TWI594743B - Bionic artificial crystal body - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種光學元件，特別是指一種仿生的人工水晶體。
參閱圖1及圖2，水晶體11是眼球1內一個很重要的構造，水晶體11是一個具有雙凸透鏡形狀的透明體，就像一個圓形的扁豆一般。水晶體11的外層包有一層無色透明膜，稱為水晶體囊12。水晶體11的前表面較平而後表面較凸，前方直接連接於虹膜13的後面(也就是瞳孔的後面)，而後方接著玻璃體窩14，水晶體11的周緣稱為赤道部且有許多睫狀體小帶15的纖維附著，而將該水晶體11固定於一定的位置上，不會隨著眼球1的轉動而飄移不定。然而水晶體11在眼球1中具有兩個主要的功能，一是調視功能(accommodation)，因其清澈透明且靠其厚度的改變而使得屈光力的改變，使得眼睛看遠看近能夠同樣清晰。尤其是眼睛1在看近物時，睫狀肌16收縮而睫狀體小帶15放鬆，水晶體11靠著自己的彈力撐張而增厚，增加了屈光力，看近物就可很清晰(如圖2所示)。另一個功能就是水晶體11對於紫外線(尤其是紫外線A，波長300nm至400nm)的吸收力很強，可以阻止紫外線直接照射到視網膜17，造成視網膜17的傷害。
水晶體11本身有複雜的新陳代謝過程可維持其透明性，透過水晶體囊12的囊膜吸收房水中的養分並排出代謝產
物，如果房水成分或水晶體囊12滲透性改變或有某種因素影響水晶體11的代謝過程，就會引起水晶體11混濁，形成白內障。
參閱圖3及圖4，然而，白內障患者通常都會進行手術將混濁的水晶體11取出而植入一人工水晶體18於水晶體囊12內，以恢復眼球1正常調節視力功能。習知的一種人工水晶體18具有一透鏡本體181及二分別相反設置於該透鏡本體181的周緣且向外延伸的撐張翼182。該人工水晶體18就由該等撐張翼182撐張於水晶體囊12而將該透鏡本體181定位。該人工水晶體18的本體相當於最大的視覺光區，因考量安裝於該水晶體囊12，故於正常約直徑約6mm，扣除掉瞳孔遮蔽的實際可視光區常態下直徑約5mm。該透鏡本體181具有一位於中央處的折射區183及一由該折射區183周緣向外延伸的繞射區184。該折射區183能在光線穿透透鏡本體181時使光線曲折而距焦於視網膜17上，而該繞射區184具有由該折射區183外緣向外逐漸降低繞射階變高度的結構，使得遠距光線得以聚焦於視網膜17上。然而為了使該人工水晶體18能便利的裝設到該水晶體囊12中，造成可視光區縮小，且該透鏡本體181的變焦分區結構的設計，以上所述因素總合地使得光線經由該透鏡本體181進入後到達視網膜17的總量降低，造成較昏暗的視覺感，然而易有夜盲情況產生。
因此，本發明之目的，即在提供一種具備較大光區且
明亮的仿生的人工水晶體。
於是，本發明之仿生的人工水晶體，適用設置於一藉由一睫狀體小帶與一睫狀肌連接的水晶體囊內以取代已摘除的水晶體，包含一前表面及一後表面。
該前表面與該後表面相配合形成一柔軟可折疊的凸透鏡本體。該凸透鏡本體的直徑介於7.0mm至9.5mm。該凸透鏡本體的折射率介於1.35至1.57。
其中，該凸透鏡本體設置於該水晶體囊內且該凸透鏡本體的周緣部抵靠該水晶體囊連接該睫狀體小帶處的內表面，當該睫狀肌的撐張收縮且藉由該睫狀體小帶帶動該凸透鏡本體變形，從而調整該凸透鏡本體的屈光度。
本發明之功效在於：該仿生的人工水晶體具備較大光區且為一柔軟可變形的凸透鏡本體，因此置入於該水晶體囊內，可受該睫狀體小帶的帶動而變形，從而調整該凸透鏡本體的屈光度，達到可看近看遠的調視功能，同時還兼具有較大光區取得明亮效果的優點。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。
參閱圖5、圖6及圖7，本發明仿生的人工水晶體之較佳實施例，適用設置於一藉由一睫狀體小帶15與一睫狀肌16連接的水晶體囊12內以取代已摘除的水晶體，包含一前表面2、一後表面3及一兩相反端緣分別與該前表面2的端
緣及該後表面3的端緣連接的周面4。
該前表面2、該後表面3及該周面4相配合形成一柔軟可折疊的凸透鏡本體5。該凸透鏡本體5的直徑介於7.0mm至9.5mm。該凸透鏡本體5的折射率介於1.35至1.57。該周面4與該後表面3連接處形成一銳角6，且該銳角6的曲率小於1.00mm，較佳地，該銳角6的曲率小於0.10mm。該銳角6是靠抵於該水晶體囊12連接該睫狀體小帶15的內表面。
