角膜塑形鏡的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及角膜塑形鏡。所述角膜塑形鏡的內表面自中心向外連續地設置：基弧區、反轉弧區、定位弧區和周邊弧區。所述角膜塑形鏡內表面的定位弧區為與角膜形狀相匹配的非球面。本實用新型的角膜塑形鏡能夠提高鏡片匹配弧區與角膜形狀的匹配度，并減少弧區銜接段數，提高表面光潔度；控制反轉弧與基弧的屈光力之差在一個穩定的值，從而保證淚液儲存空間容量穩定；保證鏡片佩戴的安全性與有效性；同時能夠提高患者佩戴時的視覺質量。
【專利說明】角膜塑形鏡
【技術領域】
[0001]本實用新型主要涉及眼視光學的設計領域。具體而言，本實用新型涉及一種具有全新設計的角膜塑形鏡。
【背景技術】
[0002]角膜塑形術(Orthokeratology (Ortho-K))是通過特別設計的角膜塑形鏡主動、有步驟、漸進、科學地改變角膜整體形態，以快速提高裸眼視力，控制青少年近視發展為目標的一門技術。
[0003]現代角膜塑形鏡采用“反轉幾何”設計原理，將角膜塑形鏡的內表面形狀設計成與角膜前表面幾何形狀相反，在鏡片與角膜之間制造一些間隙，利用淚液的力學作用達到“矯形”效果。角膜塑形鏡是硬性眼鏡，佩戴后鏡片內表面與角膜外表面之間夾著一層分布不均勻的淚液，淚液的流體力學效應將角膜中央的上皮細胞向中周部(外圍)拉；同時，閉眼和眨眼時，眼瞼的作用使得鏡片中央對下方角膜施以一定的壓力。這兩種效應導致角膜中央曲率變平，中央上皮層變薄，中周部變厚，視物成像點向靠近視網膜方向移動。佩戴一段時間后，角膜前表面形狀趨于跟角膜塑形鏡后表面一致，當摘除角膜塑形用硬性透氣接觸鏡，角膜仍然保持角膜塑形鏡后表面的形狀，從而使近視度數降低甚至消除。這種形狀的改變是短期的，當停戴角膜塑形鏡后，角膜會回到以前的形態。
[0004]角膜塑形鏡的“反轉幾何”設計是由Stoyan在1989年提出的(US 4952045)，最初的反轉幾何設計將角膜塑形鏡分成三個弧區，包括基弧、反轉弧和周邊弧，由于這種設計的反轉弧很寬，邊緣翹起高度較大，容易引發鏡片無規則移動，在臨床上具有較大的局限性。現代“反轉幾何”設計的角膜塑形鏡對反轉幾何區進行了改進，一般分為四個區域。圖1是內表面為四弧區設計的現有技術角膜塑形鏡的縱向中心剖面示意圖。如圖1中所示，基弧區I接觸人眼角膜的中央區域，面形較為平坦，用于壓平角膜表面；反轉弧區2較為陡峭，用于穩固基弧的壓平效果，并保證一定的淚液儲存量；定位弧區3也可被叫作配適弧區，主要用于穩定鏡片；周弧區4保證角膜與角膜塑形鏡周邊淚液的流通。
[0005]角膜塑形鏡的內表面是塑形功能實現區域，大部分的設計針對這個區域進行，方法是針對四個弧區的曲率半徑和寬度兩個變量，根據患者角膜形狀和屈光度的要求分別進行設計。
[0006]目前廣泛應用于生產的設計一般采用4-7個或5-7個不同曲率半徑的圓弧銜接而成，每個弧段的曲面均為球面。圖2是現有技術角膜塑形鏡的另一縱向中心剖面示意圖，該圖中清楚地示出了現有技術角膜塑形鏡的設計特點。如圖2中所示，四弧區是最基本的設計，四個弧區采用四個不同的曲率半徑的球面，且各球面的球心(即基弧區I球面的球心Op反轉弧區2球面的球心O2、定位弧區3球面的球心O3)共線，即在同一條中軸線Y上(如專利CN 1256908A，US 005963297A中所述)，在各弧區銜接處進行倒角，使各弧段自然銜接。5_7個圓弧銜接是指在反轉弧和定位弧用多個圓弧(如反轉弧包含兩段圓弧，定位弧包含三段圓弧)，以使基弧與反轉弧銜接更容易，并使定位弧與角膜形狀更匹配(由于角膜是非球面，采用多個球面來擬合出“非球面”的形態)。目前市面上的產品信息尚未顯示沒有任何一款角膜塑形鏡采用了非球面的設計。
[0007]不論角膜塑形鏡內表面的設計如何，目前的角膜塑形鏡外表面均采用簡單的球面，用以達成正確的屈光。
[0008]然而，現有技術的角膜塑形鏡主要存在缺陷和不足:
