TW201326960A - 用於設計非圓形軟式隱形眼鏡的方法 - Google Patents

Abstract

一種用於最佳化隱形眼鏡共軸性、旋轉性與穩定性性能之方法，其利用上下眼瞼幾何來最大化兩個不同隱形眼鏡在眼睛上位置之隱形眼鏡-眼瞼交互作用。該隱形眼鏡為非圓形隱形眼鏡以與眼瞼有最大的交互作用。

Description

用於設計非圓形軟式隱形眼鏡的方法

本發明涉及一種用於設計非圓形軟式隱形眼鏡之方法，並且更特別是涉及一種用於設計非圓形軟式隱形眼鏡之方法，其目的為改善隱形眼鏡在眼睛上的穩定性、旋轉性與共軸性(centration)，此係藉由最佳化隱形眼鏡-眼瞼接觸面積的變化而達成，該變化係為隱形眼鏡位置在配戴者眼睛上之共軸性/旋轉性的函數。

已知某些光學缺陷的矯正可藉由在一隱形眼鏡之一或多個表面導入非旋轉對稱性矯正特徵而達成，例如圓柱型、雙焦距、多焦距、波前矯正特徵或光學區的非共軸(decentration)。亦已知某些化妝特性例如印刷圖案、標記等，需要放置在相對於配戴者眼睛的特定相對位向。如果一副隱形眼鏡的各鏡片必須保持在特定位向同時又要在眼睛上發揮功能，則隱形眼鏡的使用會有問題。當隱形眼鏡先放在眼睛上，則其本身必須自動定位或自定位，然後長時間保持在其位置上。然而，在隱形眼鏡定位後，眨眼時眼瞼對於隱形眼鏡所產生的力量，會使隱形眼鏡傾向於在眼睛上旋轉。

保持隱形眼鏡在眼睛上的位向，典型為藉由變更隱形眼鏡的機械特徵而達成。例如，曾使用過的方法為稜鏡穩定，其包括使隱形眼鏡的前表面相對於其後表面為非共軸、加厚隱形眼鏡下部周緣、在隱形眼鏡表面形成凹入或凸起，以及截平隱形眼鏡邊緣。

此外，已使用動態穩定，其中係使用厚薄區或者使用隱形眼鏡周緣厚度增加或減少的區域(視情況而定)來穩定隱形眼鏡。典型的是，該些厚薄區係位於隱形眼鏡的周緣並且相對於其垂直與水平軸為對稱。例如，兩個厚區的各厚區可位於光學區的其中一側並且與隱形眼鏡的0-180度軸共軸。因此，例如大部分人的上眼瞼會先碰觸到一個厚區的最上端(在其碰觸到另一個厚區前)。此會導致隱形眼鏡的傾斜，而偏離其所尋求保持的位向。

目前已使用隱形眼鏡上的機械特性來保持隱形眼鏡的位向與共軸性，但是現時尚無利用上下眼瞼的幾何形狀來調整隱形眼鏡外輪廓的形狀以符合這些幾何形狀的設計，此類設計可改善位向、旋轉性與共軸性的穩定性。

美國專利第7,216,978號說明眨眼時眼瞼雖然有上下眨動，但上下眼瞼並非只完全在垂直方向移動。上眼瞼在眨眼時主要為垂直移動並且有微小的鼻部分量，而下眼瞼在眨眼時主要為朝向鼻部水平移動。此外，上下眼瞼相對於切過垂直經線的平面為非對稱。換言之，人並非相對於劃在開啟時之上下眼瞼間的水平軸對稱眨眼。並且，已知觀看者在向下注視閱讀時，眼睛會望向同一點。因此，眨眼本身可能不會導致隱形眼鏡的理想平移。

因此，開發一種用於設計隱形眼鏡的方法並將隱形眼鏡外輪廓形狀最佳化會是有利者，從而使隱形眼鏡位 向不正時之隱形眼鏡-眼瞼接觸面積與隱形眼鏡位向正確時之隱形眼鏡-眼瞼接觸面積間的差最大化。

本發明用於設計非圓形軟式隱形眼鏡之方法可克服諸多與隱形眼鏡在配戴者眼睛上之位向相關聯的問題。

本發明關於一種用於設計非圓形軟式隱形眼鏡之方法，其目的為改善隱形眼鏡在眼睛上的穩定性、旋轉性與共軸性。此方法會最佳化隱形眼鏡-眼瞼接觸面積的變化，而該變化係作為隱形眼鏡位置在配戴者眼上之共軸性/旋轉性的函數。該隱形眼鏡-眼瞼接觸面積係定義為隱形眼鏡表面由上下眼瞼所重疊的區域。此方法會將隱形眼鏡外輪廓形狀最佳化，從而使對隱形眼鏡位向不正時之隱形眼鏡-眼瞼接觸面積與隱形眼鏡位向正確時之隱形眼鏡-眼瞼接觸面積間的差最大化。

該方法首先包含設定上下眼瞼之幾何。這些幾何可為代表例如高加索人、亞洲人、非洲人之種族的族群平均，或者是這些幾何可根據客製。在設定眼瞼幾何後，下一個步驟為設定眼睛幾何，包含角膜形狀、角膜緣形狀與鞏膜形狀。下一個步驟包括設定隱形眼鏡幾何(前後光學區、前後周緣、邊緣幾何、中央厚度、材料等)。在設定完所有幾何後，下一個步驟包括評估隱形眼鏡在眼睛上的共軸性，必要時使用有限元素分析，以將隱形眼鏡包覆在先前所述之眼睛形狀上。隱形眼鏡的共軸對應於最小應變能的位置。下一個步驟包括選擇兩個極端 的隱形眼鏡位向，這些位向其中一個為隱形眼鏡在眼睛上的最終位置/位向。最後的步驟包含最佳化隱形眼鏡形狀，以最大化隱形眼鏡-眼瞼接觸面積在這兩個極端隱形眼鏡位向間的差。

