JPH03170152A - 角膜レンズ移植装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は角醜レンズ移檀装置に関し、更に詳しくは自在
の薄膜内空所切開により移植しつる且つそれ自身の屈折
力に寄与しうるストロマ細胞展内レンズ型の角膜レンズ
移檀装置に関する。

〔従来の技術〕

角膜レンズ移植装置は眼球の屈折性を矯正するために出
現しつつある手段の１つである。このようなレンズはそ
の屈折機能および外科手段に応じて大ざっぱに２つの種
類に分けることができる。１つの種類は前部の角膜曲率
を変化させるように設計されるが、それ自身では屈折率
にほとんど変化を生せしめない。このような移植性レン
ズは角膜切除または類似の外科方法を必要とする。もう
１つの種類はそれ自身の屈折力に寄与し且つ自在薄膜内
空所切開により移植しうるストロマ細胞展内レンズ（Ｉ
ＳＬ）である。後者の方が簡単であり、従って望ましい
。ストロマは数百の強力１ｇ平行のコラーゲン層から成
る。個々の層は（これらの層全体の強度に比べて）相互
に弱く結合していて、ストμマ内のｇａ接する２層を外
科的に取りはずしてそこに移植装置を押入するための空
所もしくはスペースを作るのが比較的容易である。外科
手術の容易性および眼球への比較的小さい応力はこのよ
うな方法の主要な利点である。新しい矯正法の主景た前
提条件はそれがメガネやコンタクトレンズのような伝統
的手段と競合すべきであるということである。

然し々がら、ストロマ内角膜レンズ移植装置の技術の現
状は多くの固有の欠点を導く多数の問題を生ぜしめてい
る、第１に、従来技術のレンズは栄養物および代謝物（
この両者は角膜の健康にとって必須である）の移送の障
壁を作る。

角膜の移送内面は、角膜が血管を含みえ々いために拡散
性である。グルコースおよび他の朱貢物は酸素を外崩環
境から供給しながら眼球の内側からすべての角膜層に移
送されなければなら々い。代謝物は同様に角膜を去らな
ければならない。然しなから、栄養物の流れが現在開発
されつつある角膜レンズ移植装置のような不浸透性障壁
によって中断されると、栄養物および代謝物の欠損によ
り非可逆的角膜損傷な生せしめることがある。

第２に、ストロマ円レンズ移植装置は移植装置の表面の
彎曲および移植装置を作るのに使用丁る材科の屈折性に
より屈折変化に寄与する。角膜は角膜の約７８重量％の
水含童に相当する約１．３８の屈折皐をもつ。その屈折
力の主要部分は角膜前面／空気界面（約＋４９Ｄ）にあ
るが、少董部分は角膜後面，／風球液界面（約−５．９
Ｄ）によって寄与される。それ故、角膜の円側に挿入さ
れた従来技術のストロマ内レンズ移植装置は角農の屈折
率とレンズ材料の屈折率との差に比例丁る屈折力に寄与
する。かたった屈折変化の賛件のために、移植レンズは
角膜とは実貿的に異なった屈折率をもつべきである。こ
れは綱造材科の選択を困難にする。

第３に、角膜は厚さ１ｆｉ未満の比較的薄い構造物であ
り、嵩高な移檀装置に良く適合するように紅っていない
。このよ５ｆｘ移植装置は前方および後方の角膜面の双
方を変形させ、従って表面の屈折性を変化させる。

前面角膜の彎曲の変化は、角膜と空気との間の高い屈折
率値の相違（０．３８）のために、実質的な屈折変化を
生せしめる。後面の変形は、屈折率の相違がずっと小さ
い（　Ｏ．Ｏ　Ｓ　）ので重大なことではない。角膜の
変形による屈折率の変化は移植レンズの意図する屈折変
化と重なり、制御が非常に困難である。その上、嵩高な
移植装置によって生ずる角膜の圧力は種々の生埋学的問
題たとえば圧力壊死あるいは角膜構造および形状の長期
間の変化を生せしめることがある。最後に、厚くて嵩高
た移櫃装置は薄い移植装置よりも大きい拡散障壁を示す
。

従来技術のヒドロゲル移植装置を使用して水性溶質の浸
透性を増大させることは、比較的高いす々わち角倶に類
似の水含量を必要とし、然もヒドロゲルの屈折率は水含
量に応じて主として変化し、そして角膜とヒドロゲルと
の水含量の相違が夾質的に異なった屈折率を達成させる
ために必要であるので、困難である。水性溶質の良透性
を促進するために類似の水含量をもつヒドロゲル・レン
ズを角膜に移植することは、固有に低い屈折率をもつヒ
ドロゲル・レンズを必要とする。これは、かねリな変化
を生じさせる高い屈折力が必要な場合を明らかに満足さ
せたい。高い曲率のレンズ／角膜界面によって低い屈折
率の差を補償するのは非常に困難なことでありうる。急
勾配の彎曲は厚い嵩高なレンズを意味し、角膜面の歪み
を付加的に発生させ５るからである。

上記のことに加えて、負のレンズの形状は角膜内移植に
とって咎に困難であるか又は不適切である。それらは中
心よりも周縁において固有に厚いからである。１つの結
果として、負のレンズは同じ絶対値屈折力の正のレンズ
よりも高い平均厚さをもち、拡散障壁をより大きくする
。また、ストロマ中の内層空間はこの形状の移植を受入
れるのに適していない。また、前面よりも後面を平らに
する方が容易であり、角膜変形による屈折亭変化は代表
的に正であり（すなわち角ｍ面の自然の負の屈折は減少
し）、更に強い負の移植によって補償を行なわなければ
ならない。

