專利名稱：衍射型人工晶狀體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及衍射型人工晶狀體(IOL)，且更具體地涉及衍射多焦點(diǎn)IOL。

背景技術(shù)：
IOL是人造晶狀體，用于當(dāng)天然晶狀體有疾病或其他損傷時(shí)，替代病人的天然晶狀體。在一些情況下，天然晶狀體可能仍在病人眼內(nèi)與植入IOL一起。IOL可被植入在眼內(nèi)前房或后房內(nèi)。
通常IOL具有一定的光焦度。位于后房中的IOL通常具有足夠的光焦度以彌補(bǔ)天然晶狀體的摘除。位于前房中的晶狀體可以彌補(bǔ)天然晶狀體的光焦度或可以具有光焦度以補(bǔ)償天然晶狀體的摘除。IOL采用各種結(jié)構(gòu)和材料。
一些IOL是多焦點(diǎn)的。多焦點(diǎn)IOL為具有至少兩個(gè)不同光焦度的IOL。通常，這種多焦點(diǎn)IOL，通過給佩帶者提供光焦度來改善遠(yuǎn)視眼的影響進(jìn)而實(shí)現(xiàn)近距視力和遠(yuǎn)距視力。多焦點(diǎn)IOL中至少一個(gè)光焦度通過利用衍射表面至少部分地提供，與僅用于折射的IOL相比，多焦點(diǎn)IOL具有其在輪廓上相對(duì)小的優(yōu)勢(shì)。因此，衍射IOL通?？赏ㄟ^更加小的切口更加容易被注入病人眼內(nèi)。
附圖1為現(xiàn)有的多焦點(diǎn)IOL 10，其中曲面12具有位于其上的衍射組件14，衍射組件14被構(gòu)造成使得入射在該衍射組件上的光線的第一部分折射并聚焦在第一聚焦距離(也就是，該光線的第一部分入射該衍射組件的第一級(jí)衍射)。該第一部分的第一聚焦距離由該衍射組件和該曲(即折射)面組合而成的光焦度決定。
該光線的第二部分穿過該衍射組件而沒有被衍射(即，該光線射入該衍射組件的第零級(jí)衍射)。該光線的第二部分穿過該晶狀體的衍射組件由于衍射而沒有偏離。盡管如此，位于第零級(jí)次的光線由于表面的曲度而被折射進(jìn)而在第二焦距距離上聚焦。
附圖2顯示第二種現(xiàn)有的多焦點(diǎn)IOL 20，其中IOL一個(gè)表面的第一區(qū)域22具有衍射組件24。表面的第一區(qū)域被構(gòu)造成使得光線的第一部分被投射進(jìn)入該衍射組件的第一級(jí)次，其和該表面屈光度結(jié)合，提供足以用于近距視力的光焦度。穿過在衍射部分第零級(jí)次的第一區(qū)域的光僅僅被折射并與來自晶狀體外部26的光線結(jié)合用于遠(yuǎn)距視力。因此，位于第一級(jí)衍射的光在第一距離聚焦而在該第零級(jí)衍射的光在第二距離聚焦。


發(fā)明內(nèi)容
依賴第零級(jí)次折射的衍射多焦點(diǎn)IOL的缺點(diǎn)是，由于需要適度彎曲折射表面以在該第零級(jí)次上聚焦光線，晶狀體的厚度相對(duì)的更大。在第零級(jí)次聚焦的另一缺點(diǎn)是，與至少部分被衍射的光相比，僅被折射的光(即，在第零級(jí)次沒有被衍射的光)具有相對(duì)更大的正色差；所以，穿過在第零級(jí)次光線的IOL的正屈光的折射表面加重了由病人角膜和/或天然晶狀體引起的正色差。
本發(fā)明的各方面涉及一種IOL，該IOL具有至少兩個(gè)區(qū)域，該至少兩個(gè)區(qū)域具有彼此不同量級(jí)的衍射光焦度，每個(gè)區(qū)域僅具有基本上單一非零級(jí)衍射(即，基本上無第零級(jí)衍射)以對(duì)透鏡上的入射光線提供聚焦光焦度。所以，基本上穿過透鏡給定區(qū)域的全部光線衍射到相應(yīng)單級(jí)衍射。通常，該第一和第二區(qū)域位于透鏡的相同表面；盡管如此，依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例并不這樣受限制。
此外，在一些實(shí)施例中，兩個(gè)或多個(gè)區(qū)域覆蓋整個(gè)或基本上整個(gè)透鏡表面。值得注意的是在這些實(shí)施例中，沒有或基本沒有光線穿過透鏡而未被衍射。在一些實(shí)施例中，衍射表面可能位于僅前表面的部分上或者僅位于后表面的部分上；盡管如此，該部分被設(shè)計(jì)成沒有光線穿透透鏡而未被衍射。