該用於設計非圓形軟式隱形眼鏡之方法改善隱形眼鏡在眼睛上的穩定性、旋轉性與共軸性。由於有適當的定位，這些隱形眼鏡亦提供清楚舒適的配戴以及強化的視覺敏銳度。

本發明關於一種用於設計非圓形軟式隱形眼鏡之方法，其目的為改善隱形眼鏡在眼睛上的穩定性、旋轉性與共軸性。此方法會最佳化隱形眼鏡-眼瞼接觸面積的變化，而該變化係為隱形眼鏡位置在配戴者眼上之共軸性/旋轉性的函數。該隱形眼鏡-眼瞼接觸面積係定義為隱形眼鏡由表面上下眼瞼所重疊的面積。此方法會將隱形眼鏡外輪廓形狀最佳化，從而使對隱形眼鏡位向不正時之隱形眼鏡-眼瞼接觸面積與隱形眼鏡位向正確時之隱形眼鏡-眼瞼接觸面積間的差最大化。

針對本發明之目的，隱形眼鏡係區分為至少三個分開的區域。內部區為視力可從之得到矯正者，隱形眼鏡之外周緣提供隱形眼鏡在眼睛上的機械穩定性，而中間區則位於該內部區與外周緣區間，用於以平順的方式交融前述之區域而使其間不會發生不連續。

該內部區或光學區提供視力矯正並且係針對特定需求而設計，例如單一視力矯正、散光視力矯正、雙焦 距視力矯正、多焦距視力矯正、客製矯正或任何其他可提供視力矯正的設計。該外周緣或周緣區提供隱形眼鏡在眼睛上的穩定功能，例如共軸或位向。位向穩定在光學區包括非旋轉對稱特性時非常重要，例如散光矯正與/或高階像差(high order aberration)矯正。該中間區或區域確保該光學區與該周邊區以正切曲線(tangent curve)交融。值得注意的是，該光學區與該周邊區可獨立設計，雖然在有必要之特定要求時，有時其設計會強烈相關。例如，具有散光光學區之複曲面透鏡(toric lens)設計可能會需要特定的周緣區，以使隱形眼鏡在眼睛上保持預定的位向。

針對本發明之目的，亦可由一表面或表面倍率、後表面或基曲線與一邊緣來定義隱形眼鏡。該隱形眼鏡的前與後表面係由至少三個區域來描述，內部區為視力可從之得到矯正者，隱形眼鏡之外周緣區或周緣提供隱形眼鏡在眼睛上的機械穩定性，而中間區則位於該內部區與外周緣區間，用於以平順的方式交融前述之區域而使其間不會發生不連續。

以下係為熟知者，即目前的複曲面透鏡設計使用上下眼瞼的壓力以使隱形眼鏡在眼睛上重新正向。複曲面透鏡為在兩個位向上具有兩種不同倍率的透鏡，此兩個位向係互相垂直並且典型上用來矯正散光。另一種控制眼瞼施加在隱形眼鏡上之力量的方法，為控制隱形眼鏡與眼瞼的表面接觸面積。若是眼瞼壓力固定，則增加(減少)隱形眼鏡-眼瞼接觸面積將會增加(減少)眼瞼施加在隱形眼鏡上的力量。因此，針對給定的眼瞼縫隙與 眼瞼形狀，可剪裁隱形眼鏡之形狀而使隱形眼鏡位向不正時之隱形眼鏡-眼瞼接觸面積最大化，而隱形眼鏡位向正確時最小化。本發明之目的即在於提供一種設計一隱形眼鏡之方法，其控制隱形眼鏡-眼瞼接觸面積，而該接觸面積係為隱形眼鏡在眼睛上之位向的函數。

大部分的眼瞼壓力係沿眼瞼刷部(lid wiper)分布，其為約0.40 mm至0.60 mm寬且沿著上下眼瞼邊緣的壓力帶。亦已知眼瞼結膜(襯墊眼瞼的結膜)不會直接接觸眼球結膜(襯墊眼白的結膜)。填充有薄淚膜的間隙存在於這兩個組織間。雖然大部分的壓力是由眼瞼刷部所產生，但可假設眼瞼結膜亦會透過該淚膜造成一些壓力。

如圖1所繪示者，在傳統圓形隱形眼鏡中，該隱形眼鏡-眼瞼接觸面積係與隱形眼鏡之位向無關。此隱形眼鏡-眼瞼接觸面積(為隱形眼鏡位向之函數)之最大化只能利用非圓形形狀來獲得，亦如圖1中所繪示者。此非圓形形狀之最佳化只能藉由以下方式達成，即將上下眼瞼的幾何視為定義這些上下眼瞼區域之邊界的其中之一的這些幾何。如所繪示者，若是傳統圓形隱形眼鏡，則上眼瞼在180度時的接觸面積與下眼瞼在180度時的接觸面積等於上眼瞼在90度時的接觸面積與下眼瞼在90度時的接觸面積，然而在非圓形邊緣形狀隱形眼鏡中的情況則非如此。

本發明之方法包含最佳化兩或多種隱形眼鏡在眼睛上之不同位置間的隱形眼鏡-眼瞼接觸面積的差。這些位置對應於所欲之隱形眼鏡在眼睛上的最終位置，並 且至少另一個在配戴期間所出現之較非所欲隱形眼鏡位置。

在一個根據本發明方法之例示性實施例中，該上或上部隱形眼鏡-眼瞼接觸面積差係僅使用由以下所界定之表面積來計算，即上眼瞼之輪廓與由上眼瞼所重疊之隱形眼鏡部分的隱形眼鏡邊緣所界定之表面積。在另一個根據本發明方法之例示性實施例中，亦將由下眼瞼所重疊之下或下部隱形眼鏡-眼瞼接觸面積納入考量中，無論是僅考量其本身或與上部隱形眼鏡-眼瞼接觸面積的貢獻一起考量。

在又一個根據本發明方法之例示性實施例中，該上部隱形眼鏡壓力帶面積差係僅使用由以下所界定之表面積來計算，即上眼瞼之壓力帶與由上眼瞼所重疊之隱形眼鏡部分的隱形眼鏡邊緣所界定之表面積。在再一個根據本發明方法之例示性實施例中，亦將由下眼瞼所重疊之下部隱形眼鏡-眼瞼壓力帶區域納入考量中，無論是僅考量其本身或與上部隱形眼鏡-眼瞼壓力帶的貢獻一起考量。

