KR20210076901A - 나노 구배의 굴절률을 나타내는 중합체 조성물 - Google Patents

나노 구배의 굴절률을 나타내는 중합체 조성물 Download PDF

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KR20210076901A
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Abstract

본원은 굴절률의 다 방향 변화를 나타내는 이온화된 방사선을 흡수하고, 선량에 민감하며, 고도로 유연한 중합체 조성물을 제공한다. 또한 본원은 중합체 조성물에서 굴절률의 정밀한 다-방향의 나노 구배를 만드는 방법을 제공한다.

Description

나노 구배의 굴절률을 나타내는 중합체 조성물
본원에서는 굴절률의 다방향 변화를 나타내며 이온화된 방사선을 흡수하고, 선량에 민감하며, 고도로 유연한 중합체 (Polymeric) 조성물이 제공된다. 또한 본원은 중합체 조성물에서 굴절률의 정밀 다-방향 나노 구배를 만드는 방법을 제공한다.
본 출원은 2018 년 8 월17 일에 출원된 미국 가출원 62/765,088에 대한 우선권 이익을 주장하며, 이는 참조를 함으로써 모든 목적을 위해 본원에 포함된다.
바디 전체에 거쳐 굴절률이 제어되는 방식으로 변하는 렌즈를 굴절률 구배 (gradient refractive index: GRIN) 렌즈라고 한다. 굴절률은 렌즈 바디에 걸쳐 점진적으로 변한다는 면에서, 전형적으로 구배를 가지고 변한다. 자연적 인간 수정체는 굴절률 구배를 갖는 렌즈의 한 예이다.
단일 피스(piece) 접이식 다초점 구배 인공수정체 (Intraocular Lens, IOL)의 생산이 보고되었으며, 상기 IOL은 다양한 굴절률 (올리고우레탄-메타크릴레이트: oligourethan-methacrylate)을 갖는 광경화 물질 (자외선)의 트랜스퍼 몰드(transfer mold)에서 단계별 중합 기술로 제조되었다. Malyugin et al., Middle East Afr. J. Ophthalmol. 2014 Jan-Mar; 21(1): 32-39를 참조하라. 이 기술은 구배 광학으로 다초점 인공 렌즈를 제조할 수 있다. 그러나, 상기 제조 공정은 동시에 재료 중합 단계와 렌즈 제조를 조합한다.
굴절률의 변화를 조절하는 것에 의해서 제조된 렌즈에 대한 이미지 품질, 초점 거리 및 초점 심도와 같은 광학 매개 변수가 정의될 수 있다는 점에서, GRIN IOL을 형성하는 방법론이 필요하다. 이 방법론을 통해 안과용 렌즈 (예 : IOL)를 특정 환자의 시력 교정 요구 사항에 따른 사양에 맞추어 제조할 수 있다. 안구 내 사용 이외의 용도를 위한 GRIN 렌즈의 제조 방법론과 같이 이전에 제조된 안과용 렌즈의 굴절률 수정 (modification)을 가능하게 하는 방법론이 필요할 것이다.
본원의 일 양태는 3 차원 중합체 매트릭스를 갖는 공중합체로부터 제조된 광학체를 포함하는 렌즈로, 선택적으로 안과용 렌즈이며, 상기 공중합체의 3 차원 중합체 매트릭스는 불균일한 가교결합 밀도를 갖는다.
상기 3 차원 중합체 매트릭스는 제 2 영역보다 더 적은 수의 가교결합을 갖는 제 1 영역을 포함할 수 있다.
상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역은 가교결합 밀도의 구배 내에 있을 수 있다. 상기 3 차원 중합체 매트릭스는 상기 구배 내에 있지 않은 제 3 영역을 더 포함할 수 있고, 상기 제 3 영역은 균일한 가교결합 밀도를 갖는 층을 포함한다. 상기 제 1 영역은 상기 제 2 영역보다 상기 광학체의 주변부에 더 가까울 수 있다.
상기 제 1 영역은 제 1 가교결합 밀도를 갖는 제1 층일 수 있고, 상기 제 2 영역은 제 2 가교결합 밀도를 갖는 제2 층일 수 있다. 상기 제 1 영역은 상기 광학체의 표면층일 수 있고, 상기 제 1 영역은 상기 제 2 영역보다 더 적은 수의 가교결합을 갖는다.
상기 제 1 영역은 상기 광학체의 주변부에 더 가까울 수 있다.
상기 전체 광학체는 구배 가교결합 밀도를 가질 수 있다.
상기 3 차원 중합체 매트릭스는 자연 수정체의 굴절률 분포와 실질적으로 동일한 굴절률 분포를 가질 수 있다.
상기 광학체의 형상은 자연 수정체의 형상과 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 전체 광학체는 구배 가교결합 밀도를 갖지 않을 수 있다.
상기 광학체는 원환체(toric) 렌즈일 수 있다.
상기 공중합체는 하나 이상의 비-이온성 아크릴 단량체 및 하나 이상의 이온성 단량체를 포함할 수 있다. 상기 공중합체는 콜라겐 물질을 더 포함할 수 있다. 상기 이온성 단량체는 유기산일 수 있다. 상기 비-이온성 아크릴 단량체 대 이온성 단량체의 중량비는 10 : 1 내지 10,000 : 1로, 예컨대 50 : 1 내지 200 : 1, 예컨대 75 : 1 내지 175 : 1, 예컨대 75 : 1, 100 : 1, 125 : 1, 150 : 1 또는 175 : 1일 수 있다. 상기 비-이온성 아크릴 단량체는 하이드록시에틸메타크릴레이트일 수 있다.
상기 매트릭스의 불균일한 가교결합 밀도는 상기 광학체가 눈의 물기(수분, aqueous)에 노출될 때 상기 광학체에 반사방지 표면 층을 생성하도록 조정(adapted)될 수 있다. 상기 반사방지 층은 50nm 내지 400nm 두께의 매트릭스 영역을 포함할 수 있다. 상기 반사방지 층은 0.1 마이크론 내지 10 마이크론 두께의 매트릭스 영역을 포함할 수 있다. 상기 반사방지 층은 1 마이크론 내지 100 마이크론 두께의 매트릭스 영역을 포함할 수 있다. 상기 반사방지 표면 층은 상기 광학체에 형성된 중앙 개구(aperture) 주위에 적어도 부분적으로 배치될 수 있다.
상기 광학체는 IOL의 광학체일 수 있다.
상기 3 차원 매트릭스는 "습윤 팩"의 일부로서 증기 멸균을 통해 치수가 안정될 수 있고 장기간 사용하는 동안 가수분해에 안정될 수 있다.
상기 불균일한 가교결합 밀도는 광학체가 눈에 배치되고 물기에 노출될 때, 이동하거나 모양을 변경하지 않고, 선택적으로 0 내지 3D, 선택적으로 0 내지 2.5D, 선택적으로 0 내지 2D, 선택적으로 0 내지 1.5D, 선택적으로 0 내지 1.0D의 버전스(vergence)를 가지고, 광범위한 거리로부터 빛의 초점을 맞출 수 있도록 광학체를 조정(adapt)할 수 있다.
상기 불균일한 가교결합 밀도는 안구에 배치되고 물기에 노출될 때, 난시를 교정하기 위해 광학체를 조정할 수 있다.
상기 3 차원 중합체 매트릭스는 광학체 표면에 대해 더 안쪽의 영역에서보다 표면 근처에서 더 낮은 가교결합 밀도를 가질 수 있다.
상기 렌즈는 비 광학체 부분(예를 들어, 하나 이상의 햅틱)을 더 포함할 수 있고, 상기 비-광학체 부분은 비-광학 3 차원 중합체 매트릭스를 포함하고, 상기 비-광학 3 차원 중합체 매트릭스는 불균일한 가교 밀도를 갖는다.
상기 렌즈는 광학체가 노출되어진 수화 용액을 더 포함할 수 있고, 상기 불균일한 가교결합 밀도는 상기 3 차원 중합체 매트릭스가 상기 용액에서 수화될 때 불균일한 방식으로 팽창하게 하여, 그로 인해 상기 광학체 내에서 불균일한 굴절률을 생성한다.
상기 수화 용액은 평형 염 용액일 수 있다.
상기 수화 용액은 렌즈가 눈의 방수(aqueous humor)에 노출될 때, 3 차원 중합체 매트릭스의 팽창 양이 실질적으로 변하지 않도록 하는 구성 파트를 포함할 수 있다. 상기 수화 용액은 평형 염 용액일 수 있다.
상기 수화 용액은 상기 렌즈가 눈의 방수에 노출될 때, 3 차원 중합체 매트릭스에서 팽창 양이 증가하도록 하는 구성 파트를 포함할 수 있다. 상기 수화 용액은 소듐 클로라이드 용액일 수 있다.
상기 수화 용액은 렌즈가 눈의 방수에 노출될 때, 3 차원 중합체 매트릭스에서 팽창 양이 감소하도록 하는 구성 파트를 포함할 수 있다.
상기 수화 용액은 마그네슘 이온 또는 칼슘 이온 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 불균일한 굴절률은 각각 제 1 및 제 2 굴절률을 갖는 제 1 및 제 2 불연속 층을 포함할 수 있다. 상기 불균일한 가교결합 밀도는 구배가 있는 가교결합 밀도를 더 포함할 수 있다.
본원의 한 양태는 본원에 개시된 렌즈를 수화 용액에 배치하는 방법으로, 상기 수화 용액에 상기 렌즈의 배치는 상기 매트릭스의 불균일한 팽창을 야기하여, 이로 인해 상기 광학체에 불균일한 굴절률이 생성된다. 상기 방법은 평형 염 용액에 상기 렌즈를 배치하는 것을 포함할 수 있다.
