Дифракционное мультифокальное имплантируемое линзовое устройство
Изобретение относится к медицине. Имплантируемое линзовое устройство содержит дифракционную поверхность, определяющую оптическую ось, причем дифракционная поверхность имеет рельефную структуру, проходящую концентрически на поверхности и имеющую последовательность кольцевых концентрических ступеней, характеризующихся чередующимися высотами. При этом высота любой ступени с четными номерами меньше высоты соседних ступеней с нечетными номерами, при этом самая внутренняя ступень указанной рельефной структуры имеет наибольшую высоту среди всех остальных ступеней. Причем каждая кольцевая концентрическая ступень имеет первичную поверхность и вторичную поверхность. Причем вторичная поверхность круче первичной поверхности, причем указанная последовательность кольцевых концентрических ступеней характеризуется изменяющимися значениями ширины вторичных поверхностей так, что любые две ступени не имеют вторичных поверхностей одинаковой ширины. Применение данного изобретения позволит повысить качество зрения. 17 з.п. ф-лы, 8 ил., 2 табл.
Ссылка на родственную заявку
Согласно настоящей заявке испрашивается приоритет в соответствии с предварительной заявкой на выдачу патента Индии № 201721005229, поданной 14 февраля, содержание которой ссылкой полностью включено в настоящее описание.
Область техники, к которой относится настоящее изобретение, и предшествующий уровень техники настоящего изобретения
Настоящее изобретение в некоторых вариантах его осуществления относится к имплантируемому линзовому устройству и, более конкретно, но не исключительно, к мультифокальному имплантируемому линзовому устройству. Некоторые варианты настоящего изобретения относятся к способу изготовления мультифокального имплантируемого линзового устройства, а некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к способу применения мультифокального имплантируемого линзового устройства.
Качество зрения зависит от многих факторов, в том числе от размера и формы глаза и прозрачности роговицы и хрусталика. Когда возраст или заболевание приводит к тому, что хрусталик становится менее прозрачным, зрение ухудшается из-за того, что на сетчатку может передаваться меньше света. Помутнение хрусталика глаза известно в медицине как катаракта. Одним из принятых методов лечения этого состояния является хирургическое удаление помутневшего хрусталика и замена хрусталика искусственным хрусталиком, известным как интраокулярная линза (ИОЛ).
С годами для коррекции дефектов зрения разработаны многочисленные типы ИОЛ. Обычно эти линзы действуют в соответствии с одним из двух основных принципов оптики: рефракция и дифракция. Типичная ИОЛ изготавливается из полиметилметакрилата, имеет диаметр около 5-7 мм и поддерживается в глазу упругой силой гибких петель, называемых гаптиками. Используются и другие материалы, и есть целый ряд видов линз и конструкций гаптиков.
Мультифокальная линза имеет более одной фокальной точки. Бифокальная линза, являющаяся одним из типов мультифокальной линзы, имеет две фокальные точки: одну удаленную и одну вблизи. Задача мультифокальной ИОЛ состоит в том, чтобы увеличить пределы четкого видения и, следовательно, уменьшить зависимость от дополнительных очковых коррекций. Жесткие линзы, имеющие две или более оптических сил, используются для разделения падающего света между аксиально разделенными изображениями. На общее качество изображения влияет число оптических сил линзы и качество изображения самого фокусированного компонента.
Одним из типов мультифокальной ИОЛ является дифракционная мультифокальная ИОЛ. Для обеспечения одновременно двух оптических сил линзы используется пара дифракционных порядков за счет использования жесткого имплантата. Одна оптическая сила используется для зрительного различения предметов, расположенных на дальнем расстоянии (дальнего зрения), а другая - для зрительного различения предметов, расположенных на близком расстоянии (ближнего зрения). В обоих случаях расфокусированный свет также падает на сетчатку, но зрительная система человека терпима к связанным с контрастностью изменениям изображений, и для большинства пациентов это не оказывается проблемой. В дифракционной структуре используется полная апертура, при этом она терпима к изменениям размера зрачка и умеренному смещению центра.
Как правило, дифракционная линза состоит из любого числа кольцевых зон равной площади. Между соседними зонами предусмотрены оптические ступени с отличиями связанной длины пути, которые обычно абсолютно меньше расчетной длины волны. Площадь или размер зон определяет разделение между дифракционными силами линзы; причем с уменьшением площади зоны это разделение увеличивается. Разность оптического пути определяет относительные пиковые интенсивности различных дифракционных сил. Например, если разность оптического пути равна половине длины волны, есть две основные дифракционные силы: дифракционная сила нулевого порядка и дифракционная сила первого порядка. Для абсолютных разностей пути, которые меньше половины длины волны, доминирующей является сила нулевого порядка, в то время как для разностей оптического пути порядка одной длины волны доминирующей является дифракционная сила первого порядка.
В патенте США № 8,636,796 раскрыта интраокулярная линза с двумя киноформными профилями дифракции, образующими на ее оптической оси две четко различимые фокальные точки. Эти два профиля дифракции накладываются, и при этом структура рельефа включает в себя большие пилообразные уступы, чередующиеся с малыми пилообразными уступами, причем самый внутренний пилообразный уступ является одним из малых пилообразных уступов, а уступ рядом с самым внутренним пилообразным уступом является одним из более крупных пилообразных уступов и имеет наибольшую высоту.
В патенте США № 5,089,023 раскрыт интраокулярный оптический имплантат, содержащий рефракционную/дифракционную линзу, имеющую переднюю поверхность и заднюю поверхность, и переднезаднюю оптическую ось. По меньшей мере одна из передней и задней поверхностей линзы имеет профиль дифракционной линзы, покрывающий примерно половину эффективной площади линзы.
В патенте США № 5,699,142 раскрыта дифракционная мультифокальная офтальмологическая линза, имеющая зону аподизации, постепенно смещающую баланс энергии от ближнего фокуса к дальнему фокусу по значительной части линзы, при этом наружная область линзы направляет всю свою энергию в дальний фокус.
В патенте США № 6,536,899 раскрыта мультифокальная линза, содержащая несколько кольцевых зон. Каждая кольцевая зона разбита на две кольцевых подзоны так, что рефракционные силы в подзорах проявляют по меньшей мере две дифракционные силы, и по меньшей мере одна из дифракционных сил по существу совпадает со средней рефракционной силой каждой кольцевой зоны.
Дополнительный известный уровень техники включает в себя патенты США №№ 4,881,805; 5,344,47; 7,377,641; 4,162,122; 4,210,391; 4,338,005; 4,340,283; 4,995,714; 4,995,715; 4,881,804; 4,881,805; 5,017,000; 5,054,905; 5,056,908; 5,120,120; 5,121,979; 5,121,980; 5,144,483; 5,117,306; 5,076,684; 5,116,111; 5,129,718; 4,637,697; 4,641,934; и 4,655,565; и европейский патент № 1194797B1.
Краткое раскрытие настоящего изобретения
В соответствии с одним аспектом некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения предлагается имплантируемое линзовое устройство, имеющее дифракционную поверхность, определяющую оптическую ось. Дифракционная поверхность имеет рельефную структуру, проходящую концентрически на этой поверхности и имеющую последовательность кольцевых концентрических ступеней, характеризующихся чередующимися высотами, причем самая внутренняя ступень рельефной структуры имеет наибольшую высоту среди всех остальных ступеней.
В соответствии с одним аспектом некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения предлагается способ изготовления имплантируемого линзового устройства. Способ предусматривает формирование на поверхности оптического материала рельефной структуры, проходящей концентрически на этой поверхности и имеющей последовательность кольцевых концентрических ступеней, характеризующихся чередующимися высотами, причем самая внутренняя ступень указанной рельефной структуры имеет наибольшую высоту среди всех остальных ступеней.