如果待計算表面的邊緣為已知，則可使用任何合適的數學工具來進行表面積計算。在本發明中，該表面積係界定在上/下眼瞼輪廓與眼瞼在X-Y軸平面所重疊的上/下隱形眼鏡邊緣間，該X-Y軸平面係定義為垂直於眼睛光軸的平面。在另一個本發明之例示性實施例中，可使用真實形貌表面積(利用前述相同的邊界)來進行表面積計算。此第二方法會將任何附加於隱形眼鏡之前表面上的特徵納入考量，並且這些特徵可能增加或減少 隱形眼鏡的表面積，例如穩定區或任何其他提供隱形眼鏡在眼睛上之機械穩定性的特徵。

可廣泛建立根據本發明之例示性方法如下。在一第一步驟中，係指定或描述上下眼瞼之一者或兩者的幾何。這些幾何可用數學方式以二階或更高階的多項式來描述；然而，亦可使用其他數學工具。在一第二步驟中，係指定或描述眼睛表面的幾何，眼睛表面包括角膜(眼睛覆蓋虹膜、瞳孔與眼前房的前方透明部分)、鞏膜(眼白)與連接鞏膜與角膜之角膜緣區(limbal region，鞏膜結束而角膜開始的接合處)。在一第三步驟中，係選擇或描述稍後要最佳化的初始隱形眼鏡幾何。該隱形眼鏡幾何包括中央厚度、前與後表面幾何、邊緣輪廓與材料性質。在一第四步驟中，基於所指定之眼瞼幾何與所指定之眼睛表面幾何估算初始隱形眼鏡共軸性。在一第五步驟中，係設定最佳化所需之不同限制條件。在第一最終步驟中，基於第五步驟中所設定之限制條件最佳化隱形眼鏡邊緣輪廓，以最大化兩或多個隱形眼鏡位置在眼睛上之隱形眼鏡-眼瞼接觸面積差。圖2為一根據本發明之方法的代表流程圖，並詳細說明如下。

在該根據本發明之方法的第一步驟中(由流程圖中之202、204與206所代表的元件)，指定上下眼瞼之一或兩者的幾何。這些幾何可為代表種族例如高加索人、亞洲人、非洲人的族群平均，或者是這些幾何可關聯至一獨特的患者右與/或左眼。當這些幾何相對簡單時，可用數學方式以二階或更高階的多項式來描述這些幾何；然而，可使用其他數學工具來描述這些幾何。使用 多項式的一個優點是上/下眼瞼與水平X軸間的表面積可使用多項式直接計算，例如當眼瞼輪廓係以連續曲線描述時。因此其積分方法不需要使用任何數值方法來決定表面積。可直接積分該多項式而得到此面積。

針對一給定族群，則有一可預測或平均眼瞼幾何，其可用數學方式以上述多項式來表示。可藉由拍攝一個體眼睛的數位影像來決定客製的眼瞼幾何，然後決定一多項式適配以發展出一最佳代表該眼瞼幾何的多項式表示法。

在該根據本發明之例示性方法的第二步驟(由流程圖中的208、210、212與214所代表的元件)中，指定眼睛表面的幾何，眼睛表面包括角膜、鞏膜與連接鞏膜與角膜之角膜緣區。在一較佳例示性實施例中，可用一由方程式1所描述之非球狀表面來描述角膜：Z=CS²/(1+(1-(1+k)C²S²)^1/2)， (1)其中Z為該表面的矢狀深度(sagittal depth)，C為角膜的曲率(C=1/R，其中R為曲率半徑)、k為圓錐常數(conic constant)、而S為徑向位置。如果該非球狀表面的R與k值係由臨床形貌數據來定義，則可對角膜有最佳的描述。例如，一組描述高加索人眼睛的良好數據為(但不限於此)R=7.85 mm且k=-0.26。如果描述一含散光之角膜時，亦可用複曲面非球狀或雙圓錐表面來取代此非球狀表面。可用以下給出的方程式2來描述複曲面非球狀或雙圓錐表面： Z=(C_xX²+C_yY²)/(1+(1-(1+k_x)C_x ²X²-(1+k_y)C_y ²Y²)^1/2)， (2)其中Z為在座標位置(X,Y)之表面矢狀深度，C_x=1/R_x，R_x為沿X軸之曲率半徑，C_y=1/R_y，其中R_y為沿Y軸之曲率半徑，k_x與k_y分別為沿X軸與Y軸之圓錐常數。方程式(1)的S²項係在方程式(2)中以X²+Y²代表或取代。換言之，S²=X²+Y²，其中S為如上所定義的徑向位置。

可用半徑R_s的球狀表面來描述鞏膜。如果R_s是由臨床形貌數據來定義，則可對該球狀表面有最佳的描述。在一較佳例示性實施例中，可用更複雜的表面如非球狀表面來描述鞏膜。熟悉該項技藝人士已熟知，鞏膜曲率沿該眼睛之上部與下部區不會有太大差異，但顳區的曲率係較鼻區為陡。可用半徑R_L的切片(連接兩個相鄰區)來描述該角膜緣區，以使這些區間的過渡平滑連續。針對角膜緣區使用第三曲率的優點是具有模擬從角膜至鞏膜之不同過渡起伏的能力。

在該根據本發明之方法的第三步驟中(由流程圖中之216、218、220、222與224所代表的元件)，係指定稍後要最佳化之隱形眼鏡初始幾何。隱形眼鏡的幾何選擇包括選擇中央厚度，其係基於隱形眼鏡材料與所述之隱形眼鏡種類(元件218)、光學區及周緣內之前與後表面幾何、隱形眼鏡邊緣起伏(元件225)與初始的隱形眼鏡外輪廓形狀(元件224)。隱形眼鏡的外輪廓形狀可僅為常用於隱形眼鏡的圓形，或是更複雜的形狀如 橢圓形或甚至再更複雜的形狀，而使初始的隱形眼鏡邊緣輪廓為非圓形。隱形眼鏡的材料選擇亦為重要，因為其係下一個程序步驟的極重要參數。材料性質以及隱形眼鏡幾何將會控制隱形眼鏡所含有的應變能(在其包覆於眼睛之幾何上後)。