본원의 한 양태는 본원에 개시된 임의의 렌즈를 이식하는 방법으로, 상기 이식하는 방법은 상기 매트릭스의 팽창의 변화를 유발한다. 이식은 상기 매트릭스가 상기 매트릭스의 적어도 일부에서 더 많이 팽창되도록 할 수 있다. 이식은 상기 매트릭스의 적어도 일부에서 팽창을 감소시키도록 할 수 있다. 렌즈 이식은 이식된 구성에 대하여 렌즈의 전체적 부피가 증가하도록 할 수 있다
본원의 한 양태는 본원에 개시된 임의의 렌즈를 이식하는 방법으로, 상기 이식 방법은 매트릭스의 팽창에 실질적인 변화를 일으키지 않는다.
본원의 한 양태는 본원에 개시된 임의의 렌즈를 이식하는 방법으로, 상기 렌즈 이식은 렌즈가 완전히 수화된 이식 상태에서의 부피보다 작은 부피를 갖는 상태에서 전달 장치를 통한 렌즈 삽입을 포함한다.
본원의 한 양태는 3 차원 중합체 매트릭스에서 굴절률 구배를 유도하는 방법으로, 상기 방법은 하나 이상의 비-이온성 아크릴 단량체 및 하나 이상의 이온성 단량체로부터 제조된 공중합체 시스템을 포함하는 3 차원 중합체 매트릭스를 갖는 성형체 (e.g., 이미 경화된)의 제공; 및 상기 매트릭스 내에서 불균일한 가교결합 밀도를 생성하도록 구성된 패턴에서 3 차원 중합체 매트릭스를 이온화 에너지로 조사하는(irradiating) 것을 포함한다.
상기 방법은 본원에 개시된 임의의 렌즈와 조합으로 사용될 수 있다.
상기 이온화 에너지는 전자 빔일 수 있다. 상기 이온화에너지는 X-선일 수 있다.
상기 방법은 상기 성형체를 고정 위치에 유지하는 것을 더 포함할 수 있고, 상기 조사는 이온화 에너지원을 적어도 한 방향으로 이동시키는 것을 포함한다. 상기 방법은, 이온화 에너지원을 고정된 위치에 유지하고, 그리고 조사하는 단계 동안 상기 성형체를 적어도 한 방향으로 이동시키는 것을 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 성형체와 상기 에너지원을 동시에 또는 연속해서, 또는 이의 어떠한 조합으로든 이동하는 것을 포함할 수 있다.
상기 조사하는 단계는 상기 매트릭스의 적어도 일부에서 가교결합 밀도의 구배를 생성할 수 있다.
상기 조사하는 단계는 실질적으로 전체 매트릭스에서 가교결합 밀도의 구배를 생성할 수 있다.
상기 조사하는 단계는 매트릭스 제 2 영역의 가교결합 밀도보다 작은 제 1 가교결합 밀도를 갖는 제 1 층을 생성할 수 있다. 상기 제 1 층은 상기 성형체의 표면층일 수 있다.
상기 공중합체 시스템은 콜라겐 물질을 더 포함할 수 있다.
상기 이온성 단량체는 유기산일 수 있다.
상기 하나 이상의 비-이온성 아크릴 단량체는 하이드록시에틸메타크릴레이트이고, 상기 하나 이상의 이온성 단량체는 아크릴 단량체일 수 있다.
상기 성형체는 인공수정체의 광학체일 수 있다.
상기 조사된 3 차원 중합체 매트릭스는 "습윤 팩"의 일부로서 증기 멸균을 통해 치수가 안정될 수 있고 장기간 사용하는 동안 가수분해에 안정될 수 있다.
상기 조사하는 단계는 선택적으로 50 nm 내지 400 nm 두께, 선택적으로 0.1 마이크론 내지 10 마이크론 두께, 또는 선택적으로 1 마이크론 내지 100 마이크론 두께의 표면 반사 방지 층을 생성할 수 있다.
상기 조사하는 단계는 상기 성형체가 눈에서 수분으로 수화될 때 상기 성형체가 이동하거나 또는 모양을 변경하지 않고, 선택적으로 0 내지 3D, 선택적으로 0 내지 2.5D, 선택적으로 0 내지 2D, 선택적으로 0 내지 1.5D의 버전스(vergence)를 가지고, 상기 성형체를 광범위한 거리로부터 빛을 집중시킬 수 있도록 조정할 수 있게 불균일한 가교결합 밀도를 생성할 수 있다.
상기 조사하는 단계는 하나 이상의 주변 지지체 (예를 들어, 햅틱)가 상기 성형체에 이미 통합 형성되어진 후에 시작될 수 있다.
상기 이온화 에너지는 X-선일 수 있다.
도 1은 중합체에 이온화 에너지를 적용하기 위한 예시적인 시스템이다.
도 2는 렌즈 바디에 이온화 에너지를 적용할 때의 예시적인 기술을 나타낸다.
도 3a는 가교결합을 갖는 성형된 (예를 들어, 경화된) 중합체 물질을 나타낸다.
도 3b는 팽창을 유발하는, 용액에서 수화된 후의 도 3a의 성형된 중합체 물질을 나태낸다.
도 4a는 이온화 에너지에 노출된 후 성형된 중합체 물질을 나타낸다.
도 4b는 팽창을 유발하는, 용액에서 수화된 후의 도 4a의 중합체 물질을 나타낸다. 도 3b보다 도 4b에서 더 많은 팽창이 발생하였다.
도 5는 본원에서 팽창이 발생할 수 있는 방식을 추가로 상세히 나타낸다.
도 6은 메인 렌즈 바디 부분을 포함하는, 얇은 반사방치 층이 내부에 형성된 예시적인 렌즈를 나타낸다.
도 7은 개질된 표면층의 두께가 전자 에너지에 의해 어떻게 영향을 받는 지를 나타낸다.
도 8은 도 7과 비교하여 베타 방사선의 상대적으로 더 높은 에너지 범위를 나타낸다.
도 9는 굴절률(RI)의 백분율 변화를 나타내며, 여기서 100 %는 용적부 (bulk)로부터 변화되지 않은 표면 RI를 가리키고, 0 %는 그것이 들어가 있는 용액의 RI까지로 감소되는 표면 RI를 가리킨다.
도 10은 자연 수정체와 실질적으로 동일한 굴절률 분포를 가질 수 있는 예시적인 렌즈를 나타낸다.
도 11은 본원의 방법을 사용하여 생성될 수 있는 광학체에서 가변 RI를 갖는 예시적인 광학체를 나타낸다.
도 12는 아크릴산 측기 (side group) (좌측) 및 메타크릴레이트 측기 (우측)를 갖는 중합체 사슬의 일부를 도시한다.
도 13a는 본원의 방법을 사용하여 조사될 수 있는 예시적인 렌즈를 도시하며, 상기 렌즈는 광학계에 하나 이상의 개구를 포함한다
도 13b는 광학체의 중앙 개구 및 상기 개구의 위치에서 반사 방지 층을 생성하기 위해 본원의 방법을 사용하여 조사될 수 있는 개구 주변 영역을 나타낸다.
본원의 한 양태에서 렌즈 바디 전체에 걸쳐 제어된 방식으로 변화하는 굴절률 ("RI")로 제조되어진 렌즈 (e.g., 안과용 렌즈)를 포함한다. 일부 경우에, RI는 상기 렌즈 바디의 단지 일부분에서만 변한다. 일부 경우에, 상기 변하는 RI는 구배 RI일 수 있는 반면, 일부 예에서 일반적으로, 각각 상이한 RI를 갖는 상기 렌즈 바디의 하나 이상의 층을 지칭할 수 있다. 본원에서 렌즈는 구배 RI를 갖는 하나 이상의 바디 영역, 및 균일한 RI를 갖는 하나 이상의 바디 영역, 및 이들 임의의 조합을 포함할 수 있다.
본원의 한 양태에서 본원은 렌즈에 변하는 RI 생성 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 렌즈 바디 (이는 본원에서 광학체로 언급될 수 있음)에 변하는 RI를 생성하는 방법은 바디 물질이 성형되어진 후, 즉, 하나 이상의 단량체를 경화하여 중합체 재료의 경화체가 형성된 후에 일어난다. 이는 바디를 성형하는 과정 중에 변하는 RI를 생성하는 대안적 접근법과 대조되는 것이다.
변화성 RI를 생성하는 본원의 방법은 광학체에 하나 이상의 광학 표면이 이미 형성되어진 후에 일어날 수 있다 (e.g., 라딩 (lathing)을 통해 하나 이상의 광학 표면 생성). 대안적으로, 변하는 RI를 생성하는 본원의 방법은 광학체에 하나 이상의 광학 표면을 형성하기 전에 일어날 수 있다. 예를 들면, 상기 방법은 성형되는 (e.g., 라딩) 광학체의 전 및/또는 후 표면 전에 일어 날 수 있다. 이러한 대안적 예시에서, 상기 방법은 예를 들면 중합체 재료의 경화된 바디에 수행될 수 있으며, 이어 그 후에 하나 이상의 광학 표면이 그 위에 형성될 수 있다.
본원에 기술된 방법의 예시적 장점은 공지된 경화 기술을 사용하여 성형되어진 매우 다양한 광학체에 사용될 수 있다는 것이다. 이는 기존 기술을 사용하여 재료로 바디 (e.g. 경화)를 성형할 수 있도록 하며, 그 후 본원의 방법을 사용하여 매우 제어된 방법으로 렌즈의 하나 이상의 영역에 RI를 개질 (modify)하여 매우 다양한 시각 질환 (e.g., 난시)을 치료하거나 또는 다른 방식으로 렌즈를 개질하여 원하는 광학적 효과 (e.g., 렌즈의 가장 바깥 쪽 영역에 반사 방지 표면 층 생성)를 생성할 수 있다.
본원에서 용어 "굴절률"("RI")은 반투명 / 투명 물질, 특히 안구 매질에서 굴절 정도의 측정을 포함한다. RI는 진공 상태에서 빛의 속도와 비교하여 다른 매질 (예컨대 중합체 재료)에서 빛의 상대 속도로 측정된다. 예를 들어 물의 RI (n)는 1.33이다.