В соответствии с одним аспектом некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения предлагается способ лечения зрения субъекта. Способ предусматривает имплантацию линзового устройства в глаз субъекта.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения последовательность кольцевых концентрических ступеней характеризуется изменяющимися значениями первичной ширины, то есть по меньшей мере две ступени не имеют одинаковой первичной ширины. Факультативно и предпочтительно, любые две ступени не имеют одинаковую первичную ширину.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения последовательность кольцевых концентрических ступеней характеризуется изменяющимися значениями вторичной ширины, то есть по меньшей мере две ступени не имеют одинаковую вторичную ширину. Факультативно и предпочтительно, любые две ступени не имеют одинаковую вторичную ширину.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения последовательность кольцевых концентрических ступеней характеризуется изменяющимися наклонами, то есть по меньшей мере две ступени не имеют одинакового наклона. Факультативно и предпочтительно, любые две ступени не имеют одинакового наклона.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения рельефная структура соответствует комбинации первого периодического профиля дифракции, выбранного с таким расчетом, чтобы обеспечить образование первого набора дифракционных фокусов на оптической оси, и второго периодического профиля дифракции, чтобы обеспечить образование второго набора дифракционных фокусов на оптической оси, причем каждый профиль дифракции имеет несколько периодов, и самая внутренняя ступень соответствует сумме самых внутренних периодов двух профилей дифракции.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один из профилей дифракции является аподизированным с уменьшающимися амплитудами в зависимости от радиальной координаты, характеризующей профиль дифракции.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения первый набор фокусов находится ближе к дифракционной поверхности, чем второй набор фокусов, причем характеристический наклон каждого периода первого профиля дифракции меньше характеристического наклон соответствующего периода второго профиля дифракции.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения последовательность кольцевых концентрических ступеней содержит подпоследовательность кольцевых концентрических ступеней с нечетными номерами, обеспечивающую первый набор фокусов, и подпоследовательность кольцевых концентрических ступеней с четными номерами, обеспечивающую второй набор фокусов, причем первый набор фокусов находится ближе к дифракционной поверхности, чем второй набор фокусов, и дифракционная оптическая сила, описывающая каждую фокальную точку второго набора, составляет по меньшей мере 51 процент дифракционной оптической силы, описывающей любую фокальную точку первого набора.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения по меньшей мере одна из подпоследовательности кольцевых концентрических ступеней с нечетными номерами и подпоследовательности кольцевых концентрических ступеней с четными номерами характеризуется уменьшающейся высотой ступени в зависимости от радиальной координаты.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения характеристический наклон каждой ступени с нечетным номером в подпоследовательности с нечетными номерами меньше характеристического наклона ступени с четным номером, следующей непосредственно за ступенью с нечетным номером.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения отношение между дифракционной оптической силой, описывающей фокальную точку дальнего набора фокусов, и дифракционной оптической силой, описывающей фокальную точку ближнего набора фокусов, обычно постоянно для всех наборов фокусов.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения дифракционная оптическая сила, описывающая каждую фокальную точку ближнего набора фокусов, составляет по меньшей мере +1,5 диоптрии. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения дифракционная оптическая сила, описывающая каждую фокальную точку ближнего набора фокусов, составляет не более +5 диоптрий.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения дифракционная оптическая сила, описывающая каждую фокальную точку дальнего набора фокусов, составляет по меньшей мере +0,77 диоптрии. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения дифракционная оптическая сила, описывающая каждую фокальную точку дальнего набора фокусов, составляет не более +3,0 диоптрий.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения для по меньшей мере одного набора из двух наборов фокусов дифракционные оптические силы, описывающие любую пару прилежащих фокусов набора, составляют по меньшей мере один процент от друг друга.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения указанная поверхность имеет кривизну, выбранную с таким расчетом, чтобы образовать на оптической оси рефракционную фокальную точку, находящуюся дальше любого дифракционного фокуса, образованного профилями дифракции.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения кривизна и ступени выбираются с таким расчетом, что когда луч света проходит через указанную поверхность и через отверстие зрачка примерно 3 мм, процент интенсивности света, фокусируемого в рефракционную фокальную точку, находится в пределах от примерно 42 % до примерно 58 %. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения кривизна и ступени выбираются с таким расчетом, что когда луч света проходит через указанную поверхность и через отверстие зрачка примерно 3 мм, процент интенсивности света, фокусируемого на дальний из двух наборов фокусов, находится в пределах от примерно 14 % до примерно 26 %. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения кривизна и ступени выбираются с таким расчетом, что когда луч света проходит через указанную поверхность и через отверстие зрачка примерно 3 мм, процент интенсивности света, фокусируемого на ближний из двух наборов фокусов, находится в пределах от примерно 24 % до примерно 36 %.
Если не определены иначе, все технические и/или научные термины, используемые в тексте настоящего описания, имеют то же значение, какое обычно понимается специалистом в данной области техники. Хотя на практике использования или тестирования вариантов осуществления настоящего изобретения могут использоваться другие способы и материалы, подобные или эквивалентные описанным в настоящем документе, ниже описываются иллюстративные способы и/или материалы. В случае противоречия преимущественную силу будет иметь настоящее описание, включая определения. Кроме того, материалы, способы и примеры являются лишь иллюстративными и не предназначены непременно ограничивать объем настоящего изобретения.
Краткое описание фигур
В настоящем документе описаны некоторые варианты осуществления настоящего изобретения, причем описаны лишь как пример, со ссылками на прилагаемые фигуры. Теперь с конкретной подробной ссылкой на фигуры подчеркивается, что показанные подробности служат лишь как пример и предназначены для целей иллюстративного рассмотрения вариантов осуществления настоящего изобретения. В этом отношении описание, взятое вместе с фигурами, делает очевидным для специалистов в данной области техники каким образом варианты осуществления настоящего изобретения можно практически использовать.
На фигурах представлено следующее:
на фиг. 1A-F представлены схематические иллюстрации видов сверху (фиг. 1A-E) и вида сбоку (фиг. 1F) мультифокального линзового устройства в соответствии с различными иллюстративными вариантами осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 2 представлена схематическая иллюстрация увеличенного вида предпочтительной формы одной ступени рельефной структуры в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 3 представлен график, на котором показан профиль дифракции в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 4A и 4B представлены схематические иллюстрации вида сверху (фиг. 4A) и вида сбоку (фиг. 4B) нечетных и четных зон линзового устройства в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 5A и 5B представлены графики, на которых показаны два профиля дифракции, которые в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения могут объединяться для образования профиля дифракции, показанного на фиг. 3;
на фиг. 6A-C представлены схематические иллюстрации, на которых показаны несколько фокусов в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 7 представлен график, на котором показано распределение света, полученное для диаметра отверстия зрачка около 3 мм, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения; и
на фиг. 8 представлен график, на котором показано распределение света, полученное для нескольких диаметров отверстия зрачка, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.
Описание конкретных вариантов осуществления изобретения
Настоящее изобретение в некоторых вариантах его осуществления относится к имплантируемому линзовому устройству и, более конкретно, но не исключительно, к мультифокальному имплантируемому линзовому устройству. Некоторые варианты настоящего изобретения относятся к способу изготовления мультифокального имплантируемого линзового устройства, а некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к способу применения мультифокального имплантируемого линзового устройства.
Перед тем как подробно объяснить по меньшей мере один вариант осуществления настоящего изобретения, следует подчеркнуть, что настоящее изобретение не обязательно ограничивается в своем применении деталями конструкции и расположением компонентов и/или способами, изложенными в последующем описании и/или проиллюстрированными на фигурах и/или в разделе «Примеры». Настоящее изобретение может иметь и другие варианты осуществления или может практически использоваться или осуществляться разными путями.
Когда луч света движется в воздухе и ударяется о поверхность светопрозрачного вещества под углом α1, измеренным относительно нормали к поверхности, происходит его преломление в указанное вещество под углом, определяемым по закону преломления Снеллиуса, который математически представлен следующей формулой:
nA sin α1 = nS sin α2
где nS - показатель преломления вещества, nA - показатель преломления воздуха, и α2 - угол, под которым луч преломляется в вещество. Подобно α1, α2 измеряется от нормали к поверхности. Типичное значение nA - около 1.