在該根據本發明之例示性方法的第四步驟(由流程圖中的226、228、230與232所代表的元件)中，係估算初始隱形眼鏡共軸性，必要時使用有限元素法(元件228)或任何其他合適的估算方法。在完成隱形眼鏡包覆的有限元素分析後，即可獲得最大角膜壓力與最大鞏膜壓力(元件230)。隱形眼鏡的共軸對應於最小應變能的位置。取決於隱形眼鏡的初始幾何複雜性，較佳可為進行隱形眼鏡在眼睛上之不同位向的共軸性估算。在該方法之一較佳例示性實施例中，係針對各所選位置來進行該隱形眼鏡共軸性的估算，並將決定隱形眼鏡-眼瞼接觸面積。

在該根據本發明之方法的第五步驟中(由流程圖中之234所代表的元件)，係定義最佳化限制條件。這些限制條件包括隱形眼鏡沿該水平軸之水平直徑範圍、隱形眼鏡沿該垂直軸之垂直直徑範圍、最大水平隱形眼鏡半徑(semi-diameter)差、最大垂直隱形眼鏡半徑差、在上下眼瞼處的最小與最大隱形眼鏡-眼瞼重疊與隱形眼鏡共軸性。可將任何數目的額外限制條件加入至以上者。或者，可使用任何合適的設計限制條件集合。

在該根據本發明之方法的第六步驟中(由流程圖中之236、238、240與242所代表的元件)，係進行隱形 眼鏡形狀的最佳化直至達到一解。該最佳化係設定為針對隱形眼鏡在眼睛上的至少兩個不同位置，最大化隱形眼鏡-眼瞼在隱形眼鏡之上部區或隱形眼鏡之下部區之間的接觸面積，或者在隱形眼鏡之此兩區的接觸面積。在一較佳例示性實施例中，這些位置對應於所欲之隱形眼鏡在眼睛上的最終位置，並且至少一個其他在配戴期間所出現之較非所欲或最非所欲隱形眼鏡位置。該較非所欲或最非所欲位置為隱形眼鏡偏離其所欲之最終位置最遠時的旋轉位置，典型為偏離所欲之最終位置九十(90)度。

本發明之目標或目的在於決定或估算上隱形眼鏡-眼瞼接觸面積或下隱形眼鏡-眼瞼接觸面積，或上下隱形眼鏡-眼瞼接觸面積，以最佳決定隱形眼鏡邊緣輪廓而最大化至少兩個不同隱形眼鏡位向的接觸面積差。下列例示性程序可用來最大化此接觸面積差。

圖3A與3B繪示相同任意非圓形隱形眼鏡之兩個不同位置的隱形眼鏡-眼瞼位向例子。在圖3A中，該非圓形隱形眼鏡302係在眼睛上最終靜止位向(在上眼瞼304與下眼瞼306間)。在圖3B中，該非圓形隱形眼鏡302係在逆時鐘方向偏離其在眼睛上之最終位向(在上眼瞼304與下眼瞼306間)九十(90)度。為了描述該方法之目的，假設此九十(90)度的位向不正，為該非圓形隱形眼鏡可能在眼睛上所採用之最差或最不穩定的位置。介於上眼瞼304與下眼瞼306間的交叉點係以圓形308、310、312、314、316、318、320與322代表。這 些點將指定用來決定上下隱形眼鏡-眼瞼接觸面積之界限。

該接觸面積可計算如下。首先，針對第一隱形眼鏡位向，上下區之交叉點308、310、312與314係以數學方式決定。下一步，計算包含介於上眼瞼304與水平軸間之區域的表面積，並且該表面積受到交叉點308與310在水平軸上之投影所限制。可簡單用積分來計算此表面積，並且將交叉點308與310作為界限或積分邊界。下一步，計算包含介於上隱形眼鏡302邊緣與水平軸間之區域的表面積，並且該表面積受到交叉點308與310在水平軸上之投影所限制。再一次，可簡單經由積分來計算此表面積，並且將交叉點308與310作為邊界，或使用任何其他合適的方法來計算。下一步，計算這兩個表面積間的差。可針對下眼瞼306重覆所有這些步驟，並使用交叉點312與314以決定隱形眼鏡下部區之表面積差。在完成上述步驟後，再針對不同之隱形眼鏡位置重覆全部程序(例如圖3B中所述者)，而使隱形眼鏡-眼瞼接觸面積差得以決定。

對於熟悉該項技藝人士，可使用任何數目之數學工具以定義一非圓形輪廓(界定隱形眼鏡之邊緣)。在一例示性實施例中，可簡單用一系列控制點來表示該隱形眼鏡邊緣輪廓，其中各控制點P_n(R_n,θ_n)係在極座標系統中以徑向距離R_n與角度θ_n來定義。如果(R_n,θ_n)與(R_n+1,θ_n+1)係兩個在極座標中之連續控制點，並且其描述隱形眼鏡邊緣之一區段，則在此區段中從隱形眼鏡中心至邊緣的徑向距離係由方程式3所定義，其中 R=R_n+(R_n+1-R_n)sin(90((θ-θ_n)/θ_n+1-θ_n))， (3)其中θ_n<θθ_n+1。

需要至少兩個控制點以決定一輪廓，但較佳為使用四個控制點而使各象限可含有至少一個控制點。針對更複雜的隱形眼鏡邊緣輪廓，對於可使用多少控制點並無限制。現請參照圖4，所繪示者為一隱形眼鏡邊緣輪廓，其由四個各自具有半徑與角度的控制點402、404、406與408所界定。

雖然上述說明提出本發明理論的例示性實施例，以下所給出的這些實例將會讓人對於特定實施例及與其相關之優點有更佳的理解。將會先提供以下給出之實例的設定與參數，接著再討論其結果。

