KR20170049458A - 마찰 안정화된 콘택트 렌즈 - Google Patents

Abstract

하나 이상의 표면 개질 구역을 렌즈의 전방 표면 상에 통합한 콘택트 렌즈가 사용되어, 깜박임 동안 상안검 및/또는 하안검이 상기 하나 이상의 영역 위를 지나가는 경우에, 마찰 구동된 회전력을 생성할 수 있다. 렌즈의 개질 영역과 비개질 영역 사이의 작은 마찰 계수 차이는 두께 구배 렌즈의 회전력과 등가인 회전력을 야기할 수 있다. 이러한 작은 마찰 계수 차이는 콘택트 렌즈를 눈 상에서 배향 및 안정화하기 위한 수단을 생성한다.

Description

마찰 안정화된 콘택트 렌즈{FRICTION STABILIZED CONTACT LENSES}

본 발명은 원환체 콘택트 렌즈와 같이 회전 안정성이 필요한 콘택트 렌즈를 위한 안정화 구역에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 깜박임 동안 마찰 구동된 회전력을 생성하기 위하여 특정 영역 내에 하나 이상의 표면 개질 구역을 통합하고 회전 안정성이 필요한 콘택트 렌즈에 관한 것이다.

근시 또는 근시안은 이미지로부터의 광선이 망막의 전방에 있는 공통 초점으로 수렴하는 눈의 광학 또는 굴절 결함이다. 근시는 일반적으로 안구 또는 눈알이 너무 길거나 각막이 너무 가파르기(steep) 때문에 발생한다. 마이너스 굴절력 구면 광학계(minus powered spherical optic)가 근시를 교정하는 데 이용될 수 있다. 원시 또는 원시안은 이미지로부터의 광선이 망막의 후방에 있는 공통 초점으로 수렴하는 눈의 광학 또는 굴절 결함이다. 원시는 일반적으로 안구 또는 눈알이 너무 짧거나 각막이 너무 편평하기(flat) 때문에 발생한다. 플러스 굴절력(plus powered) 구면 광학계가 원시를 교정하는 데 이용될 수 있다. 근시 및 원시 둘 모두에서, 눈(각막)은 형상이 실질적으로 구면이지만, 곡률이 너무 가파르거나 편평하여, 이미지의 광선이 망막의 전방 또는 후방에서 수렴되게 한다.

난시는 구면 곡률로부터의 일정 편차로 인한 눈(각막 또는 수정체)의 결함으로, 이는 이미지로부터의 광선이 공통 초점으로 수렴하지 않고 오히려 초점의 라인으로 수렴함에 따라 왜곡된 이미지를 초래한다. 난시는 근시 또는 원시와 조합하여 일어날 수 있고, 인구의 대부분에 어느 정도 영향을 미친다. 구면 광학계 대신, 원환체 광학계로도 또한 알려진, 원주 광학계가 난시를 교정하는 데 이용될 수 있다. 따라서, 근시 또는 원시 및 난시를 갖는 개인은 구면 및 원주 성분 둘 모두를 갖는 단일 광학계를 가질 것이다.

원환체 광학계는 서로 수직한 2개의 배향으로 2개의 상이한 목표 굴절력을 갖는 광학 요소이다. 본질적으로, 원환체 렌즈는 굴절 오차의 근시 또는 원시 성분을 교정하기 위한, 구면 굴절력으로 알려진, 하나의 굴절력, 및 난시 성분을 교정하기 위한, 원주 굴절력으로 알려진, 제2 굴절력을 갖는데, 그의 두 굴절력 모두는 단일 광학 요소 내에 구성된다. 이들 굴절력은 눈에 대해 유지되는 것이 바람직한 상이한 각도에서의 곡률에 의해 생성된다. 원환체 광학계는 안경, 안내 렌즈(intraocular lens) 및 콘택트 렌즈에 이용될 수 있다. 안경 및 안내 렌즈에 사용되는 원환체 광학계는 눈에 대해 고정된 상태로 유지되어, 항상 최적의 시력 교정을 제공한다. 그러나, 원환체 콘택트 렌즈는 눈 상에서 회전하려는 경향이 있어서, 그에 의해 처방된 원환체 광학계와 눈 사이의 오정렬로 인해 차선의 시력 교정을 임시로 제공할 수 있다. 따라서, 원환체 콘택트 렌즈는 또한 착용자가 깜박이거나 주위를 둘러볼 때 콘택트 렌즈를 눈 상에서 비교적 안정하게 유지하기 위한 메커니즘을 포함한다.

소정의 광학 결함의 교정은 원주, 이중초점, 다초점, 파면 교정 특성 또는 광학 구역의 탈중심화와 같은 비-회전적 대칭 교정 특성을 콘택트 렌즈의 하나 이상의 표면에 부여함으로써 달성될 수 있는 것으로 알려져 있다. 또한, 인쇄 패턴, 마킹 등과 같은 소정의 미용적 특징부는 착용자의 눈에 대한 특정 배향으로 배치될 것을 필요로 하는 것으로 알려져 있다. 콘택트 렌즈의 사용은 한 쌍의 콘택트 렌즈의 각각이 눈 상에서 효과적인 상태에서 특정 배향으로 유지되어야 한다는 점에서 문제가 있다. 콘택트 렌즈가 눈 상에 처음으로 배치된 때, 콘택트 렌즈는 그 자신을 자동적으로 위치시키거나 자동-위치설정(auto-position)하여야 하고 이어서 시간 경과에 따라 그 위치를 유지하여야 한다. 그러나, 일단 콘택트 렌즈가 위치되면, 콘택트 렌즈는 깜박임 동안의 안검들, 안검 및 눈물막의 움직임, 및 어느 정도는 중력에 의해 콘택트 렌즈에 가해지는 힘으로 인해 눈 상에서 회전하려는 경향이 있다.

콘택트 렌즈의 눈 상의 배향의 유지는 전형적으로 콘택트 렌즈의 기계적 특성을 변경함으로써 달성된다. 예를 들어, 콘택트 렌즈의 후방 표면에 대한 전방 표면의 탈중심화, 하측 콘택트 렌즈 주연부의 두껍게 함, 콘택트 렌즈의 표면 상의 함몰부 또는 융기부의 형성, 및 콘택트 렌즈 에지(edge)의 절두(truncating)를 포함하는 프리즘 밸러스트 안정화(prism ballast stabilization)가 모두 이용되었던 방법이다.