본원에서 임의의 렌즈는 구배 RI를 갖는 하나 이상의 영역을 가질 수 있다. 본원에서 임의의 렌즈는 영역 사이에서 RI의 갑작스러운 변화가 있는 부분에서 인터페이스하는 하나 이상의 영역을 가질 수 있다. 본원에 따른 임의의 렌즈는 일정 RI를 갖는 하나 이상의 영역을 가질 수 있다. 본원에 따른 임의의 렌즈는 본 단락에 개시된 예시적 영역의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 본원에 따른 임의의 사용 방법은 본 단락에 개시된 임의의 렌즈의 생성에 사용될 수 있다.
자연 인간 수정체는 구배 굴절률 렌즈 (GRIN)이며 RI는 전형적으로 구배로서 변하는데, 굴절률이 렌즈 바디 전체에 걸쳐 점진적으로 변한다. 예를 들어, 여기에 제시된 방법은 굴절률의 변화를 제어함으로써 이미지 품질, 초점 거리 및 초점 심도와 같은 광학 매개 변수를 정의하여 눈의 수정체와 유사한 성능을 갖는 렌즈의 제조를 용이하게 할 수 있으며, 이러한 제조된 렌즈는 GRIN 렌즈이다. 그러나. 일부 렌즈의 경우는 구배 대신에 또는 구배에 부가하여, RI에 하나 이상의 갑작스러운 변화가 있는 인공 수정체를 제공하는 하는 것이 유리할 수 있다. 렌즈의 일부는 일정한 RI를 또한 가질 수도 있다.
본원은 이미 성형된 렌즈 내에서 원하는 RI 프로파일을 생성하는 방법을 포함한다. 본원의 기술은 성형된 중합체 물질에 특정 패턴 또는 방식으로 이온화 에너지를 적용하고, 일부 경우에 이온화 에너지는 전자 빔일 수 있다. 전자빔 (또는 다른 이온화 에너지)은 성형된 중합체 물질에서 결합이 끊어지도록 한다. 이어서, 중합체 물질이 용액 (예를 들어, 평형 염 용액 ( "BSS") 또는 다른 용매 (예를 들어, 물))에서 수화 될 때, 중합체 물질은 팽창한다. 중합체 물질의 팽창은 RI를 감소시킨다. 이러한 방식으로, 상기 적용된 에너지는 렌즈에 원하는 RI 프로파일을 생성하기 위해 제어되고 예측 가능한 방식으로 렌즈의 RI를 변화시키는 데 사용될 수 있다.
중합체 (polymeric) 바디를 성형하기 위해, 먼저 가교결합이 일어난다. 이는 본원에서 "경화"로 언급될 수 있으며, 이는 공지의 기술을 사용하여 수행될 수 있다. 일부 구현예에서, 제 1 및 제 2 성분이 가교결합되어 3차원 구조의 랜덤 공중합체를 생성한다. 개시제 및 / 또는 가교제 및 / 또는 촉매의 조합을 사용하여 화학적 가교를 수행 할 수 있다. 대안적으로, 가교결합은 핵 조사장치에서 간접적으로 생성된 콤푸톤(Compton) 전자를 사용하여 시작될 수 있다. 예를 들어, 렌즈의 재료에 침투하여 재료를 이온화하고 콤푸톤 전자 (즉, 이온화 중에 분리되는 전자)를 생성하는 감마 방사선을 제공하는 세슘 137 또는 코발트 60 소스를 사용할 수 있다. 화학적 가교결합 방법과 핵 조사장치 가교결합 방법 모두 반응 영역 내에서 균일한 가교결합 속도를 가져오는 환경을 제공하며 이에 따라 균일한 폴리머를 생산될 수 있다.
공중 합체는 선형 대신에 BSS에서 꼬인 코일 형태를 취할 수 있다. 랜덤 한 3 차원 가교결합 코일은 공중합체 및 용매 분자 사이의 분자간 힘이 용매 분자 사이의 힘과 동일할 때 그리고 또한 공중합체 사슬 세그먼트 사이의 힘과 동일할 때만 형성된다. 중합/가교결합 과정 중에 만약 최종 겔화 평형 지점 동안 파괴 과정이 발생하여 구성 및 파괴 속도가 동일 해지면 랜덤한 3 차원 가교결합 코일이 형성된다. 다시 말하자면 이것은 화학적 가교결합 또는 방사선 공정으로 가능할 수 있다. 화학적 가교결합 공정에서, 가교 결합을 촉진하는 개시제 및 / 또는 가교결합제 및 / 또는 촉매의 조합은 억제제의 작용에 의해 매칭된다. 방사선 공정에서 가교결합 밀도가 임계 수준에 도달하면 가교결합 및 결합의 파손이 동일한 속도로 발생하기 시작한다.
중합체 바디가 성형 후, 이온화 에너지를 중합체 바디에 가하여 가교 결합을 끊는다. 도 1은 이온화 에너지 원 (12), 이온화 에너지 (14) 및 이미 형성된 (경화된) 중합체 바디 (15)를 포함하는, 시스템 (10)을 개념적으로 도시한다. 중합체 바디 (15)는 그 위에 광학 표면이 성형되거나 성형되지 않을 수 있다. 중합체 바디 (15)는 안정된 방식으로 장착된 다음 이온화 에너지 (14)를 사용하여 조사될 수 있다. 만약 전자 빔이 이온화 에너지 인 경우, 반도체 제조를 위한 전자 빔 리소그래피에 사용되는 전자 빔 기술은 본원에 따른 구현예의 방법에 사용하기 위해 쉽게 맞추어질 수 있다. 전자빔 기술을 사용하면 10nm 미만의 분해능으로 맞춤형 패턴 (직접-쓰기)을 그릴 수 있다.　 예를 들면 Altissimo, M., E-beam lithography for micro-/nanofabrication Biomicrofluidics　4, 026503 (2010)을 참조하라. 빔을 바디(15)로 편향시키는 전위를 생성하는 데 사용되는 편향판(13)이 또한 도시되어 있다.
상이한 시스템 구성이 고려된다. 예를 들면, 정전 렌즈가 제공될 수 있고, 조사 패턴을 생성하기 위해 정전 렌즈에 대해 이동할 수 있는 전자 빔이 제공될 수 있다. 대안적으로, 고정된 소스가 사용될 수 있고 폴리머 바디는 도 1에서 화살표로 표시된 선택적인 자유도로 도시 된 바와 같이, 이동되도록 조정될 수 있다. 대안적으로, 원 (source) 및 렌즈 모두가 움직일 수 있다.
조사 패턴은 전자 에너지, 전자가 렌즈에 부딪히는 방향 및 위치, 공간의 임의의 위치가 조사되는 시간에 의해 정의된다. 반대로, 움직이도록 (e.g. 도 1에 도시된 바와 같이 6의 자유도로) 적용된 렌즈가 정전 전자 빔의 경로에 배치되어, 이에 따라 조사 패턴을 생성하기 위해 빔에 대해 이동하는, 움직이도록 적용된 렌즈가 제공 될 수 있다. 렌즈와 전자빔이 모두 이동하는 구성도 또한 채용 할 수 있다.
렌즈의 결과적인 RI 프로파일을 제어하기 위해 변화될 수 있는 방법의 예시적인 측면은 전자의 입사각이다. 특정 구현예에서, 전자가 비스듬한 각도 (예를 들어, 렌즈의 전체 표면을 가로 질러)로 렌즈에 부딪히는 것이 바람직하다. 이는 예를 들어 표면층을 제조하는데 더 높은 에너지가 유리하게 사용될 수 있게 한다. 이는 입사각을 제어하여 흡수 에너지의 양 또는 전자빔의 강도를 제어하는 것으로 볼 수 있다. 도 2는 렌즈 (20)와 에너지 (22)가 비스듬한 (얕은) 각도로 렌즈에 부딪히는 것을 보여주는 개념을 도시한 것이다. 렌즈 (20)는 에너지 원에 대해 이동될 수 있고 (간단하게 도시 됨), 에너지 원은 렌즈에 대해 이동될 수 있거나, 렌즈와 에너지 원 모두 이동될 수 있다,
이러한 이온화 에너지 (예를 들어, 전자 빔)의 적용은 이 단계에서 이온화 에너지가 렌즈를 가로 질러 특정 패턴으로 향한다는 점에서 가교 결합 (중합체 바디를 형성하기위한)에 대해 전술한 조사 장치와 다르다. 빔이 중합체 재료와 상호 작용하는 경우 폴리머 백본의 결합이 끊어지고 폴리머 바디가 용액 (e.g. BSS, 수성)에 있어 팽창할 때 굴절률이 변화된다. 선택된 파라미터의 결과적 조합은 증기 멸균 (재료 내부에 있는 물로)을 견딜 수 있는 재료에서 GRIN을 생성할 수 있다. 상이한 선량의 흡수된 방사선은 팽창 지수에 정비례 영향을 미치며 결과적으로 폴리머 시스템에 미치는 영향은 GRIN을 형성하는 메커니즘을 제공한다.
도 3a, 3b, 4a 및 4b는 일반적으로 어떻게 폴리머 물질에 적용된 이온화 에너지가 수화 될 때 팽창의 양을 증가시켜 그 결과 RI를 더 크게 감소시킬 수 있는 지를 설명한다. 도 3a는 일반적으로 정사각형으로 표시된 (단지 세 개만 표시됨) 가교 결합 (30)을 갖는 형성된 중합체 물질을 도시한다. 이는 "건조한"상태라고 언급될 수 있다. 도 3b는 용액 (e.g., BSS, 마그네슘, 칼슘 등)에서 수화 되었을 때 중합체 물질을 도시한다. 도 3B에서 중합체 물질은 도 3A의 건조 상태에 비해 팽창되었다. 양전하 (32) (명확성을 위해 3 개만 표시됨)는 서로를 밀어낸다.
도 4a는 이온화 에너지 (40)에 노출된 후 중합체 물질을 도시한다. 보는 바와 같이, 일부 가교결합 (42)는 이온화 에너지 (41)에 노출되어 끊어졌다. 도 3a와 같이, 도 4a도 중합체 물질의 건조한 상태로 지칭 될 수 있다.