使用模擬模式來獲得下列三個實例之隱形眼鏡的旋轉與共軸性能，該模擬模式係在美國專利申請案第12/641,089號提出，該申請案係在2009年12月17日提出申請並以引用方式併入本文。在此模擬模式中，該隱形眼鏡可在眼睛上自由移動與旋轉，所以可從而決定其共軸與旋轉行為。在此模擬模式中，假設淚膜(水層)存在於隱形眼鏡與眼睛(角膜與鞏膜)間，並於隱形眼鏡與眼瞼間，並且眼瞼對於隱形眼鏡產生一壓力。當眼瞼移動時，例如在眨眼期間，淚膜中出現剪切並因而剪應力會作用在隱形眼鏡上。隱形眼鏡厚度分布對於隱形眼鏡與眼瞼間之影響(眼瞼壓力)係納入考慮。當配戴在眼睛上時，隱形眼鏡會變形並採取與眼睛相同的形 狀。位置相關的隱形眼鏡變形會影響隱形眼鏡的彈性能含量，從而對位置產生影響。

實例1

一用於散光患者之圓形先前技術隱形眼鏡502係繪示於圖5A，並且係使用現有隱形眼鏡設計軟體及下列輸入設計參數來設計：球倍率(Sphere Power)：-3.00 D

圓柱倍率(Cylinder Power)：-0.75 D

圓柱軸(Cylinder Axis)：180 deg

隱形眼鏡直徑(Lens Diameter)：14.50 mm

前光學區直徑(Front Optical Zone Diameter)：8.50 mm

後光學區直徑(Back Optical Zone Diameter)：11.35 mm

隱形眼鏡基曲線(Lens Base Curve)：8.55 mm

在穩定區中之最大厚度差(Maximum Thickness

Differential Within The Stabilization)：0.270 mm.

該穩定區為一附加於隱形眼鏡之厚度起伏的額外厚區。此隱形眼鏡502為實質圓形之複曲面透鏡的一典型例子。當隱形眼鏡邊緣幾何為圓形時，其隱形眼鏡-眼瞼接觸面積差會保持在零，並且與隱形眼鏡502在眼睛上的位向無關。呈現此設計之目的是由於其為在市售可得之矯正散光用隱形眼鏡中可以找到者的良好代表。圖5A繪示正常厚度之隱形眼鏡502的等高線圖。

實例2

一用於散光患者之橢圓形隱形眼鏡504係繪示於圖5B，並且係使用現有隱形眼鏡設計軟體及下列輸入設計參數來設計：球倍率(Sphere Power)：-3.00 D

圓柱倍率(Cylinder Power)：-0.75 D

圓柱軸(Cylinder Axis)：180 deg

隱形眼鏡水平直徑：15.50 mm

隱形眼鏡垂直直徑：13.50 mm

前光學區直徑(Front Optical Zone Diameter)：8.50 mm

後光學區直徑(Back Optical Zone Diameter)：11.35 mm

隱形眼鏡基曲線(Lens Base Curve)：8.55 mm

在穩定區中之最大厚度差(Maximum Thickness

Differential Within The Stabilization)：0.180 mm.

隱形眼鏡504之穩定區具有與隱形眼鏡502(實例1)相同之起伏；然而，其量級已降低為隱形眼鏡502之最大厚度差的六十六(66)百分比。穩定區之最大厚度位置係跟著隱形眼鏡504之邊緣輪廓。圖5B繪示正常厚度之隱形眼鏡504的等高線圖。

實例3

一用於散光患者之非圓形隱形眼鏡506係繪示於圖5C並以下述方式獲得，並且係使用現有隱形眼鏡設計軟體及下列輸入設計參數來設計：球倍率(Sphere Power)：-3.00 D

圓柱倍率(Cylinder Power)：-0.75 D

圓柱軸(Cylinder Axis)：180 deg

隱形眼鏡直徑(Lens Diameter)：14.50 mm

前光學區直徑(Front Optical Zone Diameter)：8.50 mm

後光學區直徑(Back Optical Zone Diameter)：11.35 mm

隱形眼鏡基曲線(Lens Base Curve)：8.55 mm

在穩定區中之最大厚度差(Maximum Thickness

Differential Within The Stabilization)：0.180 mm.

隱形眼鏡506之非圓形邊緣輪廓係由以上所提出之方法利用四個控制點來定義。這些控制點的座標係提供於圖6中。隱形眼鏡506之穩定區亦具有與圓形隱形眼鏡502(實例1)之穩定區相同的起伏，並且再一次其量級已降低至圓形隱形眼鏡502最大厚度差之六十六(66)百分比。穩定區之最大厚度位置係跟著隱形眼鏡506之邊緣輪廓。圖5C繪示正常厚度之隱形眼鏡506的等高線圖。

利用本發明之方法，針對實例2之隱形眼鏡504與506(橢圓形)與實例3(非圓形)產生隱形眼鏡-眼瞼接觸面積差。各隱形眼鏡之最終位置或靜止位置係作為估算接觸面積差的參考位置。並未估算實例1之圓形隱形眼鏡502(圓形)的接觸面積差，因為其輪廓會保持對稱而與其在眼睛上的位置無關。隱形眼鏡共軸性在此計算中並未納入考慮。然而共軸性是該程序的一個重要參數，其會使該程序明顯更加複雜從而減損該些實例的教示，而這些實例作為說明與簡化該程序之用。雖然上隱形眼鏡-眼瞼接觸面積對於隱形眼鏡的旋轉貢獻最多(因為在眨眼時僅上眼瞼有垂直運動)，但在圖7A與7B中均提供上下接觸面積的差。

圖7A以圖形方式針對實例2之隱形眼鏡504繪示上下隱形眼鏡-眼瞼接觸面積對隱形眼鏡位向之變化，而圖7B以圖形方式針對實例3之隱形眼鏡506繪示上下隱形眼鏡-眼瞼接觸面積對隱形眼鏡位向之變化。相對於特定之眼瞼幾何(例如針對特定人士測量得的眼瞼幾何)，眼瞼幾何可得自特別為收集關於族群群組或族群次群組之眼睛與眼瞼計量生物學資料而進行的臨床研究。在本說明書所提出之實例中，係使用這些樣本族群之眼瞼幾何。各族群次群組包含約一百(100)位個人。下表1歸納了三個族群次群組的眼瞼幾何。基本上，此資料代表所研究之特定族群的平均。表中的數字為代表該些幾何之多項式的係數，A2代表X²項，A1代表X項而A0代表常數項。