Еще одним оптическим явлением является дифракция - явление небольшого отклонения света от прямолинейного направления при его прохождении вблизи края предмета или в отверстии предмета. Величина отклонения зависит от длины волны света по сравнению с размером отверстия или края. Если отверстие намного больше длины волны света, отклонение будет почти незаметным. Однако, если эти два параметра близки или равны, величина отклонения значительна и легко видна невооруженным глазом.
Оптические эффекты в результате дифракции создаются за счет взаимодействия волн света из разных зон отверстия, вызывающего дифракцию. Иллюстративно, это взаимодействие можно наблюдать как один из двух типов интерференций: (i) аддитивная или усиливающая интерференция, когда гребни двух волн объединяются для создания усиленной волны; и (ii) деструктивная или гасящая интерференция, когда объединяются гребень одной волны и впадина другой волны, при этом гася друг друга.
Рассмотрим теперь фигуры. На фиг. 1A-F представлены виды сверху (фиг. 1A-E) и вид сбоку (фиг. 1F) мультифокального линзового устройства 20 в соответствии с различными иллюстративными вариантами осуществления настоящего изобретения. Линзовое устройство 20 имеет дифракционную поверхность 1, определяющую оптическую ось 26 и имеющую рельефную структуру 2, проходящую концентрически на поверхности 1. Рельефная структура 2 факультативно и предпочтительно выполнена в виде последовательности кольцевых концентрических ступеней 22. Число ступеней предпочтительно, но не обязательно, составляет от примерно 3 до примерно 40,
В значении, в каком он используется в настоящем описании, термин «примерно» означает ±10 %.
Линзовое устройство 10 может использоваться более чем в одном случае применения. Согласно некоторым вариантам осуществления устройство реализовано как интраокулярное линзовое устройство, и в этом случае тело линзы выполнено как офтальмологическая интраокулярная линза, а согласно некоторым вариантам осуществления устройство реализовано как контактная линза, и в этом случае тело линзы выполнено как контактная линза.
Согласно любому из вышеупомянутых вариантов осуществления поверхность 1 предпочтительно имеет асферический базовый профиль, благодаря чему линзовое устройство 20 имеет отрицательную сферическую аберрацию в диапазоне от примерно -0,05 микрон до примерно -0,15 микрон по всей оптической силе линзового устройства 20. Эта асферичность обеспечивает баланс между чувствительностью к контрастности и глубиной поля резкости, вызывая умеренную положительную сферическую аберрацию в глазу, в котором находится линзовое устройство 20.
Обычно линзовое устройство 20 имеет переднюю поверхность и заднюю поверхность, причем одна из этих поверхностей является дифракционной поверхностью 1, а поверхность, противоположная дифракционной поверхности 1, называется поверхностью 6 (см. фиг. 1F). В показательном примере, проиллюстрированном на фиг. 1F, дифракционная поверхность 1 представляет собой переднюю поверхность. Специалисту в данной области техники известно, как откорректировать фиг. 1F для случая дифракционной поверхности на задней поверхности линзового устройство 20.
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения одна из поверхностей линзового устройство 20 имеет торический профиль. Обычно, но не обязательно, иметь торический профиль может поверхность, противоположная дифракционной поверхности 1. Например, дифракционная поверхность 1 может иметь асферический профиль, а противоположная ей поверхность 6 имеет торический профиль.
Термин «асферический профиль» хорошо известен специалистам в данной области техники. В качестве дополнительного пояснения следует отметить, что в тексте настоящего описания этот термин используется означающим профиль поверхности, имеющей отклонения от сферической поверхности. Эти отклонения могут характеризоваться, например, как плавно изменяющиеся отличия между асферическим профилем и предполагаемым сферическим профилем, по существу совпадающим с асферическим профилем на небольших радиальных расстояниях от вершины профиля.
С математической точки зрения асферический профиль является типом конического сечения. Коническое сечение может характеризоваться параметром, известным как коническая постоянная k, причем k > -1 соответствует эллипсу (k > -1, k ≠ 0) или кругу (k ≠ 0), k = -1 соответствует параболе, и k < -1 соответствует гиперболе.
Для данного конического сечения k прогиб Z(s) асферической поверхности в любой точке s, где s - радиальное расстояние от оптической оси линзового устройства 20, можно записать следующим образом:
,
где C - кривизна (величина, обратная радиусу кривизны) базовой сферы на оптической оси, и A4, A6, ... - асферические члены 4-го, 6-го и т. д. порядка. Первый член в вышеприведенной формуле описывает отклонение первого порядка асферической поверхности от сферы, а остальные члены представляют коррекции более высокого порядка.
Согласно разным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения асферический профиль характеризуется конической постоянной, которая менее -1 и предпочтительно не менее -100, предпочтительнее, в пределах от примерно -1,1 до примерно -3, предпочтительнее, от примерно -1,1 до примерно -1,37 включительно. Коническая постоянная может выбираться на основе требуемого радиуса кривизны поверхности и требуемой асферичности. Типичными значениями для C являются, кроме прочего, значения в пределах от примерно 0,006 мм-1 до примерно 0,1 мм-1 или от примерно 0,002 мм-1 до примерно 0,2 мм-1 (в абсолютном значении). Значения асферических членов более высокого порядка могут выбираться таким образом, чтобы внос члена более высокого порядка был менее 10 % от значения Z(s).
Хорошо известен специалистам в данной области техники и термин «торический профиль». В качестве дополнительного пояснения следует отметить, что в тексте настоящего описания этот термин используется означающим радиальный профиль поверхности, имеющей первую преломляющую силу вдоль первого меридиана и вторую преломляющую силу вдоль второго меридиана, причем первый и второй меридианы перпендикулярны друг другу, и первая и вторая преломляющие силы отличаются. Обычно форма торической поверхности приблизительно представляет собой форму поперечного сечения тора.
С математической точки зрения торический профиль может характеризоваться двумя коническими постоянными k1 и k2, каждая из которых соответствует одному из двух меридианов.
Для данных конических сечений k1 и k2 прогиб toric(r, θ) торической поверхности в любой точке (r, θ), где r - радиальное расстояние от оптической оси линзового устройства 20, и θ - угол, измеренный от главного меридиана, можно записать следующим образом:
,
где c1 и c2 - кривизны вдоль соответствующих меридианов.
Типичными значениями для c1 и c2 являются, кроме прочего, значения в пределах от примерно 0,006 мм-1 до примерно 0,1 мм-1 или от примерно 0,002 мм-1 до примерно 0,2 мм-1. Типичными значениями для k1 и k2 являются, кроме прочего, значения менее -1, предпочтительнее, от примерно -1,1 до примерно -3 или от примерно -1,1 до примерно -1,37 включительно.
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения торический профиль лишен сферической аберрации, причем значение цилиндра, характеризующее тело 10 линзы, может быть любым, предпочтительно по меньшей мере 1 диоптрия, или по меньшей мере 2 диоптрии, или по меньшей мере 2,5 диоптрии, или по меньшей мере 3 диоптрии, или по меньшей мере 3,5 диоптрии, или по меньшей мере 4 диоптрии, или по меньшей мере 4,5 диоптрии, или по меньшей мере 5 диоптрий, или по меньшей мере 5,5 диоптрий, или по меньшей мере 6 диоптрий. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения цилиндр имеет значение, находящееся в пределах 1-20 диоптрий включительно, предпочтительнее, целое значение или полуцелое значение в пределах 1-20 диоптрий включительно. Значение цилиндра линзы определяет отклонение от сферичности конкретной части поверхности линзы. Термин «цилиндр» происходит от цилиндрических линз, по своей природе имеющих в разных направлениях разные фокусные расстояния. Оптический эффект, вызываемый линзой, имеющей ненулевое значение цилиндра, известен как астигматизм поверхности. В номенклатуре оптометрии термин «астигматизм» используется также для описания физиологического дефекта, например, когда роговица имеет непостоянную кривизну. Для субъектов с астигматизмом требуется определенное значение цилиндра в линзе, поскольку оно корректирует астигматизм глаза.