도 4b는 용액 (예를 들어, BSS, 마그네슘, 칼슘 등)에서 수화 된 후의 중합체를 도시한다. 도 3b와 4b를 비교할 때 볼 수 있듯이, 중합체 물질 (적어도 이온화 에너지에 노출된 곳)은 이온화 에너지에 노출되지 않은 것에 비해 이온화 에너지 흡수 후에 더 많이 팽창한다.
도 5는 팽창이 발생하는 방식을 추가로 상세히 도시한다. IOL의 경우 렌즈가 눈에 위치될 때 렌즈의 광학적 특성이 중요하다. 공중합체는 칼슘과 마그네슘 양이온의 존재 하에서 용액 중에서 팽창이 증가한다. 렌즈가 위치한 용액 (e.g., 눈의 방수 )으로부터 렌즈로의 확산으로 인해 물질 내부에 Ca2 + 및 Mg2 + 이온이 존재하므로 렌즈의 팽창 변화를 제어 할 수 있다. 더 큰 팽창은 매트릭스에 더 많은 물이 존재하며, 그러므로 더 낮은 굴절률을 나타낸다. 도 5는 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA)가 관련된 화학 공정을 보여 주며 아크릴레이트와 함께 사용하도록 변경될 수 있다.
다이어그램의 왼쪽 상단에는 약한 가교결합을 나타내기 위해 두 개의 메타크릴레이트 기 사이에 한 쌍의 수소 결합이 표시된다. Ca2 + 및 Mg2 + 이온이 존재하는 경우, 양이온이 메타크릴레이트 기의 끝에 있는 산소 원자와 결합하여 4 개 이상의 약하게 결합된 단위체 번들을 생성하기 때문에 더 강한 복합체가 생길 가능성이 있다. 이들 종(species)은 친수성이므로 물을 매트릭스로 끌어 들이고 팽창을 일으켜 굴절률을 감소시킨다. 고 에너지 전자가 폴리머에 입사할 때, 이들은 폴리머 백본 결합을 깨뜨릴 수 있고Flory-Huggins 용액 이론에 따르면 추가 팽창을 야기하고 이로 인해 굴절률이 더 감소한다. 요약하면, 초기 중합은 Ca2 + 및 Mg2 + 이온의 존재 하에서 팽창하는 친수성 중합체를 생산한다. 전자빔 (그 예는 도 4a에 표시됨)으로 조사하면 이 합성 폴리머 사슬에서 결합이 끊어져 RI (e.g., RI 구배)의 변화가 생기도록 한다. 이 기술은 본원의 임의의 방법에서 사용될 수있다 (e.g., 반사 방지층 생성).
본원의 렌즈는, 가교결합 후, 일반적으로 건조 상태로 언급된다. 용액 (e.g., BSS, 눈의 방수)에 두면, 중합체 물질은 건조한 상태에 비해 팽창할 것이다. 팽창 정도는 렌즈를 넣는 용액에 따라 다르다. 일반적으로, 렌즈는 배송 및/또는 보관을 위해 포장된 다음, 사용이 준비되면 눈에 이식된다. 일부 경우에 본원의 렌즈는 BSS (건조 중합체 물질의 어느 정도의 팽창을 유발하는 노출)에 포장될 수 있으며, 일단 이식되면 약간의 추가 팽창을 유발할 수 있는 수분에 노출된다.
본원의 임의의 렌즈는 이식 후 렌즈가 실질적으로 추가 팽창을 하지 않도록 용액에 저장/포장될 수 있다. 이는 렌즈 이식 시 렌즈가 가능한 한 최종 크기에 가까운 것이 바람직할 경우 유용할 수 있다. 예를 들어, 렌즈를 "전체(Full)"크기로 이식하여 이식 즉시 적절하게 안정화 되도록하는 것이 바람직 할 수 있다.
대안적으로, 최종적으로 완전히 이식된 크기보다 더 작은 (즉, 덜 팽창된) 크기로 렌즈를 이식하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 이식된 렌즈는 전달 도구를 통해 더 쉽게 넣은 후 최종 이식된 크기로 더 크게 확장될 수 있도록, 더 작게 만드는 것이 바람직할 수 있다.
이러한 방식으로 이식 후 팽창의 정도는 적용에 따라 원하는 대로 제어 될 수 있다.
렌즈의 적어도 일부에서 구배 굴절률 프로파일을 생성하기 위해 전자 빔을 이용하는 본원에 개시된 일반적인 방법은 또한 렌즈를 개별 환자에게 맞춤화하는데 사용될 수 있다. 이 접근법은 본원의 기술을 사용하여 많은 환자 요구를 충족시킬 수 있다는 점에서 매우 다양한 가능성을 제공한다. 특정 환자는 렌즈의 특정 RI 프로파일을 통해 혜택을 볼 수 있다. 본원의 기술은 렌즈에서 특정 RI 프로파일을 생성하기 위해 필요에 따라 ?출 수 있다. 광학 특성이 단지 렌즈의 형태에 의해서만 결정되는 단일 굴절률 재료와는 달리, 이러한 특성 및 기타 특성은 본원 구현예의 방법을 사용하여 제공될 수 있다.
전자빔이 표면 또는 벌크 변형에 유리하게 사용될 수 있지만, X 선, 렙톤, 양성자, 양전자 또는 α 또는 β 소스와 같은 방사성 소스로부터의 이온화 방사선과 같은 다른 에너지도 사용될 수 있다.
본원에 기술된 일반적인 방법의 매우 다양한 구체적 응용이 있다. 본원에서는 일부 구체적 예가 제공되지만, 일반적인 방법은 다양한 렌즈에 대한 원하는 RI 프로파일을 생성하기 위해 다른 응용에서 사용될 수 있는 것으로 이해된다.
본원의 한 양태는 규모면에서 그리고 지속적으로 변하는 다양한 방식으로 제어될 수 있는 다-방향 굴절률 구배 (GRIN)를 가질 수 있는 안구 내 렌즈 (예를 들어, IOL, 눈의 수정체를 인공적으로 대체)와 같은 렌즈를 만드는 제조 방법이다. 상기 GRIN 렌즈 재료는 "습식 팩"의 일부로 증기 멸균을 통해 형태적 안정성이 있으며 장기간 사용시 가수 분해적으로 안정하다. 렌즈의 GRIN은 렌즈 재질로 인해 3 차원 가교결합 분포가 좁기 때문에 장기간 사용시 변하지 않는다. 이러한 제조 방법을 통해 렌즈는 많은 문제를 해결하도록 설계될 수 있다.
예를 들어, 이로 제한하는 것은 아니지만, 이들 방법의 예시적인 적용은 굴절률이 저하된 베이스 재료의 얇은 층을 생성함으로써 렌즈에 반사 방지층을 생성하는 것이다. 도 6은 주 렌즈 바디 부분 (54)을 갖는 얇은 반사 방지층 (52)이 형성된 예시적인 렌즈 (50)를 도시한다.
반사 방지층 (즉, 표면층)은 이상광시증 (dysphotopsia)을 유발할 수 있는 눈 내의 미광을 감소시키고 IOL 이외의 렌즈 적용에서 원하지 않는 반사를 감소시키기 때문에 유용할 수 있다.
도 13a 및 13b는 광학 부분 (102) 및 주변 지지체 (104)를 포함하는, 추가의 예시적인 렌즈 (100)를 도시한다. 광학 부분 (102)은 상기 광학 부분 (102)을 통해 연장되는 개구 (106) (이 구현예에서 중앙 개구)를 포함한다. 도 13b는 개구의 위치에서 반사 방지 층을 생성하기 위해 본원의 방법을 사용하여 조사될 수 있는 개구를 형성하는 광학부(optic)의 영역 (108)을 도시한다. 이것은 개구 위치에서 빛의 산란을 줄이는 데 도움이 될 수 있다.
본원에 설명된 제조 공정은 반사 방지층을 형성하도록 조정될 수 있다. 일반적으로 저 에너지 (e.g., 500 eV 부터 10 keV까지), 및 선택적으로 고 플럭스 (표면을 통한 높은 전자 흐름 속도)가 렌즈의 표면 개질에 채용될 수 있다. 예를 들어, 반사 방지층은 예를 들어 표면에서 화학 결합을 끊음으로써 RI 및/또는 반사율을 감소시킴으로써 생성될 수 있다.
반사 방지층을 생성하기 위해, 0.5 keV 내지 2 keV 범위의 전자가 사용될 수 있으며, 흡수 방사선 량은 4-8 Mrad 범위이다. 선량은 더 높거나 낮을 수 있으며 조사된 기질 화학 물질의 조성에 따라 달라질 수 있다. 대안적으로 에너지가 약 0.3 ~ 1keV 인 전자를 높은 플럭스로 사용할 수 있다. 흡수된 선량이 약 8 Mrad에 도달하면 조사된 깊이를 통한 굴절률의 변화가 실질적으로 균일해지고 거의 동일한 굴절률을 갖는 층 (e.g. 층 52)이 75 % 상대적 감소로 생성된다. 전자의 에너지와 선량을 적절하게 선택함으로써 렌즈 재료에 간섭 반사 방지층을 만들 수 있다.
개질된 표면 층의 두께는 주로 전자 에너지에 의해 영향을 받는다. 이는 도 7에 도시되어 있으며 하기 이론적 식 (Anderson, C. A., ed., 1973, Microprobe Analysis, John Wiley & Sons, 571 pp)에 따라 계산된다.
Figure pct00001
상기 식에서 R은 마이크론 단위로 표시되는 전자의 최대 침투 깊이이고, ρ는 g/ml 단위로 표시되는 물질의 밀도이고, E0는 keV 단위로 표시되는 표면과 충돌 시 전자의 에너지이다.