〔発明が解決しようとする課題〕 角膜レンズ移植の種々の基準を満足させるための上述の
困難性にかんがみ、これら要件は一般に矛盾しており、
今日試験されているほとんどの角膜レンズ移植装置は高
い屈折率をもつ材料たとえばボリスルホン（このものも
非常に薄く作ることができるが栄養物の浸透性を欠く）
から作られるか、あるいはヒドロゲル（このものは浸透
性は大きいが低い屈折率をもち薄層角膜切除を必要とす
る）から作られていることが認識された。更に、薄層内
空所切開に使用するようなヒドロゲル・レンズ移植装置
の技術状態は正の矯正のみを提供するにすぎない。

本発明は従来技術の上記の欠点を克服する新規な角膜レ
ンズ移植装置を提供しようとするものである。本発明の
利点は上記の問題点を解決した従来技術よりすぐれた角
膜レンズ移植装置の有用性にある。すたわち、本発明の
角膜レンズ移植装置によれば正および負の双方の大きく
且つ予言し５る屈折率の矯正が実質的な角農変化なしに
且つ栄養物移送の実質的障壁なしに達成される。

〔課題を解答するための手段〕

本発明は少なくとも２つのヒドロゲル層およびこれらの
層間の光学界面を含む角膜レンズ移植装置に関する。こ
れらのヒドロゲル屑は少なくとも２種の異なった水含量
（重量基革）をもっていて、これらの水含量の間の相違
は前記の界面において収れん性または発散性のレンズな
生せしめるに十分なものである。本発明の角農レンズ移
植装置の界面の屈折力は外側の媒質に無関係であって、
高い浸透性と高い屈折力を角膜の空間拘束内で達成させ
ることができる。

好ましい態様において、ヒドロゲルは少なくとも４０１
量％、好ましくは５０重量％の水含量および９９重量％
以下の、好ましくは９５重量％以下の水含量をもつ。好
ましい態様はまた、親水性および疎水性の両ポリマー相
をもつヒドロゲルの使用を包含する。若干の態様におい
て、ヒドロゲル膚はフレスネル（Ｆデ一ａ％−Ｌ）光学
面をもち、このものはフイニツト光学要素たとえばプリ
ズム要素をもち、それぞれの要素の勾配は光学軸から同
一の距離において親の光学面の局部傾斜に近い。すなわ
ち、若干の好ましい態様は三角形、長方形、六角形また
は同心環もしくはラセンのような形状のフイニツト光学
要素をもつ。

本発明の上記の及び以下に述べる本発明の目的と利点は
添付図面を参照しての後記の具体的記述から更に明らか
にたり且つ更によく理解されるであろう。

〔発明の態様〕

本発明のレンズＳ植装置は屈折変化の限定の問題ならび
に栄養物移送障壁の問題および角膜変形の問題を避ける
。

一般に、本発明は水含量の異なる少なくとも２つのヒド
ロゲル層および発散性または収れん性の光学レンズとし
て働くこれら２層間の界面をもつ角膜内移植レンズによ
りこれらの結果を達成する。従って、このような界面の
屈折力は外側の媒質とは無関係であって、高い浸透度な
らびに高い屈折万が角膜の空間拘束内で達成される。理
想的には，本発明のヒドロゲル層は角膜レンズ移植装置
の外面において相互に平行であり、そして角膜にも平行
であって、角膜の変形を最少にし且つ応力（角鎮の自然
の形状に対して異常であることによる応力）を最少にす
る。本発明の角膜レンズ移植装置は好ましくは円形の形
状であり、約４Ｍの最少寸法の区域を覆う。本発明の角
膜レンズ移植装置に使用するヒドロゲルは３５℃におい
て眼球の浸透圧条件下で測定して平衡時に少なくとも約
４０重量％の水をもち、好ましくは少なくとも約５０重
量％の水をもつ。本発明の移植装直中のいづれかの層中
のヒドロゲルの水含量も上記と同じ条件下で測定して約
９９重量％よりも低く、好ましくは約９５重量％よりも
低い。

本発明の移植装置は少なくとも２つの隣接ヒドロゲル膚
な含みーそして若干の態様においては３つ以上の層を含
む。

これらの層は相互に少なくとも１０重量％、好ましくは
少なくとも２０重量％の水含量の差を有する。更に、こ
れらのヒドロゲル層の間にある少なくとも１つの界面層
は移植装置に必要な矯正結果を得るためのレンズを形成
する。異なった水含量をもつこれらヒドロゲル層の間の
少なくとも１つの界面層はヒドｐゲルの外面の少なくと
も１つの半径とは異々つた光学曲率半径をもっていてレ
ンズ効果な生せしめる。好ましくはこの界面はフレスネ
ル（Ｆｒａａ％０）光学面をもち、この面は親の幾何学
的彎曲とは一般に異なった光学彎曲をもつ。

１つの好ましい態様において、本発明の角膜レンズ移植
装置は約５５〜７５重量％の水含量をもつヒドロゲルの
凸面／凹面層と、７〜９ｕの半径の実質的に球状の後面
凸面層と、フレスネル光学面の形状の後面凹面層とから
作られる。双方の凹面および凸面は約０．０５〜０．２
５ｆｉの平均距離で実質的に平行であり、これらの層は
約５〜８ｕの直径をもつ円形である。第２の凸面／凹面
層ヒドロゲルが含ま汰このものは８５〜９５重量％の水
含量をもち、且つ第１層の凹面フレスネル面に対して（
すなわちこのフレスネル面に合致し、これと補形ななす
）正確に負であるフレスネル面の形状の前面凹面、およ
び７〜９細の半径をもつ平滑な後面の実質的に球状の凹
面をもつ。第２層の凸面と凹面の両者は約Ｏ．ＯＳ〜０
．２５ｍの平均距離で実質的に平行である。双方の凸面
／凹面の層は、第１層の後面のフレスネル面と第２層の
後面を合致させることによって緊密に接続される。この
ようにして、所望の矯正度の移植装置の光学レンズかえ
られる。

本発明の上記の好ましい態様の装置は、約５〜８Ｉ１１
１の直径と約０．０５〜０．５鴎の実質的に均一な厚さ
と約７〜９簡の前面および後面の同様の半径をもつ実質
的に円形のほＸシエル形状を有する。それは実質的に異
たった水含量をもつ２つの実質的に平行なヒドロゲル眉
から成り、そして内部の界面は予め定めたフレスネル光
学面の形状をもつ。