較佳地，該仿生的人工水晶體為一由甲基丙烯酸羥基乙酯(HEMA)所構成的水膠(hydrogel)材料所製作而成，該水膠材料的含水量介於35%至55%及其折射率介於1.47至1.57。另外，該仿生的人工水晶體也可為一由丙烯酸酯(acrylate)及丙烯酸甲酯(methacrylate)組成的共聚物所構成的疏水性壓克力(hydrophobic acrylic)材料所製作而成，且其含水量小於5%及其折射率介於1.47至1.57。另外該仿生的人工水晶體還可添加一紫外線吸收劑及一染料，該紫外線吸收劑為一乙基酯及一二苯甲酮其中一者所構成，該染料選自[2-萘磺酸，7-(乙酰氨基)-4-羥基-3-((4-((2-(磺酰氧基)乙基)磺醯基)苯基)偶氮)-](Reactive Orange 78[2-naphthalenesulfonic acid,7-(acetylamino)-4-hydroxy-3-((4-((2-(sulfooxy)ethyl)sulfonyl)phenyl)azo)-]CAS Reg.No.68189-39-9)、[苯磺酸，4-(4,5-二氫-4-((2-甲氧-5-甲基-4-((2-(磺酰氧基)乙基)磺醯基)苯基)偶氮)-3-甲基-5-氧基-1氫-吡唑-1-基-](Reactive Yellow 15[2-benzensulfonic acid,4-
(4,5-dihydro-4-((2-methoxy-5-methyl-4-((2-(sulfooxy)ethyl)sulfonyl)phenyl)azo)-3-methyl-5-oxo-1H-pyrazol-1-yl-]CAS Reg.No.60958-41-0)、[1,3-苯二磺酸，4-((5-胺羰基-1-乙基-1,6-二氫-2-氫氧基-4-甲基-6-氧基-3-啶基)偶氮)-6-(4,6-二氯-1,3,5-三次偶氮基-2-基)氨基]-，二鈉鹽](C.I.Reactive Yellow 86[1,3-benzendisulfonic acid,4-((5-aminocarbonyl-1-ethyl-1,6-dihydro-2-hydroxy-4-methyl-6-oxo-3-pyridinyl)azo)-6-(4,6-dichloro-1,3,5-triazin-2-yl)amino]-,disodium salt] CAS Reg.No.61951-86-8)、[銅，(29氫，31氫-酞菁(2-)-氮29，氮30，氮31，氮32)-磺基((4-((2-磺酰氧基)乙基)磺醯基)苯基)氨基)磺醯基衍生物](Reactive Blue 21[copper,(29H,31H-phthalocyaninato(2-)-N29,N30,N31,N32)-sulfo((4-((2-(sulfooxy)ethyl)sulfonyl)phenyl)amino)sulfonyl derivs] CAS Reg.No.73049-92-0)及[2-蔥-磺酸，1-氨基-9,10-二氫-9,10-二氧-4-((3-((2-(磺酰氧基)乙基)磺醯基)苯基)氨基)-，二鈉鹽](Reactive Blue No.19[2-anthracene-sufonic acid,1-amino-9,10-dihydro-9,10-dioxo-4-((3-((2-(sulfooxy)ethyl)sulfonyl)phenyl)amino)-,disodium salt] CAS Reg.No2580-78-1)，及前述其中一組合。
更佳地，該凸透鏡本體5可為一凹凸透鏡、一平凸透鏡及一雙凸透鏡其中任一者，且該凸透鏡本體5的前表面2及後表面3分別為一可彎曲的自由曲面。該前表面2與該後表面3的曲率變化相配合使得該凸透鏡本體5的屈光度
介於+5D至+35D。
其中，當該睫狀肌16的撐張收縮且藉由該睫狀體小帶15帶動該凸透鏡本體5變形，從而調整該凸透鏡本體5的屈光度(如圖7及圖8所示)。
圖9及圖10分別說明圖7及圖8中的該凸透鏡本體5受該睫狀體小帶15帶動變形，使得其焦距改變，也就是屈光度改變，而達到看近看遠的調視功能。