또한, 콘택트 렌즈가 두꺼운 구역 및 얇은 구역, 또는 경우에 따라 콘택트 렌즈의 주연부의 두께가 증가되거나 감소되는 영역의 사용에 의해 안정화되는 정적 안정화(static stabilization)가 사용되었다. 전형적으로, 두꺼운 구역 및 얇은 구역은 수직축 및/또는 수평축에 대해 대칭인 상태로 콘택트 렌즈의 주연부에 위치된다. 예를 들어, 2개의 두꺼운 구역들 각각은 광학 구역의 어느 일 측에 위치될 수 있고, 콘택트 렌즈의 0 내지 180도 축을 따라 중심설정될 수 있다. 다른 예에서, 프리즘 안정화의 중량 효과(weight effect)와 같은 유사한 중량 효과를 제공하지만, 콘택트 렌즈를 안정화하는 데 상안검 힘을 이용하기 위해 상부로부터 하부로 두께가 증가하는 영역을 또한 통합하는, 콘택트 렌즈의 하부에 위치된 단일의 두꺼운 구역이 설계될 수 있다.

정적 안정화 구역에서의 문제는 증가된 두께와 연관된 물리적 제한에 더하여, 콘택트 렌즈 안정성과 편안함 사이의 균형이다. 정적 안정화 구역에 있어서, 안정화 구역의 기울기는 콘택트 렌즈 내에서 고정된다. 안정화 구역의 표면 기울기를 증가시키는 것과 같은, 회전 속도를 개선하기 위한 설계로의 변화가 또한 콘택트 렌즈 두께를 증가시키고 편안함에 악영향을 줄 수 있다. 또한, 콘택트 렌즈 설계는 2가지를 달성해야 하는데; 즉 삽입 시에 적절한 배향으로 회전하는 것 및 착용 기간 동안 내내 그 배향을 유지하는 것을 달성하여야 한다. 정적 설계는 이들 2가지 모드 사이에서의 성능의 균형을 필요로 한다.

개인들이 나이가 들면서, 그들의 눈은 관찰자에게 비교적 가까이 있는 물체에 초점을 맞추기 위해 그들의 천연 렌즈 또는 수정체를 원근 조절하거나 구부릴 수 있는 능력이 저하된다. 이러한 상태가 노안으로 알려져 있다. 보다 구체적으로, 개인이 태어날 때, 수정체는 유연하며, 이는 수정체가 고도의 원근 조절을 할 수 있게 만든다. 개인이 나이가 들어감에 따라, 수정체는 점진적으로 보다 강성으로 되며 이에 따라 원근 조절할 수 있는 능력이 저하된다. 유사하게, 천연 렌즈 또는 수정체가 제거되고 안내 렌즈 또는 IOL이 대체물로서 삽입된 사람의 경우, 원근 조절할 수 있는 능력이 없다. 원근 조절형 IOL의 의도가 이러한 잠재적인 단점에 대처하고자 하는 것이지만, 현재의 원근 조절형 IOL 설계 및 개념은 비교적 새로운 것이며 발전을 계속하고 있다.

눈의 원근 조절 부전(failure)을 교정하는 데 사용되는 방법들 중에는 모노비전(mono-vision)으로 알려진 방법이 있는데, 여기서, 대부분의 경우에, 원거리 시력의 교정을 위한 콘택트 렌즈가 원거리 시력에 대해 우세한 것으로 알려진 렌즈 착용자의 우세안(dominant eye)에 이용되고, 이와 결부하여 근거리 시력의 교정을 위한 제2 콘택트 렌즈가 비-우세안에 이용된다. 모노비전은 근거리 시력 및 원거리 시력 둘 모두를 제공하는 동시에 뇌가 이미지들이 어떻게 해석되어야 하는지를 보상하는 것을 허용한다. 노안의 교정을 위한 다른 공지된 방법은 개인의 양눈 모두에 이중초점 또는 다초점 콘택트 렌즈를 사용하는 것이다. 노안의 교정을 위한 많은 형태의 이중초점 또는 다초점 콘택트 렌즈가 있다. 이들 설계 형태는 동심 링들 및 비구면 설계들을 포함하는데, 이들 둘 모두는 중심 원거리 또는 중심 근거리를 위해 설계될 수 있다. 이들 설계 모두는 눈의 동공 내에 소정 범위의 굴절력들을 제공함으로써 기능한다. 예를 들어, 동심 링 설계는 대상의 원거리 시력을 교정하는 데 요구되는 굴절력과 공칭적으로 동일한 굴절력을 제공하는 중심 링, 근거리 굴절력을 제공하는 인접 링, 및 원거리 굴절력을 또한 제공하는 외측 링을 가질 수 있다. 근거리와 원거리 사이의 중거리 시력 요구, 예를 들어 컴퓨터 스크린 관찰에 대처하기 위한 피팅(fitting) 전략이 또한 있을 수 있다. 양쪽 눈에 이중초점 또는 다초점 렌즈를 사용하는 것은 모노비전과 비교해 이미지 콘트라스트 및 해상도의 감소를 초래하지만, 보통 양안성을 유지한다. 노안을 치료하는 또 다른 방법은 한쪽 눈에 이중초점 또는 다초점 렌즈를 그리고 다른 눈에는 단초점(single vision) 렌즈를 배치하는 것이다. 이러한 방법을 사용함에 있어서의 불리한 점은, 만족스러운 렌즈 성능을 개인에게 제공하기 위해 고려되어야 하는 다수의 렌즈 및 근거리에서의 양안성의 제한에 있다.

노안을 치료하기 위한 콘택트 렌즈에 대해, 이중초점 또는 다초점 렌즈는 눈 상에서 움직임의 병진(translation)을 필요로 한다. 전술된 난시 렌즈가 중심화 및 회전 안정화를 필요로 하는 반면, 노안을 치료하기 위한 렌즈는 근거리, 중거리 및 원거리 시력을 위해 정확한 위치에 필요한 굴절력을 유지하기 위하여 더 많은 선형 이동이 필요하다. 이러한 병진을 위한 수단은, 착용자의 시선이 이동함에 따라 렌즈의 병진을 야기하도록 특정 영역에 위치된 렌즈 절두 및 더 두꺼운 구역들을 비롯한, 많은 형태들을 취하였다. 한 번 더, 편안함은 이동과의 균형이 맞춰져야 한다.