本発明の更に別の好ましい態様において、角膜レンズ移
楓装置は異なったヒドロゲルの３つの実質的に平行な層
から成る。この態様において、前面および後面の層、す
なわち外側の層は約８５重量％および約９５！量％の水
含量をもち、そして中間のヒドロゲル屑は約５０〜７５
重量％の水含量をもつ。この態様においては今や３つの
ヒドロゲル眉が存在するので、２つの外層に接触する中
間層は２つの内部界面を生せしめる。その１つは前面で
あり、他の１つは後面である。これら２つの界面の少な
くとも１つはフレスネル光学面をもつのが望ましい。

本発明の別の態様において、好ましくは３つの実質的に
平行ね異なったヒドロゲルの層が存在し、２つの外側は
約５０〜７５重１％の水含量をもち、中間層は８０〜９
９重量％の水含量をもつ。この態様においてもまた、こ
れらの層が別の層と接触して生ずる界面の少なくとも１
つは７レスネル光学面である。

本発明の別の好ましい態様において、角展レンズ移植装
置は、異？．つた水含量の２つのヒドロゲルの層の間に
２つの個有の焦点をもつ少なくとも１つの７レスネル界
面をもつ。好ましくは、このフレスネル界面は２ａ［の
交互の同心環状区分から成り、それぞれ種類は異なった
屈折力をもつ。

更になお好ましくは、２つの環状区分のそれぞれは第１
の中心区分に対して環状区分の数の平方根に比例する。

２重焦点用の本発明の角膜レンズ移植装置の別の好まし
い設計において、２つのフレスネル界面が存在し、それ
らの１つの界面は２種の光学要素をもち、その一種は＋
５Ｄまでの正の屈折力をもち、他の一種は約−５Ｄまで
の負の屈折力をもつが、他の界口は単焦点のフレスネル
面をもつ。

本発明の装置に使用するヒドロゲルについて以下に詳細
に述べる。一般に、ポリアクリル酸および／またはポリ
メタクリル酸の誘導体が有利であることが見出された。

また、特に好ましいのはニトリル基を含む結晶領域を介
して物理的に交差結合している共有交差結合ヒドログル
である。

〔従来技術を参照しての予備説明〕

従来技術によるヒドロゲル型角膜レンズ移植装置を示す
第１図を参照して、前面（ｌ２）および外面（ｌ３）を
もつ角Ｊｌ（１１）内にヒドロゲル・レンズ（１３）が
移植サれている。

このヒドロゲル・レンズ（１１）は前面移植面（ｌ６）
と後方移植面（ｌ７）ならびに角膜内液体（１５）をも
つ。第１図は従来技術の配列を示すものであり、この種
の移植のパラメータと限定の若干を示すために分析を行
なった。

いくつかの光学的界面が含まれており、それぞれは屈折
力に対応する寄与をしている（すべての半径はメートル
（Ｓ）単位である）。

１）角膜前面（ｌ２）と空気との間の界面。

自然の曲率半径がＲａｇ●であり、その変形半径がＲａ
ｎｄであるとすると、屈折力の変化はＤｓｇ＝０−３８
°（　’／Ｒａ　＃　＠　−　”／Ｒａ　ａ　ｄ　）　
・＝−｛１）である。

２）レンズ移植装置の前面（１６）と牛径Ｒｇｊの角膜
（１ｌ）との間の界面の屈折力はＤａｊ＝（ｓ４　　１
．３８）”＜”／Ｒ●ｌ）・−・・−（２１ である。

３）後面移植面（ｌ７）と半径Ｒ，１をもつ角膜（１１
）との間の界面の屈折力は Ｄ，，ｇ＝（１．３８−ｓ入）′″Ｃ”／Ｒ，ｌ）・・
・・・・（３）である。

４）後面角膜面（ｌ３）と眼球内液体（１５）との間の
界面。

自然の曲率半径がＲ，，。であり、変形した曲率半径が
Ｒｐａｄであるとすると、対応する屈折率変化はＤ，，
＝−０．０５°（”／Ｒｐａｏ　”／Ｒｐｃｄ　）・＝
−　（４）である。〔通常の約束は（入射光線に対して
および彎曲中心に対する面の頂点位置に対して）凸面半
径が正であり、凹面半径が負であると仮定する。〕移植
レンズ装置による全体の屈折率変化は（レンズが薄く且
つ移植装置中に圧縮が存在しｋいと仮定して）レンズ自
身による及び角膜変形による屈折変化の合計に近似する
。

Ｄａｄは前面および後面の角膜面が移植装置の前面およ
び後面Ｋ従うならば容易に計算することができる。この
場合にはＲａａｄ”Ｒ．ＬおよびＲｐｃｄ＝Ｒｐｌであ
り．Ｄは上記の（１）〜（５）から計算しうるからであ
る。然しながら，実際Ｋはそうはならたい。角模および
移植のヒドロゲルの双方が圧力下に変形（寸法ばかりで
たくて水含量および屈折率も変化）するからである。

また，前面および後面の角膜面は異なった変形性をもつ
。

多くの場合，前面角膜面は変形されないまま残り、変形
のすべては移植装置中に及び後面角膜面上に起る。その
上，前面角膜面と後面角膜面との間の変形の分布は移植
装置の配置される角膜内の深さ（実際Ｋ制御困難な別の
パラメータ）に依存する。それ故，角膜の変形はそれ自
体望ましくなく（望ましくない生埋学的影響を生せしめ
る），また正確な矯正の予言を妨げる。

いうまでもなく、理想的な移植装置は最少の角膜変形な
生せしめるような装置すなわち最少の厚をもちＲａｇ”
Ｒａｇｏ　　および　Ｒ，ｓ　＝　Ｒｐ　ａ　ｏである
ような装置である。

