바람직한 실시예에 의하여 실행된 바와 같은 생체 내 렌즈 성형 방법의 세부 확인 사항을 도시한 예시적인 방법의 플로우 차트.
도 41은 본 발명의 바람직한 실시예에 의하여 실행된 바와 같은 전반적인 제조 주문 렌즈 성형 방법을 도시한 예시적인 방법의 플로우 차트.
도 42는 본 발명의 바람직한 실시예에 의하여 실행된 바와 같은 제조 주문 렌즈 성형 방법의 세부 준비 사항을 도시한 예시적인 방법의 플로우 차트.
도 43은 본 발명의 바람직한 실시예에 의하여 실행된 바와 같은 제조 주문 렌즈 성형 방법의 렌즈 데이터 생성의 세부 사항을 도시한 예시적인 방법의 플로우 차트.
도 44는 본 발명의 바람직한 실시예에 의하여 실행된 바와 같은 제조 주문 렌즈 성형 방법의 위치 선정의 세부 사항을 도시한 예시적인 방법의 플로우 차트.
도 45는 본 발명의 바람직한 실시예에 의하여 실행된 바와 같은 제조 주문 렌즈 성형 방법의 시작 초기화의 세부 사항을 도시한 예시적인 방법의 플로우 차트.
도 46은 본 발명의 바람직한 실시예에 의하여 실행된 바와 같은 제조 주문 렌즈 성형 방법의 세부 진단 사항을 도시한 예시적인 방법의 플로우 차트.
도 47은 본 발명의 바람직한 실시예에 의하여 실행된 바와 같은 제조 주문 렌즈 성형 방법의 렌즈 성형의 세부 사항을 도시한 예시적인 방법의 플로우 차트.
도 48은 본 발명의 바람직한 실시예에 의하여 실행된 바와 같은 제조 주문 렌즈 성형 방법의 세부 확인/배송 사항을 도시한 예시적인 방법의 플로우 차트.
본 발명이 많은 다양한 형태의 실시예를 허용하는 반면에, 본 설명은 본 발명의 원리의 예시로서 고려되고 그리고 본 발명의 넓은 양태를 도시된 실시예로 제한하는 것으로 의도되지 않는다는 이해와 함께 본 발명의 바람직한 실시예가 도면에 도시되고 또한 본 명세서 내에서 상세하게 설명될 것이다.
본 출원의 다양한 혁신적인 교시 내용은 특히 현재의 바람직한 실시예를 참고로 하여 설명될 것이며, 여기서 이 혁신적인 교시 내용은 유리하게는 친수성 변경 시스템 및 방법의 특정한 문제에 적용된다. 그러나, 이 실시예가 본 명세서 내의 혁신적인 교시의 많은 유리한 사용 중에서 단지 하나의 예라는 것이 이해되어야 한다. 일반적으로, 본 출원의 명세서 내에서 이루어진 설명은 다양한 주장된 발명 중 그 어느 것을 반드시 제한하는 것은 아니다. 더욱이, 일부 설명은 일부 독창적인 특징에 적용될 수 있으나, 다른 특징에는 적용될 수 없다.
제한적이지 않은 친수성
본 발명의 내용과 관련하여, 용어 "친수성"은 물에 대한 강한 친화력을 갖기 위한 또는 물 속에서 용해되는, 물과 혼합되는 또는 물에 젖는 경향이 있도록 하기 위한 재료의 특성으로 정의될 것이다.
제한적이지 않은 재료( PLM )
본 발명은 예상된 실시예의 범위 내에서 고분자 아크릴 렌즈 재료 (polymeric acrylic lens material; PLM)를 포함한, 그러나 PLM에 제한되지 않는 다양한 재료를 포함할 수 있으며, 이 재료 중 많은 것은 특수 용도일 수 있다. 많은 바람직한 실시예에서, PLM에 의하여 펄스 레이저 에너지의 흡수를 늘리기 위하여 PLM은 자외선(ultraviolet: UV; 일반적으로 300 내지 400 nm의 파장) 흡수 재료의 사용을 포함할 수 있으며, 그리고 따라서 PLM의 친수성 변화에 영향을 미친다. 본 명세서에서 사용된 바와 같은 PLM은 광학 렌즈를 형성하는 재료로 그의 사용을 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다. 특히, 본 명세서 내에서 용어 "고분자 재료(polymeric material; PM)"는 광학 렌즈의 생산으로 반드시 제한될 필요가 없는 본 발명의 시스템/방법/제품의 적용을 나타내기 위하여 사용될 수 있다. 따라서, 비록 동일할 수는 있지만 "PM"은 "PLM"보다 본 발명 개념의 더 넓은 적용을 포함할 수 있다. 따라서, 이와 관련하여, 용어 "고분자 렌즈 재료(polymeric lens material; PLM)", "고분자 재료(polymeric material; PM)" 그리고 그들의 등가물에 가장 넓은 가능한 의미가 부여되어야 한다.
제한되지 않는 UV 흡수제
PLM은 PLM의 자외선 흡수를 향상시킬 수 있는 다수의 화학 물질을 포함할 수 있으며, 따라서 펄스 레이저 복사로 조사될 때 PLM의 친수성 변화를 향상시킨다. 본 발명은 이 작용에 영향을 미치기 위하여 사용되는 화학 물질의 종류 및 양을 제한하지 않으며, 본 명세서 내에서의 이들 화학 물질의 열거는 단지 예상되는 화학 물질의 예이다.
제한되지 않는 레이저 복사
본 발명은 렌즈를 형성하기 위해 본 명세서 내에서 설명된 PLM 내의 친수성 변화에 영향을 미치도록 하기 위하여 매우 다양한 레이저 복사를 포함할 수 있다. 따라서, 이와 관련하여, 용어 "레이저 복사" 또는 그 등가물에 가장 넓은 가능한 의미가 부여되어야 하며 그리고 근적외선 레이저 복사로 제한되지 않는다.
제한되지 않는 레이저 소스
본 발명은 개시된 본 발명 내에서 사용된 필수 펄스 레이저 복사를 제공하는 매우 다양한 레이저 복사 소스를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 용어 "레이저 소스"는 음향 광학 모듈레이터 [acousto-optic modulator; AOM, 또한 브래그 셀(bragg cell)로 불림]를 포함할 수 있으며, 이는 (일반적으로 무선 주파수에서) 음파를 이용하여 발생된 레이저 광의 주파수를 회절시키고 그리고 이동시키기 위하여 음향 광학 효과를 이용한다. 이와 관련하여, "레이저 소스"는 레이저 복사 소스, 그리고 AOM이 레이저 복사 소스 하드웨어에 물리적으로 통합되든지 아니든지 선택적으로 AOM을 포함하는 것으로 전반적으로 정의될 수 있다. 따라서, 이와 관련하여, 용어 "레이저 소스" 그리고 그 등가물에 가능한 가장 넓은 의미가 부여되어야 한다.
제한되지 않은 음향 광학 모듈레이터 ( acousto -optic modulator ; AOM )
본 발명의 다양한 실시예는 본 발명의 문맥에서 레이저 스캐너와 관련하여 레이저 복사 펄스 흐름의 양을 활성화(enable)/비활성화(disable) 또는 완화시키기 위하여 스위치로서 작동하도록 음향 광학 모듈레이터(acousto-optic modulator; AOM)를 이용할 수 있다. 이와 관련하여, AOM은 "그레이스케일(greyscale)" 변조부를 포함할 수 있으며, 여기서 스위칭 기능은 레이저 복사 펄스 트레인(laser radiation pulse train)의 일부를 레이저 스캐너로 전환시키는 역할을 하며, 따라서 친수성이 변경될 표적 PLM에 가해짐에 따라 효과적인 레이저 파워 감소를 가능하게 한다. 따라서, 레이저 복사 강도를 조절하기 위한 "그레이스케일?AOM" 요소의 이용은 본 발명의 범위 내에서 특별하게 예상된다.
본 발명에서 도시된 바와 같은 AOM은 셔터로서 그리고 가변 감쇠기로서 사용되며, 따라서 일반적으로 말하는, 위에서 설명된 것과 동일한 기능을 모방하는 다른 등가 요소로 대체될 수 있다.
제한되지 않은 레이저 스캐너
본 명세서에서 설명된, 본 발명의 바람직한 실시예에서의 레이저 스캐너의 사용은, 제한되지는 않지만 플라잉 스폿 스캐너(flying spot scanner)(일반적으로 벡터 기반 모드) 그리고 래스터 스캐너(raster scanner)(일반적으로 래스터 기반 모드)를 포함한 매우 다른 다양한 스캐너를 포함할 수 있다. 스캐너는 레이저 펄스를 대물 렌즈의 필드 크기(field size) 내의 정확한 위치에 분포시키기 위하여 사용된다. 본 발명은 이와 관련하여 사용될 수 있는 레이저 스캐너의 종류를 제한하지 않는다.
제한되지 않은 현미경 대물 렌즈
본 명세서에서 "현미경 대물 렌즈"가 언급되면, 이들 기능을 달성하기 위하여 "현미경 대물 렌즈 또는 다른 집속 장치"를 동등하게 이용할 수 있다. 따라서, 이러한 용례와 관련하여, 용어 "현미경 대물 렌즈"에 가능한 가장 넓은 해석이 부여되어야 한다.
제한되지 않은 환자
본 발명은 생물체의 눈으로부터의 제거 없이 렌즈의 굴절 특성을 교정/변경시키기 위하여 살아있는 생물체 내에 위치한 렌즈가 제자리에서 변경되는 상황에 적용될 수 있다. 이와 관련하여, 용어 "환자"는 넓게 해석될 것이며 그리고 사람에 대한 적용으로 제한되지 않아야 한다.
제한되지 않은 렌즈 형태
본 발명은 광학적 광 벤딩(optical light bending)에 영향을 미치기 위하여 형성된 매우 다양한 렌즈 그리고 그로 인한 전체 렌즈 형성의 구성을 포함할 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예가 볼록, 양볼록, 오목, 양오목 그리고 평면의 렌즈 구조체를 구성하기 위하여 사용된 것으로 본 명세서 내에서 설명되지만, 이 구조체는 단지 본 발명으로 구성될 수 있는 다양한 렌즈 형태의 예이다. 따라서, 이와 관련하여, 용어 "렌즈 형성" 그리고 그 등가물에 가능한 가장 넓은 의미가 부여되어야 한다.
제한되지 않은 2차원적
본 발명은 회절 격자를 형성하기 위한 PLM 내의 2차원 패턴 구조체 그리고 다른 얇은 평면형 구조체의 사용을 포함할 수 있으며, 이들은 기술적으로 3차원적인 반면에 본 명세서에서는 2차원적이라 칭해질 것이다. PLM 친수성의 변경은 엄격하게는 두께가 없는 평면 내에서 발생할 수 없는 반면에, 용어 "2차원적"은 PLM 내에서 발생하는 구조체, 즉 광학 축에 직교하는 X-Y 평면을 가로지르는 Z-축 초점 재배치를 필요로 하지 않는 구조체의 생성을 언급할 것이다. 따라서 PLM 굴절률의 2차원적 변경은 레이저 펄스를 위한 단일의 Z-축 초점 거리를 포함하는 비평면형 경계를 따라 발생할 수 있다. 따라서, 이와 관련하여, 용어 "2차원적" 그리고 그 등가물에 가능한 가장 넓은 의미가 부여되어야 한다.
제한되지 않은 3차원적
본 발명은 복잡한 광학 구조체를 형성하기 위하여 PLM 내의 3차원 패턴 구조체의 사용을 포함할 수 있다. 이 3차원 패턴 구조체 그리고 그의 관련된 체적은 레이저 펄스의 조사에 의하여 변경되지 않는 친수성을 갖는 사이(interstitial) PLM을 갖는 다중 층을 포함할 수 있다. 따라서, 3차원 구조체는, 변경되지 않거나 다소 변경된 층 또는 다른 레벨의 친수성 그리고 그 결과로 초래된 굴절률 변화를 포함하는 다중 층을 갖는 비변경 영역을 포함할 수 있다. 따라서, 이와 관련하여, 용어 "3차원적" 그리고 그 등가물에 가능한 가장 넓은 의미가 부여되어야 한다.
제한되지 않은 안내 렌즈
본 발명은 유리하게는 광범위한 재료를 포함하는, 동적으로 조정 가능한 광학 렌즈의 구성에 적용될 수 있다. 광학 렌즈 내에서의 매우 다양한 재료의 결합의 메커니즘은 본 발명에 의하여 제한되지 않는다. 따라서, 이와 관련하여, 용어 "안내 렌즈"와 "(콘택트 렌즈를 포함할) 광학 렌즈" 그리고 그 등가 구성 실시예에게 가능한 가장 넓은 의미가 부여되어야 한다.
일반적인 시스템 설명
본 발명은 대체로 펨토초 레이저 소스, AOM, 스캐너 그리고 미리 설정된 영역 내로 레이저 펄스를 전달하는 대물 렌즈로 구성된 레이저 시스템을 이용하는 것으로 설명될 수 있다. 레이저 소스는 바람직하게는 약 350 fs 또는 그보다 짧은 펄스 지속 시간, 690 내지 1000 nm 범위의 파장 그리고 약 0.1 내지 100 MHz 사이의 반복률을 갖는다. 펄스 에너지는 전형적으로 0.17 내지 500 나노줄 범위이다. 본 기술 분야의 숙련된 자는, 위에서 특정된 범위 밖에 있도록 레이저 매개 변수들이 조정되거나 또는 재균형을 이룰 수 있으나 렌즈 재료의 표적 영역 내로 전달된 에너지의 동일 레벨을 이룰 수 있다는 것을 이해한다. 예를 들어, 티타늄(Ti):사파이어 오실레이터(캘리포니아 어빈 메이 타이 바이 유포트)와 같은 튜닝 가능한 레이저 유니트(laseer unit)는 약 690 내지 1040 nm 범위의 가변 파장, 70 fs만큼 낮은 펄스 폭 그리고 2.9 와트(watt ; W)까지의 전력을 제공할 수 있다.