本發(fā)明的第一方面涉及一種IOL，該IOL包括第一衍射區(qū)域和第二衍射區(qū)域，該第二衍射區(qū)域具有與第一衍射區(qū)域不同量級(jí)的光焦度。該第一區(qū)域適于將從其投射的在第一選定波長的基本上全部光線衍射成單一非零級(jí)衍射，而該第二區(qū)域適于將從其投射的在第二選定波長的基本上全部光線衍射成單一非零級(jí)衍射。
在一些實(shí)施例中，該第一選定波長和該第二選定波長為可見光譜中基本上相同的波長(即在100nm內(nèi)的一個(gè))。在一些實(shí)施例中，該第一選定波長和該第二選定波長為可見光譜中的相同波長(即，大約555nm)。
在一些實(shí)施例中，該IOL進(jìn)一步具有第三衍射區(qū)域，該第三衍射區(qū)域具有與第一和第二區(qū)域不同量級(jí)的光焦度。該第三區(qū)域適于將從其投射的基本上全部光線(在選定波長)衍射成相應(yīng)的單一非零級(jí)衍射。
在一些實(shí)施例中，該第一區(qū)域和第二區(qū)域投射光線于各自第一級(jí)衍射。該第一和第二區(qū)域可被同心放置。該IOL可具有一個(gè)或多個(gè)觸覺件(襻)。在一些實(shí)施例中，該IOL由具有硅樹脂、PMMA、可折疊吸水丙烯酸和可折疊非吸水丙烯酸中至少之一的材料制成。在一些實(shí)施例中，該IOL進(jìn)一步包括與所述第一和第二區(qū)域同心設(shè)置的第三區(qū)域，其中所述第一區(qū)域、第二區(qū)域、和第三區(qū)域形成近焦和遠(yuǎn)焦的切換區(qū)域。
本發(fā)明的另一方面涉及一種方法，該方法包括以下步驟(1)將光線投射到IOL的第一衍射區(qū)域和第二衍射區(qū)域，該第一區(qū)域具有第一衍射光焦度，該第二區(qū)域域具有第二衍射光焦度，該第二衍射光焦度與該第一衍射光焦度具有不同量級(jí)；(2)將投射到第一區(qū)域的第一選定波長的基本上全部光線衍射形成單級(jí)衍射；和(3)將投射到第二區(qū)域的第二選定波長的基本上全部光線衍射形成單級(jí)衍射。



現(xiàn)將以舉例的方式結(jié)合附圖來說明本發(fā)明的用于解釋而非限制的實(shí)施例，其中，在不同的附圖中，相同的附圖標(biāo)記用于表示相同或相似部件，和在附圖中 附圖1是現(xiàn)有的多焦點(diǎn)衍射IOL的橫截面示意圖； 附圖2示出了另一種現(xiàn)有的多焦點(diǎn)衍射IOL； 附圖3A依據(jù)本發(fā)明的各方面構(gòu)成的IOL實(shí)施例的示例的橫截面視圖；和 附圖3B為附圖3A中透鏡的平面圖。

具體實(shí)施例方式 附圖3A是依據(jù)本發(fā)明的各方面構(gòu)成的一個(gè)IOL 100實(shí)施例的示例的橫截面圖。
IOL 100具有包括具有直徑D的第一衍射區(qū)域110，和第二衍射區(qū)域120。第一和第二衍射區(qū)域具有彼此不同量級(jí)的光焦度并因此具有不同的焦點(diǎn)。該光焦度根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行選擇以給病人在兩個(gè)不同的距離提供視力。例如，第一光焦度可給病人提供近距離視力以用于閱讀，而第二光焦度可被選擇用于遠(yuǎn)距離視力。盡管所介紹的透鏡具有兩個(gè)具有不同量級(jí)的光焦度的區(qū)域，但是也可提供任何合適數(shù)量的區(qū)域(例如，三個(gè)、四個(gè)或多個(gè)區(qū)域)。通常，當(dāng)具有三個(gè)或更多不同光焦度的區(qū)域時(shí)，第一區(qū)域提供近距離視力，第二區(qū)域提供遠(yuǎn)距離視力，而剩下的區(qū)域在一種或多種距離上提供中間距離的視力。
依據(jù)本發(fā)明的各方面，該第一區(qū)域適于將從其投射的在第一選定波長的基本上全部光線衍射成單一非零級(jí)衍射，和該第二區(qū)域適于將從其投射的在第二選定波長的基本上全部光線衍射成單一非零級(jí)衍射。