Торическая поверхность, лишенная сферической аберрации, в литературе известна также как «аберрационно-нейтральная» поверхность. Использование аберрационно-нейтральной поверхности отличается от обычных линзовых устройств, использующих отрицательную асферичность для компенсации формы роговицы. Авторы настоящего изобретения открыли, что правильный выбор конических постоянных k1 и k2 позволяет использовать аберрационно-нейтральную поверхность на торической стороне при одновременном поддерживании адекватного значения цилиндра.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения линзовое устройство 20 содержит две или более гаптических структур 3. Гаптические структуры 3 могут иметь любую форму, подходящую для фиксации линзового устройства 20 в глазу субъекта. На фиг. 1A-B представлены варианты осуществления, в которых линзовое устройство 20 имеет две гаптические структуры 3, каждая из которых имеет форму линейной дуги; на фиг. 1C представлены варианты осуществления, в которых линзовое устройство 20 имеет две по существу плоские гаптические структуры 3, каждая из которых имеет форму дуги; на фиг. 1C представлены варианты осуществления, в которых линзовое устройство 20 имеет две по существу плоские гаптические структуры 3, каждая из которых имеет форму замкнутого кольца; и на фиг. 1C представлены варианты осуществления, в которых линзовое устройство 20 имеет две по существу плоские гаптические структуры 3, каждая из которых имеет форму пластины, имеющей два или более выступающих наружу фиксирующих выступов.
Увеличенный вид предпочтительной формы одной ступени 22 рельефной структуры 2 иллюстрируется на фиг. 2. Как показано, ступень имеет первичную поверхность 30, вторичную поверхность 32 и закругленную вершину 34 между первичной 30 и вторичной 32 поверхностями. Преимущество наличия вершины 34 заключается в том, что она уменьшает рассеянный свет и повышает качество зрения. Кривизна закругленной вершины 34 характеризуется радиусом, предпочтительно находящимся в субмикронном диапазоне. Первичные поверхности 30 обычно обеспечивают рефракционную силу нулевого порядка для дальнего зрения. Вторичная поверхность 32 является значительно круче, чем первичная поверхность 30, и обычно обеспечивает дифракционную силу для ближнего зрения и зрения на среднее расстояние. Каждая ступень образует оптическую зону линзового устройства 20, и поэтому взаимозаменяемо именуется в тексте настоящего описания зоной линзового устройства 20.
Вторичная ширина W ступени определяется как проекция вторичной поверхности 32 на радиальное направление r, наклон α ступени определяется как угол наклона между линией, образующей вторичную поверхность 32, и радиальным направлением r, а полная ширина ΔR ступени определяется как совокупные проекции первичной 30 и вторичной 32 поверхностей на радиальное направление r. Для любой из ступеней в рельефной структуре 2 типичная ширина находится, кроме прочего, в пределах от примерно 20 нанометров до примерно 200 нанометров, а типичный наклон находится, кроме прочего, в пределах от примерно 65° до примерно 89°.
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения последовательность кольцевых концентрических ступеней характеризуется изменяющимися значениями вторичной ширины, то есть любые две ступени не имеют одинаковую вторичную ширину W, как определено выше со ссылкой на фиг. 2, согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения последовательность кольцевых концентрических ступеней характеризуется изменяющимися значениями первичной ширины, то есть любые две ступени не имеют одинаковую первичную ширину R, как определено выше со ссылкой на фиг. 2, и согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения последовательность кольцевых концентрических ступеней характеризуется изменяющимися значениями наклона, то есть любые две ступени не имеют одинаковый наклон α, как определено выше со ссылкой на фиг. 2. Авторы настоящего изобретения установили, что изменяющиеся значения первичной ширины, значения вторичной ширины и/или изменяющиеся значения наклона обеспечивают глазу, в котором находится линзовое устройство, ближнее зрение и/или зрение на среднее расстояние с изменяющейся дифракционной оптической силой. В этом заключается отличие от обычных линз, обеспечивающих одну имеющую одно значение дифракционную оптическую силу для ближнего зрения и другую дифракционную оптическую силу для зрения на среднее расстояние.
Каждый компонент линзового устройства 20, включая, кроме прочего, поверхность 1 и гаптические структуры 3, может изготавливаться из любого оптического материала, достаточно прозрачного для видимого света и подходящего для оптики. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один компонент линзового устройства изготавливается из биологически совместимого материала, который может быть гидрофильным или гидрофобным. Материал может представлять собой или содержать по меньшей мере одно вещество, выбранное из группы, состоящей из полиметилметакрилата (ПММА), гидроксиэтилметакрилата (ГЭМА), коллагена и акрилового материала. Могут использоваться также материалы, раскрытые, например, в опубликованной заявке США № 20160058552, содержание которой ссылкой полностью включается в настоящее описание.
Ожидается, что в течение срока действия патента, начиная с этой заявки, будет разработано много соответствующих материалов для имплантируемых линз, и охват термина «оптический материал» предполагается включающим a priori все эти новые технологии.
Последовательность кольцевых концентрических ступеней 22 факультативно и предпочтительно характеризуется чередующимися высотами. На фиг. 3 представлен график, на котором показан профиль 7 дифракции, создаваемый ступенями 22, в виде функции высоты h(r), где r - радиальная координата r, измеренная наружу от центра поверхности 1 (см. фиг. 1A). Функция высоты h(r) является периодической, причем каждый период соответствует одной ступени рельефной структуры 2, так что амплитуда функции высоты h(r) для конкретного периода - это высота соответствующей ступени. На фиг. 3 периоды с нечетными номерами обозначены 13a, 13b и т. д., а периоды с четными номерами обозначены 14a, 14b и т. д. Таким образом, первый период, соответствующий самой внутренней ступени, обозначен 13a, второй период, соответствующий следующей после самой внутренней ступени, обозначен 14a, и т. д. Как показано, самая внутренняя ступень рельефной структуры имеет наибольшую высоту среди всех остальных ступеней. Авторами настоящего изобретения было установлено, что такая конфигурация позволяет самой внутренней ступени обеспечить (частично) ближнее зрение. В этом заключается отличие от обычных линз, в которых самая внутренняя ступень рельефной структуры не имеет наибольшей высоты, и поэтому может обеспечить только зрение на среднее расстояние.
Высоты ступеней являются чередующимися в том смысле, что для каждой пары прилежащих ступеней рельефной структуры одна ступень пары имеет высоту, которая больше высоты другой ступени пары. Так, например, высота ступени рядом с самой внутренней ступенью (соответствующей периоду 14a на фиг. 3) находится между двумя ступенями с нечетными номерами (соответствующими периодам 14a и 14b на фиг. 3), которые выше, чем эта ступень рядом с самой внутренней ступенью.
На фиг. 4A представлена схематическая иллюстрация вида сверху рельефной структуры 2. Показаны несколько оптических зон и соответствующих значений первичной ширины. Самая внутренняя зона обозначена ЗОНА1, зона рядом с внутренней обозначена ЗОНА2, и т. д. Зоны с нечетными номерами (ЗОНА1, ЗОНА3 и т. д.) факультативно и предпочтительно обеспечивают глазу, в котором находится линзовое устройство, ближнее зрение, а зоны с четными номерами (ЗОНА2, ЗОНА4 и т. д.) факультативно и предпочтительно обеспечивают глазу, в котором находится линзовое устройство, зрение на среднее расстояние. Радиусы плоских областей (перпендикулярно оптической оси), ограниченных зонами с нечетными номерами, обозначены R1(1), R1(2) и т. д., а радиусы плоских областей, ограниченных зонами с четными номерами, обозначены R2(1), R2(2) и т. д. Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения по меньшей мере две из зон имеют разные планарные области. Предпочтительно, любые две зоны не имеют одинаковой планарной области. Планарная область зоны является областью плоского кольца, полученного проецированием соответствующей зоны на плоскости, перпендикулярной оптической оси.