굴절률의 변화가 계단식인 경우, 그러면 원하는 두께는 개질된 표면층의 빛 파장의 1/4이며, 이는 RI와 동일한 펙터 만큼 공기 중의 파장에서 감소된 것이다. 따라서, 층의 두께는 약 100 내지 200 nm가 될 것이다. 단일 전자 에너지를 사용하면 실제 RI 변화는 지수 감쇠(decay)이다. 이와 같이, 일부 구현예에서 두께는 약 100 내지 200 nm, 예를 들어 약 50 내지 400 nm보다 다소 작거나 클 수 있으며, 여기서 두께는 최대 RI 변화의 1/e로 정의된다. 일부 구현예에서 두께는 0.1 마이크론 내지 10 마이크론이다. 일부 구현예에서 두께는 1 마이크론 내지 10 마이크론이다. 노출 중에 전자 에너지를 변화시키면 보다 계단 같은 층을 만들 수 있다. 더욱이, 렌즈의 곡면에 대한 빛의 입사각은 렌즈 중심으로부터의 거리의 함수로서 표면층의 두께를 변화시키는 것에 의해 고려될 수 있다.
본원에 개시된 것은 주로 전자 빔을 이온화 에너지로 설명하지만, 베타 방사선과 같은 다른 유형의 이온화 에너지가 사용될 수 있다. 그러나 베타 방사선은 일반적으로 에너지가 더 높고 (e.g., 546 keV에서 90Sr → 90Y), 이의 사용은 원하는 층의 두께에 의해 제한되거나 또는, 반사 방지층 이외의 용도의 경우 렌즈 자체의 두께에 의해 제한 될 수 있다. IOL의 경우, 이러한 두께는 0.05mm에서 5mm 사이이다. 또한 베타 방사선의 에너지는 전자 방사선과 달리 조정(tuned)할 수 없다. 도 7에 표시된 전자 방사선 그래프와 비교할 때, 도 8은 베타 방사선에 대한 상대적으로 더 높은 에너지 범위를 보여준다.
추가적인 예시적 응용은 이동하거나 모양을 변경하지 않고 광범위한 거리로부터 빛을 집중시키는 렌즈를 생성하는 것으로 이에 따라 상이한 방향에서 렌즈에 들어가고 렌즈의 상이한 표면 위치에 입사하는 빛은 렌즈 전체에 걸친 RI 변화로 인해 상이한 렌즈를 통한 광학 경로를 경험하게 된다. IOL은 일반적으로 자연 수정체가 제공하는 것과 유사한 조절 기능을 제공하지 않기 때문에 광범위한 거리로부터 빛을 집중시키는 것은 렌즈를 장착한 환자에게 유용하다. 또한 이 기술은 큰 촛점 심도로 설계된 카메라 렌즈와 같은 다른 렌즈 응용 분야에서 유용할 수 있습니다.
벌크 렌즈 재료에 대한 표면 렌즈 재료의 굴절률 변화는 흡수된 방사선량에 의존적이다. 도 9는 굴절률의 백분율 변화를 나타내며, 여기서 100 %는 벌크에서 변경되지 않은 표면 RI를 나타내고 0 %는 이들이 들어있는 용액(e.g., 포장의 평형 염 용액, 눈의 방수)의 RI로 감소된 표면 RI를 나타낸다.
본원에서 기술된 일반적인 기술의 또 다른 예시적인 응용은 양쪽 면으로부터 반사된 광의 파괴적인 간섭을 일으키지 않는 여러 파장의 두께에 걸쳐 확장된 표면 층을 생성하는 것이다. 이는 도 6에 의해 나타낼 수 있지만, 영역 (52)은 균일한 RI를 갖는 층이 아니라 구배 RI 일 것이다. 이 예시적인 방법에서, 물질의 외부 표면의 RI는 방수의 RI와 가능한 한 가깝게 (예를 들어, 10 % 이하의 변동, 예컨대 5 % 이하의 변동) 일치하도록 감소된다. 렌즈와 방수 사이의 적은 RI변화는 반사를 덜 발생시킨다. Fresnel의 방정식에 따르면 수직 입사광에 대한 반사력의 비율 =
Figure pct00002
이다. 상기 식에서 nl 은 렌즈의 굴절률이고, na 은 방수의 굴절률이다. 이 방법은 약 8 Mrad 이상의 표면 선량을 사용하지만 표면 바로 아래의 층은 더 적은 방사선을 받아 굴절률의 점진적인 변화가 생성된다. 따라서 이러한 구배를 만드는 데 필요한 시간은 위에서 설명한대로 포화를 방지하기 위해 선택돼야만 한다. 더 두꺼운 표면층을 달성하기 위해서는 1 keV 내지 10 keV 범위의 더 높은 에너지 전자가 필요하지만, 이는 여전히 본원에서 정의된 대로 “낮은” 에너지 범위에 있다.
조사 (irradiation)의 다 방향 입사각은 렌즈의 벌크, 또는 렌즈 표면, 또는 둘 모두에서 구배 굴절률의 상이한 3 차원 (3D) 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 방향에 상관없이, RI의 변화는 전자 에너지 (침투) 및 흡수 선량 (효과의 크기)에 의해 결정되며, 그 결과 렌즈-빔 방향의 변경시키는 것에 의해 상이한 패턴을 얻을 수 있다. 효과의 예측은 3D 매트릭스의 모든 위치에 대해 전자 빔의 방향과 해당 위치에서 흡수된 선량에 대해 렌즈 내에서 위치가 얼마나 깊은지를 계산하고, 그리고 빔이 이동함에 따라 시간에 걸쳐 적분하여 할 수 있다.
전술 한 방법론은 렌즈의 표면 개질에 특히 유용하며, 그 예가 여기에 설명되어 있다. 그러나 렌즈 벌크의 개질 (즉, 단지 표면 보다 더 )이 필요한 경우, 고 에너지 (e.g., 10 keV에서 700 keV까지, 포함) 전자를 사용하여 렌즈 벌크 안으로 더 깊이 침투할 수 있다. 따라서 빔의 에너지는 특정 응용에 필요한 깊이 (들)까지 침투하기 위해 필요에 따라 수정될 수 있다. 에너지 프로파일과 전자의 플럭스 뿐만 아니라 입사각과 조사 위치를 조정함으로써 렌즈의 임의의 부분에 걸쳐 원하는 RI 프로파일을 얻을 수 있다.
일반적으로, 자연 수정체에 의해 제공되는 것과 유사한 망막 이미지가 렌즈를 이식받는 자에게 유리할 수 있는데, 이는 뇌가 이러한 이미지에 익숙해졌고 뇌의 신경망이 이러한 이미지를 더 잘 처리할 수 있기 때문이다. 본 발명의 방법의 추가적인 예시적 응용은 자연 수정체에 의해 생성된 것과 더 유사한 이미지를 만드는 렌즈를 생성하는 것이다. 도 10은 본원이 방법을 사용하여 생성될 수 있는 예시적인 렌즈 (60)를 도시한다. 렌즈 (60)는 도면에서 굴절률 윤곽을 나타내는 내부 라인에 의해 표시되는 바와 같이 점진적으로 변하는 RI를 갖는 자연 수정체와 같이 기능하도록 생성된다. 렌즈 (60)는 제거된 자연 수정체를 대체하기 위해 수정체 백으로 이식될 수 있다. 도 10에서 앞쪽은 페이지 아래쪽을 향하고 뒤쪽은 페이지 위쪽을 향한다. RI는 렌즈 바디에서 변하는데, RI는 외부 영역 (64)보다 중앙 영역 (62)에서 더 크다. 렌즈 (60)는 자연 수정체의 굴절률 분포와 실질적으로 동일한 굴절률 분포를 갖는 3 차원 중합체 매트릭스를 갖는 광학 바디의 예이다. 렌즈 (60)는 또한 자연 수정체의 형상과 실질적으로 동일한 형상을 갖는 광학 바디의 예이다. 기술분야의 당업자라면 자연 수정체와 비교(일부 주체 별 변동성이 있을 수 있는) 가 이러한 설명을 불명확 또는 모호하게 만들지 않을 것임을 이해할 것인데, 왜냐하면, 기술분야의 당업자는 자연 수정체의 굴절률 분포와 실질적으로 동일한 굴절률 분포 및 자연 수정체와 실질적으로 동일한 형상이 의미하는 바를 이해할 것이기 때문이다.
도 10의 렌즈 (60)는 이식 후에 최종 이식된 상태 (크기)로 팽창하도록 조정될 수 있는 렌즈의 예이다. 예를 들어, 렌즈 (60)는 렌즈 삽입기를 통한 전달을 용이하게 하기 위해 전달 크기가 더 작은 것이 바람직할 수 있고, 이어서 삽입되면 더 큰 상태로 팽창 (확장)하여 안구 내에 (e.g., 수정체 백내에)에 더 잘 고정될 수 있다.
도 11은 본원의 방법을 사용하여 생성될 수 있는 광학 바디에서 변하는 RI를 갖는 대안적인 광학 바디 (70)를 도시한다. 광학 바디 (70)는 임의의 적절한 안과 용 렌즈 (예를 들어, 하나 이상의 햅틱을 갖는 IOL)에 통합될 수 있다. 광학 바디 (70)를 생성하기 위해 이온화 에너지가 중합체 바디에 적용될 수 있다. 영역 (74)은 영역 (72)에 비해 낮은 RI 영역으로 간주될 수 있다. RI는 렌즈 (70)를 통해 연속적으로 (구배) 변할 수 있다. 렌즈 (70)는 부정시 (렌즈 형태의 구 모양 (spherical)구성 요소를 통해) 및 난시 (렌즈 형태의 원통형 구성 요소를 통해)를 치료하도록 구성되어진 렌즈의 예이다. 영역 (72 및 74) 사이의 RI 변화 정도는 임의의 적절한 정도일 수 있다.