[0009](I)現有技術的角膜塑形鏡的反轉弧設計采用與基弧、定位弧圓心在同一中心線的圓弧，使二者自然平滑銜接，這種設計的缺點是，反轉弧與基弧之間的屈光力差不穩定，公開報道的現有塑形鏡反轉弧區的屈光力比基弧區大3-15D，事實上差異可能要遠遠大于3-15D這個跨度，導致淚液儲存空間容量不穩定，不同降度的塑形鏡塑形效果也不穩定，降低治療效果。
[0010](2)現有技術的角膜塑形鏡將絕大部分精力放在內表面上的設計上，在設計方向上力求使角膜塑形鏡佩戴更舒適，達到更好的塑形效果，而并未考慮角膜塑形鏡光學性能的改進。角膜塑形鏡一般為夜戴型，雖然在大部分情況下無需起到視物作用，但在特殊情況，如晚上起夜、喝水、應門等，佩戴者是需要視物的，并且這種情況基本為夜間暗視條件，人眼瞳孔較大，角膜塑形鏡與人眼組成的光學系統中，角膜塑形鏡起作用的光學區也較大，能達到6mm甚至更大。現有的角膜塑形鏡光學區均未對球差進行限制，大通光孔徑下，角膜塑形鏡會給角膜塑形鏡與人眼組成的光學系統帶來額外的球差，影響佩戴者的視覺質量。
[0011]在光學區采用非球面能夠有效限制光學透鏡的球差大小，現有的角膜塑形鏡產品絕大部分在光學區采用雙球面設計。也有如前面提到的在角膜塑形鏡產品的內表面上采用擬合出的“非球面”的設計，然而其目的是為了使角膜在塑形后的形狀變為角膜塑形鏡內表面的形狀，并非為了改善患者戴鏡時的光學質量。并且將擬合出的“非球面”設計放在角膜塑形鏡的內表面，如果鏡片在佩戴時發生傾斜或偏心，角膜前表面將被塑形為與人眼光學系統不同心的形狀，導致病人產生光暈、眩光等現象，嚴重影響塑形后的人眼光學質量。非球面發生傾斜和偏心時對系統光學質量產生的影響可見專利CN2013/000057 (PCT專利申請號)。
[0012](3)角膜是非球面形態，用于穩定鏡片的定位弧區與角膜表面直接接觸，因此需要與角膜有很高的匹配度，且盡量減少需要倒角銜接的部位，防止內表面粗糙引起角膜不適的現象。現有定位弧區采用幾個不同曲率半徑的圓弧銜接模擬角膜周邊形狀，各圓弧的銜接處不平滑且需要多處倒角，并與角膜周邊形狀不能完全匹配。
實用新型內容
[0013]本實用新型鑒于現有技術中所存在的上述問題而提出。發明人通過創新性地采用采用非球面加工工藝，將角膜塑形鏡內表面的定位弧區加工成與角膜形狀相匹配的非球面，并且可選擇地在所述角膜塑形鏡的外表面上應用全新光學設計，其目的在于提高鏡片匹配弧區與角膜形狀的匹配度，并減少弧區銜接段數，提高表面光潔度；控制反轉弧與基弧的屈光力之差在一個穩定的值，從而保證淚液儲存空間容量穩定，保證鏡片佩戴的安全性與有效性；同時提高患者佩戴時的視覺質量。
[0014]術語定義
[0015]在本申請中使用的術語“角膜塑形鏡的內表面”指的是佩戴時與人眼角膜直接接觸的角膜塑形鏡的那一個表面。
[0016]在本申請中使用的術語“角膜塑形鏡的外表面”指的是與角膜塑形鏡的內表面相對的那一個表面。
[0017]在本申請中使用的術語“基弧弧段”指的是基弧區在以角膜塑形鏡的內表面的中心頂點為原點建立二維坐標系XY平面中(在角膜塑形鏡的縱向中心剖面上)所呈現的弧段。
[0018]在本申請中使用的術語“反轉弧弧段”指的是反轉弧區在以角膜塑形鏡的內表面的中心頂點為原點建立二維坐標系XY平面中(在角膜塑形鏡的縱向中心剖面上)所呈現的弧段。
[0019]在本申請中使用的術語“定位弧弧段”指的是定位弧區在以角膜塑形鏡的內表面的中心頂點為原點建立二維坐標系XY平面中(在角膜塑形鏡的縱向中心剖面上)所呈現的弧段。
[0020]在本申請中使用的術語“周邊弧弧段”指的是周邊弧區在以角膜塑形鏡的內表面的中心頂點為原點建立二維坐標系XY平面中(在角膜塑形鏡的縱向中心剖面上)所呈現的弧段。
[0021]當本實用新型的角膜塑形鏡的內表面/外表面采用非球面(例如高次非球面、復合環曲面等)設計時，這可以被視為在角膜塑形鏡的內表面/外表面的假想的基礎球面上增加非球面(例如高次非球面、復合環曲面)設計。例如，如果角膜塑形鏡的內表面/外表面上的特定弧區采用球面設計的話，那么所謂的其基礎球面與該球面所指代的對象是相同的。因此，在本申請中使用的術語“基礎球面弧”指的是角膜塑形鏡的內表面/外表面的(對應)假想基礎球面中所包含的弧段，例如如圖1、4、7中所示。