Показательный пример математической функции, описывающей радиусы зон с нечетными номерами, выглядит следующим образом:
,
где k - нечетное целое число (k = 1, 3, 5, ...), ƒ1 - фокусное расстояние для ближнего зрения эффекта дифракции первого порядка для соответствующей зоны с нечетным номером, и λ - длина волны, на которой глаз обладает наибольшей чувствительностью (обычно 550 нм). Обычно значение ƒ1 в миллиметрах соотносится с соответствующей дифракционной дополнительной силой d1 для ближнего зрения в диоптриях как ƒ1=1000/d1.
Показательный пример математической функции, описывающей радиусы зон с четными номерами, выглядит следующим образом:
где m - четное целое число (m = 2, 4, 6, ...), ƒ2 фокусное расстояние для зрения на среднее расстояние эффекта дифракции второго порядка для соответствующей зоны с четным номером, и λ - см. предыдущую формулу. Обычно значение ƒ2 в миллиметрах соотносится с соответствующей дифракционной дополнительной силой d2 для зрения на среднее расстояние в диоптриях как ƒ1=1000/d2.
Рельефную структуру 2, показываемую профилем 7 дифракции, можно факультативно и предпочтительно описать как объединение двух профилей дифракции. Это проиллюстрировано на фиг. 5A и 5B, на которых показаны первый профиль 8 дифракции (фиг. 5A) и второй профиль 9 дифракции (фиг. 5B), оба в виде функций высоты h1(r) и h2(r) соответственно. Каждая из функций высоты h1(r) и h2(r) является периодической. Периоды профиля 8 обозначены 8a, 8b, 8c и т. д., а периоды профиля 9 обозначены 9a, 9b, 9c и т. д. Профиль 8 факультативно и предпочтительно выбирается таким образом, чтобы позволить рельефной структуре 2 образовать набор дифракционных фокусов первого порядка, а профиль 9 факультативно и предпочтительно выбирается таким образом, чтобы позволить рельефной структуре 2 образовать набор дифракционных фокусов второго порядка.
Согласно различным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения профиль 7 дифракции (фиг. 3), создаваемый линзовым устройством 20, является суммой профиля 8 дифракции (фиг. 5A) и профиля 9 дифракции (фиг. 5B). Таким образом, профиль 7 дифракции может обеспечивать два набора дифракционных фокусов. Показательный пример двух наборов дифракционных фокусов 11 и 12 схематически проиллюстрирован на фиг. 6A. Из этих двух наборов набор 11 фокусов, находящийся ближе к линзовому устройству 20, факультативно и предпочтительно создается профилем 8, и набор 12 фокусов, находящийся дальше от линзового устройства 20, факультативно и предпочтительно создается профилем 9. Эти два набора дифракционных фокусов 11 и 12 находятся в двух легко отличимых областях на оптической оси 26, причем самая дальняя фокальная точка набора 11 находится ближе к линзовому устройству 20, чем любой из фокусов набора 12. Предпочтительно, профиль 8 выбирается для обеспечения ближнего зрения, а профиль 9 выбирается для обеспечения зрения на среднее расстояние глаза субъекта, в котором находится линзовое устройство 20. Увеличенные виды наборов 11 и 12 проиллюстрированы на фиг. 6B и 6C, при этом F11(i), где i=1, 2, ..., k, означает i-ю фокальную точку в наборе 11, и F12(i), где i=1, 2, ..., k, означает i-ю фокальную точку в наборе 12, где индекс i определяется так, что для каждого набора фокусов фокальная точка с индексом i+1 находится дальше от линзового устройства 20, чем фокальная точка с индексом i.
Согласно любому из вариантов осуществления, описанных в настоящем документе, по меньшей мере одна из поверхностей 1 и 6 имеет кривизну, выбранную с таким расчетом, чтобы образовать на оптической оси 26 рефракционную фокальную точку 10, находящуюся дальше, чем любая дифракционное фокальная точка первого порядка, образованная профилями 8 и 9 дифракции. Фокальная точка 10 предпочтительно выбирается для глаза, принимающего линзовое устройство 20, с дальним зрением. Показательные примеры рефракционных оптических сил, описывающих фокальную точку 10, включают в себя, кроме прочего, рефракционные оптические силы от примерно -99 диоптрий до примерно 99 диоптрий, предпочтительнее, от примерно -50 диоптрий до примерно 50 диоптрий.
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения профили 8 и 9 выбираются такими, что дифракционные фокусы второго порядка профиля 9 приблизительно совпадают с дифракционными фокусами 11 первого порядка профиля 8. Преимущество этого варианта осуществления заключается в том, что часть света используется в помощь ближнему зрению.
Показательный пример математической функции, описывающей значения высоты ступеней с нечетными номерами в рельефной структуре 2, выглядит следующим образом:
H 1(r) = (λ/2)(A1(r)/n1-n2),
где r - радиальная координата, обозначающая расстояние соответствующей ступени от оптической оси, λ - длина волны, на которой глаз обладает наибольшей чувствительностью (обычно 550 нм), n1 и n2 - показатели преломления материала линзы и ее имплантационной среды соответственно, и A1(r) - безразмерный коэффициент амплитуды ближнего зрения, изменяющийся с r.
Показательный пример математической функции, описывающей значения высоты ступеней с четными номерами в рельефной структуре 2, выглядит следующим образом:
H 2(r) = (λ/2)(A2(r)/n1-n2),
где λ, n1 и n2 - см. предыдущую формулу, и A2(r) - безразмерный коэффициент амплитуды зрения на среднее расстояние, изменяющийся с r.
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения по меньшей мере одна из функций H1(r) и H2(r) является аподизированной с уменьшающимися амплитудами в зависимости от радиальной координаты r. Этого можно добиться, например, выбором A1(r) и/или A2(r) как убывающей функции радиальной координаты r. Например, A1(r) и/или A2(r) могут быть реализованы как геометрический ряд с наибольшим членом для самой внутренней ступени (нечетной или четной соответственно) и наименьшим членом для самой наружной ступени (нечетной или четной соответственно). Предпочтительно, но не обязательно, между последовательными нечетными или четными ступенями каждый из коэффициентов A1(r) и A2(r) уменьшается по меньшей мере на 1 %. Показательное значение для A1(r) для самой внутренней нечетной ступени находится в пределах, кроме прочего, от примерно 0,9 до 0,99, например, примерно 0,96. Показательное значение для A2(r) для самой внутренней нечетной ступени находится в пределах, кроме прочего, от примерно 0,57 до 0,62, например, примерно 0,60. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения минимальное значение A1(r) (для самой наружной нечетной ступени) находится в пределах от примерно 0,58 до 0,62, например, 0,60. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения минимальное значение A2(r) (для самой наружной четной ступени) находится в пределах от примерно 0,28 до 0,32, например, 0,30.
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения отношение минимального значения A1(r) (для самой наружной нечетной ступени) и максимального значения A1(r) (для самой внутренней нечетной ступени) составляет от примерно 0,25 до примерно 0,4. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения отношение минимального значения A2(r) (для самой наружной четной ступени) и максимального значения A2(r) (для самой внутренней четной ступени) составляет от примерно 0,25 до примерно 0,4.
Отношение A2(r) и A1(r) предпочтительно постоянно по всему геометрическому ряду. Согласно этим вариантам осуществления безразмерный коэффициент амплитуды ближнего зрения для i-й ступени, где i - нечетное целое число, и i=1 соответствует самой внутренней ступени, может быть A1(i)=A0qi-1, а безразмерный коэффициент амплитуды зрения на среднее расстояние для j-го периода, где j=i+1 - четное целое число, и j=2 соответствует самой внутренней четной ступени, может быть A2(j)=pA0qj-2, где p, A0 и q - постоянные параметры. Например, A0 может быть от примерно 0,9 до 0,99, например, примерно 0,96, q может быть 0,99 или менее, и p может быть от примерно 0,55 до примерно 0,65, например, примерно 0,6.
Характеристический наклон каждой нечетной ступени факультативно и предпочтительно меньше характеристического наклона четной ступени сразу же после этой нечетной ступени. Так, например характеристический наклон зоны 1 меньше характеристического наклона зоны 2, характеристический наклон зоны 3 меньше характеристического наклона зоны 4, и т. д.