본원에서 설명된 방법의 추가의 구현예는 종래의 형상화된 렌즈, 예를 들어, 이중 볼록 렌즈 또는 이중 오목 렌즈 내에 내장된 프레넬 렌즈를 생성하는 것이다. 광학 도수(power)를 생성하기 위해, 렌즈 표면은 곡면일 필요가 있다. 양면 볼록 렌즈의 경우, 이는 중심 두께가 도수가 증가함에 따라 증가해야 한다는 것을 의미하며, 양면 오목 렌즈의 경우는 가장 자리 두께가 도수가 증가함에 따라 증가해야 한다는 것을 의미한다. 프레넬 렌즈는 곡률을 상이한 섹터로 나누어 렌즈의 두께를 감소시키는 형상을 가진다. 프레넬 렌즈의 한가지 단점은 급격하게 변하는 곡률을 가져 빛을 산란시킬 수 있다는 것이다. 기존 형상의 렌즈에 프레넬 렌즈를 생산함으로써, 도수의 일부는 기존 렌즈의 외형에서 비롯될 수 있으며, 증가된 도수의 곡선 영역을 생성하여 기존 렌즈 내에 프레넬 렌즈를 복제하여 더 많은 도수를 얻을 수 있다. 또한 프레넬 렌즈는 예를 들면 원거리 및 근거리에서 우수한 초점을 제공하거나 원거리 및 근거리 및 중간 거리에서 우수한 초점을 동시에 제공하기 위해 하나 이상의 초점을 갖도록 설계될 수 있다. 또한 프레넬 렌즈의 상이한 굴절 영역 사이의 상호 작용은 유익한 회절 효과를 생성 할 수 있으며 굴절 영역의 정확한 모양을 제어하면 산란을 줄이고 더 나은 이미지를 생성 할 수 있다.
본 개시 내용의 한 측면은 GRIN 렌즈를 제조하는데 사용될 수 있는 공중 합체 재료 또는 공중합체 재료의 조합이다. 렌즈는 예를 들어 IOL에 통합될 수 있다. IOL 재료의 특성은 눈에 쉽게 삽입할 수 있도록 높은 탄성, 광시증을 방지하기위한 낮은 반사율, 우수한 생체 적합성 (e.g., 독성 물질이 눈에 달라붙어 있지 않도록)을 포함하며, 눈의 기존 구조를 방해하거나 자극함이 없이 렌즈 및 지지 요소로 구성된 안정적 모양을 기계적으로 정확하게 유지할 수 있다.
일부 안과용 장치는 하나 이상의 주변 지지체 (e.g., 플레이트 햅틱 또는 암 햅틱과 같은 하나 이상의 햅틱)를 포함할 수 있으며, 이는 광학 장치로부터 방사상으로 외측으로 연장되고 눈에 배치될 때 광학 장치에 대한 지지를 제공한다. 본원에서 조사하는 임의의 방법은 광학 및 임의의 주변 지지체 (들)가 일체형 구조 (e.g., 라딩, 몰딩, 기계 가공 또는 이들의 임의의 조합을 통해)로 형성된 후에 발생할 수 있다.
본원에서 불균일한 가교 결합 밀도를 생성하는 방법은 또한 렌즈의 비-광학 바디 부분 (e.g., 하나 이상의 햅틱)에 사용될 수 있다. 비-광학 바디 부분의 적어도 일부는 또한 변하는 굴절률을 생성하기 위해 조사될 수 있다. 이는 동공 크기가 더 크기 때문에 더 많은 빛이 비-광학 부분을 통해 통과하는, 상대적으로 더 큰 동공을 가진 일부 대상체의 광 산란을 줄이는 데 도움이 될 수 있다. 따라서, 본원에 기술된 조사 및 팽창의 모든 방법은 렌즈의 비-광학 부분뿐만 아니라 광학 바디에도 사용될 수 있다.
예시적인, 3차원 공중합체에서 구배 굴절률 제조 방법
특정 구현예의 공중합체 시스템은 고비율의 비이온성 아크릴 모노머와 저비율의 에컨대 유기산과 같은 이온성 모노머로 구성된다. 용어 "유기산"은 유기 라디칼 ((하이드로) 탄소 함유 모이어티)을 포함하는 분자로 구성된 산을 포함한다. 이러한 산은 예를 들어 아크릴산, 포름산 (H-COOH), 아세트산 (CH3COOH) 및 시트르산 (C6H8O7)을 포함하며, 이들 각각은 이온화 가능한 -COOH 기를 포함한다. 단량체에 적용되는 용어 "아크릴"은 아크릴산으로부터 유도된 합성 플라스틱 수지를 포함한다. 본원의 친수성 단량체 및 소수성 단량체는 소수성 단량체 (들)가 친수성 단량체 (들)에 용해될 수 있도록 선택되어야만 한다. 친수성 모노머는 소수성 모노머의 용매 역할을 한다. 적합한 단량체는 본원 개시 내용이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 용이하게 선택될 수 있다. 적합한 아크릴 단량체의 예로는 4- 메타크릴옥시-2-하이드록시벤조페논, 에틸-3-벤조일 아크릴레이트, N- 프로필 메타크릴레이트) N- 프로필 메타크릴레이트 (아크릴), 에틸-메타크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, n- 헵틸 메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트(HEMA), 하이드록시프로필 메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트, 하이드록시프로필 메타크릴레이트 폴리(에틸렌 글리콜)n 모노메타 크릴레이트, 4-하이드록시부틸 메타크릴레이트, 및 기술분야에 공지된 기타 단량체를 포함한다. 일반적으로 염화나트륨 또는 기타 염이 공중합체 시스템에 존재할 때 물에서의 팽창이 감소되는 것으로 관찰된다. 따라서 수정체가 눈 밖에 있을 때 공중합체 시스템내의 염 함량을 조절하여 목표하는 팽창의 정도를 변경할 수 있다. 렌즈는 이식 전에 렌즈가 들어있는 용액에 따라, 눈에 이식되어 수성물질에 노출될 때 다소 확장될 수 있다.
3차원 콜라겐-함유 공중합체에서 구배 굴절률
공중합체는 콜라겐 또는 유사한 생물학적 분자를 중합체에 첨가함으로써 개질될 수 있으며, 이 경우 방사선 방법이 사용될 수 있다. 이러한 포뮬레이션 방법은 GRIN을 갖는IOL이 생산될 수 있는, 만들어진 재료의 구조 및 치수 특성을 제공한다. 임의의 출처의 임의의 유형의 콜라겐이 채용될 수 있다. 적합한 콜라겐 물질은 돼지의 눈 공막 또는 각막, 또는 섬유아세포 (예를 들어, 유전자 변형된 효모 등으로부터 배양되거나 또는 인공적으로 생성된 것 등)로부터 수득된 콜라겐을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 콜라겐은 소수성, 하이드록실 및 극성 아미노산, 예를 들어 텔로(telo)-콜라겐을 포함하는 자연적으로 안정한 폴리엔계이다. 콜라겐 물질을 포함하는 공중합체 물질은 U.S. Pat. No. 5,654,349, U.S. Pat. No. 5,910,537, U.S. Pat. No. 5,661,218에 기술되어 있다. 콜라머는 방사선에 대한 안정성으로 인해 특정 구현예에서 바람직할 수 있다. 하이드로겔은 석회화 (하이드록시아파타이트 침착)와 관련이 있다. 변성 콜라겐과 같은 생물학적 분자는 렌즈에 통합될 때 피브로넥틴을 끌어당겨 보호층을 형성 할 수 있다. 이 피브로넥틴 보호층 (개별 환자에게 고유한)은 이물질로 인식되지 않으므로 따라서 렌즈 석회화에 대한 감수성을 감소시킨다. 따라서, 렌즈의 구성성분으로서 방사선 내성이 있고 생물학적으로 활성이 있는 물질을 제공함으로써 안정성, 특히 광학적 퇴화, 및 생체 적합성이 우수한 렌즈를 얻을 수 있다.
중합체성 바디의 형성은 비이온성 아크릴 단량체를 이온성 단량체 (e.g., 포름산과 같은 산)와 혼합하는 것을 포함할 수 있다. 비이온성 아크릴 단량체의 이온성 단량체에 대한 중량비는 약 10 : 1 내지 약 10,000 : 1, 예를 들어 50 : 1 내지 200 : 1, 예를 들어 75 : 1, 100 : 1, 125 : 1, 150 : 1 또는 175 : 1 의 범위일 수 있다. 예시적인 물질을 제조하는 예시적인 방법에서 추가 단계는 본원에서 우선권을 주장하고, 본 참조에 의해 그 내용이 본원에 모든 목적을 위해 포함된, U.S. App. 62/765,088에 기술되어 있다.
따라서, 일단 폴리머가 형성되면, IOL (또는 다른 렌즈)은 예를 들어 라딩 및 밀을 사용하거나 또는 몰드를 사용하여 전통적인 방식으로 제 될 수 있으며, 이어서 2 차 조사 공정을 사용하여 변형될 수 있다.
흡수된 방사선의 함수로서 RI의 변화는 예컨대, 공중합체로 가교결합되는, 메타크릴산 및 아크릴산과 같은 음이온 성분의 농도와 같은 인자에 의해 영향을 받는다. 음이온 성분의 농도는 팽창 인자에 영향을 미치며, 이는 차례로 RI에 영향을 미친다. 더 많은 팽창은 낮은 RI와 관련이 있으며, 높은 농도의 음이온 성분은 더 많은 팽창을 초래한다 (따라서 RI가 낮아진다). 생리적 및 BSS 범위의 이(bi)-양이온 농도는 다음과 같다: 마그네슘 0.7-2.0 mmol/L 및 칼슘 1-3.5 mmol/L. 물질이 팽창하는 경향은 공중합체에 가교결합되어진, 예컨대 메타크릴산 및 아크릴산과 같은 음이온 성분에 의해 결정된다.
공중합체 구조 내의 두 개의 상이한 단량체의 비, 흡수된 선량 및 전자 에너지는 생성된 GRIN 렌즈 내에서 상이한 특성의 균형을 달성하기 위해 적정한 범위 내에서 변할 수 있다. 이러한 방식으로 원하는 RI 프로파일을 렌즈에 생성할 수 있다. 예를 들어, 파면 수차분석기와 같은 장치를 사용하여 환자 시각 시스템의 광학 수차를 측정할 수 있으며, 수차를 교정한 필요한 렌즈가 계산될 수 있다. 이후, 3 차원 조사 계획을 개발하여 전자 에너지의 함수로서 렌즈의 어느 지점에서든 선량을 계산할 수 있고 빔 위치와 각도, 전자 플럭스 및 전자 에너지로 구성된 조사 계획을 만들 수 있다. 다른 환자를 위한 렌즈는 단일 굴절률 렌즈의 단일 디자인에서 생산될 수 있거나 렌즈의 기하학적 특성을 추가 자유도 (디자인 매개변수)로서 사용할 수 있다. 따라서 원하는 굴절률 프로파일에 기초하여 아주 다양한 렌즈를 생성하기 위해 어떻게 본원 방법이 사용될 수 있는 지에 큰 유연성이 있다.