일반적인 친수성 변경 시스템(0500)
본 발명의 바람직한 예시적인 시스템이 대체로 도 5(0500)에 도시되며, 여기서 재료(0501)는 조사되어 PLM(0501) 내의 선택된 영역(0502)에서의 친수성 변화를 발생시킨다. 이 시스템(0500)은 대체로 펄스 레이저 복사를 발생하도록 구성된 레이저 소스(0511)를 포함하며, 이 펄스 레이저 복사는 음향 광학 모듈레이터(AOM; 0512)에 의하여 제어되고/완화되고/조절되고/전환될 수 있어 특정 에너지 그리고 펄스 타이밍 특성을 갖는 미리 설정된 레이저 펄스 트레인을 생성한다. 본 발명의 일부 실시예에서, 레이저 소스(0511)와 AOM(0512)은 단일 레이저 소스 모듈로 통합될 수 있다. 레이저 소스(0511)/AOM(0512)에 의하여 발생된 펄스 레이저 복사는 그후 레이저 스캐너(0513)로 전달된다. 여기서, 레이저 스캐너는 현미경 대물 렌즈(0514)의 입력 영역을 가로지르는 X-Y 평면 내에 레이저 펄스를 분배시키도록 구성된다. 현미경 대물 렌즈(0514)는 분배된 펄스 레이저 복사를 받아들이도록 그리고 집속된 레이저 복사 출력(0515)을 생성하도록 구성된 개구수(numerical aperture)를 포함한다. 이 집속된 레이저 복사 출력(0515)은 그후 현미경 대물 렌즈(0514)에 의하여 고분자 렌즈 재료(PLM; 0501)의 영역(0502)으로 전달되며, 이 영역에서 PLM(0501)의 친수성은 변화된다. 친수성 변경된 PLM 영역(0502)의 위치는 레이저 스캐너(0513)뿐만 아니라 시편 스테이징(staging)/포지셔닝 시스템(0516)에 의하여 한정될 수 있다. 여기서, 시편 스테이징/포지셔닝 시스템은 집속된 레이저 펄스(0515)가 PLM(0501)의 원하는 내부 영역(0502) 내에서 적절하게 국한되는 것을 허용하도록 PLM(0501)을 기계적으로 위치시킨다.
컴퓨터 판독 가능한 매체(0522)로부터 읽혀지는 소프트웨어를 실행하는 컴퓨터(0521)를 통합한 그리고 그래픽 사용자 인터페이스(0523; graphical user interface : GUI)를 제공하는 컴퓨터 제어 시스템(0520)의 제어 하에서 이 시스템은 최적으로 작동할 수 있다. 여기서, 조작자(0524)는 상기 그래픽 사용자 인터페이스를 통하여 PLM(0501) 내의 친수성 변화(0502)의 전반적인 작업을 지시할 수 있다.
시스템/방법 적용 상황 개요(0600)
본 발명을 위한 전형적인 적용 상황은 대체로 도 6(0600)에 도시되며, 여기서 본 발명은 환자 렌즈를 구성하기 위하여 사용된 친수성 변경 시스템(0610)에서 구현된다. 이 친수성 변경 시스템(0610)은 전형적으로 펄스 레이저 출력을 발생시키는 레이저 소스(0611)를 포함하며, 이 펄스 레이저 출력은 그후 레이저 스캐너(0613)를 이용하여 X-Y 평면 내에 분배되고 그리고 현미경 대물 렌즈(0614)(또는 다른 집속 장치)를 이용하여 집속된다. 이 분배되고 집속된 레이저 복사(0615)는 일부가 재료(PLM; 0602)로 구성된 렌즈 구조체(0601) 내에 전달된다. 이 PLM(0602)은 PLM 구조체(0602) 내에서 2차원 패턴 또는 3차원 패턴(0603)으로 조사되어 친수성을 변경시킨다. 친수성에 있어서의 어떠한 변경은 PLM(0603)의 내부 영역의 일부 굴절률 변화를 불러 일으킬 것이다. 집속된 레이저 펄스(0615)에 의하여 발생된 이 굴절률 변화는 2차원 패턴 또는 3차원 패턴(0603)을 야기하여 전체 렌즈 구조체(0601) 내에서 광학 렌즈 기능을 형성한다.
이러한 전반적인 시스템/방법 구성과 함께, 렌즈 구조체(0601)는 사람의 눈(0605) 내에 포함될 수 있으며(0604), 그리고 렌즈 구조체(0601)는, 제자리에서 PLM(0602)이 변경된 이후에, 도면 내에 일반적으로 도시된 바와 같이 환자의 눈 내에 수술을 통해 이식된다.
설명된 친수성 변경 시스템(0610)은 전형적으로 컴퓨터 판독 가능한 매체(0622)로부터의 명령을 실행하는 컴퓨터 시스템(0621)의 제어 하에서 작동된다. 이 컴퓨터화된 제어부(0621)는, 시스템 작업자(0624)가 전체 시스템에 접속하고 그리고 그 작동을 지시하는 것을 가능하게 하는 그래픽 사용자 인터페이스(0623)를 최적으로 포함한다. 위에서 언급된 제자리 형성 적용에 대하여, 자동화된 환자 눈 검사를 수행하기 위하여 제어 소프트웨어(0622)는 소프트웨어 실행 방법을 포함할 수 있어 환자 시력(0625)의 비이상성을 결정하며, 이로부터 환자의 시력을 개선하기 위하여 필요한 광학 교정의 맵(0626)이 만들어진다. 뒤이어 자동화된 레이저 펄스/위치 제어 절차가 환자 렌즈 내의 PLM의 굴절률을 제자리에서 변경시켜 환자 시력(0627)을 완전히 교정한다.
시스템/방법 적용 상황 세부 사항(0070)
바람직한 본 발명의 적용 상황의 보다 상세한 시스템 구성이 도 7(0700)에 제공되며, 컴퓨터 판독 가능한 매체(0721, 0722)로부터 판독된 소프트웨어의 제어 하에서 작동하는 컴퓨터 시스템(0720)이 사용되어 전체 렌즈 제조 공정을 제어하고 관리한다. 이 적용 상황 내에서, 하기의 요소들이 대체적으로 시스템을 구성한다.
● 원하는 재료를 처리하기에 적합한 파장 및 사용된 대물 렌즈(0711)에 의하여 제공된 표적 영역의 굴절률을 변화시키기에 충분한 펄스당 에너지를 갖는 레이저 소스(0701)가 사용된다.
● 분산 보상기(0702)는 빔을 선보상하기 위하여 사용되어 약 100 펨토초(femto seconds; fs)의 펄스 폭을 가능하게 한다. 렌즈와 같은 광학 매체를 통과할 때 펄스 폭이 길어지기 때문에 이러한 특징부 없이는 표적에서의 펄스 폭이 더 클 것이다. 더 긴 펄스 폭을 가질수록 처리 영역 상에서 더 많은 열이 발생할 것이며, 이는 공정을 조금 더 부정확하게 하고 처리 시간을 조금 더 길게 한다. 따라서 이 특징은 선택적이지만 RIS 최적화의 일부이다.
● AOM 사양에 맞게 레이저 빔 직경을 변경하기 위하여 빔 성형 I(0703) 유니트가 사용될 수 있다. 이는 또한 빔 성형 I 유니트 후에 부가적인 변경 없이 레이저 소스의 교환을 허용한다.
● 펄스의 수를 조절하기 위하여 그리고 처리 영역으로 향하는 펄스당 에너지를 조절하기 위하여 AOM(0704)이 사용된다. 수신된 신호(통상 0 내지 5 V)에 따라 에너지는 0차 또는 1차 AOM으로 분배될 것이다. 이들 차수는 서로 간에 각도를 갖고 AOM에서 나온 2개의 다른 빔이다. 1차 빔은 보통 때는 표적 영역으로 가는 빔이며, 0차 빔은 AOM 직후에서 멈춘다. AOM 구동기로부터 수신되는 신호가 최대(예를 들어, 5V)이며, 펄스당 최대 에너지는 1차 빔 내에 있고, 구동기 신호가 최소값에 있을 때 1차 빔은 0% 에너지를 가질 것이며 그리고 모든 것은 0차로 전달될 것이다.
● 빔 성형 Ⅱ, 즉 빔이 AOM을 통과한 후, 시스템을 맞추기 위하여 부가적인 빔 성형이 요구된다. 예를 들어, 사용된 대물 렌즈(0711)를 맞추기 위해 빔 직경은 넓어져야 하며, 대물 렌즈의 개구수의 사용을 허용한다.
● 레이저 빔의 파장, 펄스당 에너지 그리고 펄스 폭을 측정하기 위하여 진단 시스템(0706)이 사용된다. 이러한 특징은, 시스템의 안전하고 반복 가능한 사용을 허용하기 위하여 포함된다. 변수 중 하나가 계획된 대로 수행되지 않는다면, 시스템은 정지될 것이다.
● 레이저 현미경 헤드 내로 레이저 빔을 다시 보내기 위하여 레이저 현미경 결합부(미러 아암; 0707)가 사용된다. 시스템 기구 그리고 레이저 방향에 따라 레이저 현미경 헤드는 하나의 미러 내지 다수의 미러를 포함할 수 있어 레이저 빔을 필요한 위치로 다시 보낸다.
● 현미경 대물 렌즈를 향하여 시편을 위치시키기 위하여 카메라 시스템(0708)이 사용된다. 재료 곡률에 따라 정확한 Z 위치를 찾기 위하여 카메라 시스템은 또한 이용된다. 부가적으로 추적 목적을 위하여 카메라가 사용될 수 있다.
● XY 평면 상에 레이저 스폿을 분배시키기 위하여 스캐너(0709)가 사용된다. 이 목적을 위하여 다른 스캐너가 사용될 수 있다. 스캐너의 종류에 따라 처리되지 않은 영역은 펄스당 레이저 에너지로 덮여지거나 덮여지지 않으며, 또한 처리된 영역만이 덮여질 것이다. 이 목적을 위하여, 스캐너 소프트웨어가 스폿을 위치시킬 것이기 때문에 그리고 AOM이 이 스폿에 대하여 펄스당 에너지에 기여할 것이기 때문에 소프트웨어 제어는 또한 AOM을 제어할 것이다.
● 시스템 내에서의 추가의 집속 요소를 허용하기 위하여 Z 모듈(0710)이 사용될 수 있으며, 예를 들어 성형 평면보다는 다른 Z 위치 내의 평면에 대한 추적 목적을 위하여 이 모듈이 사용될 수 있다. 성형 공정 동안에 Z 위치를 바꾸기 위하여 이 Z 모듈이 또한 사용될 수 있다.
● 대물 렌즈(0711)는 시편 상에 빔을 집속시키고 그리고 스폿 치수를 결정한다. 스폿 치수가 커질수록 펄스당 더 큰 에너지가 요구되며, 따라서 이는 레이저 소스 그리고 요구되는 공정 정밀도에 적합해야 한다. 부가적으로 대물 렌즈는 성형 공정의 필드 크기를 제공하며, 대물 렌즈의 필드 크기가 요구되는 렌즈보다 작다면, 이는 렌즈 성형을 위하여 부가적인 하드웨어를 필요로 한다.
● 대물 렌즈 및 시편 인터페이스(0712)는 용례에 따라 좌우된다. 렌즈 제조를 위하여, 시편과 대물 렌즈 사이의 공간은 물로 채워져, 산란을 줄이고 부가적인 냉각 요소를 허용한다. 다른 용례에 있어서, 아이 겔(eye gel) 등과 같은 다른 매체와 함께 다른 접촉 방법이 이용될 수 있다.
● 시편(0713)은 의외로 다른 광학 매체일 수 있으며 그리고 예를 들어 대물 렌즈 앞에 위치된 소수성 폴리머일 수 있다. 용례에 따라 이 시편은 대물 렌즈 그리고 시편 인터페이스 또는 안구와 같은 부가적인 매체 조합의 더 깊은 내부 직후에 있을 것이다.
● 대물 렌즈 필드 크기로 이루어진 블록들을 서로를 향하여 위치시키기 위해 포지셔닝 시스템(0714)이 이용될 수 있어 더 큰 구조체의 성형을 가능하게 한다. 시편을 Z 방향으로 이동시키기 위하여 이 포지셔닝 시스템이 또한 이용될 수 있다.
본 기술 분야의 숙련된 자는 본 발명의 특별한 실시예가 위의 구성 요소의 어떠한 조합을 포함할 수 있다는 것, 그리고 일부 예에서 전체 시스템 실시에서 위의 구성 요소 중 하나 이상을 생략할 수 있다는 것을 인식할 것이다.
선행 기술/본 발명의 비교(0800)
렌즈 구조체 내에서 광학적 수렴을 이루기 위한 선행 기술과 본 발명의 방법론의 비교가 도 8(0800)에 대체적으로 도시되어 있다. 이 예에서 설명된 바와 같은 광학적 수렴을 발생시키기 위하여 도 8(0800, 0810)에 대체적으로 도시된 바와 같은 선행 기술은 볼록 렌즈 형성 기술을 이용한다. 선행 기술이 렌즈 재료의 친수성을 변화시키지 않으나 재료의 굴절률을 간단하게 변화시킨다는 점을 주목하는 것이 필수적이다. 그와 대조적으로, 광학적 수렴을 발생시키기 위하여 본 발명은 도 8(0800, 0820)에 대체적으로 도시된 바와 같이 PLM의 친수성 변화를 이용한다. 양 기술이 다중 렌즈 구조체를 이용할 수 있는 반면에, 본 발명은 이 렌즈 형성을 달성하기 위하여 네거티브 디옵터 재료 변경(0821)에 의존한다[모든 친수성 증가는 재료의 굴절률을 감소시키는 반면에, 모든 선행 기술들은 포지티브 디옵터 재료 변경(0811)을 발생시키는 변화를 재료에 행함).