以下為三種仿生的人工水晶體的加工製造方法，且選用不同的材料。
1.使用美國BENZ公司生產的HF-1.2UVX universal規格的毛胚進行車削加工，該毛胚的直徑為12.7mm、厚度為3.0mm、折射率為1.483、含水量小於4%(請確認)及透光度大於99%。該毛胚在溫度於-20℃及溼度介於32%至42%的環境下使用美國optoform的CNC加工機進行車削，所使用的鑽石刀具的刀尖曲率為0.02mm，轉速設定在8000rpm至10000rpm，進刀粗加工的速度為18mm/min，進刀細加工的速度為10mm/min，而粗加工的進刀量為0.12mm，細加工的進刀量為0.03mm，然後經由50000rpm高轉速的拋光後，可得到屈光度為+20.0D的仿生的人工水晶體。該仿生的人工水晶體的直徑為8.60mm，其光區直徑大於7.00mm，其厚度為1.05mm，其MTF值介於0.52至0.58，其銳角的曲率小於0.05mm，所述的光區是指當瞳孔些微的遮蔽水晶體的周邊區域之外，光線可透過該人工水晶體的區域。
2.利用旋模成型的生產方式製作該仿生的人工水晶體。準備一模漿，該模漿的組成成分如以下表格一所示。將該模漿倒入一塑膠模具進行旋模成型，該塑膠模具的具有一容置該模漿且具有圓形的開口、弧形的底面及連接於該開口與該底面周緣間的垂直周面的凹槽，該開口的直徑為7.95mm，該凹槽最大深度(sagittal depth)為1.20mm，該底面的中央處的曲率半徑為3.70mm，該底面周緣處的曲率半徑漸變為9.20mm，該垂直周面的高度為0.05mm。接著於以下製程條件下將該模漿旋模成型，於一充滿氮氣的環境，倒入體積為37ml的模漿，且旋轉該塑膠模具於15rpm的轉速，同時以強度為20mw/cm2至30mw/cm2的紫外線進行為時30分鐘的照射。將旋模成型後的鏡片毛胚進行24小時於溫度為90℃的純水中的萃取，接著取出浸泡於重量百分比為0.9%的氯化鈉(NaCl)溶液中，可得到一含水量為45%、直徑為8.9mm、中心厚度為1.3mm、銳角的曲率為0.02mm及折射率為1.423的仿生的人工水晶體。該仿生的人工水晶體經由NIKON PL2度量量測儀量測，且量測範圍為位於中心的直徑為3mm的圓形區域，量得的屈光度為+16D。
3.利用模壓成型的生產方式製作該仿生的人工水晶體。準備一模漿，該模漿的組成成分如以下表格二所示。將該模漿倒入一塑膠模具進行模壓成型。該塑膠模具具有一上模件及一下模件。該上模件具有一容置該模漿且具有圓形的開口、弧形的底面及連接於該開口與該底面周緣間的垂直周面的凹槽，該開口的直徑為8.60mm，該凹槽最大深度為0.10mm，該底面的中央處的曲率半徑為30.15mm，該底面周緣處的曲率半徑為35.32mm。該下模件具有一容置該模漿且具有圓形的開口、弧形的底面及連接於該開口與該底面周緣間的垂直周面的凹槽，該開口的直徑為8.60mm，該凹槽最大深度為1.02mm，該底面的中央處的曲率半徑為4.08mm，該底面周緣處的曲率半徑漸變為10.12mm。接著於以下製程條件下將該模漿模壓成型，於一充滿氮氣的環境，倒入體積為26ml的模漿，且以強度為20mw/cm2至30mw/cm2的紫外線進行為時30分鐘的照射。將該模漿模壓
成型後的鏡片毛胚先經過6小時的異丙醇(IPA)溶液萃取，再於溫度為90℃的純水中的進行24小時的萃取後，可得到一含水量小於3%、直徑為8.6mm、中心厚度為1.05mm、銳角的曲率為0.06mm及折射率為1.512的仿生的人工水晶體。該仿生的人工水晶體經由NIKON PL2度量量測儀量測，且量測範圍為位於中心的直徑為3mm的圓形區域，量得的屈光度為+18D。
綜上所述，本發明之仿生的人工水晶體為一柔軟可變形的凸透鏡本體5，因此置入於該水晶體囊12內，可受該睫狀體小帶15的帶動而變形，從而調整該凸透鏡本體5的屈光度，達到可看近看遠的調視功能，且其只受虹膜的遮
蔽而具有較大的可視光區，不影響到達視網膜上的進光量，以仿生達到與原水晶體相近的功效，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
11‧‧‧水晶體
12‧‧‧水晶體囊
15‧‧‧睫狀體小帶
16‧‧‧睫狀肌
2‧‧‧前表面