[0022]具體而言，本實用新型涉及以下多個方面的內容:
[0023]1.一種角膜塑形鏡，所述角膜塑形鏡的內表面自中心向外連續地設置:包括基弧弧段的基弧區、包括反轉弧弧段的反轉弧區、包括定位弧弧段的定位弧區和包括周邊弧弧段的周邊弧區，其特征在于，所述角膜塑形鏡內表面的定位弧區為與角膜形狀相匹配的非球面。
[0024]2.根據方面I所述的角膜塑形鏡，其特征在于，
[0025]以所述角膜塑形鏡的內表面的中心頂點為原點建立二維坐標系XY，以在所述原點處與所述基弧弧段相切的直線為所述二維坐標系的橫坐標軸X，以經過所述原點、垂直于橫坐標軸X且位于由橫坐標軸X與所述基弧弧段構成的平面內的直線為縱坐標軸Y，
[0026]所述角膜塑形鏡的內表面在所述二維坐標系平面XY上的曲線關于縱坐標軸Y對稱，
[0027]在所述二維坐標系中，基弧弧段與反轉弧弧段的連接點坐標是(a1;匕)，反轉弧弧段與定位弧弧段的連接點坐標是(a2，b2)，反轉弧弧段的基礎球面弧的圓心坐標是(X，y)，
[0028]所述角膜塑形鏡的內表面由所述曲線通過圍繞縱坐標軸(Y)進行旋轉對稱變化而得到，
[0029]其特征在于，
[0030]y不為零；且
[0031]所述反轉弧弧段的基礎球面弧的圓心坐標(X，y)滿足以下關系式:
[0032]
【權利要求】
1.一種角膜塑形鏡，所述角膜塑形鏡的內表面自中心向外連續地設置:包括基弧弧段的基弧區、包括反轉弧弧段的反轉弧區、包括定位弧弧段的定位弧區和包括周邊弧弧段的周邊弧區，其特征在于，所述角膜塑形鏡內表面的定位弧區為與角膜形狀相匹配的非球面。
2.根據權利要求1所述的角膜塑形鏡，其特征在于， 以所述角膜塑形鏡的內表面的中心頂點為原點建立二維坐標系XY，以在所述原點處與所述基弧弧段相切的直線為所述二維坐標系的橫坐標軸X，以經過所述原點、垂直于橫坐標軸X且位于由橫坐標軸X與所述基弧弧段構成的平面內的直線為縱坐標軸Y， 所述角膜塑形鏡的內表面在所述二維坐標系平面XY上的曲線關于縱坐標軸Y對稱，在所述二維坐標系中，基弧弧段與反轉弧弧段的連接點坐標是(a1; bi)，反轉弧弧段與定位弧弧段的連接點坐標是(a2，b2)，反轉弧弧段的基礎球面弧的圓心坐標是(X，y)， 所述角膜塑形鏡的內表面由所述曲線通過圍繞縱坐標軸(Y)進行旋轉對稱變化而得到，其特征在于，y不為零；且 所述反轉弧弧段的基礎球面弧的圓心坐標(X，y)滿足以下關系式:
3.根據權利要求2所述的角膜塑形鏡，其特征在于，所述反轉弧弧段是一段球面弧段或者是一段非球面弧段。
4.根據權利要求1所述的角膜塑形鏡，其特征在于，所述基弧弧段的曲率半徑為7.50-9.93毫米，所述反轉弧弧段相對于所述基弧弧段的附加光焦度為在3D-1?范圍內的一恒定值，所述反轉弧弧段的基礎球面弧的曲率半徑的范圍是5.95-9.29毫米。
5.根據前述權利要求1-4中任一項所述的角膜塑形鏡，其特征在于，所述角膜塑形鏡的外表面為包括球面、非球面、復合環曲面、多區折射設計的多焦面和多區衍射設計的多焦面的面形中的一種。
6.根據權利要求5所述的角膜塑形鏡，其特征在于，所述角膜塑形鏡的鏡片厚度在0.18-0.25毫米的范圍內。
7.根據權利要求5所述的角膜塑形鏡，其特征在于，所述角膜塑形鏡的外表面面形為使所述角膜塑形鏡的鏡片在6mm孔徑下的球差為零的高次非球面。
8.根據權利要求7所述的角膜塑形鏡，其特征在于， 以所述角膜塑形鏡的外表面的中心頂點為原點建立二維坐標系ZR，以在所述原點處與所述外表面相切的直線為所述二維坐標系的橫坐標軸Z ;以經過所述原點、垂直于橫坐標軸Z的直線為縱坐標軸R， 所述高次非球面在所述二維坐標系平面ZR上的曲線滿足以下關系式:
【文檔編號】G02C7/04GK203745737SQ201420052215
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年1月27日 優先權日:2014年1月27日
【發明者】王曌, 解江冰, 甄彥杰 申請人:愛博諾德（北京）醫療科技有限公司