따라서, 단초점 렌즈의 편안함을 제공하면서 배향 및 안정성 성능을 유지하는 표면 개질 구역을 갖는 콘택트 렌즈를 설계하는 것이 유리할 것이다. 표면 개질 구역은 바람직하게는 회전을 야기할 수 있는 능력 대 편안함 사이에 균형을 갖고 설계될 수 있다.

본 발명의 마찰 안정화된 콘택트 렌즈는 착용자의 눈 상에서 콘택트 렌즈를 배향시키고 그 배향을 유지하는 것과 연관된 단점을 극복한다.

일 태양에 따르면, 본 발명은 안과용 장치(ophthalmic device)에 관한 것이다. 안과용 장치는 전방 표면 및 후방 표면을 갖고, 눈 상에서 회전 안정성을 필요로 하고, 렌즈 재료로 형성된 콘택트 렌즈; 및 콘택트 렌즈의 전방 표면 내로 또는 전방 표면 상으로 중 적어도 한쪽으로 통합된 하나 이상의 표면 개질 구역을 포함하고, 하나 이상의 표면 개질 구역은 최적의 시력을 위한 회전 각으로의 눈 상의 콘택트 렌즈의, 회전을 통한, 정렬을 가능하게 하도록 구성되고, 하나 이상의 표면 개질 구역은 콘택트 렌즈의 나머지 부분보다 더 큰 마찰 계수를 포함한다.

다른 태양에 따르면, 본 발명은 안과용 장치에 관한 것이다. 안과용 장치는 전방 표면 및 후방 표면을 갖고, 눈 상에서 선형 병진(linear translation)을 필요로 하고, 렌즈 재료로 형성된 콘택트 렌즈; 및 콘택트 렌즈의 전방 표면 내로 또는 전방 표면 상으로 중 적어도 한쪽으로 통합된 단일 개질 구역을 포함하고, 단일 개질 구역은 하안검과의 상호작용을 용이하게 하여서 단일 개질 구역과 착용자의 하안검의 상호작용으로 인해 렌즈가 정지된 상태를 유지하면서 착용자의 눈이 콘택트 렌즈 아래에서 자유롭게 움직이도록 구성되고, 단일 개질 구역은 콘택트 렌즈의 비개질 구역들보다 더 큰 마찰 계수를 포함한다.

각(angular) 배향 및 안정화를 제공하는 구매가능한 콘택트 렌즈, 예를 들어, 원환체 콘택트 렌즈는 상안검 및 하안검과, 그리고 더 적게는 중력과 상호작용하도록 렌즈의 설계에서 두께 구배의 사용에 영향을 준다. 그러한 구배 설계의 통상의 예에는 프리즘 밸러스트(prism ballast), 페리밸러스트(periballast), 이중 슬랩-오프(slab-off), 및 가속된 안정화 설계 또는 ASD가 포함된다. 두께 구배가 눈 상의 렌즈를 배향 및 안정화하는 데 매우 효과적인 것으로 입증되었으나, 이는 그의 단초점 대응물, 즉, 배향 제어를 필요로 하지 않고 동일한 재료로 제조된 구면 콘택트 렌즈와 비교하여, 주관적인 편안함이 열등한 단점을 겪을 수 있다. 성능에 대한 이러한 감소된 편안함은 안검과 상호작용하는 비교적 큰 안정화 특징부에 기인한다.

본 발명은 눈 상에서 렌즈를 배향 및 안정화하기 위하여 두께 구배보다는 오히려 마찰 구역을 이용한다. 마찰 구역 또는 구역들은 기본적으로, 깜박임 동안 상안검 및/또는 하안검이 하나 이상의 영역 위를 지나가는 경우 마찰 구동된 회전력을 생성하기 위한, 콘택트 렌즈의 전방 표면의 하나 이상의 특정 영역의 개질부이다. 개질부는 임의의 적합한 방식으로, 예를 들어, 국소 표면 조도 개질, 국소 표면 소수성 개질, 또는 국소 표면 재료 마찰 계수 개질로 형성될 수 있다. 표면 조도에 더하여, 명확한 표면 토폴로지(topology)(텍스처(texture)), 예를 들어, 일정한 높이를 갖는 범프(bump)들 또는 세레이션(serration) 패턴들의 어레이가 이용될 수 있다는 것에 주의하는 것이 중요하다. 이러한 텍스처는 렌즈 몰드 상의 레이저 텍스처화에 의해 형성될 수 있다. 이러한 패턴에서 일정한 높이의 이점은 불편함을 야기할 수 있는 높은 피크가 회피된다는 것이다. 이러한 명확한 패턴은 무작위 표면 조도와 다르다. 본질적으로, 마찰 구역은 증가된 두께 구역을 대신할 것이다. 더욱이, 렌즈의 전방 표면의 개질 영역과 비개질 영역 사이의 마찰 계수의 단지 비교적 작은 차이, 예를 들어, 대략 0.10의 차이는 두께 구배 렌즈의 회전력과 등가인 회전력을 야기할 수 있다. 마찰 계수의 이러한 작은 차이는 렌즈의 주관적인 편안함 성능을 증가시키면서 콘택트 렌즈를 배향 및 안정화하기 위한 수단을 제공할 수 있다.