然しなかも，伝統的な光学設計のこのような「理想的た
移檀装置は角膜の変形な生ぜしめたいが屈折力の矯正も
生ぜしめない。（前記の式１〜５参照）。

（本発明の移植装置〕 本発明による移植用レンズは，前記のように、異なった
水含量のヒドロゲル（複１！）間の光学曲率半径Ｒｏｉ
の内部界面をもつ。異なった水含量ＥＷ，およびＥＷ，
’ｔ有するヒドロゲルはそれぞれ異なった屈折率％、１
および％４，’ｊ！’もつ。

ヒドロゲルの屈折率は主として水含ｔＢＷＶＣよクて決
定される。高度ＫｊｌＪ性のヒドロゲルの主要成分であ
る水は非常に低い屈折率（１．３３５）をもつのに対し
て、小量のポリマー成分はほとんどのヒドロゲルについ
て類似の屈折率（１．４９〜１．５　２　）をもつから
である。

それ故，ほとんどのヒドロゲルの屈折率は次の方程式に
よってそれらの水含量に相関させることができる。

％ん＝１．５０８−０．００１７４６°ＥＷ　　　　（
７）内部界面の屈折力は次のようになる。

Ｄｉ＝一五，−％ル，）　　Ｃ’／Ｒ，，）　　　　　
　（８）ｋんとなればｓ　　（ｓ４，　　ｓ４，）はｎ
！および（３）中の（％４一悴，）よりずっと高くある
ことができ，Ｄ１はＤ１（式５）よりもずっと高くある
ことができるからである。

その上，内部界面の幾何形状は角膜の変形に直接に影響
せず、Ｒｍｉは角膜形状に適合すべきＥａｌまたはち、
より広い範囲でえらぶことができる。

ストロマ内レンズは一般的にいえｔＬ（７Ｖ−１）１ａ
の内部光学界面をＮ個のヒドロゲル層から成ることがで
き、従って光学屈折力は次のようになる。

Ｄｉ＝Ｄｉ，＋Ｄｉ，　十−−−−−−　＋Ｄイ（＃−
１）　　　（９）方程式（５）は次のようＫたる。

Ｄ＝　Ｄ　Ｉ十Ｄ，ｄ＋Ｄ，　　　　　　　　　　　　
（１０）なんとなればＤ，は主要な因子として屈折力に
寄与し、外側の移植装置面Ｄ１は条件（６）Ｋ合わせる
ことによって低く保つことができ、それＶｃＪ．つて角
膜変形の相対的寄与を最少に保つからである。

〔実施例〕

本発明によるストロマ内レンズの基本形状は第２図に示
してある。〔前述の如く．第１図は従米技術による角摸
レンズ移植装置である。〕第２図において、本発明の装
置（１９）はたとえば５５％の水含量および１．９１の
屈折率をもつ１つのヒドロゲル層（２０）および８８％
の水含量および１．３５の屈折率をもつ第２のヒドロゲ
ル層（２１）を含む。

これら２つの層は内部界面（２２）において会合し，こ
の界面（２２）は所望のレンズ結果かえられるように予
め定めた長さの半径をもつ。

また，第２図に示すように、本発明の好ましい峙徴はヒ
ドロゲル層（２０．２１）のそれぞれの外面（２３、２
４）の実質的に平行な面の使用を包含する。これ｝Ｌ前
述のように、変形の問題を減少させる。第２図の角＠ｖ
ンズ移檀装置は平滑な連続面の形状の内部界面（２２）
をもち，その曲面の光学半径は幾何学的曲率半径に等し
い。これらのレンズの直径と、その厚さと、外面（２３
、２４）の半径との間の関係は移植装置の有効形状と屈
折力を限定する。第２図の移植装置は平滑な連続面の形
状の内部界面をもち、その光学曲率半径Ｒａｉは幾何学
的曲軍半径Ｅ，ｉに等しい。

レンズの直径７？ｇ｛と，その厚さと、その外面Ｒａｇ
およびＥ，ｌの半径との間には自明の関係が存在し、移
植装置の有効形状および屈折力を限定する。それ故，移
植装置の内部界面はＥ，ｉＶｃ無関係なＲ。｛をもつフ
レスネル面の形状を有する。フレスネル面のＲ。，はそ
の全体の形状に関連するよりもむしろその焦点距離に比
例する。これは広範囲の屈折力の移植装置の外部形状を
最適化することを可能にする。

移植装置の好ましい形状は，外部形状が外部曲率半径Ｒ
，ＬＬおよびＲ，　（角膜の自然の半径Ｒ．ｌ，．およ
びＲ，。にそれぞれ近い）の外部半径をもつ薄いシェル
の形状であるような形状である。このようなＩＳＬは最
少の角模変形しかもたらさず，固有に予言しえない屈折
″”ａＤａｄも同様に最少に保たれる。

前述のように、フレスネル面は本発明の移植装置中のヒ
ドロゲル層（複数ノ間の界面において望まれる。第３図
はフレスネル面を使用する本発明の態様を示す。フレス
ネル面は、通常のレンズ面と同様に入射光線の屈折を生
せしめるように局所から局／５７Ｋ変化せず光学密度も
しくは屈折車を有する平滑面をもちうる。フレスネル面
は時として回折もしくはホログラフ●レンズ，フＶスネ
ル帯域プレート，相帝域プレート、キノホルム・レンズ
，薄膜レンズ、またはホログラフ光学要素とも呼ばれろ
。また時としてフレスネル面は不連続形の面であること
もあり、局部面の幾伺字形状により入射光が屈折する。

周知のこのようなフレスネル面の１つは．ｘ学軸から同
一の距離において平滑な光学面の勾配に近いプリズムの
勾配をもつラセン形状のプリズム要素から成る。他の周
知のフレスネル面は同様の光学的性質の平滑な光学面（
「親の光学面」）としての光学軸から所定距離において
直角な同じ面をもつフイニツト光学要素から成る。この
フイニツト允字要素それ自体は種々の形状たとえば三角
形、長方形、六角形、または更にランダムな形状をもつ
ことができ、そして所望耽らば環状リングの形状であり
うる。プイニット光学要素の本発明の１つの好ましい形
状は実質的に環状要素とアルキメデス●ラセンとの組合
せでありうる。