예시적인 적용 상황 개요(0900)
도 9(0900)에 대체적으로 도시된 바와 같이, PLM(0913) 내에서의 친수성 변화부(변경부)(0912)를 가능하도록 하기 위하여 본 발명은 펨토초 펄스 레이저(0911)를 이용한다. 도 9(0900)에 대체적으로 도시된 바와 같이, 친수성 변화부(변경부)의 3차원적 층(0922)이 XYZ 스테이지 층을 이용하여 PLM(0921) 내에 성형될 수 있다. 이 층의 깊이는 소프트웨어에서 미리 설정된다. 이 층은 표면(0923) 또는 중간 층(0924, 0925)에 위치될 수 있다.
본 발명은 또한 PLM으로부터 광학 렌즈를 형성하도록 구성된 시스템, PLM을 이용하여 렌즈를 형성할 수 있는 방법 그리고 PLM을 이용한 방법에 의하여 형성된 렌즈에 관한 것이다. 본 발명의 이들 실시예 중 어느 것은 환자로부터 렌즈를 제거할 필요 없이 사람(또는 다른 생물학적 눈)에 이식된 렌즈가 제자리에서 변경 및/또는 교정될 수 있는 상황에 적용될 수 있다.
본 발명은 또한 PLM 내에 친수성 채널을 형성하기 위하여 사용될 수 있다. 이러한 영역이 전술한 재료 밖으로 다른 화학 물질의 통과를 용이하게 하기 위하여 사용될 수 있다.
예시적인 렌즈 형성 구조체(1000)-(1300)
많은 상황에서, 본 발명이 매우 다양한 렌즈 구조체의 형성에 적용될 수 있는 반면에, 다수의 형태가 바람직하다. 이는, 제한되지는 않지만, 도 10(1000)의 프로파일에 도시된 바와 같은 볼록 구조체(1001) 그리고 양볼록 구조체(1002); 도 11(1100)의 프로파일에 도시된 바와 같은 오목 구조체(1101) 그리고 양오목 구조체(1102); 및 도 12(1200)의 프로파일에 도시된 바와 같은 위상 랩핑 볼록 구조체(1201) 그리고 위상 랩핑 오목 구조체(1202)를 포함한다. 본 기술 분야의 지식을 가진 자는 이 렌즈 구조체가 본 발명의 교시를 이용하여 형성될 수 있는 매우 다양한 렌즈의 단지 예시적인 것이라는 것을 인식할 것이다. 부가적으로, 도 9(0900, 0921)에 도시된 바와 같은 PLM 변경 구조체의 층화(layering)는 단일 PLM 내에서의 다수의 렌즈 구조체의 층화를 가능하게 할 수 있다.
위상 랩핑 렌즈(1200, 1300)
도 12(1200)에 도시된 위상 랩핑 볼록 구조체(1201) 그리고 위상 랩핑 오목 구조체(1202) 내에 대체적으로 도시된 바와 같은 위상 랩핑 렌즈를 형성하기 위하여 그리고 도 13(1300)에 도시된 관련된 예시적인 굴절률을 형성하기 위하여 본 발명이 사용될 수 있다. 위상 랩핑 렌즈는 프레넬 렌즈(1205)와 동일한 이론적 아이디어를 이용한다. 질적 차이는 3개의 다른 요소로 요약될 수 있다.
● 본래 렌즈 곡률이 위상 랩핑 렌즈를 위하여 보존된다.
● 레이저 성형 기술이 위상 랩핑 렌즈를 위한 각 구역에서 90도 각도의 보존을 허용한다.
● 위상 랩핑 렌즈가 성형될 수 있는 마이크로미터 정밀성을 갖는다.
그에 반하여, 프레넬 렌즈(1205)에 대한 제한은 일반적으로 이를 생성하는 제조 공정으로부터 유래된다. 위상 랩핑 렌즈와 프레넬 렌즈에 대한 제조상의 주요 차이점이 이미지 1206에 도시된다.
굴절률 구배 렌즈(1300)
도 13에 전체적으로 도시된 바와 같은 굴절률 구배 렌즈(1300)를 형성하기 위하여 본 발명이 이용될 수 있다. 이 개념에서 렌즈 곡률의 정보는 단일 층에 저장된다. 그레이스케일 값은 펄스당 에너지를 표현하기 위하여 사용된다. 따라서, 0%와 100% 사이의 파워의 256개의 변경이 가능하며 그리고 단일 층 렌즈의 정밀한 성형을 가능하게 한다. 굴절률 렌즈(1301)의 평면도는 원래의 볼록 위상 랩핑 렌즈의 다양한 구역을 도시한다. 각각의 원래 논의된 렌즈 형태 데이터 정보는 하나의 단일 층으로 압축될 수 있다. 굴절률 구배 렌즈(1302)의 측면도는 렌즈의 중심을 관통하는 하나의 수평 슬라이스를 위한 각 스폿에서의 에너지 분포를 도시한다.
펄스 에너지의 조절은 AOM 또는 자동 가변 감쇠기를 이용하여 이루어질 수 있다.
PLM 방법(1400)
본 발명의 방법은 실행의 기본 주제의 상당히 다양한 변경을 예상하나, 도 14(1400)에 도시된 바와 같이 하기 사항을 포함한 친수성 변경을 이용한 렌즈 형성 방법으로 일반화될 수 있다.
(1) 레이저 소스로부터 펄스 레이저 복사 출력을 발생시킴(1401);
(2) 현미경 대물 렌즈의 입력 영역을 가로질러 펄스 레이저 복사 출력을 분배시킴(1402);
(3) 집속된 레이저 복사 출력을 생성하기 위하여 현미경 대물 렌즈 내의 개구수 내로 분배된 펄스 복사를 받아들임(1403); 그리고
(4) PLM 내의 친수성을 변경시키기 위하여 PLM 내로 집속된 레이저 복사 출력을 전달함(1404).
이러한 전반적인 방법은 다수의 요인에 따라 본 발명의 범위에 의하여 예상된 단계의 재배치 및/또는 부가/삭제를 통해 크게 변경될 수 있다. 본 명세서에서 설명된 다양한 바람직한 예시적인 실시예의 시스템과 함께 이 방법 그리고 다른 바람직한 예시적인 실시예의 방법을 통합하는 것은 본 발명의 전체 범위에 의하여 예상된다. 본 명세서의 다른 부분에서 설명된 바와 같이 컴퓨터 판독 가능한 매체로부터의 명령을 판독하는 컴퓨터 시스템의 제어 하에서 본 명세서에서 설명된 이 방법 및 다른 방법은 최적으로 실행된다.
도 9(0900, 0912)에 대체적으로 도시된 바와 같이, 이 친수성 변경 구역은 도 10(1000) 내지 도 13(1300)에 대체적으로 도시된 바와 같은 임의적인 광학 렌즈 구조체를 형성할 수 있으며, 이 광학 렌즈 구조체는 도 9(0900, 0921)에 대체적으로 도시된 바와 같은 친수성 변경된 다수의 광학 렌즈 층을 갖는다.
렌즈 성형/형성 방법(1500)
본 발명은 또한 렌즈 성형/형성 방법을 교시하며, 임의의 복잡성을 갖는 렌즈가 PLM 내에 형성될 수 있다. 렌즈 성형은 다양한 부분으로 이루어진다. 먼저, 선택된 재료에 따라 렌즈 디옵터와 곡률이 계산되어야 한다. 그후 이 재료에 대하여 레이저 파장이 또한 조정된다. AOM은 장치 내에서 셔터로서 그리고 또한 가변 파워 감쇠기로서 역할을 수행하여 (스캐너와 조합하여) 렌즈 구조체가 폴리머 내에서 정확하게 성형되는 것을 가능하게 한다. AOM은 계산된 렌즈 정보의 입력 이미지에 의하여 제어되어 조사된 영역의 각 영역(마이크로미터)을 위한 레이저 파워 정보를 제공한다. 그후 스캐너는 파워를 정확한 위치로 분배하고 그리고 현미경 대물 렌즈는 펄스 레이저 빔을 폴리머 내부의 원하는 초점 스폿으로 집속한다. PLM 시편은 현미경 대물 렌즈 뒤의 시편 홀더 내에서 유지되며 그리고 스테이지 시스템(기계화된 X/Y/Z 포지셔닝 시스템) 상에 선택적으로 위치되어 더 큰 렌즈 구조체의 성형을 가능하게 한다. 스테이지 시스템은 또한 현미경 대물 렌즈로 끝나는, 거울이 달린 레이저 아암으로 교체될 수 있다. 이 경우 거울이 달린 아암은 스테이지 시스템뿐만 아니라 전체 카메라와 스캐너 보드를 대체할 것이다.
본 발명의 방법은 도 15(1500)에 도시된 바와 같은 이 렌즈 성형/형성 방법의 실시예를 포함할 수 있으며, 이 방법은
(1) 생성될 렌즈의 형태 및 구조를 결정하기 위하여 렌즈 계산을 수행하는 것(1501);
(2) PLM 내의 원하는 친수성 변화에 적합한 레이저 파장을 선택하는 것(1502);
(3) 레이저 펄스를 발생시키기 위하여 AOM 또는 동등한 모듈레이터를 이용하여 레이저를 차단하고(shuttering) 그리고/또는 파워 조절하는 것(1503):
(4) 현미경 대물 렌즈를 가로질러 레이저 펄스를 스캐닝하는 것(1504);
(5) 현미경 대물 렌즈를 이용하여 레이저 스폿 치수를 형성하고 그리고 PLM 내에 집속된 레이저를 정확하게 위치시키는 것(1505);
(6) 레이저 펄스 흐름에 의한 친수성 변경을 위하여 PLM을 보유/유지하는 것(1506); 그리고
(7) X/Y/Z 포지셔닝 시스템을 이용하여 표적 PLM 시편을 선택적으로 위치시키는 것(1507)
을 포함한다.
본 발명의 범위에 의하여 예상되는 단계의 재배치 및/또는 부가/삭제와 함께 다수의 요인에 따라 이 전반적인 방법은 크게 변경될 수 있다. 본 명세서에서 설명된 다양한 바람직한 예시적인 실시예의 시스템과 함께 이 바람직한 예시적인 실시예의 방법 및 다른 방법을 통합하는 것은 본 발명의 전체 범위에 의하여 예상된다.
임의적인 복잡성의 형성된 렌즈 구조체를 획득하기 위하여 이 방법은 PLM 내의 하나 이상의 층에 적용될 수 있다. 단계 (1)에서 확인된 바와 같이 이 절차와 관련된 렌즈 계산은 도 16(1600)에 상술되며 그리고 이하에서 설명된다.
렌즈 계산 방법(1600)
본 발명은 또한 특별한 환자 및 특유의 광학 요구 조건을 위하여 맞춤형 내부 PLM 렌즈 구조체를 결정하기 위해 렌즈 매개 변수가 사용된 렌즈 계산 방법을 교시한다. 이 방법은 대체로 다음 단계를 포함한다.
● 형성될 렌즈의 곡률 계산;
● 요구되는 렌즈 깊이 결정;
● 레이저를 통하여 처리되어야 할 구역의 갯수 계산;
● 처리될 각 구역을 위한 구역 반경 결정;
● 레이저를 위한 위상 랩핑 렌즈 데이터 파일 생성; 및
● RIS 맵핑 시스템으로 데이터 파일 로딩.
이 단계들은 더 상세하게 설명될 것이다.
검토될 환자의 요구에 의하여 안내 렌즈(intraocular lens: IOL)에 대한 렌즈 매개 변수가 계산될 수 있게 되기 전에, 다양한 기존의 수차가 측정될 수 있고 그리고 필요한 디옵터(diopter; Dpt) 변화가 평가될 수 있다. 렌즈 곡률(C)을 계산하기 위하여 성형 공정을 위한 재료의 (n)은 알고 있어야 한다.
Figure pct00001
여기서, n은 원래 IOL 재료의 굴절률이고, 그리고 n'는 RIS 성형 후의 굴절률, 따라서 새로운 렌즈의 굴절률이다.
Figure pct00002
곡률은 렌즈 반경(r)과 관련되며, 그리고 반경은 렌즈 직경(2wLens)과 렌즈 깊이(hLens)로 계산될 수 있다.
Figure pct00003
그 후, 주어진 정보에 대하여 위상 랩핑 렌즈 정보가 계산되며, 그리고 출력 이미지가 생성된다. 위상 랩핑 렌즈에 대한 모든 필요한 정보는 이미 본래 렌즈 및 그 곡률의 정보 내에 존재한다. 렌즈의 위상 랩핑 깊이는 굴절률 변화량에 의하여 결정된다. 그 후, 각 구역의 반경 그리고 각 구역의 곡률 정보에 대한 반경이 쉽게 계산될 수 있다. 성형 기술에 따라, 렌즈 디옵터는 대물 렌즈 필드 크기보다 클 수 있으며, 이 경우에 렌즈 성형을 위해 다양한 영역을 정렬시키기 위하여 (위에서 설명된 바와 같은) 스테이지 시스템이 사용된다. 이 기술을 허용하기 위하여, 입력 이미지는 그들의 이미지 크기로 나누어져 블록 시스템을 나타낸다.