앞서 제시된 바와 같이, 마찰 구역은 콘택트 렌즈의 제조와 일관되는 임의의 적합한 방식으로 형성될 수 있다. 그러나, 마찰 구역을 형성하기 위해 사용되는 공정과 독립적으로, 다수의 파라미터가 특정 설계를 최적화하기 위하여 가변될 수 있다는 것에 주의하는 것이 중요하다. 예를 들어, 마찰 구역의 크기, 형상 및 위치는 특정 설계를 최적화하기 위하여 수정될 수 있다. 더욱이, 마찰 구역의 방향성은 변경되어 회전의 정도 및 속도를 변화시킬 수 있다. 또한, 마찰 구역 자체 내에서, 회전의 정도 및 속도에 영향을 미치는 단순한 개질부가 만들어질 수 있다. 예를 들어, 각각의 마찰 구역은 상이한 마찰 계수들, 상이한 텍스처 패턴들, 텍스처 패턴들 내의 상이한 빈도수, 및 텍스처 패턴들을 형성하는 요소들의 상이한 높이들을 갖는 영역들을 포함할 수 있다. 구체적으로, 마찰 구역들의 고유한 이방성, 즉 반대 방향들로의 상이한 마찰이 원하는 효과를 위해 이용될 수 있다. 다시 말해서, 마찰력이 안검-콘택트 렌즈 계면에서 국소 활주 방향에 좌우될 것이어서, 예를 들어, 위로 깜박이는 것과 비교하여 아래로 깜박이는 동안 더 높은 마찰 구역들을 생성할 것이다. 그러나, 이러한 유형의 설계에 의해, 사용자 또는 착용자는 콘택트 렌즈가 정확하게 삽입되고 거꾸로 삽입되지 않는 것을 항상 보장해야 할 것이다.

이러한 개질 구역들은 본질적으로 안검-콘택트 렌즈 계면에서 유체 역학에 국소적인 영향을 미침으로써 국소 전-렌즈(local pre-lens) 눈물막 압력 및 두께의 변화를 자극한다.

본 발명의 전술된 및 다른 특징 및 이점은 첨부 도면에 예시된 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예의 하기의 보다 구체적인 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 안검 안정화 설계 특징을 갖는 종래 기술의 콘택트 렌즈의 평면도 및 단면도의 도식적 표현.
도 2는 상안검과 도 1의 콘택트 렌즈 사이의 상호작용 구역의 상세한 도식적 표현.
도 3은 본 발명에 따른 개질 표면 구역을 갖는 콘택트 렌즈의 도식적 표현.
도 4는 본 발명에 따른 개질 표면 구역을 갖는 콘택트 렌즈에 대한 삽입 후의 시간에 대한 렌즈 배향의 도표.
도 5는 본 발명에 따른 다초점 렌즈에 대한 단일 개질 표면 구역을 갖는 콘택트 렌즈의 도식적 표현.

현재, 최적의 시력을 유지하기 위해 회전 안정화를 필요로 하는 콘택트 렌즈, 예를 들어 원환체 콘택트 렌즈는 눈 상에 배향된 콘택트 렌즈를 유지하기 위해 중량 또는 안검 압력에 의존한다. 도 1을 참조하면, 안검 압력 안정화 설계의 평면도 및 단면도 둘 모두가 예시되어 있으며, 여기서 콘택트 렌즈(120)는 안정화 구역 또는 영역(122)에서 더 두껍다. 콘택트 렌즈(120)는 동공(102), 홍채(104) 및 공막(106)의 일부분을 덮도록 그리고 상안검 및 하안검(각각, 108 및 110) 둘 모두의 아래에 안착하도록 눈(100) 상에 위치된다. 이러한 설계에서의 더 두꺼운 안정화 구역(122)은 각막(112) 위에 위치된다. 안정화되면, 안정화 구역(122)은 상안검과 하안검(108, 110) 사이에서 유지된다.

도 2는 더 두꺼운 안정화 구역(222)이 어떻게 콘택트 렌즈(220)를 회전시키는 경향을 갖는 힘을 유도하도록 상안검(108)과 상호작용하는지를 더욱 상세하게 예시한다. 이러한 회전력을 유발하는 중요한 파라미터는 상안검(208)과 콘택트 렌즈(220)의 안정화 구역(222) 사이의 접촉 영역의 각도이다. 예시된 바와 같이, 상안검(208)과 더 두꺼운 안정화 구역(222)의 주연부 사이의 접촉점에서의, 벡터(230)에 의해 나타낸 법선력은 벡터(232)에 의해 나타낸 회전력으로 분해될 수 있다. 안정화 구역(222)의 각도가 가파를수록, 콘택트 렌즈(220)에 작용하는 법선력의 회전력 성분이 커진다. 반대로, 안정화 구역(222)의 각도가 낮아지거나 편평해질수록, 콘택트 렌즈(220)에 작용하는 법선력의 회전력 성분이 작아진다.

본 발명은 눈 상에서 렌즈를 배향 및 안정화하기 위하여 두께 구배보다는 오히려 마찰 구역을 이용한다. 마찰 구역 또는 구역들은 기본적으로, 깜박임 동안 상안검 및/또는 하안검이 하나 이상의 영역 위를 지나가는 경우 마찰 구동된 회전력을 생성하기 위한, 콘택트 렌즈의 전방 표면의 하나 이상의 특정 영역의 개질부이다. 개질부는 임의의 적합한 방식으로, 예를 들어, 국소 표면 조도 개질, 국소 표면 소수성 개질, 또는 국소 표면 재료 마찰 계수 개질로 형성될 수 있다. 본질적으로, 마찰 구역은 증가된 두께 구역을 대신할 것이다. 더욱이, 렌즈의 전방 표면의 개질 영역과 비개질 영역 사이의 마찰 계수의 단지 비교적 작은 차이, 예를 들어, 대략 0.10 이상의 차이는 두께 구배 렌즈의 회전력과 등가인 회전력을 야기할 수 있다. 마찰 계수의 이러한 작은 차이는 렌즈의 주관적인 편안함 성능을 증가시키면서 콘택트 렌즈를 배향 및 안정화하기 위한 수단을 제공할 수 있다. 이를 가능하게 하는 것은, 아래로 깜박이는 동안의 법선 안검 힘 및 안검 속도가 위로 깜박이는 동안의 법선 안검 힘 및 안검 속도보다 더 크고, 그에 의해 순 회전 또는 이동을 야기한다는 것이다.

본 발명에 따르면, 콘택트 렌즈의 전방 표면의 하나 이상의 특정 영역은 깜박임 동안 상안검 및/또는 하안검이 하나 이상의 표면 개질 영역 위를 지나가는 경우 마찰 구동된 회전력을 생성하도록 개질될 수 있다. 표면 개질은, 콘택트 렌즈의 나머지 부분에 대한 이들 구역에서의 마찰 계수를 변경/증가시키는 국소 표면 조도 개질, 국소 표면 소수성 개질, 국소 표면 재료 마찰 계수 개질, 또는 임의의 적합한 표면 개질을 포함할 수 있다. 앞서 언급된 바와 같이, 콘택트 렌즈의 전방 표면의 개질 영역과 비개질 영역 사이의 단지 작은 마찰 계수 차이는 이후에 더 상세히 설명되는 바와 같이 종래의 두께 구배 렌즈의 회전력과 등가인 회전력을 야기할 수 있다.