第３図を参照して、移植装置を配置しようとする角膜よ
り低い水含量のヒドロゲル層（３０）、角膜の前面半径
に近い前面（３ｌ）、および予めえらばれた曲率の全幾
何学半径をもち予め定められた光学半径を有するフンス
ネル面を有する角膜レンズ移檀装ｆ（２９）が示してあ
る。第２のヒドロゲル層（３３）は角膜より高い水含量
をもち、そして前面フレスネル面（３４）は層（３０）
の面（３２）に対して正確に補形である。従ってこれら
２つの面は一緒になって面（３２、３４）において界面
形成し、装置（２９）の全形状によって生ずる大きな半
径内に含まれる視覚矯正に望ましい大きい半径を生ずる
。光学界面はＲ，ｉとは異なったＲ。ｉをもつ面（３３
）によって形成される。第３図の配列は角膜の変形して
いない半径にほぼ同じ及びほぼ相当する半径Ｒ一ｓＲｌ
ｉ％およびＲ，｛をもつ、厚さ０．５ｍ未満のシェルの
好ましいＩＳＬ形状に相当する。縁（３５）は局部応力
もしくは局部角膜変形な生せしめろことなしにストΩモ
ル層（複数）間にＩＳＬを挿入することを可能に丁るク
サビ形状をもつ。

このために，全直径ｄ。は光学直径ｄ４よりやや大きい
。

代表的に、縁の角度は約１５〜６０”であり、全直径と
光学直径との間の差は代表的には約０．２〜２鵡である
。

本発明において内部Ｆデー８％−ｌ界面を使用すること
の利点の１つは、それが異なった屈折力をもつ親レンズ
からそれぞれ誘導される２ａＪ．上の異なった種類のフ
イニツト光学要素を使用することによって多重焦点の、
すなわち２重焦点または多数焦点のレンズを発生させる
ことである。その結果として．ｉ合フレスネル面は、非
焦点要素を無視しながら眼球がえらび焦点を合わす２つ
以上の焦点距離をもつ。本発明の１つの好ましい態様に
おいて、１つの屈折力をもつ一面がレンズの中心部分に
配置され、異なった屈折力をもつ面がレンズの周縁に配
置される。このようにして，焦点を合せた像および焦点
の合っていない像の強度は虹彩の孔により変化し、近く
の及び遠くの対象を更に明瞭に区別するのに役立つ。１
つが中心に配置され１つが周縁に配置される、２つの異
なった屈折力をもつ面を備えるという一般概念は、当業
技術において一般に知られており，そしてこの概念はコ
ンタクトレンズおよび眼球内レンズのような種々の光学
装置に使用されていｔら然しなから、本発明においては
，移植装置の外面を依然として平行に保ちながらこの概
念を有利に使用して前述の欠点を最小に又は無くすこと
ができる。

Ｖンズの一面にそって種々の位置において異なった焦点
距離を使用するという概念に従い，本発明は２つの異な
った焦点距離のセットをもつ同心環状フイニツト光学要
素を有するフレスネル面をもとにして２焦点結果かえら
れる好ましい態様を含む。フイニツト光学要素は交互に
、すなわち１つのセットのそれぞれのフイニツト光学要
素が他のセットの２つのフイニツト光学要素に隣接する
ように、配列させることができる。それぞれの帯域の外
径が中心から外側にかぞえられる帯域の数の平方根に比
例するならば、焦点の合った像中の非焦点像の強度は、
焦点の合った像の強度を構造的干渉によって増大させな
がら、焦点の合った像の焦点面中の非焦点像の強度を破
壊的干渉によって減少させることができる。これは２焦
点性能を改良し，眼球は通常の２焦点設計（２つの焦点
の影響が計測しうるほど大きい）の場合のように焦点の
合っていない像を我慢することを必要としない。すなわ
ち，本発明においては、上記の２焦点配列が同心環状フ
イニツト光学要素をもつフレスネル面が２つのヒドロゲ
ル層間の界面である態様において使用される。

第４図は２焦点ストロマ・レンズを含む本発明の好まし
い態様を説明する図である。第４図は前面層であるヒド
ロゲル層（４０）、後面ヒドロゲル層（４１）、および
中心ヒドロゲル層（４２）を有する移植レンズを示す。

第１に、前面ヒドロゲル層（４０）は角Ｓより高水準の
水含量たとえば７８重量％以上の水含量をもつ。後面ヒ
ドロゲル層（４ｌ）も角膜より高水準の水含量をもつ。

中心層は角膜より低水準の水含量をもつ。中心ヒドロゲ
ル層（４２）の後面（４６）と前面ヒドロゲル層（４０
）の後面とは界面（４３）を形或する。この界面（４３
）は２つの異なったセットに属するフイニツト光学要素
から成るフＶスネル界面であり，１つのセットは約０〜
約５の正の屈折力をもち、他の１つのセットは同様の範
囲の負の屈折力をもつ。好ましくはこの２セットのフイ
ニツト光学要素は相互に交替し、１つは中心から半径方
向に移動して所望の２焦点効果を達成する。代表的には
、フイニツト光学要素の正のセットと負のセットとの間
の距離は約１〜５ジオブトルであり，両セットの要素は
寄生の光学的に不活性の面が存在しないように交互に存
在する。すなわち，それらは虹彩に面し，光学軸に平行
な区域が存在しな（１それによって光学的不連続性上の
光の散乱が最少になる。１つの好ましい態様において，
フイニツト光学要素の幅は中心から周縁に向って減少し
うる。中心ヒドロゲル層（４２）の後面（４４）は単一
焦点距離をもつフＶスネル面を形或し，後面ヒドロゲル
層（４０）の前面と共に屈折性内部界面を作る。２焦点
界面（４３）および単一焦点界面（４６）は重なり、光
学性症ならびにそのような組合せの設計柔軟性は、単一
焦点界面における同様の組合せよりも好ましいと思われ
る。