위에서 설명된 그리고 도 15(1500, 1501)에 전체적으로 도시된 렌즈 계산 방법은 많은 형태로 구현될 수 있으나, 본 발명의 방법의 다수의 바람직한 실시예는 하기 단계를 이용하여 도 16(1600) 내에 도시된 바와 같은 방법을 실행할 수 있다.
(1) 원하는 광학 성능을 위해 요구되는 렌즈 특성의 측정 또는 결정(1601);
(2) 렌즈 구성에 적합한 렌즈 재료 선택(1602);
(3) 원하는 렌즈 곡률 계산(1603);
(4) 렌즈를 형성하기 위하여 필요한 위상 랩핑 렌즈 정보 계산(1604);
(5) 원하는 위상 랩핑 렌즈 특성에 대응하는 출력 이미지 생성(1605);
(6) 렌즈 처리 영역이 대물 렌즈 필드 크기보다 큰지를 결정하고, 크지 않다면 단계 (8)로 진행(1606);
(7) 출력 이미지를 필드 크기 내에 맞는 세그먼트로 나눔(1607);
(8) 환자(또는 렌즈 형성부)가 부가적인 렌즈 특성을 필요로 하는지 결정하고, 그렇다면 단계 (1)로 진행(1608); 및
(9) 렌즈 계산 방법 종료(1609).
이 전반적인 방법은 다수의 요인에 따라 본 발명의 범위에 의하여 예상되는 단계의 재배치 및/또는 부가/삭제를 통해 크게 변경될 수 있다. 본 명세서에서 설명된 다양한 바람직한 예시적인 실시예의 시스템과 함께 이 방법 그리고 다른 바람직한 예시적인 실시예의 방법을 통합하는 것은 본 발명의 전체 범위에 의하여 예상된다.
이 방법은 스테이징 장치에 의하여 유지/지지되는 렌즈의 형성에 적용될 수 있으며, 또는 일부 상황에서는 환자의 눈 안에서 그 자리에서 렌즈 성형/형성 방법이 수행될 수 있다. 이 상황 하에서, 렌즈 PLM은 수술을 통해 환자에게 이식될 수 있는 반면에, PLM은 일반적으로 변경되지 않은 (또는 이전에 변경된) 상태에 있고 그리고 그후 환자에게 최적의 시력을 제공하기 위하여 "조정(dialed-in)"된다.
용례 #1-광학 렌즈(1700)-(1800)
하기의 실험적 적용예는, 광학 렌즈를 만들기 적합한 고분자 아크릴 폴리머를 위한 내부 친수성 변화를 설명한다.
단계 1-테스트 광학 재료의 준비
가교(crosslink)된 고분자 공중합체의 소형 시트는, 실리콘 튜브로 밀봉된 글라스 몰드 내에서 약 14시간의 전체 시간 동안 65℃에서 시작하여 140℃까지의 경화 사이클 하에서
(1) 부틸아크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, N-벤질-N 이소프로필아크릴아미드 그리고 에틸렌 글리콜 디메타아클릴레이트의 혼합물 140 그램;
(2) 11.4 그램의 2- [3- (2H-벤조트리아졸-2-yl) -4- 하이드록시페닐] 에틸 메타크릴레이트; 및
(3) 0.5% 미만의 황색 염료
의 유리기 중합에 의하여 구성될 수 있다. 이 방법으로 얻어진, 약 2mm 두께의 다소 노란 투명 시트는 둥근 버튼으로 절단될 수 있으며, 이 버튼은 안내 렌즈로 더 선반 가공될 수 있다. 대안으로, 레이저 처리를 위하여 시트로부터 또는 버튼으로부터 작은 스트립이 절단될 수 있다. 이 방법으로 준비된 황색 시트 또는 버튼의 굴절률은 약 1.499이다.
단계 2- 미리 담금
위에서 준비된 광학적으로 투명한 렌즈 재료의 작은 스트립(1.91mm x 1.33mm x 14.35mm)은 무게가 38.2mg이다. 무게가 더 이상 증가하지 않고 실온에서 포화에 도달한 것을 지시할 때까지 렌즈 재료의 이 스트립이 물에 담겨진다. 스트립 표면 상의 물방울이 건조한 종이 티슈로 닦여진 후, 포화된 스트립은 무게가 38.3mg이며, 이는 물 흡수가 약 0.3%임을 보여준다.
단계 3-레이저 처리
물로 포화된 스트립은 그후 펨토초 레이저 소스로부터의 레이저 펄스(펄스 폭: 200 fs, 반복률 : 50 메가헤르츠(megahertz; MHz), 펄스당 에너지 : 5.4 nJ, 파장: 780nm)에 노출되었다. 도 17(1700)에 전체적으로 도시된 바와 같이 스트립의 미리 설정된 영역(2mm x 2mm x 165㎛; 165㎛는 처리된 영역의 두께임)만이 처리된다. 처리 후, 스트립은 물로 포화되도록 허용되었으며 그후 다시 무게가 측정되었다. 스트립은 0.2㎎ 증가한 38.9mg이었으며, 이는 처리된 영역에 의한 약 30%의 물 흡수(0.2 ㎎÷ 2x1.9x0.165 = 0.318 = 32%)를 나타낸다. 제 1 영역이 처리된 후, 동일한 치수의 제 2 영역이 처리되었으며, 또 다른 약 0.2㎎의 증가가 관찰되었다. 이렇게 하여, 전체 3개의 영역이 처리되었으며, 마지막 스트립은 무게가 38.9㎎이었다. 각 레이저 처리 후의 무게 증가량이 도 18(1800) 내에 도시된 그래프에 요약된다.
용례 #2- 회절 격자(1900)-(2400)
하기의 실험적 적용예는 물 흡수에 대한 회절 격자 효율의 의존성에 적용된 것과 같은 본 발명의 사용을 설명한다.
단계 1
도 19(1900)에 대체적으로 도시된 바와 같이 회절 격자가 아크릴 고분자 재료 내에 성형되었다. 이 예에서 그리드 치수는 3 mm이며 18 um의 X 간격을 갖는다.
단계 2
시편은 그 후 물로 포화된다.
단계 3
다른 스캔 속도에 대하여 도 20(2000)에 도시된 장치를 이용하여 굴절률 격자의 효율이 측정되었다(2103). 적색 레이저(640nm)가 시편 앞에 위치되었다. 레이저에 대하여 격자의 배치를 가능하게 하기 위해 한 세트의 XY 스테이지 상에 시편이 장착된다. [도 21(2100)에 도시된 바와 같이] 얼마간 떨어져 스크린(2101-2102)이 위치되었고 그리고 격자의 다른 차수의 파워가 도 22(2200)에 도시된 바와 같이 다양한 시간 동안 기록된다. 도 22(2200)에 도시된 바와 같이 물 불포화도에 따라 제 1 차 내지 제 10 차의 파워가 감소하는 반면에, 도 23(2300)에 일반적으로 도시된 바와 같이 에너지는 영(zero) 차로 이동한다.
이는 도 24(2400) 내에 도시된 바와 같은, 탈수(water de-absorption)로 인한 재료 중량 손실을 도시한 아크릴 고분자 재료의 탈수 곡선과 비교될 수 있다. 도 24(2400)의 그래프는 백분율로 10개의 시편에 대하여 평균적인 시편 중량 측정값을 도시한다. 중요한 정보는 첫 번째 다섯(5) 시간에서 나타난다. 도 23(2300)과 도 24(2400)의 그래프와 비교하여 주요 변화는 첫 번째 다섯 시간 내에 발생한다. 측정 상태에서 알기 전에 격자가 재료 내에 성형되고 탈수가 시간이 걸리기 때문에 회절 격자는 더 천천히 감소하기 시작한다. 주요한 양의 물이 탈수된 후에 회전 격자는 매우 약해진다.
용례 #3-위상 랩핑 볼록 렌즈(2500)-(2900)
이하의 실험적 적용예는 친수성 변화로 인한 네거티브 굴절률 변화를 다룬다.
단계 1
위상 랩핑 볼록 렌즈의 렌즈 성형은 도 25(2500)에 도시된 바와 같이 이루어진다. 위상 랩핑 오목 렌즈는 재료 내에서의 친수성 변화에 의하여 유발되는 네거티브 굴절률 변화를 나타낸다. 이 구조를 위한 NIMO 디옵터 판독(diopter reading)이 도 26(2600)에 도시된다.
도 27(2700)에 전체적으로 도시된 바와 같은 볼록 위상 랩핑 렌즈는 네거티브 디옵터 판독을 보여주며 그리고 오목한 위상 랩핑 렌즈는 포지티브 디옵터 판독을 보여준다. 이 구조를 위한 NIMO 디옵터 판독이 도 28(2800)에 도시된다.
도 29(2900)에 도시된 이미지는 구성된 바와 같은 예시적인 3mm 볼록 위상 랩핑 렌즈 평면도를 도시한다.
용례 #4-물 포화(3000)-(3100)
이하의 실험적 적용예는 단지 재료의 물 포화 이후의 완전한 디옵터 판독을 다룬다.
단계 1
포지티브 디옵터 판독을 갖는 오목 렌즈가 성형되었다.
단계 2
성형 후에 렌즈 디옵터가 측정된다.
단계 3
렌즈는 물 속에 보관되지 않고, 물 속에 위치된 후 18일 동안 공기 중에 보관된다.
단계 4
물 속에 위치된 후 렌즈의 디옵터 판독이 측정된다.
성형 직후의 렌즈의 디옵터 판독은 최소이다. 최종 디옵터 판독이 가능하기 전에 재료는 여전히 물로 포화되어야 한다. 성형 공정 동안에, 재료는 이미 약간의 물을 흡수할 수 있으며, 따라서 성형 후에 일부 디옵터 판독이 가능할 것이나, 재료가 완전하게 물로 포화된 후에만 완전한 디옵터 판독이 항상 가능할 것이다.
렌즈가 물 속에 위치된 후, 24시간 후에 렌즈 디옵터는 완전하게 복구된다. 도 30(3000)은 5 디옵터 2mm 렌즈의 디옵터 판독을 도시한다. 성형 직후의 제 1 디옵터 측정값은 단지 1.5D이었다.
비교를 위하여 도 31(3100) 내의 그래프는 고분자 재료에 대한 물 포화 곡선 및 시간에 대한 그 관계를 도시한다.
용례 #5-미리 담금
이하의 실험적 적용예는 미리 담겨진 시편의 디옵터 판독에 대해 다룬다.
렌즈 성형 전에 시편이 물에 미리 담겨진다면 포화 기간은 단축될 수 있다. 미리 담겨지지 않은 시편과 비교하여 성형 직후에 렌즈는 더 큰 디옵터 판독을 보이며 그리고 완전한 디옵터 값으로 훨씬 빠르게 회복될 것이다. 물에 미리 담그는 것은 단지 시편을 완전하게 포화시키기 위한 기간을 단축할 것이다. 이는 렌즈의 최종 디옵터 판독을 변화시키지 않을 것이다.
용례 #6-온도 의존성(3100)
이하의 실험적 적용예는 렌즈 디옵터의 온도 의존성에 대해 다룬다.
재료의 물 흡수는 주변 온도에 좌우된다. 시편 온도를 변화시키기 위하여 인큐베이터가 사용될 수 있다. 시편이 온도 변화에 적응하기에 충분한 시간을 허용한 후에, 렌즈 디옵터가 측정되었으며 그리고 다양한 온도 설정에 대해 ±1D까지의 차이가 관찰되었다.
물 흡수는 온도 의존적이며, 따라서 렌즈의 디옵터 판독도 또한 온도 의존적이다. 이는 도 31(3100) 내의 그래프에서 알 수 있으며, 여기서는 섭씨 22도보다 섭씨 35도에서 더 많은 물이 흡수된다.
용례 #7-디옵터 메모리(3200)
이하의 실험적 적용예는 렌즈 디옵터의 온도 의존성에 대해 다룬다.
처리된 영역의 디옵터는 고정된다. 시편은 공기 보관 상태로 보존되어 시편이 완전한 렌즈 디옵터로 진행하는 것을 허용하지 않으나, 물 속에 위치할 때, 포화 후 렌즈의 완전한 디옵터는 이론적으로 계산된 완전한 디옵터로 복귀될 것이다.
시편이 건조된 후 수화될 때 시편의 디옵터 판독이 증가하며, 도 31(3100) 내의 이미지에 따라 도 32(3200)에 도시된 바와 같이 렌즈는 약 0D로 시작하고 그리고 27시간 내에 디옵터 판독을 그의 완전한 -6D로 증가시킨다.
체내 렌즈 성형 방법(3300)-(4000)
본 발명은 이하의 단계를 포함하는, 도 33(3300)에 일반적으로 도시된 바와 같이 본 명세서에서 설명된 시스템/방법을 이용하여 렌즈가 체내에서 형성/성형될 수 있다는 것을 예상한다.
(1) 준비(3391);
(2) 렌즈 데이터 생성(3392);
(3) 환자 인터페이싱(3393);
(4) 시작 초기화(3394);
(5) 진단(3395);
(6) 렌즈 성형(3396); 및
(7) 확인(3397).
도 34(3400) 내지 도 40(4000)에 전반적으로 도시된 바와 같이, 이 전반적인 단계는 이하와 같은 더 세분화된 단계 면에서 추가 한정될 수 있다.
(1) 환자 기존 렌즈 재료 결정(3401). 여기서 레이저 특성을 결정하기 위하여 그리고 굴절률 성형에 의하여 유발된 굴절률 재료 변화를 계산하기 위하여 정보가 사용된다.
(2) 환자 수차 측정(3402). 여기서 다양한 환자의 특정 수차가 결정된다.