在圖7A中，曲線702、704與706分別針對群組2族群眼睛、群組1族群眼睛與群組3族群眼睛的下眼瞼，代表表面積差對實例2隱形眼鏡504之隱形眼鏡位向的變化。曲線708、710與712分別針對群組1族群眼睛、群組3族群眼睛與群組2族群眼睛的上眼瞼，代表表面積差對實例2隱形眼鏡504之隱形眼鏡位向的變化。在圖7B中，曲線714、716與718分別針對群組3族群眼睛、群組2族群眼睛與群組1族群眼睛的下眼瞼，代表表面積差對實例3隱形眼鏡506之隱形眼鏡位向的變化。曲線720、722與724分別針對群組1族群眼睛、群組3族群眼睛與群組2族群眼睛的上眼瞼，代表表面積差對實例3隱形眼鏡之隱形眼鏡位向的變化。

針對最不穩定位置(隱形眼鏡位向為九十(90)度)，實例2之隱形眼鏡504與實例3之隱形眼鏡506間的隱形眼鏡-眼瞼接觸面積差，在隱形眼鏡的上部區增加約一百(100)百分比，而在下部區增加約六十(60)百分比。非圓形隱形眼鏡506(實例3)跨不同位置與族群時呈現較微小接觸面積差，代表此設計將適合所有三個族群。橢圓形隱形眼鏡504較佳為用於群組1族群，因為其對於此族群顯示最大的接觸面積差。非圓形隱形眼鏡506在有靜止位置附近的微小隱形眼鏡位向不正(隱形眼鏡位向在靜止位置的上下十五(15)度內)時，亦呈現較小的隱形眼鏡-眼瞼接觸面積差變化，代表該隱形眼鏡在眼睛上有較佳的角度穩定性。

圖8以繪圖方式說明或歸納隱形眼鏡的重新正向，其得自在右眼上的模擬結果。曲線802代表實例1的隱形眼鏡結果，曲線804代表實例2的隱形眼鏡結果，而曲線806代表實例3的隱形眼鏡結果。各隱形眼鏡的位向先為在逆時鐘方向偏離水平四十五(45)度。所用之眼睛與眼瞼幾何係選擇為最佳代表高加索人眼睛。隱形眼鏡的重新正向係在一組二十四(24)次眨眼週期的時間內計算，其代表約七十八(78)秒的時間範圍。實例1之隱形眼鏡502並未達到最終的靜止位置，因為其仍然偏離水平二十一(21)度。實例2與3之隱形眼鏡504與506在二十四(24)次眨眼週期後會達到相同位置。然而，實例3之隱形眼鏡506呈現一較快的初始重新正向，導致在眼睛上有較快的整體重新正向。

下表2提供在最後眨眼週期的隱形眼鏡位置與移動。沿垂直軸的位置改變主要是以各隱形眼鏡邊緣如何與上下眼瞼交互作用來解釋。由於大部分這些隱形眼鏡的形狀係沿垂直軸而有不同，因此可以在垂直位置上看出明顯的不同。實例1與2的隱形眼鏡顯示有顳部的非共軸性，而實例3的隱形眼鏡506顯示有鼻部的非軸性。此水平非共軸性的偏移係由最大水平半徑差來控制。較佳為在鼻部側具有較短的半徑，而使隱形眼鏡包覆傾向於在此方向重新共軸。三個隱形眼鏡502、504與506間的隱形眼鏡移動保持約略相同。然而，實例3的隱形眼鏡506顯示有較佳的旋轉穩定性。角度移動的範圍約為在實例1與2之隱形眼鏡502與504上所觀測到者的一半。

根據本發明之例示性實施例的另一個態樣，所提出之方法會讓熟悉該項技藝人士在設計隱形眼鏡時有相當大的彈性。吾人可設想到控制對稱軸而使隱形眼鏡邊緣等高線沿Y軸或垂直軸為對稱，而讓相同的設計可以同時適用於左眼與右眼。吾人亦可設想到，隱形眼鏡邊緣輪廓完全不會具有任何對稱性，因此可以將隱形眼鏡邊緣輪廓完全客製為患者眼瞼幾何與眼睛形狀。

吾人亦可思及下列情況，即隱形眼鏡邊緣輪廓尤其足以使在插入前隱形眼鏡必須如何放置在手指或手掌上對於患者而言是顯而易見。針對此類設計，關於隱形眼鏡-眼瞼接觸面積差計算的第二位向位置選擇可能不是最大應變能的位向，而是僅偏離其最終位置二十(20)或三十(30)度的位向，因為患者在插入前會在他/她的手指上預先正向。

吾人可思及下列情況，即選擇全處方範圍的一個SKU以最佳化隱形眼鏡邊緣輪廓，並且獲得的解係應用到剩下的SKU。吾人亦可思及下列情況，即最佳化各個 個別的SKU，由於跨SKU範圍有隱形眼鏡中央與邊緣的厚度變化。這些厚度變化將影響到來自隱形眼鏡在眼睛上之包覆的應變能，從而改變隱形眼鏡在眼睛上的共軸性。這些共軸性的變化將改變隱形眼鏡邊緣輪廓與眼瞼輪廓間的交叉點位置，因而影響到各SKU的隱形眼鏡-眼瞼接觸面積差。

對於熟悉評估隱形眼鏡在眼睛上性能之技藝的人士而言，已知眼瞼幾何會隨注視方向而改變，尤其是在垂直方向。以下為顯而易見，即此類眼瞼幾何的變化將影響隱形眼鏡在眼睛上性能。因此，藉由在設計程序期間將因注視方向改變而造成的眼瞼幾何變化納入考量，亦有機會改進設計性能。此外，對於熟悉評估隱形眼鏡在眼睛上性能之技藝的人士而言，已知眼瞼幾何會在種族間改變。因此，亦有機會根據隱形眼鏡設計所針對的族群來設計邊緣輪廓。本發明可用來針對特定族群產生隱形眼鏡設計，包括高加索人、亞洲人(中國人、日本人)、非洲人或任何具有計量生物學眼瞼與眼睛表面數據之族群。