콘택트 렌즈의 전방 표면 상에 또는 내에 이러한 표면 개질 구역을 생성하기 위하여 다양한 방법이 이용될 수 있다. 한가지 그러한 방법은 특정 영역에서 콘택트 렌즈의 나노 및/또는 마이크로 텍스처화 또는 패턴화를 수반한다. 이러한 마찰 영역의 위치는 두께 구배의 배치와 같이 그리고 본 기술 분야에서 공지된 바와 같이 다수의 인자에 좌우된다. 또 다른 방법에 따르면, 콘택트 렌즈를 제조하는 데 사용되는 광학적 삽입체 및/또는 플라스틱 몰드는 특정 영역에서 나노 및/또는 마이크로 텍스처화 또는 패턴화될 수 있다. 여전히 또 다른 방법에 따르면, 미용 콘택트 렌즈의 제조 시 디자인을 인쇄하기 위해 이용되는 공정과 유사한, 안정화 영역에서 전방 곡면 몰드 내로의 상이한 재료들의 패드 인쇄(pad printing)가 이용될 수 있다. 여전히 또 다른 방법에 따르면, 중합체를 포함하여 다양한 그래프팅(grafting) 또는 코팅이, 프로세싱 후에, 콘택트 렌즈의 미리결정된 특정 영역에 적용될 수 있다. 마찰의 구역을 생성하기 위한 임의의 다른 적합한 공정이 본 발명에 따라 이용될 수 있고, 이는 본 명세서에서 설명된 임의의 조합을 포함한다.

예시적인 일 실시예에서, 두께 구배가 필요하지 않을 것이고, 콘택트 렌즈는 마찰 구동된 회전력을 생성하는 표면 개질에 의해 단독으로 배향 및 안정화될 것이다. 이러한 예시적인 실시예에서, 원환체 렌즈의 전체 설계는, 광학 구역이 근시/원시 및 난시 굴절 오차를 교정하기 위해 특정 기하학적 형상으로 구성될 것이라는 점을 제외하고, 단초점 렌즈와 동일할 것이다. 예시적인 대안 실시예에서, 하나 이상의 표면 개질부는 두꺼운 구역을 얇게 함으로써 편안함을 향상시키고 표면 개질부를 통하여 배향 및 안정성 성능을 여전히 유지하기 위하여 감소된 두께 구배와 조합될 수 있다. 여전히 또 다른 예시적인 대안 실시예에서, 하나 이상의 표면 개질부는 단지 회전 및 안정성 성능을 향상시키기 위하여 완전 두께 구배와 조합될 수 있다.

도 3을 참조하면, 2개의 표면 개질 구역들(302, 304)을 포함하고 두께 구배 구역이 없는 콘택트 렌즈(300)의 예시적인 실시예가 도시되어 있다. 이러한 예시적인 실시예에서, 표면 개질 구역들(302, 304)은 콘택트 렌즈(300)의 수평 축을 중심으로 대칭으로 그리고 서로로부터 약 180도 이격되어 위치된다. 2개의 표면 개질 구역들(302, 304)은 광학 구역(308)을 둘러싸는 콘택트 렌즈(300)의 주연 구역(306) 내에 위치된다. 도 3은 안검과 접촉을 이루는 표면인 콘택트 렌즈(300)의 전방 표면을 평면도로 도시한다. 단일 구역을 비롯한 임의의 수의 표면 개질 구역 구성들이 이용될 수 있다는 것에 주의하는 것이 중요하다. 예시적인 일 실시예에서, 2개의 표면 개질 구역들(302, 304)은 둘레의 벌크 렌즈 재료보다 더 높은 마찰 계수를 갖는 재료로 형성된다. 앞서 제시된 바와 같이, 0.10의 마찰 계수 차이가 눈 상에서 콘택트 렌즈를 배향시키고 그의 배향을 유지하기 위하여 필요한 회전력을 생성하기에 충분하다는 것은 입증되었다. 더욱이, 실험으로부터의 데이터는 0.10의 마찰 계수 차이가 콘택트 렌즈 제조자들 사이에 이용되는 재료들 사이의 마찰 계수의 편차보다 상당히 작다는 것을 시사한다. 다시 말해서, 다른 렌즈로부터의 재료를 단순히 이용하는 것으로도 0.10의 차이를 생성하기에 충분할 수 있고, 따라서 이는 콘택트 렌즈의 나머지 부분에 대한 그 구역의 면적을 고려하면 편안함에 있어서 감지할 수 있을 정도의 차이가 없을 것이라는 것을 나타낸다. 더 구체적으로, 렌즈가 극히 낮은, 즉 약 0.05 미만의, 마찰 계수를 갖는 콘택트 렌즈를 제조하기 위해 공지되고 특허된 재료인 세노필콘(senofilcon) A와 같은 실리콘 하이드로겔로 형성된 경우, 콘택트 렌즈 제조에 적합하고 세나필콘 A에 비해 0.10만큼 차이가 나는 낮은 마찰 계수를 갖는 임의의 수의 다른 재료가 표면 개질 영역을 생성하는 데 사용될 수 있다. 간단히 말하자면, 높은 마찰 구역이 요구될 필요는 없으며, 단지 상이한 렌즈 재료만이 필요하다. 존슨 앤드 존슨 비젼 케어 인크.(Johnson & Johnson Vision Care Inc.)로부터 입수가능한 아큐브(Acuvue)^® 오아시스(Oasys)^® 브랜드 콘택트 렌즈가 세노필콘 A로 형성되어 있다. 다른 제조사들은 관련 기술 분야에서 공지된 바와 같이 0.15 초과의 마찰 계수를 갖는 재료를 사용한다.

다른 예시적인 실시예에 따르면, 표면 개질 구역들(302, 304)은 본 명세서에서 착수한 실험에서 더 상세히 설명된 마이크로-텍스처화 공정을 거쳐 형성될 수 있다. 실험의 목적은 (비개질 구역에 비해) 더 높은 마찰 계수를 갖는 전방 표면 상의 표면 개질 구역으로 이루어진 구면 콘택트 렌즈가 눈 상에서 회전, 배향, 및 안정화될 실현 가능성을 입증하기 위한 것이었다.