值得注意的是這樣使用的透鏡可被構(gòu)造為比用于將光線投射到第零級(jí)次的透鏡更薄，因?yàn)闆]有必要在第零級(jí)次折射光線(即，可提供的任何光焦度由于衍射表面提供的屈光度而減少)。通常，由于制造的難易程度和/或衍射為第一級(jí)次所能夠達(dá)到的效率，非零級(jí)次會(huì)成為第一正級(jí)次或第一負(fù)級(jí)次。但是，根據(jù)本發(fā)明的各方面，任何正級(jí)次衍射或負(fù)級(jí)次衍射可用于在不同的區(qū)域提供不同的光焦度。衍射區(qū)域可以形成在IOL的前部和/或后部表面。
在一些實(shí)施例中，該第一選定波長和該第二選定波長在可見光譜中為相同的波長或在可見光譜中為基本上相同的波長(例如，彼此在20nm內(nèi))；但是該第一選定波長可以和第二選定波長不同。在一些實(shí)施例中該第一選定波長和第二選定波長相同，該波長位于高視覺敏感性波長(例如，大約555nm)。即使該第一和第二選定波長彼此不相同，在一些實(shí)施例中，兩波長均位于高視覺敏感性波長(例如，該第一選定波長為555nm而該第二選定波長為548nm)。
值得注意的是，依據(jù)本發(fā)明的各方面，由于利用IOL形成圖象的所有的光線至少部分是由衍射表面形成的，所以，和穿透過第零級(jí)衍射光線的衍射透鏡相比，該IOL貢獻(xiàn)減少的色差量。在一些實(shí)施例中，該透鏡傳播具有減少的正色差的光線，在一些實(shí)施例中，該透鏡傳播具有負(fù)色差的光線，這樣更能夠補(bǔ)償由病人角膜、天然晶狀體和/或其他眼內(nèi)介質(zhì)引起的正色差。
術(shù)語“適于將從其投射的在選定波長的基本上全部光線衍射成單級(jí)衍射”含義為入射在透鏡區(qū)域內(nèi)給定位置的選定波長的光線中，至少光線的90％進(jìn)入該區(qū)域的選定單級(jí)衍射。值得注意的是，通常在給定區(qū)域的衍射發(fā)生一些耦合而進(jìn)入非選定級(jí)次的其他級(jí)次。由于一定量的這些光的損失可能在誤差范圍內(nèi)，所以通常需要更高的傳播效率。例如，更高傳播效率將導(dǎo)致更好的低光視力和對(duì)對(duì)比度更強(qiáng)的敏感度。在一些實(shí)施例中，至少95％或更多的光線涉及指定級(jí)次。
方程1為提供給定波長的格柵間距離和衍射焦距長度之間關(guān)系的等式。
rq＝sqrt(2*q*λ*d)方程1 其中 q＝區(qū)域號(hào) rq＝同心環(huán)區(qū)域直徑(即，間距) λ＝設(shè)計(jì)波長 d＝衍射元件的焦距長度 從等式中看出，區(qū)域之間間距r與焦距長度d成比例。由于光焦度與焦距長度成相反關(guān)系，減少區(qū)域間距就可以獲得更大衍射光焦度。
方程2提供對(duì)給定波長的給定衍射光級(jí)次的格柵深度和傳播效率之間關(guān)系的等式。
I＝sinc2(m-α)方程2 其中 m＝衍射級(jí)次 α＝(n’-n)*Δ/λ n’＝IOL材料的折射率 n＝周邊材料(即，水狀體)的折射率 Δ＝格柵的最大深度 在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，衍射區(qū)域被設(shè)計(jì)為在使得眼球最敏感的波長的光(即，大約555nm)得到衍射效率的峰值，其結(jié)果是，具有更短或更長波長的光被更低效率地衍射。依據(jù)這些方面的IOL的優(yōu)點(diǎn)是基本短于555nm波長的光波(例如，藍(lán)光，紫光和/或紫外線光)至少部分位于眼球焦距之外。藍(lán)光、紫光和UV光與與年齡相關(guān)的斑點(diǎn)惡化相關(guān)。人們認(rèn)為散焦的藍(lán)光、紫光和UV光對(duì)人體的視網(wǎng)膜中樞(即視網(wǎng)膜)破壞更少，因?yàn)樯⒔箷r(shí)能量強(qiáng)度已經(jīng)被減少。
值得注意的是，作為波長的函數(shù)散焦的量值在衍射區(qū)域所獲得的要比通常獲得的要多，這是由于在折射IOL中的縱向色差。例如，通常，衍射透鏡可在紫光(400nm)和綠光(555nm)之間提供1個(gè)屈光度的光焦度差異(正色差)，而衍射元件可以在紫光和綠光之間提供10個(gè)屈光度的的光焦度差異(負(fù)色差)。