하기 참조문헌은 렌즈의 굴절률 변형을 위한 레이저의 사용과 관련된 문헌이다: U.S. Patent No. 9,545,340; U.S. Patent No. 9,492,323; U.S. Patent No. 9,144,491; U.S. Patent No. 9,060,847; U.S. Patent No. 8,932,352; U.S. Patent No. 8,901,190; U.S. Patent No. 8,617,147; U.S. Patent No. 8,512,320; U.S. Patent No. 8,486,055; U.S. Patent No. 8,337,553; 및 U.S. Patent No. 7,789,910, 이는 본원에 참조를 함으로써 본원에 모두 포함된다.
실시예
예시적인 중합체는 주성분으로서 하이드록시에틸메타크릴레이트 단량체 및 부성분으로서 아크릴산으로부터 생성된 구조적 공중합체 일 수 있다. 중량비는 위에 표시된 바와 같을 수 있다. 도 12는 이러한 아크릴산 측 그룹 (왼쪽)과 메타 크릴레이트 측 그룹 (오른쪽)을 가진 폴리머 사슬의 부분을 나타낸다. 공중합체는 화학적으로 또는 핵 조사 동안 (위에서 설명함) 생성된 다음, 이어 GRIN 렌즈를 생성하기 위한 본원에 기술된 전자 빔 조사 방법 (또는 다른 이온화 에너지 원)을 사용하여 수정된다.
상기 제시된 일반화된 포뮬라에 따라, 동일한 최종 특성을 수득하기 위해 다른 공중합체 조합이 사용될 수 있다. 전자 빔 충격에 민감한 메타크릴계 비이온성 모노머 및 메타크릴 이온성 모노머를 포함하는 흡수 방사선량 감응 굴절률 변화 공중합체 조성물은 눈의 사용에도 적합한 변하는 굴절률을 갖는 재료를 제조하는데 채용될 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "저 에너지"는 광범위한 용어이며 제한없이 500 eV 내지 10 keV, inclusive를 의미한다.
본원에서 사용되는 용어 "고 에너지"는 광범위한 용어이며, 제한없이 10keV 내지 700keV, inclusive를 의미한다.
본원의 설명 및 실시예는 본원 내용의 예시적인 실시예를 상세히 예시한다. 기술분야의 당업자는 본 발명의 범위에 포함되는 본 발명의 수많은 변형 및 수정이 있음을 인식 할 것이다. 따라서, 예시적인 구현예의 설명은 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다.
상세한 설명, 도면 및 청구 범위에 설명된 예시적인 구현예는 제한적인 것을 의미하지 않는다. 본원의 교시는 예를 들어 청구범위에 의해 정의되고 포함되는 것을 포함하여 다수의 상이한 방식으로 적용될 수 있다. 본원의 양태는 매우 다양한 형태로 구현될 수 있고 본 명세서에 개시된 임의의 특정 구조, 기능 또는 둘 모두가 단지 대표로 나타낸 것임이 명백하다. 본원의 교시에 기초하여, 기술분야의 당업자는 본 명세서에 개시된 양태가 임의의 다른 양태와 독립적으로 구현될 수 있고 이들 양태들 중 둘 이상이 다양한 방식으로 조합될 수 있음을 인식해야 한다. 예를 들어, 시스템 또는 장치가 구현될 수 있거나 본원에 설명된 양태의 임의의 합리적인 수 또는 조합을 사용하여 기술분야의 당업자에 의해 방법이 실행될 수 있다. 또한, 그러한 시스템 또는 장치가 구현될 수 있거나, 그러한 방법이 본원에 개시된 하나 이상의 양태들 이외의 또는 이에 부가하여 다른 구조, 기능성, 또는 구조 및 기능성을 사용하여 실행될 수 있다. 본원에 개시된 주제의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 다른 구현예가 이용될 수 있고 다른 변경이 이루어질 수 있다. 본원에 일반적으로 설명되고 도면에 예시된 바와 같이, 본 개시 내용의 양태는 매우 다양한 상이한 구성(configuration)으로 배열, 대체, 조합 및 설계될 수 있으며, 이들 모두는 본 명세서에 명시적으로 고려되고 명세서의 일부를 구성한다는 것을 쉽게 이해할 것이다. 다른 구현예도 본원의 개시 및 청구항의 범위에 속할 수 있기 때문에 본원에 개시된 구현예는 하기 기술된 실시예에 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다.
본원의 개시는 도면 및 전술한 설명에서 상세하게 예시되고 설명되었지만, 그러한 예시 및 설명은 제한적이지 않고 예시적인 것으로 간주되어야 한다. 본 개시는 개시된 구현예들에 제한되지 않는다. 개시된 구현예에 대한 변형은 본 도면, 개시 내용 및 첨부된 청구 범위의 연구로부터 청구된 개시 내용을 실시함에 있어서 기술분야의 당업자에 의해 이해되고 시행될 수 있다.
본원에 인용된 모든 참고 문헌은 참조에 의해 그 전체가 본 명세서에 포함된다. 참조에 의해 본 명세서에 포함된 공보 및 특허 또는 특허 출원은 본 명세서에 포함된 개시 내용과 모순되는 한도내에서, 본 명세서는 그러한 임의의 모순되는 자료를 대체 및/또는 이에 우선하는 것이 의도된다.
수치의 범위가 제공되는 경우, 상한 및 하한, 및 범위의 상한 및 하한 사이의 각각의 사잇 값이 구현예 내에 포함되는 것으로 이해된다.
또한, "A, B 및 C 등 중 적어도 하나"와 유사한 관례가 있는 경우. 일반적으로 그러한 구성은 기술분야의 당업자가 그 관례를 이해할 것이라는 의미에서 의도된다 (예를 들어, "A, B 및 C 중 적어도 하나를 갖는 시스템"은 다음과 같은 시스템을 포함하지만 이에 제한되지는 않음: A 단독, B 단독, C 단독, A와 B 함께, A와 C 함께, B와 C 함께, 및/또는 A, B 및 C 함께 등). "A, B 또는 C 등 중 적어도 하나"와 유사한 관례가 사용되는 경우 일반적으로 그러한 구성은 기술분야의 당업자가 관례를 이해할 것이라는 의미에서 의도된다 (예를 들어, "A, B 또는 C 중 적어도 하나를 갖는 시스템"은 다음과 같은 시스템을 포함하지만 이에 제한되지는 않음: A 단독, B 단독, C 단독, A와 B 함께, A와 C 함께, B와 C 함께, 및 / 또는 A, B 및 C 함께 등).

Claims (65)

  1. 안과용 렌즈로,
    상기 렌즈는, 3 차원 중합체 매트릭스를 갖는 공중합체로 제조된 광학체를 포함하고,
    상기 공중합체의 3 차원 중합체 매트릭스는 불균일한 가교결합 밀도를 갖는,
    안과용 렌즈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 3 차원 중합체 매트릭스는 제 2 영역보다 더 적은 가교결합을 갖는 제 1 영역을 포함하는,
    안과용 렌즈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역은 가교결합 밀도의 구배 내에 있는,
    안과용 렌즈.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 3 차원 중합체 매트릭스는 상기 구배 내에 있지 않은 제 3 영역을 더 포함하고, 상기 제 3 영역은 균일한 가교결합 밀도를 갖는 층을 포함하는,
    안과용 렌즈.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 영역은 상기 제 2 영역보다 상기 광학체의 주변부에 더 가까운,
    안과용 렌즈.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 영역은 제 1 가교결합 밀도를 갖는 제 1 층에 있고, 상기 제 2 영역은 제 2 가교결합 밀도를 갖는 제 2 층에 있는,
    안과용 렌즈.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 영역은 상기 광학체의 표면 층이고, 상기 제 1 영역은 상기 제 2 영역보다 더 적은 가교결합을 갖는,
    안과용 렌즈.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 영역은 상기 광학체의 주변부에 더 가까운,
    안과용 렌즈.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 광학체 전체는 구배가 있는 가교결합 밀도를 갖는,
    안과용 렌즈.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 3 차원 중합체 매트릭스는 자연 수정체의 굴절률 분포와 실질적으로 동일한 굴절률 분포를 갖는,
    안과용 렌즈.
  11. 제 2 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 광학체의 형상은 자연 수정체의 형상과 실질적으로 동일한,
    안과용 렌즈.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 광학체 전체는 구배가 있는 가교결합 밀도를 갖지 않는,
    안과용 렌즈.
  13. 제 2 항에 있어서,
    상기 광학체는 원환체(toric) 렌즈인,
    안과용 렌즈.
  14. 제 2 항에 있어서,
    상기 공중합체는 하나 이상의 비-이온성 아크릴 단량체 및 하나 이상의 이온성 단량체를 포함하는,
    안과용 렌즈.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 공중합체는 콜라겐 물질을 더 포함하는,
    안과용 렌즈.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 이온성 단량체는 유기산인,
    안과용 렌즈.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 비-이온성 아크릴 단량체 대 이온성 단량체의 중량비는 10:1 내지 10,000:1로, 예컨대 50:1 내지 200:1, 예컨대 75:1 내지 175:1, 예컨대 75:1, 100:1, 125:1, 150:1 또는 175:1인,
    안과용 렌즈.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 비-이온성 아크릴 단량체는 하이드록시에틸메타크릴레이트인,
    안과용 렌즈.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 매트릭스의 불균일한 가교결합 밀도는 상기 광학체가 눈의 수분(aqueous)에 노출될 때 상기 광학체에 반사방지 표면 층을 생성하도록 조정되는,
    안과용 렌즈.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 반사방지 층은 50nm 내지 400nm 두께의 매트릭스 영역을 포함하는,
    안과용 렌즈.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 반사방지 층은 0.1 마이크론 내지 10 마이크론 두께의 매트릭스 영역을 포함하는,
    안과용 렌즈.