第４図ｔ／ｃ関連して上述した配列の他に、多くの他の
配列が本発明の範囲を越えることたしに使用しうろこと
に注目すべきである。事実，２焦点効果は他の手段たと
えば非球状光学面またはその組合せを使用することによ
って多焦点効果を生じさせる手段によって達成させるこ
とができる。

たとえば、球状界面とパラボラ界面を組合せることもで
きる。従って本発８Ａは光学技術の範囲にある多くの光
学設計に適合し５る。

眼球の非点収差を補償する場合，本発明の装置中の１つ
以上の表面を工円環体であるか又は円環体成分をもつこ
とができる。更に、移植装置の外側の面上にそのような
円環体成分をもたせることもできる。然し内面にこれを
配置して角膜変形よりもむしろ光学的に非点収差を補償
するのが好ましい。非点収差レンズには少なくとも２つ
の光学界面をもたせるのが好ましい。１つは主要な円環
体成分をもち、他は王要な球形戚分をもつ。このような
装置中の２つの面の組合せは多数の要件をカバーし、上
記の付加的利点を提供しながらこのような装置の製造を
単純化する。

本発明のヒドロゲル層中のヒドロゲル（複数種】間の水
含量の相違は前記範囲内にあり、好ましくは非常に大き
い相違がある。事実，それらは、できるだけ高い内部光
学半径を保ちたがも、負であると正であるとにかかわら
ず高い屈折力を遅成するためにできるだけ高くあるべき
である。

同時に、本発明に使用するヒドロゲル層のいづれの水含
量も栄養物と代謝物の高い浸透性を保つためにできるだ
け高くあるべきである。従って．いづれの層の水含量も
少たくとも約４０重量％、好ましくは少なくとも約５０
，ｔ量％であるべきである。いづれの層の最高の水含量
も使用しうるヒドロゲル材科の機械的性質によって制限
され，他のいかたる機能的要件によっても制限されたい
。然し実用上の事項として、外面をもつヒドロゲルは構
造の一体性（内部ヒドロゲル層を使用する場合にはこれ
は関心事項ではない）を含めて機械的限定をもつことが
今や明らかであるべきである。すなわち、他のヒドロゲ
ル層（複数）間に含まれるヒドロゲル層はずっと高い水
含量をもつことができ、９９重量％程度の高い水含童で
ありうる。なんとなればそれは、機械的損傷を生せしめ
ることのある種々の因子にさらされることかたいから 高い水含量の中心ヒドロゲル層をもつ装置の一例が第５
図に示してある。第５図を参照して，本発明の角膜レン
ズ移植装置（４９）４工前面ヒドロゲル層（５１），後
面ヒドロゲル層（５２）％および中心ヒドロゲル層（５
３）を含む。前面ヒドロゲル層（５１）と後面ヒドロゲ
ル層（５２）は低い水含量をもつことができ，代表的に
は角膜の水含量より実質的に低い、たとえば約５０％ま
たは約５５％の水含量にすることができる。然しなから
，中心ヒドロゲル層（５３）は非常に高い水含量たとえ
ば９９％の水含量であることができ、それ自体ゲルとＬ
・うよりむしろポリマー溶液に似ている。

外側のヒドロゲル層がサンドインチのように動いて中心
ヒドロゲル層を所定位置に保持するからである。付加的
に図示の如く前面（５６）と後面（５７）は主として平
行であり、角膜に近い曲面をもつ。

所望の光学結果を違底するために，種々の層の水含量が
逆である場合の，すたわち外層が高い水含量をもち中心
層が低い水含量をもつ場合の第５図の型の態様が装置の
機械的一体性を保つために必要であるならば，外層は約
９５重量％以下の水含童をもつべきである。ｊ！に所望
の屈折力のほとんどについて，約９０％の水含量が容易
に達成され、機械的強度と安定性を保持しｒｚがらｆｃ
１１の光学的性能または栄養物の移送を行なう上でなん
らの重大な制限を課されることはない。記前のように、
屈折力は種々のヒドロゲル層の屈折皐のあいだの差に比
例し，これはまたこれらの層自体の水含量にも比例する
．すなわち、低い屈折皐にとって、ヒドロゲル層間の相
違は僅か５重量％程度の小さい相違であることができる
。多くの患者にとって，約ｌＯ％〜約１５％の水含量の
相違が屈折力の要件を満足させる。極端な場合には＠接
層閲の４０重量へまたはそれ坂上までの水含量の相違が
本発明の材料について達成できる。

本発明の装置用のヒドロゲルの製造において．膨濶の程
度は特に重要なことではなく，当業者は本発明が過切に
記載された以上，最高の水含量の又はその逆の最低の水
含量の外層をもつ移植しうるＶンズを容易に設計するこ
とができる。また、水含量は多層の層から層に徐々に増
加させることができ，あるいは水含量は高から低に又を
工その逆に交互にすることもできる。更に、［ｉｌ接ヒ
ドロゲル層間の界面は水含量の従って屈折軍の鮮明な不
連続性を代表的に示す。

２つの隣接層間の連続勾配として界面を形或することも
可能である。このようた勾配は無限小の差の水含量およ
び屈折率の変化が一層から他層に想定される多数のヒド
ロゲル層として形成される。換言すれば、勾配は無＠κ
薄い層の無限数の層として働く。すたわち，不連続界面
をもつ有限数の層について設計されるのと同じ関係と限
定が適用される。勾配界面の利点は入射光の内部反射（
これはいくつかの場合において移植装置の光学的性能に
有害でありうる）の抑制である。ヒドロゲル勾配を発展
させる能力は今や当業者の技桶内Ｋある。