吾人亦可設想到，市售可得之隱形眼鏡可能無法對於眼瞼變形患者提供最佳解決方案，這些變形可能是由於先天異常、外傷或任何其他影響或引發眼瞼異常變形的原因所造成。這些變形可影響隱形眼鏡性能達以下程度，即患者可能需要基於其眼瞼幾何來客製隱形眼鏡。本發明可提供這些患者解決方案，而讓患者能夠配戴隱形眼鏡並且不會減損其性能。

儘管所顯示與所描繪的被相信是最實用且最佳的實施例，但對熟悉此項技術者來說，仍可輕易思及偏離所描述且所顯示的特定設計與方法，且以不脫離本發明的精神與範疇之方式加以運用。本發明並不被限制於特定構造所描繪與所說明的，而是應該被構成以符合可落在所附申請專利範圍之範疇內易所有改良。

202‧‧‧設定眼瞼幾何

204‧‧‧上眼瞼

206‧‧‧下眼瞼

208‧‧‧設定眼睛表面幾何

210‧‧‧角膜幾何

212‧‧‧角膜緣幾何

214‧‧‧鞏膜幾何

216‧‧‧設定隱形眼鏡幾何

218‧‧‧材料/CT

220‧‧‧FOZ/Frt周緣

222‧‧‧BOZ/Bck周緣

224‧‧‧圓形橢圓形非圓形

225‧‧‧邊緣起伏

226‧‧‧隱形眼鏡共軸性

228‧‧‧FE分析隱形眼鏡包覆

230‧‧‧應變能Xpos，Ypos最大角膜壓力最大鞏膜壓力

232‧‧‧Xpos=0，Ypos=0

234‧‧‧設定最佳化限制條件

236‧‧‧最佳化

238‧‧‧完成最佳化

240‧‧‧完成隱形眼鏡幾何

242‧‧‧變更隱形眼鏡形狀

302‧‧‧非圓形隱形眼鏡

304‧‧‧上眼瞼

306‧‧‧下眼瞼

308‧‧‧交叉點

310‧‧‧交叉點

312‧‧‧交叉點

314‧‧‧交叉點

316‧‧‧交叉點

318‧‧‧交叉點

320‧‧‧交叉點

322‧‧‧交叉點

402‧‧‧控制點

404‧‧‧控制點

406‧‧‧控制點

408‧‧‧控制點

502‧‧‧隱形眼鏡

504‧‧‧隱形眼鏡

506‧‧‧隱形眼鏡

702‧‧‧曲線

704‧‧‧曲線

706‧‧‧曲線

708‧‧‧曲線

710‧‧‧曲線

712‧‧‧曲線

714‧‧‧曲線

716‧‧‧曲線

718‧‧‧曲線

720‧‧‧曲線

722‧‧‧曲線

724‧‧‧曲線

802‧‧‧曲線

804‧‧‧曲線

806‧‧‧曲線

從以下的本發明較佳實施例之詳細說明中，並配合附圖所示，將更清楚明白本發明之前述及其他特徵與優勢。

圖1繪示隱形眼鏡-眼瞼接觸面積在傳統圓形隱形眼鏡與根據本發明之非圓形隱形眼鏡間的差。

圖2為該根據本發明用於設計非圓形軟式隱形眼鏡之方法的流程圖。

圖3A與3B為根據本發明之非圓形隱形眼鏡在眼睛上兩個不同位置與對應之隱形眼鏡-眼瞼交叉處的示意代表圖。

圖4為根據本發明之第一非圓形輪廓隱形眼鏡之示意代表圖，該隱形眼鏡係使用極座標中之四個控制點而得到。

圖5A、5B與5C為圓形、橢圓形與非圓形隱形眼鏡之正常厚度等高線圖。

圖6為根據本發明之第二非圓形輪廓隱形眼鏡之示意代表圖，該隱形眼鏡係使用極座標中之四個控制點而得到。

圖7A與7B為隱形眼鏡-眼瞼接觸面積表面差分別對橢圓形隱形眼鏡及根據本發明之非圓形隱形眼鏡之隱形眼鏡位向的變化之圖示說明。

圖8為根據本發明之圓形、橢圓與非圓形輪廓隱形眼鏡之隱形眼鏡重新正向反應的示意代表圖。

Claims (26)