시험용 콘택트 렌즈는 소프트-안정화된 몰딩(soft-stabilized molding, SSM) 공정을 이용하여 제조하였다. 더 높은 마찰 계수의 표면 개질 구역을 달성하기 위하여, 콘택트 렌즈를 제조하기 위하여 이후에 사용되는 플라스틱 렌즈 몰드를 제조하는 데 사용되는 광학 삽입체를, 유리 비드(bead) 매체로 이루어진 블라스팅(blasting) 공정을 이용하여 무작위 패턴으로 마이크로-텍스처화하였다. 렌즈의 주연부 내의 관심 대상의 2개의 축방향 대칭이고 장방형인 영역들에 대해 텍스처화를 국소화하기 위하여 마스크를 적용하였다. 이어서, SSM 공정을 이용하여 세노필콘 A 단량체로 콘택트 렌즈를 제조하였다.

이어서, 3시간의 착용 시간에 걸쳐 눈 착용(on-eye) 배향에 대해 전체 6개의 시험 렌즈를 평가하였다. 모든 렌즈를 공통 위치에 마킹(marking)하였고, 제로(0)를 코측으로 정의하여, 내안각 라인(intracanthal line)에 대해 각 배향을 측정하였다. 도 4는 6개의 모든 렌즈에 대한 삽입 후 시간에 대한 렌즈 배향의 도표를 도시한다. 도 4의 도표는 6개의 모든 렌즈가 렌즈 삽입 시 상이한 배향으로 시작하였고, 이어서 시간 경과에 따라 회전하였으며, 궁극적으로 일관된 정지 위치로 정착하여 그 위치에서 안정화를 유지하였다는 것을 입증한다. 정착하기 위한 시간은 약 60분에서 일어났다. 이러한 시간이 무의미하지 않지만, 실험은 마찰 구역이 눈 상의 렌즈를 회전시키는 데 이용될 수 있다는 것을 입증한다. 따라서, 마찰 구역은 회전의 정도 및 속도를 증가시키기 위하여 최적화될 수 있다. 이들 렌즈에 대해 표면 개질 구역 및 비개질 구역 둘 모두에서 마찰 계수를 시험하였다. 표면 개질 구역 및 비개질 구역은 각각 0.11 및 0.01의 마찰 계수를 보였다. 따라서, 0.1의 마찰 계수 차이가 콘택트 렌즈의 회전, 배향, 및 안정화를 야기할 수 있다는 것을 여기에서 보여주었다.

앞서 제시된 바와 같이, 실험에서의 설정 시간이 대략 60분이었지만, 실험이 실현 가능성을 입증하기 위한 것이고 최적 설계를 달성하기 위한 것은 아니었다는 것에 주의하는 것이 중요하다. 앞서 언급된 바와 같이, 마찰 구역이 콘택트 렌즈의 제조에 일관된 임의의 적합한 방식으로 형성될 수 있고, 마찰 구역을 형성하기 위해 사용되는 공정과 독립적으로, 다수의 파라미터가 특정 설계를 최적화하기 위하여 가변될 수 있다. 예를 들어, 마찰 구역의 크기, 형상 및 위치는 특정 설계를 최적화하기 위하여 수정될 수 있다. 더욱이, 마찰 구역의 방향성은 변경되어 회전의 정도 및 속도를 변화시킬 수 있다. 또한, 마찰 구역 자체 내에서, 회전의 정도 및 속도에 영향을 미치는 단순한 개질부가 만들어질 수 있다. 예를 들어, 각각의 마찰 구역은 상이한 마찰 계수들, 상이한 텍스처 패턴들, 텍스처 패턴들 내의 상이한 빈도수, 및 텍스처 패턴들을 형성하는 요소들의 상이한 높이들을 갖는 영역들을 포함할 수 있다.

본 명세서에서 입증된 바와 같이, 마찰 구역은 종래의 두께 구배 렌즈의 회전력과 등가인 회전력을 야기할 수 있다. 다양한 예시적인 실시예에서, 이러한 마찰 구역이 종래 렌즈의 더 두꺼운 구역을 완전히 대체할 수 있거나, 또는 대안적으로, 마찰 구역이 더 얇은 안정화 구역을 보충할 수 있거나 또는 그 반대일 수 있다. 다시 말해서, 표준 안정화 구역은 본 명세서에서 제시된 바와 같이 마찰 계수의 증가에 비례하여 전체 두께가 감소될 수 있다. 그러나, 마찰 계수와 편안함 사이에 임상적으로 입증된 관계가 존재한다는 것을 이해하는 것이 중요하다. 콘택트 렌즈의 마찰 계수가 증가함에 따라, 주관적인 착용자 편안함의 레벨은 감소한다. 따라서, 본 발명에 따른 표면 개질 구역을 이용하는 임의의 렌즈는 바람직하게는 개질 구역과 비개질 구역 사이의 마찰 계수의 차이뿐만 아니라 구역의 크기와 편안함 사이에 균형을 맞춘다. 따라서, 구역이 충분히 작고 마찰 계수 차이가 충분이 낮으면, 편안함의 차이가 두드러지지 않을 수 있다.

더 구체적으로, 개질 구역과 비개질 구역 사이의 마찰 계수 증분 또는 차이가 더 큰 경우, 렌즈의 안정화 또는 원하는 이동이 더 빠르게 달성될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 그러나, 마찰 계수 차이의 증가는 편안함에 영향을 줄 수 있고, 따라서 어떠한 설계도 이러한 차이와 편안함 사이에 균형을 맞추도록 시도하여야 한다. 마찰 계수와 편안함을 관련짓는 연구는 렌즈 재료 그 자체에 대한 것이었다. 다시 말하면, 전체 렌즈는 하나의 단일 마찰 계수를 갖고, 더 높은 마찰 계수를 갖는 렌즈는 더 낮은 마찰 계수를 갖는 렌즈보다 덜 편안하다. 본 발명에서, 렌즈 전방 표면의 단지 작은 부분이 더 높은 마찰 계수를 갖고, 편안함에 대한 영향은 유의하지 않을 수 있다. 더 구체적으로, 더 높은 마찰 구역으로 인한 어떠한 작은 불편함도 두께 차이가 없거나 최소인 것으로 인한 편안함의 개선에 의해 상쇄되는 그 이상이라는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 표면 개질 구역의 크기, 형상 및 패턴은, 더 작은 마찰 계수 차이에 의해 원하는 이동의 정도 및 속도를 생성하도록, 안검의 형상 및 이동에 대해, 전략적으로 원하는 형상에 대해 최적화될 수 있다.