本発明のレンズ移植装置の製造において，個々のとドロ
ゲル層がひとたび製造されたならば，ヒドロゲル層間の
接触は周知の手段によって行なうことができろ。たとえ
ば相互に隣接させて使用しようとするヒドロゲル層は単
に相互を物理的Ｋ接触させることができ，あるいは液体
層によって分離されてなお本発明の屈折機能を遂行する
ことができる。然しながら、好ましい態様において，ヒ
ドロゲル層は強い物埋的力によって，たとえば接着また
は共有結合によって，相互接続される。最も好ましい態
様において，共有相互結合は周知技術（たとえば多官能
性モノマーの共重合；イオン化照射線；アルデヒド、ジ
エボキシド、ジインシアネートｋとによる懸垂ヒドロゲ
ル基の交差結合）によって達成しうる。

本発明の移植装置の利点の１つは，それが高い屈折力、
高い浸透性．小さい厚さ、および大きな光学直径をもっ
て同時に設計しうろことである。約４ｍの光学直径が所
望の機能を提供するための最小値であると思われる。然
しｒｚがら，この光学半径は貧弱な光条件のもとにおい
てさえ瞳孔を覆うのに十分に大きい。このために，約６
１１１１１１１７）光学直径が最適と思われる。約８箇
より大きい直径は大きな外科切開を必要とするが，光学
性能の改良は僅かである。これらの理由で光学直径は有
利には約４〜８■であり，好ましくは約５〜７■である
。移植装置の全直径を工光学直径よりやや大きくして局
部応力または局部角膜変形を生せしめることなしにスト
ロマ層間に容易に嵌合する薄いクサビ状の縁を形成する
ようにすべきである。全体の直径は約０．２〜２■だけ
光学直径より大きくあるべきである。レンズの全体の厚
さは角膜の変形や栄養物障壁作用を避けるために約５諺
を超えるべきではたい。厚さはできるだけ薄くあるべき
であり，現在の実用上の限界は約０．０２５〜０．０　
７　５ｍである。好ましい厚さはこの下限値と約０．１
５鴎との間にある。レンズの全体の形状は円形または部
分円形（たとえば切頭円形冫である。後者は角膜中の適
切な配位を必要とする円環体レンズをもつ移植装置にと
って好ましい。種々の他の輪郭も可能である。たとえば
楕円形，非対称突起（耳）たどである。ただしこのよう
な形状がレンズの位置を安定にするか又は外科手段を容
易にするのに望ましい場合においてである。

親水性アクリレート、メタクリレート、アクリルアミド
、メタクリルアミド，親水性ポリエステル，ビニルコポ
リマーを基材とする，ヒドロゲルの要件に合致しうる多
数のヒドロゲルがある。低い水含量をもち，十分に開発
さヘコンタクトレンズ，＠球内レンズおよび外科的移植
装置の材料として試験されたヒドロゲルの分野において
広い選択カ存在する。好ましいヒドロゲルは加水分解お
よび酵素的安定性について長い歴史をもつポリアクリル
酸およびポリメタクリル酸の履水性誘導体を基材とする
ものである。非常に高い水含量において最良の機械的性
質をもつものは代表的Ｋ２つのポリマー層をもつヒドロ
ゲルｉ’ｃ３１する。１つは栽水性であり他は疎水性で
ある。たとえはアクリロニトリルのマルチブロック●コ
ポリマー，セグメントの親水性ポリウレタン等である。

疎水性相は物理的交差結合を形成Ｌ、これは改良された
強度および破壊抵抗をもつヒドロゲルを与える。他方，
共有交差結合はヒドロゲルに改良された熱的および機械
的安定性を与え，これは長期間の移植の際の重要な考慮
事項である。共有結合ヒドロゲルがこの埋由で好ましい
材料である。本発明のレンズに使用するのに特に好まし
いヒドロゲルは物理的および化学的たネットワークをも
つものである。このような構造は高い水含量において高
い安定性と良好な機械的性質を組合せるからである。こ
のようなヒドロゲルの例はポリアクリロニトリルのブロ
ックコポリマーから誘導される共有交差結合ヒドロゲル
である。種々のヒドロゲル系および組合せが本発明にと
って好適であり，且つ当業者に非常によく知られている
。ヒドロゲルが本発明に開示した物理的要件に合致する
限り本発明の範囲をヒドロゲルをいづれかの特定の化学
組成に限定するつもりはない。本発明によるレンズはこ
こに述べた方法によって角膜中に移植可能である。この
ような移植は非常に浅い深さへの移植、後面または前面
の角膜面への移植を包含するあらゆる深さへの移植とし
て行なうことができる。

本発明を移植用レンズ装置として記述したが、いづれか
特定の外科的方法または技術Ｋ限定されるものではない
。

明らかに，本発明の種々の変形および変化が上記の開示
に照らして可能である。それ故，％許請求の範囲内にお
いて、本発明はここに具体的に記述した以外の態様で実
施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術によるヒドロゲル型角膜レンズ移植装
置を示す。 第２図は水含量の異なる２層のヒドロゲルを含む本発明
の態様を示す。 第３図は予め定められた全幾何学曲率半径をもつフレス
ネル（ＦｒｍａｓａＬ）の形状の界面をもつ本発明の角
膜レンズ移植装置を示す。 第４図は２つの異なったフイニツト光学ｇ！素をもつフ
レスネル面のある中心層をもつ、３つのヒドロゲル層を
有丁る本発明の角膜レンズ移植装置を示す。この場合，
一方は正の屈折力をもち他方は負の屈折力をもつ。 第５図ｔ１３つの別々のヒドロゲル層から作られた且つ
中心ヒドロゲル層がフレスネル面の異たる２つの別々の
界面を生成する，本発明の角膜レンズ移植装置を示す。 Ａつ 猛ら