(3) 환자가 치료에 필요한 수차를 선정(3403). 여기서 선정은 근시, 원시 그리고 난시와 같은 일반적인 시각 장애일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
(4) 의사가 필요한 렌즈 정보 및 렌즈 재료를 선택(3504). 여기서 선택은 환자의 요구를 포함한 상담 그리고 이용 가능한 옵션에 좌우된다.
(5) 필요한 렌즈 정보가 존재하는지 결정하고 그리고 정보가 이미 존재한다면, 단계 (11)로 진행(3505). 이 부분은 완전하게 소프트웨어 기반이며 의사 또는 환자에 의해 접근 가능하지 않다. 이 단계는 환자가 시스템에 사전 로딩(preloaded)되지 않은 독특한 디옵터 값을 갖는 경우를 위하여 통합된다.
(6) 렌즈 곡률 계산(3506). 여기서 곡률은 요구되는 렌즈 디옵터, 그리고 굴절률 성형과 재료의 주변 굴절률 변화에 의하여 야기되는 굴절률 변화에 좌우된다.
(7) 위상 가중 높이 결정(3507). 여기서 높이는 야기된 굴절률 변화 차이 그리고 그에 따라 주변 재료에 좌우된다.
(8) 위상 랩핑 렌즈 생성(3508). 여기서 위상 랩핑 렌즈의 정보는 위상 랩핑 렌즈 높이 및 원래 렌즈 곡률 정보에 의하여 주어진다. 각 층에 대하여, 각 구역에 관한 반경은 이 정보를 이용하여 결정될 수 있다.
(9) 데이터 출력 파일 생성(3509). 여기서 위상 랩핑 렌즈로부터의 정보(3508)를 이용하여 각 층에 대한 정보 그리고 각 층의 가능한 각 블록이 생성될 것이다.
(10) 시스템으로 데이터 로딩(3510). 여기서 데이터 파일(3509)은, 분석되기 위하여 기존 소프트웨어 내로 로딩될 추가 시간을 필요로 할 수 있으며 그리고 재료에 따라 3차원 구조를 채우기 위하여 라인 피치(line pitch)가 사용될 수 있다.
(11) 환자는 시스템을 향하여 위치(3611). 여기서 이러한 배치는 환자 인터페이스 포지셔닝을 위한 초기 단계이다. 환자의 머리는 굴절률 성형 워크 스테이션을 향하여 정렬된다.
(12) 의사는 대물 렌즈를 환자의 홍채를 향하여 배치(3612). 홍채를 향한 대물 렌즈 위치에 대해 좋은 방안을 얻기 위하여 의사는 카메라 모듈을 사용할 수 있다. 이 위치가 또한 추적을 위하여 사용될 것이기 때문에 이는 중요한 단계이다.
(13) 의사는 환자 신원(identification; ID)을 시스템 내에 입력(3713). 여기서 소프트웨어는 환자의 정보와 미리 선택된 성형 옵션을 디스플레이할 것이다.
(14) 의사는 정보를 확인하고 시작을 선택(3714). 여기서 의사는 제 1 단계에서 환자의 신원을 확인하고 그 후 선택된 치료 옵션을 확인한다.
(15) 레이저 파장이 정확한지를 시스템이 체크(3815). 여기서 원래 렌즈 재료에 관해서 레이저 파장이 선택된다. 그 후 시스템을 위한 진단 툴은 디스플레이된 파장과 시스템의 실시간 값이 일치하는지를 체크한다.
(16) 에너지가 안정적인지를 시스템이 체크(3816). 여기서 레이저 에너지가 측정된다. 그후 시스템을 위한 진단 툴은 이론적으로 계산된 에너지와 시스템의 실시간 값이 일치되는지를 체크한다.
(17) 펄스 폭이 안정적인지를 시스템이 체크(3817). 여기서 시스템의 펄스 폭이 변경되지 않았다는 것을 내부적으로 체크하기 위하여 진단 툴이 사용된다.
(18) 초점 스폿의 Z 배치를 위하여 Z 모듈을 사용(3918). 여기서 렌즈 성형 초점 스폿과 홍채 추적 초점 스폿 간의 거리를 변화시키기 위하여 Z 모듈이 사용된다. 환자 눈 내의 IOL은 다양하게 자리잡을 수 있고 그리고 또한 환자의 각막 두께 및 전안방 두께는 가변적이다. 따라서 굴절률 성형 렌즈를 위한 정확한 위치를 찾기 위하여 Z 모듈이 이용된다.
(19) 초점 스폿 위치에 대하여 스캐너를 사용(3919). 여기서 스캐너는 초점 스폿을 정확한 성형 위치에 배치시킨다.
(20) 에너지 분포를 위하여 AOM이 이용(3920). 여기서 AOM은 스캐너 위치에 대하여 정확한 펄스당 에너지를 제공한다.
(21) 새로운 렌즈 디옵터를 확인(4021). 여기서 환자의 새로운 디옵터 판독이 측정되고 확인된다.
이 전반적인 방법은 다수의 요인에 따라 본 발명의 범위에 의하여 예상되는 단계의 재배치 및/또는 부가/삭제를 통해 크게 변경될 수 있다. 본 명세서에서 설명된 다양한 바람직한 예시적인 실시예의 시스템과 함께 이 방법 그리고 다른 바람직한 예시적인 실시예의 방법을 통합하는 것은 본 발명의 전체 범위에 의하여 예상된다.
제조 주문 렌즈 성형 방법(4100)-(4800)
본 발명은 이하 단계를 포함하는, 도 41(4100)에 개괄적으로 도시된 바와 같은 주문 제조 공정과 함께 본 명세서에서 설명된 시스템/방법을 이용하여 렌즈가 형성/성형될 수 있다는 점을 예상한다.
(1) 준비(4191);
(2) 렌즈 데이터 생성(4192);
(3) 위치설정(4193);
(4) 시작 초기화(4194);
(5) 진단(4195);
(6) 렌즈 성형(4196); 및
(7) 확인/배송(4197).
도 42(4200) 내지 도 48(4800)에 전반적으로 도시된 바와 같이, 이 전반적인 단계는 이하와 같은 더 세분화된 단계 면에서 추가 한정될 수 있다.
(1) 환자가 렌즈 재료 결정을 선택(4201). 여기서 환자는 이용 가능한 옵션의 목록으로부터 사용되는 재료를 선택하기 위한 선택권을 갖는다.
(2) 환자 수차 측정(4202). 여기서 환자의 수차가 측정된다.
(3) 환자가 처리에 필요한 수차를 선택(3403). 여기서 환자의 요구 조건 또는 유용성에 따라 처리 옵션이 선택된다.
(4) 의사가 필요한 렌즈 정보 및 렌즈 재료를 선택(4304). 여기서 재료 및 요구되는 변화에 대한 환자의 선택이 변경되고 그리고 필요하다면 새로운 선정이 요구되고 환자와 논의될 것이다.
(5) 필요한 렌즈 정보가 존재하는지 결정하고, 그리고 존재한다면, 단계 (11)로 진행(3505). 여기서, 요구되는 수차 코드가 이미 존재하는지 또는 새로운 코드가 환자를 위하여 생성되어야 하는지를 소프트웨어는 내부적으로 체크한다.
(6) 렌즈 곡률 계산(4306). 여기서 곡률은 요구되는 렌즈 디옵터, 그리고 굴절률 성형과 재료의 주변 굴절률 변화에 의하여 야기되는 굴절률 변화에 좌우된다.
(7) 위상 랩핑 높이 결정(4307). 여기서 높이는 야기된 굴절률 변화 차이 그리고 그에 따라 주변 재료에 좌우된다.
(8) 위상 랩핑 렌즈 생성(4308). 여기서 위상 랩핑 렌즈의 정보는 위상 랩핑 렌즈 높이 및 원래 렌즈 곡률 정보에 의하여 주어진다. 각 층에 대하여, 각 구역에 관한 반경은 이 정보를 이용하여 결정될 수 있다.
(9) 데이터 출력 파일 생성(4309). 여기서 위상 랩핑 렌즈로부터의 정보(3508)를 이용하여 각 층에 대한 정보 그리고 각 층의 가능한 각 블록이 생성될 것이다.
(10) 시스템으로 데이터 로딩(4310). 여기서 렌즈/블랭크(blank)는 시스템 내에 위치된다.
(11) 렌즈/블랭크가 제조 시스템 내에 위치(4411). 여기서 시스템은 렌즈 성형을 위한 시작 위치를 선택한다.
(12) 기술자는 주문자 ID를 입력(4512). 여기서 소프트웨어는 환자의 정보와 미리 선택된 성형 옵션을 디스플레이할 것이다.
(13) 기술자는 정보를 확인하고 시작을 선택(4513). 여기서 기술자는 제 1 단계에서 환자의 신원을 확인하고 그 후 선택된 치료 옵션을 확인한다.
(14) 레이저 파장이 정확한지를 시스템이 체크(4614). 여기서 원래 렌즈 재료에 관해서 레이저 파장이 선택된다. 그 후 시스템을 위한 진단 툴은 디스플레이된 파장과 시스템의 실시간 값이 일치하는지를 체크한다.
(15) 에너지가 안정적인지를 시스템이 체크(4615). 여기서 레이저 에너지가 측정된다. 그 후 시스템을 위한 진단 툴은 이론적으로 계산된 에너지와 시스템의 실시간 값이 일치되는지를 체크한다.
(16) 펄스 폭이 안정적인지를 시스템이 체크(4616). 여기서 시스템의 펄스 폭이 변경되지 않았다는 것을 내부적으로 체크하기 위하여 진단 툴이 사용된다.
(17) 초점 스폿의 Z 배치를 위하여 Z 모듈을 사용(4717). 여기서 렌즈 성형 초점 스폿과 홍채 추적 초점 스폿 간의 거리를 변화시키기 위하여 Z 모듈이 사용된다. 환자 눈 내의 IOL은 다양하게 자리잡을 수 있고 그리고 또한 환자의 각막 두께 및 전안방 두께는 가변적이다. 따라서 굴절률 성형 렌즈를 위한 정확한 위치를 찾기 위하여 Z 모듈이 이용된다.
(18) 초점 스폿 위치에 대하여 스캐너를 사용(4718). 여기서 스캐너는 초점 스폿을 정확한 성형 위치에 배치시킨다.
(19) 에너지 분포를 위하여 AOM을 이용(4719). 여기서 AOM은 스캐너 위치에 대하여 정확한 펄스당 에너지를 제공한다.
(20) 보다 큰 처리 영역을 지지하기 위하여 X 및 Y 스테이지 시스템을 이용(4720). 여기서 주어진 대물 렌즈의 성형 영역보다 큰 렌즈를 성형하기 위하여 X 및 Y 스테이지가 이용된다.
(21) 층들 사이의 이동을 허용하기 위하여 Z 스테이지를 이용(4721). 여기서 렌즈의 다른 층의 Z 이동을 위하여 Z 스테이지가 부가적으로 이용될 수 있다.
(22) 새로운 렌즈 디옵터를 확인(4822). 여기서 IOL의 새로운 디옵터 판독이 측정되고 확인된다.
(23) 렌즈를 포장하여 의사에게 운송(4823). 여기서 제품은 포장되고 운송된다.
이 전반적인 방법은 다수의 요인에 따라 본 발명의 범위에 의하여 예상되는 단계의 재배치 및/또는 부가/삭제를 통해 크게 변경될 수 있다. 본 명세서에서 설명된 다양한 바람직한 예시적인 실시예의 시스템과 함께 이 방법 그리고 다른 바람직한 예시적인 실시예의 방법을 통합하는 것은 본 발명의 전체 범위에 의하여 예상된다.
PM 시스템 요약
본 발명의 시스템은 고분자 재료의 내부 영역의 친수성을 변화시키기 위한 시스템으로서 대략적으로 일반화될 수 있으며, 이 시스템은,
(a) 레이저 소스;
(b) 레이저 스캐너; 및
(c) 현미경 대물 렌즈
를 포함하고,
레이저 소스는 펄스 레이저 복사 출력을 발산하도록 구성되고;
레이저 스캐너는 펄스 레이저 복사 출력을 현미경 대물 렌즈의 입력 영역에 걸쳐 분배시키도록 구성되며;
현미경 대물 렌즈는, 분배된 펄스 레이저 복사를 받아들이도록 그리고 집속된 레이저 복사 출력을 생성하도록 구성된 개구수를 더 포함하고; 그리고
집속된 레이저 복사 출력은 현미경 대물 렌즈에 의하여 고분자 재료(PM)의 내부 영역으로 전달되며;
집속된 레이저 복사 출력은 PM의 내부 영역 내의 친수성을 변화시킨다.
이러한 전체 구조 설명과 일치하는 상당히 다양한 발명의 실시예를 구현하기 위하여 이상의 일반적인 시스템 개요는 본 명세서 내에서 설명된 다양한 요소에 의하여 보충될 수 있다.
PLM 시스템 요약
본 발명의 시스템은 기본적인 구성의 주제에 있어서의 매우 다양한 변경을 예상하나,
(a) 레이저 소스;
(b) 레이저 스캐너; 및
(c) 현미경 대물 렌즈
를 포함하는 렌즈 형성 시스템으로서 일반화될 수 있으며, 여기서,
레이저 소스는 펄스 레이저 복사 출력을 발산하도록 구성되고;
레이저 스캐너는 펄스 레이저 복사 출력을 현미경 대물 렌즈의 입력 영역에 걸쳐 분배시키도록 구성되며;
현미경 대물 렌즈는, 분배된 펄스 레이저 복사를 받아들이도록 그리고 집속된 레이저 복사 출력을 생성하도록 구성된 개구수를 더 포함하고; 그리고
집속된 레이저 복사 출력은 현미경 대물 렌즈에 의하여 PLM으로 전달되며;
집속된 레이저 복사 출력은 PLM 내에서 폴리머와 상호 작용하고 그리고 PLM내의 친수성 변화를 야기한다.