更進(jìn)一步說明，與通常加入IOL中以減少或消除發(fā)生在病人視網(wǎng)膜上的藍(lán)光的藍(lán)色阻礙發(fā)色團(tuán)不同，采用依據(jù)本發(fā)明各方面的IOL，藍(lán)光仍然可到達(dá)病人視網(wǎng)膜。即使被散焦的藍(lán)光，其到達(dá)病人的視網(wǎng)膜仍然被認(rèn)為能對(duì)季節(jié)性障礙提供一些益處。
附圖3B為附圖3A中透鏡100的平面圖。值得注意的是透鏡區(qū)域110和120為同心放置。但是，也可使用任何合適的區(qū)域分布方式。同時(shí)，盡管圖中顯示兩個(gè)同心區(qū)域，在一些實(shí)施例中也可使用三個(gè)、四個(gè)或更多同心放置區(qū)域。例如，這些區(qū)域可被設(shè)計(jì)為同心區(qū)域，其中切換區(qū)域提供近或遠(yuǎn)聚焦。
依據(jù)本發(fā)明各方面的透鏡可被構(gòu)造為放置于病人眼內(nèi)任何內(nèi)部區(qū)域(例如，前房或后房)。盡管顯示的透鏡100不具有觸覺件，一個(gè)或多個(gè)觸覺件可被加入以方便將IOL放置入眼內(nèi)。該觸覺件可以為任何合適的形狀(例如，絲狀或片狀)。依據(jù)本發(fā)明各方面的透鏡可使用任何合適的制作技術(shù)制作。但是一種合適的用于形成所述良好衍射特性的技術(shù)是注模成型。
依據(jù)本發(fā)明各方面的透鏡可使用任何合適的材料制造。例如，可以使用硅樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、可折疊吸水丙烯酸和可折疊非吸水丙烯酸中至少之一的材料制成。
在介紹的實(shí)施例中，穿透透鏡的每個(gè)部分的光被衍射。值得注意的是雖然在介紹的實(shí)施例中穿透透鏡的每個(gè)部分的光被衍射，在任何給定的透鏡實(shí)施例中，當(dāng)透鏡在眼內(nèi)提供色差校正時(shí)，光線僅穿透部分透鏡。透鏡的其他部分(即透鏡的周邊)可以構(gòu)造為或可以不構(gòu)造為衍射光。
下面為依據(jù)本發(fā)明各方面由硅樹脂制成的20-屈光度“中心附加”雙焦點(diǎn)、衍射IOL的設(shè)計(jì)例子。由于使用衍射光焦度，盡管透鏡為20屈光度透鏡，該基礎(chǔ)透鏡設(shè)計(jì)有15屈光度的屈光度，因此，它比標(biāo)準(zhǔn)20-屈光度的透鏡更薄。盡管該透鏡的形狀被形成用于提供屈光度，在一些實(shí)施例中，全部的光焦度被衍射地提供。
下面的表格顯示該基礎(chǔ)透鏡的光學(xué)參數(shù)，以及位于示例透鏡前表面的衍射光柵。
區(qū)域1-7對(duì)應(yīng)于中心附加區(qū)域并具有8.75屈光度的衍射光焦度和23.75屈光度的總和光焦度。區(qū)域8-40對(duì)應(yīng)于外環(huán)區(qū)域并具有5屈光度的衍射光焦度和20屈光度的總和光焦度。因此該中心附加光焦度為3.75屈光度。該中心區(qū)域的直徑為1.9mm。
每個(gè)該第一區(qū)域(包括區(qū)域1-7)和第二區(qū)域(包括區(qū)域8-40)適于將從其投射的基本上全部光線衍射成相應(yīng)的單級(jí)衍射。
區(qū)域號(hào) 半徑 上述描述了本發(fā)明的發(fā)明理念和多個(gè)典型的實(shí)施例，很明顯對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員該發(fā)明可以有不同的實(shí)施方式，以及對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言易于想到一些修改和改進(jìn)。因此，該實(shí)施例目的并不是限制本發(fā)明而只作為本發(fā)明的舉例。本發(fā)明通過所附權(quán)利要求或其等同物進(jìn)行限定。
權(quán)利要求
1.一種IOL，包括
第一衍射區(qū)域；和