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも２つのヒドロゲル層とこれらの層間の界
   面とから成り、これらのヒドロゲル層が重量基準で少な
   くとも２種の異なつた水含量をもち、これらの水含量の
   差が上記界面において収れん又は発散のレンズを生成す
   るに十分であることを特徴とする角膜レンズ移植装置。 ２．ヒドロゲルが少なくとも４０重量％の水含量をもつ
   請求項１記載の装置。 ３．ヒドロゲルが少なくとも５０重量％の水含量をもつ
   請求項２記載の装置。 ４．ヒドロゲルが約９９重量％以下の水含量をもつ請求
   項１記載の装置。 ５．ヒドロゲルが約９５重量％以下の水含量をもつ請求
   項４記載の装置。 ６．ヒドロゲルの水含量の差が少なくとも約１０重量％
   である請求項１記載の装置。 ７．ヒドロゲルが少なくとも４０重量％の水含量をもつ
   請求項６記載の装置。 ８．ヒドロゲルが少なくとも５０重量％の水含量をもつ
   請求項７記載の装置。 ９．ヒドロゲルが約９９重量％以下の水含量をもつ請求
   項６記載の装置。 １０．ヒドロゲルが約９５重量％以下の水含量をもつ請
   求項９記載の装置。 １１．ヒドロゲルの水含量の差が少なくとも約２０重量
   ％である請求項１記載の装置。 １２．ヒドロゲルが少なくとも４０重量％の水含量をも
   つ請求項１１記載の装置。 １３．ヒドロゲルが少なくとも５０重量％の水含量をも
   つ請求項１２記載の装置。 １４．ヒドロゲルが約９９重量％以下の水含量をもつ請
   求項１１記載の装置。 １５．ヒドロゲルが約９５重量％以下の水含量をもつ請
   求項１４記載の装置。 １６．ヒドロゲルの少なくとも１種がポリアクリル酸ま
   たはポリメタクリル酸の親水性誘導体である請求項１記
   載の装置。 １７．ヒドロゲルの少なくとも１種が共有交差結合され
   ている請求項１記載の装置。 １８．ヒドロゲルの少なくとも１種が疎水性および親水
   性の両者のポリマー相をもつ請求項１記載の装置。 １９．疎水性ポリマー相が結晶ポリアクリロニトリル領
   域を含む請求項１８記載の装置。２０．２つのヒドロゲ
   ル層間の界面がフレスネル（Ｆｒｅｓ−ｎｅｌ）光学面
   をもつ請求項１記載の装置。 ２１．フレスネル光学面がフイニツト（Ｆｉｎｉｔｓ）
   光学要素から成る請求項２０記載の装置。 ２２．フイニツト光学要素がプリズム要素であり、それ
   ぞれの要素の勾配が光学軸から同じ距離において親の光
   学面の局部勾配に近似している請求項２１記載の装置。 ２３．フイニツト光学要素が光学軸から同じ距離におい
   て親の光学面に直角の面の主要部に直角な面をもつ請求
   項２１記載の装置。 ２４．フイエツト光学要素が三角形、長方形、六角形、
   同心環およびラセンからえらばれた形状をもつ請求項２
   １記載の装置。 ２５．フイエツト光学面が少なくとも２つの異なつた種
   類の面である請求項２１記載の装置。 ２６．フイニツト光学要素の１つが実質的に円形であつ
   てレンズの中心に配置され、そしてフイニツト光学要素
   の他方がラセン形状または同心環形状のいづれかを有す
   る請求項２５記載の装置。 ２７．フイニツト光学要素の１つがある屈折率をもち、
   そしてフイニツト光学要素の他方が異なつた屈折率をも
   ち、これによつて２つの異なつた焦点をもつ光学面が形
   成される請求項２５記載の装置。 ２８．２つの異なつた種類のフイニツト光学要素が交互
   の同心環として配列される請求項２７記載の装置。 ２９．同心環の幅が中心からレンズの周縁に向つて減少
   する請求項２８記載の装置。 ３０．フイニツト光学要素の１つが正の屈折率をもち、
   フイニツト光学要素の別の１つが負の屈折率をもつ請求
   項２５記載の装置。 ３１．１つの内部屈折界面をもつ２つのヒドロゲル層が
   存在する請求項１記載の装置。 ３２．２つのヒドロゲルのうちの１つが４５〜７０重量
   ％の水含量をもち、他方のヒドロゲルが８５〜９５重量
   ％の水含量をもつ請求項３１記載の装置。 ３３．両方のヒドロゲルが共有交差結合されている請求
   項３２記載の装置。 ３４．３つのヒドロゲル層と２つの内部屈折界面とから
   成る請求項１記載の装置。 ３５．１つの内部屈折界面が２種のフイニツト光学要素
   から成り、１種が正の屈折率をもち他の１種が負の屈折
   率をもち；そして他方の内部屈折界面が正または負のい
   づれかの屈折率のみをもつ要素から成る請求項３４記載
   の装置。 ３６．両方の内部屈折界面が円環体光学要素をもつ請求
   項３４記載の装置。 ３７．一方の内部屈折界面が円環体光学要素をもつ請求
   項３４記載の装置。 ３８．界面が一層から次の層に徐々に変化する水含量を
   もつ勾配面である請求項１記載の装置。 ３９．外面が類似の曲率半径をもつていて、レンズが球
   状シエルの形状をもつ請求項１記載の装置。 ４０．球状シエルの厚さが０．５ｍｍより小さい請求項
   ３８記載の装置。 ４１．レンズが約１５〜６０°の角度付きのクサビ形状
   の縁をもつ請求項１記載の装置。４２．クサビの幅が０
   ．２〜１ｍｍである請求項４１記載の装置。 ４３．光学軸に垂直な面へのレンズの突部が４ｍｍより
   大きい最小寸法および９ｍｍより小さい最大寸法をもつ
   請求項１記載の装置。 ４４．突出部が実質的に円形である請求項４３記載の装
   置。 ４５．突出部が実質的に楕円形である請求項４３記載の
   装置。 ４６．突出部が切頭円形である請求項４３記載の装置。