이상의 전체 구조 설명과 일치하는 상당히 다양한 발명의 실시예를 구현하기 위하여 이상의 일반적인 시스템 개요는 본 명세서 내에서 설명된 다양한 요소에 의하여 보충될 수 있다.
PM 방법 요약
본 발명의 방법은 고분자 재료의 내부 영역의 친수성을 변화시키기 위한 방법으로서 대략적으로 일반화될 수 있으며, 이 방법은,
(1) 레이저 소스로부터 펄스 레이저 복사 출력을 발생시키는 것;
(2) 현미경 대물 렌즈의 입력 영역을 가로질러 펄스 레이저 복사 출력을 분배하는 것;
(3) 집속된 레이저 복사 출력을 생성하기 위하여 현미경 대물 렌즈 내에서의 개구수 내로 분배된 펄스 복사를 받아들이는 것; 그리고
(4) 고분자 재료(PM)의 내부 영역 내의 친수성을 변경시키기 위하여 고분자 재료(PM)의 내부 영역으로 집속된 레이저 복사 출력을 전달하는 것
을 포함한다.
이상의 전반적인 방법은 다수의 요인에 따라 본 발명의 범위에 의하여 예상되는 단계의 재배치 및/또는 부가/삭제를 통해 크게 변경될 수 있다. 본 명세서에서 설명된 다양한 바람직한 예시적인 실시예의 시스템과 함께 이 방법 그리고 다른 바람직한 예시적인 실시예의 방법을 통합하는 것은 본 발명의 전체 범위에 의하여 예상된다.
PLM 방법 요약
본 발명의 방법은 기본적인 실행의 주제에 있어서 매우 다양한 변경을 예상하나,
(1) 레이저 소스로부터 펄스 레이저 복사 출력을 발생시키는 것;
(2) 현미경 대물 렌즈의 입력 영역을 가로질러 펄스 레이저 복사 출력을 분배하는 것;
(3) 집속된 레이저 복사 출력을 생성하기 위하여 현미경 대물 렌즈 내의 개구수 내로 분배된 펄스 복사를 받아들이는 것; 그리고
(4) PLM 내의 친수성을 변경시키기 위하여 PLM 내로 집속된 레이저 복사 출력을 전달하는 것
을 포함하는 렌즈 형성 방법으로서 일반화될 수 있다.
이상의 전반적인 방법은 다수의 요인에 따라 본 발명의 범위에 의하여 예상되는 단계의 재배치 및/또는 부가/삭제를 통해 크게 변경될 수 있다. 본 명세서에서 설명된 다양한 바람직한 예시적인 실시예의 시스템과 함께 이 방법 그리고 다른 바람직한 예시적인 실시예의 방법을 통합하는 것은 본 발명의 전체 범위에 의하여 예상된다.
PM 제법 한정 물건
본 발명의 방법은 임의적인 고분자 재료의 친수성의 변경에 적용될 수 있으며, 여기서 제법 한정 물건(product-by-process)은 고분자 재료(PM) 내에 형성된 다수의 변경된 친수성 구역을 더 포함하는 합성 고분자 재료를 포함하는 변경된 고분자 재료(PM)이며, 다수의 변경된 친수성 영역은,
(1) 레이저 소스로부터 펄스 레이저 복사 출력을 발생시키는 것;
(2) 현미경 대물 렌즈의 입력 영역을 가로질러 펄스 레이저 복사 출력을 분배하는 것;
(3) 집속된 레이저 복사 출력을 생성하기 위하여 현미경 대물 렌즈 내의 개구수 내로 분배된 펄스 복사를 받아들이는 것; 그리고
(4) PM의 내부 영역 내의 친수성을 변경시키기 위하여 고분자 재료(PM)의 내부 영역으로 집속된 레이저 복사 출력을 전달하는 것
을 포함하는 방법을 이용하여 생성된다.
이상의 전반적인 제법 한정 물건의 방법은 다수의 요인에 따라 본 발명의 범위에 의하여 예상되는 단계의 재배치 및/또는 부가/삭제를 통해 크게 변경될 수 있다. 본 명세서에서 설명된 다양한 바람직한 예시적인 실시예의 시스템과 함께 이 방법 그리고 다른 바람직한 예시적인 실시예의 방법을 통합하는 것은 본 발명의 전체 범위에 의하여 예상된다.
PLM 제법 한정 물건
본 발명의 방법은 광학 렌즈의 형성에 적용될 수 있으며, 여기서 제법 한정 물건은 PLM 내에 형성된 다수의 광학 구역을 더 포함하는 합성 고분자 재료를 포함하는 광학 렌즈이고, 다수의 광학 구역은,
(1) 레이저 소스로부터 펄스 레이저 복사 출력을 발생시키는 것;
(2) 현미경 대물 렌즈의 입력 영역을 가로질러 펄스 레이저 복사 출력을 분배하는 것;
(3) 집속된 레이저 복사 출력을 생성하기 위하여 현미경 대물 렌즈 내의 개구수 내로 분배된 펄스 복사를 받아들이는 것; 그리고
(4) PLM 내의 친수성을 변경시키기 위하여 PLM 내로 집속된 레이저 복사 출력을 전달하는 것
을 포함하는 렌즈 형성 방법을 이용하여 생성된다.
이상의 전반적인 제법 한정 물건의 방법은 다수의 요인에 따라 본 발명의 범위에 의하여 예상되는 단계의 재배치 및/또는 부가/삭제를 통해 크게 변경될 수 있다. 본 명세서에서 설명된 다양한 바람직한 예시적인 실시예의 시스템과 함께 이 방법 그리고 다른 바람직한 예시적인 실시예의 방법을 통합하는 것은 본 발명의 전체 범위에 의하여 예상된다.
시스템/방법/제법 한정 물건의 변형
본 발명은 기본적인 구성의 주제에 있어서의 매우 다양한 변경을 예상한다. 이전에 제시된 예들은 가능한 이용의 전체 범위를 나타내지 않는다. 이 예들은 거의 제한이 없는 가능성들 중 몇 개를 인용하는 것을 의미한다.
이 기본적인 시스템, 방법 그리고 제법 한정 제품은, 한정하는 것은 아니지만 이하와 같은 것을 포함한 다양한 보조적인 실시예로 보충될 수 있다.
● 집속된 레이저 복사 출력의 분배가 현미경 대물 렌즈를 위치시키도록 구성된 X-Y 스테이지의 사용에 의하여 현미경 대물 렌즈의 필드 크기보다 크게 되도록 구성된 실시예.
● 레이저 소스는 메가헤르츠 (megahertz; MHz) 반복률을 갖는 레이저 펄스를 발산하는 펨토초 레이저 소스를 더 포함하는 것인 실시예.
● 펄스 레이저 복사 출력이 0.17 내지 500 나노줄 범위의 에너지를 갖는 실시예.
● 펄스 레이저 복사 출력이 1 내지 100 MHz 범위의 반복률을 갖는 실시예.
● 펄스 레이저 복사 출력이 10 fs 내지 350 fs 범위의 펄스 폭을 갖는 실시예.
● 집속된 레이저 복사 출력이 0.5 내지 10 마이크로미터 범위의 X-Y 방향으로의 스폿 치수를 갖는 실시예.
● 집속된 레이저 복사 출력이 0.01 내지 200 마이크로미터 범위의 Z 방향으로의 스폿 치수를 갖는 실시예.
● PLM이 렌즈 형태로 성형된 실시예.
● PLM이 물로 포화된 실시예.
● PLM이 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하는 실시예.
● PLM이 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하고, 안과용 렌즈 재료는 환자의 눈 내에 위치된 것인 실시예.
● 레이저 스캐너는, 집속된 레이저 복사 출력을 PLM 내에서 2차원 패턴으로 분배시키도록 구성된 실시예.
● PLM이 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하고, 안과용 렌즈 재료는 환자의 눈 내에 위치된 것인 실시예.
● 레이저 스캐너는, 집속된 레이저 복사 출력을 PLM 내에서 3차원 패턴으로 분배시키도록 구성된 실시예.
● 레이저 스캐너는, 집속된 레이저 복사 출력을 PLM 내에서 3차원 패턴으로 분배시키도록 구성되고, 상기 3차원 패턴은 PLM 내에서 볼록 렌즈를 형성하는 것인 실시예.
● 레이저 스캐너는, 집속된 레이저 복사 출력을 PLM 내에서 3차원 패턴으로 분배시키도록 구성되고, 상기 3차원 패턴은 PLM 내에서 양볼록 렌즈를 형성하는 것인 실시예.
● 레이저 스캐너는, 집속된 레이저 복사 출력을 PLM 내에서 3차원 패턴으로 분배시키도록 구성되고, 상기 3차원 패턴은 PLM 내에서 오목 렌즈를 형성하는 것인 실시예.
● 레이저 스캐너가 집속된 레이저 복사 출력을 PLM 내에서 3차원 패턴으로 분배시키도록 구성되고, 상기 3차원 패턴은 PLM 내에서 양오목 렌즈를 형성하는 것인 실시예.
● 레이저 스캐너가 집속된 레이저 복사 출력을 PLM 내에서 3차원 패턴으로 분배시키도록 구성된 실시예로서, 집속된 레이저 복사는 3차원 패턴과 관련된 체적 내에서 친수성 변화를 생성하고; 그리고 상기 친수성 변화는 3차원 패턴과 관련된 체적의 대응하는 굴절률 변화를 야기하는 것인 실시예.
● 1.3보다 큰 초기 굴절률을 갖는 PLM에 관하여 굴절률 변화가 음의 값인 것인 실시예.
● 굴절률 변화가 0.005보다 큰 실시예.
● 3차원 패턴이 PLM 내에 다수의 층을 포함하는 실시예.
● PLM이 가교된 고분자 공중합체를 포함하는 실시예.
● PLM이 가교된 고분자 아크릴 폴리머를 포함하는 실시예.
● 레이저 소스가 음향 광학 모듈레이터(AOM)를 더 포함하는 실시예.
● 레이저 소스가 그레이스케일 음향 광학 모듈레이터(AOM)를 더 포함하는 실시예.
● PLM이 물을 포함한 용액 내에 미리 담겨져 있는 실시예.
● PLM이 자외선(UV) 흡수 재료를 포함하는 실시예.
본 기술 분야의 숙련된 자는 위 설명에서 교시된 본 발명의 구성 요소의 조합을 기초로 하여 다른 실시예가 가능하다는 것을 인식할 것이다.
일반화된 컴퓨터 이용 가능한 매체
다양한 대안적인 실시예에서, 본 발명은 전산화된 컴퓨터 시스템과 함께 사용하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품으로서 실시될 수 있다. 본 기술 분야의 숙련된 자는 본 발명에 의하여 한정된 기능을 한정하는 프로그램이 어떤 적절한 프로그램 언어로 작성될 수 있다는 것; 그리고 제한되지는 않지만 (a) 기록 불가 저장 매체[예를 들어, 리드 온리 메모리(read only memory: ROM) 또는 콤팩트 디스크-ROM (compact disk-read only memory; CD-ROM)]에 영구적으로 저장된 정보; (b) 기록 가능한 저장 매체(예를 들어, 플로피 디스크 또는 하드 드라이브)에 변경 가능하게 저장된 정보; 및/또는 (c) 근거리 네트워크, 전화 네트워크 또는 인터넷과 같은 공중 네트워크와 같은 통신 매체를 통하여 컴퓨터로 전송된 정보를 포함한 다양한 형태로 컴퓨터로 전달될 수 있다는 것을 쉽게 인식할 것이다. 본 발명의 방법을 실행하는 컴퓨터 판독 가능한 명령을 이행할 때, 이러한 컴퓨터 판독 가능한 매체는 본 발명의 대안적인 실시예를 나타낸다.
본 명세서에서 개괄적으로 설명된 바와 같이, 본 발명의 시스템 실시예는 내부에 구현된 컴퓨터 판독 가능한 코드 수단을 갖는 컴퓨터 이용 가능한 매체를 포함하는 다양한 컴퓨터 판독 가능한 매체를 포함할 수 있다. 본 기술 분야의 숙련된 자는, 본 명세서에서 설명된 다양한 공정과 관련된 소프트웨어가 매우 다양한 컴퓨터 접근 가능한 매체(소프트웨어가 이 매체로부터 로딩되고 작동됨) 내에서 구현될 수 있다는 것을 인정할 것이다. 인 리 보르가드(In re Beauregard), 35 USPQ2d 1383(미국특허 제5,710,578호)에 따라, 본 발명은 본 발명의 범위 내에서 이러한 형태의 컴퓨터 판독 가능한 매체를 예상하고 포함한다. 인 리 누이즈텐(In re Nuijten), 500 F.3d 1346(Fed. Cir. 2007)(미국특허출원 제09/211,928호)에 따라, 본 발명 범위는 컴퓨터 판독 가능한 매체로 제한되며, 여기서 상기 매체는 형상을 가지며 비일시적이다.
결론
고분자 재료(PM)의 친수성 변경을 가능하게 하는 시스템/방법이 개시된다. 친수성 변경은 (i) PM의 굴절률을 줄이고, (ⅱ) PM의 전기 전도도를 증가시키며, 그리고 (ⅲ) PM의 중량을 증가시킨다. 시스템/방법은 PM 특성의 이러한 변화에 영향을 주기 위하여 PM의 3차원 부분 내에 집속된 레이저 펄스를 발생시키는 레이저 복사 소스를 포함한다. 시스템/방법은, 재료(PLM)를 포함하는, 맞춤형 안내 렌즈의 형성에 적용될 수 있으며, 여기서 시스템/방법을 사용하여 생성된 렌즈는 환자의 눈 내에 수술을 통해 배치된다. 이식된 렌즈의 광학적 특성을 변화시키기 위하여 그리고 그로 인하여 최적의 교정된 환자 시력을 달성하기 위하여 이식된 렌즈 굴절률은 그 후 레이저 펄스에 의하여 제자리에서 선택적으로 변경될 수 있다. 이 시스템/방법은 나이가 들어 환자의 시력이 변화됨에 따라 이식된 렌즈의 제자리에서의 다양한 변경을 허용한다.