3‧‧‧後表面
4‧‧‧周面
5‧‧‧凸透鏡本體
6‧‧‧銳角
圖1是一示意圖，說明一眼球的構造且一睫狀肌於一放鬆狀態；圖2是一示意圖，說明該眼球的構造且該睫狀肌於一收縮狀態；圖3是習知人工水晶體的正視圖；圖4是一示意圖，說明該人工水晶體植入於該眼球內；圖5是本發明仿生的人工水晶體的較佳實施例之側視圖；圖6是該較佳實施例的局部放大圖；圖7是一示意圖，說明該較佳實施例植入於該眼球內且該睫狀肌於該放鬆狀態；圖8是一示意圖，說明該較佳實施例植入於該眼球內且該睫狀肌於該收縮狀態；圖9是一示意圖，說明圖7的該較佳實施例的屈光狀態；及
圖10是一示意圖，說明圖8的該較佳實施例的另一屈光狀態。
2‧‧‧前表面
3‧‧‧後表面
4‧‧‧周面
5‧‧‧凸透鏡本體
6‧‧‧銳角
Claims (9)
- 一種仿生的人工水晶體，適用設置於一藉由一睫狀體小帶與一睫狀肌連接的水晶體囊內以取代已摘除的水晶體，該人工水晶體為一體成型且包含一前表面及一後表面，該前表面與該後表面相配合形成一柔軟可折疊的凸透鏡本體，該前表面與該後表面的曲率變化相配合使得該凸透鏡本體的屈光度介於+5D至+35D，該凸透鏡本體的直徑介於7.0mm至9.5mm，該凸透鏡本體的折射率介於1.35至1.57，其中，該凸透鏡本體設置於該水晶體囊內且該凸透鏡本體的周緣部抵靠該水晶體囊連接該睫狀體小帶處的內表面，當該睫狀肌的撐張收縮且藉由該睫狀體小帶帶動該凸透鏡本體變形，從而調整該凸透鏡本體的屈光度。
- 如請求項1所述之仿生的人工水晶體，其中，該前表面及該後表面其中至少一者為一可彎曲的自由曲面，並同時具有消除周邊球面相差功能。
- 如請求項2所述之仿生的人工水晶體，為一水膠材料所構成，該水膠材料為甲基丙烯酸羥基乙酯所組成，該水膠材料的含水量介於35%至55%且其折射率介於1.35至1.45。
- 如請求項2所述之仿生的人工水晶體，為一疏水性壓克力材料所構成，該疏水性壓克力材料為由丙烯酸酯及丙烯酸甲酯組成的共聚物，且其含水量小於5%及其折射率介於1.47至1.57。
- 如請求項2所述之仿生的人工水晶體，其中，該凸透鏡本體為一凹凸透鏡、一平凸透鏡及一雙凸透鏡其中任一者。
- 如請求項2所述之仿生的人工水晶體，還包含一兩相反端緣分別與該前表面的端緣及該後表面的端緣連接的周面，該前表面、該後表面及該周面相配合形成該凸透鏡本體，該周面與該後表面連接處形成一銳角，且該銳角的曲率小於1.00mm，該銳角是靠抵於該水晶體囊連接該睫狀體小帶的內表面而可受該睫狀體小帶帶動以使該凸透鏡本體變形。
- 如請求項6所述之仿生的人工水晶體，其中，該銳角的曲率小於0.10mm。
- 如請求項2或3所述之仿生的人工水晶體，還添加有一紫外線吸收劑，該紫外線吸收劑為一乙基酯及一二苯甲酮其中一者所構成。
- 如請求項2或3所述之仿生的人工水晶體，還添加有一染料，該染料選自[2-萘磺酸,7-(乙酰氨基)-4-羥基-3-((4-((2-(磺酰氧基)乙基)磺醯基)苯基)偶氮)-]、[苯磺酸,4-(4,5-二氫-4-((2-甲氧-5-甲基-4-((2-(磺酰氧基)乙基)磺醯基)苯基)偶氮)-3-甲基-5-氧基-1氫-吡唑-1-基-]、[1,3-苯二磺酸,4-((5-胺羰基-1-乙基-1,6-二氫-2-氫氧基-4-甲基-6-氧基-3-啶基)偶氮)-6-(4,6-二氯-1,3,5-三次偶氮基-2-基)氨基]-,二鈉鹽]、[銅,(29氫,31氫-酞菁(2-)-氮29,氮30,氮31,氮32)-磺基((4-((2-磺酰氧基)乙基)磺醯基)苯基)氨 基)磺醯基衍生物]、[2-蔥-磺酸,1-氨基-9,10-二氫-9,10-二氧-4-((3-((2-(磺酰氧基)乙基)磺醯基)苯基)氨基)-,二鈉鹽]，及前述其中一組合。
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Citations (6)
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- 2012-12-27 TW TW101150595A patent/TWI594743B/zh active
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