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 반사방지 층은 1 마이크론 내지 100 마이크론 두께의 매트릭스 영역을 포함하는,
    안과용 렌즈.
  23. 제 19 항에 있어서,
    상기 반사방지 표면 층은 상기 광학체에 형성된 중앙 개구 주위에 적어도 부분적으로 배치되는,
    안과용 렌즈.
  24. 제 2 항에 있어서,
    상기 광학체는 IOL의 광학체인,
    안과용 렌즈.
  25. 제 2 항에 있어서,
    상기 3 차원 매트릭스는 "습윤 팩"의 일부로서 증기 멸균을 통해 치수가 안정적이며, 그리고 장기간 사용 동안 가수분해에 안정적인,
    안과용 렌즈.
  26. 제 2 항에 있어서,
    상기 불균일한 가교결합 밀도는, 상기 광학체가 눈에 배치되어 수분에 노출될 때, 움직이거나 모양의 변화없이, 선택적으로 0 내지 3D, 선택적으로 0 내지 2.5D, 선택적으로 0 내지 2D, 선택적으로 0 내지 1.5D, 선택적으로 0 내지 1.0D의 버전스(vergence)를 가지고, 광범위한 거리로부터의 빛의 초점을 맞추도록 상기 광학체를 조정하는,
    안과용 렌즈.
  27. 제 2 항에 있어서,
    상기 불균일한 가교결합 밀도는 눈에 배치되어 수분에 노출될 때 상기 광학체를 조정하여 난시를 교정하는, 안과용 렌즈.
    안과용 렌즈.
  28. 제 2 항에 있어서,
    상기 3 차원 중합체 매트릭스는 상기 광학체 표면에 대해 더 내부의 영역에서보다 표면 근처에서 더 낮은 가교결합 밀도를 갖는,
    안과용 렌즈.
  29. 제 2 항에 있어서,
    상기 렌즈는 비-광학체 부분(예를 들어, 하나 이상의 햅틱)을 더 포함하고, 그리고 상기 비-광학체 부분은 비-광학 3 차원 중합체 매트릭스를 포함하고, 상기 비-광학 3 차원 중합체 매트릭스는 불균일한 가교결합 밀도를 갖는,
    안과용 렌즈.
  30. 제 1 항에 있어서,
    상기 안과용 렌즈는 상기 광학체가 노출되는 수화(hydrating) 용액을 더 포함하고, 상기 불균일한 가교결합 밀도는 상기 3 차원 중합체 매트릭스가 상기 용액에서 수화될 때 불균일한 방식으로 팽창하게 하여, 이로 인해 상기 광학체 내에서 불균일한 굴절률을 생성하는,
    안과용 렌즈.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 수화 용액은 평형 염 용액인,
    렌즈.
  32. 제 30 항에 있어서,
    상기 수화 용액은 상기 렌즈가 눈의 방수에 노출될 때, 상기 3 차원 중합체 매트릭스에서의 팽창 양이 실질적으로 변하지 않도록 하는 구성 부분을 포함하는,
    렌즈.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 수화 용액은 평형 염 용액인,
    렌즈.
  34. 제 30 항에 있어서,
    상기 수화 용액은 상기 렌즈가 눈의 방수에 노출될 때, 상기 3 차원 중합체 매트릭스에서의 팽창 양이 증가하도록 하는 구성 부분을 포함하는,
    렌즈.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 수화 용액은 소듐 클로라이드 용액인,
    렌즈.
  36. 제 30 항에 있어서,
    상기 수화 용액은 상기 렌즈가 눈의 방수에 노출될 때, 상기 3 차원 중합체 매트릭스에서의 팽창 양이 감소하도록 하는 구성 부분을 포함하는,
    렌즈.
  37. 제 30 항에 있어서,
    상기 수화 용액은 마그네슘 이온 또는 칼슘 이온 중 적어도 하나를 포함하는,
    렌즈.
  38. 제 30 항에 있어서,
    상기 불균일한 굴절률은 각각 제 1 및 제 2 굴절률을 갖는 제 1 및 제 2의 불연속 층을 포함하는,
    렌즈.
  39. 제 30 항에 있어서,
    상기 불균일한 가교결합 밀도는 구배가 있는 가교결합 밀도를 포함하는,
    렌즈.
  40. 제 1 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항의 렌즈를 수화 용액에 배치하는 방법으로,
    상기 수화 용액에 상기 렌즈의 배치는 상기 매트릭스의 불균일한 팽창을 야기하여, 상기 광학체에 불균일한 굴절률을 생성하는,
    방법.
  41. 제 40 항에 있어서,
    상기 수화 용액은 평형 염 용액인,
    방법.
  42. 제 1 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항의 렌즈를 이식하는 방법으로,
    상기 이식하는 방법은 상기 매트릭스에서 팽창의 변화를 유발하는,
    방법.
  43. 제 42 항에 있어서,
    상기 이식은 상기 매트릭스가 상기 매트릭스의 적어도 일부에서 더 많이 팽창하도록 하는,
    방법.
  44. 제 42 항에 있어서,
    상기 이식은 상기 매트릭스의 적어도 일부에서 팽창이 감소하도록 하는,
    방법.
  45. 제 42 항에 있어서,
    상기 렌즈 이식은 상기 렌즈의 이식된 구성(configuration)에 대한 전체 부피가 증가하도록 하는 것인,
    방법.
  46. 제 1 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항의 렌즈를 이식하는 방법으로,
    상기 이식 방법은 상기 매트릭스의 팽창에 실질적인 변화를 일으키지 않는,
    방법.
  47. 제 1 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항의 렌즈를 이식하는 방법으로,
    상기 렌즈 이식은 상기 렌즈가 완전히 수화된 이식된 상태의 부피보다 작은 부피를 갖는 상태에서 전달 장치를 통한 렌즈 삽입을 포함하는,
    방법.
  48. 3 차원 중합체 매트릭스에서 굴절률 구배를 유도하는 방법으로, 상기 방법은:
    하나 이상의 비-이온성 아크릴 단량체 및 하나 이상의 이온성 단량체로부터 제조된 공중합체 시스템을 포함하는 3 차원 중합체 매트릭스를 갖는 성형체의 제공; 및
    상기 매트릭스 내에서 불균일한 가교결합 밀도를 생성하도록 구성된 패턴에서 3 차원 중합체 매트릭스를 이온화 에너지로 조사하는 것을 포함하는,
    방법.
  49. 제 48 항에 있어서,
    상기 매트릭스는 제 1 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항의 매트릭스인,
    방법.
  50. 제 48 항에 있어서,
    상기 이온화 에너지는 전자 빔인,
    방법.
  51. 제 48 항에 있어서,
    상기 방법은 상기 성형체를 고정 위치에 유지하는 것을 더 포함하고,
    상기 조사는 이온화 에너지원을 적어도 한 방향으로 이동시키는 것을 포함하는,
    방법.
  52. 제 48 항에 있어서, 상기 방법은:
    고정된 위치에서 이온화 에너지원을 유지하며; 및
    조사하는 단계 동안 상기 성형체를 적어도 한 방향으로 이동시키는 것을 더 포함하는,
    방법.
  53. 제 48 항에 있어서,
    상기 조사하는 단계는 상기 매트릭스의 적어도 일부에서 가교결합 밀도의 구배를 생성하는,
    방법.
  54. 제 53 항에 있어서,
    상기 조사하는 단계는 실질적으로 매트릭스 전체 에서 가교결합 밀도의 구배를 생성하는,
    방법.
  55. 제 48 항에 있어서,
    상기 조사하는 단계는 매트릭스의 제 2 영역의 가교결합 밀도보다 적은 제 1 가교결합 밀도를 갖는 제 1 층을 생성하는,
    방법.
  56. 제 55 항에 있어서,
    상기 제 1 층은 상기 성형체의 표면 층인,
    방법.
  57. 제 48 항에 있어서,
    상기 공중합체 시스템은 콜라겐 물질을 더 포함하는,
    방법.
  58. 제 48 항에 있어서,
    상기 이온성 단량체는 유기산인,
    방법.
  59. 제 48 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 비-이온성 아크릴 단량체는 하이드록시에틸메타크릴레이트이고, 상기 하나 이상의 이온성 단량체는 아크릴 단량체인,
    방법.
  60. 제 48 항에 있어서,
    상기 성형체는 인공수정체의 광학체인,
    방법.
  61. 제 48 항에 있어서,
    상기 조사된 3 차원 중합체 매트릭스는 "습윤 팩"의 부분으로서 증기 멸균을 통해 치수가 안정되고 장기간 사용하는 동안 가수분해에 안정적인,
    방법.
  62. 제 48 항에 있어서,
    상기 조사하는 단계는 선택적으로 50 nm 내지 400 nm 두께, 선택적으로 0.1 마이크론 내지 10 마이크론 두께, 또는 선택적으로 1 마이크론 내지 100 마이크론 두께의 표면 반사 방지 층을 생성하는,
    방법.
  63. 제 48 항에 있어서,
    상기 조사하는 단계는, 상기 성형체가 눈에서 수분으로 수화될 때 상기 성형체가 움직이거나 또는 모양의 변화없이, 선택적으로 0 내지 3D, 선택적으로 0 내지 2.5D, 선택적으로 0 내지 2D, 선택적으로 0 내지 1.5D의 버전스를 가지고, 광범위한 거리로부터의 빛의 초점을 맞출 수 있게 조정되도록, 불균일한 가교결합 밀도를 생성하는
    방법.
  64. 제 48 항에 있어서,
    상기 조사하는 단계는 하나 이상의 주변 지지체 (예를 들어, 햅틱)가 상기 성형체와 이미 일체로 형성된 후에 시작되는,
    방법.
  65. 제 48 항에 있어서,
    상기 이온화 에너지는 X -선인,
    방법.
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