PLM의 친수성의 제자리에서의 동적인 변경을 가능하게 하는 렌즈 형성 시스템/방법이 또한 개시된다. 친수성을 그리고 그에 따라 PLM의 굴절률을 변경시키기 위하여 그리고 따라서 임의적인 구성의, 맞춤형 렌즈를 생성하기 위하여, 시스템/방법은 PLM의 3차원 부분 내에 집속된 펄스를 발생시키는 레이저를 포함한다. 시스템/방법은 맞춤형 안내 렌즈의 형성에 적용될 수 있으며, 여기서 동질의 PLM을 포함하는 안과용 렌즈 재료는 환자의 눈 내에 수술을 통해 배치된다. 최적의 교정된 환자 시력을 얻기 위해 PLM의 내부 굴절 특성을 변경시키기 위하여, 설치된 안과용 렌즈로 환자의 시력이 분석되며 그리고 동질의 PLM에는 그 후 제자리에서 레이저 펄스가 조사된다. 이 예시적인 적용은 환자의 나이가 들어감에 따라 동적으로 안내 렌즈 특성의 변경을 제자리에서 가능하게 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면 내에 도시되고 앞선 상세한 설명 내에서 설명되었을지라도, 본 발명은 개시된 실시예에 제한되지 않고, 이하의 청구범위에 제시되며 한정된 바와 같이 본 발명의 사상을 벗어남이 없이 다양한 재배치, 변경 및 대체가 가능하다는 것이 이해될 것이다.

Claims (123)

  1. (a) 레이저 소스;
    (b) 레이저 스캐너; 및
    (c) 현미경 대물 렌즈
    를 포함하고,
    레이저 소스는 펄스 레이저 복사 출력을 발산하도록 구성되고;
    레이저 스캐너는 현미경 대물 렌즈의 입력 영역을 가로질러 펄스 레이저 복사 출력을 분배시키도록 구성되며;
    현미경 대물 렌즈는 분배된 펄스 레이저 복사를 받아들이도록 그리고 집속된 레이저 복사 출력을 생성하도록 구성된 개구수(numerical aperture)를 더 포함하고; 그리고
    집속된 레이저 복사 출력은 현미경 대물 렌즈에 의하여 고분자 재료(polymeric material; PM)의 내부 영역으로 전달되며;
    집속된 레이저 복사 출력은 처리되는 내부 영역 내에서 폴리머와 상호 작용하고 그리고 PM의 내부 영역 내의 친수성 변화를 야기하는 것인, 고분자 재료의 내부 영역의 친수성을 변화시키기 위한 시스템.
  2. (1) 레이저 소스로부터 펄스 레이저 복사 출력을 발생시키는 것;
    (2) 현미경 대물 렌즈의 입력 영역을 가로질러 펄스 레이저 복사 출력을 분배하는 것;
    (3) 집속된 레이저 복사 출력을 생성하기 위하여 현미경 대물 렌즈 내의 개구수 내로 분배된 펄스 복사를 받아들이는 것; 그리고
    (4) 고분자 재료(PM)의 내부 영역 내의 친수성을 변경시키기 위하여 고분자 재료(PM)의 내부 영역으로 집속된 레이저 복사 출력을 전달하는 것
    을 포함하는, 고분자 재료(PM)의 내부 영역의 친수성을 변화시키기 위한 방법.
  3. 고분자 재료(polymeric material; PM) 내에 형성된 다수의 변경된 친수성 구역을 더 포함하는 합성 고분자 재료를 포함하고, 다수의 변경된 친수성 구역은,
    (1) 레이저 소스로부터 펄스 레이저 복사 출력을 발생시키는 것;
    (2) 현미경 대물 렌즈의 입력 영역을 가로질러 펄스 레이저 복사 출력을 분배하는 것;
    (3) 집속된 레이저 복사 출력을 생성하기 위하여 현미경 대물 렌즈 내의 개구수 내로 분배된 펄스 복사를 받아들이는 것; 그리고
    (4) PM의 내부 영역 내의 친수성을 변경시키기 위하여 PM의 내부 영역으로 집속된 레이저 복사 출력을 전달하는 것
    을 포함하는 방법에 의하여 생성되는 것인, 변경된 고분자 재료(PM).
  4. (a) 레이저 소스;
    (b) 레이저 스캐너; 및
    (c) 현미경 대물 렌즈
    를 포함하고,
    레이저 소스는 펄스 레이저 복사 출력을 발산하도록 구성되고;
    레이저 스캐너는 현미경 대물 렌즈의 입력 영역을 가로질러 펄스 레이저 복사 출력을 분배시키도록 구성되며;
    현미경 대물 렌즈는 분배된 펄스 레이저 복사를 받아들이도록 그리고 집속된 레이저 복사 출력을 생성하도록 구성된 개구수를 더 포함하고; 그리고
    집속된 레이저 복사 출력은 현미경 대물 렌즈에 의하여 고분자 렌즈 재료(polymeric lens material; PLM)로 전달되며;
    집속된 레이저 복사 출력은 처리되는 내부 영역 내에서 폴리머와 상호 작용하고 그리고 PM의 내부 영역 내의 친수성 변화를 야기하는 것인 렌즈 형성 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 집속된 레이저 복사 출력의 분포는, 현미경 대물 렌즈를 재료 내의 순차적인 영역에 위치시키도록 구성된 X-Y 스테이지의 사용에 의해 현미경 대물 렌즈의 필드 크기보다 크게 되도록 구성되는 것인 렌즈 형성 시스템.
  6. 제4항에 있어서, 레이저 소스는 메가헤르츠 반복률을 갖는 레이저 펄스를 발산하는 펨토초 레이저 소스를 더 포함하는 것인 렌즈 형성 시스템.
  7. 제4항에 있어서, 펄스 레이저 복사 출력은 0.17 내지 500 나노줄의 범위의 에너지를 갖는 것인 렌즈 형성 시스템.
  8. 제4항에 있어서, 펄스 레이저 복사 출력은 1 MHz 내지 100 MHz 범위의 반복률을 갖는 것인 렌즈 형성 시스템.
  9. 제4항에 있어서, 펄스 레이저 복사 출력은 10 fs 내지 350 fs 범위의 펄스 폭을 갖는 것인 렌즈 형성 시스템.
  10. 제4항에 있어서, 집속된 레이저 복사 출력은 1 내지 7 마이크로미터 범위의 X-Y 방향으로의 스폿 치수를 갖는 것인 렌즈 형성 시스템.
  11. 제4항에 있어서, 집속된 레이저 복사 출력은 0.05 내지 10 마이크로미터 범위의 Z 방향으로의 스폿 치수를 갖는 것인 렌즈 형성 시스템.
  12. 제4항에 있어서, PLM은 렌즈 형태로 성형되는 것인 렌즈 형성 시스템.
  13. 제4항에 있어서, PLM은 물로 포화되는 것인 렌즈 형성 시스템.
  14. 제4항에 있어서, PLM은 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하는 것인 렌즈 형성 시스템.
  15. 제4항에 있어서, PLM은 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하고, 안과용 렌즈 재료는 환자의 눈 내에 위치된 것인 렌즈 형성 시스템.
  16. 제4항에 있어서, 레이저 스캐너는 집속된 레이저 복사 출력을 PLM 내에 2차원 패턴으로 분배시키도록 구성된 것인 렌즈 형성 시스템.
  17. 제4항에 있어서, 레이저 스캐너는 집속된 레이저 복사 출력을 PLM 내에서 3차원 패턴으로 분배시키도록 구성된 것인 렌즈 형성 시스템.
  18. 제17항에 있어서, PLM은 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하는 것인 렌즈 형성 시스템.
  19. 제17항에 있어서, PLM은 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하고, 안과용 렌즈 재료는 환자의 눈 내에 위치된 것인 렌즈 형성 시스템.
  20. 제4항에 있어서, 레이저 스캐너는 집속된 레이저 복사 출력을 PLM 내에 3차원 패턴으로 분배하도록 구성되고, 상기 3차원 패턴은 PLM 내에 볼록 렌즈를 형성하는 것인 렌즈 형성 시스템.
  21. 제20항에 있어서, PLM은 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하는 것인 렌즈 형성 시스템.
  22. 제20항에 있어서, PLM은 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하고, 안과용 렌즈 재료는 환자의 눈 내에 위치된 것인 렌즈 형성 시스템.
  23. 제4항에 있어서, 레이저 스캐너는 집속된 레이저 복사 출력을 PLM 내에 3차원 패턴으로 분배하도록 구성되고, 상기 3차원 패턴은 PLM 내에 양볼록 렌즈를 형성하는 것인 렌즈 형성 시스템.
  24. 제23항에 있어서, PLM은 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하는 것인 렌즈 형성 시스템.
  25. 제23항에 있어서, PLM은 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하고, 안과용 렌즈 재료는 환자의 눈 내에 위치된 것인 렌즈 형성 시스템.
  26. 제4항에 있어서, 레이저 스캐너는 집속된 레이저 복사 출력을 PLM 내에 3차원 패턴으로 분배하도록 구성되고, 상기 3차원 패턴은 PLM 내에 오목 렌즈를 형성하는 것인 렌즈 형성 시스템.
  27. 제26항에 있어서, PLM은 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하는 것인 렌즈 형성 시스템.
  28. 제26항에 있어서, PLM은 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하고, 안과용 렌즈 재료는 환자의 눈 내에 위치된 것인 렌즈 형성 시스템.
  29. 제4항에 있어서, 레이저 스캐너는 집속된 레이저 복사 출력을 PLM 내에 3차원 패턴으로 분배하도록 구성되고, 상기 3차원 패턴은 PLM 내에 양오목 렌즈를 형성하는 것인 렌즈 형성 시스템.
  30. 제29항에 있어서, PLM은 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하는 것인 렌즈 형성 시스템.
  31. 제29항에 있어서, PLM은 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하고, 안과용 렌즈 재료는 환자의 눈 내에 위치된 것인 렌즈 형성 시스템.
  32. 제4항에 있어서, 레이저 스캐너는 집속된 레이저 복사 출력을 PLM 내에서 3차원 패턴으로 분배시키도록 구성되며, 집속된 레이저 복사는 3차원 패턴과 관련된 체적 내에서 친수성 변화를 발생시키고; 그리고 친수성 변화는 3차원 패턴과 관련된 체적의 대응하는 굴절률 변화를 야기하는 것인 렌즈 형성 시스템.
  33. 제32항에 있어서, 상기 친수성 변화는, 1.3보다 큰 초기 굴절률을 갖는 PLM 내에서 네거티브(negative) 굴절률 변화를 야기하는 것인 렌즈 형성 시스템.
  34. 제32항에 있어서, 상기 굴절률 변화는 0.01보다 큰 것인 렌즈 형성 시스템.
  35. 제31항에 있어서, 3차원 패턴은 PLM 내에 다수의 층을 포함하는 것인 렌즈 형성 시스템.
  36. 제4항에 있어서, PLM은 가교(crosslink)된 고분자 공중합체를 포함하는 것인 렌즈 형성 시스템.
  37. 제4항에 있어서, PLM은 가교된 고분자 아크릴 폴리머를 포함하는 것인 렌즈 형성 시스템.
  38. 제4항에 있어서, 레이저 소스는 음향 광학 모듈레이터(acousto-optic modulator; AOM)를 더 포함하는 것인 렌즈 형성 시스템.
  39. 제4항에 있어서, 레이저 소스는 그레이스케일(greyscale) 음향 광학 모듈레이터(AOM)를 더 포함하는 것인 렌즈 형성 시스템.
  40. 제4항에 있어서, PLM은 물을 포함하는 용액 내에 미리 담겨져 있는 것인 렌즈 형성 시스템.
  41. 제4항에 있어서, PLM은 자외선(UV) 흡수 재료를 포함하는 것인 렌즈 형성 시스템.
  42. (1) 레이저 소스로부터 펄스 레이저 복사 출력을 발생시키는 것;
    (2) 현미경 대물 렌즈의 입력 영역을 가로질러 펄스 레이저 복사 출력을 분배하는 것;
    (3) 집속된 레이저 복사 출력을 생성하기 위하여 현미경 대물 렌즈 내의 개구수 내로 분배된 펄스 복사를 받아들이는 것; 그리고
    (4) 고분자 재료(PLM) 내의 친수성을 변경시키기 위하여 고분자 재료(PLM) 내로 집속된 레이저 복사 출력을 전달하는 것
    을 포함하는 렌즈 형성 방법.
  43. 제42항에 있어서, 집속된 레이저 복사 출력의 분포는, 현미경 대물 렌즈를 위치시키도록 구성된 X-Y 스테이지의 사용에 의하여 현미경 대물 렌즈의 필드 크기보다 크게 되도록 구성되는 것인 렌즈 형성 방법.
  44. 제42항에 있어서, 레이저 소스는 메가헤르츠 반복률을 갖는 레이저 펄스를 발산하는 펨토초 레이저 소스를 더 포함하는 것인 렌즈 형성 방법.
  45. 제42항에 있어서, 펄스 레이저 복사 출력은 1 내지 500 나노줄 범위의 에너지를 갖는 것인 렌즈 형성 방법.
  46. 제42항에 있어서, 펄스 레이저 복사 출력은 1 MHz 내지 100 MHz 범위의 반복률을 갖는 것인 렌즈 형성 방법.