Показательная иллюстрация нечетных и четных зон, образованных в соответствии с вышеприведенными функциями H1, H2, R1 и R2 приведена на фиг. 4B.
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения нечетные и четные ступени выбираются так, что дифракционная оптическая сила, описывающая каждую фокальную точку более дальнего набора 12 фокусов, составляет более половины (например, по меньшей мере 51 % и, предпочтительно, не более 62 %) дифракционной оптической силы, описывающей любую фокальную точку набора 11 фокусов. Факультативно и предпочтительно, отношение дифракционной оптической силы, описывающей фокальную точку набора 12, и дифракционной оптической силы, описывающей соответствующую фокальную точку набора 11, обычно постоянно по всем двум наборам. Показательный пример дифракционной оптической силы, подходящей для описания любой фокальной точки набора 11, составляет от примерно +1,5 диоптрии до примерно +5 диоптрий или более. Показательный пример дифракционной оптической силы, подходящей для описания любой фокальной точки набора 12, составляет от примерно +0,77 диоптрии до примерно +3,0 диоптрий или более, но предпочтительно, как заявлено, по меньшей мере 51 % дифракционной оптической силы любого периода набора 11.
Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения дифракционные оптические силы, описывающие любую пару прилежащих фокусов набора 11 и/или набора 12, составляют по меньшей мере один процент от друг друга. В частности, при обозначении дифракционной оптической силы i-й фокальной точки наборов 11 и 12 как D11(i) и D12(i) соответственно используется по меньшей мере одно, а предпочтительнее оба, из следующих соотношений: D11(i+1)/D11(i) ≤ 0,99 и D12(i+1)/D12(i) ≤ 0,99. Межфокусные расстояния между парой фокусов в наборе 11 предпочтительно больше межфокусных расстояний между соответствующей парой фокусов в наборе 12. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения фокусы по меньшей мере в одном наборе образуют геометрический ряд. Например, D11(i) может удовлетворять соотношению D11(i) = d11Q11i-1 диоптрий, а D12(i) может удовлетворять соотношению D12(i) = d12Q12i-1 диоптрий, где d11, Q11, d12 и Q12 – постоянные. Согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения Q11=Q12. Если фокусы в каждом наборе образуют геометрический ряд, варианты осуществления, в которых дифракционная оптическая сила, описывающая каждую фокальную точку набора 12, составляет более половины дифракционной оптической силы, описывающей любую фокальную точку набора 11, могут обеспечиваться путем выбора Q11=Q12 и 0,51d11≤d12≤0,51d11. Показательные примеры значений, подходящих для Q11 и/или Q12, включают в себя, кроме прочего, 0,99, или 0,98, или 0,97, или менее. Показательные примеры значений, подходящих для d11, включают в себя, кроме прочего, от примерно +1,5 диоптрии до примерно +5 диоптрий. Показательные примеры значений, подходящих для d12, включают в себя, кроме прочего, от примерно +0,77 диоптрии до примерно +2,5 диоптрий.
Автор настоящего изобретения установили, что выбор зон дифракционной поверхности, особенно высоты ступеней и планарных областей, может обеспечить предопределенное распределение интенсивности света, выходящего из линзы. Распределение интенсивности света можно определить как проценты интенсивностей, приходящие в фокальную точку 10 и каждый из наборов 11, 12, когда луч света проходит через дифракционную поверхность и через отверстие зрачка диаметром b мм. Обычно распределение света обозначается X10:X11:X12, где X10 - процент интенсивности света, приходящий в фокальную точку 10, X11 - процент интенсивности света, приходящий в набор 11, и X12 - процент интенсивности света, приходящий в набор 12. Эти проценты измеряются относительно общей интенсивности света, приходящей на оптическую ось, так что X10+X11+X12≤100%.
Согласно разным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения, если b равно примерно 3 мм, X10 составляет от примерно 42 % до примерно 58 %, или от примерно 45 % до примерно 55 %, или от примерно 46 % до примерно 54 %, например, примерно 50 %, при соблюдении ограничения X10+X11+X12≤100%. Согласно разным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения, если b равно примерно 3 мм, X11 составляет от примерно 24 % до примерно 36 %, или от примерно 25 % до примерно 35 %, или от примерно 26 % до примерно 34 %, или от примерно 27 % до примерно 33 %, или от примерно 28 % до примерно 32 %, например, примерно 30 %, при соблюдении ограничения X10+X11+X12≤100%. Согласно разным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения, если b равно примерно 3 мм, X12 составляет от примерно 14 % до примерно 26 %, или от примерно 15 % до примерно 25 %, или от примерно 16 % до примерно 24 %, или от примерно 18 % до примерно 22 %, например, примерно 20 %, при соблюдении ограничения X10+X11+X12≤100%.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения предлагается способ изготовления имплантируемого линзового устройства, такого как, кроме прочего, линзовое устройство 20. Способ предусматривает образование на поверхности оптического материала рельефной структуры, проходящей концентрически на этой поверхности и имеющей последовательность кольцевых концентрических ступеней, характеризующихся изменяющимися высотами, что подробно описано выше.
Линзовое устройство в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения может изготавливаться любым способом, известным в данной области техники. В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения на веществе образуют несколько концентрических кольцевых зон, разделенных наклонными ступенями, причем указанные концентрические зоны влияют как на дифракцию, так и на рефракцию падающего света, при этом ступени по существу лишены какой-либо дифракционной или рефракционной силы. Вещество, на котором образуют зоны и ступени, может представлять собой необработанное или частично обработанное тело линзы, и в этом случае образование ступеней и зон служит для непосредственного образования линзового устройства. Альтернативно, вещество может быть формой, и в этом случае образование зон и ступеней служит для образования формы для линзы для массового изготовления линзовых устройств. Согласно этим вариантам осуществления линзовое устройство может помещаться в форму для линзы, как известно в области техники.
Образование зон и ступеней могут выполнять любыми удобными средствами изготовления, включая, например, управляемое компьютером производственное устройство, формование и т. п.
«Управляемое компьютером производственное устройство» является устройством, которое может управляться компьютерной системой и способное непосредственно изготавливать тело линзы или форму для производства линзового устройства. В настоящем изобретении может использоваться любое известное подходящее управляемое компьютером производственное устройство. Иллюстративные управляемые компьютером производственные устройства включают в себя, кроме прочего, токарные, шлифовальные и фрезеровальные станки, формовочное оборудование и лазеры. Согласно разным иллюстративным вариантам осуществления настоящего изобретения используется токарный станок с ЧПУ типа CNC, такой как токарные станки, поставляемых на рынок под торговыми наименованиями DAC™ Vision, Optoform и CareTec.
Для образования торического профиля факультативно используется система Fast Tool Servo (FST). Согласно этим вариантам осуществления токарный станок может создавать дифракционный паттерн и асферический профиль, а система FTS может создавать торический профиль.
В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения предлагается также способ лечения зрения субъекта, нуждающегося в этом. Способ предусматривает имплантацию мультифокального линзового устройства в глаз субъекта, что обеспечивает лечение зрения субъекта. Мультифокальное линзовое устройство предпочтительно представляет собой линзовое устройство 10, подробно описанное выше. Указанный способ могут осуществлять, например, одновременно с хирургической операцией по удалению катаракты или после нее.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения предлагается способ лечения зрения субъекта. Способ предусматривает имплантацию линзового устройства 20 в глаз субъекта.
Слово «иллюстративный» в соответствующих роде, числе и падеже используется в настоящем описании означающим «служащий как пример или иллюстрация». Любой вариант осуществления, описанный как «иллюстративный», не обязательно должен рассматриваться как предпочтительный или преимущественный по сравнению с другими вариантами осуществления, и/или исключать использование признаков из других вариантов осуществления.
Слово «факультативно» используется в настоящем описании означающим «предусмотрено согласно некоторым вариантам осуществления и не предусмотрено в других вариантах осуществления». Любой конкретный вариант осуществления изобретения может включать в себя несколько «факультативных» признаков, если они не противоречат друг другу.