신생아에 있어서, 눈의 수정체는 상당히 연질이고 유연하여, 수정체를 매우 가요성이게 그리고 큰 정도로 조절 또는 초점맞춤할 수 있게 한다. 사람이 나이가 들어감에 따라, 수정체는 점차 더 강성으로 되고, 따라서 그들의 눈은 조절하거나, 본래 수정체를 굴곡시키거나, 관찰자에게 비교적 근접해 있는 물체에 초점을 맞추는 능력이 감소한다. 이러한 상태가 노안으로 알려져 있다.

플러스 굴절력 렌즈가 수정체에 의해 손실된 초점력(focusing power)을 복원하는 데 이용될 수 있다. 플러스 굴절력 렌즈는 독서용 안경, 이중초점 안경 또는 삼중초점 안경의 형태를 취할 수 있다. 독서용 안경은 사람이 원거리에 대한 굴절 교정을 필요로 하지 않을 때 용이하게 이용된다. 그러나, 멀리 있는 물체는 독서용 안경을 통해 볼 때 흐릿해질 것이다. 사람이 이미 근시, 원시 및/또는 난시를 위한 안경을 착용하고 있는 경우, 플러스 굴절력은 이중초점 또는 삼중초점 렌즈의 형태로 기존의 안경에 부가될 수 있다. 콘택트 렌즈는 또한 노안을 다루기 위해 착용될 수 있다. 일 유형의 그러한 렌즈에서, 원거리 및 근거리 시력 영역들이 렌즈의 기하학적 중심 둘레에 동심으로 배열된다. 렌즈의 광학 구역을 통과하는 광은 눈의 하나 초과의 점에서 집중되고 초점이 맞춰진다. 이들 렌즈는 일반적으로 동시 보기 모드(simultaneous vision mode)로 사용된다. 동시 보기에서, 원거리 및 근거리에 대해 초점이 맞춰진 렌즈 광학 구역의 부분들이 동시에 이용가능하여, 둘 모두의 물체 거리들로부터의 광을 동시에 초점맞춘다. 이는 이미지 품질 및 이미지 콘트라스트가 저하될 수 있기 때문에 불리하다.

다른 유형의 콘택트 렌즈; 즉, 세그멘트화(segmented) 렌즈에서, 근거리 및 원거리 시력 영역들은 렌즈의 기하학적 중심에 대해 동심이 아니다. 세그먼트화 렌즈의 착용자는, 렌즈가 착용자의 눈의 동공에 대해 병진하거나 수직으로 움직이게 하도록 렌즈가 구성되기 때문에, 렌즈의 근거리 시력 영역에 접근할 수 있다. 이러한 교대 보기 렌즈(translating lens)는, 렌즈를 착용하고 있는 사람이 예를 들어 독서하기 위해 그들의 시선을 하향으로 이동할 때, 수직으로 움직인다. 이는 근거리 시력 부분을 착용자의 시선의 중심에서 상향으로 위치시킨다. 광학 구역을 통과하는 광의 실질적으로 전부는 시선에 기초하여 눈의 단일 점에 초점맞춰질 수 있다.

일 유형의 교대 보기 렌즈는 절두형 형상을 갖는다. 즉, 실질적으로 연속적으로 원형이거나 타원형인 대부분의 렌즈와는 달리, 절두형 콘택트 렌즈의 하부 부분은 렌즈의 해당 부분을 잘라내거나 짧게 함으로써 편평하게 되어 있다. 이는 렌즈의 하부에서 실질적으로 편평하고 두꺼운 에지를 생성한다. 그러한 렌즈의 예시적인 설명이 미국 특허 제7,543,935호, 미국 특허 제7,052,132호, 및 미국 특허 제4,549,794호를 비롯한 다수의 특허에 기재되어 있다. 그러나, 이들과 같은 콘택트 렌즈 상의 상대적으로 편평한 에지는 편안함을 감소시키는 경향이 있을 수 있다. 따라서, 교대 보기 콘택트 렌즈가 이러한 유형의 에지 설계를 갖지 않고 그럼으로써 개선된 편안함을 제공하는 것이 바람직하다.

다른 유형의 교대 보기 렌즈는 연속적으로 원형이거나 타원형인 외부 형상을 갖지만, 중심 광학 구역의 주연부에 실질적으로 두껍게 된 부분을 포함한다. 이러한 두껍게 된 부분은 착용자가 하방을 볼 때 하안검과 접촉하고 위치적으로 병진하도록 의도된다. 그러한 렌즈에 대한 예시적인 언급이 미국 특허 제7,040,757호 및 미국 특허 공개 제2010/0171924호에 기술되어 있다. 이들 문헌에 제시된 예시적인 실시예에서, 광학 구역 외측의 렌즈의 주연 부분의 두께는 렌즈의 수직 자오선에 평행한 자오선들에 대해 실질적으로 균일하며, 수직 자오선을 통해 절단하는 평면에 대해 거울 대칭을 나타낸다.

다른 예시적인 실시예에 따르면, 표면 개질 구역이 이중초점 또는 다초점 렌즈에 이용될 수 있는데, 근거리 물체를 보기 위한 추가 굴절력은 착용자가 아래를 또는 가까운 물체를 바라보는 경우 그리고 원거리 물체를 앞으로 그리고/또는 위로 바라볼 때 정상 거리 굴절력 영역으로 복귀하는 경우 착용자의 중심 시야 영역에 남아 있어야 한다. 이러한 예시적인 실시예에서, 단일 개질 구역이 렌즈의 하측 반부 내의, 다시 말해서, 렌즈의 기하학적 중심을 통하여 이어지는 가상 수평 축 아래의, 렌즈의 주연 영역의 전방 표면 상에 위치될 수 있다. 단일 개질 구역은 렌즈의 전체 후방 영역뿐만 아니라 렌즈의 전방 표면의 나머지 부분 또는 영역보다 더 높은 마찰 계수를 가질 것이다. 이러한 배열에 의해, 착용자가 아래를 바라보는 경우, 예를 들어, 근거리 물체를 보는 경우, 하안검에 의한 렌즈의 전방 표면 상의 힘은 전술된 바와 같이 마찰력으로 인해 렌즈의 후방 표면 상에 하안검에 의해 인가된 힘보다 더 크고, 그에 의해 눈이 렌즈 아래에서 회전하게 하고 이어서 이는 착용자의 시선이 렌즈의 광학 구역의 적절한 부분; 즉, 근거리 시야 영역에 남아 있게 한다. 이러한 유형의 이동은 전술된 예시적인 렌즈가 회전하는 것과 동일한 이유로 작동할 것이다.