  47. 제42항에 있어서, 펄스 레이저 복사 출력은 10 fs 내지 350 fs 범위의 펄스 폭을 갖는 것인 렌즈 형성 방법.
  48. 제42항에 있어서, 집속된 레이저 복사 출력은 0.5 내지 10 마이크로미터 범위의 X-Y 방향으로의 스폿 치수를 갖는 것인 렌즈 형성 방법.
  49. 제42항에 있어서, 집속된 레이저 복사 출력은 0.1 내지 200 마이크로미터 범위의 Z 방향으로의 스폿 치수를 갖는 것인 렌즈 형성 방법.
  50. 제42항에 있어서, PLM은 렌즈 형태로 성형되는 것인 렌즈 형성 방법.
  51. 제42항에 있어서, PLM은 물로 포화되는 것인 렌즈 형성 방법.
  52. 제42항에 있어서, PLM은 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하는 것인 렌즈 형성 방법.
  53. 제42항에 있어서, PLM은 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하고, 안과용 렌즈 재료는 환자의 눈 내에 위치된 것인 렌즈 형성 방법.
  54. 제42항에 있어서, 레이저 스캐너는 집속된 레이저 복사 출력을 PLM 내에 2차원 패턴으로 분배하도록 구성된 것인 렌즈 형성 방법.
  55. 제54항에 있어서, PLM은 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하는 것인 렌즈 형성 방법.
  56. 제54항에 있어서, PLM은 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하고, 안과용 렌즈 재료는 환자의 눈 내에 위치된 것인 렌즈 형성 방법.
  57. 제42항에 있어서, 레이저 스캐너는 집속된 레이저 복사 출력을 PLM 내에 3차원 패턴으로 분배하도록 구성된 것인 렌즈 형성 방법.
  58. 제57항에 있어서, PLM은 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하는 것인 렌즈 형성 방법.
  59. 제57항에 있어서, PLM은 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하고, 안과용 렌즈 재료는 환자의 눈 내에 위치된 것인 렌즈 형성 방법.
  60. 제42항에 있어서, 레이저 스캐너는 집속된 레이저 복사 출력을 PLM 내에 3차원 패턴으로 분배하도록 구성되고, 상기 3차원 패턴은 PLM 내에 볼록 렌즈를 형성하는 것인 렌즈 형성 방법.
  61. 제60항에 있어서, PLM은 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하는 것인 렌즈 형성 방법.
  62. 제60항에 있어서, PLM은 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하고, 안과용 렌즈 재료는 환자의 눈 내에 위치된 것인 렌즈 형성 방법.
  63. 제42항에 있어서, 레이저 스캐너는 집속된 레이저 복사 출력을 PLM 내에 3차원 패턴으로 분배하도록 구성되고, 상기 3차원 패턴은 PLM 내에 양볼록 렌즈를 형성하는 것인 렌즈 형성 방법.
  64. 제63항에 있어서, PLM은 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하는 것인 렌즈 형성 방법.
  65. 제63항에 있어서, PLM은 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하고, 안과용 렌즈 재료는 환자의 눈 내에 위치된 것인 렌즈 형성 방법.
  66. 제42항에 있어서, 레이저 스캐너는 집속된 레이저 복사 출력을 PLM 내에 3차원 패턴으로 분배하도록 구성되고, 상기 3차원 패턴은 PLM 내에 오목 렌즈를 형성하는 것인 렌즈 형성 방법.
  67. 제66항에 있어서, PLM은 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하는 것인 렌즈 형성 방법.
  68. 제66항에 있어서, PLM은 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하고, 안과용 렌즈 재료는 환자의 눈 내에 위치된 것인 렌즈 형성 방법.
  69. 제42항에 있어서, 레이저 스캐너는 집속된 레이저 복사 출력을 PLM 내에 3차원 패턴으로 분배하도록 구성되고, 상기 3차원 패턴은 PLM 내에 양오목 렌즈를 형성하는 것인 렌즈 형성 방법.
  70. 제69항에 있어서, PLM은 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하는 것인 렌즈 형성 방법.
  71. 제69항에 있어서, PLM은 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하고, 안과용 렌즈 재료는 환자의 눈 내에 위치된 것인 렌즈 형성 방법.
  72. 제42항에 있어서, 레이저 스캐너는 PLM 내의 3차원 패턴 내에 집속된 레이저 복사 출력을 분포시키도록 구성되며; 집속된 레이저 복사 출력은 처리되는 내부 영역 내의 폴리머와 상호 작용하고 그리고 PLM의 내부 영역 내에 친수성 변화를 야기하고; 그리고 친수성 변화는 3차원 패턴과 관련된 체적의 굴절률의 대응하는 변화를 야기하는 것인 렌즈 형성 방법.
  73. 제72항에 있어서, 상기 친수성 변화는 1.3보다 큰 초기 굴절률을 갖는 PLM 내에서 네거티브 굴절률 변화를 야기하는 것인 렌즈 형성 방법.
  74. 제72항에 있어서, 상기 굴절률 변화는 0.01보다 큰 것인 렌즈 형성 방법.
  75. 제72항에 있어서, 상기 3차원 패턴과 관련된 체적은 10 내지 100 마이크로미터 범위인 것인 렌즈 형성 방법.
  76. 제72항에 있어서, 3차원 패턴은 PLM 내에 다수의 층을 포함하는 것인 렌즈 형성 방법.
  77. 제42항에 있어서, PLM은 가교된 고분자 공중합체를 포함하는 것인 렌즈 형성 방법.
  78. 제42항에 있어서, PLM은 가교된 고분자 아크릴 폴리머를 포함하는 것인 렌즈 형성 방법.
  79. 제42항에 있어서, 레이저 소스는 음향 광학 모듈레이터(AOM)를 더 포함하는 것인 렌즈 형성 방법.
  80. 제42항에 있어서, 레이저 소스는 그레이스케일 음향 광학 모듈레이터(AOM)를 더 포함하는 것인 렌즈 형성 방법.
  81. 제42항에 있어서, PLM은 물을 포함한 용액 내에 미리 담겨져 있는 것인 렌즈 형성 방법.
  82. 제42항에 있어서, PLM은 자외선 (UV) 흡수 재료를 포함하는 것인 렌즈 형성 방법.
  83. 재료(PLM) 내에 형성된 다수의 광학 구역을 더 포함하는 합성 고분자 재료를 포함하고, 다수의 광학 영역은,
    (1) 레이저 소스로부터 펄스 레이저 복사 출력을 발생시키는 것;
    (2) 집속된 레이저 복사 출력을 생성하기 위하여 현미경 대물 렌즈 상의 개구수 내로 펄스 레이저 복사를 전달하는 것; 그리고
    (3) 광학 구역의 친수성을 변경시키는 것에 의하여 PLM 내의 굴절률을 변경시키기 위하여 PLM 내에 집속된 레이저 복사 출력을 분배하는 것
    을 포함하는 렌즈 형성 방법을 이용하여 생성되는 것인 광학 렌즈.
  84. 제83항에 있어서, 집속된 레이저 복사 출력의 분포는, 현미경 대물 렌즈를 위치시키도록 구성된 X-Y 스테이지의 사용에 의하여 현미경 대물 렌즈의 필드 크기보다 크게 되도록 구성된 것인 광학 렌즈.
  85. 제83항에 있어서, 레이저 소스는 메가헤르츠 반복률을 갖는 레이저 펄스를 발산하는 펨토초 레이저 소스를 더 포함하는 것인 광학 렌즈.
  86. 제83항에 있어서, 펄스 레이저 복사 출력은 0.17 내지 500 나노줄 범위의 에너지를 갖는 것인 광학 렌즈.
  87. 제83항에 있어서, 펄스 레이저 복사 출력은 1 MHz 내지 100 MHz 범위의 반복률을 갖는 것인 광학 렌즈.
  88. 제83항에 있어서, 펄스 레이저 복사 출력은 10 fs 내지 350 fs 범위의 펄스 폭을 갖는 것인 광학 렌즈.
  89. 제83항에 있어서, 집속된 레이저 복사 출력은 0.1 내지 10 마이크로미터 범위의 X-Y 방향으로의 스폿 치수를 갖는 것인 광학 렌즈.
  90. 제83항에 있어서, 집속된 레이저 복사 출력은 0.05 내지 200 마이크로미터 범위의 Z 방향으로의 스폿 치수를 갖는 것인 광학 렌즈.
  91. 제83항에 있어서, PLM은 렌즈 형태로 성형된 것인 광학 렌즈.
  92. 제83항에 있어서, PLM은 물로 포화되는 것인 광학 렌즈.
  93. 제83항에 있어서, PLM은 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하는 것인 광학 렌즈.
  94. 제83항에 있어서, PLM은 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하고, 안과용 렌즈 재료는 환자의 눈 내에 위치된 것인 광학 렌즈.
  95. 제83항에 있어서, 레이저 스캐너는 집속된 레이저 복사 출력을 PLM 내에 2차원 패턴으로 분배시키도록 구성된 것인 광학 렌즈.
  96. 제95항에 있어서, PLM은 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하는 것인 광학 렌즈.
  97. 제95항에 있어서, PLM은 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하고, 안과용 렌즈 재료는 환자의 눈 내에 위치된 것인 광학 렌즈.
  98. 제83항에 있어서, 레이저 스캐너는 집속된 레이저 복사 출력을 PLM 내에 3차원 패턴으로 분배시키도록 구성된 것인 광학 렌즈.
  99. 제98항에 있어서, PLM은 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하는 것인 광학 렌즈.
  100. 제98항에 있어서, PLM은 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하고, 안과용 렌즈 재료는 환자의 눈 내에 위치된 것인 광학 렌즈.
  101. 제83항에 있어서, 레이저 스캐너는 집속된 레이저 복사 출력을 PLM 내에 3차원 패턴으로 분배하도록 구성되고, 상기 3차원 패턴은 PLM 내에 볼록 렌즈를 형성하는 것인 광학 렌즈.
  102. 제101항에 있어서, PLM은 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하는 것인 광학 렌즈.
  103. 제101항에 있어서, PLM은 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하고, 안과용 렌즈 재료는 환자의 눈 내에 위치된 것인 광학 렌즈.
  104. 제83항에 있어서, 레이저 스캐너는 집속된 레이저 복사 출력을 PLM 내에 3차원 패턴으로 분배하도록 구성되고, 상기 3차원 패턴은 PLM 내에 양볼록 렌즈를 형성하는 것인 광학 렌즈.
  105. 제104항에 있어서, PLM은 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하는 것인 광학 렌즈.
  106. 제104항에 있어서, PLM은 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하고, 안과용 렌즈 재료는 환자의 눈 내에 위치된 것인 광학 렌즈.
  107. 제83항에 있어서, 레이저 스캐너는 집속된 레이저 복사 출력을 PLM 내에 3차원 패턴으로 분배하도록 구성되고, 상기 3차원 패턴은 PLM 내에 오목 렌즈를 형성하는 것인 광학 렌즈.
  108. 제107항에 있어서, PLM은 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하는 것인 광학 렌즈.
  109. 제107항에 있어서, PLM은 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하고, 안과용 렌즈 재료는 환자의 눈 내에 위치된 것인 광학 렌즈.
  110. 제83항에 있어서, 레이저 스캐너는 집속된 레이저 복사 출력을 PLM 내에 3차원 패턴으로 분배하도록 구성되고, 패턴은 PLM 내에 양오목 렌즈를 형성하는 것인 광학 렌즈.
  111. 제110항에 있어서, PLM은 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하는 것인 광학 렌즈.
  112. 제110항에 있어서, PLM은 안과용 렌즈 재료 내에 포함된 안내 렌즈를 포함하고, 안과용 렌즈 재료는 환자의 눈 내에 위치된 것인 광학 렌즈.
  113. 제83항에 있어서, 레이저 스캐너는 PLM 내의 3차원 패턴 내에 집속된 레이저 복사 출력을 분포시키도록 구성되며; 집속된 레이저 복사는 3차원 패턴과 관련된 체적에서의 친수성 변화를 생성하고; 그리고 친수성 변화는 3차원 패턴과 관련된 체적의 굴절률의 대응하는 변화를 야기하는 것인 광학 렌즈.
  114. 제113항에 있어서, 상기 친수성 변화는 1.3보다 큰 초기 굴절률을 갖는 PLM 내에서 네거티브 굴절률 변화를 야기하는 것인 광학 렌즈.
  115. 제113항에 있어서, 상기 굴절률 변화는 0.01보다 큰 것인 광학 렌즈.
  116. 제113항에 있어서, 3차원 패턴과 관련된 체적은 10 마이크로미터 내지 100마이크로미터 범위인 것인 광학 렌즈.
  117. 제113항에 있어서, 3차원 패턴은 PLM 내에 다수의 층을 포함하는 것인 광학 렌즈.
  118. 제83항에 있어서, PLM은 가교된 고분자 공중합체를 포함하는 것인 광학 렌즈.
  119. 제83항에 있어서, PLM은 가교된 고분자 아크릴 폴리머를 포함하는 것인 광학 렌즈.
  120. 제83항에 있어서, 레이저 소스는 음향 광학 모듈레이터(AOM)를 더 포함하는 것인 광학 렌즈.
  121. 제83항에 있어서, 레이저 소스는 그레이스케일 음향 광학 모듈레이터(AOM)를 더 포함하는 것인 광학 렌즈.
  122. 제83항에 있어서, PLM은 물을 포함한 용액 내에 미리 담겨져 있는 것인 광학 렌즈.
  123. 제83항에 있어서, PLM은 자외선 (ultraviolet: UV) 흡수 재료를 포함하는 것인 광학 렌즈.
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