Слова «содержит», «содержащий», «включает в себя», «включающий в себя», «имеющий» и их родственные по корню и значению слова означают «включая, кроме прочего».
Выражение «состоящий из» означает «включающий что-то и ограничивающийся этим».
Выражение «состоящий по существу из» означает, что состав, способ или конструкция могут включать в себя дополнительные ингредиенты, стадии и/или части, но лишь в том случае, если эти дополнительные ингредиенты, стадии и/или части существенно не изменяют основные и новые характеристики заявляемого состава, способа или конструкции.
В настоящем описании форма единственного числа включает в себя множественное число, если контекст четко не диктует иначе. Например, термин «соединение» в единственном числе или выражение «по меньшей мере одно соединение» может включать в себя несколько соединений, в том числе их смеси.
По всему тексту настоящей заявки различные варианты осуществления могут быть представлены в формате диапазона. Следует понимать, что описание в формате диапазона служит просто для удобства и краткости изложения и не должно толковаться как жесткое ограничение объема изобретения. Соответственно, описание диапазона должно рассматриваться как описание диапазона, имеющего конкретно раскрытые все возможные поддиапазоны в пределах этого диапазона. Например, диапазон, описанный как от 1 до 6, должен рассматриваться имеющим конкретно раскрытые поддиапазоны, такие как от 1 до 3, от 1 до 4, от 1 до 5, от 2 до 4, от 2 до 6, от 3 до 6 и т.д., а также отдельные числа в этом диапазоне, например, 1, 2, 3, 4, 5 и 6. Это положение применимо независимо от размаха диапазона.
Любой диапазон числовых значений, указанный в настоящем описании, включает в себя любое указанное число (дробное или целое) в указанном диапазоне. Фразы «находящийся/находится в пределах между» первым указанным числом и вторым указанным числом и «находящийся/находится в пределах от» первого указанного числа «до» второго указанного числа используются в настоящем описании взаимозаменяемо и означают включение первого и второго указанных чисел и всех дробных и целых чисел между ними.
Следует понимать, что некоторые признаки изобретения, для ясности описанные в контексте отдельных вариантов осуществления, могут также предусматриваться в комбинации в одном варианте осуществления. И наоборот, различные признаки изобретения, для ясности описанные в контексте одного варианта осуществления, могут также предусматриваться отдельно или в любой подходящей подкомбинации или - в подходящих случаях - в любом ином описанном варианте осуществления настоящего изобретения. Некоторые признаки, описанные в контексте различных вариантов осуществления, не должны считаться существенными признаками этих вариантов осуществления, если только без этих признаков вариант осуществления неработоспособен.
Различные варианты осуществления и аспекты настоящего изобретения, описанные выше и изложенные в прилагаемой формуле изобретения, находят экспериментальное подтверждение в следующих примерах.
Примеры
Далее приводятся примеры, вместе с вышеприведенным описанием иллюстрирующие некоторые варианты осуществления настоящего изобретения не ограничивающим его объем образом.
Таблица 1 описывает линзовое устройство 20 в соответствии с одним иллюстративным вариантом осуществления, который не должен рассматриваться как ограничивающий объем изобретения, в котором линзовое устройство 20 имеет максимальную дополнительную силу 4,5 диоптрий и включает в себя шесть зон. Согласно этому иллюстративному варианту осуществления линза изготовлена из материала, характеризующегося показателем преломления 1,49, а показатель преломления имплантационной среды равен 1,336.
Таблица 1
| №№ п/п | Дополнительная сила (диоптрии) | Фокусное расстояние (мм) | Радиус зоны (мм) | Площадь зоны (мм2) | A1 или A2 | Высота (мм) |
| 1 | 4,5 | 222 | 0,4944 | 0,7679 | 0,96 | 0,00171 |
| 2 | 2,34 (52 % зоны 1 ближнего зрения) | 427 | 0,6856 | 0,7088 | 0,56 | 0,001 |
| 3 | 4,41 (98 % зоны 2 ближнего зрения) | 227 | 0,8650 | 0,8740 | 0,94 | 0,00168 |
| 4 | 2,29 (52 % зоны 3 ближнего зрения) | 436 | 0,9795 | 0,6631 | 0,548 | 0,00098 |
| 5 | 4,32 (98 % зоны 3 ближнего зрения) | 231 | 1,1281 | 0,9841 | 0,921 | 0,00164 |
| 6 | 2,25 (52% зоны 5 ближнего зрения) | 445 | 1,2118 | 0,6151 | 0,537 | 0,000959 |
Таблица 2 описывает линзовое устройство 20 в соответствии с одним иллюстративным вариантом осуществления, который не должен рассматриваться как ограничивающий объем изобретения, в котором линзовое устройство 20 имеет максимальную дополнительную силу 4,5 диоптрий и включает в себя шесть зон. Согласно этому иллюстративному варианту осуществления линза изготовлена из материала, характеризующегося показателем преломления 1,42, а показатель преломления имплантационной среды равен 1,336.
Таблица 2
| №№ п/п | Дополнительная сила (диоптрии) | Фокусное расстояние (мм) | Радиус зоны (мм) | Площадь зоны (мм2) | A1 или A2 | Высота (мм) |
| 1 | 4,50 | 222 | 0,4944 | 0,7679 | 0,960 | 0,00314 |
| 2 | 2,34 (52 % зоны 1 ближнего зрения) | 427 | 0,6856 | 0,7089 | 0,560 | 0,00183 |
| 3 | 4,41 (98 % зоны 2 ближнего зрения) | 227 | 0,8650 | 0,8740 | 0,940 | 0,00308 |
| 4 | 2,29 (52 % зоны 3 ближнего зрения) | 436 | 0,9795 | 0,6630 | 0,548 | 0,00179 |
| 5 | 4,32 (98 % зоны 3 ближнего зрения) | 231 | 1,1281 | 0,9841 | 0,921 | 0,00302 |
| 6 | 2,25 (52% зоны 5 ближнего зрения) | 445 | 1,2118 | 0,6151 | 0,537 | 0,00176 |
В таблицах 1 и 2 номер зоны указан в левом столбце, при этом зона № 1 - это самая внутренняя зона, а зона 6 - крайняя снаружи. Зоны с нечетными номерами (зоны №№ 1, 3 и 5) создают дифракционную силу для ближнего зрения, а зоны с четными номерами (зоны №№ 2, 4 и 6) создают дифракционную силу для зрения на среднее расстояние. Площадь первой зоны рассчитывается как площадь плоского диска, являющегося проекцией первой зоны на плоскость, перпендикулярную оптической оси. Площадь каждой из остальных зон рассчитывается как площадь плоского кольца, являющегося проекцией соответствующей зоны на плоскость, перпендикулярную оптической оси. Фокусное расстояние рассчитывается как 1000/d, где d - дополнительная сила в диоптриях. Высоты зон с нечетными номерами рассчитываются по формуле H1(r) = (λ/2)(A1(r)/n1-n2), а высоты зон с четными номерами - по формуле H2(r) = (λ/2)(A2(r)/n1-n2), где λ=550 нм, а значения A1(r) и A2(r) приведены в предпоследних столбцах таблиц 1 и 2.
В отличие от обычных линз в линзах, описанных в таблицах 1 и 2, любые две зоны не имеют одинаковой планарной области. Кроме того, любые две зоны ближнего зрения (зоны с нечетными номерами) не имеют одинаковой дополнительной силы. В этом заключается отличие от обычных линз, у которых все зоны ближнего зрения имеют одинаковую дополнительную силу.
Оптические характеристики имплантируемого линзового устройства 20 в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения могут характеризоваться распределением света вдоль оптической оси. На фиг. 7 представлен график, на котором показана интенсивность света (в произвольных единицах) линзового устройства 20 вдоль оптической оси 26 как функция оптической силы, при этом указанный график построен с помощью компьютерного моделирования для диаметра отверстия зрачка примерно 3 мм с использованием модели глаза по стандарту ISO при пространственной частоте 50 циклов/мм. График относится к варианту осуществления, проиллюстрированному на фиг. 5A и 5B, в котором амплитуда двух дифракционных профилей 8, 9 уменьшается в зависимости от радиальной координаты r.