1. 一種用於設計非圓形隱形眼鏡以改善隱形眼鏡在眼睛上的穩定性、旋轉性與共軸性之方法，該方法包含：決定一患者之至少一個眼睛的上眼瞼之幾何；決定該患者之至少一個眼睛的眼睛表面之表面幾何；設定一非圓形隱形眼鏡之外輪廓的初始幾何形狀；當該非圓形隱形眼鏡係在眼睛上其最佳最終位置時，基於該眼睛表面幾何計算上眼瞼與該非圓形隱形眼鏡之上部區之間的第一表面積重疊；當該非圓形隱形眼鏡係在眼睛上其最不佳最終位置時，基於該眼睛表面幾何計算上眼瞼與該非圓形隱形眼鏡之上部區之間的第二表面積重疊；以及藉由改變非圓形隱形眼鏡之外輪廓的幾何形狀，來最大化第一與第二表面積重疊之差。
2. 如申請專利範圍第1項之用於設計非圓形隱形眼鏡方法，其進一步包含：決定一患者之至少一個眼睛的下眼瞼幾何；當該非圓形隱形眼鏡係在眼睛上其最佳最終位置時，基於該眼睛幾何計算在下眼瞼與該非圓形隱形眼鏡之下部區之間的第一表面積重疊；當該非圓形隱形眼鏡係在眼睛上其最不佳最終位置時，基於該眼睛幾何計算在下眼瞼與該非圓形隱形眼鏡之下部區之間的第二表面積重疊；以及 藉由改變非圓形隱形眼鏡之外輪廓的幾何形狀，來最大化第一與第二表面積重疊之差。
3. 如申請專利範圍第1項之用於設計非圓形隱形眼鏡方法，其中該外輪廓係由一個別患者的眼睛與眼瞼幾何來決定。
4. 如申請專利範圍第1項之用於設計非圓形隱形眼鏡方法，其中該外輪廓係由一特定族群之次群組之眼睛與眼瞼幾何的平均幾何來決定。
5. 如申請專利範圍第1項之用於設計非圓形隱形眼鏡方法，其中該外輪廓係由一個別患者不同注視時的眼睛與眼瞼幾何來決定。
6. 如申請專利範圍第1項之用於設計非圓形隱形眼鏡方法，其中該外輪廓為平的。
7. 如申請專利範圍第1項之用於設計非圓形隱形眼鏡方法，其中該外輪廓為非平的。
8. 如申請專利範圍第1項之用於設計非圓形隱形眼鏡方法，其中該外輪廓係相對於非圓形隱形眼鏡的垂直軸為對稱。
9. 如申請專利範圍第1項之用於設計非圓形隱形眼鏡方法，其中該外輪廓係相對於非圓形隱形眼鏡的垂直軸為非對稱。
10. 一種用於設計非圓形軟式隱形眼鏡以改善隱形眼鏡在眼睛上的穩定性、旋轉性與共軸性之方法，該方法包含：決定一患者之至少一個眼睛的下眼瞼之幾何；決定該患者之至少一個眼睛的眼睛表面之表面幾何；設定一非圓形隱形眼鏡之外輪廓的初始幾何形狀；當該非圓形隱形眼鏡係在眼睛上其最佳最終位置時，基於該眼睛表面幾何計算在下眼瞼與該非圓形隱形眼鏡之下部區之間的第一表面積重疊；當該非圓形隱形眼鏡係在眼睛上其最不佳最終位置時，基於該眼睛表面幾何計算在下眼瞼與該非圓形隱形眼鏡之下部區之間的第二表面積重疊；以及藉由改變非圓形隱形眼鏡之外輪廓的幾何形狀，來最大化第一與第二表面積重疊之差。
11. 如申請專利範圍第1項之用於設計非圓形隱形眼鏡方法，其進一步包含：決定一患者之至少一個眼睛的上眼瞼之幾何；當該非圓形隱形眼鏡係在眼睛上其最佳最終位置時，基於該眼睛表面幾何計算上眼瞼與該非圓形隱形眼鏡之上部區之間的第一表面積重疊；當該非圓形隱形眼鏡係在眼睛上其最不佳最終位置時，基於該眼睛表面幾何計算上眼瞼與該非圓形隱形眼鏡之上部區之間的第二表面積重疊；以及 藉由改變非圓形隱形眼鏡之外輪廓的幾何形狀，來最大化第一與第二表面積重疊之差。
12. 如申請專利範圍第10項之用於設計非圓形隱形眼鏡方法，其中該外輪廓係由一個別患者的眼睛與眼瞼幾何來決定。
13. 如申請專利範圍第10項之用於設計非圓形隱形眼鏡方法，其中該外輪廓係由一特定族群之次群組之眼睛與眼瞼幾何的平均幾何來決定。
14. 如申請專利範圍第10項之用於設計非圓形隱形眼鏡方法，其中該外輪廓係由一個別患者不同注視時的眼睛與眼瞼幾何來決定。
15. 如申請專利範圍第10項之用於設計非圓形隱形眼鏡方法，其中該外輪廓為平的。
16. 如申請專利範圍第10項之用於設計非圓形隱形眼鏡方法，其中該外輪廓為非平的。
17. 如申請專利範圍第10項之用於設計非圓形隱形眼鏡方法，其中該外輪廓係相對於非圓形隱形眼鏡的垂直軸為對稱。
18. 如申請專利範圍第10項之用於設計非圓形隱形眼鏡方法，其中該外輪廓係相對於非圓形隱形眼鏡的垂直軸為非對稱。
19. 一種用於設計非圓形隱形眼鏡以改善隱形眼鏡在眼睛上的穩定性、旋轉性與共軸性之方法，該方法包含：決定一患者之至少一個眼睛的上眼瞼幾何；決定該患者之至少一個眼睛的眼睛表面之表面幾何；設定一非圓形隱形眼鏡之外輪廓的初始幾何形狀；當該非圓形隱形眼鏡係在眼睛上其最佳最終位置時，基於該眼睛表面幾何計算上眼瞼與該非圓形隱形眼鏡之上部區之間的第一表面積重疊；當該非圓形隱形眼鏡係在眼睛上其最不佳最終位置時，基於該眼睛表面幾何計算上眼瞼與該非圓形隱形眼鏡之上部區之間的第二表面積重疊；藉由改變非圓形隱形眼鏡之外輪廓的幾何形狀，來最大化第一與第二表面積重疊之差；決定一患者之至少一個眼睛的下眼瞼幾何；當該非圓形隱形眼鏡係在眼睛上其最佳最終位置時，基於該眼睛幾何計算在下眼瞼與該非圓形隱形眼鏡之下部區之間的第三表面積重疊；當該非圓形隱形眼鏡係在眼睛上其最不佳最終位置時，基於該眼睛幾何計算在下眼瞼與該非圓形隱形眼鏡之下部區之間的第四表面積重疊；以及 藉由改變非圓形隱形眼鏡之外輪廓的幾何形狀，來最大化第三與第四表面積重疊之差。
20. 如申請專利範圍第19項之用於設計非圓形隱形眼鏡方法，其中該外輪廓係由一個別患者的眼睛與眼瞼幾何來決定。
21. 如申請專利範圍第19項之用於設計非圓形隱形眼鏡方法，其中該外輪廓係由一特定族群之次群組之眼睛與眼瞼幾何的平均幾何來決定。
22. 如申請專利範圍第19項之用於設計非圓形隱形眼鏡方法，其中該外輪廓係由一個別患者不同注視時的眼睛與眼瞼幾何來決定。
23. 如申請專利範圍第19項之用於設計非圓形隱形眼鏡方法，其中該外輪廓為平的。
24. 如申請專利範圍第19項之用於設計非圓形隱形眼鏡方法，其中該外輪廓為非平的。
25. 如申請專利範圍第19項之用於設計非圓形隱形眼鏡方法，其中該外輪廓係相對於非圓形隱形眼鏡的垂直軸為對稱。
26. 如申請專利範圍第19項之用於設計非圓形隱形眼鏡方法，其中該外輪廓係相對於非圓形隱形眼鏡的垂直軸為非對稱。