具有與所述第一衍射區(qū)域不同量級(jí)的光焦度的第二衍射區(qū)域，所述第一區(qū)域適于將從其投射的在第一選定波長的基本上全部光線衍射成單一非零級(jí)衍射，和所述第二區(qū)域適于將從其投射的在第二選定波長的基本上全部光線衍射成單一非零級(jí)衍射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IOL，其特征在于，還包括具有與所述第一和第二區(qū)域不同量級(jí)的光焦度的第三衍射區(qū)域，所述第三衍射區(qū)域適于將從其投射的在第三選定波長的基本上全部光線衍射成相應(yīng)的單一非零級(jí)衍射。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IOL，其特征在于，所述第一區(qū)域和第二區(qū)域?qū)⒐饩€投射成相應(yīng)的一級(jí)衍射。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IOL，其特征在于，所述第一區(qū)域和第二區(qū)域同心放置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IOL，其特征在于，所述IOL包括一個(gè)或多個(gè)觸覺件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IOL，其特征在于，所述IOL由具有硅樹脂、PMMA、可折疊吸水丙烯酸和可折疊非吸水丙烯酸中至少之一的材料制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的IOL，其特征在于，還包括第三區(qū)域，所述第三區(qū)域與第一和第二區(qū)域同心，其中所述第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域形成近焦和遠(yuǎn)焦的切換區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IOL，其特征在于，所述第一選定波長和所述第二選定波長為可見光譜中基本上相同的波長。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IOL，其特征在于，所述第一選定波長和所述第二選定波長為可見光譜中相同的波長。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IOL，其特征在于，所述相同的波長為大約555nm。
12.一種方法，包括
投射選定波長的光線于IOL的第一衍射區(qū)域和第二衍射區(qū)域，所述第一區(qū)域具有第一衍射光焦度，和所述第二區(qū)域具有與所述第一衍射光焦度不同量級(jí)的第二衍射光焦度；
將投射于所述第一區(qū)域上的在第一選定波長的基本上全部光線衍射形成單一非零級(jí)衍射；和
將投射于所述第二區(qū)域上的在第二選定波長的基本上全部光線衍射形成單一非零級(jí)衍射。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一選定波長和第二選定波長為可見光譜中基本上相同的波長。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一選定波長和所述第二選定波長為可見光譜中相同的波長。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述相同的波長為大約555nm。
全文摘要
一種IOL(100)，包括第一衍射區(qū)域(110)，和具有與該第一衍射區(qū)域(110)不同量級(jí)光焦度的第二衍射區(qū)域(120)，該第一區(qū)域適于將從其投射的在第一選定波長的基本上全部光線衍射成單一非零級(jí)衍射，和該第二區(qū)域適于將從其投射的在第二選定波長的基本上全部光線衍射成單一非零級(jí)衍射。
文檔編號(hào)A61F2/16GK101686856SQ200880018343
公開日2010年3月31日 申請(qǐng)日期2008年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月1日
發(fā)明者G·E.·阿爾特曼 申請(qǐng)人:博士倫公司