도 5는 광학 구역(502), 광학 구역을 둘러싸는 주연 구역(504), 및 전술된 바와 같이 렌즈의 다른 영역보다 더 높은 마찰 계수를 갖는 단일 표면 개질 구역(506)을 갖는 콘택트 렌즈(500)를 도시한다. 단일 표면 개질 구역(506)은 본 명세서에서 설명된 바와 같이 안검과 상호작용하기에 적합한 임의의 형상을 포함할 수 있다. 예시적인 일 실시예에서, 증가된 마찰 계수를 갖는 단일 표면 개질 구역(506)은 렌즈(500)의 기하학적 중심을 통과하는 가상 수평 축(508)으로부터 렌즈의 하부 에지로 연장된다. 14 mm 렌즈의 경우, 이는 대략, 거리 라인(D2)으로 표현되는 바와 같은 환형 형상을 갖는 렌즈의 7 mm 섹션일 것이다. 바람직한 실시예에서, 단일 표면 개질 구역(506)은 렌즈(500)의 하부 에지로부터 렌즈(500)의 기하학적 중심을 향하여 위로 연장되어 거리 라인(D1)으로 표현되는 바와 같은 하부 에지로부터 1.5 mm의 거리에 대략 있는 가상 축(510)에서 멈출 것이다.

단일 개질 구역(506)이 본 명세서에서 설명된 임의의 방법에 따르지만 렌즈의 일 면 상에만 생성될 수 있다는 것에 주의하는 것이 중요하다. 더욱이, 앞서와 같이, 편안함 대 마찰 계수 및 구역의 크기가 고려되는 것이 바람직하다.

가장 실현가능하고 바람직한 실시예로 여겨지는 것이 도시되고 기술되지만, 기술되고 도시된 특정 설계 및 방법으로부터 벗어나는 것이 당업자에게 떠오를 것이고 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남 없이 사용될 수 있다는 것은 명백하다. 본 발명은 기술되고 예시된 특정 구성으로 제한되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위의 범주 내에 포함될 수 있는 모든 변형과 합쳐지도록 구성되어야 한다.

Claims (12)

1. 안과용 장치(ophthalmic device)로서,
   전방 표면 및 후방 표면을 갖고, 눈 상에서 회전 안정성을 필요로 하고, 렌즈 재료로 형성된 콘택트 렌즈; 및
   상기 콘택트 렌즈의 상기 전방 표면 내로 또는 상기 전방 표면 상으로 중 적어도 한쪽으로 통합된 하나 이상의 표면 개질 구역을 포함하고,
   상기 하나 이상의 표면 개질 구역은 최적의 시력을 위한 회전 각으로의 상기 눈 상의 상기 콘택트 렌즈의, 회전을 통한, 정렬을 가능하게 하도록 구성되고, 상기 하나 이상의 표면 개질 구역은 상기 콘택트 렌즈의 나머지 부분보다 더 큰 마찰 계수를 포함하는, 안과용 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 렌즈 재료는 실리콘 하이드로겔을 포함하는, 안과용 장치.
3. 제1항에 있어서, 2개의 표면 개질 구역을 추가로 포함하는, 안과용 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 2개의 표면 개질 구역은 상기 렌즈의 기하학적 중심을 통과하는 수직 축을 중심으로 180도 이격되어 대칭으로 배열된, 안과용 장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 2개의 표면 개질 구역은 각각 상기 렌즈의 기하학적 중심을 통과하는 수평 축을 중심으로 대칭으로 배열된, 안과용 장치.
6. 제3항에 있어서, 상기 콘택트 렌즈의 나머지 부분에 대한 상기 2개의 표면 개질 구역의 마찰 계수의 차이는 0.1 이상인, 안과용 장치.
7. 안과용 장치로서,
   전방 표면 및 후방 표면을 갖고, 눈 상에서 선형 병진(linear translation)을 필요로 하고, 렌즈 재료로 형성된 콘택트 렌즈; 및
   상기 콘택트 렌즈의 상기 전방 표면 내로 또는 상기 전방 표면 상으로 중 적어도 한쪽으로 통합된 단일 개질 구역을 포함하고,
   상기 단일 개질 구역은 하안검과의 상호작용을 용이하게 하여서 상기 단일 개질 구역과 착용자의 하안검의 상호작용으로 인해 상기 렌즈가 정지된 상태를 유지하면서 상기 착용자의 눈이 상기 콘택트 렌즈 아래에서 자유롭게 움직이도록 구성되고, 상기 단일 개질 구역은 상기 콘택트 렌즈의 비개질 구역들보다 더 큰 마찰 계수를 포함하는, 안과용 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 렌즈 재료는 실리콘 하이드로겔을 포함하는, 안과용 장치.
9. 제7항에 있어서, 상기 단일 표면 개질 구역은 상기 콘택트 렌즈의 하측 부분에 위치된, 안과용 장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 단일 표면 개질 구역은 상기 콘택트 렌즈의 기하학적 중심을 통하여 상기 콘택트 렌즈의 에지(edge)로 연장된 수평 축의 사이에 위치된, 안과용 장치.
11. 제7항에 있어서, 상기 단일 표면 개질 구역은 상기 콘택트 렌즈의 에지의 사이에 그리고 상기 콘택트 렌즈의 기하학적 중심을 향하여 약 1.5 mm의 거리로 연장되어 위치된, 안과용 장치.
12. 제7항에 있어서, 상기 콘택트 렌즈의 나머지 부분에 대한 상기 단일 표면 개질 구역의 마찰 계수의 차이는 0.1 이상인, 안과용 장치.

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