Как показано, распределение света имеет три пика 15, 16 и 17. Эти пики соответствуют рефракционной фокальной точке 10 для дальнего зрения, набору 11 фокусов для ближнего зрения и набору 12 фокусов для зрения на среднее расстояние. Распределение интенсивности света среди трех фокальных точек или наборов фокусов, рассчитанное по MTF, составляет от примерно 45 % до примерно 55 % для дальнего зрения, например, примерно 50 % (пик 15), от примерно 25 % до примерно 35 % для ближнего зрения, например, примерно 30 % (пик 16) и от примерно 15 % до примерно 25 % для зрения на среднее расстояние, например, примерно 20 % (пик 17).
На фиг. 8 представлен график, на котором показана интенсивность света (в произвольных единицах) линзового устройства 20 вдоль оптической оси 26 как функция оптической силы, полученный экспериментально для трех разных диаметров отверстия зрачка (3 мм, 4 мм и 5 мм) с использованием модели глаза по стандарту ISO при пространственной частоте 50 циклов/мм. График относится к варианту осуществления, проиллюстрированному на фиг. 5A и 5B, в котором амплитуда двух дифракционных профилей 8, 9 уменьшается в зависимости от радиальной координаты r. Как показано, с увеличением диаметра отверстия зрачка в фокальную точку и каждый из наборов фокусов поступает больше света.
Хотя настоящее изобретение описано на примерах его конкретных вариантов осуществления, ясно, что специалистам в данной области техники будут очевидны многие альтернативы, модификации и изменения. Соответственно, предполагается, что все эти альтернативы, модификации и изменения, которые находятся в пределах сущности и объема прилагаемой формулы, охватываются настоящим изобретением.
Все публикации, патенты и заявки на выдачу патента, упоминаемые в настоящем описании, полностью ссылкой включаются в него в такой же мере, как если бы каждая отдельная публикация, каждый отдельный патент или каждая отдельная заявка на выдачу патента были конкретно и индивидуально указаны как включенные ссылкой в настоящее описание. Кроме того, цитирование или идентификация любого противопоставленного материала в настоящей заявке не должны толковаться как признание, что этот противопоставленный материал имеется как известный уровень техники для настоящего изобретения. В той мере, в какой используются заголовки разделов, они не должны толковаться как непременно ограничивающие объем изобретения.
1. Имплантируемое линзовое устройство, содержащее дифракционную поверхность, определяющую оптическую ось, причем указанная дифракционная поверхность имеет рельефную структуру, проходящую концентрически на указанной поверхности и имеющую последовательность кольцевых концентрических ступеней, характеризующихся чередующимися высотами, при этом высота любой ступени с четными номерами меньше высоты соседних ступеней с нечетными номерами, при этом самая внутренняя ступень указанной рельефной структуры имеет наибольшую высоту среди всех остальных ступеней;
причем каждая кольцевая концентрическая ступень имеет первичную поверхность и вторичную поверхность, причем указанная вторичная поверхность круче указанной первичной поверхности и причем указанная последовательность кольцевых концентрических ступеней характеризуется изменяющимися значениями ширины указанных вторичных поверхностей так, что любые две ступени не имеют вторичных поверхностей одинаковой ширины.
2. Устройство по п. 1, где указанная последовательность кольцевых концентрических ступеней характеризуется изменяющимися значениями первичной ширины, то есть любые две ступени не имеют одинаковой первичной ширины.
3. Устройство по любому из пп. 1 и 2, где указанная последовательность кольцевых концентрических ступеней характеризуется изменяющимися наклонами, то есть любые две ступени не имеют одинакового наклона.
4. Устройство по любому из пп. 1 и 2, где указанная рельефная структура соответствует комбинации первого периодического профиля дифракции, выбранного с таким расчетом, чтобы обеспечить образование первого набора дифракционных фокусов на указанной оптической оси, и второго периодического профиля дифракции, чтобы обеспечить образование второго набора дифракционных фокусов на указанной оптической оси, причем каждый профиль дифракции имеет множество периодов и указанная самая внутренняя ступень соответствует сумме самых внутренних периодов указанных двух профилей дифракции.
5. Устройство по п. 4, где по меньшей мере один из указанных профилей дифракции является аподизированным с уменьшающимися амплитудами в зависимости от радиальной координаты, характеризующей указанный профиль дифракции.
6. Устройство по п. 4, где указанный первый набор фокусов находится ближе к указанной дифракционной поверхности, чем указанный второй набор фокусов, и где характеристический наклон каждого периода указанного первого профиля дифракции меньше характеристического наклона соответствующего периода указанного второго профиля дифракции.
7. Устройство по любому из пп. 1 и 2, где последовательность кольцевых концентрических ступеней содержит подпоследовательность кольцевых концентрических ступеней с нечетными номерами, обеспечивающую первый набор фокусов, и подпоследовательность кольцевых концентрических ступеней с четными номерами, обеспечивающую второй набор фокусов, причем указанный первый набор фокусов находится ближе к указанной дифракционной поверхности, чем указанный второй набор фокусов, и дифракционная оптическая сила, описывающая каждую фокальную точку указанного второго набора, составляет по меньшей мере 51 процент дифракционной оптической силы, описывающей любую фокальную точку указанного первого набора.
8. Устройство по п. 7, где характеристический наклон каждой ступени с нечетным
номером в указанной подпоследовательности с нечетными номерами меньше характеристического наклона ступени с четным номером, следующей непосредственно за указанной ступенью с нечетным номером.
9. Устройство по п. 7, где отношение между дифракционной оптической силой, описывающей фокальную точку указанного дальнего набора фокусов, и дифракционной оптической силой, описывающей соответствующую фокальную точку указанного ближнего набора фокусов, обычно постоянно для всех указанных наборов фокусов.
10. Устройство по п. 7, где дифракционная оптическая сила, описывающая каждую фокальную точку указанного ближнего набора фокусов, составляет по меньшей мере +1,5 диоптрии.
11. Устройство по п. 7, где дифракционная оптическая сила, описывающая каждую фокальную точку указанного ближнего набора фокусов, составляет не более +5 диоптрий.
12. Устройство по п. 7, где дифракционная оптическая сила, описывающая каждую фокальную точку указанного дальнего набора фокусов, составляет по меньшей мере +0,77 диоптрии.
13. Устройство по п. 7, где дифракционная оптическая сила, описывающая каждую фокальную точку указанного дальнего набора фокусов, составляет не более +3,0 диоптрий.
14. Устройство по п. 7, где для по меньшей мере одного набора из указанных двух наборов фокусов дифракционные оптические силы, описывающие любую пару прилежащих фокусов указанного набора, составляют по меньшей мере один процент от друг друга.
15. Устройство по п. 4, где указанная поверхность имеет кривизну, выбранную с таким расчетом, чтобы образовать на указанной оптической оси рефракционную фокальную точку, находящуюся дальше любого дифракционного фокуса, образованного указанными профилями дифракции.
16. Устройство по п. 15, где указанная кривизна и указанные ступени выбираются с таким расчетом, что, когда луч света проходит через указанную поверхность и через отверстие зрачка примерно 3 мм, процент интенсивности света, фокусируемого в указанную рефракционную фокальную точку, составляет от 42 % до 58 %.
17. Устройство по п. 15, где указанная кривизна и указанные ступени выбираются с таким расчетом, что, когда луч света проходит через указанную поверхность и через отверстие зрачка примерно 3 мм, процент интенсивности света, фокусируемого на указанный дальний набор из указанных двух наборов фокусов, составляет от 14 % до 26 %.
18. Устройство по п. 15, где указанная кривизна и указанные ступени выбираются с таким расчетом, что, когда луч света проходит через указанную поверхность и через отверстие зрачка примерно 3 мм, процент интенсивности света, фокусируемого на указанный ближний набор из указанных двух наборов фокусов, составляет от 24 % до 36 %.
